LÓGICA CABLEADA

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).

Estados OFF y ON:

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.

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.

Bornera Frontera:

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 mono polares 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.

Relés:

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 de mando:

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

Contactos NA y NC:

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.

Funciones Lógicas:

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.

Hay disponible una gran variedad de compuertas estándar, cada una con

un comportamiento perfectamente definido, y es posible combinarlas entre si para

obtener funciones nuevas. Desde el punto de vista practico, podemos considerar a

cada compuerta como una caja negra, en la que se introducen valores digitales en

sus entradas, y el valor del resultado aparece en la salida.

Cada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, que expresa en forma de lista el

estado de su salida para cada combinación posible de estados en la(s) entrada(s). Si bien

al pensar en la electrónica digital es muy común que asumamos que se trata de

una tecnología relativamente nueva, vale la pena recordar que Claude E.

Shannon experimento con relés e interruptores conectados en serie, paralelo u

otras configuraciones para crear las primeras compuertas lógicas funcionales. En la

actualidad, una compuerta es un conjunto de transistores dentro de un circuito

integrado, que puede contener cientos de ellas. De hecho, un microprocesador no

es más que un chip compuesto por millones de compuertas lógicas.

Veremos a continuación que símbolo se utiliza para cada compuerta, y su tabla de

verdad.

Compuerta IF (SI):

La puerta lógica IF, llamada SI en

castellano, realiza la función booleana

de la igualdad. En los esquemas de un

circuito electrónico se simboliza

mediante un triangulo, cuya base

corresponde a la entrada, y el vértice

opuesto la salida. Su tabla de verdad es también sencilla: la salida toma

siempre el valor de la entrada. Esto significa que si en su entrada hay un nivel de

tensión alto, también lo habrá en su salida; y si la entrada se encuentra en nivel

bajo, su salida también estará en ese estado. En electrónica, generalmente se utilizan

compuertas IF como amplificadores de corriente (buffers en ingles), para permitir

manejar dispositivos que tienen consumos de corriente elevados desde otros que solo

pueden entregar corrientes más débiles.

La compuerta IF es la más sencilla de todas

Compuerta NOT (NO):

Esta compuerta presenta en su salida un valor que

es el opuesto del que esta presente en su única

entrada. En efecto, su función es la negación, y

comparte con la compuerta IF la característica

de tener solo una entrada. Se utiliza cuando es necesario tener disponible un

valor lógico opuesto a uno dado. La figura muestra el símbolo utilizado en los

esquemas de circuitos para representar esta compuerta, y su tabla de verdad. Se

simboliza en un esquema eléctrico en el mismo símbolo que la compuerta IF, con un

pequeño circulo agregado en su salida, que representa la negación.

E estado de la salida es el opuesto al de la entrada

Compuerta AND (Y):

Con dos o más entradas, esta compuerta

realiza la función booleana de la multiplicación.

Su salida será un “1” cuando todas sus

entradas también estén en nivel alto. En

cualquier otro caso, la salida será un “0”. El

operador AND se lo asocia a la multiplicación, de la misma forma que

al operador SI se lo asociaba a la igualdad.

En efecto, el resultado de multiplicar entre si diferentes valores

binarios solo dará como resultado “1” cuando todos ellos también sean

1, como se puede ver en su tabla de verdad. Matemáticamente se lo

simboliza con el signo “x”.

Tabla de verdad de la compuerta AND de dos entradas

Es posible tener más de dos entradas

Podemos pensar en esta compuerta como una lámpara, que hace las veces de

salida, en serie con la fuente de alimentación y dos o mas interruptores, cada

uno oficiando de entrada. La lámpara se encenderá únicamente cuando todos los

interruptores estén cerrados. En este ejemplo, el estado de los interruptores es “1”

cuando están cerrados y 0 cuando están abiertos. La salida esta en 1 cuando la

lámpara esta encendida, y en 0 cuando esta apagada.

Circuito eléctrico equivalente a una compuerta AND

Compuerta OR (O):

La función booleana que realiza la compuerta OR

es la asociada a la suma, y matemáticamente la

expresamos como “+”. Esta compuerta presenta

un estado alto en su salida cuando al menos

una de sus entradas también esta en estado alto.

En cualquier otro caso, la salida será 0. Tal como

ocurre con las compuertas AND, el número de

entradas puede ser mayor a dos.

Tabla correspondiente a un OR de dos entradas

Con tres entradas, la tabla contiene el doble de estados posibles

Un circuito eléctrico equivalente a esta compuerta está compuesto por una lámpara

conectada en serie con la alimentación y con dos o más interruptores que a su vez

están conectados en paralelo entre sí. Nuevamente, los interruptores serían las

entradas, y la lámpara la salida. Si seguimos las convenciones fijadas en el ejemplo

visto al explicar la compuerta AND, tenemos que si ambos interruptores están

abiertos (o en 0), la lámpara permanece apagada. Pero basta que cerremos

uno o más de los interruptores para que la lámpara se encienda.

Compuerta NAND (NO Y):

Cualquier compuerta lógica se puede negar, esto es,

invertir el estado de su salida, simplemente agregando

una compuerta NOT que realice esa tarea. Debido a

que es una situación muy común, se fabrican

compuertas que ya están negadas internamente. Este es

el caso de la compuerta NAND: es simplemente la

negación de la compuerta AND vista anteriormente.

Esto modifica su tabla de verdad, de hecho la invierte (se dice que la niega)

quedando que la salida solo será un 0 cuando todas sus entradas estén en 1.

El pequeño círculo en su salida es el que simboliza la negación. El número de

entradas debe ser como mínimo de dos, pero no es raro encontrar NAND de 3 o más

entradas.

La compuerta NAND es una AND negada

Compuerta NOR (NO O):

De forma similar a lo explicado con la compuerta

NAND, una compuerta NOR es la negación de

una compuerta OR, obtenida agregando una etapa

NOT en su salida.

Como podemos ver en su tabla de verdad, la salida

de una compuerta NOR es 1 solamente cuando

todas sus entradas son 0. Igual que en casos anteriores, la negación se expresa en

los esquemas mediante un círculo en la salida. El número de entradas también puede

ser mayor a dos.

Tabla de verdad de la compuerta NOR

Compuerta XOR (O Exclusivo):

La compuerta OR vista anteriormente realiza la

operación lógica correspondiente al O inclusivo,

es decir, una o ambas de las entradas deben

estar en 1 para que la salida sea 1. Un ejemplo

de esta compuerta en lenguaje coloquial seria “Mañana iré de compras o al cine”.

Basta con que vaya de compras o al cine para que la afirmación sea verdadera.

En caso de que realice ambas cosas, la afirmación también es verdadera. Aquí es

donde la función XOR difiere de la OR: en una compuerta XOR la salida será 0

siempre que las entradas sean distintas entre si. En el ejemplo anterior, si se

tratase de la operación XOR, la salida seria 1 solamente si fuimos de

compras o si fuimos al cine, pero 0 si no fuimos a ninguno de esos lugares, o

si fuimos a ambos.

La salida es 1 cuando las entradas son diferentes

Esta característica hace de la compuerta XOR un componente imprescindible en los

circuitos sumadores de números binarios, tal como los utilizados en las calculadoras

electrónicas.

Compuerta NXOR (NO O Exclusivo):

No hay mucho para decir de esta compuerta. Como

se puede deducir de los casos anteriores, una

compuerta NXOR no es más que una XOR con su

salida negada, por lo que su salida estará en estado

alto solamente cuando sus entradas son iguales, y

en estado bajo para las demás combinaciones posibles.

Entrada A Entrada B Salida S0 0 10 1 01 0 01 1 1

Tabla de verdad de la compuerta NXOR

LABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS LÓGICA ELÉCTRICA CABLEADA

Práctica N° 1:

1. Objetivos

Conocer y aplicar los principios de lógica eléctrica utilizada para el control de una

serie de operaciones hidráulicas o neumáticas.

Observar el funcionamiento de los elementos utilizados para hacer secuencia

lógica en su parte de control (relés) y para tener base de comparación con otros

elementos usados para tal fin.

2. Materiales

Bancos: malacate o electroneumático

Juego de cables para realizar las conexiones

3. Procedimiento

Con ayuda del auxiliar, observe e identifique el montaje hidráulico o neumático; el

circuito dado, en sus 2 fases: control y potencia y los elementos necesarios para

realizar el cableado (finales de carrera, relés, etc.)

Si se realiza el montaje en el banco electroneumático, conecte el compresor para

tener el aire disponible si es necesario, elimine el agua acumulada en el

deshumidificador.

Realice las conexiones del montaje eléctrico asignado

Pida al auxiliar verifique el cableado y luego opere el banco para observar el

funcionamiento de la lógica.

Ajuste de ser necesario el valor inicial de los temporizadores para el correcto

funcionamiento de la lógica de los montajes N° 2 y N° 3.

Tenga en cuenta que las lógicas dadas pueden ser conectadas en cualquiera de los

2 bancos (malacate o electroneumático), la diferencia en cuanto a la conexión

eléctrica radica en que L1 para el banco del malacate es de 110V AC y para el

electroneumático es de 24V AC.

Desconecte y haga conteo de número de cables y notifique al auxiliar y apague el

compresor si usó el banco electroneumático.

Secuencias lógicas eléctricas 1 y 2

4. Preguntas

Realice los cambios necesarios a la lógica del montaje N° 1 para dejarlo en ciclo

continuo.

Secuencia lógica eléctrica 3

Práctica N° 2:

1. Objetivos

Conocer y aplicar los principios de lógica neumática utilizada para el control de

una serie de operaciones neumáticas.

Observar el funcionamiento de los elementos utilizados para hacer secuencia

lógica.

2. Materiales

Bancos: Festo

3. Procedimiento

Con ayuda del auxiliar, observe e identifique los elementos neumáticos

disponibles en el banco, así como la forma de sujetarlos al tablero para su uso.

Conecte el compresor para tener el aire disponible, si es necesario, elimine el

agua acumulada en el deshumidificador.

Realice las conexiones del montaje eléctrico asignado.

Opere el banco para observar el funcionamiento de la lógica.

Ajuste de ser necesario el valor inicial de los temporizadores para el correcto

funcionamiento de la lógica de los montajes N° 2 y N° 3.

Una vez terminado desconecte y guarde los elementos neumáticos en su sitio y

notifique al auxiliar para verificar inventario.

Apague el compresor

Lógica neumática 1 y 2

Lógica neumática 3

Práctica N° 3:

1. Objetivos

Diseñar una lógica cableada para la secuencia asignada, con los elementos

neumáticos y la cantidad de elementos eléctricos (relés, temporizadores, et.)

disponibles.

2. Materiales

Bancos: electroneumático

Juego de cables para realizar las conexiones

3. Procedimiento

Pida al profesor con una semana de anterioridad la secuencia a diseñar a través

de la lógica eléctrica.

Conecte el compresor para tener el aire disponible, si es necesario, elimine el

agua acumulada en el deshumidificador.

Observe e identifique el montaje neumático y los elementos de control del mismo

(válvulas direccionales) que serán usadas.

Realice las conexiones del montaje eléctrico asignado.

Una vez comprobado su funcionamiento, solicita la aprobación del auxiliar o

profesor.

Desconecte y haga conteo del número de cables y notifique al auxiliar.

Apague el compresor

4. Observaciones

Recuerde que en este banco las válvulas direccionales electroneumáticas usadas al

igual que los relés y temporizadores utilizan 24V AC.

Si tiene que usar al cilindro conectado al preóstato, tenga en cuenta la presión de

aire del banco para calibrar el nivel al cual tiene que operar este elemento.

Elementos neumáticos disponibles

Práctica N° 4:

1. Objetivos

Diseñar una lógica cableada para la secuencia asignada, con los elementos

neumáticos y la cantidad de elementos eléctricos (relés, temporizadores, et.)

disponibles.

2. Materiales

Bancos: Malacate

Juego de cables para realizar las conexiones

3. Procedimiento

Pida al profesor con una semana de anterioridad la secuencia a diseñar a través

de la lógica eléctrica.

Observe e identifique el montaje neumático y los elementos de control del mismo

(válvulas direccionales) que serán usadas.

Realice las conexiones del montaje eléctrico asignado.

Una vez comprobado su funcionamiento, solicita la aprobación del auxiliar o

profesor.

Desconecte y haga conteo del número de cables y notifique al auxiliar.

4. Observaciones

Si en la lógica asignada tiene que operar la direccional que controla el malacate

para hacer subir o bajar el elevador (M+ M-), recuerde que esta direccional opera a

220V AC y por lo tanto la conexión en la sección de potencia se tiene que hacer

entre L1 y L2 (o dos fases), a diferencia dl resto de las válvulas direccionales del

banco que operan a 110V AC.

Para hacer descender la carga del elevador hay que realizarlo a ΔPMed para

garantizar el suave descenso y con tal acondicionamiento se debe diseñar la lógica.

Elementos hidráulicos disponibles

Práctica N° 5:

1. Objetivos

Diseñar una lógica cableada para la secuencia asignada, con los elementos

neumáticos disponibles.

2. Materiales

Bancos: Festo

3. Procedimiento

Pida al profesor con una semana de anterioridad la secuencia a diseñar a través

de la lógica eléctrica.

Conecte el compresor para tener el aire disponible, si es necesario, elimine el

agua acumulada en el deshumidificador.

Realice las conexiones del montaje eléctrico asignado.

Una vez comprobado su funcionamiento, solicita la aprobación del auxiliar o

profesor.

Una vez terminado desconecte y guarde los elementos neumáticos en su sitio y

notifique al auxiliar para verificar inventario.

Apague el compresor.

4. Observaciones

Recuerde que este banco posee una cantidad limitada de elementos neumáticos

para realizar lógica a la cual debe ajustarse el diseño de la secuencia.

Disposición de elementos para lógica neumática