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IntroduccinDe una manera general podemos definir al contro-

lador lgico programable como toda mquina electrni-ca diseada para controlar en tiempo real y en medioindustrial procesos secuenciales de control. Su progra-macin y manejo pueden ser realizados por personalcon conocimientos elctricos o electrnicos, sin previosconocimientos sobre informtica.

Los Controladores Lgicos Programables, (PLCs,Programable Logic Controller) nacieron a finales de ladcada de los 60s y principios de los 70s. Las indus-trias que propiciaron este desarrollo fueron las automo-trices. Ellas usaban sistemas industriales basadas enrelevadores (rels), en sus sistemas de manufactura.

Buscando reducir los costos de los sistemas decontrol, la General Motors prepar en 1968 algunas es-pecificaciones detallando un "Controlador LgicoProgramable". Estas especificaciones definan un sis-tema de control por relevadores que podan ser asocia-dos no solamente a la industria automotriz, sino prcti-camente a cualquier industria de manufactura. Estasespecificaciones interesaron a ciertas compaas talescomo GE-Fanuc, Reliance Electric, MODICON, DigitalEquipment Co., de tal forma que el resultado de su tra-bajo se convirti en lo que hoy se conoce como Contro-lador Lgico Programable.

Los PLCs surgen como equipos electrnicos susti-tutos de los sistemas de control basados en relevado-res (rels), que se hacan ms complejos lo que arroja-ba ciertas dificultades en cuanto a la instalacin de losmismos. Los altos costos de operacin y mantenimien-to y la poca flexibilidad y confiabilidad de los equiposcomo as tambin el costo excesivo, impulsaron el de-sarrollo de los nuevos autmatas.

Los primeros PLCs se usaron solamente comoreemplazo de relevadores, es decir, su capacidad sereduca exclusivamente al control On-Off (de dos posi-ciones) en mquinas y procesos industriales. De hechotodava se siguen usando en muchos casos como ta-les. La gran diferencia con los controles por relevadorfue su facilidad de instalacin, ocupan menor espacio,

costo reducido, y proporcionan autodiagnsticos senci-llos. En la dcada de los 70s con el avance de la elec-trnica, la tecnologa de los microprocesadores agregfacilidad e inteligencia adicional a los PLCs generandoun gran avance y permitiendo un notorio incremento enla capacidad de interface con el operador, ampliacinde datos, uso de trminos de video, desarrollo de pro-gramas, etc.

De a poco se fue mejorando la idea inicial de losPLCs conviertindose en lo que ahora son, SistemasElectrnicos Verstiles y Flexibles.

El Control Lgico Programable es ideal para seroperado en condiciones crticas industriales, ya que fuediseado y concebido para su uso en el medio ambien-te industrial.

Los PLC ofrecen muchas ventajas sobre otros dis-positivos de control tales como rels, temporizadoreselectrnicos, contadores y controles mecnicos comodel tipo tambor.

Cuando se decidi implementar un sistema diferen-te para mejorar el desempeo industrial de una empre-sa, los ingenieros de la General Motors pensaron quedicho dispositivo debera reunir las siguientes cualida-des:

1. El dispositivo de control debera ser fcil y r-pidamente programable por el usuario con un mni-mo de interrupcin.

2. Todos los componentes del sistema deberanser capaces de operar en plantas industriales sinun especial equipo de soporte, de hardware o deambiente.

3. El sistema tena que ser de fcil mantenimien-to y reparacin. Tena que incluir indicadores destatus para facilitar las reparaciones y la bsquedade errores.

4. El sistema tena que ser pequeo y deba con-sumir menor potencia que los sistemas de controlpor relevadores.

5. Tena que ser capaz de comunicarse con unsistema central de datos para propsitos de moni-toreo.

Autmatas Programables y Controladores Lgicos

Captulo 20Teora: Autmatas Programables y Controladores Lgicos ProgramablesSepa qu es un autmata, qu diferencias posee con una computadora y para qu sirve

Enciclopedia de Electrnica 3

6. Las seales de salida tenan que poder mane-jar arranques de motores y vlvulas solenoides queoperan con la tension de red de C.A.

7. Deba ser competitivo en costo de venta e ins-talacin, respecto de los sistemas en base a releva-dores.

Los PLC actuales no solamente cumplen estos re-quisitos sino que lo superan. El PLC actual es una com-putadora de propsito especfico que proporciona unaalternativa ms flexible y funcional para los sistemas decontrol industriales.

Es un aparato electrnico operado digitalmente queusa una memoria programable para el almacenamientointerno de instrucciones las cuales implementan funcio-nes especficas tales como lgicas, secuenciales, tem-porizacin, conteo y aritmticas, para controlar a travsde mdulos de entrada/salida digitales y analgicas,varios tipos de mquinas o procesos. Una computado-ra digital que es usada para ejecutar las funciones deun controlador programable, se puede considerar bajoeste rubro, se excluyen los controles secuenciales me-cnicos.

Al PLC tambin se le puede definir como una"caja negra" en la que existen terminales de entra-da a los que se conectarn pulsadores, finales decarrera, fotoceldas, detectores, etc, terminales desalida a los que se le conectarn bobinas de con-tactores, electrovlvulas, lmparas, etc, de tal for-ma que la actuacin de esos ltimos estn en fun-cin de las seales de entrada que estn activadasen cada momento, segn el programa almacenado.

La tarea del usuario se reduce a realizar el "progra-ma" que no es ms que la relacin entre las seales deentrada que se tienen que cumplir para activar cadasalida. De esta manera, los PLC deben incluir algn ti-po de dispositivo lgico programable.

Qu es la Lgica Programable?La lgica programable, es una familia de compo-

nentes que contienen conjuntos de elementos lgicos(AND, OR, NOT, LATCH, FLIP-FLOP, etc.) que puedenconfigurarse para que cumplan cualquier funcin lgicaque el usuario desee y que el componente soporte.

Podramos decir que los DLP son la antesala delos PLC (controladores lgicos programables).

Estructura Bsica de un PLD (DLP)

Un dispositivo programable por el usuario es aquelque contiene una arquitectura general predefinida en laque el usuario puede programar el diseo final del dis-positivo empleando un conjunto de herramientas de de-sarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pe-ro normalmente consisten en una o ms matrices depuertas AND y OR para implementar funciones lgicas.Muchos dispositivos tambin contienen combinacionesde flip-flops y latches que pueden usarse como elemen-tos de almacenaje para entrada y salida de un disposi-tivo. Los dispositivos complejos contienen macroclu-las. Las macroclulas permiten al usuario configurar eltipo de entradas y salidas necesarias en el diseo. Hayvarias clases de dispositivos lgicos programables:ASICs, FPGAs, PLAs, PROMs, PALs, GALs, etc. Vea-mos brevemente cada uno de ellos:

Circuitos Integrados Especficos, ASIC Los ASIC (Circuitos Integrados de Aplicacin Espe-

cfica) son dispositivos definibles por el usuario. A diferencia de otros dispositivos, pueden contener

funciones analgicas, digitales, y combinaciones deambas. En general, son programables mediante ms-cara y no programables por el usuario. Esto significaque los fabricantes configurarn el dispositivo segnlas especificaciones del usuario. Se usan para combi-nar una gran cantidad de funciones lgicas en un dis-positivo. Sin embargo, estos dispositivos tienen un cos-to inicial alto, por lo tanto se usan principalmente cuan-do es necesario una gran cantidad.

Memorias PROMLas PROM son memorias programables de slo

lectura. Aunque el nombre no implica la lgica progra-mable, las PROM, son de hecho lgicas.

La arquitectura de la mayora de las PROM consis-te generalmente en compuertas AND que alimentanuna matriz programable OR. Se usan principalmentepara decodificar seales de entrada con el objeto deobtener distintas combinaciones de salida.

Dispositivos Programables de Matriz, PALLa arquitectura interna de estos componentes con-

siste en un conjunto de compuertas AND programablesque alimentan a otras OR fijas. Todas las entradas a lamatriz pueden ser combinadas mediante dispositivosAND entre s, pero los trminos AND especficos se co-nectan a trminos OR especficos. Las PAL tienen unaarquitectura muy popular y son probablemente el tipode dispositivo programable por usuario ms empleado.


4 Enciclopedia de Electrnica

Si un dispositivo contiene macroclulas, comnmentetendr una arquitectura PAL. Las macroclulas tpicaspueden programarse como entradas, salidas, o entra-da/salida (e/s) usando una habilitacin de tres estados.Tienen registros de salida que pueden usarse o no con-juntamente con el pin de entrada/salida asociado. Otrascombinaciones tienen ms de un registro, varios tiposde realimentacin en las matrices, y ocasionalmenterealimentacin entre macroclulas.

Matriz Lgica Genrica GALLas GAL son dispositivos de matriz lgica genrica.

Estn diseados para emular muchas PAL pensadaspara el uso de macroclulas. Si un usuario tiene un di-seo que se implementa usando varias PAL comunes,puede configurar varias de las mismas GAL para emu-lar cada uno de los otros dispositivos. Esto reducir elnmero de dispositivos diferentes en existencia. Estosdispositivos son elctricamente borrables.

Matrices Lgicas Programables, PLALas PLA son matrices lgicas programables. Estos

dispositivos contienen compuertas AND y OR progra-mables lo que permite a cualquier trmino AND alimen-tar cualquier trmino OR. Las PLA probablemente tie-nen la mayor flexibilidad frente a otros dispositivos conrespecto a la lgica funcional. Normalmente poseenrealimentacin desde la matriz OR hacia la matriz ANDque puede usarse para implementar mquinas de esta-do asncronas. La mayora de las mquinas de estado,sin embargo, se implementan como mquinas sincr-nas. Con esta perspectiva, los fabricantes crearon un ti-po de PLA denominado Secuencial que posee registrosde realimentacin desde la salida de la matriz OR ha-cia la matriz AND.

Dispositivos Lgicos Programables ComplejosLos PLDs complejos son lo que el nombre implica,

Dispositivos Complejos de Lgica Programable. Seconsideran PAL muy grandes que tienen algunas ca-ractersticas de las PLA. La arquitectura bsica es muyparecida a la PAL con la capacidad para aumentar lacantidad de compuertas AND para cualquier compuer-ta OR fija. Esto se puede realizar quitando compuertasAND adyacentes o empleando compuertas AND desdeuna matriz. Esto permite que cualquier diseo puedaser implementado dentro de estos dispositivos.

Matrices de Compuertas Programables, FPGALas FPGA son Campos de Matrices de Puertas Pro-

gramables. Se trata de matrices de compuertas elctri-

camente programables que contienen mltiples nivelesde lgica. Se caracterizan por altas densidades decompuerta, alto rendimiento, un nmero grande de en-tradas y salidas definibles por el usuario, un esquemade interconexin flexible, y un entorno de diseo similaral de matriz de puertas. No estn limitadas a la tpicamatriz AND-OR. Sin embargo, contienen una matriz in-terna configurable de relojes lgicos (CLBs) y un anillode circunvalacin de bloques de e/s (IOBs). Cada CLBcontiene lgica programable combinacional y registrosde almacenamiento. La seccin de lgica combinacio-nal es capaz de implementar cualquier funcin boolea-na de sus variables de entrada. Cada IOB puede pro-gramarse independientemente para ser una entrada, ysalida con control tri-estate (de tres estados) o un pinbidireccional. Tambin contiene flip-flops que puedenusarse como buffers de entrada y salida. Los recursosde interconexin son una red de lneas que corren ho-rizontalmente y verticalmente las filas y columnas entreel CLBS.

Los interruptores programables conectan las entra-das y salidas de IOBS y CLBS a lneas cercanas. Laslneas largas recorren la longitud entera del dispositivo,estableciendo intercambios para proporcionar una dis-tribucin de seales crticas con la mnima demora odistorsin. Los diseadores que usan FPGAs puedendefinir funciones lgicas en un circuito y revisar estasfunciones como sea necesario. As, las FPGAs puedendisearse y verificarse en unos das, a diferencia de lasvarias semanas necesarias para las matrices de puertaprogramables.

Aplicacin de los PLCEl PLC por sus especiales caractersticas de diseo

tiene un campo de aplicacin muy extenso. La constan-te evolucin del hardware y software ampla continua-mente este campo para poder satisfacer las necesida-des que se detectan en el aspecto de sus posibilidadesreales. Su utilizacin se da fundamentalmente en aque-llas instalaciones en donde es necesario realizar proce-sos de maniobra, control, sealizacin, etc, por lo tan-to, su aplicacin abarca desde procesos de fabricacinindustrial de cualquier tipo al de transformaciones in-dustriales, control de instalaciones, etc. Aunque el PLCfue originalmente diseado como un dispositivo dereemplazo de control industrial, hoy se los emplea eninumerables aplicaciones para que cumplan las necesi-dades de los usuarios. Los PLC estn diseados modu-larmente y por lo tanto con posibilidades de poder ex-panderse para satisfacer las necesidades de la indus-



tria. Es importante que a la aplicacin de un PLC sepueda considerar los beneficios de las futuras expan-siones.

Pero entonces, qu es un PLC?Se entiende por controlador lgico programable

(PLC) a toda mquina electrnica diseada para con-trolar en tiempo real y en medio industrial procesos se-cuenciales. Sin embargo, esta definicin est quedan-do obsoleta, ya que han aparecido los micro-plc's, des-tinados a pequeas necesidades y al alcance de cual-quier persona. Tal como comentamos, un PLC sueleemplearse en procesos industriales que tengan una ovarias de las siguientes necesidades:

Espacio reducido. Procesos de produccin varia-

bles. Procesos de produccin se-

cuenciales. Instalaciones de procesos

complejos. Necesidades de chequeo de

programacin centralizada de laspartes del proceso.

De esta manera, son amplia-mente utilizados en el control demaniobras de mquinas, maniobrade instalaciones y en aplicacionesde sealizacin y control.

No podemos dejar de lado lospequeos PLCs para uso ms personal (que se puedenemplear, incluso, para automatizar procesos en el ho-gar, como la puerta de un cochera o las luces de la ca-sa). Cabe aclarar que, si bien uno de los inconvenien-tes de utilizar estos dispositivos radica en la capacita-cin del personal que los va a utilizar, en la mayora delas universidades de la especialidad, se ensea tanto elfuncionamiento como su empleo por lo cual es un te-ma superado. En cuanto al costo tampoco hay proble-ma, ya que hay PLCs para todas las necesidades y aprecios bajos.

Estructura de un PLC Todos los PLCs comerciales poseen una estructura

externa compacta en la que estn todos los elementos(en un solo). Sin embargo, podemos decir que existenbsicamente dos formas externas de presentacin delos PLCs, una modular y la otra compacta.

En cuanto a la estructura modular existen:

Estructura americana: separa las E/S del resto delautmata.

Estructura europea: cada mdulo es una funcin(fuente de alimentacin, CPU, E/S, etc.).

Los micro-plcs suelen venir sin caja, en formato kit,ya que su empleo no es determinado y se suele incluirdentro de un conjunto ms grande de control o dentrode la misma maquinaria que se debe controlar.

En la figura 1 se muestra el diagrama en bloquescorrespondiente a la estructura interna de un PLC tpi-co, en l podemos ver lo siguiente:

En la parte inferior del diagrama podemos observarla comunicacin del PLC con el exterior, as tenemosRegistros de entrada y salida de datos y puertas de ex-pansin. A ellas se conectan las secciones de entraday de salida.

Seccin de entradas: se trata de lneas de entra-da, las cuales pueden ser de tipo digital o analgico. Enambos casos se tienen rangos de tensin caractersti-cos, los cuales se encuentran en las hojas de caracte-rsticas dadas por el fabricante. A estas lneas conecta-remos los sensores, y las lneas de transmisin.

Seccin de salidas: son una serie de lneas, quetambin pueden ser de caracter digital o analgico. Aestas lneas conectaremos los actuadores.

Tanto las entradas como las salidas estn aisladasde la CPU segn el tipo de autmata que utilicemos.Normalmente se suelen emplear optoacopladores enlas entradas y rels/optoacopladores en las salidas.

Un elemento importante es el microprocesador queforma parte del corazn de la CPU.



Figura 1



La unidad central de proceso (CPU) se encarga deprocesar el programa de usuario que le introduciremos.Para ello disponemos de diversas zonas de memoria,registros, e instrucciones de programa (parte superiordel diagrama en bloques).

Adicionalmente, en determinados modelos msavanzados, podemos disponer de funciones ya integra-das en la CPU; como reguladores PID, control de posi-cin, etc. Muchos equipos poseen una unidad de ali-mentacin (algunas CPU la llevan incluida).

Tambin se dispone de una unidad o consola deprogramacin que nos permitir introducir, modificar ysupervisar el programa de usuario.

Los dispositivos perifricos, como nuevas unidadesde E/S, ms memoria, unidades de comunicacin enred, etc, y las interfaces facilitan la comunicacin delautmata mediante enlace serie con otros dispositivos(como un PC).

La MemoriaDentro de la CPU disponemos de un rea de me-

moria, la cual posee varias secciones encargadas dedistintas funciones. As tenemos:

Memoria del programa de usuario: aqu introducire-mos el programa que el PLC va a ejecutar cclicamen-te.

Memoria de la tabla de datos: es la zona encarga-da de atribuir las funciones especficas del programa.Se suele subdividir en zonas segn el tipo de datos (co-mo marcas de memoria, temporizadores, contadores,etc.).

Memoria del sistema: aqu se encuentra el progra-ma en cdigo de mquina que monitoriza el sistema(programa del sistema o firmware). Este programa esejecutado directamenrte por el microprocesador/micro-controlador que posea el PLC.

Memoria de almacenamiento: se trata de una me-moria externa que empleamos para almacenar el pro-grama de usuario, y en ciertos casos parte de la memo-ria de la tabla de datos. Suele ser de uno de los siguien-tes tipos: EPROM, EEPROM, o FLASH.

Cada PLC divide su memoria de esta forma genri-ca, haciendo subdivisiones especficas segn el mode-lo y fabricante.

CPULa Unidad de proceso Central (CPU) es el corazn

del PLC. Es la encargada de ejecutar el programa deusuario mediante el programa del sistema (es decir, elprograma de usuario es interpretado por el programadel sistema). Sus funciones son vigilar que el tiempo deejecucin del programa de usuario no exceda un deter-minado tiempo mximo (tiempo de ciclo mximo). A es-

ta funcin se le suele denominar Watchdog (perro guar-din).

Tambin se encarga de ejecutar el programa deusuario, crear una imagen de las entradas, ya que elprograma de usuario no debe acceder directamente adichas entradas.

Otra funcin es la de renovar el estado de las sali-das en funcin de laimagen de las mismasobtenida al final del ci-clo de ejecucin delprograma de usuario.

Por ltimo, tam-bin se encarga derealizar el chequeodel sistema. Para elloel PLC posee un ciclode trabajo, que ejecu-tar de forma conti-nua el diagrama deflujo mostrado en la fi-gura 2.

Unidades de E/SGeneralmente se dispone de dos tipos de E/S:

- Digital. - Analgica.

Las E/S digitales se basan en el principio de todo onada, es decir o no conducen seal alguna o poseen unnivel mnimo de tensin. Estas E/S se manejan nivel debit dentro del programa de usuario.

Las E/S analgicas pueden poseer cualquier valordentro de un rango determinado especificado por el fa-bricante. Se basan en conversores A/D y D/A aisladosde la CPU (pticamente o por etapa de potencia). Es-tas seales se manejan a nivel de byte o palabra (8/16bits) dentro del programa de usuario.

Las E/S son leidas y escritas dependiendo del mo-delo y del fabricante, es decir pueden estar incluidassus imgenes dentro del rea de memoria o ser mane-jadas a travs de instrucciones especficas de E/S.

InterfacesTodo PLC, salvo casos excepcionales, posee la vir-

tud de poder comunicarse con otros dispositivos (comoun PC). Lo normal es que posea una interface seriedel tipo RS-232 / RS-422.

A travs de esta lnea se pueden manejar todas lascaractersticas internas del controlador, incluida la pro-gramacin del mismo, y suele emplearse para monito-rizacin del proceso en otro lugar separado.

Figura 2

Unidades de ProgramacinLa programacin del PLC puede ser hecha por una

unidad de programacin que suele ser en forma de cal-culadora. Es la forma ms simple de programar el equi-po, y se suele reservar para pequeas modificacionesdel programa o la lectura de datos en el lugar de colo-cacin del equipo. Tambin se puede usar una consolade programacin. Es un terminal a modo de ordenadorque proporciona una forma ms cmoda de realizar elprograma de usuario y observar parmetros internosdel PLC. Desfasado actualmente.

El modo ms empleado para programar un PLC esmediante una computadora tipo PC. Permite programardesde un ordenador personal estndar, con todo lo queello supone: herramientas ms potentes, posibilidadde almacenamiento en soporte magntico, impresin,transferencia de datos, monitorizacin mediante soft-ware SCADA, etc.

Para cada caso el fabricante proporciona lo necesa-rio, bien el equipo o el software/cables adecuados. Ca-da equipo, dependiendo del modelo y fabricante, puedeposeer una conexin a uno o varios de los elementosanteriores. En el caso de los micro-plc se escoge la pro-gramacin por PC o por unidad de programacin inte-grada en la propia CPU.

Dispositivos PerifricosEl PLC, en la mayora de los casos, puede ser am-

pliable. Las ampliaciones abarcan un gran abanico deposibilidades, que van desde las redes internas (LAN,etc.), mdulos auxiliares de E/S, memoria adicional...hasta la conexin con otros autmatas del mismo mo-delo. Cada fabricante facilita las posibilidades de am-pliacin de sus modelos, los cuales pueden variar inclu-so entre modelos de la misma serie.

La AutomatizacinHasta aqu hemos dado un panorama sobre

los autmatas, representados bsicamente por losControladores Lgicos Programables (PLC). Vere-mos ahora los mismos conceptos pero desde elpunto de vista de la automatizacin.

La automatizacin de un equipo o proceso in-dustrial consiste en la incorporacin de un disposi-tivo tecnolgico que se encarga de controlar su fun-cionamento en base a una serie de elementos defi-nidos con anterioridad.

El sistema que se crea con la incorporacin deldispositivo, denominado genricamente automatis-mo, es capaz de reaccionar ante las situaciones

que se presentan, ejerciendo la funcin de control parala que ha sido concebido.

Vea en la figura 3 el esquema en bloques que re-presenta a un sistema automtico. Existe una unidadde control encargada de realizar todas las operacionesrelacionadas con el proceso que debe realizarse en for-ma automtica; dicha UC recibe las informaciones pro-cedentes de sensores o captores que informan cam-bios fsicos que tienen lugar como consecuencia de lafuncin para la que se dise el sistema automtico. Enfuncin de la informacin recibida, la UC genera unaserie de rdenes que se transmiten al equipo o proce-so a travs de accionadores que transforman las rde-nes recibidas en magnitudes o cambios fsicos en elsistema.

Esto quiere decir que la automatizacin consiste enun sistema de lazo cerrado, en el que existe un conti-nuo flujo de informacin, desde el equipo o proceso ala Unidad de Control, y desde sta a aqul. La informa-cin recibida en la UC se procesa segn el programaque contenga el sistema (denominado algoritmo), delque se obtienen las rdenes que fijarn el funciona-miento del equipo o proceso industrial.

Por otra parte, la Unidad de Control es capaz deproporcionar informacin ya elaborada sobre el estadoy evolucin del sistema, al operador mediante un siste-ma de monitoreo. Por otra parte el operador puede in-tervenir en el desarrollo del control mediante las consig-nas que modifican los parmetros del algoritmo de con-trol, o puede tomar el mando total pasando el sistemaa control manual, con lo cual dejar de operar autom-ticamente (esto significa que el sistema automticotambin puede operar en forma manual).

Todo sistema automtico persigue lo siguiente:

- Tener un buen sistema de calidad y confiabili-dad.



Figura 3



- Interpretar cambios que se produzcan, los quedeben ocasionar acciones que debe realizar el pro-ceso.

- Mejorar la productividad y dismimuir los cos-tos.

- Adaptarse con facilidad y en breve tiempo a loscambios del mercado (nuevos productos).

La evolucin tecnolgica ha permitido la realizacinde automatismos cada vez ms complejos. El nivel deautomatizacin no ha dejado de elevarse, recuerdo porejemplo, que en 1978 trabajaba en una compaa tele-fnica en la que realizaba el mantenimiento de una cen-tral electromecnica totalmente automtica; a dichacentral se incorpor una nueva con tecnologa total-mente electrnica, de programa almacenado, que cos-t menos de la mitad que la primera, ocupaba la quintaparte del espacio que la primera y tena 4 veces lasprestaciones de la electromecnica. En aquella pocadesconoca los alcances de un autmata programable,un PLC y ni que hablar de una computadora personal.Sin embargo, aprend rpidamente que estaba en laspuertas de un cambio importante, las tecnologas ca-bleadas (que eran el corazn de la central electromec-nica) ya estaban siendo reemplazadas por programasalmacenados. Esto nos lleva a decir que las tecnolo-gas empleadas en la automatizacin pueden clasificar-se en dos grandes grupos: tecnologas cableadas y tec-nologas programadas o programables, tal como puedeapreciar en la figura 4.

Los automatismos cableados se realizan en base auniones fsicas de los elementos que constituyen laUnidad de Control. Tanto los sensores como los actua-

dores pueden ser neumticos, hi-drulicos o electrnicos, ya seanmediante rels o elementos elec-trnicos pasivos.

De lo dicho hasta ahora, y to-mando como base el ejemplo dadocon una central electromecnica,podemos decir que un automatis-mo cableado posee las siguientesdesventajas:

- Ocupa mucho espacio.- Es muy difcil realizar modi-

ficaciones o ampliaciones.- Es difcil la identificacin y

resolucin de problemas.- Es casi imposible realizar

funciones complejas con mode-rada cantidad de elementos.

Con el advenimiento de la tecnologa programada,gran parte de estos problemas fueron rpidamente su-perados. Los miniordenadores se aplicaron all dondela cantidad de informacin y la complejidad del algorit-mo de control hacan extremadamente complicado elempleo de equipos cableados; un campo particular-mente propicio fue el de la industria de proceso (qumi-ca, petroqumica, etc.).

Cabe aclarar que la tecnologa programada se hizofactible gracias a la aparicin de los Autmatas Pro-gramables entre los que se encuentran los PLC (Con-troladores Lgicos Programables).

El autmata fue una alternativa a la aplicacin delos equipos informticos en la industria ya que stos, sibien paleaban los inconvenientes de las tcnicas ca-bleadas, aportaban una nueva problemtica para suempleo generalizado en el control industrial debido aque se adaptaban poco a las condiciones del medio in-dustrial, requeran personal especializado para la pro-gramacin, tenan un costo elevado del equipo, etc.

Los autmatas aportaron una disminucin del costodel equipo haciendo posible la aplicacin de un equipoinformtico en aplicaciones relativamente pequeas,pero todava adoleca la problemtica de adaptacin almedio industrial y la necesidad de especialistas para suaplicacin y mantenimiento.

Antecedentes de los PLCsEl primer Autmata trabajaba con una memoria de

ferritas, fcilmente reprogramable, y superaba las exi-

Figura 4

gencias de la General Motors. No tard en extendersesu empleo a otras industrias. El Autmata se mostrparticularmente adaptado al control en las cadenas demontaje, es decir, en los procesos secuenciales. Parafacilitar su programacin y mantenimiento por parte delpersonal de planta, el lenguaje empleado era el de lasecuaciones de Boole y posteriormente el esquema decontactos.

El Autmata Programable de uso industrial esun equipo electrnico, programable en lenguaje noinformtico, diseado para controlar, en tiempo realy en ambiente industrial, procesos secuenciales.

Hoy esta definicin ha quedado insuficiente por laevolucin del producto, paralela al desarrollo de los mi-croprocesadores, extendindose sus aplicaciones alcampo del control de procesos que requieren operacio-nes de regulacin, clculo, manipulacin y transmisinde datos y hasta el control de equipos electrnicos deconsumo a travs de Internet.

En la figura 5 podemos ver una grfica que descri-be cmo fue evolucionando la aplicacin de autmatasprogramables conforme al avance del tiempo.

A principios de los 70 se incorpora la tecnologa delmicroprocesador a los autmatas, lo que permite au-mentar sus prestaciones.

As se logra mayor interaccin entre el hombre y lamquina, aumentando los niveles de seguridad, se co-mienzan a manipular datos y con ello es ms fcil con-trolar procesos, se hizo posible realizar operacionesaritmticas. La aplicacin de los primeros autmatasaument las prestaciones de la mquina ya que con la

capacidad de tratamiento numrico el autmata pudodesarrollar acciones correctivas sin detener el funciona-miento del proceso.

En la segunda mitad de la dcada de los 70 se me-joran considerablemente las prestaciones y el desarro-llo de elementos especializados. Se consiguen diferen-tes prestaciones gracias al aumento de la capacidad dememoria. Los sistemas de transmisin inalmbrico po-sibilitaron el manejo de entrada/salidas (E/S) remotas,tanto analgicas como numricas, se consiguieron me-joras en el lenguaje de programacin (instrucciones po-tentes), etc. Sus aplicaciones se extienden al control deprocesos, al poder efectuar lazos de regulacin traba-jando con dispositivos de instrumentacin. En esta eta-pa, el autmata desarrolla el control adaptativo sin in-tervencin del operador. Otros campos de aplicacinson el posicionamiento mediante entradas lectoras pa-ra codificadores y salidas de control de motores paso apaso, la generacin de informes de produccin, el em-pleo de redes de comunicacin, etc.

En los 80 aparecen los microprocesadores comer-ciales a bajo costo, el 6800 de Motorola o el Z80 de In-tel (valuartes de la dcada del 70) fueron rpidamentesuperados por prototipos industriales, as aparecen losPICs, los COP, etc. Con el empleo de microcontrolado-res de estas caractersticas se consiguieron PLCs (au-tmatas) con las siguientes caractersticas:

- Alta velocidad de respuesta.- Reduccin de las dimensiones.- Entradas y salidas inteligentes.- Mayor capacidad de diagnsticos de funciona-

miento.- Mayor capacidad de almacenamiento de datos.- Mejoras en el lenguaje: instrucciones de blo-

que, instrucciones de clculo matemtico con da-tos en notacin de coma flotante.

- Lenguajes alternativos: Lenguaje de bloquesfuncionales, lenguajes de diagrama de fases(GRAFCET), y lenguajes de alto nivel (tipo BASIC).

As han aparecido equipos pequeos y compactosque, junto con la reduccin de los precios, ha hechoque la aplicacin se extienda a todos los sectores in-dustriales. Los fabricantes han desarrollado familias deproductos que comprenden equipos desde 10 entra-das/salidas, hasta grandes controladores capaces degobernar hasta 10.000 E/S y memorias de 128kB. Elcampo de aplicacin cubre desde el mnimo nivel deautomatizacin de una secuencia de enclavamientos,hasta el control completo de un proceso de produccincontinua.



Figura 5

En la tabla 1 encontramos datos tiles que pode-mos tener en cuenta cuando hablamos de la clasifica-cin de los PLCs o autmatas industriales.

Constitucin Bsica del PLCEl Autmata Programable Industrial es una mqui-

na electrnica digital programable que est constituidapor dos elementos bsicos:

- La unidad Central de Proceso (CPU).- El sistema de Entradas y Salidas (E/S).

Con estos dos elementos, se puede accionar sobrela mquina o proceso a controlar, pero existen otroscomponentes que aunque no for-man parte del controlador comoequipo, son necesarios para suaplicacin. Estos componentes,generalmente denominados peri-fricos, son los equipos de pro-gramacin, las unidades de dilo-go y prueba, las impresoras, etc.Tambin pueden formar parte delsistema de control otros autma-tas, equipos de control numrico(CNC), robots y ordenadores. Enla figura 6 se da el diagrama querepresenta al PLC con su entorno,lo que configura el sistema auto-mtico completo.

La Unidad Central de Proce-so, que se considera formada porel procesador y la memoria, es laparte inteligente o el corazn delsistema y se encarga de realizarlas tareas de control interno y ex-terno mediante la interpretacinde las instrucciones o cdigos de

operacin almacenados en la memoria, y los datos queobtiene de las entradas y que genera hacia las salidas.

El Sistema de Entradas y Salidas se encarga deadaptar la tensin de trabajo de los dispositivos decampo a la tensin con que trabajan los circuitoselectrnicos del PLC y proporciona el medio deidentificacin de esos dispositivos ante el procesa-dor.

Como equipo electrnico constituido por circuitosque trabajan con niveles de tensin bajos, de 5 Vcc engeneral (aunque los hay de 24V), en su diseo y fabri-cacin se tiene en cuenta que deben trabajar en un am-biente industrial, lo que significa condiciones adversaspor la existencia de vibraciones, ruidos, humedad, tem-peratura no controlada, y perturbaciones elctricas pro-ducidas por la interferencia electromagntica (EMI) de-bida a la conmutacin de grandes cargas, y la interfe-rencia de radiofrecuencia (RFI).

Cmo Funciona un Controlador ProgramableCon el tiempo, los PLCs han evolucionado para re-

ducir los problemas que causan las condiciones adver-



Fig. 6

Tabla 1 Clasificacin de los PLCs comerciales

Factores cuantitativos- Equipos pequeos: hasta 128 E/S; memoria de 1 a 4kB.- Equipos medianos: 128

sas que se presentan en la industria, con el objeto deaumentar al mximo la fiabilidad del controlador. Paraello, en el diseo y fabricacin de un PLC de uso indus-trial, se siguen entre otros los siguientes procedimien-tos:

- Se emplean componentes electrnicos confia-bles, aptos para uso en la industria (no podra em-plearse un CA555 comn, por ejemplo, dado que sedisparara slo cada vez que existe una interferen-cia producida por el encendido de una mquina depotencia).

- Se proyectan los equipos para condiciones ex-tremas de trabajo: pruebas de interferencias, prue-bas de acoplamiento electrosttico, verificacin defuncionamiento bajo condiciones lmites de tempe-ratura y humedad, etc.

- Se comprueban los componentes con simula-dores virtuales y computadoras.

- Se emplean mtodos de montaje automatiza-dos.

- Se realiza la prueba controlada por computa-dora de todos los subconjuntos funcionales y delos mdulos.

- Se proyectan operaciones de autodiagnstico.- Una vez en funcionamiento, se debe realizar

una comprobacin constante del sistema de entra-da-salida de datos.

Dijimos que en los sistemas con tecnologa cablea-da, las ecuaciones de control (circuitos lgicos), se rea-lizan mediante uniones fsicas entre los componentes,contactos de rel, resistencia-transistor, etc. En esta

tecnologa, el tratamiento de la informacin se realizaen paralelo de modo que todas las variables ingresadasse procesan de acuerdo a una lgica establecida por el

programa con el objeto de tener un resultado que defi-nir el funcionamiento del sistema (figura 7).

Los controladores lgicos programables empleanun procesador binario que es capaz de interpretar unaserie de cdigos o instrucciones que especifican las ac-ciones a realizar en funcin del estado de las variablesdel sistema. El procesador puede interpretar una slainstruccin en cada instante, aunque lo hace a gran ve-locidad (microsegundos); esta forma de actuar introdu-ce el concepto de tratamiento secuencial de la informa-cin, que se ilustra en la figura 8.

En el PLC las instrucciones se almacenan en unamemoria, que recibe el nombre de memoria de progra-ma y que, generalmente, es una EEPROM. El procesa-dor recoge los estados de las seales de entrada y losalmacena en otra memoria denominada tabla de E/S.

Las instrucciones ingresa una a continuacin de laotra para ejecutar operaciones de acuerdo con las sen-tencias grabadas en la EEPROM, arrojando resultados

que tambin sern volcados en posicionesde memoria de datos para formar la tabla deE/S. Una vez finalizada la lectura del progra-ma, tiene lugar la actualizacin de estadosde E/S para lo que se transfieren a las sali-das los resultados obtenidos y se vuelven aalmacenar los estados de las entradas.

En un Autmata Programable existe untiempo de respuesta, cuya magnitud es fun-cin de la cantidad y complejidad de las ins-trucciones que forman el programa y de lavelocidad con que se ejecutan; durante laresolucin del programa el equipo ignora laevolucin externa de la mquina o proceso.En ciertas aplicaciones de evolucin muyrpida esto puede llegar a ser un problemaya que llegar a perderse alguna informa-cin, y en consecuencia puede darse unfuncionamiento errneo. J



Figura 7

Figura 8


Los Cableados en Autmatas y Sistemas de Control

El Cableado Externo DIN

Muchos problemas en instalaciones industriales seproducen en el diseo. Es imprescindible prestar aten-cin a la confiabilidad y facilidad de reparacin, anteeventuales fallas, del cableado de un autmata. Porejemplo, segn sea la norma empleada para el cableadoexterno del PLC, se deben tener en cuenta las posiblespuesta a masa de los contactos de un rel o de cual-quier elemento de control, dado que esta es la falla mscomn que suele presentarse en una instalacin, espe-cialmente cuando se trabaja en ambientes hmedos ode calor excesivo. Si no se siguen determinadas reglasbsicas, la incertidumbre que puede generarse a partirde una falla puede ser tan grande que a veces es hastaimposible reparar el sistema.

Por ejemplo,en la figura 1 semuestra un cir-cuito tpico a re-ls en el cual noest definidaninguna masa(cableado acep-tado por normasISO), es decir setiene un circuito

de masa flo-tante. Si porc u a l q u i e rmotivo sepusieran amasa losc o n t a c t o sdel interrup-tor S4 (figura2), con elcierre de S3

se activara el rel K2, situacin no deseada ya que di-cho rel solo se debera cerrar en el caso en que amboscontactos (S3 y S4 se cerraran). Al intentar verificar la fa-lla, slo la encontraramos cuando midiramos cada in-terruptor hasta encontrar uno en corto y si esto se produ-ce en un sistema de mltiples contactos, podramos de-morar das en encontrar la falla.

En la figura 3 semuestra una nueva si-tuacin en la que se hadefinido una masa co-mo conexin de uno delos bornes del genera-dor pero existe un errorde criterio al conectarlos contactos del ladode masa. En este caso,si se produce la puesta a masa de S1, el rel se activaaunque ninguno de los dos contactos se haya cerrado, loque puede producir infinidad de inconvenientes y hastaaccidentes lamentables, dado que alguno de los inte-rruptores podra haber sido de seguridad y, al no actuarcorrectamente, un motor se podra poner en marchaaunque un operario est trabajando en el sistema. Por lotanto, SIEMPRE, del lado de masa debe ir la bobina delrel, segn lo establece la norma DIN.

En la figura 4 vemos la representacin de un siste-ma de cableado E/S segn la norma DIN. Tenemos unrel de supervisin de fuente que se encuentra siempreactivado mientras la fuente no tenga problemas; cuandoel circuito posee inconvenientes, salta el fusible y se cor-ta el suministro. Un rel de seguridad dejar activar alsistema de salida siempre que se cumplan las condicio-nes de seguridad que en nuestro esquema estn repre-sentadas por un interruptor de tal forma que en estascondiciones, cada vez que se acciona el interruptor depuesta en marcha (el autmata automticamente puederealizar esta funcin) se permitir, por ejemplo, el encen-dido de un motor.

Segn esta norma, si se pone a masa la bobina delrel de marcha, cuando ste se excite saltar el fusible(figura 5).

Servicio: Los Cableados en Autmatas y Sistemas de ControlSepa cmo se realiza el cableado de un PLC con el objeto de poder localizar fallas

Figura 1

Figura 3

Figura 2

Figura 4

Si se abre el cable del rel de supervisin, no habrtensin y la falla ser fcil de localizar. Si hay problemascon los sensores de alarma tambin podremos detectarla falla sin problemas, por ejemplo, si se pone un contac-to a masa, saltar el fusible y, midiendo con el tster en-contraremos rpido el desperfecto.

En definitiva, un anlisis pormenorizado nos permiti-r comprender que cualquier falla ser fcil de localizar.Esto significa que al realizar el cableado de un sistemaE/S, siempre las bobinas de rel debern tener un con-tacto de referencia a masa y que todos los circuitos deseguridad debern tener corriente en condiciones nor-males de funcionamiento para que el sistema haga sal-tar el fusible en caso de alguna puesta a masa involun-taria.

Ahora bien, analizando el circuito de la figura 4, ve-mos que sera posible detectar dnde se produjo falla amasa, realizando un reestablecimiento gradual del siste-ma (es decir, una vez apagado el autmata, se puedencolocar los fusibles y se realiza una puesta en marchagradual; hasta que vuelva a saltar y as aislar el circui-to que presenta inconvenientes).

Cuando se realiza el cableado de un sistema, nor-malmente se deben poder abrir todos los interruptoresde seguridad de modo que al energizar el sistema sepuedan ir cerrando uno a uno hasta detectar la falla.

Se deduce entonces que es aconsejable agruparcontactos por elementos de proteccin (5 elementos porfusible, por ejemplo) para minimizar el tiempo de reesta-blecimiento cuando se produzca una falla.

Ahora bien, cuando se disea un sistema es aconse-jable que las protecciones brinden informacin sobresu funcionamiento, esto significa que se podra incluir uncontacto de supervisin que signifique una entrada adi-cional de supervisin del PLC para que ste sepa quehay inconvenientes.

Este agregado simplifica mucho la bsqueda de fa-llas cuando tenemos un sistema con muchas entradas-/salidas y, por lo tanto, gran cantidad de fusibles.

Si cada sensor tiene un contacto de supervisin, en-tonces podemos darle al PLC una informacin ALFA-NU-

MERICA de AUTO-DIAGNOSTICO tal que en el displaydel PLC quede indicada la posicin del fusible en fallapara que sea fcil de localizar (tenga en cuenta que siestoy en una fbrica de grandes dimensiones, por msque ponga un sensor luminoso, el encontrarlo podra de-mandarnos un tiempo excesivo).

Ahora bien, es posible que nuestro autmata tengapocas entradas y yo tenga varios elementos de supervi-sin o seguridad, en ese caso se pueden combinar lossensores mediante el uso de diodos, tal como se mues-tra en la figura 6. En este caso, de producirse una falla,el PLC no sabr discriminar cul es el sensor en falla, s-lo podr saber cul es la entrada con problemas, salvoque tengamos un sistema de supervisin con modula-cin tipo TDM, pero de ese tema nos ocuparemos msadelante.

Veamos entonces qu sucede cuando en lugar de te-ner sistemas DISCRETOS (interruptores), nuestro aut-mata maneja otros tipos de seales.

Entradas/Salidas NumricasLas E/S numricas son un conjunto de mdulos que

permiten adquirir o generar informacin en formato dedatos, es decir, que emplean un registro completo de laMemoria de Datos del Autmata.

Entradas/Salidas AnalgicasSon mdulos destinados a la conversin de una ten-

sin o corriente correspondiente a la medida de una tem-peratura o de una presin, que vara en el tiempo (con-vierten en electricidad variaciones de otro tipo de magni-tud).

En general la conversin se hace a un cdigo binariode 11 a 12 bits, al que corresponde un valor numrico, obien desde el valor numrico al cdigo binario.

En un mdulo de entradas analgicas normalmentehay un slo conversor analgico/digital (A/D), y las mag-nitudes de entrada son multiplexadas para su conver-sin.

Los mdulos suelen estar controlados por su propio



Figura 5

Figura 6


microprocesador, talcomo podemos ver enla figura 7.

Los fabricantesofrecen distintas ejecu-ciones de los mdulos,pero las ms emplea-das corresponden a 4,8, o 16 canales anal-gicos para las entra-das, y cuatro canalespara las salidas (queincorporan un conver-sor digital/analgicopor cada canal). Lasbandas de trabajo quepermiten estos siste-mas son los usualesen instrumentacin.

Entradas/Salidas de Cdigos NumricosPara la adquisicin de datos proporciona-

dos a travs de codificadores rotativos(Thumbwheel Switches) o instrumentos elec-trnicos digitales, y para generar informacinnumrica a dispositivos visualizadores (dis-play de 7 segmentos) y otros equipos electr-nicos, los fabricantes ofrecen mdulos de E/Snumrica generalmente para el cdigo BCD(tambin Gray o complemento a 9). Estosmdulos son multiplexados (figura 8). El m-dulo adquiere la informacin de cada uno delos datos y la transfiere a los registros de lamemoria de datos del procesador en forma

secuencial a una frecuencia que puede ser de 100Hz.Ahora bien, las E/S discretas y numricas permiten el

empleo del PLC en un amplio campo de aplicaciones,pero algunas de stas requieren ciertas funciones espe-ciales, que si bien podran realizarse con los elementoscomentados, exigiran un empleo excesivo, tanto de ma-terial como de instrucciones de programa. Para la reso-lucin de estas funciones especiales los fabricantes ofre-cen una serie de mdulos "inteligentes con los que sereduce la cantidad de componentes del equipo y se des-carga el trabajo del procesador del PLC.

En el caso particular de termopares transductores detemperatura, algunos fabricantes ofrecen mdulos queaceptan directamente la seal dbil (del orden de milivol-tios) y operan como si se tratara de entradas analgicas.La figura 9 muestra la forma en que se conectan los ter-mopares a uno de esos mdulos. J


Figura 7

Figura 8

Figura 9


HISTORIA DEL PROYECTO.

Despus de varios aos trabajando con autmatascomerciales de diferentes fabricantes como OMRON,SIEMENS, EBERLY y BOSCH decid en mi tiempo libredisear un autmata hecho a medida. La idea originaltendra que cumplir las siguientes premisas:

- Deba tener un lenguaje de programacin com-patible con el estndard y poder soportar todo tipode instrucciones, contadores y temporizadores.

- La memoria del PLC tendra que ser no voltilpara no perder el programa por un corte de tensin.

- Tena que contemplar la posibilidad del volcadode los programas desde un PC con un entorno win-dows

- Los componentes del hardware deban ser bara-tos y fciles de localizar.

- El nmero de entradas y salidas, en un princi-pio, deba ser 8 (8 E/S) ampliable en el futuro.

- Alimentacin de 220V ac 12V DC de una bate-ra.

El primer paso fue disear el sistema operativo, ellenguaje de programacin tena que ser sencillo y pro-gramar directamente en ensamblador no era una solu-cin. Despus de algunas pruebas usando un procesa-dor 80C535 y trabajando en ensamblador, vi la posibili-dad de usar las funciones que ofrecen los compiladorespara incluir etiquetas y macros en el cdigo de mquinadel procesador. La solucin fue usar "MACROS" paraconvertir las instrucciones en ensamblador en instruccio-nes estndar usadas por los autmatas comerciales.

De esta manera la lectura por ejemplo de una entra-da del autmata se hara con la instruccin IN A,B don-de "IN" sera el cdigo de la instruccin, el campo " A " ladireccin de la tarjeta de entradas y en campo "B" el n-mero de la entrada fsica de la tarjeta "A" que deseamosleer.

Activar una salida tendr la siguiente sintaxis: OUT A,B Un temporizador: TIM A,B Un contador : CNT A,B Y el resto de las instrucciones como: AND , AND-

_NOT, OR, OR_NOT, LD, LD_NOT, MOV, SET, RESETetc, siguen la misma lnea.

La ventaja del uso de las macros es que nos permi-te llamar a la instruccin con el nombre que ms nos

guste. El uso de etiquetas nos permite hacer an msclaros los programas del autmata al poder sustituir lasdirecciones hexadecimales de las entradas/salidas porun texto ms descriptivo :

LD Tarjeta_E0,Pulsador_Marcha OUT Tarjeta_S0,Marcha_motor

Una vez depurado el sistema operativo, prob dife-rentes frmulas para almacenar los programas en me-moria. El uso de EPROM no era viable ya que habra queborrarla previamente cada vez que se hiciese una modi-ficacin.

El uso de RAM esttica no voltil no result estableya que con los cortes de tensin se corrompan los da-tos. La opcin final fue buscar un microprocesador queincluyese memoria EEPROM para el sistema operativo yprograma PLC y RAM para los datos temporales. Losprocesadores que mejor se adaptan a estas exigenciasson la familia de ATMEL 89C1024 y los PIC 16F84 de MI-CROCHIP. Las diferencias entre los procesadores sonlas siguientes:

La familia ATMEL ofrece procesadores con 4K dememoria EEPROM y 128 bits de RAM con dos puertosE/S, los cdigos de mquina son compatibles con Intel ymuy cmodos para direccionar bits. Sin embargo requie-re un hardware de programacin complicado.

El microprocesador PIC16F84 slo ofrece 1K de EE-PROM y 64 bits de RAM, el cdigo de mquina es un po-co menos cmodo, pero el hardware de programacin esmuy sencillo y existe mucha documentacin y muchosprogramas gratuitos en Internet.

La opcin final fue la eleccin del PIC ya que permi-te integrar el programador dentro del autmata usandoun hardware muy sencillo, descargar los programasusando el puerto paralelo de la PC y realizar modificacio-nes en cuestin de segundos, an a pesar de su escasacapacidad de memoria. Una vez elegido el procesador,slo qued buscar el hardware ms adecuado para elresto del sistema: Rels de 5V para las salidas, optoaco-pladores para aislar las entradas, la fuente de alimenta-cin y los chips TTL auxiliares.

Antes de avanzar en la explicacin del sistema ope-rativo, vamos a dar en esta entrega los esquemas queconstituyen nuestro PLC; as en la figura 1 tenemos eldiagrama de la Unidad de Proceso Central (CPU) denuestro autmata, en la figura 2 se da la implementacin

Construccin de un PLC Multipropsito

Montajes: Construccin de un PLC MultipropsitoArme sus propios equipos y aprenda mientras construye


de las entradas, en la figura 3 las salidas y en la figura 4el diagrama circuital de la fuente de alimentacin.

Todo el autmata se construy en dos placas de cir-cuito impreso cuyos diagramas pueden verse en las figu-ras 5, 6 y 7. En la figura 5 se muestra la disposicin delos componentes, en la figura 6 el lado del cobre (inver-so a los componentes) y en la figura 7 como se veran

ambos lados si la placa fuese transparente. Ambas pla-cas de circuito impreso son de doble cara y dado queel primer prototipo fue realizado a mano, dibujando laspistas una a una, algunas de ellas estn cableadasusando hilo de cobre. Como se aprecia en las fotos de lafigura 8, las dos placas del autmata son montadas unasobre otra usando separadores. Todo el cableado exter-


Figura 1

Figura 2

no se une con conectores enchufables. En la tarjeta in-ferior estn integradas la fuente de alimentacin, la CPUy el puerto de comunicaciones. La fuente de alimenta-cin genera tres tensiones: +5V con una capacidad decorriente de 1A para la lgica digital, 14V con una capa-cidad de 100mA para el circuito de programacin del pro-cesador y +24V con una capacidad de 0,5A para las en-

tradas optoacopladas. En la placa superior se encuentrael driver que activa los rels de salida (que precisa 1contacto normalmente abierto y libre de potencial) y losoptoacopladores que aslan elctricamente las entradasanalgicas de la circuitera digital.

El estado de las entradas se visualizan con diodosled verdes y las salidas con diodos led rojos.



Figura 3

Figura 4

Las tarjetas estn conectadas a travs de un cableplano de 26 pines, el puerto de comunicaciones es de 9pines y se han implementado en el panel frontal tres ledsde diagnstico, un pulsador de RESET y un interruptorde dos posiciones, con funciones a saber:

* El led verde indica que el PLC est en modo RUNejecutando el programa contenido en memoria y parpa-dea con una secuencia de 0,5 segundos, estando bajo elcontrol del sistema operativo. Si el PLC se cuelga o lamemoria EEPROM est borrada, este led deja de parpa-dear as como cuando el interruptor est en modo STOP-/PROGRAM.

* El led rojo nos informa que el procesador est enestado de RESET, se activa unos segundos al aplicartensin al autmata, cuando presionamos el pulsador deRESET que se encuentra junto al led verde y cuando pa-samos el interruptor de dos posiciones del modo RUN almodo de programacin STOP/PROGRAM para volcarprogramas a la memoria del PIC.

* El led amarillo sirve de diagnstico en los procesosde comunicacin con la PC; se activa al leer, borrar, ve-rificar y grabar la memoria EEPROM del procesadorPIC16F84.



Fig. 5

Programas con Ambiente WindowsEl software elegido para la programacin del aut-

mata se ejecuta bajo windows 95/98, es de libre distribu-cin para uso no comercial y est disponible en la red.Se utiliz un viejo conocido de los lectores de SaberElectrnica; el potente entorno de programacinMPLAB de MICROCHIP, fabricante del microprocesadorPIC, usado para editar y compilar los programas PLC ygenerar el fichero.hex que volcaremos en el PIC. Apartede editar y compilar este software (programa), el MPLABincluye muchas otras opciones como la simulacin pasoa paso de programas en ensamblador con la que depu-re en su momento el sistema operativo del autmata.Este programa se puede descargar desde:

http://www.microchip.com/

Su tamao es de unos 9MB. Para la grabacin de lamemoria EEPROM del PIC y despus de mucho buscarpor la red eleg el programa WPicProg16 diseado porNigel Goodwin al que debemos agradecer su aporte ascomo a Don Mckenzie que ofrece mucha informacin so-bre programadores PIC en su pgina australiana y a tra-vs de la cual localic el programa. El software de pro-gramacin del procesador PIC16F84 se puede descar-gar de la pgina personal de Nigel Goodwin. El hardwa-re del PLC est optimizado para la versin 1.21 de 16bits ejecutable bajo Windows 95/98 y se puede bajar de:

http://www.lpilsley.freeserve.co.uk/software.htm



Figura 6

En nuestra web: www.webelectronica.com.ar sebrinda el Sistema Operativo de este PLC y las funcionesque puede realizar. Tambin puede consultar la pginapersonal del autor en:

http//inicia.es/de/juanmarod/portada.htm

Ms informacin tambin hay en nuestra web, paraacceder a ella dirjase a la pgina de contenidos espe-ciales haciendo un click en el cono password y luego in-gresando la clave plc20. J



Figura 7

Figura 8

saber electronica

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