Controlador lógico programable

Los PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés)o Controlador de logica programable, son dispositivos electrónicos muy usados en Automatización Industrial.

PLC = Es un hardware industrial, que se utiliza para la obtención de datos. Una vez obtenidos, los pasa a través de bus (por ejemplo por ethernet) en un servidor.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. [[Archivo:PLC AB InstaladoV1.JPG|thumbnail|PLC moderno instalado (2008) dentro del tablero eléctrico.

Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID).

Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.

Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más reciente, preferido por los informáticos y electrónicos, es el FBD (en inglés Function Block Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas funciones conectados entre sí.

En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los más simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos, bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de comunicación multiprotocolos que le permitirían interconectarse con otros dispositivos.

Proporcional integral derivativo

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por realimentación que se utiliza en sistemas de control industriales. Un controlador PID corrige el error entre un valor medido y el valor que se quiere obtener calculándolo y luego sacando una acción correctora que puede ajustar al proceso acorde. El algoritmo de cálculo del control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral genera una corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso vía un elemento de control como la posición de una válvula de control o la energía suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando estas tres constantes en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un control diseñado para lo que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador puede ser descrita en términos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el controlador llega al "set point", y el grado de oscilación del sistema. Nótese que el uso del PID para control no garantiza control óptimo del sistema o la estabilidad del mismo. Algunas aplicaciones pueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este sistema de control. Un controlador PID puede ser llamado también PI, PD, P o I en la ausencia de las acciones de control respectivas. Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción derivativa es muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al valor deseado debido a la acción de control.

Funcionamiento

Para el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o sistema se necesita, al menos:

1. Un sensor, que determine el estado del sistema (termómetro, caudalímetro,manómetro, etc).

2. Un controlador, que genere la señal que gobierna al actuador.3. Un actuador, que modifique al sistema de manera controlada (resistencia eléctrica,

motor, válvula, bomba, etc).

El sensor proporciona una señal analógica o digital al controlador, la cual representa el punto actual en el que se encuentra el proceso o sistema. La señal puede representar ese valor en tensión eléctrica, intensidad de corriente eléctrica o frecuencia. En este último caso la señal es de corriente alterna, a diferencia de los dos anteriores, que son con corriente continua.

El controlador lee una señal externa que representa el valor que se desea alcanzar. Esta señal recibe el nombre de punto de consigna (o punto de referencia), la cual es de la misma

naturaleza y tiene el mismo rango de valores que la señal que proporciona el sensor. Para hacer posible esta compatibilidad y que, a su vez, la señal pueda ser entendida por un humano, habrá que establecer algún tipo de interfaz(HMI-Human Machine Interface), son pantallas de gran valor visual y fácil manejo que se usan para hacer más intuitivo el control de un proceso.

El controlador resta la señal de punto actual a la señal de punto de consigna, obteniendo así la señal de error, que determina en cada instante la diferencia que hay entre el valor deseado (consigna) y el valor medido. La señal de error es utilizada por cada uno de los 3 componentes del controlador PID. Las 3 señales sumadas, componen la señal de salida que el controlador va a utilizar para gobernar al actuador. La señal resultante de la suma de estas tres se llama variable manipulada y no se aplica directamente sobre el actuador, si no que debe ser transformada para ser compatible con el actuador que usemos.

Las tres componentes de un controlador PID son: parte Proporcional, acción Integral y acción Derivativa. El peso de la influencia que cada una de estas partes tiene en la suma final, viene dado por la constante proporcional, el tiempo integral y el tiempo derivativo, respectivamente. Se pretenderá lograr que el bucle de control corrija eficazmente y en el mínimo tiempo posible los efectos de las perturbaciones.

Programación común de plc

El LADDER, también denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que

todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje.

Elementos de programación

Para programar un autómata con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. A continuación se describen de modo general los más comunes.

Circuito de conmutación:

En electricidad y electrónica, las leyes del álgebra de Boole y de la lógica binaria, pueden estudiarse mediante circuitos de conmutación. Un circuito de conmutación estará compuesto por

una serie de contactos que representarán las variables lógicas de entrada y una o varias cargas que representarán las variables lógicas o funciones de salida. Los contactos pueden ser normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC). Los primeros permanecerán abiertos mientras no se actúe sobre ellos (por ejemplo al pulsar sobre interruptor, saturar un transistor, etc.). Los contactos NC funcionarán justamente al contrario. Esto significa que si se actúa sobre un contacto NA se cerrará y si se hace sobre uno NC se abrirá.

Componentes para un circuito de interruptores

Se deberán de tener en cuenta los siguientes convenios (ver Figura 1):

Un contacto NA representa una variable lógica. Un contacto NC representa una variable lógica negada (A'). Un circuito cerrado se considera un uno lógico (1). Un circuito abierto se considera un cero lógico (0). Si no se actúa sobre un contacto se considera que la variable que representa es 0. Si se actúa sobre un contacto se considera que la variable que representa es 1. Si la carga no se excita la función se considera 0 (por ejemplo una lámpara

apagada). Si la carga se excita la función se considera 1 (lámpara encendida).

Interruptor múltiple [editar]

Un interruptor múltiple, es el que con sólo un mando mueve varios contactos simultáneamente, este tipo de interruptor, no tan sencillo, se emplea para conmutar varios circuitos al mismo tiempo, electivamente separados.

Figura 2

Este tipo de interruptor puede tener contactos directos e inversos, en la figura los dos primeros son directos y el tercero inverso, que a su ver pueden ser de distinta sección, según la intensidad de corriente que circule por cada uno de ellos.

El relé [editar]

Un relé o Contactor, es un interruptor automático controlado eléctricamente, de este modo una señal eléctrica da lugar a nuevos contactos que a su vez alimentan o dejan de alimentar otros circuitos.

En la figura se puede ver la representación esquemática de un relé, los contactos se representan en reposo, en la posición que tendrían cuando la bobina no está alimentada, cuando recibe tensión la armadura se desplaza, cambiando la posición de los contactos.

Circuito en serie [editar]

De este modo la Figura 3 representa la función lógica Y (AND), esto es, L=A·B. De acuerdo con la tabla de verdad de dicha función, la lámpara sólo lucirá (L=1) cuando se actúe en ambos contactos (A=1 y B=1).

Circuito en paralelo

Del mismo modo la Figura 4 representa la función lógica O (OR), esto es, L=A+B; y de acuerdo con su tabla de verdad, la lámpara lucirá (L=1) cuando se actúe en uno o ambos contactos (A=1 o B=1).

a b cFigura 3

Conmutador [editar]

El conmutador está formado por un interruptor directo y otro inverso, ver Figura 5, que actúan conjuntamente, de modo que con una sola actuación se aísla un circuito y se conecta otro, conmutando los dos circuitos.

Dos conmutadores conectados según la Figura 6, da como resultado un circuito, que está abierto o cerrado alternativamente, con tan solo modificar uno de los dos conmutadores, si los dos están en la misma posición el circuito está conectado, si se modifica uno cualesquiera de los dos, se desconecta, que volverá a conectarse al actuar sobre uno de ellos, sin importar cual.

Interruptor de cruce [editar]

Figura 5

Conm. 1 Conm. 2Figura 6

Un interruptor de cruce permuta las dos líneas de entrada (a, b) con las dos de salida (c, d), en las figuras 7 y 8, se pueden ver dos esquemas equivalentes de este tipo de interruptor.

En una posición se conecta a con c y b con d y en la otra se permutan conectándose a con d y c con b.

En estas dos figuras se puede apreciar perfectamente, que distintas distribuciones de los aparatos y distintos cableados pueden dar lugar a los mismos resultados.

Para programar un autómata con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. A continuación se describen de modo general los más comunes.

Elementos básicos en LADDER

Símbolo Nombre Descripción

Contacto NA

Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que representa, esto es, una entrada (para captar información del proceso a controlar), una variable interna o un bit de sistema.

Figura 7

Figura 8

Bobina NC

Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un cero lógico. Su activación equivale a decir que tiene un cero lógico. Su comportamiento es complementario al de la bobina NA.

Bobina SET

Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta a 0) si no es por su correspondiente bobina en RESET. Sirve para memorizar bits y usada junto con la bobina RESET dan una enorme potencia en la programación.

Bobina JUMP

Permite saltarse instrucciones del programa e ir directamente a la etiqueta que se desee. Sirve para realizar subprogramas.

Se suele indicar mediante los caracteres B ó M y tienen tanto bobinas como contactos asociados a las mismas de los tipos vistos en el punto anterior. Su número de identificación suele oscilar, en general, entre 0 y 255. Su utilidad fundamental es la de almacenar información intermedia para simplificar esquemas y programación.

Los bits de sistema son contactos que el propio autómata activa cuando conviene o cuando se dan unas circunstancias determinadas. Existe una gran variedad, siendo los más importantes los de arranque y los de reloj, que permiten que empiece la ejecución desde un sitio en concreto y formar una base de tiempos respectivamente. Su nomenclatura es muy diversa, dependiendo siempre del tipo de autómata y fabricante.

Temporizadores [editar]

El temporizador es un elemento que permite poner cuentas de tiempo con el fin de activar bobinas pasado un cierto tiempo desde la activación. El esquema básico de un temporizador varía de un autómata a otro, pero siempre podemos encontrar una serie de señales fundamentales, aunque, eso sí, con nomenclaturas totalmente distintas.

Temporizador

Podemos observar, en la figura de la derecha, el esquema de un temporizador, Tii, con dos entradas (E y C a la izquierda) y dos salidas (D y R a la derecha con las siguientes características:

Entrada Enable (E): Tiene que estar activa (a 1 lógico) en todo momento durante el intervalo de tiempo, ya que si se desactiva (puesta a cero lógico) se interrumpiría la cuenta de tibia (puesta a cero temporal).

Contadores [editar]

El contador es un elemento capaz de llevar el cómputo de las activaciones de sus entradas, por lo que resulta adecuado para memorizar sucesos que no tengan que ver con el tiempo pero que se necesiten realizar un determinado número de veces.

Contador

En la figura de la derecha puede verse el esquema de un contador, Ci, bastante usual, donde pueden distinguirse las siguientes entradas y salidas:

Entrada RESET (R): Permite poner a cero el contador cada vez que se activa. Se suele utilizar al principio de la ejecución asignándole los bits de arranque, de modo que quede a cero cada vez que se arranca el sistema.

Entrada PRESET (P). Permite poner la cuenta del contador a un valor determinado distinto de cero, que previamente se ha programado en Cip.

Entrada UP (U): Cada vez que se activa produce un incremento en una unidad de la cuenta que posea en ese momento el contador.

Entrada DOWN (D): Cada vez que se activa produce un decremento en una unidad de la cuenta que posea en ese momento el contador.

Salida FULL (F): Se activa al producirse un desbordamiento del valor del contador contando en sentido ascendente.

Salida DONE (D): Se activa cuando el valor del contador se iguala al valor preestablecido Cip.

Salida EMPTY (E): Se activa al producirse un desbordamiento del valor del contador contando en sentido descendente.

Monoestables [editar]

Monoestable.

El monoestable es un elemento capaz de mantener activada una salida durante el tiempo con el que se haya programado, desactivándola automáticamente una vez concluido dicho tiempo. Una de sus principales ventajas es su sencillez ya que sólo posee una entrada y una salida como podemos observar en la siguiente figura.

Entrada START (S): Cuando se activa o se le proporciona un impulso comienza la cuenta que tiene programada.

Salida RUNNING (R): Se mantiene activada mientras dura la cuenta y se desactiva al finalizarla. Al igual que con el temporizador, para programar la cuenta hay que introducir los valores de Mip y Mib.

Programación [editar]

En este apartado se tratarán, de modo general, los conceptos básicos de programación en LADDER.

Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación, resulta importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución.

El siguiente esquema representa la estructura general de la distribución de todo programa LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha.

Distribución de un programa.

En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que la línea vertical de la izquierda representa el terminal de alimentación, mientras que la línea vertical de la derecha representa el terminal de masa.

El orden de ejecución es generalmente de arriba a bajo y de izquierda a derecha, primero los contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un autómata a otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se ejecuta lo que primero se introduce.

Sistemas combinacionales [editar]

Aunque en los sistemas industriales la programación se centra en procesos secuenciales, no teniendo demasiado interés los procesos combinacionales, es necesario conocer la lógica combinacionál ya que en muchas ocasiones es necesaria en la programación secuencial.

Una vez obtenida la función lógica de un problema combinacional, el paso a LADDER o esquema de contactos es muy sencillo. De acuerdo con el álgebra de Boole aplicada a la conmutación, las sumas serán contactos en paralelo, los productos contactos en serie y las negaciones contactos normalmente cerrados. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de esquema LADDER para una determinada ecuación.

LADDER para la función M = A(B'+C)D'

Elementos de memoria [editar]

La conexión tradicional para realizar una función de memoria en los circuitos con relés, es el circuito con autoalimentación. Esto se consigue mediante la conexión de un contacto NA del relé (o contactor) en paralelo con el pulsador de marcha. A continuación puede observarse las dos variantes de este circuito: con prioridad a la conexión (figura a) y con prioridad a la desconexión (figura b).

Circuitos con autoalimentación con prioridad a la desconexión a) y a la conexión b)

En la siguiente figura se pueden observar los sus esquemas equivalente en LADDER:

Circuitos LADDER con autoalimentación

Sin embargo, con LADDER el esquema puede quedar mucho más sencillo si empleamos las bobinas de SET para la marcha y RESET para paro:

Circuito de marcha y paro con bobinas SET y RESeT

En este caso la prioridad dependerá del PLC utilizado, aunque usualmente la función RESET tiene prioridad sobre la SET.

Elementos de tiempo [editar]

Como ya se ha comentado, los dos elementos básicos de tiempo son el temporizador y el monoestable. A continuación veremos un ejemplo de programación de un automatismo temporizado.

El esquema siguiente se corresponde con el mando de un motor con marcha temporizada (vea su funcionamiento aquí):

Automatismo temporizado.

Un posible programa equivalente en LADDER podría ser el siguiente:

Aplicación de un temporizador en LADDER.

Elementos de cómputo [editar]

Ejemplo de programa LADDER de cómputo

Para aclarar la programación con elementos de cómputo, se explicará el funcionamiento del esquema de la derecha:

Como se puede observar, el programa consta de un contador C11 que ha sido programado con el valor 10 (Cp=10). Con la entrada S0 ponemos a cero el contador y con la entrada S1 se preselecciona con el valor de Cp, esto es, 10. Cada impulso dado en S2 incremaenta en una unidad el contador y cada impulso en S3 lo decrementa.

Las bobinas KMI y KM2 se activan cuando el contador posee el valor 10 y 6 respectivamente, en cambio, la bobina KM3 está continuamente activada excepto cuando el contador se encuentra con el valor 4.

Sistemas secuenciales [editar]

Aunque es posible programar sistemas secuenciales en LADDER, sólo se suele utilizar para el control de sistemas sencillos. En aquellos más complejos se utiliza la programación modular o el GRAFCET.

Lenguaje GRAFCET

El GRAFCET (GRAFica de Control de Etapas de Transición) es un grafo o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Inicialmente fue propuesto para documentar la etapa secuencial de los sistemas de control de procesos a eventos discretos. No fue concebido como un lenguaje de programación de autómatas, sino un tipo de Grafo para elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del automatismo o programa de autómata. Varios fabricantes en sus

autómatas de gama alta hacen este paso directo, lo que lo ha convertido en un potente lenguaje gráfico de programación para autómatas, adaptado a la resolución de sistemas secuenciales. En la actualidad no tiene una amplia difusión como lenguaje, puesto que la mayoría de los autómatas no pueden programarse directamente en este lenguaje, a diferencia del Lenguaje Ladder. Pero se ha universalizado como herramienta de modelado que permite el paso directo a programación, también con Ladder.

Contenido

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1 Elementos de programación 2 Principios básicos 3 Clasificación de las secuencias

o 3.1 Linealeso 3.2 Con direccionamientoo 3.3 Simultáneas

4 Clasificación de las acciones o 4.1 Acciones asociadas a varias etapaso 4.2 Acciones condicionadaso 4.3 Acciones temporizadas o retardadas

5 Ejemplo de programación

Elementos de programación [editar]

Para programar un autómata en GRAFCET es necesario conocer cada uno de los elementos propios de que consta. En la siguiente tabla se muestran los comunes.

Elementos GRAFCET de programación

Símbolo Nombre Descripción

Etapa inicialIndica el comienzo del esquema GRAFCET y se activa al poner en RUN el autómata. Por lo general suele haber una sola etapa de este tipo.

Etapa Su activación lleva consigo una acción o una espera.

UniónLas uniones se utilizan para unir entre sí varias etapas.

TransiciónCondición para desactivarse la etapa en curso y activarse la siguiente etapa, Se indica con un trazo perpendicular a una unión.

DireccionamientoIndica la activación de una u otra etapa en función de la condición que se cumpla.

Proceso simultáneo

Muestra la activación o desactivación de varias etapas a la vez.

Acciones asociadas

Acciones que se realizan al activarse la etapa a la que pertenecen.

Principios básicos [editar]

Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje GRAFCET, se deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:

Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras otra. A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas

cuando la etapa esté activa. Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición. El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la

etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente. Nunca puede haber dos etapas o condiciones consecutivas, siempre deben ir

colocadas de forma alterna.

Clasificación de las secuencias [editar]

En un GRAFCET podemos encontrarnos con tres tipos de secuencias:

Lineales Con direccionamientos o alternativa Simultáneas

Lineales [editar]

En las secuencias lineales el ciclo lo componen una sucesión lineal de etapas como se refleja en el siguiente GRAFCET de ejemplo:

El programa irá activando cada una de las etapas y desactivando la anterior conforme se vayan cumpliendo cada una de las condiciones. Las acciones se realizarán en función de la etapa activa a la que están asociadas. Por ejemplo, con la etapa 1 activa tras arrancar el programa, al cumplirse la "Condición 1", se activará la etapa 2, se desactivará la 1, y se realizará la "Acción 1".

Con direccionamiento [editar]

En un GRAFCET con direccionamiento el ciclo puede variar en función de la condición que se cumpla. En el siguiente ejemplo a partir de la etapa inicial se pueden seguir tres ciclos diferentes dependiendo de cual de las tres condiciones (1, 2 ó 3) se cumpla, (sólo una de ellas puede cumplirse mientras la etapa 1 esté activa):

Simultáneas [editar]

En las secuencias simultáneas varios ciclos pueden estar funcionando a la vez por activación simultánea de etapas. En el siguiente ejemplo, cuando se cumple la condición 1 las etapas 2, 3 y 4 se activan simultáneamente:

Clasificación de las acciones [editar]

En un GRAFCET nos podemos encontrar con alguna o varias de las acciones asociadas a una etapa que se describen seguidamente.

Acciones asociadas a varias etapas [editar]

Una misma acción puede estar asociada a etapas distintas. Así en el siguiente ejemplo la acción A se realiza cuando está activa la etapa 21 ó la 23 (función O):

Acciones condicionadas [editar]

La ejecución de la acción se produce cuando además de encontrarse activa la etapa a la que está asociada, se debe verificar una condición lógica suplementaria (función Y):

Acciones temporizadas o retardadas [editar]

Es un caso particular de las acciones condicionadas que se encuentran en multitud de aplicaciones. En este caso, el tiempo interviene como una condición lógica más. En el siguiente ejemplo la acción A se realizará durante 10 segundos:

Ejemplo de programación [editar]

A continuación se obtendrá el GRAFCET para el control de un montacargas que funciona entre dos plantas. El ejemplo es sólo pedagógico; para simplificarlo no se tendrá en cuenta la acción de parada. Los elementos necesarios son los siguientes:

Elementos de un montacargas

Actuadores Captadores

KM1: Contactor de subida SS: Pulsador de subida

KM2: Contactor de bajada SB: Pulsador de bajada

L1: Lámpara indicadora de paro FCA: Detector de planta alta

FCB: Detector de planta baja

A continuación se ofrece el programa GRAFCET y su funcionamiento:

Al arrancar el programa se activa la etapa inicial 1 encendiéndose la lámpara de paro, L1. En el supuesto de que el montacargas esté en la planta baja, FCB = 1, la activación del pulsador de bajada, SB = 1, no tendrá ningún efecto. En cambio la activación del pulsador de subida, SS = 1, provocará la desactivación de la etapa 1 y la activación de la 2, ya que se cumple la condición de transición, esto es, el producto lógico de SS y FCB es 1. La activación de la etapa 2 excita el contactor KM1, y el montacargas sube. Al llegar a la planta alta, FCA = 1, se desactiva la etapa 2 y vuelve a activarse la 1, parándose el motor. En estas condiciones, la actuación sobre SS no tiene efecto alguno y sobre SB provoca la activación de KM2, lo que hace que el montacargas comience a bajar hasta activarse el detector de la planta baja, FCB = 1, momento en el que se parará

Otros lenguajes recientes y preferidos por electrónicos

FBD

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a navegación, búsqueda

FBD puede referirse a:

Function Block Diagram Aeropuerto de Fayzabad (Afganistán), en su código IATA

Function Block Diagram se basa en bloques que realizan operaciones matemáticas simples para poder determinar una salida.

Su estructura es de entradas y salidas: · Una variable de entrada. · Una salida de un bloque y la entrada de otro bloque. ·

Una variable de salida y una salida de un bloque

Aplicaciones [editar]

Un programa que usa este sistema es el LabVIEW.

PLC en comparación con otros sistemas de control

Los PLC están adaptados para un amplio rango de tareas de automatización. Estos son típicos en procesos industriales en la manufactura donde el costo de desarrollo y mantenimiento de un sistema de automatización es relativamente alto contra el costo de la automatización, y donde van a existir cambios en el sistema durante toda su vida operacional. Los PLC contienen todo lo necesario para manejar altas cargas de potencia; se requiere poco diseño eléctrico y el problema de diseño se centra en expresar las operaciones y secuencias en la lógica de escalera (o diagramas de funciones). Las aplicaciones de PLC son normalmente hechos a la medida del sistema, por lo que el costo del PLC es bajo comparado con el costo de la contratación del diseñador para un diseño específico que solo se va a usar una sola vez. Por otro lado, en caso de productos de alta producción, los sistemas de control a medida se amortizan por sí solos rápidamente debido al ahorro en los componentes, lo que provoca que pueda ser una buena elección en vez de una solución "genérica".

Sin embargo, debe ser notado que algunos PLC ya no tienen un precio alto. Los PLC actuales tienen todas las capacidades por algunos cientos de dólares.

Diferentes técnicas son utilizadas para un alto volumen o una simple tarea de automatización, Por ejemplo, una lavadora de uso doméstico puede ser controlada por un

temporizador a levas electromecánico costando algunos cuantos dólares en cantidades de producción.

Un diseño basado en un microcontrolador puede ser apropiado donde cientos o miles de unidades deben ser producidas y entonces el coste de desarrollo (diseño de fuentes de alimentación y equipo de entradas y salidas) puede ser dividido en muchas ventas, donde el usuario final no tiene necesidad de alterar el control. Aplicaciones automotrices son un ejemplo, millones de unidades son vendidas cada año, y pocos usuarios finales alteran la programación de estos controladores.

Algunos procesos de control complejos, como los que son utilizados en la industria química, pueden requerir algoritmos y características más allá de la capacidad de PLC de alto nivel. Controladores de alta velocidad también requieren de soluciones a medida; por ejemplo, controles para aviones.

Los PLC pueden incluir lógica para implementar bucles analógicos, “proporcional, integral y derivadas” o un controlador PID. Un bucle PID podría ser usado para controlar la temperatura de procesos de fabricación, por ejemplo. Históricamente, los PLC’s fueron configurados generalmente con solo unos pocos bucles de control analógico y en donde los procesos requieren cientos o miles de bucles, un Sistema de Control Distribuido (DCS) se encarga. Sin embargo, los PLC se han vuelto más poderosos, y las diferencias entre las aplicaciones entre DCS y PLC han quedado menos claras.

Resumiendo, los campos de aplicación de un PLC o autómata programable en procesos industriales son: cuando hay un espacio reducido, cuando los procesos de producción son cambiantes periódicamente, cuando hay procesos secuenciales, cuando la maquinaria de procesos es variable, cuando las instalaciones son de procesos complejos y amplios, cuando el chequeo de programación se centraliza en partes del proceso. Sus aplicaciones generales son las siguientes: maniobra de máquinas, maniobra de instalaciones y señalización y control.

Señales Analógicas y digitales [editar]

Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente una señal de On/Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los botones e interruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta. Las señales discretas son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde un rango especifico corresponderá al On y otro rango al Off. Un PLC puede utilizar 24V de voltaje continuo en la E/S donde valores superiores a 22V representan un On, y valores inferiores a 2V representan Off. Inicialmente los PLC solo tenían E/S discretas.

Las señales analógicas son como controles de volúmenes, con un rango de valores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con valores enteros por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo o del número de bits disponibles para almacenar los datos. Presión, temperatura, flujo, y peso son normalmente representados por señales analógicas. Las señales analógicas pueden usar tensión o

intensidad con una magnitud proporcional al valor de la señal que procesamos. Por ejemplo, una entrada de 4-20 mA o 0-10 V será convertida en enteros comprendidos entre 0-32767.

Las entradas de intensidad son menos sensibles al ruido eléctrico (como por ejemplo el arranque de un motor eléctrico) que las entradas de tensión.

Ejemplo:

Como ejemplo, las necesidades de una instalación que almacena agua en un tanque. El agua llega al tanque desde otro sistema, y como necesidad a nuestro ejemplo, el sistema debe controlar el nivel del agua del tanque.

Usando solo señales digitales, el PLC tiene 2 entradas digitales de dos interruptores del tanque (tanque lleno o tanque vacío). El PLC usa la salida digital para abrir o cerrar una válvula que controla el llenado del tanque.

Si los dos interruptores están apagados o solo el de “tanque vacío” esta encendido, el PLC abrirá la válvula para dejar entrar agua. Si solo el de “tanque lleno” esta encendido, la válvula se cerrara. Si ambos interruptores están encendidos sería una señal de que algo va mal con uno de los dos interruptores, porque el tanque no puede estar lleno y vacío a la vez. El uso de dos interruptores previene situaciones de pánico donde cualquier uso del agua activa la bomba durante un pequeño espacio de tiempo causando que el sistema se desgaste más rápidamente. Así también se evita poner otro PLC para controlar el nivel medio del agua.

Un sistema analógico podría usar una báscula que pese el tanque, y una válvula ajustable. El PLC podría usar un PID para controlar la apertura de la válvula. La báscula esta conectada a una entrada analógica y la válvula a una salida analógica. El sistema llena el tanque rápidamente cuando hay poca agua en el tanque. Si el nivel del agua baja rápidamente, la válvula se abrirá todo lo que se pueda, si el caso es que el nivel del agua esta cerca del tope máximo, la válvula estará poco abierta para que entre el agua lentamente y no se pase de este nivel.

Con este diseño del sistema, la válvula puede desgastarse muy rápidamente, por eso, los técnicos ajustan unos valores que permiten que la válvula solo se abra en unos determinados valores y reduzca su uso.

Un sistema real podría combinar ambos diseños, usando entradas digitales para controlar el vaciado y llenado total del tanque y el sensor de peso para optimizarlos.

Capacidades E/S en los PLC modulares [editar]

Los PLC modulares tienen un limitado número de conexiones para la entrada y la salida. Normalmente, hay disponibles ampliaciones si el modelo base no tiene suficientes puertos E/S.

Los PLC con forma de rack tienen módulos con procesadores y con módulos de E/S separados y opcionales, que pueden llegar a ocupar varios racks. A menudo hay miles de entradas y salidas, tanto analógicas como digitales. A veces, se usa un puerto serie especial de E/S que se usa para que algunos racks puedan estar colocados a larga distancia del procesador, reduciendo el coste de cables en grandes empresas. Alguno de los PLC actuales pueden comunicarse mediante un amplio tipo de comunicaciones incluidas RS-485, coaxial, e incluso Ethernet para el control de las entradas salidas con redes a velocidades de 100 Mbps.

Los PLC usados en grandes sistemas de E/S tienen comunicaciones P2P entre los procesadores. Esto permite separar partes de un proceso complejo para tener controles individuales mientras se permita a los subsistemas comunicarse mediante links. Estos links son usados a menudo por dispositivos de Interfaz de usuario (HMI) como keypads o estaciones de trabajo basados en ordenadores personales.

El número medio de entradas de un PLC es 3 veces el de salidas, tanto en analógico como en digital. Las entradas “extra” vienen de la necesidad de tener métodos redundantes para controlar apropiadamente los dispositivos, y de necesitar siempre mas controles de entrada para satisfacer la realimentación de los dispositivos conectados.

Programación [editar]

Los primeros PLC, en la primera mitad de los 80, eran programados usando sistemas de programación propietarios o terminales de programación especializados, que a menudo tenían teclas de funciones dedicadas que representaban los elementos lógicos de los programas de PLC. Los programas eran guardados en cintas. Más recientemente, los programas PLC son escritos en aplicaciones especiales en un ordenador, y luego son descargados directamente mediante un cable o una red al PLC. Los PLC viejos usan una memoria no volátil (magnetic core memory) pero ahora los programas son guardados en una RAM con batería propia o en otros sistemas de memoria no volátil como las memoria flash.

Los primeros PLC fueron diseñados para ser usados por electricistas que podían aprender a programar los PLC en el trabajo. Estos PLC eran programados con “lógica de escalera”("ladder logic"). Los PLC modernos pueden ser programados de muchas formas, desde la lógica de escalera hasta lenguajes de programación tradicionales como el BASIC o C. Otro método es usar la Lógica de Estados (State Logic), un lenguaje de programación de alto nivel diseñado para programas PLC basándose en los diagramas de transición de estados.

Recientemente, el estándar internacional IEC 61131-3 se está volviendo muy popular. IEC 61131-3 define cinco lenguajes de programación para los sistemas de control programables: FBD (Function block diagram), LD (Ladder diagram), ST (Structured text, similar al Lenguaje de programación Pascal), IL (Instruction list) y SFC (Sequential function chart).

Mientras que los conceptos fundamentales de la programación del PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias en el direccionamiento E/S, la organización de la memoria y el conjunto de instrucciones hace que los programas de los PLC nunca se puedan usar entre diversos fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, diversos modelos pueden no ser directamente compatibles.

La estructura básica de cualquier autómata programable es:

Fuente de alimentación: convierte la tensión de la red, 110 ó 220V ac a baja tensión de cc (24V por ejemplo) que es la que se utiliza como tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el autómata.

CPU: la Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Es el encargado de recibir órdenes del operario a través de la consola de programación y el módulo de entradas. Después las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas.

Módulo de entradas: aquí se unen eléctricamente los captadores ( interruptores, finales de carrera... ). La información que recibe la envía al CPU para ser procesada según la programación. Hay 2 tipos de captadores conectables al módulo de entradas: los pasivos y los activos.

Módulo de salida: es el encargado de activar y desactivar los actuadores ( bobinas de contactores, motores pequeños... ). La información enviada por las entradas a la CPU, cuando esta procesada se envía al módulo de salidas para que estas sean activadas ( también los actuadores que están conectados a ellas ). Hay 3 módulos de salidas según el proceso a controlar por el autómata: relés, triac y transistores.

Terminal de programación: la terminal o consola de programación es el que permite comunicar al operario con el sistema. Sus funciones son la transferéncia y modificación de programas, la verificación de la programación y la información del funcionamiento de los procesos.

Periféricos: ellos no intervienen directamente en el funcionamiento del autómata pero si que facilitan la labor del operario.

Comunicaciones [editar]

Las formas como los PLC intercambian datos con otros dispositivos son muy variadas. Típicamente un PLC puede tener integrado puertos de comunicaciones seriales que pueden cumplir con distintos estándares de acuerdo al fabricante. Estos puertos pueden ser de los siguientes tipos:

RS-232 RS-485 RS-422 Ethernet

Sobre estos tipos de puertos de hardware las comunicaciones se establecen utilizando algún tipo de protocolo o lenguaje de comunicaciones. En esencia un protocolo de comunicaciones define la manera como los datos son empaquetados para su transmisión y como son codificados. De estos protocolos los más conocidos son:

Modbus Bus CAN Profibus Devicenet Controlnet Ethernet I/P

Muchos fabricantes además ofrecen distintas maneras de comunicar sus PLC con el mundo exterior mediante esquemas de hardware y software protegidos por patentes y leyes de derecho de autor.

Ejemplos de aplicaciones generales [editar]

Maniobra de máquinas Maquinaria industrial de plástico Máquinas transfer Maquinaria de embalajes Maniobra de instalaciones:

o Instalación de aire acondicionado, calefacción...o Instalaciones de seguridad

Señalización y control: o Chequeo de programaso Señalización del estado de procesoso Máquinas de ensamble automotriz

RS-232

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RS-232 (Recommended Standard 232, también conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C) es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicación de datos), aunque existen otras en las que también se utiliza la interfaz RS-232.

Conector RS-232 (DE-9 hembra).

En particular, existen ocasiones en que interesa conectar otro tipo de equipamientos, como pueden ser computadores. Evidentemente, en el caso de interconexión entre los mismos, se requerirá la conexión de un DTE (Data Terminal Equipment) con otro DTE. Para ello se utiliza una conexión entre los dos DTE sin usar modem, por ello se llama: null modem ó modem nulo.

El RS-232 consiste en un conector tipo DB-25 (de 25 pines), aunque es normal encontrar la versión de 9 pines (DE-9), más barato e incluso más extendido para cierto tipo de periféricos (como el ratón serie del PC).

Contenido

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1 Conexiones (Desde el DBE) 2 Construcción física 3 Los circuitos y sus definiciones 4 Características eléctricas de cada circuito 5 Enlaces de interés 6 Enlaces externos

Conexiones (Desde el DBE) [editar]

En la siguiente tabla se muestran las señales RS-232 más comunes según los pines asignados:

Señal DB-25 DE-9 (TIA-574) EIA/TIA 561 Yost RJ-50 MMJ

Common Ground G 7 5 4 4,5 6 3,4

Transmitted Data TD 2 3 6 3 8 2

Received Data RD 3 2 5 6 9 5

Data Terminal Ready

DTR 20 4 3 2 7 1

Data Set Ready DSR 6 6 1 7 5 6

Request To Send RTS 4 7 8 1 4 -

Clear To Send CTS 5 8 7 8 3 -

Carrier Detect DCD 8 1 2 7 10 -

Ring Indicator RI 22 9 1 - 2 -

Construcción física [editar]

La interfaz RS-232 está diseñada para distancias cortas, de hasta 15 metros segun la norma , y para velocidades de comunicación bajas, de no más de 20 Kilobits/segundo. A pesar de ello, muchas veces se utiliza a mayores velocidades con un resultado aceptable. La interfaz puede trabajar en comunicación asíncrona o síncrona y tipos de canal simplex, half duplex o full duplex. En un canal simplex los datos siempre viajarán en una dirección, por ejemplo desde DCE a DTE. En un canal half duplex, los datos pueden viajar en una u otra dirección, pero sólo durante un determinado periodo de tiempo; luego la línea debe ser conmutada antes que los datos puedan viajar en la otra dirección. En un canal full duplex, los datos pueden viajar en ambos sentidos simultáneamente. Las líneas de handshaking de la RS-232 se usan para resolver los problemas asociados con este modo de operación, tal como en qué dirección los datos deben viajar en un instante determinado.

Si un dispositivo de los que están conectados a una interfaz RS-232 procesa los datos a una velocidad menor de la que los recibe deben de conectarse las líneas handshaking que permiten realizar un control de flujo tal que al dispositivo más lento le de tiempo de procesar la información. Las líneas de "hand shaking" que permiten hacer este control de flujo son las líneas RTS y CTS. Los diseñadores del estándar no concibieron estas líneas para que funcionen de este modo, pero dada su utilidad en cada interfaz posterior se incluye este modo de uso

Los circuitos y sus definiciones [editar]

Las UART o U(S)ART (Transmisor y Receptor Síncrono Asíncrono Universal) se diseñaron para convertir las señales que maneja la CPU y transmitirlas al exterior. Las UART deben resolver problemas tales como la conversión de voltajes internos del DCE con respecto al DTE, gobernar las señales de control, y realizar la transformación desde el

bus de datos de señales en paralelo a serie y viceversa. Debe ser robusta y deberá tolerar circuitos abiertos, cortocircuitos y escritura simultánea sobre un mismo pin, entre otras consideraciones. Es en la UART en donde se implementa la interfaz.

Para los propósitos de la RS-232 estándar, una conexión es definida por un cable desde un dispositivo al otro. Hay 25 conexiones en la especificación completa, pero es muy probable que se encuentren menos de la mitad de éstas en una interfaz determinada. La causa es simple, una interfaz full duplex puede obtenerse con solamente 3 cables.

Existe una cierta confusión asociada a los nombres de las señales utilizadas, principalmente porque hay tres convenios diferentes de denominación (nombre común, nombre asignado por la EIA, y nombre asignado por el CCITT).

En la siguiente tabla se muestran los tres nombres junto al número de pin del conector al que está asignado (los nombres de señal están desde el punto de vista del DTE (por ejemplo para Transmit Data los datos son enviados por el DTE, pero recibidos por el DCE):

PIN EIA CCITT E/S Función DTE-DCE

1 CG AA 101 Chassis Ground

2 TD BA 103 Salida Transmit Data

3 RD AA 104 Entrada Receive Data

4 RTS CA 105 Salida Request To Send

5 CTS CB 106 Entrada Clear To Send

6 DSR CC 107 Entrada Data Set Ready

7 SG AB 102 --- Signal Ground

8 DCD CF 109 Entrada Data Carrier Detect

9* Entrada Pos. Test Voltage

10*

Entrada Neg. Test Voltage

11 (no tiene uso)

12 SCDC SCF 122 Entrada Sec. Data Car. Detect

+

13+

SCTS SCB 121 Entrada Sec. Clear To Send

14+

SBA 118 Salida Sec. Transmit Data

15#

TC DB 114 Entrada Transmit Clock

16+

SRD SBB 119 Entrada Sec. Receive Data

17#

RC DD 115 Entrada Receive Clock

18 (no tiene uso)

19+

SRTS SCA 120 Salida Sec. Request To Send

20 DTRCD 108,2

Salida Data Terminal Ready

21*

SQ CG 110 Entrada Signal Quality

22 RI CE 125 Entrada Ring Indicator

23*

DSR CH 111 Salida Data Rate Selector

CI 112 Salida Data Rate Selector

24*

XTC DA 113 Salida Ext. Transmit Clock

25*

Salida Busy

En la tabla, el carácter que sigue a los de número de pin:

Raramente se usa (*). Usado únicamente si se implementa el canal secundario (+). Usado únicamente sobre interfaces sincrónicas(#).

También, la dirección de la flecha indica cuál dispositivo, (DTE o DCE) origina cada señal, a excepción de las líneas de tierra (---).

Sobre los circuitos, todos los voltajes están con respecto a la señal de tierra.

Las convenciones que se usan son las siguientes:

Voltaje Señal Nivel Lógico Control

+3 a +15 Espacio 0 On

-3 a –15 Marca 1 Off

Los valores de voltaje se invierten desde los valores lógicos. Por ejemplo, el valor lógico más positivo corresponde al voltaje más negativo. También un 0 lógico corresponde a la señal de valor verdadero o activada. Por ejemplo si la línea DTR está al valor 0 lógico, se encuentra en la gama de voltaje que va desde +3 a +15 V, entonces DTR está listo (ready).

El canal secundario a veces se usa para proveer un camino de retorno de información más lento, de unos 5 a 10 bits por segundo, para funciones como el envío de caracteres ACK o NAK, en principio sobre un canal half duplex. Si el módem usado acepta esta característica, es posible para el receptor aceptar o rechazar un mensaje sin tener que esperar el tiempo de conmutación, un proceso que usualmente toma entre 100 y 200 milisegundos.

Características eléctricas de cada circuito [editar]

Los siguientes criterios son los que se aplican a las características eléctricas de cada una de las líneas:

1. La magnitud de un voltaje en circuito abierto no excederá los 25 V.2. El conductor será apto para soportar un corto con cualquier otra línea en el cable sin daño

a sí mismo o a otro equipamiento, y la corriente de cortocircuito no excederá los 0,5 A.

3. Las señales se considerarán en el estado de MARCA, (nivel lógico “1”), cuando el voltaje sea más negativo que - 3 V con respecto a la línea de Signal Ground. Las señales se considerarán en el estado de ESPACIO, (nivel lógico ”0”), cuando el voltaje sea más positivo que +3 V con respecto a la línea Signal Ground. La gama de voltajes entre -3 V y +3 V se define como la región de transición, donde la condición de señal no está definida.

4. La impedancia de carga tendrá una resistencia a DC de menos de 7000 Ω al medir con un voltaje aplicado de entre 3 a 25 V pero mayor de 3000 O cuando se mida con un voltaje de menos de 25 V.

5. Cuando la resistencia de carga del terminador encuentra los requerimientos de la regla 4 anteriormente dicha, y el voltaje del terminador de circuito abierto está a 0 V, la magnitud del potencial de ese circuito con respecto a Signal Ground estará en el rango de 5 a 15 V.

6. El driver de la interfaz mantendrá un voltaje entre -5 a –15 V relativos a la señal de Signal Ground para representar una condición de MARCA. El mismo driver mantendrá un voltaje de entre 5 V a 15 V relativos a Signal Ground para simbolizar una señal de ESPACIO. Obsérvese que esta regla junto con la Regla 3, permite 2 V de margen de ruido. En la práctica, se utilizan –12 y 12 V respectivamente.

7. El driver cambiará el voltaje de salida hasta que no se excedan 30 V/µs, pero el tiempo requerido a la señal para pasar de –3 V a +3 V de la región de transición no podrá exceder 1 ms, o el 4% del tiempo de un bit.

8. La desviación de capacitancia del terminador no excederá los 2500 pF, incluyendo la capacitancia del cable. Obsérvese que cuando se está usando un cable normal con una capacitancia de 40 a 50 pF/Pie de longitud, esto limita la longitud de cable a un máximo de 50 Pies, (15 m). Una capacitancia del cable inferior permitiría recorridos de cable más largos.

9. La impedancia del driver del circuito estando apagado deberá ser mayor que 300 Ω.

Existen en el mercado dos circuitos integrados disponibles, (los chips 1488 y 1489) los cuales implementan dos drivers y receptores TTL, (4 por chip), para una RS-232 de forma compatible con las reglas anteriores.

RS-485

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RS-485 o también conocido como EIA-485, que lleva el nombre del comité que lo convirtió en estándar en 1983. Es un estándar de comunicaciones en bus de la capa física del Modelo OSI.

Contenido

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1 Introducción

2 Especificaciones requeridas 3 Aplicaciones 4 Enlaces externos

Introducción [editar]

Está definido como un sistema en bus de transmisión multipunto diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y a través de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los voltajes producidos en la línea de transmisión. El medio físico de transmisión es un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una longitud máxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19200 bps y la comunicación half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32 receptores. La transmisión diferencial permite múltiples drivers dando la posibilidad de una configuración multipunto. Al tratarse de un estándar bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y utilizaciones.

Desde 2003 está siendo administrado por la Telecommunications Industry Association (TIA) y titulado como TIA-485-A.222

Especificaciones requeridas [editar]

Interfaz diferencial Conexión multipunto Alimentación única de +5V Hasta 32 estaciones (ya existen interfaces que permiten conectar 256 estaciones) Velocidad máxima de 10 Mbps (a 12 metros) Longitud máxima de alcance de 1.200 metros (a 100 Kbps) Rango de bus de -7V a +12V

Aplicaciones [editar]

SCSI -2 y SCSI-3 usan esta especificación para ejecutar la capa física. RS-485 se usa con frecuencia en las UARTs para comunicaciones de datos de poca

velocidad en las cabinas de los aviones. Por ejemplo, algunas unidades de control del pasajero lo utilizan. Requiere el cableado mínimo, y puede compartir el cableado entre varios asientos. Por lo tanto reduce el peso del sistema.

RS-485 se utiliza en sistemas grandes de sonido, como los conciertos de música y las producciones de teatro, se usa software especial para controlar remotamente el equipo de sonido de una computadora, es utilizado más generalmente para los micrófonos.

RS-485 también se utiliza en la automatización de los edificios pues el cableado simple del bus y la longitud de cable es larga por lo que son ideales para ensamblar los dispositivos que se encuentran alejados.

Ethernet

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Tarjeta de Red ISA de 10 Mbps.

Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red.

Cable de ethernet.

Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CDes Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones"), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.

Contenido

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1 Historia 2 Versiones de 802.3 3 Formato de la trama Ethernet 4 Tecnología y velocidad de Ethernet 5 Hardware comúnmente usado en una red Ethernet 6 Presente y futuro de Ethernet 7 Véase también 8 Enlaces externos

Historia [editar]

En 1970, mientras Abramson montaba la red ALOHA en Hawaii, un estudiante recién graduado en el MIT llamado Robert Metcalfe se encontraba realizando sus estudios de doctorado en la Universidad de Harvard trabajando para ARPANET, que era el tema de investigación candente en aquellos días. En un viaje a Washington, Metcalfe estuvo en casa de Steve Crocker (el inventor de los RFCs de Internet) donde éste lo dejó dormir en el sofá. Para poder conciliar el sueño Metcalfe empezó a leer una revista científica donde encontró un artículo de Norm Abramson acerca de la red Aloha. Metcalfe pensó cómo se podía mejorar el protocolo utilizado por Abramson, y escribió un artículo describiendo un protocolo que mejoraba sustancialmente el rendimiento de Aloha. Ese artículo se convertiría en su tesis doctoral, que presentó en 1973. La idea básica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberían detectar si el canal ya estaba en uso (es decir si ya había 'portadora'), en cuyo caso esperarían a que la estación activa terminara. Además, cada estación mientras transmitiera estaría continuamente vigilando el medio físico por si se producía alguna colisión, en cuyo caso se pararía y retransmitiría más tarde. Este protocolo MAC recibiría más tarde la denominación Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, o más brevemente CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).

En 1972 Fellay se mudó a California para trabajar en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto llamado Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allí se estaba diseñando lo que se consideraba la 'oficina del futuro' y Metcalfe encontró un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes. Se estaban probando unas computadoras denominadas Alto, que ya disponían de capacidades gráficas y ratón y fueron consideradas los primeros ordenadores personales. También se estaban fabricando las primeras impresoras láser. Se

quería conectar las computadoras entre sí para compartir ficheros y las impresoras. La comunicación tenía que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de información a enviar a las impresoras era enorme (tenían una resolución y velocidad comparables a una impresora láser actual). Estas ideas que hoy parecen obvias eran completamente revolucionarias en 1973.

A Metcalfe, el especialista en comunicaciones del equipo con 27 años de edad, se le encomendó la tarea de diseñar y construir la red que uniera todo aquello. Contaba para ello con la ayuda de un estudiante de doctorado de Stanford llamado David Boggs. Las primeras experiencias de la red, que denominaron 'Alto Aloha Network', las llevaron a cabo en 1972. Fueron mejorando gradualmente el prototipo hasta que el 22 de mayo de 1973 Metcalfe escribió un memorándum interno en el que informaba de la nueva red. Para evitar que se pudiera pensar que sólo servía para conectar computadoras Alto cambió el nombre de la red por el de Ethernet, que hacía referencia a la teoría de la física hoy ya abandonada según la cual las ondas electromagnéticas viajaban por un fluido denominado éter que se suponía llenaba todo el espacio (para Metcalfe el 'éter' era el cable coaxial por el que iba la señal). Las dos computadoras Alto utilizadas para las primeras pruebas de Ethernet fueron rebautizadas con los nombres Michelson y Morley, en alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inexistencia del éter mediante el famoso experimento que lleva su nombre.

La red de 1973 ya tenía todas las características esenciales de la Ethernet actual. Empleaba CSMA/CD para minimizar la probabilidad de colisión, y en caso de que ésta se produjera se ponía en marcha un mecanismo denominado retroceso exponencial binario para reducir gradualmente la ‘agresividad’ del emisor, con lo que éste se adaptaba a situaciones de muy diverso nivel de tráfico. Tenía topología de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmento de cable coaxial de 1,6 km de longitud. Las direcciones eran de 8 bits y el CRC de las tramas de 16 bits. El protocolo utilizado al nivel de red era el PUP (Parc Universal Packet) que luego evolucionaría hasta convertirse en el que luego fue XNS (Xerox Network System), antecesor a su vez de IPX (Netware de Novell).

En vez de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de las redes de televisión por cable se optó por emplear cable de 50 ohms que producía menos reflexiones de la señal, a las cuales Ethernet era muy sensible por transmitir la señal en banda base (es decir sin modulación). Cada empalme del cable y cada 'pincho' vampiro (transceiver) instalado producía la reflexión de una parte de la señal transmitida. En la práctica el número máximo de 'pinchos' vampiro, y por tanto el número máximo de estaciones en un segmento de cable coaxial, venía limitado por la máxima intensidad de señal reflejada tolerable.

En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet en un artículo que enviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicado en 1976. En él ya describían el uso de repetidores para aumentar el alcance de la red. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnología básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra por el repetidor. En esta época todo el sistema Ethernet era propiedad de Xerox.

Conviene destacar que David Boggs construyó en el año 1975 durante su estancia en Xerox PARC el primer router y el primer servidor de nombres de la Internet. La primera versión fue un intento de estandarizar ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial).

Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

Versiones de 802.3 [editar]

Estándar Ethernet Fecha Descripción

Ethernet experimental 1972 (patentado en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología de bus.

Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) - La trama tiene un campo de tipo de paquete. El protocolo IP usa este formato de trama sobre cualquier medio.

IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Longitud máxima del segmento 500 metros - Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud.

802.3a 1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud máxima del segmento 185 m

802.3b 1985 10BROAD36 802.3c 1985 Especificación de repetidores de 10 Mbit/s 802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra óptica entre

repetidores. 802.3e 1987 1BASE5 o StarLAN 802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado no apantallado (UTP). Longitud

máxima del segmento 100 metros. 802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000

metros. 802.3u 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-

negociación de velocidad. 802.3x 1997 Full Duplex (Transmisión y recepción simultáneos) y control de flujo. 802.3y 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado no apantallado(UTP). Longitud

máxima del segmento 100 metros 802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra óptica. 802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no apantallado 802.3ac 1998 Extensión de la trama máxima a 1522 bytes (para permitir las "Q-tag") Las Q-

tag incluyen información para *802.1Q VLAN y manejan prioridades según el estandar 802.1p.

802.3ad 2000 Agregación de enlaces paralelos (Trunking). 802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR IEEE 802.3af 2003 Alimentación sobre Ethernet (PoE).

802.3ah 2004 Ethernet en la última milla. 802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial. 802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no apantallado (UTP) 802.3ap en proceso (draf) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuito impreso. 802.3aq en proceso (draf) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica

multimodo. 802.3ar en proceso (draf) Gestión de Congestión 802.3as en proceso (draf) Extensión de la trama

Formato de la trama Ethernet [editar]

Comparación entre DIX Ethernet y IEEE 802.3

Trama DIX Ethernet

Preámbulo Destino Origen Tipo Datos Relleno FCS

8 bytes 6 bytes6 bytes

2 bytes0 a 1500 bytes

0 a 46 bytes

2 ó 4 bytes

Trama IEEE 802.3

Preámbulo SOF Destino Origen Longitud Datos Relleno FCS

7 bytes1 byte

6 bytes6 bytes

2 bytes0 a 1500 bytes

0 a 46 bytes

4 bytes

Preámbulo

Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es:

10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010

Estos bits se transmiten en orden, de izquierda a derecha y en la codificación Manchester representan una forma de onda periódica.

SOF (Start Of Frame) Inicio de Trama

Campo de 1 byte (8 bits) con un patrón de 1s y 0s alternados y que termina con dos 1s consecutivos. El patrón del SOF es: 10101011. Indica que el siguiente bit será el bit más significativo del campo de dirección MAC de destino.

Aunque se detecte una colisión durante la emisión del preámbulo o del SOF, el emisor debe continuar enviando todos los bits de ambos hasta el fin del SOF.

Dirección de destino

Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama. Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo multicast o la dirección de broadcast de la red. Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar la trama (si es la estación destinataria).

Dirección de origen

Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar la trama conoce por este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiará datos.

Longituo o Tipo

Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocolo de red de alto nivel asociado con la trama o, en su defecto, la longitud del campo de datos. La capa de enlace de datos interpreta este campo. (En la IEEE 802.3 el campo longitud debe ser menor o igual a 1500 bytes y el campo tipo debe ser mayor o igual a 1536 bytes.)

Datos

Campo de 0 a 1500 Bytes de longitud. Cada Byte contiene una secuencia arbitraria de valores. El campo de datos es la información recibida del nivel de red (la carga útil). Este campo, también incluye los H3 y H4 (cabeceras de los niveles 3 y 4), provenientes de niveles superiores.

Relleno

Campo de 0 a 46 bytes que se utiliza cuando la trama Ethernet no alcanza los 64 bytes mínimos para que no se presenten problemas de detección de colisiones cuando la trama es muy corta.

FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama)

Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor de verificación CRC (Control de redundancia cíclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es valida.

Tecnología y velocidad de Ethernet [editar]

Hace ya mucho tiempo que Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la década de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya han desarrollado adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición.

Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos:

Velocidad de transmisión

- Velocidad a la que transmite la tecnología.

Tipo de cable

- Tecnología del nivel físico que usa la tecnología.

Longitud máxima

- Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).

Topología

- Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada).

A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnologías más importantes:

Tecnologías Ethernet

TecnologíaVelocidad de transmisión

Tipo de cableDistancia máxima

Topología

10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Bus (Conector T)

10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o Switch)

10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o Switch)

100BaseT4 100MbpsPar Trenzado (categoría 3UTP)

100 mEstrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)

100BaseTX 100MbpsPar Trenzado (categoría 5UTP)

100 mEstrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)

100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 mNo permite el uso de hubs

1000BaseT 1000Mbps4 pares trenzado (categoría 5e ó 6UTP )

100 mEstrella. Full Duplex (switch)

1000BaseSX 1000MbpsFibra óptica (multimodo)

550 mEstrella. Full Duplex (switch)

1000BaseLX 1000MbpsFibra óptica (monomodo)

5000 mEstrella. Full Duplex (switch)

Hardware comúnmente usado en una red Ethernet [editar]

Los elementos de una red Ethernet son: tarjeta de red, repetidores, concentradores, puentes, los conmutadores, los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: equipo terminal de datos (DTE) y equipo de comunicación de datos (DCE).

Los DTE son dispositivos de red que generan el destino de los datos: los PC, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: ruteadores, conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por ejemplo: un módem o una tarjeta de interfaz.

NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red - permite que una computadora acceda a una red local. Cada tarjeta tiene una única dirección MAC que la identifica en la red. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.

Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación, a través del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI.

Concentrador o hub - funciona como un repetidor pero permite la interconexión de múltiples nodos. Su funcionamiento es relativamente simple pues recibe una trama de ethernet, por uno de sus puertos, y la repite por todos sus puertos restantes sin ejecutar ningún proceso sobre las mismas. Opera en la capa física del modelo OSI.

Puente o bridge - interconecta segmentos de red haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que le dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC dada. Se diseñan para uso entre LAN's que usan protocolos idénticos en la capa física y MAC (de acceso al medio). Aunque existen bridges más sofisticados que permiten la conversión de formatos MAC diferentes (Ethernet-Token Ring por ejemplo).

Conexiones en un switch Ethernet.

Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Los switches pueden tener otras funcionalidades, como Redes virtuales , y permiten su configuración a través de la propia red. Funciona básicamente en la capa 2 del modelo OSI (enlace de datos). Por esto son capaces de procesar información de las tramas; su funcionalidad más importante es en las tablas de dirección. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2; el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió; la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario; ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2; cuando reciba otra trama con dirección de destino de alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto disminuyendo así el tráfico de la red y contribuyendo al buen funcionamiento de la misma.

Presente y futuro de Ethernet [editar]

Ethernet se planteó en un principio como un protocolo destinado a cubrir las necesidades de las redes LAN. A partir de 2001 Ethernet alcanzó los 10 Gbps lo que dio mucha más

popularidad a la tecnología. Dentro del sector se planteaba a ATM como la total encargada de los niveles superiores de la red, pero el estándar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) se ha situado en una buena posición para extenderse al nivel WAN.

Modbus

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Modbus es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de comunicaciones son:

1. es público2. su implementación es fácil y requiere poco desarrollo3. maneja bloques de datos sin suponer restricciones

Modbus permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador. Modbus también se usa para la conexión de un ordenador de supervisión con una unidad remota (RTU) en sistemas de supervisión adquisición de datos (SCADA). Existen versiones del protocolo Modbus para puerto serie y Ethernet (Modbus/TCP).

Existen dos variantes, con diferentes representaciones numéricas de los datos y detalles del protocolo ligeramente desiguales. Modbus RTU es una representación binaria compacta de los datos. Modbus ASCII es una representación legible del protocolo pero menos eficiente. Ambas implementaciones del protocolo son serie. El formato RTU finaliza la trama con un suma de control de redundancia cíclica (CRC), mientras que el formato ASCII utiliza una suma de control de redundancia longitudinal (LRC). La versión Modbus/TCP es muy semejante al formato RTU, pero estableciendo la transmisión mediante paquetes TCP/IP.

Modbus Plus (Modbus+ o MB+), es una versión extendida del protocolo que permanece propietaria de Modicon. Dada la naturaleza de la red precisa un coprocesador dedicado para el control de la misma. Con una velocidad de 1 Mbit/s en un par trenzado sus especificaciones son muy semejantes al estándar EIA/RS-485 aunque no guarda compatibilidad con este.

Cada dispositivo de la red Modbus posee una dirección única. Cualquier dispositivo puede enviar órdenes Modbus, aunque lo habitual es permitirlo sólo a un dispositivo maestro. Cada comando Modbus contiene la dirección del dispositivo destinatario de la orden. Todos los dispositivos reciben la trama pero sólo el destinatario la ejecuta (salvo un modo especial

denominado "Broadcast"). Cada uno de los mensajes incluye información redundante que asegura su integridad en la recepción. Los comandos básicos Modbus permiten controlar un dispositivo RTU para modificar el valor de alguno de sus registros o bien solicitar el contenido de dichos registros.

Existe gran cantidad de modems que aceptan el protocolo Modbus. Algunos están específicamente diseñados para funcionar con este protocolo. Existen implementaciones para conexión por cable, wireless, SMS o GPRS. La mayoría de problemas presentados hacen referencia a la latencia y a la sincronización.

Variaciones [editar]

Todas las implementaciones presentan variaciones respecto al estándar oficial. Algunas de las variaciones más habituales son:

Tipos de Datos o Coma Flotante IEEEo entero 32 bitso datos 8 bitso tipos de datos mixtoso campos de bits en enteroso multiplicadores para cambio de datos a/de entero. 10, 100, 1000, 256 ...

Extensiones del Protocolo o direcciones de esclavo de 16 bitso Tamaño de datos de 32 bits (1 dirección = 32 bits de datos devueltos.)

Enlaces externos [editar]

Modbus-IDA Resumen del Protocolo Descripción detallada del protocolo Modbus Monografía sobre el protocolo Modbus (link no funciona) Preguntas básicas sobre el funcionamiento de Modbus

Sofware público existente para modbus:

Software Demo de test Modbus Simply Modbus Código fuente para PIC's Microchip Protocolo Modbus ASCII/RTU libre para microcontroladores Software para simulación y test en Modbus

Bus CAN

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CAN (Controller Area Network) es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de mensajes en ambientes distribuidos, además ofrece una solución a la gestión de la comunicación entre múltiples CPUs (unidades centrales de proceso).

El protocolo de comunicaciones CAN proporciona los siguientes beneficios:

Es un protocolo de comunicaciones normalizado, con lo que se simplifica y economiza la tarea de comunicar subsistemas de diferentes fabricantes sobre una red común o bus.

El procesador anfitrión (host) delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador anfitrión dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas.

Al ser una red multiplexada, reduce considerablemente el cableado y elimina las conexiones punto a punto,excepto en los enganches.

Contenido

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1 Principales características de CAN 2 Protocolo de comunicaciones CAN 3 Otros protocolos de comunicación 4 Enlaces externos

Principales características de CAN [editar]

CAN se basa en el modelo productor/consumidor, el cual es un concepto, o paradigma de comunicaciones de datos, que describe una relación entre un productor y uno o más consumidores. CAN es un protocolo orientado a mensajes, es decir la información que se va a intercambiar se descompone en mensajes, a los cuales se les asigna un identificador y se encapsulan en tramas para su transmisión. Cada mensaje tiene un identificador único dentro de la red, con el cual los nodos deciden aceptar o no dicho mensaje. Dentro de sus principales características se encuentran:

Prioridad de mensajes. Garantía de tiempos de latencia.

Flexibilidad en la configuración. Recepción por multidifusión (multicast) con sincronización de tiempos. Sistema robusto en cuanto a consistencia de datos. Sistema multimaestro. Detección y señalización de errores. Retransmisión automática de tramas erróneas Distinción entre errores temporales y fallas permanentes de los nodos de la red, y

desconexión autónoma de nodos defectuosos.

CAN fue desarrollado, inicialmente para aplicaciones en los automóviles y por lo tanto la plataforma del protocolo es resultado de las necesidades existentes en el área de la automoción. La Organización Internacional para la Estandarización (ISO, International Organization for Standarization) define dos tipos de redes CAN: una red de alta velocidad (hasta 1 Mbps), bajo el estándar ISO 11898-2, destinada para controlar el motor e interconectar la unidades de control electrónico (ECU); y una red de baja velocidad tolerante a fallos (menor o igual a 125 Kbps), bajo el estándar ISO 11519-2/ISO 11898-3, dedicada a la comunicación de los dispositivos electrónicos internos de un automóvil como son control de puertas, techo corredizo, luces y asientos.

Protocolo de comunicaciones CAN [editar]

CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación.

El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECUs, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps.

De acuerdo al modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection,Modelo de interconexión de sistemas abiertos), la arquitectura de protocolos CAN incluye tres capas: física, de enlace de datos y aplicación, además de una capa especial para gestión y control del nodo llamada capa de supervisor.

Capa física: define los aspectos del medio físico para la transmisión de datos entre nodos de una red CAN, los más importantes son niveles de señal, representación, sincronización y tiempos en los que los bits se transfieren al bus. La especificación del protocolo CAN no define una capa física, sin embargo, los estándares ISO 11898 establecen las características que deben cumplir las aplicaciones para la transferencia en alta y baja velocidad.

Capa de enlace de datos: define las tareas independientes del método de acceso al medio, además debido a que una red CAN brinda soporte para procesamiento en tiempo real a todos los sistemas que la integran, el intercambio de mensajes que demanda dicho procesamiento requiere de un sistema de transmisión a frecuencias altas y retrasos mínimos. En redes multimaestro, la técnica de acceso al medio es muy importante ya que todo nodo activo tiene los derechos para controlar la red y acaparar los recursos. Por lo

tanto la capa de enlace de datos define el método de acceso al medio así como los tipos de tramas para el envío de mensajes

Cuando un nodo necesita enviar información a través de una red CAN, puede ocurrir que varios nodos intenten transmitir simultáneamente. CAN resuelve lo anterior al asignar prioridades mediante el identificador de cada mensaje, donde dicha asignación se realiza durante el diseño del sistema en forma de números binarios y no puede modificarse dinámicamente. El identificador con el menor número binario es el que tiene mayor prioridad.

El método de acceso al medio utilizado es el de Acceso Múltiple por Detección de Portadora, con Detección de Colisiones y Arbitraje por Prioridad de Mensaje (CSMA/CD+AMP, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection and Arbitration Message Priority). De acuerdo con este método, los nodos en la red que necesitan transmitir información deben esperar a que el bus esté libre (detección de portadora); cuando se cumple esta condición, dichos nodos transmiten un bit de inicio (acceso múltiple). Cada nodo lee el bus bit a bit durante la transmisión de la trama y comparan el valor transmitido con el valor recibido; mientras los valores sean idénticos, el nodo continúa con la transmisión; si se detecta una diferencia en los valores de los bits, se lleva a cabo el mecanismo de arbitraje.

CAN establece dos formatos de tramas de datos (data frame) que difieren en la longitud del campo del identificador, las tramas estándares (standard frame) con un identificador de 11 bits definidas en la especificación CAN 2.0A, y las tramas extendidas (extended frame) con un identificador de 29 bits definidas en la especificación CAN 2.0B.

Para la transmisión y control de mensajes CAN, se definen cuatro tipos de tramas: de datos, remota (remote frame), de error (error frame) y de sobrecarga (overload frame). Las tramas remotas también se establecen en ambos formatos, estándar y extendido, y tanto las tramas de datos como las remotas se separan de tramas precedentes mediante espacios entre tramas (interframe space).

En cuanto a la detección y manejo de errores, un controlador CAN cuenta con la capacidad de detectar y manejar los errores que surjan en una red. Todo error detectado por un nodo, se notifica inmediatamente al resto de los nodos.

Capa de supervisor: La sustitución del cableado convencional por un sistema de bus serie presenta el problema de que un nodo defectuoso puede bloquear el funcionamiento del sistema completo. Cada nodo activo transmite una bandera de error cuando detecta algún tipo de error y puede ocasionar que un nodo defectuoso pueda acaparar el medio físico. Para eliminar este riesgo el protocolo CAN define un mecanismo autónomo para detectar y desconectar un nodo defectuoso del bus, dicho mecanismo se conoce como aislamiento de fallos.

Capa de aplicación: Existen diferentes estándares que definen la capa de aplicación; algunos son muy específicos y están relacionados con sus campos de aplicación. Entre las

capas de aplicación más utilizadas cabe mencionar CAL, CANopen, DeviceNet, SDS (Smart Distributed System), OSEK, CANKingdom.

Profibus

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Profibus es un estándar de comunicaciones para bus de campo. Deriva de las palabras PROcess FIeld BUS.

Contenido

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1 Origen 2 Versiones 3 Conexiones físicas 4 Comunicaciones 5 Detalles sobre Profibus DP 6 Véase también 7 Enlaces externos

Origen [editar]

Fue un proyecto desarrollado entre los años 1987-1990 por las empresas alemanas Bosch, Klöckner Möller y Siemens, y por otras como ABB, AEG, Honeywell, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus y Schleicher. En 1989 la norma alemana DIN19245 adoptó el estándar Profibus, partes 1 y 2 (la parte 3, Profibus-DP no fue definida hasta 1993). Profibus fue confirmada como norma europea en 1996 como EN50170.

Versiones [editar]

Profibus tiene tres versiones o variantes (de más simple a más compleja):

Profibus DP (Periferia Descentralizada; Descentralised Peripherals),desarrollada en 1993, es la más extendida. Está orientada a control a nivel sensor/actuador.

Profibus FMS, diseñada para control a nivel de célula. Si bien fue la primera versión de Profibus, es una versión prácticamente obsoleta.

Profibus PA, es la solución integrada para control a nivel de proceso

Conexiones físicas [editar]

Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que son identificadas como:

RS-485. Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps. Hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores.

MBP. Manchester Coding y Bus Powered, es transmisión sincrónica con una velocidad fija de 31.25 Kbps.

RS-485 IS. Las versiones IS son intrínsicamente seguras, utilizadas en zonas peligrosas (explosivas).

MBP IS Fibra óptica. Incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y monomodo, fibra plástica y

fibra HCS.

Comunicaciones [editar]

Desde el punto de vista del control de las comunicaciones, el protocolo Profibus es maestro esclavo, pero permite:

Aplicaciones mono maestro. Un sólo maestro está activo en el bus, usualmente un [PLC]http://es.wikipedia.org/wiki/PLC. Los demás dispositivos son esclavos. Este esquema es el que permite los ciclos de lectura más cortos

Aplicaciones multi maestro. Permite más de un maestro. Pueden ser aplicaciones de sistemas independientes, en que cada maestro tenga sus propios esclavos. U otro tipo de configuraciones con dispositivos de diagnóstico y otros

En un ambiente multimaestro, pueden haber dos tipos de maestros:

DPM1. DP Master Class 1. Es un controlador central que intercambia información con sus esclavos en forma cíclica. Típicamente un PLC.

DPM2. DP Master Class 2. Son estaciones de operación, configuración o ingeniería. Tienen acceso activo al bus, pero su conexión no es necesariamente permanente

Junto con las especificaciones de otros buses de campo se recoge en las normas internacionales IEC61158 e IEC61784.

Características:

Velocidades de transmisión:

9.6, 19.2, 93.75, 187.5, 500, 1500, 3000, 6000 y 12000 Kbps.

Número máximo de estaciones: 127 (32 sin utilizar repetidores). Distancias máximas alcanzables (cable de 0.22 mm de diámetro):

hasta 93.75 KBaudios: 1200 metros 187.5 KBaudios: 600 metros 500 KBaudios: 200 metros

Estaciones pueden ser activas (maestros) o pasivas (esclavos). Conexiones de tipo bidireccionales, multicast o broadcast.

Detalles sobre Profibus DP [editar]

Puesto que Profibus DP es la versión más extendida, conviene detallar más a fondo sus características.

Está actualmente disponible en tres versiones:

DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones

DP-V1. Agrega comunicación acíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización

DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones complejas

Controlnet

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ControlNet es un protocolo de red abierto para aplicaciones de automatismos industriales, también es conocido como bus de campo. ControlNet fue mantenido en un principio por ControlNet Internacional, pero en 2008 el soporte y administración de ControlNet fue transferido a ODVA, que administra actualmente todos los protocolos de la familia Common Industrial Protocol.

ControlNet define una única capa física basada en cable coaxial RG-6 con conectores BNC. Las características que distinguen a ControlNet de otros buses de campo incluyen el soporte incorporado para cables totalmente redundantes y el hecho de que toda comunicación en ControlNet es estrictamente planificada y altamente determinista.

La capa física está basada en un código Manchester a 5 mbps.

La capa de aplicación de ControlNet está basada en la capa CIP que también se utiliza en DeviceNet y EtherNet/IP.

El sistema planificado de mensajes de ControlNet requiere que el diseño del medio sea robusto y su mantenimiento meticuloso. Una avería en el medio causa invariablemente que cualquier programa en ejecución se detenga y a menudo provoca fallos en el procesador. El

medio es comprobado con un dispositivo de mano conocido como "Network Checker" en conjunto con un osciloscopio digital funcionando a al menos 100 Mhz.

Asimismo, sin relación con lo anterior, ControlNet es un sistema de gestión online para empresas de distribución de telefonía móvil de Telefónica Movistar y Orange. Permite la completa administración y control de ventas, compras, liquidación y seguimiento de la actividad comercial de la empresa, además del control de los objetivos de venta establecidos por el operador al distribuidor en tiempo real y el seguimiento completo de todo el proceso de liquidación de comisiones y aportaciones que realiza el operador al distribuidor por su actividad comercial. Además, ofrece información esencial al personal del punto de venta para realizar el proceso de venta, con toda la información detalla de modelos, precios y promociones y permite el registro completo de las operaciones, realiza cálculos de rentabilidad y completa el proceso de venta

Lógica cableada

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Lógica cableada o Lógica de contactos, es una forma de realizar controles, en la que el tratamiento de datos (botonería, fines de carrera, sensores, presóstatos, etc.), se efectúa en conjunto con contactores o relés auxiliares, frecuentemente asociados a temporizadores y contadores.

En la acepción de los técnicos electromecánicos, la lógica cableada industrial es la técnica de diseño de pequeños a complejos autómatas utilizados en plantas industriales, básicamente con relés cableados. En la acepción de los técnicos en telecomunicaciones y en informática, la lógica cableada utiliza compuertas lógicas discretas (TTL, CMOS, HCMOS), para implementar circuitos digitales de comunicaciones y computadores.

La lógica cableada industrial consiste en el diseño de automatismos con circuitos cableados entre contactos auxiliares de relés electromecánicos, contactores de potencia, relés temporizados, diodos, relés de protección, válvulas óleo-hidráulicas o neumáticas y otros componentes. Los cableados incluyen funciones de comando y control, de señalización, de protección y de potencia. La potencia además de circuitos eléctricos comprende a los circuitos neumáticos (mando por aire a presión) u óleo hidráulicos (mando por aceite a presión). Crea automatismos rígidos, capaces de realizar una serie de tareas en forma secuencial, sin posibilidad de cambiar variables y parámetros. Si se ha de realizar otra tarea será necesario realizar un nuevo diseño. Se emplea en automatismos pequeños, o en lugares críticos, donde la seguridad de personas y máquinas, no puede depender de la falla de un programa de computación.

En sistemas mayores también se emplea el autómata programable, entre los que se encuentran los PLC controlador lógico programable, la UTR Unidad Terminal Remota o los relés programables, o computadoras o servidores de uso industrial. Estos autómatas no se programan en lenguajes tradicionales como cualquier computador, se programan en Ladder, lenguaje en el cual las instrucciones no son otra cosa que líneas de lógica cableada. Así el conocimiento de la lógica cableada es de fundamental importancia para quien programa un autómata programable o PLC. La lógica cableada más que una técnica, hoy en día constituye una filosofía que permite estructurar circuitos en forma ordenada, prolija y segura, sea en circuitos cableados o programados. La práctica de la lógica cableada ha sido asimilada por otras ramas de la tecnología como las telecomunicaciones y la informática, con la introducción del cableado estructurado en edificios, oficinas y locales comerciales, lugares donde es poco usual el manejo de esquemas y dibujos de las instalaciones eléctricas, excepto la de potencia, la elaboración de proyectos de detalle y el cableado en forma ordenada mediante el uso borneras y regletas, que pasaron a llamarse “patcheras” en el caso de las redes de datos y telefonía.

A continuación se describen los elementos, circuitos básicos y la filosofía comúnmente empleada en la lógica cableada. Los dibujos de los componentes presentados no siguen una normativa en particular, correspondiendo al estilo europeo de dibujo de esquemas eléctricos (normas CEI internacional, DIN de Alemania, NF de Francia).

Rack de lógica cableada con relés electromecánicos y relés temporizados electrónicos.

Contenido

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1 Estados OFF y ON 2 Esquemas de conexión y esquemas de principio 3 Dibujos y planos 4 Identificación del cableado y borneras 5 Barras de Polaridad 6 Servicios Esenciales 7 Distribución de Polaridades 8 Montajes 9 Bornera Frontera 10 Relés 11 Elementos de mando 12 Contactos NA y NC

13 Funciones Lógicas 14 Relé auto mantenido 15 Funciones de Temporización 16 Mando Manual y Automático 17 Protección 18 Señalización 19 Código de Colores 20 Enclavamientos 21 Comando Secuencial 22 Véase también 23 Enlaces externos

Estados OFF y ON [editar]

Desde un punto de vista teórico la lógica cableada opera de igual forma que la lógica tradicional, donde las variables solamente pueden tener dos estados posibles, “verdadero” o “falso”. En la lógica cableada “verdadero” es igual a un relé energizado o en ON, en el caso de los contactos el estado “verdadero” es el contacto CERRADO. En la lógica cableada un “falso” es igual a un relé desenergizado o en OFF, para los contactos el estado “falso” es el contacto ABIERTO.

Variables lógicas empleadas en lógica cableada en comparación con la lógica, circuitos digitales, neumática y óleo-hidráulica.

En los circuitos electrónicos digitales o compuerta lógica, se utiliza el sistema numérico binario; donde verdadero es igual a “1” y falso es igual a “0”. Si se trata de un sistema neumático u óleo-hidráulico, “verdadero” es igual a una válvula ABIERTA y “falso” es igual a una válvula CERRADA. Si se trata del mando de la válvula, “verdadero” corresponde al mando accionado (puede ser un solenoide, una palanca de accionamiento manual o un simple volante), y “falso” corresponde al estado no accionado del mando.

Diferentes formas de representar un esquema eléctrico; el esquema de conexiones y el esquema de principio.

Esquemas de conexión y esquemas de principio [editar]

Los relés y otros elementos empleados en la técnica de comando y control, pueden ser dibujados con sus bornes de conexión tal cual son físicamente, y luego conectar con conductores los distintos bornes, conformando lo que se denomina un “esquema de conexión”. El esquema de conexión debe dar los datos constructivos y la ubicación de cada elemento, pero no es la mejor forma de representar un circuito a la hora de comprender y visualizar su funcionamiento, como si lo es el esquema de principio.

Esquema de Principio típico de un cableado de comando y control.

Dibujos y planos [editar]

Los dibujos o planos de los esquemas de conexión y esquemas de principio, antiguamente eran realizados por dibujantes técnicos en folios de papel de gran tamaño, por ejemplo; 1,50 x 2,00 metros, donde se dibujaban todos los cables del circuito en un solo folio. Actualmente los dibujos son realizados directamente por los electricistas, en programas CAD e impresos en hojas A4 o A3. Un circuito de automatización de lógica cableada se dibuja en varias hojas numeradas, y los cables y aparatos son referenciados de una hoja a otra, marcando el número de hoja y las coordenadas columna-fila donde se ubica el cable, borne o aparato cableado.

Ejemplos de diferentes formas de identificar un cableado de lógica cableada.

Identificación del cableado y borneras [editar]

Para que un circuito de lógica cableada pueda funcionar correctamente, es primordial contar previamente con el dibujo del mismo, donde se identifican todos los cables y borneras de conexión, para luego realizar el montaje y revisar el correcto cableado de todos los elementos. Para que esto último sea posible es necesario colocar identificadores o marcadores alfanuméricos en todos los cables y bornes. Existen distintos criterios para realizar la identificación de los cables, teniendo cada una de ellas sus ventajas y desventajas. Básicamente se pueden identificar los cables según los números de borneras o regletas de conexión, o de acuerdo a una numeración arbitraria especificado en los planos o dibujos.

Los criterios de identificación del cableado son muchos, algunos apuntan a facilitar el montaje o trabajo del electricista que realiza el cableado, otros facilitan el trabajo del personal de mantenimiento de la instalación, otros son de acuerdo a la conveniencia del proyectista que dibujo los planos. Algunos de ellos; 1) identificar los cables con el nombre-número de la bornera o borne de conexión a donde llega el cable; 2) 3) identificar los cables

con el nombre-número de la bornera o borne de conexión del extremo opuesto del cable; 4) identificar los cables con un número correlativo de 00 a 99, donde ese número está marcado en el dibujo o plano como número del cable, se puede agregar el número de hoja del dibujo donde se encuentra el cable; 5) los números de los cables se corresponden con la numeración de la bornera principal del circuito cuyos números no se repiten en otra bornera; 6) mediante signos, letras y números que denoten la función del cable, como la polaridad +P y –P, mandos de apertura y cierre, funciones de protección, etc.

Formación de polaridad de mando en un circuito de lógica cableada; polarización con corriente continua y polarización con corriente alterna.

Barras de Polaridad [editar]

Las barras de polaridad +P y –P son las que permiten energizar las bobinas de los relés con los contactos. Usualmente se denominan +P y –P, pero pueden tener otra letra o leyenda cualquiera, y ser una tensión tanto de corriente continua como de alterna. La tensión de polaridad, usualmente esta cableada a elementos de control en posible contacto con las personas, por ejemplo; pulsadores manuales, controles de nivel de líquidos, sensores de posición o instrumentos de medida. Por este motivo, por razones de seguridad para las personas, esta tensión debe estar aislada galvánicamente de tierra, usualmente con un aislamiento de 1 a 2 KV. Las tensiones estándar empleadas en corriente continua son; 24, 48, 110, 125, 220 y 250 V. Las tensiones estándar en corriente alterna son; 24, 110-120, 220-240 y 380-400 V

Formación de polaridad de mando en un circuito de lógica cableada de un servicio esencial, donde no puede detenerse el servicio en caso de corte de energía.

Servicios Esenciales [editar]

En lógicas cableadas para comando y control de servicios esenciales, la corriente continua se respalda con un banco de baterías del tipo estacionario. Si se ha tomado la decisión de usar corriente alterna, el comando y control de servicios esenciales se realiza con un ondulador o inversor CC/CA.

Distribución de polaridad positiva +P por medio de una guirnalda, y distribución por medio de una barra de polaridad construida con un bloque de borneras en puente.

Distribución de Polaridades [editar]

En circuitos pequeños, con unos pocos relés la polaridad se arma mediante una guirnalda que va saltando entre los bornes que van conectados a la polaridad. En circuitos de lógica cableada mayores, como autómatas industriales, esta practica es poco común ya que acarrea algunos inconvenientes en caso de falsos contactos en alguno de los bornes, lo que acarrea la perdida de la polaridad en toda la guirnalda, provocando una falla masiva del sistema. La solución a estos problemas consiste en armar barras de polaridad con borneras o regletas de conexión en puente, las que ya vienen provistas por los fabricantes de borneras.

Las borneas y relés en general, van montados sobre rieles, existiendo dos tipos básicos; el asimétrico y simétrico, también conocido como riel omega.

Montajes [editar]

El montaje de la lógica cableada se realiza en gabinetes o armarios estancos, donde sobre un fondo muerto o sobre rieles verticales, conocidos como rack en inglés de 19”, se atornillan en forma horizontal los llamados rieles asimétricos y simétricos, donde se instalan los relés, fuentes de alimentación, elementos de potencia como los contactores, y protección como portafusibles o llaves termo-magnéticas. Los rieles más económicos son de chapa galvanizada, los de mejor calidad son de acero con un protección superficial de cadmio.

Bornera frontera de llegada de los cables armados al gabinete que contiene la lógica cableada.

Bornera Frontera [editar]

Los cables de mando que van del gabinete de la lógica cableada a la planta o al campo, son cables armados, rígidos debido al fleje de protección mecánica y/o a una pantalla de cobre o aluminio, la cual es aterrada en ambos extremos. Esa rigidez impide realizar el cableado directamente hasta los bornes de los relés de la lógica cableada. Para resolver este problema

se utilizan borneras frontera, donde llegan los cables armados desde la planta y salen hacia el interior del gabinete cables monopolares y flexibles, cables de mando o de potencia. Para el ingreso de los cables al gabinete se emplean los llamados pasa cables o prensaestopas, que impiden la entrada de insectos, polvo y humedad al gabinete.

La denominación relé comprende, además del relé electromecánico, a todo dispositivo eléctrico o electrónico con entradas analógicas o digitales, y con una o más salidas por contactos secos.

Relés [editar]

En la lógica cableada, la mención de “relé” comprende diversos equipamientos eléctricos y electrónicos, de distinta tecnología y función. Todos estos equipos, aparatos o instrumentos, son considerados como “relés” en la medida de que cuenten con contactos eléctricos NA o NC de salida, y realicen una función particular de Lógica Cableada. Las entradas pueden ser bobinas, circuitos de medida de tensión, corriente, temperatura, nivel, accionamientos físicos y manuales, comandos remotos, por cable o por radiofrecuencia.

Así por ejemplo, un relé puede ser un control de nivel o temperatura, un relé electromecánico, un contactor con contactos auxiliares, un relé de sub o sobre tensión, un relé de protección y decenas de otras funciones, que distintos fabricantes de equipamiento industrial catalogan como “relés”.

Elementos o componentes básicos utilizados en lógica cableada.

Elementos de mando [editar]

Los elementos de mando básicos en lógica cableada son los siguientes;

Una de las formas de dibujar los contactos normal abierto, normal cerrado y la bobina de relé, y polaridad. En este caso se muestran los dibujos de acuerdo a normas europeas items.

Contactos NA y NC [editar]

Los contactos eléctricos de los relés pueden ser contactos normalmente abiertos NA, o normalmente cerrados NC. En los esquemas de conexión y de principio siempre se dibuja el contacto en su posición de reposo, con la bobina del relé desenergizada o en OFF. El contacto NC se dibuja cerrado y el contacto NA se dibuja abierto. Los relés se dibujan sin energizar.

Primera cifra: Número de orden en la cámara de contacto

Segunda cifra:

1 ó 2: N.C.

3 ó 4: N.A

5 ó 6: especial N.C.

7 ó 8: especial N.A.

Las funciones lógicas empleadas en lógica cableada son las mismas que las utilizadas por en la electrónica digital o de compuertas lógicas.

Funciones Lógicas [editar]

Las funciones lógicas empleadas en la lógica cableada son las mismas que en los circuitos digitales o compuertas lógicas. La denominada comúnmente repetición de contacto, “buffer” en un circuito digital. La inversión en un contacto normal cerrado, el NOT (negación) en circuito digital: El AND lógico (función “y”), lograda con contactos en serie. El OR lógico (función “o”), logrado con contactos en paralelo.

La función auto-mantenimiento de la lógica cableada guarda similitud con el slip-flop o bi-estable de la electrónica digital.

Relé auto mantenido [editar]

Un relé con auto-mantenimiento es un relé en donde un contacto auxiliar mantiene el relé energizado, luego de que el contacto de arranque cierra y abre. El contacto de parada tipo NC, desenergiza el relé. En la electrónica digital es equivalente a un Biestable o Flip-Flop.

Existen muchas funciones de tiempo o de temporización, pero tres de ellas son las más conocidas, la temporización al cierre, a la apertura y pulso o monoestable.

Funciones de Temporización [editar]

Existen relés temporizados de varios tipos, pero tres funciones básicas son; la temporización al cierre, temporización a la apertura y la emisión de un pulso temporizado al cierre. En los dos últimos casos el relé temporizado deber alimentarse desde una conexión independiente a la de la bobina. Los contactos temporizados se representan mediante un paraguas que se opone al movimiento.

Todo circuito automático siempre cuenta con un mando manual para prueba, mantenimiento y emergencias. La selección se realiza con una llave selectora Manual-Automático.

Mando Manual y Automático [editar]

En todo automatismo siempre es conveniente contar con la posibilidad de elegir entre un comando manual por pulsadores, y un comando automático por nivel, presión, temperatura, etc. La selección se realiza por llaves selectoras manual/automático. Por razones de seguridad de las personas y equipos, siempre se deja fuera de la selección el mano de parada manual y automática, por ejemplo por nivel bajo, a los efectos de prevenir que una bomba quede succionando en vació y se dañe.

Protección [editar]

Las funciones de protección deben guardar en lo posible independencia de los circuitos de mando, de modo de funcionar con mandos en manual, en automático y en casos de falla. En el dibujo previo, el contacto kth de relé térmico y el flotador NV2 son elementos de protección en serie con el circuito de mando manual y automático.

La señalización de estados y alarmas se realiza con luminosos o lámparas de señalización. La señalización se polariza con una polaridad independiente de la de mando, a los efectos de evitar inconvenientes en el mando en caso de falla de un luminoso.

Señalización [editar]

La señalización comprende la indicación de los estados de marcha, parada, falla o defectos, posición de interruptores abiertos o cerrados. Para lo cual se emplea luminosos con lámpara incandescente o con LED. La lámpara en energizada mediante contactos auxiliares de contactores e interruptores, o con relés que copian la posición de los mismos. En autómatas de relés de gran tamaño, la polaridad empleada para la señalización es independiente de la polaridad de mando, ya que un cortocircuito en un luminoso no debería dejar fuera de servicio el autómata.

Los colores de los pulsadores de mando, y los luminosos de estados y alarma, son elegidos de acuerdo a normas internacionales como la CEI 73.

plucky

Código de Colores [editar]

Para la señalización en pulsadores de mando y lámparas o luminosos, se emplean distintos colores. En Europa se utiliza la norma CEI 73.

Un enclavamiento evita que mandos contradictorios puedan accionarse al mismo tiempo. Existen diversas formas de resolverlos, dos de ellas son el enclavamiento entre pulsadores, otra es entre las bobinas de mando de los relés o contactores.

Enclavamientos [editar]

Los enclavamientos impiden que dos órdenes de mando contradictorias tengan efecto simultáneamente. Existen muchas formas de realizarlo, eléctricamente en las botoneras o

pulsadores de mando, entre relés, en el circuito de potencia y hasta mecánicamente entre motores con funciones opuestas.

Ejemplo de comando secuencial Ejemplo de comando secuencial con estados 1, 2, 3,..., accionados inicialmente por un pulsador.

Programando un plc SIUn PLC (Controlador Lógico Programable) en sí es una máquina electrónica la cual es capaz de controlar máquinas e incluso procesos a través de entradas y salidas.

Las entradas y las salidas pueden ser tanto analógicos como digitales.

Los elementos importantes en un programa para PLC (en este caso utilizaremos como base el siemens) al igual que un alambrado lógico con elementos eléctricos como relevadores son:

- Contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados.- Bobinas.- Temporizadores (Timers).- Contadores.

A continuación se muestran los símbolos de cada elemento a través de siemens:

MENS

Un contacto es un elemento eléctrico el cual su principal y única función es abrir y cerrar un circuito eléctrico ya sea para impedir el paso de la corriente o permitir el paso de la misma.

Un contacto es un elemento de entrada. Así lo lee el PLC. Las entradas se representan por medio de la letra I.

Cuando un contacto se activa y éste se cierra (contacto normalmente abierto) este pasa de un estado lógico 0 a un estado lógico de 1.

Cuando un contacto se activa y este se abre (contacto normalmente cerrado) este pasa de un estado lógico 1 a un estado lógico 0.

Ejemplos de programación para PLC FPC 404

En esta sección de la página Web se afrontan numerosos ejercicios de programación para el PLC simulado FPC 404. La solución se facilita tanto en forma de esquema de contactos.

Para probar los ejemplos, basta con descargar e instalar la demo de AW-SYS ver. 2.2 en italiano para este PLC. El enlace para la descarga del archivo y las instrucciones para la instalación están en la página http://www.autoware.com/spanish/demo.htm

Para comprobar su funcionamiento tan sólo son necesarios los interruptores o los pulsadores para el control de las entradas del PLC. Gracias a los LED situados en la parte frontal del dispositivo podrá valorar el estado de las salidas. Todos los elementos necesarios se encuentran en la ventana PLC de PC-Sim, no se requiere ningún otro hardware.

Si durante la instalación de AW-SYS ha optado por instalar también los ejemplos, encontrará todos los que se presentan aquí en la carpeta Aw-sys\Fpc404\Ejemplos de su ordenador. Todos ellos pueden cargarse y probarse con PC-Sim para FPC 404.El nombre del archivo proyecto a cargar tiene el formato Fxx-yyyL.prj, donde:

F identifica un proyecto para FPC 404;

xx son dos cifras que para estos ejemplos valen siempre 00;

yyy es el número que corresponde al ejemplo expresado con tres cifras;

L especifica que se trata de un proyecto ladder (esquema de contactos).

Es decir, si desea cargar el ejemplo de programación 8 de ladder, abra el proyecto F00-008L.prj.

En esa misma carpeta podrá encontrar también otros archivo proyecto, en los que las cifras xx son distintas a 00. En ese caso, los ejemplos se refieren a las distintas instalaciones y xx indica el número progresivo que corresponde a la instalación, tal como aparece en el Menú Instalaciones. En la Guía on line de PC-Sim podrá encontrar información de como cargar y verificar los citados ejemplos.

Lista de ejemplos

1. Combinación AND 2. Combinación OR 3. Combinación AND de OR 4. Combinación OR de AND 5. Combinación XOR 6. Autorretención 7. Set y reset 8. Activación por flancos 9. Temporizador con retardo a la activación 10. Temporizador con retardo a la desactivación 11. Temporizador a impulso 12. Temporizador a impulso prolongado 13. Temporizador con retardo a la activación con memoria 14. Temporizador con retardo a la activación y a la desactivación 15. Impulso retardado 16. Tren de impulsos 17. Conteo hacia atrás 18. Conteo hacia adelante 19. Conteo del tiempo de cierre de una entrada (en segundos) 20. Conteo del tiempo de cierre de una entrada (en horas, minutos y segundos) 21. Generador de onda cuadrada 22. Otro generador de onda cuadrada 23. Control temporizado de luces 24. Divisor de frecuencia (x4)

1.combinacion and

Realizar O2 = I0 OR I1

La salida O2 debe activarse si al menos uno de los interruptores conectados a las entradas I0 ó I1 está cerrado.

La solución se obtiene conectando en serie con la bobina O2 el paralelo de dos contactos, con operandos I0 y I1. De hecho, la combinación lógica OR, traducida al lenguaje ladder, equivale al paralelo de dos contactos: en la disposición en paralelo 'se lee' el cierre del circuito cuando al menos uno de los contactos está cerrado. Por lo tanto, ésta es la condición que conduce a la activación de la bobina.

2.combinacion orRealizar O2 = I0 OR I1

La salida O2 debe activarse si al menos uno de los interruptores conectados a las entradas I0 ó I1 está cerrado.

La solución se obtiene conectando en serie con la bobina O2 el paralelo de dos contactos, con operandos I0 y I1. De hecho, la combinación lógica OR, traducida al lenguaje ladder, equivale al paralelo de dos contactos: en la disposición en paralelo 'se lee' el cierre del circuito cuando al menos uno de los contactos está cerrado. Por lo tanto, ésta es la condición que conduce a la activación de la bobina.

3combinacion and or

Realizar O7 = (I0 OR I1) AND (I2 OR I3)

Después de haber realizado los ejercicios anteriores, deberían encontrar la solución a éste por simple intuición: se colocan en serie (AND) dos paralelos (OR) de contactos, conectando oportunamente los operandos en correspondencia con estos y con la bobina.

4.combinacion or de and

Realizar O7 = (I0 AND I1) OR (I2 AND I3). En donde los paréntesis, si bien no son necesarios, dado que la operación AND tiene preferencia sobre OR, se han añadido para mayor claridad.

La solución propuesta dispone en paralelo (OR) dos series (AND) de contactos, conectando oportunamente los operandos en correspondencia con estos y con la bobina.

Combuinaciopn xor

Realizar O2 = I0 XOR I1

La operación lógica XOR aplicada a dos variables booleanas da un resultado cierto sólo cuando una de las dos variables es cierta.

La primera serie de contactos del programa ladder está cerrada únicamente cuando I0 está cerrado y I1 está abierto. La segunda serie, por el contrario, está cerrada tan sólo cuando I0 está abierto y I1 está cerrado. Realizando el paralelo de las dos se obtiene la función deseada. Es decir, la bobina se activa tan sólo cuando una entrada está cerrada y la otra está abierta.

Autoretencion

Un pulsador conectado a la entrada I0 debe activar la salida O1.7; un segundo pulsador conectado a la entrada I1 debe desactivarla.

En el programa ladder propuesto se realiza un circuito con autorretención. Accionando el pulsador conectado a I0 la bobina O1.7 se activa, y el contacto con el mismo operando en la segunda línea se cierra (imaginen que el contacto y la bobina son parte de un mismo relé O1.7) y continua manteniendo activada la bobina incluso después de la apertura de I0. El cierre del pulsador de la entrada I1 provoca la apertura del contacto, normalmente cerrado en el esquema, desactivando la bobina y cortando la autorretención.

Sete y reset

Un pulsador conectado a la entrada I0 debe activar la salida O1.7; un segundo pulsador, conectado a la entrada I1, debe desactivarla.

El ejercicio es idéntico al precedente pero, en esta ocasión, en la solución se utilizan bobinas de set y reset. La utilización del flag de apoyo F0.15 es necesaria para impedir las oscilaciones de la salida cuando están cerradas las dos entradas. De hecho, en estas condiciones y debido a la falta de la imagen de las salidas, la conexión directa de las bobinas de set y reset a los contactos I0 y I1 conduciría a obtener, en cada ciclo de

ejecución, primero la activación de la salida física O1.7 y más tarde su desactivación. Utilizando un flag como operando de las bobinas y siempre basándonos en la hipótesis de que ambos pulsadores estén activados, aquel continua oscilando y asume el estado alto y a continuación el bajo, pero el único valor que pasará a la salida, al tercer recorrido, será el último asumido: el valor bajo.

Por lo tanto, con esta escritura de programa hemos hecho que prevalezca el reset respecto al set. Si desea conseguir lo contrario, le bastará con invertir la posición de los dos primeros renglones en el esquema de contactos.

Activación por flancos

Activar las salidas O1.6 y O1.7, respectivamente con los flancos ascendente y descendente de la entrada I0.

Observemos que el último recorrido del esquema ladder impone la igualdad del flag F0.0 con la entrada I0 al término de la ejecución del programa. Pero, en correspondencia con los flancos y para los recorridos anteriores, se da el hecho de que el estado de las dos variables es opuesto y que tan sólo al final de la elaboración es igual.

Todo esto queda representado en las dos primeras líneas del diagrama de la figura, con un retraso temporal de F0.0 respecto a I0 que equivale a un ciclo de ejecución.

Diagrama temporal de creación de flancos

La bobina O1.6 está activa durante un ciclo de programa cuando I0 está en 1 y F0.0 está a 0, es decir, en correspondencia con el flanco ascendente de I0, tal como se muestra en la tercera línea del diagrama.Por el contrario, la bobina O1.7 está activa para un ciclo de programa cuando I0 está en 0 y F0.0 está en 1, es decir, en correspondencia con el flanco descendente de I0, tal y como se muestra en la cuarta línea del diagrama.

La salida O5 se activa con el cierre de la entrada I0 y se desactiva 5 segundos más tarde. Si la entrada se abre de nuevo durante este período, la salida se desactiva inmediatamente.

Diagrama del temporizador a impulso

El funcionamiento del temporizador a impulso queda ilustrado en el diagrama de la figura. En la primera línea está representada la señal de entrada y en la segunda línea, la de salida.La bobina directa, utilizada para la activación del temporizador, es sensible tanto al flanco ascendente como al descendente de la entrada I0. En el flanco ascendente, se programa el estado de T2 a 1 y empieza a contar el tiempo. Al término de la temporización, el estado vuelve a 0. Si mientras transcurre el tiempo, la entrada se abre, es decir, se genera un flanco descendente, el estado del temporizador vuelve a 0 y el tiempo se borra.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 500 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

10

La salida O5 se activa con el cierre de la entrada I0 y se desactiva 5 segundos más tarde, independientemente del hecho que la entrada se reabra o no durante dicho período.

El funcionamiento del temporizador a impulso prolongado queda ilustrado en el diagrama temporal de la figura. En la primera línea está representada la señal de entrada y en la segunda, la de la correspondiente salida.A diferencia de todo lo realizado en el ejemplo precedente, aquí se utiliza una bobina de set para la puesta en marcha del temporizador. Esta, a diferencia de la bobina directa, tan sólo es sensible al flanco ascendente para la puesta en marcha de un temporizador.

Diagrama temporal del temporizador a impulso prolongado

Como antes, en el flanco ascendente de I0 el estado de T2 se programa a 1 y el tiempo se empieza a contar. Al final de la temporización, el estado de T2 vuelve a 0. Pero mientras el tiempo transcurre no se percibe una eventual apertura de la entrada, es decir, el flanco descendiente se ignora y no influye en la salida del temporizador, que volverá a cero únicamente cuando se haya agotado el tiempo.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 500 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

11

La salida O5 se activa 3,5 segundos después del cierre de la entrada I0. Cuando la entrada vuelve a abrirse, la salida se desactiva.

El diagrama de la figura ilustra el funcionamiento de la temporización mostrando la entrada en la primera línea y en la última, la salida. La segunda línea representa el estado del temporizador T2 que, tal como se deduce del esquema ladder, está conectado para funcionar por impulsos (ver ejemplo precedente).

Diagrama del temporizador con retraso de la activación

Comparando los funcionamientos, observamos como O5 tiene que ser cierta cuando la entrada es cierta y T2 es falso; es decir:

O5 = I0 AND NOT T2

Anteriormente hemos aprendido a traducir esta expresión en un diagrama ladder; es suficiente con diseñar un recorrido en el que se controle la bobina de O5 con dos contactos en serie, uno NA de I0 y uno NC (a través de la negación) de T2.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 350 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección

12

La salida O5 debe activarse cuando se cierre la entrada I0 y desactivarse 5 segundos después de su reapertura.

Diagrama del temporizador con retraso de la desactivación

La solución se obtiene poniendo en marcha un temporizador en correspondencia con el flanco descendente de la señal de entrada. El flanco ascendente lo genera la serie de contactos en el primer recorrido y el último recorrido completo, tal como ya hemos aprendido a hacer en uno de los ejemplos anteriores y como muestran las tres primeras líneas del diagrama.La cuarta línea indica el avance del estado del temporizador a impulso prolongado (ver ejemplo correspondiente) tal como se obtiene poniendo en marcha el temporizador en correspondencia con el flanco descendente de I0.Observemos que la salida O5 debe ser cierta cuando es cierta la entrada o es cierto T2, es decir, en términos de expresión booleana:

O5 = I0 OR T2

Lo cual, en términos de diagrama ladder, equivale a pilotar la bobina de O5 con el paralelo de dos contactos NA con operandos I0 y T2.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 500 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección

13

La salida O5 se activa 5 segundos después del cierre de la entrada I0 (incluso si éste último vuelve a abrirse mientras tanto) y se desactiva en correspondencia con el cierre de la entrada I1.

El funcionamiento del temporizador con retraso de la activación con memoria se obtiene comparando las dos primeras líneas y la última del diagrama temporal de la figura. Los primeros representan las señales de entrada, y el último, la salida correspondiente a aquellos.

Diagrama para temporizador con retraso a la activación con memoria y reset

La tercera línea del diagrama muestra como progresa el flag F0.0 tal como se ha obtenido con la elaboración de los dos primeros recorridos del esquema ladder (ver set y reset en los ejemplos precedentes). Este flag pone en marcha, al tercer recorrido, un temporizador a impulso, cuyo funcionamiento temporal se muestra en la cuarta línea.Una vez más, como en los ejemplos anteriores, comparamos los renglones para obtener la expresión lógica que describe el comportamiento de O5, en los términos de las variables de las líneas anteriores:

O5 = F0.0 AND NOT T2

La expresión ha sido implementada al cuarto recorrido del esquema de contactos.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 500 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

14

La salida O1.3 se activa 2 segundos después del cierre de la entrada I1 y se desactiva 7 segundos después de su reapertura.

Diagrama de un temporizador con retardo a la activación y a la desactivación

La figura precedente ilustra, en la primera y en la última línea del diagrama, el desarrollo de las dos señales del trazado. En la línea intermedia se ha diseñado el progreso de un flag, que representa el estado de un temporizador con retraso a la activación, activado precisamente desde I1. Observamos como el recorrido de la salida O5, respecto al recorrido del flag, representa un retraso en la desactivación.¡Hagan juego, señores! Se trata de realizar un programa que contenga dos temporizadores: el primero, con retraso a la activación de 2 seg, activado por I1 y el segundo, con retraso a la desactivación de 7 seg. y activado por el primero.Observando la solución propuesta, percibimos que los dos primeros renglones implementan un temporizador con retraso de la activación con entrada I1 y salida F0.0. Por el contrario, los otros tres renglones implementan un temporizador con retraso a la desactivación que tiene como entrada F0.0 y como salida O1.3. El flag F0.1 es necesario para la creación del flanco descendente de F0.0. ¡El ejercicio está resuelto!

El valor de preselección del temporizador T0 debe programarse a 500 y el de T1 a 700 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

15

La salida O7 se activa 2 segundos después de la apertura de la entrada I5 con una duración de 1 segundo.

El diagrama de la figura siguiente ilustra, en la primera línea, el desarrollo de la entrada, y la última línea muestra el de la salida del temporizador requerido. La segunda y la tercera línea representan los desarrollos del estado de dos temporizadores (T10 y T11) con retraso de la desactivación (de 2 y 3 seg.) que ya hemos aprendido a realizar en los ejemplos anteriores. Comparándolos, podemos obtener la expresión booleana que describe la salida:

O7 = NOT T10 AND T11

El primero y el último recorrido del esquema implementan los dos temporizadores con retraso en la desactivación y el segundo implementa la expresión lógica.

Diagrama temporal del impulso retardado

El valor de preselección del temporizador T10 debe programarse a 200 y el de T11 a 300 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

16

La salida O4 debe activarse un instante a cada segundo.

Diagrama temporal del tren de impulsos

El ejercicio se resuelve utilizando un temporizador (T3) que se autoarranca cíclicamente. Cada vez que el tiempo llega a cero, el estado del temporizador pasa por un nivel bajo, y entonces el contacto NC se cierra y T3 vuelve a arrancar; su estado vuelve a ser alto y el contacto vuelve a abrirse y así sucesivamente.En paralelo con la bobina de T3 se ha colocado una de O4 para controlar la salida, tal como requiere el trazado.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 100 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección

17

El contador C4 se programa a valor 10 en correspondencia con la activación de la entrada I1.0 y va disminuyendo a cada cierre de la entrada I1.1. La salida O1.7 se activa en correspondencia con el valor 0 del conteo.

En el primer recorrido del programa ladder, el contador C4 se utiliza como operando de una bobina de preselección. Su valor de conteo se programa en la preselección, al cierre de la entrada I1.0. En correspondencia con ello, su estado se convierte en cierto.En el segundo recorrido, la bobina de decremento se encarga de disminuir en 1 el valor de conteo de C4 a cada activación de la entrada I1.1. Cuando alcanza el valor cero, el estado del contador se convierte en falso.En el último recorrido, la salida O1.7 se controla con el complemento del estado del contador.

El valor de preselección del contador debe programarse a 10 en la Ventana Programación preselección (FPC 404).

18

El contador C4 se incrementa a cada cierre de la entrada I1.2 y es llevado hasta cero en correspondencia con el estado alto de la entrada I1.3. La salida O1.6 se activa cuando el valor de conteo alcanza el valor 10.

En el primer recorrido del programa ladder, el contador C4 se utiliza como operando de una bobina de set. Su valor de conteo se lleva hasta cero al cierre de la entrada I1.3. En ese momento, su estado se hace cierto.En el segundo recorrido, la bobina de incremento se encarga de aumentar en 1 el valor de conteo de C4 a cada activación de la entrada I1.2. Cuando se ha alcanzado la preselección, el estado del contador se convierte en falso.En el último recorrido, la salida O1.6 se controla con el complemento del estado del contador.

El valor de preselección del contador debe programarse a 10 en la Ventana Programación preselección.

19

Determinar durante cuantos segundos se mantiene cerrada la entrada I5 y utilizar la entrada I6 para poner a cero el conteo del tiempo.

En primer lugar, es preciso realizar una base de tiempos de un segundo, es decir, un tren de impulsos con un período de un segundo. Luego será necesario contar cuantos impulsos de la base de tiempos se generan durante el cierre de la entrada, o sea, los instantes en los cuales la entrada y la base de tiempos son ciertos a la vez.

Diagrama temporal del contador del tiempo de cierre de una entrada

El recorrido 2 genera el tren de impulsos, tal como ya ha quedado claro en el Ejemplo 16. El primer recorrido tiene la misión de incrementar el conteo cada segundo, en correspondencia con el cierre de I5. El último recorrido ejecuta la puesta a cero del conteo en el cierre de I6.

El valor de preselección del temporizador debe programarse a 100 centésimas de segundo en la Ventana Programación preselección.

20

Determinar durante cuantas horas, minutos y segundos se mantiene cerrada la entrada I5 y utilizar la entrada I6 para poner a cero el conteo del tiempo.

En primer lugar observamos que al final del programa se ha construido un tren de impulsos con el temporizador T3, que hará de base de tiempos. Para obtener un período de 1 seg. el valor de preselección debe ser igual a 100.En el recorrido 4 se incrementa el contador C5 cuando, durante el cierre de la entrada, se verifica un impulso de base tiempos, es decir, cuando son ciertos I5 y T3 a la vez. Por tanto, con entrada cerrada, C5 se incrementa cada segundo y por ello representa el contador de los segundos. Cuando el conteo de C5 alcanza el valor de preselección, programado sobre 60, el estado del contador pasa a nivel bajo. Dos contactos NC de éste, que en ese momento se cierran, están presentes en el esquema de recorridos 1 y 5. El primer contacto, por medio de la bobina de set, pone C5 a cero. El segundo contacto incrementa el contador C6. Este último se incrementa en 1, o sea , cada vez que C5 alcanza su preselección, es decir, cada 60 segundos. Por lo tanto, C6 representa el contador de los minutos.C6 también tiene un valor de preselección igual a 60 y, cuando se alcanza, el estado del contador se hace bajo. En el esquema, en los recorridos 2 y 6 están presentes dos contactos NC de C6 que, en esta condición, ponen a cero el valor de conteo de C6 e incrementan C7. Así, este último se incrementa en 1 cada vez que C6 llega a su

preselección, es decir, cada 60 minutos. Por lo tanto, C7 representa el contador de las horas.Los contactos NA de I6, presentes en los paralelos de los tres primeros recorridos, se ocupan de poner a cero los tres contadores, a continuación del cierre de la entrada, es decir, de reponer todo el cuentatiempo. Los contactos con operando FI ejecutan una función idéntica, ya que realizan la puesta a cero en el momento del arranque del PLC, paso Stop-Run.Concluyendo, los contadores de los segundos y los minutos se reponen cuando se alcanza el valor 60, cuando se cierra la entrada I6 y durante el primer ciclo de elaboración. En cambio, el contador de las horas se pone a cero después de los dos últimos acontecimientos y no tiene un límite de conteo, salvo la longitud del registro interno de 16bit. El cuentatiempo de software que hemos construido nos permite contar, por tanto, hasta a 65535 horas, 59 minutos y 59 segundos (¡precisos!). Todo ello, admitiendo que pueda considerarse un valor tan preciso, sobre un tiempo tan largo, teniendo presentes los inevitables errores del reloj interno tanto del PLC real como del PC sobre el que 'gira' el simulado.En la Ventana Programación preselección hay que programar el valor de preselección del temporizador a 100 centésimas de segundo y los de los contadores C5 y C6 a 60.

21

La salida O7 debe controlarse por una señal de onda cuadrada con Ton = 0.5s e Toff = 1.5s.

En la solución propuesta se utilizan dos temporizadores que se "rebotan" la activación. Inicialmente, los dos temporizadores están parados. La primera elaboración del recorrido 1 del esquema de contactos activa el temporizador T1 ya que el contacto NC de T2 está cerrado, por cuanto T2 está desactivado. Por tanto, la elaboración del recorrido siguiente encuentra a T1 ya en marcha. Entonces, su contacto NC se ha abierto y T2 no se pone en marcha. No cambia nada hasta que concluye el tiempo de T1. En ese momento, el contacto sobre el recorrido 2 se cierra y pone en marcha T2. Como consecuencia de ello, el contacto sobre el recorrido 1 se abre. Al cancelarse T2 el contacto sobre el recorrido 1 vuelve a cerrarse y T1 vuelve a arrancar,…y así sucesivamente.El resultado de esto se muestra en el diagrama temporal de la Figura 12, donde el desarrollo de T2 representa precisamente la forma de onda requerida por el trazado.Podríamos añadir un recorrido 3 en el esquema en el que un contacto NA de T2 pilota una bobina de la salida O7. Por el contrario, hemos preferido explotar al máximo el contacto de T2 ya presente, pero, dado que este último es de tipo NC ha sido necesario invertir también la bobina para obtener un resultado idéntico.En la Ventana Programación preselección es preciso programar el valor de preselección del temporizador T1 a 150 y el de T2 a 50 centésimas de segundo. Modificando oportunamente dichos valores se puede variar Ton y Toff, realizando una onda cuadrada con diversos ciclos de trabajo y frecuencia.

Diagrama temporal de un generador de onda cuadrada

22

Un pulsador conectado a la entrada I0 activa durante tres minutos un grupo de luces (bombillas) conectadas a la salida O1. Junto a éstas se activa un piloto indicador conectado a la salida O2 que, 15 segundos antes de que se apaguen las luces, empieza a parpadear para avisar que el tiempo está a punto de acabarse. El piloto indicador se apaga definitivamente a la vez que las luces.

Diagrama temporal del control de luces temporizado

Para la solución de este ejercicio se han utilizado 4 temporizadores. T2 y T3 se usan como generador de onda cuadrada con valores de preselección de 0.5 seg, de manera que la onda tenga un período de 1 seg. y un ciclo de trabajo del 50% (ver ejemplo 21). Esta señal se utilizará para controlar el parpadeo del piloto indicador. Por su parte, los temporizadores T0 y T1 se ponen en marcha como impulsos prolongados (recorrido 3) por la misma señal de entrada (I0). T0 tiene un valor de preselección de 3 minutos y se utilizará para controlar directamente el grupo de luces de la salida O1 (recorrido 4). Comparando la segunda, tercera y cuarta línea del diagrama con la última, observamos que la salida O2 debe estar activa cuando está activado T0 o cuando, a la vez, está activo T1, no activo T0 y activo T2, es decir, en términos de expresión booleana:

O2=T0 OR T1 AND NOT T0 AND T2

Traduciendo esta expresión a términos eléctricos, se obtiene el recorrido 5 del esquema.

En la Ventana Programación preselección hay que programar el valor de preselección de los temporizadores T2 y T3 a 50, el de T0 a 1800 y el de T1 a 1650 centésimas de segundo.

23

Un pulsador conectado a la entrada I0 activa durante tres minutos un grupo de luces (bombillas) conectadas a la salida O1. Junto a éstas se activa un piloto indicador conectado a la salida O2 que, 15 segundos antes de que se apaguen las luces, empieza a parpadear para avisar que el tiempo está a punto de acabarse. El piloto indicador se apaga definitivamente a la vez que las luces.

Diagrama temporal del control de luces temporizado

Para la solución de este ejercicio se han utilizado 4 temporizadores. T2 y T3 se usan como generador de onda cuadrada con valores de preselección de 0.5 seg, de manera que la onda tenga un período de 1 seg. y un ciclo de trabajo del 50% (ver ejemplo 21). Esta señal se utilizará para controlar el parpadeo del piloto indicador. Por su parte, los temporizadores T0 y T1 se ponen en marcha como impulsos prolongados (recorrido 3) por la misma señal de entrada (I0). T0 tiene un valor de preselección de 3 minutos y se utilizará para controlar directamente el grupo de luces de la salida O1 (recorrido 4). Comparando la segunda, tercera y cuarta línea del diagrama con la última, observamos que la salida O2 debe estar activa cuando está activado T0 o cuando, a la vez, está activo T1, no activo T0 y activo T2, es decir, en términos de expresión booleana:

O2=T0 OR T1 AND NOT T0 AND T2

Traduciendo esta expresión a términos eléctricos, se obtiene el recorrido 5 del esquema.

En la Ventana Programación preselección hay que programar el valor de preselección de los temporizadores T2 y T3 a 50, el de T0 a 1800 y el de T1 a 1650 centésimas de segundo

24

Realizar un divisor de frecuencia por 4: a cada cuatro impulsos en la entrada se activa un impulso en la salida O1.7.

El primer recorrido realiza tres funciones a la vez:- generar impulsos con un período de 1 segundo, que constituirán la señal a dividir (ver Ejemplo 16);- controlar la salida O1.6 con la señal generada;- hacer decrecer el contador C3.

En cambio, el segundo recorrido asume la doble función de:- restablecer el contador al valor de preselección (4) cuando el conteo llega a cero;- transferir la señal dividida hasta la salida O1.7.

Basta con cambiar el valor de preselección de C3 para dividir por un número cualquiera de veces (hasta 65535).

Diagrama temporal de un divisor de frecuencia por 4

En la Finestra Impostazioni preset hay que programar el valor de preselección del contador a 4 y el del temporizador a un valor conveniente para que su funcionamiento sea válido. Programando 100, el tren de impulsos tendrá un período de 1 segundo y el LED de la salida si encenderá cada 4 segundos.

Ejemplos de programación para PLC S5 100U

En esta sección de la página Web se afrontan numerosos ejercicios de programación para el PLC simulado S5 100U. La solución se facilita tanto en forma de esquema de contactos como de lista de instrucciones.

Para practicar con los ejemplos basta con descargar e instalar la demo de AW-SYS ver. 2.2 en italiano para este PLC. El enlace para la descarga del archivo y las instrucciones para la instalación están en la página http://www.autoware.com/spanish/demo.htm

Para comprobar su funcionamiento tan sólo son necesarios los interruptores o los pulsadores para el control de las entradas del PLC. Gracias a los LED situados en la parte frontal del dispositivo podrá valorar el estado de las salidas. Todos los elementos necesarios se encuentran en la ventana PLC de PC-Sim, no se requiere ningún otro hardware.

Si durante la instalación de AW-SYS ha optado por instalar también los ejemplos, encontrará todos los que se presentan aquí en la carpeta Aw-sys\S5100\Ejemplos de su ordenador. Todos ellos pueden cargarse y probarse con PC-Sim para S5 100U.El nombre del archivo proyecto a cargar tiene el formato Sxx-yyyZ.prj, donde:

S identifica un proyecto para S5 100U;

xx son dos cifras que para estos ejemplos equivalen siempre a 00;

yyy es el número que corresponde al ejemplo expresado con tres cifras;

Z es una letra que especifica el tipo de editor que se ha usado en el proyecto (L= ladder, A=AWL)

Es decir, si desea cargar el ejemplo de programación 8 de ladder, abra el proyecto S00-008L.prj.

En esa misma carpeta podrá encontrar también otros archivo de proyecto, en los que las cifras xx son distintas a 00. En ese caso, los ejemplos se refieren a las instalaciones y xx indica el número correspondiente a la instalación, tal como aparece en el Menú Instalaciones. En la Guía on line de PC-Sim podrá encontrar información de cómo cargar y verificar los citados ejemplos.

Listado de ejemplos

1. Combinación AND 2. Combinación OR 3. Combinación AND de OR 4. Combinación OR de AND 5. Combinación XOR 6. Autorretención 7. Set y reset 8. Activación por flancos 9. Temporizador a impulso 10. Temporizador a impulso prolongado 11. Temporizador con retardo a la activación 12. Temporizador con retardo a la activación con memoria y reset 13. Temporizador con retardo a la desactivación

14. Temporizador con retardo a la activación y a la desactivación 15. Impulso retardado 16. Tren de impulsos 17. Conteo hacia atrás 18. Conteo hacia adelante 19. Conteo del tiempo de cierre de una entrada (en segundos) 20. Conteo del tiempo de cierre de una entrada (en horas, minutos y segundos) 21. Generador de onda cuadrada 22. Otro generador de onda cuadrada 23. Control temporizado de luces 24. Divisor de frecuencia (x4) 25. Conteo entradas cerradas (solución I) 26. Conteo entradas cerradas (solución II) 27. Semáforo para Formula 1 28. Luces secuenciales en 4 canales 29. Luces secuenciales en 'barra'

 1

Realizar A2.2 = E0.0 AND E0.1

La salida A2.2 debe activarse tan sólo si los dos interruptores conectados a las entradas E0.0 y E0.1 están cerrados.La solución ladder se obtiene poniendo en serie dos contactos, con operandos E0.0 y E0.1, y la bobina A2.2. De hecho, la combinación lógica AND, traducida al lenguaje ladder, equivale a la serie de dos contactos: en la disposición en serie 'se lee' el cierre del circuito sólo cuando ambos contactos están cerrados; de manera que esta es la única condición que activa la bobina.

La solución en AWL se obtiene cargando primero el estado de E0.0 en el registro RLC (U E0.0). De hecho, la operación puramente dicha es una AND pero aquí, al ser la primera de una secuencia, se interpreta como una operación de carga de bit y por lo tanto el estado del operando se copia en RLC. A continuación, se efectúa una AND entre este último y el estado de la entrada E0.1 (U E0.1) y el resultado se deposita de nuevo en RLC. Esta instrucción no es la primera de una secuencia y por lo tanto, la operación se interpreta realmente como una AND. La última instrucción (= A2.2) se encarga de transferir el contenido de RLC, que en ese momento representa la combinación lógica E0.0 AND E0.1, a la salida A2.2.

10

La salida A2.5 se activa al cierre de la entrada E0.0 y se desactiva 5 segundos después, independientemente de si la entrada se reabre o no durante dicho periodo.

Diagrama temporal del temporizador a impulso prolongado

El funcionamiento del temporizador queda ilustrado en el diagrama temporal que aparece aquí arriba. La primera línea representa la señal de entrada y la , segunda, su salidaEl programa ladder se ha realizado utilizando un temporizador SV (impulso prolongado) activado por el contacto NA de E0.0, con una constante de tiempo igual a 500 centésimas de segundo, y con la salida conectada a la bobina de A2.5.

El primer grupo de instrucciones del programa AWL produce la activación del temporizador T2 como impulso prolongado (SV T2) a continuación de un flanco ascendente de la entrada (U E0.0), con la constante de tiempo de 5 segundos cargada en el acumulador 1 (L KT500.0). El segundo grupo de instrucciones copia el estado del temporizador (U T2) en la salida del PLC (= A2.5).

12

La salida A2.5 se activa 5 segundos después del cierre de la entrada E0.0 (aunque este último se vuelva a abrir durante ese período) y se desactiva en correspondencia con el cierre de la entrada E0.1.

Diagrama de un temporizador con retardo a la activación con memoria y reset

El funcionamiento del temporizador con retardo a la activación con memoria y reset se obtiene comparando las dos primeras líneas y la última del diagrama temporal precedente. Las dos primeras líneas representan las señales de entrada y la última, la correspondiente salida.El programa ladder se ha realizado utilizando un temporizador SS (retardo a la activación con memoria) activado por el contacto NA de E0.0, con una constante de tiempo igual a 500 centésimas de segundo, el reset conectado a un contacto NA de E0.1 y la salida conectada a la bobina de A2.5.

El primer grupo de instrucciones del programa AWL conduce a la activación del temporizador T2 como retardo a la activación con memoria (SS T2) a continuación de un flanco ascendente en la entrada E0.0 (U E0.0), con una constante de tiempo de 5 segundos cargada en el acumulador 1 (L KT500.0). El segundo grupo de instrucciones se ocupa del reset del temporizador (R T2) en correspondencia con el estado alto de E0.1 (U E0.1). El último grupo copia el estado del temporizador (U T2) en la salida del PLC (= A2.5).

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Determinar durante cuantos segundos se mantiene cerrada la entrada E0.5 y utilizar la entrada E0.6 para poner a cero el conteo del tiempo.

En primer lugar, es preciso realizar una base de tiempo de un segundo, es decir, un tren de impulsos que tenga este período. A continuación, será preciso contar cuantos impulsos de la base de tiempos se generan durante el cierre de la entrada, es decir, los instantes en los cuales la entrada y el impulso son ciertos a la vez.

Diagrama del contador del tiempo de cierre de una entrada

El recorrido 2 del esquema de contactos implementa el tren de impulsos en 1 segundo de período, tal como hemos visto en el ejemplo 16. En el recorrido 1 se observa que la entrada ZV del contador está pilotada por la combinación lógica AND (serie de contactos en el diagrama) entre la entrada E0.5 y el tren de impulsos, es decir, precisamente los impulsos que hay que contar. Por su parte, un contacto de E0.6 pilota la entrada reset del contador para la puesta a cero del conteo, tal como se ha requerido.

En el programa AWL, el primer grupo de instrucciones se encarga del incremento del contador en correspondencia con el flanco ascendente de la AND entre E0.5 y el tren de impulsos generado por T3 en el segundo grupo de instrucciones. El último grupo realiza el reset del conteo sobre el flanco ascendente de la entrada E0.6 (cierre del contacto respectivo).El valor de conteo de Z5 representa el número de segundos durante los cuales la entrada se ha mantenido cerrada, con el límite propio de los contadores de este PLC, de 999.

20

Determinar cuantas horas, minutos y segundos la entrada E0.5 permanece cerrada y utilizar la entrada E0.6 para reponer el conteo del tiempo.

Para programar la solución a este problema se ha hecho uso de símbolos. Su correspondencia con los operandos absolutos se ha establecido según la tabla siguiente.

El programa propuesto termina con la construcción de un tren de impulsos con el temporizador CLOCK, que funcionará como base de tiempos con un periodo de 1 segundo (ver Ejemplo 16). Al inicio del mismo, las tres primeras instrucciones hacen avanzar el conteo del contador SEC cuando un impulso de CLOCK se detecta durante el cierre de ENTRADA. SEC, o bien Z5, es, por consiguiente, el contador de los segundos.El segundo grupo de instrucciones se ocupa de la carga del valor de los segundos en ACCU2 y de la constante 60 en ACCU1. Por tanto, los dos valores se confrontan para igualarse y, en caso de test afirmativo, el contador MIN aumenta y el contador SEC se repone a cero. Así pues, el contador MIN va aumentando cada 60 segundos y constituye así el contador de los minutos.El tercer grupo de instrucciones se ocupa de la carga del valor de los minutos en ACCU2 y de la constante 60 en ACCU1. Luego, los dos valores se confrontan para igualarse y, en caso de test afirmativo, el contador HORAS se incrementa y el contador MIN se repone a cero. Así pues, el contador HORAS se incrementa cada 60 minutos y constituye así el contador de las horas.En resumen, el cuentatiempo de software construido nos permite contar hasta a 999 horas, 59 minutos y 59 segundos (¡precisos!). Todo ello, partiendo de la base que pueda considerarse un valor tan preciso, sobre un tiempo tan largo, teniendo presentes los inevitables errores de los relojes internos, tanto del PLC real como del PC en el que 'gira' el simulador.Como ejercicio, modifique el programa añadiendo un contador DIAS que se incrementará en 1 cada 24 horas.Para probar el programa, sin tener que esperar tiempos muy largos, pueden reducir la constante de tiempo en la carga de CLOCK, aumentando así la frecuencia del tren de impulsos, o bien forzar manualmente valores de conteo próximos a los de comparación.

21

La salida A2.7 debe estar controlada por una señal de onda cuadrada con Ton =0.5s y Toff =1.5s.

En la solución propuesta se emplean dos temporizadores que se 'rebotan' la activación.Durante la primera carga del programa ladder, el contacto NC de T2 está cerrado y por lo tanto, la salida del temporizador T1 (retardo a la desactivación) se activa. Ahora, también el contacto NA de T1 en el recorrido 2 está cerrado y la salida de T2 también se activa.Al ciclo siguiente, el contacto NC de T1 en esta ocasión está abierto y el tiempo de T1 empieza a avanzar y su salida continua estando alta, dejando a T2 en el mismo estado.Finalizado el tiempo de T1 (1.5 seg) la salida del mismo pasa a nivel bajo y el contacto NA en el recorrido 2 se abre, el temporizador T2 se pone en marcha y su tiempo empieza a avanzar. Mientras, su salida continua alta.Transcurrido el tiempo T2, la salida del temporizador pasa a nivel bajo. Hemos vuelto así a la condición inicial y tal como ya se ha descrito, el ciclo se repite indefinidamente.El desarrollo temporal de las señales T1 y T2 se muestra en las dos primeras líneas del siguiente diagrama; mientras que la tercera línea muestra el desarrollo que debería tener la salida A2.7. Observemos que esta salida es el complemento de la señal T1, salvo en una pequeña diferencia de tiempo, igual a un ciclo de ejecución que, para mayor claridad, se ha exagerado voluntariamente en el diagrama. Concluyamos el programa implementando al tercer recorrido la función de asignación de la salida del PLC según este criterio.

Diagrama temporal del generador de onda cuadrada

El programa AWL es la conversión pura y simple del programa ladder y consideramos que, a estas alturas, debería ser de fácil comprensión.Programando oportunamente el valor de las dos constantes de tiempo se puede variar Ton y Toff, realizando una onda cuadrada con la frecuencia y el ciclo de trabajo que se quieran.

Semáforo para formula 1

Con la activación del pulsador conectado a la entrada E0.0, las cinco luces de un semáforo deben encenderse una tras otra, una a cada segundo. Al cabo de un segundo del encendido completo, las luces deberán apagarse.

Para programar la solución a este problema se ha hecho uso de símbolos. Su correspondencia con los operandos absolutos se ha establecido según la tabla siguiente.

El diagrama temporal siguiente muestra, en las líneas intermedias, el desarrollo de las salidas del PLC que controlan las luces del semáforo, en función de la entrada START indicada en la primera línea.

Diagrama temporal para un semáforo de Fórmula 1

El cierre de esta entrada, además de activar la salida que controla la primera luz, que se enciende inmediatamente, activa cinco temporizadores del tipo retardo a la activación con memoria, con tiempos de 1 a 5 segundos. La salida de cada uno de ellos, T1 excluido, una vez transcurrido el tiempo programado, se llevará al estado alto, activando la correspondiente luz y obteniendo con facilidad la secuencia de encendido. Por su parte, el temporizador T1, se encarga del apagado de todas las luces desactivando L1 y todos los demás temporizadores, incluido él mismo.Ponga en Run el PLC, trasforme el interruptor 0.1 en un pulsador, accione el pulsador y …¡que gane el mejor!

Luces seceunciales en 4 canales

Construir un secuenciador de 4 canales que prevea el siguiente esquema de encendido.

Esquema de encendido para un secuenciador de 4 canales

El esquema establece la secuencia de encendido de las luces conectadas a cuatro canales. Los círculos negros indican la activación del canal durante su paso específico. Así, durante el paso 0 estará activo el canal 0, durante el paso 1 el canal 1, y así sucesivamente. Si las luces se disponen en línea, el efecto será el de un desplazamiento de la fuente luminosa desde la primera hasta la última posición y luego al contrario.Al paso 5 le sucede un paso 6 idéntico al 0 y luego otro idéntico al paso 1, es decir, el diagrama se va recorriendo cíclicamente. Imaginen que lo recortan y lo enroscan formando un cilindro y hacen coincidir los límites opuestos del paso 0 y del 5, sería algo similar al tambor de un carillón: cuando se acaba la musiquilla, vuelve a empezar de nuevo.Continuando con nuestro símil sonoro, para que un carillón funcione necesitamos un cilindro con unas levas dispuestas de un modo adecuado sobre su superficie lateral y un mecanismo que lo haga girar.Empezaremos precisamente por construir este último. El mecanismo de avance de nuestro secuenciador será un tren de impulsos con período de 0.2 segundos, es decir, una base de tiempo con un período elegido arbitrariamente. Las instruccionesUN -TIMERL  KT20.0SA -TIMERconstituyen un tren de impulsos, tal como hemos aprendido a hacer en el Ejemplo 16. El cilindro, por su parte, estará formado por un contador que, partiendo de 0, va incrementándose a cada impulso.UN -TIMERZV -COUNTERCuando llegue a 6, es decir, después del último paso, deberá reprogramarse al valor 0 de partida, siendo, además, idéntico el paso 6 al paso 0 .L -COUNTERL KF+6!=FR -COUNTERAntes de disponer las levas sobre el cilindro identificamos los tramos del cilindro que corresponden a cada paso especifico. Las instruccionesL -COUNTERL KF+0!=F

= -PASO0programan a 1 el merker PASO0 cuando el contador vale 0, identificando entre los posibles valores del contador el correspondiente a dicho paso. Los siguientes grupos de instrucciones programan los merker correspondientes para cada uno de los demás pasos. Así, al final, cada 0.2s será activo un merker diverso, a continuación de PASO0 a PASO5 y, luego, volviendo a empezar desde PASOO0.Ahora que hemos identificado las posiciones podemos insertar las levas. Empezamos por el canal 0 y observamos de nuevo la parrilla de encendido. El canal 0 está activo sólo durante el paso 0, o sea:O -PASO0= -CH0El canal 1 debe estar activo tanto durante el paso 1 como durante el paso 5:O -PASO1O -PASO5= CH1Proseguimos así para los otros dos canales, hasta terminar el carillón o, abandonando ya el símil didáctico, el secuenciador.En este ejemplo se puede aumentar o disminuir la duración de los pasos simplemente cambiando la constante con la que se carga el temporizador, produciendo el efecto de variar la velocidad del desplazamiento aparente de la fuente luminosa. Se puede modificar el número de pasos, cambiando la constante del valor de conteo para la reposición del contador y añadiendo otros valores para confrontar los nuevos pasos. También es posible cambiar la secuencia de encendido de las luces, modificando las condiciones en los grupos de OR que constituyen la última parte del programa.

Seguramente, la que hemos presentado no es la única solución al problema y, por lo general, a medida que éste se hace más complejo, las posibles soluciones aumentan. Posiblemente ni siquiera es la mejor en términos de versatilidad, simplicidad, de mantenimiento o de elegancia de programación, si bien en el próximo ejemplo propondremos una solución que responde mejor a estos requisitos, pero es la aproximación más sencilla, que utiliza en definitiva las instrucciones más comunes, que hemos logrado reproducir, y esto es un requisito fundamental para la tarea que nos hemos propuesto: acompañarles en sus primeros pasos en el mundo de la programación de los PLC.

Luces secuenciales en barra

Construir un secuenciador de 8 canales que prevea el siguiente esquema de encendido.

Esquema de encendido para luces secuenciales en barra

El efecto óptico, si las luces están dispuestas en línea vertical al igual que los LED del módulo del PLC, es el de un llenado progresivo de la barra debido a fuentes luminosas que aparecen por arriba y que poco a poco van descendiendo hasta ocupar la última posición libre, es decir, apagada. Una vez iluminada toda la barra, el ciclo vuelve a empezar, apagando las luces y reiniciando su llenado.La secuencia es bastante más complicada que la anterior como para obligarnos a

buscar una solución distinta, más funcional y, tal vez, más versátil. La solución prevista utiliza un bloque de datos para memorizar las combinaciones de encendido de la secuencia. Cada data word contiene, en el byte bajo, el código de encendido de las luces. La última word contiene el dato (FFFF)16 que actúa de finalizador de secuencia con las modalidades que en seguida veremos.El corazón del programa está constituido por el bloque FB10 que se llama cada 2 décimas de segundo y que se encarga de leer los datos y de enviarlos al módulo de salida. Veamos como.MW100 constituye el puntero en la data word actual. Su valor inicial es 0. El grupo de instrucciones en la etiqueta READ, siguiente a la apertura del DB20, carga primero el valor (FFFF)16 en el acumulador, y luego el valor de la data word corriente, utilizando una instrucción dirigida, y confronta los dos valores: si son distintos, la elaboración continua transfiriendo el contenido de ACCU1, el dato de la secuencia, al módulo 2 de salida. A continuación, después de haberse incrementado con el valor del puntero, se retorna al bloque reclamante de manera que, cuando sea nuevamente reclamado FB4, la data word cargada será la siguiente.En cambio, si el valor leído es igual a (FFFF)16, la elaboración continua primero en la etiqueta INIT, donde se realiza la puesta a cero del índice para la vuelta al principio de la secuencia, y luego en la etiqueta READ para la nueva lectura de la primera combinación de la secuencia, DW0.