TEMA 10 PLC

10 Autmatas programables10 Autmatas programables

Abre puerta

Avera

PuertaSube

PuertaBaja

Final decarrerasuperior

Final decarrerainferior

Clula de seguridad

Stop General

PARADA DE

a e


1 Lgica cableada

Cuando el funcionamiento de una operacin automtica se realiza con la alimen-tacin principalmente de rels y contactores, producidas o provocadas por losaccionamientos de elementos mecnicos tipo interruptor, pulsador, final de carrera,entre otros, se dice que la lgica del circuito es cableada; de hecho, una modificacinen el funcionamiento supone la reestructuracin de parte del cableado existente. Si lainstalacin es permanente con un proceso de funcionamiento sin proyectos demodificacin, no es necesario que la gestione un PLC. Note el esquema de mando dela figura 10.1. referida al control motorizado de una puerta de garaje.

233

Figura 10.1. Cuadro sinpticoy esquema de control de

una puerta de garaje.

L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

95

96

F2

97

98

13

14

1112

S0

S1

13

14

Roja

X1

X2

H0

N

X1.5

X1.11

2L L

A1

A2

N

KM 1Abre

mbar

H1

N

X1.5

X1.9

N

5

Avera

67

68

KT 2

67

68

KT 1KM 1

23

24

KM 211

12

CF 1

21

22

1112

FC 2

21

22

KM 1

1112

FC 1 >> ABRE 23

24

1112

KM 2

33

34

KM 2

31

32

KM 1

23

24

CF 113

14

KA 1

N

KM 2Cierra

Verde

H2

N

X1.5

X1.6

11

N

KT 1(TON)

N

CF 1(Bobina)

N

KA 1Auxiliar

N

X1.5

KT 2(TON)

X1.10

X1.2

X1.1

X1.2

X1.3 X1.4

X1.7

Cierra

1

2 2 2 2 2 2 2

3

3 3

45

6

7

7

89

10

11

12

13

13

14

14

15

14

X1.8

A1

A2

A1

A2

A1

A2

A1

A2

A1

A2

X1

X2

X1

X2

Abre puerta

Avera

PuertaSube

PuertaBaja

Final decarrerasuperior

Final decarrerainferior

Clula de seguridad

Stop General

PARADA DE

El pulsador S1, pone en marchael sistema, que consiste en la aper-tura de la puerta (KM1), tiempo dereposo para entrada o salida devehculos (KT1), y cierre de puerta(KM2). Como medida de seguridad,una clula fotoelctrica que con-trola el ancho de la puerta mientrassta se est cerrando, y en caso deactuacin, provoca la parada decierre de puerta, una pausa de dossegundos (KT2), comenzando elproceso de apertura.

Ahora proponemos algunas mo-dificaciones:

Si es de noche, adems deabrir la puerta, se activarn lasluminarias del garaje.

Desde el interior del garajeexiste un interruptor que anulael mando a distancia.

Si se interrumpe tres vecesseguidas el proceso de cierrede la puerta, el sistema se blo-quea.

Qu problema plantean las modificaciones propuestas?

El completo recableado de la instalacin !!

La conclusin es, que si la instalacin a gobernar cuenta con varios sensores deentrada, y la misma es vulnerable de modificar por razones funcionales o deproduccin, sale ms rentable utilizar un controlador programable, que realizar lainstalacin con lgica cableada.

El controlador programable modificar la instalacin en el programa interno de lamquina, evitando en su mayora, el recableado general de la instalacin.

a e


El trmino PLC proviene deProgrammable Logic Con-troller, que traducido viene aser Controlador Lgico Pro-gramable, y se usar indis-tintamente con la designa-cin de Autmata Progra-mable.

El trmino lo acu elaustriaco Odo Struger quetrabajaba en la empresaAllen-Bradley, hoy RockwellAutomation.

Busca en Internet la vida delos padres del autmataprogramable:

- Dick Morley- Odo Josef Struger

PLC2 Nacimiento del autmata programable

Desde el comienzo de la industrializacin, el hombre ha buscado y mejoradoconstantemente los procedimientos y medios para que las labores de produccin sehicieran cada vez ms rpidas, menos repetitivas para el operario, mejorando elpuesto de trabajo y consiguiendo un rendimiento cada vez ms eficaz, ayudado por latecnologa elctrica basada en control y lgica cableada.

En 1968, una divisin de una fbrica de automviles, propone a travs de unconcurso, la creacin de un instrumento tipo controlador electrnico, que sustituyera alos sistemas de control cableados (interruptores, rels, contactores..), por un controlprogramado, con el objetivo de ahorrar costes en los procesos de fabricacin.Conocido como el padre del PLC, el desarrollador del proyecto fue Dick Morley.

El MODICON 084 (MOdular DIgital CONtroller), fue el primer autmata progra-mable comercializado. En 1972, los PLCs, ya comenzaron a programarse con unlenguaje parecido a lo que hoy conocemos como Lenguaje de Contactos LadderDiagram , con smbolos que provenan del diseo de antiguos cuadros elctricos.

El crecimiento de las mquinas fue rpido, y a partir de 1974, con la incorporacinde los microprocesadores, la capacidad de operacin fue creciendo exponen-cialmente -las computadoras iban un paso por delante-, lo que condicionaba demanera directa el desarrollo de los controladores programables.

Los primeros autmatas programables no realizaban complejas operaciones declculo, pero comenzaban a manejar operaciones tediosas para el hombre, ya fuerapor el ambiente de trabajo, o por la cadencia de las operaciones, por ejemplo, enprocesos de soldadura o pintado.

En la siguiente imagen se muestran autmatas programables de carcter indus-trial, algunos de ellos, ya descatalogados.

El lenguaje de programacin de contactos deriva de loscontactos y bobinas elctricas habituales en esquemas.

Autmatas programables industriales.

Figura 10.2.

Figura 10.3.

234 a e

3 Lgica programada

Si el nmero de captadores a utilizar en un proyecto es amplio, aunque se estimeque la instalacin no va a sufrir cambios, el coste del microcontrolador ser insigni-ficante si slo una vez decidiramos realizar una modificacin de control (recableado,pruebas, puesta en marcha, verificacin, tiempo perdido, parada de produccin, etc.).

Sirva el ejemplo; si proponemos gestionar las lmparas de los semforos de uncruce de dos calles, la instalacin la pueden realizar automatismos convencionales(rels y temporizadores), en una cantidad determinada; pero si el nmero de calles seampla, ya no tiene sentido utilizar automatismos cableados, cuyo volumen seraexagerado; se hara con control programable. La siguiente figura, muestra el esquemade bloques de un autmata programable. Note, la cantidad de interacciones posibles.

En la pgina siguiente, se muestra un esquema de captadores, actuadores yrelaciones que se pueden dar en un PLC. Es por tanto, lgica programada.

235

MEMORIA

PR

OG

RA

MA

DA

TO

S

Fu

ente

de

alim

enta

ci

n

Mdulo deEntradas

Mdulo deSalidas

Unidad deprogramacin

- Cartuchos de memoria.- HMI. Pantallas tctiles.- HMI. Programas Scada.- Mdem GSM.- Impresoras....

Lock

MB

15 pines macho

15 pines hembra

SIM

CPU(Unidadcentral

de proceso)

Salidasdigitales

todo/nada

Salidasanalgicasvalor U I

RelTransistor

Triac

0....10 V0...4 mA

Etc.

Entradasdigitales

todo/nada

Entradasanalgicasvalor U I

Mdulo decomunicaciones

InternetEthernetProfinetEtc.

Especfica

PC,ordenadorpersonal

Perifricos

Figura 10.4.Esquema de bloques

de un autmata programable.


a e

236

1

2

4

24

Mn

Com

230

VAC

1

8.8

.8.8

PR

GEN

TER

AM

H0

0I

LL

54

32

1P2

4 CM2

12

11K12

K14

K11

OPE

PRG

L+

DC

+D

C-

L/L

1L

2N

/L3

UV

W

HZ A

RU

N

PR

G

POW

ER

ALA

RM

Ue

50/6

0Hz

1AC

230

V,16

A3

AC

230

V,9,3

A3

AC

0...U

e,8

A

1,5

kW(2

30V)

2HP

(230)

CN

1

M24

VC

24V

EMG

BKRL

S

0V

CN

3

CN

2

CN

4

CN

5

PWR

ALM

LEM

OTOR

DRIV

ERP6

A

B

CD

E+

A

B

CD

E+

A

B

CD

E+

Sta

rTim

e

Initial V

olta

ge

Sto

pTim

e

PowerO

N

FullVolta

ge

1L1

3L2

5L3

2T1

4T2

6T3

R1A

R1C

CO

MLi

1Li

2LI

+L0

1BO

OST

AB

L+

MI1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

I9

I1

0

PL

C Q1Q

2Q

3Q

4

RU

N

Q6

Q7

Q8

Q9

CO

M1

ER

RO

R

LN

PE

+-

24V

DC

CO

M2

Q5

Q10

Variadore

sde

frecu

encia

Arranca

dore

sest

tic

os

Serv

o-

moto

res

Robots

ym

anip

ula

dore

sM

oto

res

Mquin

as-

herram

ienta

sEle

ctro

vlvula

sPilo

tos

Sirenas

Baliz

as

1L1

3L2

5L3

13

NO

21

NC

A1

14

NO

22

NC

A2

6T

32

T1

4T2

Conta

ctore

s

Pulsadore

sco

nm

uta

dore

se

inte

rrupto

res

Fin

ale

sde

carrera

Dete

ctore

sde

pro

xim

idad

Senso

res

ultr

as

nicos

Clu

las

foto

el

ctrica

sTe

rmost

ato

sPre

sost

ato

sControla

dore

sde

fluid

os

Senso

res

de

fibra

ptic

a

C0

50

100

203040

60 7

0 80

90

10

SIM

GSM

Pan

eld

eo

per

aci

n

Anem

m

etro

Medid

as

esp

eciale

s

A1

A2

1412

11Bobina

Rel

Presin

5

30

10

20

Figu

ra10

.5.

Lgi

capr

ogra

mad

a.


a e

A B

L N I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 AI1AI2

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

237

La automatizacin de vivien-das y edificios, se denominaDomtica.

Algunos de los sistemas do-mticos estn basados enautmata programable.

Esto supone la adaptacin dePLCs industriales a entornosdomsticos, donde cambia latipologa de sensores, actua-dores y sobre todo, sistemasde comunicacin.

Figura 10.6.

Figura 10.7.

Automatizacinde viviendas con PLC.

Transistor IGBT.

Domtica4 Caractersticas de un autmata programable

Con la propuesta de creacin del primer autmata programable, se indic quedeba cumplir las siguientes caractersticas:

Tena que usar componentes de estado slido (transistores, triac, diodos, etc.),para que no sufriera el desgaste que ocasionaban rels y contactores.

Su configuracin tena que ser flexible, para que se adaptara a cualquier cam-bio o reutilizacin, principalmente por programacin.

Deba soportar ambientes de trabajo industriales (horas indefinidas, ambien-tes txicos, temperaturas extremas, etc.).

La instalacin, manejo, reutilizacin, y mantenimiento en general, deba serinterno, es decir, por los propios operarios de la industria.

Las funciones a gobernar eran binarias, basadas en 0 / 1.

Ciertamente, la mquina super con creces los primeros requerimientos, y losresultados quedan anecdticos. A fecha de hoy, existen transistores capaces deconmutar miles de veces por segundo; el ciclo de programa de los PLCs, se acerca alos nanosegundos; manejan datos de 64 bits, y un largo etctera.

Operaciones que debe realizar un autmata programable

La llegada de los microprocesadores a la automatizacin, hace que las opera-ciones aumenten y mejoren tan rpidamente, que es difcil enumerar con certezatodas. Destacamos:

Operaciones lgicas (AND, OR, NOT, NOR, NAND, XOR).Operaciones con entradas digitales.Operaciones con entradas analgicas.Operaciones con salidas digitales.Operaciones con salidas analgicas.Operaciones con marcas internas.Funciones aritmticas (sumas, restas, multiplicaciones, divisiones, races cua-

dradas, trigonometra, logaritmos...).Transferencia de datos de diferente tipologa.Conversin de datos de unos sistemas de numeracin a otros (entero, binario,

BCD, hexadecimal, entre otros).Funciones de tiempo. Temporizadores y relojes.Funciones de cmputo. Contadores y contadores rpidos.Comparacin de datos (mayor que, menor que e igual a......).Creacin de subrutinas, que es una forma de dividir el programa en fragmentos

ms pequeos, y todos juntos forman la programacin final.Funciones de interrupcin del programa.Funciones de autochequeo.Funciones de red, para la interconexin con entes de origen superior e inferior,

pudiendo establecerse comunicaciones tipo maestro-esclavo, esclavo-maestro,o simplemente compartir una red al mismo nivel de control con otros dispositivos.

Control de visualizacin y control a travs de pantallas y sistemas SCADA.Control remoto de los sensores y captadores.Control remoto de los sistemas de visualizacin y control incluso para diag-

nosis y reparacin.Permite la grabacin de los programas en varios formatos.Permite la redundancia con otros autmatas; esto supone que en caso de

avera de uno de ellos, el otro -de idnticas caractersticas y misma progra-macin- se hace cargo de la automatizacin.

Se pueden programar en diferentes lenguajes.

C

G

E


a e

238

Micro autmatasprogramables

Prcticamente, todas lasmarcas de autmatas pro-gramables, disponen de unmodelo de bajo nivel, limi-tado en entradas, salidas, ybloques operacionales, peromuy tiles en cuadros elc-tricos para control discreto deoperaciones.

Los nombres para su desig-nacin son diversos:

- Rel lgico.- Caja de rels.- NanoPLC.- Mini autmata.- Rel programable.- Rel industrial.- Etc.

A B

L N I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 AI1AI1+

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

Mdulo deentradas digitales

Alimentacina 230 V ~

incorpora F.A.

Mdulo deentrada

analgica

Cartucho dememoria

Pantallay teclado

programador

Mdulo desalidas digitales

a rel

5 MicroPLCs

6 Mdulos de entrada

6.1. Seales digitales (todo-nada)

La referencia de microPLC no est claramente determinada. Algunas empresasafirman que un PLC ser micro , si el nmero de entradas y salidas que gobierna noes superior a 32.

Observe la composicin de un microPLC estndar , que podemos buscar en elmercado. Incorpora en un slo mdulo, la mayora de los componentes bsicos parasu funcionamiento, como fuente de alimentacin, entradas digitales, una o variasentradas analgicas, cartucho de memoria donde guardar los programas de usuario,salidas digitales, y lo ms prctico, una pantalla y teclado programador que evita eluso de una unidad de programacin. Adicionalmente, el modelo permitir laampliacin de mdulos para entradas/salidas, mdulo GSM, mdulo de comuni-caciones, principalmente.

MicroPLC, micro autmata programable.Figura 10.8.

Los mdulos de entrada podrn recibir principalmente seales digitalestodo/nada, o analgicas en formato tensin (ejemplo 0...10 V DC) o intensidad(ejemplo 0...20 mA).

Los terminales de los mdulos de entrada o simplemente los terminales de entradadigitales todo/nada, recibirn un valor de tensin de captadores tales como:

Pulsadores.Interruptores.Finales de carrera.Termostatos.Presostatos y vacuostatos.Detectores capacitivos, inductivos o fotoelctricos.

Ejemplo

Suponemos que el mdulo de entradas digitales de un microPLC admite unatensin de 24 V DC. Cada vez que el captador -final de carrera- permite el paso dedicha tensin al micro-autmata, estar enviando una seal que el programa deusuario tendr que interpretar y actuar en consecuencia.


a e

239

Si una aplicacin industrial essusceptible de provocar unriesgo, (por ejemplo unaprensa) y los sensores que lamanejan a nivel de seguri-dad son activos, se puedenredundar para que en casode avera de alguno de ellos,el sistema de proteccin sigafuncionando.

Figura 10.12.Detectores redundados paraaumentar la seguridad de la

aplicacin.

Captadores redundados

Figura 10.9.

Figura 10.10.

Figura 10.11.

El final de carrera implementa un valor detensin en la entrada, cuando es activado.

El pulsador es un captador pasivo.

El detector capacitivo es activo. Necesita alimentacin.

Los sensores que aportan seales digitales todo/nada, pueden a su vez serpasivos y activos.

Captadores pasivos. Funcionan preferentemente con un movimiento muscularo mecnico y no necesitan de una fuente de energa adicional para estaroperativos. Entre ellos, interruptores, pulsadores y finales de carrera. En esencia,el movimiento ejercido sobre el dispositivo conmutar uno o varios contactos,que son los que permiten el fluido de corriente elctrica.

Note en el grfico, que cuando es presionado el pulsador, se cierra un contactodel mismo, y a su vez da paso de corriente al PLC, y por tanto, el envo de unaseal que ser analizada por el programa.

Captadores activos. Requieren de una fuente adicional de energa para operar.Algunos son: detectores capacitivos, inductivos, clulas fotoelctricas...

Ejemplo

El siguiente detector capacitivo implementar 24 V (+), slo cuando se acerque unobjeto. Para poder funcionar, el detector tiene que estar alimentado por 24 V DC.

3

4

24 V DC

24 V DC 24 V DC

U = 24 V + DCObjeto Objeto

U = 0 V


a e

240

DinamoAnemmetro

0...10 V

6.2. Seales analgicas

7 Mdulos de salida

Los terminales de los mdulos de entrada de seales analgicas, recibirn un valorde tensin o intensidad equivalente a la magnitud real medida. El tcnico debe calibrarla seal procedente del sensor de forma correcta para evitar que la lectura seaerrnea.

Ejemplo

Un anemmetro mide la velocidad del viento, y en su composicin, se encuentrauna pequea dinamo solidaria al eje principal del mismo. Segn la velocidad de giro, ladinamo generar una determinada tensin; sirvan los valores:

Anemmetro parado, genera 0 V DC.Anemmetro girando a 50 km/h, genera 4 voltios DC.Anemmetro girando a 100 km/h, genera 8 voltios DC.Etc.

Los mdulos de salida permiten alimentar los dispositivos que hacen el trabajode las instalaciones. Como sucede con los mdulos de entradas, las salidas aportarnseales todo/nada, o seales analgicas, como valores de tensin o intensidadvariables. Las salidas digitales todo/nada alimentarn principalmente:

Sistemas de alumbrado.Timbres o avisadores acsticos.Electrovlvulas.Contactores.Rels.Aparatos de caldeo.Arrancadores.Variadores de frecuencia.

Valores estndar de tensin e intensidad para sensores analgicos.

El anemmetro se conecta a la entrada analgica del autmata.

Tabla 10.1.

Figura 10.13.

Valores estndar de tensin

-10 V a + 10 V.

+2 a +10 V c.c.0 a +10 V c.c.

Valores estndar de intensidad

4 a 20 mA.+1 a -5 mA0 a +5 mA.

0 a 20 mA.

Es un dispositivo, que trans-forma una magnitud fsica(presin, temperatura, velo-cidad, longitud, humedad...)en una seal -generalmentede carcter elctrica-, queposteriormente ser tratada.

Figura 10.14. El snar midela distancia. El transductorconvierte el valor en sealelctrica, que luego podr

ser visualizada.

Transductor

12,24 m


a e

241

Las salidas analgicas aportarn seal de control o visualizacin, principalmentepara:

Displays numricos.Regulacin de iluminacin.Apertura o cierre en % de ciertos conductos.Variadores de frecuencia, entre otros.

Probablemente, los autmatas con salidas a rel son los ms empleados. Un reles verstil; por sus contactos puede circular corriente continua, o alterna, y puedemanejar valores superiores a 10 amperios. En su contra, la lentitud en las conmuta-ciones, y al emplear componentes mecnicos, stos sufren desgaste.

En el siguiente grfico aparecen dos modelos de salidas a rel. En el primer caso,cada salida es operada por un rel diferente, lo que permite usar diferentes tensionesen los receptores. El segundo caso, muestra una misma lnea de alimentacin paratres rels, las cuales tendrn obligatoriamente el mismo potencial.

Los transistores son dispositivos de estado slido. Son elementos electrnicosque no tienen partes mviles, por tanto, no tienen desgaste.

Los transistores conmutan corriente continua y son muy rpidos (incluso miles deveces por segundo). En su contra, la corriente de paso.

Dos modelos internos de salidas a rel.

7.1. Salidas a rel

7.2. Salidas a transistores

Figura 10.15.

230 V AC 24 V DC

Figura 10.16. Autmata con salidas a corriente continua por transistor.

Acondicionamientode la seal

Los acondicionadores inclui-dos en los sensores, son pe-queos circuitos de carcterelectrnico con la capacidadde entregar una seal desalida apta para ser usada. Laprincipal cualidad de estoscircuitos debe ser la correctacalibracin.

Por ejemplo

Un termmetro analgicoser capaz de emitir a susalida un valor de 0 a 10 Vcorriente continua, equiva-lentes a la temperatura de 0 a100 C.

Figura 10.17. Proceso deacondicionamiento de la

seal.

Temperatura

Sonda

Transductor

Acondicionador

0...10 V DC

230 V AC


a e

242

7.3. Salidas a triac

7.4. Mdulo de salidas analgicas

El triac es tambin un dispositivo de estado slido sin partes mviles. Al contrarioque el transistor, funciona con corriente alterna y se asemeja en la rapidez de susconmutaciones. Las altas temperaturas son perjudiciales, tanto para triac como paratransistor.

El contactor como recurso en las salidas del PLC

Si la carga a gobernar por el autmata programable es elevada, tanto para salida arel, transistor o triac, se puede recurrir al empleo de un contactor y de esta forma, elPLC slo tendr que alimentar la bobina del contactor. La operacin no debe presentarproblemas tcnicos ni elctricos. Figura 10.19.

Generalmente, los valores de salida sern los estndar para seales analgicas(0...10 V DC; 0...20 mA; 4...20 mA...).

Note el ejemplo de la figura 10.21. La compuerta se abrir de 0 a 100%, en cualquierposicin, segn la salida analgica de un PLC, con seal de tensin 0..10 V DC, donde0 V DC es compuerta cerrada; 5 V DC, es compuerta abierta al 50%; 10 V DC, escompuerta abierta totalmente, por citar algunos valores.

Autmata con salidas a corriente alterna por triac.Figura 10.18.

Figura 10.19. El autmata activa el contactor, y ste a su vez excita el motor.

A B

L+ M PE I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

230

VAC

Mdulos de entradas/salidas analgicas

Estadsticamente, y por ne-cesidades de las aplicacio-nes industriales, se consu-men ms mdulos de entra-das analgicas que salidasanalgicas. Por este motivo,es tpico encontrar mdulosindependientes con las si-guientes caractersticas:

- Modulo AQ. Salida anal-gica 12 Bits 10 V DC).- Mdulo 4 AI X 1 AQ. Cuatroentradas analgicas ms unasalida analgica.

- Modulo 2xAI. Dos entradasanalgicas (0-10 V DC y 4-20mA).- Modulo 4xAI. Cuatro entra-das analgicas (0-10 V DC y4-20 mA).

Figura 10.20.Mdulo con 4 entradasy una salida analgicas.

RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ D-

+24VCD

AI4/AQ1 X 12 bit

M L+ M0 V0 I0 ConfiguracinGain Offset

1 2 3 4 5 6DIP ON


a e

243

Figura 10.21. La compuerta se abrir con valores analgicos exactos.

Electrovlvula deapertura analgica

8 Unidad central de proceso CPU

Es el cerebro en el ms amplio sentido de la palabra del autmata programable.La CPU procesa todas las seales que provienen de los captadores de entrada, losevala consultando al programa de aplicacin y ordena a las salidas que efecten susoportunas aplicaciones.

Consideremos que un autmata tiene un sistema operativo, que es un programainterno que permite que el PLC pueda realizar las operaciones. Este sistema operativono es modificable por el usuario y viene instalado de fbrica. Asimismo, el programade usuario que es el programa en el cual el operador disea y realiza la programacin,es modificable y borrable. El programa de usuario se realiza mediante una unidad deprogramacin -por ejemplo un PC- y se transfiere al autmata mediante un cable deconexin; esta accin no es definitiva, es decir, se puede modificar el programa, hastaque el autmata realice las especificaciones deseadas. El encargado de coordinar elprograma de usuario con los datos de los sensores de entrada y ordenar que lassalidas se activen, es el sistema operativo.

El programa de usuario se realiza con un lenguaje especfico ms o menos fcil(dependiendo de la profundidad de la programacin) que puede ser textual o grfico.Sin duda, los usuarios acostumbrados a utilizar esquemas elctricos, prefieren loslenguajes grficos. Esto no quiere decir que el PLC reconozca esos grficos quesuponen la programacin que el autmata tiene que cumplir. Cuando la unidad deprogramacin transfiere el programa -realizado con cualquier lenguaje- los datos queviajan al PLC y por tanto, los que reconoce, estn en un lenguaje denominadolenguaje mquina .

Dentro de la CPU encontramos principalmente el microprocesador ( P) y lasmemorias. El microprocesador que habitualmente no es una unidad fsica sino varioscircuitos integrados, realiza funciones de comparacin, clculo aritmtico, entre otros,y en definitiva, la transferencia de informacin dentro del autmata.

Dentro de ste, aparecen circuitos que desarrollan diferentes funciones: la unidadde control, la unidad aritmtica lgica y un circuito de registros.

Las memorias son unos elementos capaces de almacenar informacin en formade ceros y unos (bits). Existen varios tipos de memoria:

Memoria RAM; (randon access memory) memoria de lectura y escritura. Es el lugardonde reside el programa de usuario. Es requerida por el microprocesador paraconsultar el programa. Por tanto, es modificable en todos sus aspectos: progra-macin, desprogramacin, borrado.

8.1. Memorias

Pilas internas

Los autmatas programa-bles, al igual que los PCs,incorporan una pequea pila,para que en el momento deapagar la mquina, no seborren los datos.

Los autmatas compactos lasuelen llevar en el interior delencapsulado, mientras quelos modulares, disponen deuna tapa exterior, que per-mite comprobar su estado ysustitucin de forma cmo-da.

Figura 10.22.Ejemplo de pilas.

Pila


a e

Si falla la corriente de alimentacin se pierde la informacin que posee; para evitaresto, el autmata est dotado de una pila para que no le falte alimentacin a estoscomponentes.

Memoria EPROM; memoria de slo lectura, es borrable y programable. Estamemoria es parecida a la ROM (Read Only Memory) pero modificable, esto es parapoder cambiar el sistema operativo del autmata por otra versin. En caso de falta dealimentacin, no se borra su contenido.

Adems, las memorias EPROM Y EEPROM, se dedican a la grabacin y archivo deprogramas. La memoria EEPROM es parecida a la EPROM, pero se programa y seborra elctricamente mediante una unidad de programacin.

La memoria FLASH, derivada de la EEPROM, tambin utilizada, en PLCs, tienemayor facilidad (velocidad) para el borrado de datos.

Si un pulsador est activado o desactivado, esa informacin la procesa elautmata como un dato , y ese dato ser usado para realizar unas operaciones uotras, segn la programacin dispuesta para esa entrada en la que est conectado elpulsador.

Un dato ocupa una posicin de memoria; sta puede usar 8 posiciones que sonindependientes, pero que comparten la misma direccin. Hablamos slo de ceros yunos (0 y 1).

8.2. Datos del PLC

Figura 10.23. Ejemplo de almacn de datos en formato de 8 bits.

244

Figura 10.25. Memorias.

Direccin

7 0

Un conjunto de 8 bits es un byte (B)

Un conjunto de 2 bytes es una palabra (Word)

Un conjunto de 4 bytes es una doble palabra (DW)

7 0 7 0

7 0 7 0 7 0 7 0

Un bit es la unidad ms pequea (0 1)

Figura 10.24. Representacin de bit, byte, palabra y doble palabra.

Cada cero o uno (0 1) se llama bit. Ochobits (b) forman un byte (B). El uso del byte eslo que habitualmente determina la capaci-dad de memoria de un dispositivo, as sidecimos que un aparato tiene una memoriade 4 KB, estaremos diciendo que puedealmacenar 4 x 1024= 4096 Bytes; ya que 1 KBequivale a 1024 Bytes.

En autmatas programables se habla depalabras (Word) cuando la informacin odatos utiliza dos bytes de memoria y depalabras dobles (Double Word) cuando lainformacin utiliza cuatro bytes.

Adems de lo anterior, existen otros for-matos de mayor calibre, como el REAL, de 32bits, que permite operaciones ms precisas.


a e

Salida 1

7 0

Entrada 1

Salida 1

7 0

Entrada 1

PLC compactoAun as, el usuario en las aplicaciones puede operar con la unidad ms pequea,bit. Pongamos un ejemplo de ocupacin de memoria; si un sensor un pulsador espresionado, y da seal elctrica a una entrada del autmata, esta orden estarocupando un bit, que indicar ocupado o no ocupado , si le aplicamos corriente ono. Con lo cual, la programacin podra ser la siguiente: si el bit 6 tiene valor de 1,entonces que se active la salida 1 .

Este ejemplo, muestra como con un solo bit, podemos realizar una orden detrabajo. Esto no es siempre as, ya que temporizadores, relojes, contadores,contadores rpidos, necesitan ocupar porciones de memoria ms grandes (palabras,16 bit; dobles palabras, 32 bits). Cuando ha de buscarse un dato de la memoria, oguardarlo en ella, tenemos que saber en qu lugar est. Para ello, cada ubicacinfsica tiene una direccin o registro concreto.

Para programar seales procedentes de sensores de entrada o actuadores,tenemos que asignarles una direccin de memoria que ocuparn dentro del aut-mata. Esta direccin puede ser fija o variable.

Direccionamiento fijo, es cuando la direccin de una entrada, salida o inclusouna marca interna es siempre la misma, esto ocurre en pequeos controladoresprogramables.

Direccionamiento variable, es cuando la direccin de una entrada, salida omarca interna, se puede adjudicar a voluntad, dentro de los lmites del programa.

En la siguiente figura, aparece un mdulo de entradas digitales de un micro-controlador programable. Note, que la entrada I1 es inequvoca, es decir, siempre serI1, tanto para el cableado, como para la programacin. Para las salidas, lo mismo.Tambin se encuentra un mdulo de entradas, con bornes sin determinar, y en elprograma, se le ha asignado a una la direccin de entradas 122.1.

Figura 10.27. Direccionamientos fijo y variable.

Un autmata programable escompacto, cuando en unmismo mdulo, incluye losprincipales dispositivos defuncionamiento, como lafuente de alimentacin, CPU,mdulo de entradas y salidasdigitales, principalmente.Adems de esto, podr incluirpantalla, mdulo de entradasanalgicas y un pequeoteclado para programacin yparametrizacin. La principalcualidad de los PLCs es laautonoma, aunque ansiendo compactos, permi-tirn la ampliacin de mdu-los especficos, como entra-das-salidas digitales, mdu-los para comunicacionesindustriales, etc.

Figura 10.28. PLC compacto.

24 VDC

L+ M M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20

CO

M1

L1 N PE Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16

CO

M2

CO

M3

Q17

SALIDAS A REL SALIDAS A REL SALIDAA REL

ENTRADAS A 24 V DC

PO

WER

RUN/S

TO

P

ERRO

R

CO

M

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17

Figura 10.26. Uso de un bit de entradas, y un bit de salidas.

Entradas digitales

122.1

245


a e

8.3. Ciclo de programa

Un ciclo de programa es un proceso en el cual el autmata realiza un anlisis delestado de las entradas, consulta al programa, y actualiza el estado de las salidas enfuncin de la informacin que ha obtenido del anlisis de entradas y consulta alprograma. Esta operacin se realiza peridicamente, y se le llama tiempo de ciclo altiempo que transcurre durante un ciclo de programa, que ronda los milisegundos,aunque depender de la mquina.

1- Se analiza el estado de las entradas; las que estn activadas (On) y las que estndesactivadas (Off), a continuacin esa informacin se guarda de forma temporalen un archivo de memoria denominado imagen de entradas .

2- Se analiza y ejecuta el programa de usuario; esto es que el autmata consultalas instrucciones en el programa lgico, y usando el estado de las entradas (elestado que se almacena temporalmente en el archivo imagen de entradas )decide que salida debe ser activada o no. El resultado que tendrn las salidasahora, se guarda en otro archivo de memoria denominado imagen de salidas .

3- Anlisis de salidas. Segn los datos que se encuentren en la imagen de salidas,el autmata conectar o desconectar los circuitos de salida, realizando de estaforma la gestin de los dispositivos de conexin a los terminales de salida.

Consultalas entradas

Consultael programa

Consultalas salidas

PLC modular

Monta por separado todoslos componentes que lo ha-cen funcionalmente opera-tivo, desde la fuente de ali-mentacin, CPU, memorias,mdulos de entradas y sali-das digitales, mdulos de en-tradas y salidas analgicas,mdulos de comunicacio-nes, mdulos de puertos es-pecficos (por ejemplo, paraconexin a dispositivos HMI),principalmente.

Se programar exclusiva-mente con una unidad espe-cfica (un ordenador perso-nal tambin). A su favor, crecesegn las necesidades de lainstalacin.

Figura 10.31. Esquema debloques. PLC modular.

Salidasanalgicas

Fuente dealimentacin

CPU

Entradasdigitales

Entradasanalgicas

Salidasdigitales

Comunica-ciones

Entradasdigitales

Figura 10.29. Ciclo operativo de programa -esquema-.

F2

97

98

S1

13

14

S2

I1 I2X1

X2

KM 1

A1

A2

H1

Q1

Q2

13

14

A B

L+ M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10

PLC

Q1 Q2 Q3 Q4

RUN

Q6 Q7 Q8 Q9COM1

ERROR

L N PE + -24V DC

COM2Q5 Q10

S0

I313

14

X1

X2

KM 2

A1

A2

H2

1. Consulta estado de entradasy guarda informacin enimagen de entradas

3. Segn imagen de salidas, losdispositivos conectados a sus

terminales sern activados o desactivados.

2. Consulta al programa, segn datosalmacenados de imagen de entradas. El

resultado lo guarda en imagen de salidas.

Figura 10.30. Ciclo operativo de programa.

246


a e

Smbolo F.A.

La fuente de alimentacin seidentifica por la letra G, re-ferido al grupo de genera-dores y dispositivos dealimentacin.

Figura 10.33. Smbolo defuente de alimentacin.

Lock

MB

70 W

G1 230 V AC

24 V DC

9 Fuente de alimentacin

10 Perifricos

11 Dispositivos de programacin de autmatas programables

Es el mecanismo que proporciona la alimentacin elctrica a los componentesinternos del autmata programable. La tensin elctrica que le llega a stos, sermenor que la de red. Tambin, la fuente de alimentacin proteger al autmata contraalteraciones elctricas en la red.

El dispositivo puede ser interno o externo, y adems de alimentar al autmataprogramable, puede hacerlo hacia dispositivos perifricos como pantallas HMI, oincluso sensores; por este motivo es importante calibrar bien sus dimensiones.

De la fuente de alimentacin (si es externa) debemos conocer principalmente latensin de alimentacin, la intensidad de trabajo, y en su caso, la temperatura am-biente que soportar el dispositivo.

Los perifricos son los dispositivos que se conectan a un autmata programable, yque completan, facilitan y amplan, las labores de automatizacin. Destacamos entreotros:

Originalmente, existan consolas de programacin para autmatas programables,aunque hoy prcticamente se utilizan ordenadores personales para esta labor, porvarios motivos:

El software de programacin est disponible prcticamente en todos lossistemas operativos.

Se evita el problema en la programacin de PLCs de diferentes firmas (cadauno con su consola especfica).

Impresoras. Adems de imprimir los programas de usuario, permitirn crearentre otros, histricos de avisos, averas, paradas no programadas, etc.

Cartuchos de memoria EEPROM. Para guardar el programa de usuario en elpropio PLC.

Visualizadores y pantallas tctiles. Son dispositivos hombre-mquina quesustituyen pulsadores y avisadores convencionales. Con estos dispositivos sepodr controlar uno o varios procesos en tiempo real, incluso se podr simular laoperacin en la pantalla, por ejemplo, llenado de botellas.

Pasarelas de comunicacin. Mdem GSM, conexin a ethernet, internet, etc.Permiten exportar, importar y compartir los datos que procesa el PLC.

Figura 10.34. Los PLCs,permiten la insercin de una

tarjeta de memoria.

A B

L+ M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 AI1AI2

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

Input:AC

100-240VOutput:

DC 24V/1,3 A

24V ok

L+ N + + - -

POWER

INPUT 24 V DC

230 V AC

G

Figura 10.32. Fuente de alimentacin.

230 V AC

24 V DC

L1 N PE

PE+ _

247


a e

El mismo software de programacin, sirve en algunos casos para simular yparametrizar una instalacin de manera virtual, lo que evita tiempo y dinero en lapuerta en marcha de los sistemas.

Para qu sirven?

Principalmente para crear los programas de funcionamiento que el autmatadebe realizar; en ellos, se utilizarn una serie de instrucciones determinadas y seemplear un lenguaje de programacin tambin determinado, pues hay variostipos.

Para simular el programa y depurar errores.Para transferir el programa al PLC. Se usar un puerto serie, USB o ethernet,

preferentemente.Para visualizar on-line el funcionamiento. Esto es especialmente importante

para depurar errores y realizar ajustes en tiempo real, adems de la posibilidad derealizar autochequeos.

Las consolas siguen existiendo, aunque algo diferentes; estn basadas en PC, sonmuy potentes, y constructivamente son ms robustas que un ordenador personal.

Transferencia PC-PLC y consola de programacin. (Crouzet).Figura 10.35.

Cables de programacin

No existe un modelo estn-dar para cable de programa-cin y puesta en marcha delos autmatas programa-bles, por tanto, se hace ne-cesaria la adquisicin de uncable especfico para unmodelo o gama de PLCs.

Figura 10.37.Cable especfico para

programar PLCs.

USB

COMPACT

COMPACT

RUNSTOPMRES

X1 MPI X2 DP

SF

BF

DC5V

FRCE

RUN

STOP PLC

12 Variables

En un autmata programable, y en programacin en general, una variable es unlugar donde se guardan cierto tipo de datos. Estos datos podrn ser diversos;textuales, imgenes, sonido, etc. En autmatas programables, los datos se guardanen formato tipo: bit, byte, palabra y doble palabra preferentemente, aunque esteconcepto depende de la tecnologa de la firma comercial. Es fundamental compren-der que una variable de un tipo, se debe guardar slo en el lugar destinado a ello, porejemplo, un dato de Palabra (16 bits), no se puede ubicar en una variable de bit. Lallamada a una variable es inequvoca, de tal forma que no existirn dos variables con elmismo nombre.

Figura 10.36. Representacin abstracta del almacn de datos.

1 0 0 1 0 1 1 0

1 1 0 1 0 1 1 0

1 1 1 1 0 1 1 0

1 0 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 1 0 1 1 0

1 0 0 1 0 1 1 00 0 1 1 1 0 0 1

Entradas digitales

Salidas digitales

Marcas

Entradas analgicas

Salidas analgicas

Temporizadores

Contadores

Etctera.

ESC OK

L+ M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

INPUT 8xDC ( 7 . 8 0..10V)I I

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

248


a e

24 VDC

L+ M M I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20

CO

M1

L1 N PE Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16

CO

M2

CO

M3

Q17

SALIDAS A REL SALIDAS A REL SALIDAA REL

ENTRADAS A 24 V DC

PO

WER

RUN/S

TO

P

ERRO

R

CO

M

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17

+0V

V1

I1

V2

I2

V3

I3

V4

I4

M

4EA

4 Entradasanalgicas

+0V

PE

V1

I1

M

1SA

1 Salidasanalgica

Entradas digitalesvariables I

Salidas digitalesvariables Q

Entradas analgicasvariables AI

Salidas analgicasvariables AQ

Ejemplo de variables (tenga en cuenta, que no son equivalentes a todos losautmatas programables, por tanto, sirvan slo de referencia).

12.1. Variables de entrada digitales

12.2. Variables de entrada analgicas

12.3. Variables de salida digitales

12.4. Variables de salida analgicas

Las variables digitales que relaciona el autmata con los dispositivos de entrada seidentifican como I de input, por ejemplo: I1, entrada 1; I4 entrada 4; I0.0.1 entrada delmdulo 0, del bastidor 0, entrada 1, etc. Estas variables operan con datos tipo bit (0 1), todo o nada, activado o no activado. Tambin se llaman datos Booleanos.

Las variables analgicas necesitan ms capacidad de almacenaje, ya que losvalores equivalentes a la magnitud medida pueden ser infinitos. Por ejemplo, lavariable AI1 (Analogic Input 1), utilizar almacn de datos de 10 bits. Otro ejemplo, unanemmetro medir la velocidad del viento a travs de la variable AI2 de 16 bits.

El autmata programable dispondr de las herramientas necesarias para poderconvertir, transferir, y en definitiva operar con los diferentes tipos de datos.

Las variables de salida son de estado 1 / 0, variables booleanas. Las variables Q(Output), se identifican con los dispositivos a los que el autmata alimentar, por tanto,si leemos Q2, entendemos que es la segunda variable de salida y lo que hubieraconectado a ese conector, ser excitado.

Como ya ocurre con las entradas analgicas, el valor de salida se mueve en unmargen muy amplio de datos, desde 10 a 32 bits, preferentemente. Por ejemplo, unasalida analgica regular la intensidad del alumbrado, a travs de la salida AQ4 de 12bits.

reas de datos

La tabla que se muestra acontinuacin es meramenteilustrativa, ya que no existe unmodelo comn de rea dedatos para los diferentes au-tmatas, inclusive dentro deuna misma firma comercial.

Tabla 10.2. rea de datos.

rea de datos Identificador

Entradas

DigitalesI

Entradas

analgicasAI

Salidas digitales Q

Salidas

analgicasAQ

Marcas M

Contadores C

Contadores

rpidosHC

Temporizadores T

Relojes T

12.5. Variables de marcas (memoriasinternas)

12.6. Variables especficas

Prcticamente todos los autma-tas programables, disponen de unasvariables internas, que sirven de apo-yo en los programas. Las variables Mde memoria (o marca), hacen re-ferencia a salidas internas dentro delPLC; son salidas que no tienen unaactuacin visible directamente, y ac-tan como rels dentro del propio dis-positivo. Adems, las variables Mpueden ocupar direcciones de memo-ria mayores, como MB -marca de bytede 8 bits-, MW -marca de palabra de16 bits-, entre otros.

Las que operan con datos internosdel PLC, como temporizadores, con-tadores, contadores rpidos, etc.

Figura 10.38. Disposicin de las variablesfsicas del autmata programable.

249


a e

13 lgebra de Boole

lgebra, en el que sus componentes slo pueden tomar dos estados. Se consi-dera un lgebra especial para el sistema binario. Proporciona el modo de expresar elfuncionamiento de un circuito lgico compuesto por la combinacin de puertaslgicas, en la que se puede saber el resultado de la salida, segn la combinacin delos valores de entrada.

El lgebra est definido por tres operaciones binarias fundamentales:

Suma (+), equivalente a una asociacin en paralelo (OR).Multiplicacin ( ), equivalente a una asociacin en serie (AND).Complemento lgico o negacin (NOT).

Se considera, que una operacin es lgebra de Boole slo si se cumplen los 4postulados siguientes:

Propiedad CONMUTATIVA:

Propiedad DISTRIBUTIVA:

Existencia de elementos neutros (0 y 1), para las operaciones (+ y ),respectivamente.

A + B = B + A

A B = B A

A (B+C) = A B + A C

A + B C = (A+B) (A+C)

A + 0 = A

A 1 = A

George Boole

El creador del lgebra deBoole fue el matemticoingles George Boole (2-11-1815 a 8-12-1864).

Se public por primera vez en1847 en un documentollamado The MathematicalAnalysis of Logic1.

El lgebra de Boole estdefinida por unos postula-dos y teoremas.

A

B

B

A=

A B

=B A

=A

B

C

A B

A C

A

B C

A

B

A

C=

A

0= A

A 1

= A

250


a e

Para cada elemento A, existe su complemento A

A + = 1

A = 0

Postulado y teorema

251

A

A

= 0

= 1

Postulado

Proposicin, cuya verdad seadmite sin pruebas, aunquestas son necesarias paraposteriores razonamientos.Se admite, mientras no existarazn definitiva.

Teorema

Proposicin demostrable.

13.1. Tabla de la verdad

13.2. Teoremas del lgebra de Boole

Es una tabla que muestra una serie valores claramente ordenados y ejecuta uno ovarios resultados de la relacin entre ellos.

Ejemplo 1. Contacto abierto.

Tabla de la verdad de un solo contacto NA.

Ejemplo 2. Dos contactos en paralelo. Operacin A + B.

Ejemplo 3. Dos contactos en serie. Operacin A B.

Tabla de la verdad de dos contactos NA en paralelo.

Tabla de la verdad de dos contactos NA en serie.

Figura 10.39.

Figura 10.40.

Figura 10.41.

Principio de dualidad. Cualquier identidad algebraica, deducible a los postuladosdel lgebra de Boole, permanece vlida, si cambiamos + por y 1 0.

Teorema 1. A + A B = A

A B

A

B

S

S

AS

A S0 01 1A

S

A B S = A + B0 0 01 0 10 1 11 1 1

A B S = A B0 0 01 0 00 1 01 1 1

A

A B =A


a e

AB =

C

A C

B

Teorema 2.

Teorema 3.

Teorema 4.

A (A+B) =A

A+ B=A+B

(A+B) B=AB

Teoremas de Morgan

252

A

A

B =A

A

=

A

BB

A

=B A B

Dentro del lgebra de Boole,los teoremas de Morgan, sonampliamente utilizados enoperaciones binarias.

Primer teorema:

El complemento (o la inver-sa), de un producto lgico devariables, es igual a la sumalgica de las inversas de lasvariables.

Segundo teorema:

El complemento (o la inver-sa), de una suma lgica devariables, es igual al produc-to lgico de las inversas delas variables.

A + B = A B

A B = A + B

Teorema 5.

Teoremas de Morgan

Teorema 6. Primer teorema de Morgan.

Teorema 7. Segundo teorema de Morgan. A B = A + B

(A+B) ( +C) =AC+ B

A+B=AB

Tabla de la verdad del teorema 6, primer teorema de Morgan.

Tabla de la verdad del teorema 7, segundo teorema de Morgan.

Tabla 10.3.

Tabla 10.4.

A B A B A + B A + B A B0 0 1 1 0 1 11 0 0 1 1 0 00 1 1 0 1 0 01 1 0 0 1 0 0

A B A B A B A B A + B0 0 1 1 0 1 11 0 0 1 0 1 10 1 1 0 0 1 11 1 0 0 1 0 0


a e

I Q = I

0 1

1 0

Circuito NOTcon pulsador NC

Funcin NOT con relSmbolos

puerta NOT

I1=0

Q=1

I1=1

Q=0

I1

Q

Rel

Rel1

1I = 1 Q = 0

13.3. Puertas lgicas

13.3.1 Funcin NO o inversin NOT

Para representar las funciones lgicas, se utilizan unos smbolos llamados puertaslgicas. Dentro de este bloque funcional se realizar una operacin, que produce unresultado sobre una salida.

Puerta lgica.

La salida Q, tomar el valor contrario a la entrada.

Funcin NOT.

Figura 10.42.

Figura 10.43.

Puerta AND

253

ABC Aqu se realizaruna operacin

Puerta lgica

S

Si una funcin AND requierede ms variables de las queadmite la puerta, se pue-den asociar, siendo el mismoefecto que si fuera una nicapuerta.

Figura 10.45.Asociacin de puertas

lgicas de la misma clase.

13.3.2. Funcin Y, AND

La salida tendr valor 1 , cuando todas las variables de entrada tengan valor 1 .

Figura 10.44. Funcin AND.

&

Circuito AND Funcin AND con relSmbolos

puerta AND

I1

I2

I3

Q

I1

I2

I3

Q

Rel

Rel

&

&

&

I1

I2

I3

I4

I5

I1

I2

I3

I4

I5

Q


a e

Ejemplo

Tabla AND y ejemplo.Figura 10.46.

254

I1 I2 I3 Q = I1 I2 I3

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

I1 I2 I3 Q&

110

0

13.3.3. Funcin O, OR

La salida tendr valor 1 , si cualquiera de las variables de entrada tiene valor 1 .

Ejemplo

Figura 10.47. Funcin OR.

I1

I2

I3

Q

I1 I2 I3

Q

Rel

Rel>1

>1

Circuito OR Funcin OR con relSmbolospuerta OR

I1 I2 I3 Q = I1 + I2 + I3

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

I1

I2

I3

Q

100

1>1

Puerta OR

Si una funcin OR requiere dems variables de las que ad-mite la puerta, se puedenasociar, siendo el mismoefecto que si fuera una nicapuerta.

Figura 10.48.Asociacin de puertas

lgicas de la misma clase.

I1

I2

I3

I4

I5

I1

Q

>1

>1

I2 I3 I4 I5


a e

Circuitos integrados

255

13.3.4. Funciones lgicas inversas. NO-O; NOR

13.3.5 Funciones lgicas inversas. NO-Y, NAND

La funcin inversa NOR realiza la misma operacin que la funcin OR, slo queinvierte el resultado.

Ejemplo

Funcin NOR.Figura 10.49.

Figura 10.50.

La funcin inversa NAND realiza la misma operacin que la funcin AND, slo queinvierte el resultado.

Funcin NAND.

I1 I2 I3 Q = I1 + I2 + I3

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

>1

>1

Circuito NOR Funcin NOR con relSmbolos

puerta NOR

I2I1Q

I3K

QK

I1 I2 I3

>1I1 = 1

I2 = 1

I3 = 0

I2I1Q

I3

Las puertas lgicas se utili-zan para el diseo y defini-cin de circuitos integrados.En la figura, aparece el 7400.

Figura 10.51.Circuito integrado.

7400N

7400

14 8

71

& &

& &

GND

+ 5 V

Vcc

&

Circuito NAND Funcin NAND con relSmbolos

puerta NAND

I2

I1

Q

I3

K

QK

I1

I2

I3

&


a e

Ejemplo

Tabla NAND y ejemplo.Figura 10.52.

Ejercicio

256

Podras dibujar un circuitoelctrico, que cumpla con lasiguiente tabla de la verdad?

Tabla 10.5.& Q

I1 = 1

I2 = 1

I3 = 0Q = 1

I2

I1

I3

I1 I2 I3 Q = I1 I2 I3

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

13.3.6. Funciones lgicas especiales. OR-Exclusiva; XOR

En primer lugar, esta funcin slo tiene dos variables de entrada, y la salidaadoptar el valor de 1 cuando el estado de las dos variables sea diferente.

Ejemplo

Figura 10.53. Funcin XOR.

I1 I2 Q = I1 I2

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

=1

Q

I1

I1

I2

I2

Circuito XOR Smbolospuerta XOR

Q=1I1 =1

I2 = 1

Q = 0

I1

I1

I2

I2

I1 I2 Q10 0 10 1 01 0 01 1 1


a e

Tabla de la verdad

257

13.3.7. Aplicaciones de las puertas lgicas

Como se ver ms adelante, las puertas lgicas adems de servir de base en eldesarrollo de circuitos electrnicos, permite crear un lenguaje de programacin paraautmatas programables.

Note el siguiente circuito elctrico, consistente en dos interruptores en serie (S1 yS2), y a su vez, en paralelo con un tercer interruptor (S3). A la derecha se muestra laequivalencia mediante puertas lgicas.

Equivalencia entre circuito elctrico y puertas lgicas.Figura 10.54.

14 Lenguajes de programacin

Para configurar las acciones que ha de desarrollar el autmata programable, eldiseador dispone de unas herramientas que le van a permitir adems de programar:diagnosticar, modificar, comprobar, simular las aplicaciones, incluso antes devolcarlas al PLC. El lenguaje de programacin maneja el juego de instrucciones querealizarn las funciones lgicas y de clculo de la unidad central de proceso.

Aunque cada firma aporta funciones concretas de la marca, prcticamente todoslos sistemas de programacin se acogen a la norma IEC 1131-3, que proponelenguajes de programacin comunes para todos. Esto supone para el programador,que las operaciones entre unas marcas comerciales y otras, no le sern desco-nocidas.

E1

S1

S2

S3

OR

AND

&I1

I2

I3Q1

E1

S1

S2

S3

OR

AND

&I1

I2

I3Q1

Tabla de la verdad del cir-cuito propuesto y equivalen-cia de sus componentes

Tablas 10.6 y 10.7.

Funcioneslgicas

INTERRUPTOR 1 S1 I1INTERRUPTOR 2 S3 I2INTERRUPTOR 3 S3 I3

LMPARA E1 Q1

Circuito elctrico

I1 I2 I3 Q10 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1


a e

IEC 1131-3

258

De tediosas consolas de programacin hemos pasado a entornos grficos muyorientativos, que hacen que la programacin sea una tarea accesible a tcnicos queno tienen por que ser expertos en la materia. Tutoriales interactivos, asistentes, yayudas directas en las funciones, se incorporan a los programas.

De los cinco lenguajes que define el estndar (cuatro ms GRAFCET), tres sedesarrollan en forma grfica y dos en forma textual. Es destacable que algunossistemas de programacin permiten el cambio de un lenguaje de programacin a otrode forma directa, facilitando ms la labor del programador.

Antes de analizar los lenguajes de programacin, se har un repaso a lasprincipales funciones de programacin. La memoria operativa y la riqueza de lasfunciones dentro de una mquina permite el desarrollo de las grandes instalacionesautomatizadas.

Las funciones que se representan a continuacin, son acogidas prcticamente portodos los lenguajes de programacin, por tanto, se hace necesario el conocimiento delas mismas.

14.1. Funciones de programacin

La norma IEC-1131-3, es elresultado del esfuerzo mos-trado por las multinacionalesdel sector para que loslenguajes de programacinde autmatas programables,tengan elementos comunes.Esto supone, que el progra-mador podr acometer pro-yectos de diferentes firmas,siguiendo criterios similaresen el diseo y programacin.

La norma establece cuatrolenguajes de programacin,dos textuales, dos grficos,adems del GRAFCET.

14.1.1. Temporizadores

Temporizador con retardo a la activacin TON

Este temporizador activar su salida, si es excitada su entrada (IN) y pasa el tiempoprogramado, aunque si la entrada es igual a cero, la salida tambin lo ser.Normalmente, de este temporizador usaremos dos variables; el bit digital de salida (T),que podr ser 0/1, y el dato del tiempo actual, medido entre otros, en formato de 16 bits(Word).

Temporizador con retardo a la activacin y cronograma.Figura 10.55.

IN

T Retardo ala conexin

1

0

1

Entrada que activael temporizador

Tiempopreseleccionado

Bit de salidadel temporizador

0


a e

Ejemplo temporizador TOF

259

Las luminarias de los garajesestn gobernadas por tem-porizadores llamados relsde escalera, que en realidadson temporizadores conretardo a la desactivacin.

Todos los pulsadores sedisponen en paralelo, hacia laentrada de activacin deltemporizador.

Ejemplo

El pulsador S1 activa el temporizador con retardo a la activacin. Qu pasar a los10 segundos de activar la entrada del citado temporizador?

Se excitar la lmpara E.

Temporizador con retardo a la desactivacin TOF

Este temporizador activar su salida en el mismo instante que se excita su entrada(IN). Una vez la entrada no est activa, comienza a contar el tiempo que resta para ladesactivacin de la salida. Adems, el temporizador puede contar con una entradaRESET (R), es decir, puesta a cero de la salida y el tiempo. Normalmente, de estetemporizador usaremos dos variables; el bit digital de salida (T), que podr ser 0/1, y eldato del tiempo actual, medido entre otros, en formato de 16 bits.

Ejemplo del temporizador TON.Figura 10.56.

Figura 10.57. Representacin y cronograma deltemporizador con retardo a la desactivacin.

EIN


Temporizador

S1 10 seg.

IN

TRetardo ala desconexin

R

1

0

1

0


Tiempopreseleccionado



a e

10

1

0


Tiemposasncronos

preseleccionados


Bit a ON: 1 segundo.Bit a OFF: 0,5 segundos.

1

0

1

0


Tiemposncrono

preseleccionado


Bit a ON/OFF: 1 segundo.

Temporizador conretardo a la activacin-

desactivacin

260

Es una mezcla de los dos an-teriores, por este motivo, ne-cesita programar dos basesde tiempo, (TON y TOF).

Figura 10.60.Temporizador TON-TOF.

Ejemplo

El pulsador S1 activa el temporizador con retardo a la desactivacin, y en esemismo instante, se activa la lmpara E. Qu pasar a los 10 segundos de activar laentrada del citado temporizador?

Ejemplo del temporizador TOF.Figura 10.58.

Figura 10.59.

No pasar nada, pero al soltar el pulsador, comenzar a contar el tiempo -10segundos- y pasados los cuales, se desconectar la luminaria E.

Temporizador con salida intermitente parametrizable

Permite un estado on/off a su salida, si la entrada (IN) est activa. Encontramostemporizadores de salida sncrona, es decir, el estado 1 y el 0 de la salida ocupan elmismo espacio de tiempo y temporizadores con salida asncrona, donde el tiempo deactivacin de la salida, no tiene por qu coincidir con el de descanso.

Temporizador con salida intermitente parametrizable.Cronograma sncrono y asncrono.

IN

TRetardo ala desconexin

R

ETemporizador

S1 10 seg. IN

Retardo ala conexin-desconexin

Tx

T1T2

Intermitente

IN

T


a e

Avisos de advertencia

261

Ejemplo

El pulsador S1 activa el temporizador con salida intermitente sncrona a 1 segundo.Qu pasar al activar la entrada del citado temporizador?

Se excitar la lmpara E a intervalos de 1 segundo, es decir, un segundoencendida, un segundo apagada, mientras el pulsador est presionado.

Reloj horario

Activa-desactiva su salida un espacio de tiempo parametrizable, por ejemplo, delas 08:34 hasta las 23:45 horas. La programacin por tanto, podr ser semanal,mensual, incluso anual

Ejemplo

Segn el cronograma, cundo se activar la salida del reloj, y por tanto, lo quehubiera conectado a ella?

Ejemplo del temporizador con salida intermitente.

Representacin y cronograma ejemplo del reloj semanal.

Ejemplo del temporizador tipo reloj.

.

Figura 10.61.

Figura 10.62.

Figura 10.63.

Intermitente

IN

T

ETemporizador

S1 1 seg.ETemporizador

Reloj

Los temporizadores consalida intermitente son muyusados en industria en sea-les acsticas y luminosas deadvertencia y peligro.

Si la mquina no dispone delcitado temporizador, se pue-de constituir con dos tempori-zadores con retardo a la co-nexin.

Figura 10.64. Temporizadorcon salida intermitente.Programacin en LD.

Q1

I1IN


T1

Lnea 1.

Q1

3 seg.

T1

IN


T2

Lnea 2.

T2

Q1

3 seg.

I1

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 00

Lunes

07:20 15:28

07:20 15:28

Martes

Mircoles

Jueves

Viernes

Sbado

Domingo

02:00 18:00

0

1Q

0

1Q

0

1Q

Reloj

EReloj


a e

RSS

R

S1

S0

Rel

Rel

13

14

Rel

S0

1112

S1

A1

A2

13

14

Realimentacin

262

Respuesta:

14.1.2. Funcin SET-RESET (RS)

El bloque funcional set-reset, implica a su salida un 1 , si en la entrada SET haexistido un impulso ( 1 ), es decir, el circuito se realimenta. Observe el cronograma.

Sin embargo, si el impulso ( 1 ) es aplicado en la entrada RESET, obliga a que susalida sea 0 . Note el cronograma.

Aunque la funcin set-reset es probablemente parametrizable, recuerde que en lamayora de los casos, RESET tiene prioridad sobre SET.

Ejemplo

El pulsador S1 activa la entrada SET del bloque. Pasado un tiempo, sonpresionados a la vez los pulsadores S1 y S2. Qu le ha pasado a la lmpara E?

Bloque RS, y cronograma funcin SET.

Cronograma funcin RESET.

Ejemplo de la funcin SET-RESET.

Figura 10.65.

Figura 10.66.

Figura 10.67.

Lunes ON:MartesMircolesJuevesViernes ON:SbadoDomingo

ON:07:20 OFF: 15:28

02:00 OFF: 18:00

07:20 OFF: 15:28

RSS

R

I1

Q1

0

1

0

1

Cronograma de SET

I1

I2

Q1

I1

Q1

0

1

0

1

Cronograma RESET

0

1

I2

La funcin SET-RESET, es enprogramacin el sustituto deun circuito con realimenta-cin. A la puesta en marchade circuitos con esta funcinse le suele llamar modo se-guro.

Figura 10.68. Comparacincircuito con realimentacin a

la funcin SET-RESET.

S1

ERS

S

R

S2

RS


a e

Telerruptor

263

Respuesta

Al presionar S1 (pulsar y soltar), la salida del bloque funcional RS tiene estado 1 ,ya que se realimenta, y la lmpara E se enciende. Al presionar de nuevo S1, la lmparadebe seguir conectada, pero como tambin lo hace S2 sobre la entrada RESET, y statiene preferencia, el bloque tiene salida 0 , y la lmpara se apaga. Note el cronogramadel ejemplo propuesto.

El bloque funcional telerruptor, tiene la misma utilidad que el telerruptor fsico; conun impulso (IN) la salida ser 1 y con un nuevo impulso, ser 0 . Adems, cuentacon una entrada RESET, que obliga la salida a 0 . Para los sistemas de programacinque no dispongan de bloque telerruptor, la construccin de ste con funcionesconvencionales es simple.

Ejemplo

Desde varios pulsadores en paralelo (S1, S2...), dispuestos en una nave industrial,se podr conectar-desconectar el alumbrado, que est constituido por luminarias enparalelo (E1, E2....).

Cronograma del ejemplo.

Representacin de la funcin telerruptor.

Control de alumbrado por funcin telerruptor.

Figura 10.69.

Figura 10.70.

Figura 10.71.

14.1.3. Telerruptor

El aparato telerruptor, sesuele usar en instalacionesde interior, y viene a sustituirlabores de conmutacin.

Figura 10.72. Telerruptor.

A1

A2 1214

11

I>

1

2

N

N

PEPIA10 A

S3S2

E2

Telerruptor

E1

Pulsadores

12 14

11

A1

A2

A1

A2

12 14

11

S1

E

0

1

0

1

0

1

S2

Telerruptor

IN

R

S1

E1

S2

Telerruptor

IN

R E2

E3


a e

Programacin telerruptor

En programacin, se puedeconstruir un telerruptor devarias formas. Una de las mssimples, util iza flancos,positivo y negativo. A conti-nuacin, se muestra en len-guaje LD.

Figura 10.76.Telerruptor en Ladder.

Q1I1

Q1

Lnea 1.

Lnea 2.

M1

Q1M1

P

N

M1

R

R

S

S

14.1.4. Flanco positivo

14.1.5. Flanco negativo

La funcin flanco positivo detecta un cambio de 0 a 1 en su entrada, imple-mentando a su salida un 1 durante un ciclo de programa, es decir, un instante.

Ejemplo

Un pulsador efecta una orden mientras es presionado, normalmente, durantepoco tiempo. Qu ocurre si el pulsador se avera y se queda presionado de formapermanente? La instalacin, a travs de la programacin, est recibiendo todo eltiempo una orden de marcha, y esto puede ocasionar el mal funcionamiento delsistema. Con el uso del flanco positivo, aunque el pulsador est presionado todo eltiempo, la orden slo se efectuar el tiempo necesario para la llamada, menos de unsegundo.

La funcin flanco negativo implementa a su salida un 1 durante un instante, si suentrada detecta un cambio de 1 a 0 .

Ejemplo

Una aplicacin requiere que cuando un motor deje de funcionar, en ese momento,se debe efectuar una orden para que se active un segundo motor. Se usar un flanconegativo aplicado al primer motor; as, cuando pare, efectuar la orden de puesta enmarcha del siguiente.

Cronograma del flanco positivo.

El flanco positivo permite rdenes inequvocas.

Cronograma del flanco negativo.

Figura 10.73.

Figura 10.74.

Figura 10.75.

PFlancopositivo

Entrada

Salida

0

1

0

1

PFlancopositivo

Salida0

1S1

NFlanco

negativo

Entrada

Salida

0

1

0

1

264


a e

Figura 10.77.

Figura 10.78.

Figura 10.79.

Circuito propuesto para el ejemplo.

Contador que computa de maneraascendente, descendente y con entrada para reset.

Cronograma de cmputo a 8.

14.1.6. Contadores

Un contador realizar una accin, cuando una entrada sea activada un nmeroprogramado de veces. Tcnicamente, los contadores activarn o desactivarn unasalida, o un bit (bit a 1 bit a 0) cuando se alcanza un nmero predeterminado deconexiones en su entrada. Este nmero de activaciones, es la programacin.

Por ejemplo, cuando la entrada del contador se conexione 8 veces, se activar lasalida Q.

Primero, el contador est programado a 8; esto no quiere decir que la entradano pueda ser activada ms, si no que al llegar a 8, la salida tendr valor 1 .

Segundo, el contador puede disponer de descontador , lo cual hace que, si elnmero total del cmputo ascendente no es 8 la salida se desactivar.

Loscontadores podrn computar en positivo, en negativo o en ambos sentidos. Adems,tambin pueden contar con una entrada de RESET, que pone el cmputo y la salida acero.

ON

OFF

RSS

R

RS

M

M1

M2RSS

R

RSM

M1

M

NFlanco

negativo

265

Contadores rpidos

Los autmatas programa-bles que disponen de conta-dores rpidos, que serncapaces de computar veloci-dades superiores a las deltiempo de ciclo. Adems,existen mdulos perifricosespecficos para estos con-tadores rpidos.

Figura 10.80. Un contadorrpido podr computar las

vueltas de un motor.RC C

onta

dor

Ascendente

Descendente

Reset

Valor

Salida

1

0

Contador (valorprogramado 8)

Pulsadorde activacin

Salida

1 2 3 4 5 6 7 8

12

34

56

78

1

0


a e

Conversin de datosEn el siguiente grfico se muestra como el cmputo llega a 8, la salida se activa,pero el descontador baja el cmputo a un valor inferior a 8, con lo cual, la salida sedesconecta.

Figura 10.81.

Figura 10.82.

Contador en positivo y negativo.

Comparador.

Normalmente, de un contador usaremos dos variables; el bit digital de salida (C),que podr ser 0/1, y el dato del cmputo, medido en formato de -por ejemplo- 16 bits.

Esta funcin compara dos valores de entrada y permite el paso de corriente a susalida si se cumple la relacin entre ambos valores, que podr ser:

Igual que.Mayor que.Menor que.Mayor o igual que.Menor o igual que.

Ejemplo

La entrada analgica de un autmata programable est conectada a unanemmetro, que controla la velocidad del viento local. Si la velocidad registrada porel PLC es mayor o igual 100 km/h, se cierran automticamente los toldos, por peligrode rotura.

14.1.7. Comparadores

266

RC C

onta

dor

Contador

8

M

Las funciones de conversin,permiten modificar un tipo dedatos, en otro diferente, porejemplo, de formato Byte (8bits) a Word (16 bits).

Figura 10.83. Funcin deconversin de datos.

Bytea

Word

MB12 In Out MW20

Comparador

>=

1

0

Contador (valorprogramado 8)

Pulsadorde activacin

Salida

1 2 3 4 5 6 7 8

12

34

56

78

1

0

87

6

1

0

Pulsadordescontador

1 2


a e

Figura 10.84.

Figura 10.85.

Figura 10.86.

La velocidad real, se comparar con un valor establecido.

Operadores aritmticos.

Cuando la suma de las piezas de fruta, computadas por losdos contadores, sea igual a 100, se detiene el motor de las cintas.

Con los datos que maneja el autmata, procedentes de temporizadores, conta-dores, entradas analgicas, salidas analgicas, entre otros, se podr operararitmticamente. Los principales operadores son: suma, resta, multiplicacin, divi-sin, raiz cuadrada. Adicionalmente, algunas mquinas operan con trigonometra,logaritmos, incluso en operaciones de fifo y lifo.

Ejemplo

Dos cintas transportadoras, desplazan piezas de fruta a una caja comn. Cuandola suma de las piezas es 100 , cantidad estimada para llenar la caja, las cintas sedetienen, hasta que el proceso se reinicie de nuevo.

14.1.8. Operadores aritmticos

14.2. Programacin en Diagrama de Contactos (LD, Ladder Diagram)

El lenguaje grfico LD, es sin duda de los ms utilizados para programar autmatasprogramables, ya que la simbologa utilizada, es parecida a los esquemas elctricosempleados en instalaciones elctricas con rels o contactores. La utilizacin deentornos grficos, hace que la programacin se pueda enriquecer con textoscomplementarios explicativos.

267

Suma de tiempos

Los operadores aritmticospueden sumar tiempos dediferentes temporizadores, yaque en el fondo, el tiempocomputado son datos.

Por ejemplo, una instalacinde semforos est constan-temente barajando cifras detiempo, y la relacin entreellas, da como resultado elajuste que observamos en lava.

M

Comparador

>= >=

100 km/h

Suma

+

Resta

_

Producto

X

Divisin

_

M

Sumar

+RC Conta

dor

RC C

onta

dor

= 100


a e

I1 Q1

Lnea 1.

I2

Q1Rel

13 14

RelS0

11 12

S1

A1 A2

13 14

SS

RR

NOT

Smbolos LD

268

En el lenguaje de programa-cin LD, los smbolos (queson elementos de progra-macin aunque sean pare-cidos a esquemas elctricos)ms usados son:

Contacto abierto

Contacto cerrado

Negacin

Bobina directa

Bobina inversa

Activacin de bobina en SET

Desactivacin de bobina enRESET

Lnea 1.

El interruptor-conmutador (I1), activar de forma directa la memoria (M1), que es indicativo demodo automtico. La excitacin de cualquier rel trmico del circuito, impedir elfuncionamiento.

I1Int_man_aut

M1M_Automtico

Lnea 2.

Si el interruptor-conmutador (I1), NO est activo, se activa la marca (M2), que es indicativo demodomanual. La excitacin de cualquier rel trmico del circuito, impedir el funcionamiento.

I1Int_man_aut

M2M_Manual

I10RT_portabrocas

I9RT_conjunto

I10RT_portabrocas

I9RT_conjunto

Rel

13

14

Rel

S0

1112

S1

A1

A2

13

14

Note un ejemplo de programacin en LD, con comentarios:

La conversin por tanto entre un esquema de rels y lenguaje LD, es sencilla,aunque hay que buscar la equivalencia entre los componentes.

Figura 10.87.

Figura 10.88.

Figura 10.89.

Ejemplo de programacin en lenguaje de contactos.

En los esquemas elctricos en escalera,

Equivalencia entre sistemas.

La semejanza de este sistema de programacin a los circuitos elctricos basadosen rels y contactores, aporta en el diseo cierta facilidad, ya que partimos de la base,de que a la bobina, tiene que llegarle corriente elctrica. Nos referimos a circuitos enescalera.

la corriente tiene que llegar a la bobina pasando por los dispositivos.


a e

Figura 10.90.

Figura 10.91.

Cableado equivalente a la programacin dada.


Segn este esquema elctrico de cableado del PLC, deben quedar claros unosconceptos:

El pulsador S0 el contacto I1, ya que S0 es fsico e I1 es la represen-tacin virtual de S0 en el programa. De otro modo; un contacto fsico exterior deun pulsador, final de carrera, detector, etc. No tiene porqu representarse con lamisma condicin de abierto o cerrado en el programa. Por tanto, I1, es el terminalo conector que une el pulsador de paro S0 al autmata, y por donde el pulsador leaporta informacin de su estado -abierto o cerrado- al PLC.

Del mismo modo, I2 S1, sino una representacin del estado que tengaactualmente el pulsador S1.

Ejemplo

En reposo, tenemos este cableado y esta programacin. Qu ocurre si presio-namos a la vez los pulsadores S1 y S2?

NO ES

NO ES

269

Temporizadores en LD

Se representa el smbolo deltemporizador, y su contacto ocontactos, que podrn serabiertos o cerrados.

Figura 10.92.Temporizador en LD.

IN


10 seg.

T1

T1

I1Marcha

Q1Motor

KM1

A1

A2

A B

L+ M PE I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

S1I1

13

14

I2

S013

14

I1 Q1

Lnea 1.

I2

Q1

I1 Q1I2

T1Q1

Motor

>=Tiempo


a e

Contador en LDRespuesta

No se activar Q1, ya que al presionar S1, el contacto I1 se ABRE, aunque alpresionar S2, el contacto I2 se CIERRA.

Respuesta

La salida Q1 estar inicialmente activa, ya que S2 est implementando corriente alborne I2, por tanto, I2 cambia su estado en la programacin.

Efecto de la programacin.


Resultado de la programacin, segn el circuito elctrico.

Figura 10.93.

Figura 10.94.

Figura 10.95.

Ejemplo

Segn este cableado y esta programacin. Cmo estar actualmente -en reposo-la salida Q1?

Identificacin de variables

No slo para este lenguaje de programacin. Para una programacin extensa, sehace necesario una identificacin de variables de manera ordenada, que facilite sobretodo la puesta en marcha y depuracin de errores. El programa, sabr identificar lavariable por el nombre, adems de por el indicador propio.

270

I1 Q1I2

Se representa el smbolo delcontador, y su contacto ocontactos, que podrn serabiertos o cerrados. En elejemplo, el motor se activarcuando el contador computede forma positiva 10.

Figura 10.97.Contador en LD.

C1

C1

I1Cuenta

Q1Motor

R

C

Conta

dor

I2Descuenta

I3Puesta a cero

10

I1 Q1I2

I1 Q1I2

I1 Q1I2

Q1

S1_MARCHAS0_PARO KM1_MOTOR

SMBOLO VARIABLE COMENTARIOS0_PARO I1 Pulsador de paradaS1_MARCHA I2 Pulsador de marchaKM1_MOTOR Q1 Motor trifsico en caldera

Figura 10.96. El programa permitir crear listado de variables con nombres simblicos.

C1Q1

Motor

>=Cmputo


a e

Los contactos en lenguaje LD, se podrn asociar en serie, paralelo, y mixto.

Ejercicio

Un pulsador S1, pone en marcha un sistema de riego, que consiste en la activacinde un motor-bomba trifsico, por un tiempo total de 5 horas, pasadas las cuales, seconectar un segundo motor-bomba monofsico, al tiempo que se detiene el primermotor. El segundo motor funcionar un tiempo mximo de 4 horas. Existir un pulsadorde parada S2, adems de proteccin por rel trmico de cada motor.

Figura 10.98. Circuito mixto de contactos en LD.

271

Ejercicio

En qu estado se encuentrala lmpara E?

Figura 10.100.Programacin.

I0.2I0.0 Q0.0

I0.1

A B

L N PE I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

MicroPLC

Q1 Q2 Q3 Q4

OUTPUT 4xRELAY 10A

OK

KM 1

F2

12 6

34

5

12

34

56

12

34

56

A1

A2

M3

U1

V1

W1

KM 2

F3

12 6

34

5

12

34

12

34

56

A1

A2

M

U1

V1

S1

I113

14

S2

I213

14

F2

I395

96

F3

I495

96

KM 1

A1

A2

KM 2

A1

A2

H1

A1

A2

Figura 10.99. Cableado del ejercicio propuesto.

L1

L2

L3

N

PE

SMBOLO VARIABLE COMENTARIOS1_MARCHA I1 Pulsador de paradaS2_PARO I2 Pulsador de marchaF2_RT_MOT_TRIFS. I3 Rel trmico motor trifsicoF3_RT_MOT_MONO. I4 Rel trmico motor monofsicoMOTOR1 Q1 Motor trifsicoMOTOR2 Q2 Motor monofsicoAVERA Q3 Aviso por avera

Tabla 10.8. Lista de smbolos.

NOT

E


Pulsador de marchaPulsador de parada

a e

272

Figura 10.101. Programacin en LD.

TON

T1

5 Horas

RS

R

S

MOTOR 1Q1S1_MARCHA

I1

P

MOTOR 2Q2

F2 (I3)

F3 (I4)

Lnea 1.

S2 (I2)

TON

T2

4 horasT2

RS

R

SP

T1

MOTOR 2Q2

F2 (I3)

F3 (I4)

Lnea 2.

S2 (I2)

F2 (I3)

F3 (I2)

AVERAQ3

Lnea 3.

14.3. Programacin en Lenguaje de Funciones Lgicas (FBD, Function BlockDiagram)

El lenguaje grfico FBD es parecido a los esquemas empleados en electrnicadigital, utilizando funciones lgicas. Tambin se le pueden insertar textos explicativos.Recuerde las puertas lgicas usadas en el apartado del lgebra de Boole. En lasiguiente figura, se aprecia la comparacin de una programacin entre LD y FBD.

De la cual, conocemos las entradas (I1 e I2) y la salida (Q). Recuerde el significadode las puertas lgicas (&, puerta AND; , puerta OR; =1, puerta XOR, etc.). De laprogramacin en FBD, podemos convertir a LD, de manera simple. Si el autmataprogramable admite estos dos (o ms) sistemas de programacin, el resultado finalfuncional es el mismo.

Figura 10.102. Comparacin entre FBD y LD.

>1

I1

I2Q

&

>1

Q

I1 I2

Q

Q


a e

En la siguiente figura, aparece la equivalencia de la misma programacin, con unesquema elctrico puro.

Ejemplo

La entrada I0.0, activar la salida Q0.0, que a su vez se realimentar a travs de uncontacto. Para desactivar el circuito se usar un contacto cerrado I0.1.

273

Funcin NOT

Para simplificar las progra-maciones, la funcin inver-sora NOT, se puede contraercon un crculo como smbolo,antes del siguiente bloquefuncional.

Figura 10.105.Funcin NOT. Bloquenormativo y reducido.

1 &AND

I5

I6

&

AND

I5

I6

NOT

En LD

En FBD

Cronograma

I0.0 Q0.0

Q0.0

I0.1

AND

&Q0.0

ORI0.0

I0.1Q0.01

I0.0

Q0.0

I0.1

Normalmente permite laconexin directa del tempori-zador a otros componentes,al no usar contactos abiertoso cerrados.

Figura 10.106.Temporizador en FBD.

Temporizadores en FBD

Q0.0

TON

3 seg.

I0.0

I1

I2

I3

Q

I1

I2

I3&

>1

&

>1

I1

I2

I3

Figura 10.103. Comparacin entre contactos elctricos y FBD.

Figura 10.104. Ejemplo FBD, comparacin y cronograma.


a e

274

En LD

En FBD

Cronograma

I0.0

T1tiempo

Q0.0

T1contacto

> 3 seg < 3 seg

I0.0

Q0.0

TON

T1

T1

3 seg.

AND

&T1Q0.0

TON T1

3 seg.

I0.0

Ejemplo

Una vez se active la entrada I0.0, la salida Q0.0, har lo mismo pasados tressegundos. Si la entrada I0.0 = 0, la salida tambin adoptar ese estado.

Ejemplo FBD, comparacin y cronograma.Figura 10.107.

I0.0

I0.1

Q0.0

I0.0 Q0.0I0.1

RS

En LD

En FBD

Cronograma

I0.0 Q0.0I0.2

S

R

AND

&I0.0

I0.1

Q0.0

AND

&I0.0

I0.2

I0.2

R

S

Ejemplo

La salida Q0.0 se activar en SET, si se excitan a la vez las entradas I0.0 e I0.1. Paraanular a Q0.0 en RESET, se deben excitar a la vez las entradas I0.0 e I0.2.

Ejemplo FBD, comparacin y cronograma.Figura 10.108.


a e

I6-

B3

DE

TE

CT

OR

2T

OLV

A

I4-

B1

C

LU

LA

FO

TO

EL

C

TR

ICA

I5-

B2

DE

TE

CT

OR

1T

OLV

A

Q1

-M

1K

M1

MO

TO

R1

Q2

-M

2K

M2

MO

TO

R2

Q4

-H

4A

VIS

OR

T-

ON

Q1

-H

1M

OT

OR

1-

ON

I7-

F2

RE

L

T

RM

ICO

M1

I8-

F3

RE

L

T

RM

ICO

M2

Q3

-H

3A

VIS

OB

1-O

N

Q2

-H

2M

OT

OR

2-

ON

I1-

S1

PU

LS

AD

OR

DE

MA

RC

HA

I2-

S2

PU

LS

AD

OR

DE

PA

RO

I3-

S3

PU

LS

AD

OR

RE

SE

T

Ejercicio con lenguaje FBD

Trituradora de grava

Figu

ra10

.109

.G

rfic

ode

leje

rcic

iopr

opue

sto.

275


a e

276

Argumento

Una tolva, admite grava de diferente calibre para ser sometida a un proceso detrituracin, donde se tienen que cumplir las siguientes condiciones:

1. La grava slo entra a la tolva por un lateral, estando los otros tres, protegidos por unavalla.

2. El proceso de moledura, se pone en marcha con el pulsador de llave S1 (I1), queactiva en primer lugar el motor 1 de la tolva (Q1), y a los 5 segundos el motor de lacinta transportadora 2 (Q2). Para que comience el proceso, la tolva debe estar llenade grava.

3. Dos detectores B1 y B2 (I3 e I4), advierten el llenado de la tolva; si ello ocurre, sepuede iniciar el proceso, activando los motores de la tolva y cinta respectivamente. Elmotor de la cinta permite que la grava molida se transporte a un recipiente mayor.

KM 1

F2

12 6

34

5

U1 V1 W1

U2 V2W2

Conexionado del motor:,

Motor 400/230 V (Y-D)conexin tringulo a 230 V

L1

L2

PE

12

34

56

L3

12

34

56

A1

A2

M3

U1

V1

W1

KM 2

F3

12 6

34

5

U1 V1 W1

U2 V2W2

Conexionado del motor:

Motor 400/230 V (Y-D)conexin tringulo a 230 V

12

34

56

12

34

56

A1

A2

M3

U1

V1

W1

MOTORTOLVA

MOTORCINTA

SMB

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