CURSO festo de PLC.pdf

Sistema para Enseñar Automatización y Comunicaciones

Controles Lógicos Programables

94427 E

Libro de Trabajo - Nivel básico

Nº de artículo: Descripción: Denominación: Edición: Composición: Gráficos: Autores: Traducción:

94427 E ARBB.SPS FPC GS D.S301-C-FPC-E 03/1999 F. Ebel, M. Schwarz D. Schwarzenberger E. v. Terzi, H. Regber, C. Löffler, F. Ebel I. Sahun

© Copyright by Festo Didactic KG, D-73734 Esslingen, 1999

Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, así como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.

3

Prefacio El Sistema para la Enseñanza de Automatización y Comunicaciones de Festo Didactic para cumplir con los diversos requerimientos de la formación profesional y especializada. Los diferentes equipos de formación están estructurados consecuentemente: Equipos básicos que aportan conocimientos básicos en una amplia gama de tecnologías. Los equipos de tecnología tratan con importantes áreas de la técnica de control en bucle abierto y en bucle cerrado. Los equipos de funciones explican las funciones básicas de los sistemas automatizados. Los equipos de aplicación proporcionan una forma avanzada de realizar prácticas muy orientadas a la realidad industrial. El diseño modular del sistema de enseñanza permite aplicaciones que van más allá de los límites de los equipos individuales. La utilización de un PLC, por ejemplo, es posible en el campo de los actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos. Todos los equipos de enseñanza tienen una estructura idéntica: Hardware o parte física Teachware o parte didáctica Software o conjunto de programas Cursos El hardware está formado por componentes e instalaciones industriales adaptados para fines didácticos. El courseware se ajusta metodológica y didácticamente al hardware de formación. El courseware comprende: Libros de texto (con ejercicios y ejemplos) Libros de trabajo (con ejercicios prácticos, hojas de trabajo, notas suplementarias, soluciones y fichas técnicas Transparencias para retroproyección y vídeos (como medios visuales de ayuda al instructor) Los medios de enseñanza y de aprendizaje están disponibles en varios idiomas. Han sido diseñados para su utilización en clase, pero también pueden utilizarse con fines autodidactas. En el campo del software, se dispone de programas asistidos por ordenador y software de programación para controles lógicos programables. La gama de productos de Festo Didactic para la formación básica y avanzada se completa con una amplia selección de cursos ajustados al contenido de los equipos de tecnología.

Festo Didactic • TP301

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Distribución de este libro Este libro está estructurado como sigue: Sección A – Curso Sección B – Fundamentos Sección C – Soluciones Sección D – Apéndice

La sección A - Curso - enseña la programación de los Controles Lógicos Programables con la ayuda de una serie de ejercicios progresivos. Cualquier conocimiento técnico que se necesite para la realización de un ejercicio se ofrece al principio. Las funciones se limitan a los requerimientos más elementales. En la sección B, pueden obtenerse conocimientos más detallados. La sección B - Fundamentos - contiene conocimientos técnicos de aplicación general para suplementar los contenidos de formación de los ejercicios en la sección A. Se establecen enlaces teóricos con la necesaria terminología técnica explicada con la ayuda de ejemplos. Un índice proporciona un medio fácil de buscar la terminología. La sección C - Soluciones - proporciona las soluciones a los ejercicios de la sección A, con breves explicaciones. La Sección D - Apéndice - contiene las fichas técnicas y un glosario que sirve como medio de referencia.

TP301 • Festo Didactic

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Equipo de tecnología TP301 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

Tabla de componentes/ejercicios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

Componentes del equipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

Notas sobre seguridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

Notas sobre el funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Sección A – Curso Componentes de un control lógico programable Ejercicio 1:

Diseño y funcionamiento de un control lógico programable Componentes de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-3

Programación según IEC 1131 Ejercicio 2:

Del problema a la solución – teniendo en cuenta IEC 1131-3 Pasos prácticos para la programación de un PLC. . . A-9

Operaciones lógicas básicas Ejercicio 3:

Circuito de una lámpara La función de asignación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-15

Ejercicio 4:

Alarma antirrobo La función NOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-25

Ejercicio 5:

Prensa con barrera protectora La función AND. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-35

Ejercicio 6:

Sistema de timbre La función OR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-45

Sistemas lógicos sin funciones memorizantes Ejercicio 7:

Dispositivo estampador Combinación de AND/OR/NOT . . . . . . . . . . . . . . . . A-55

Ejercicio 8:

Control de un silo para dos materiales a granel Circuito combinatorio con derivación . . . . . . . . . . . . A-65

Sistemas lógicos con funciones memorizantes Ejercicio 9:

Alarma de incendios Activación de una salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-73


Tabla de contenido

6

Ejercicio 10:

Supervisión de la rotura de una broca Activación y desactivación de una salida . . . . . . . A-81

Ejercicio 11:

Activación de un cilindro Flancos de las señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-89

Sistemas lógicos con funciones temporales Ejercicio 12:

Encolado de componentes Pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-101

Ejercicio 13:

Dispositivo de marcado Señal con retardo a la conexión . . . . . . . . . . . . . A-111

Ejercicio 14:

Dispositivo de fijación Señal con retardo a la desconexión . . . . . . . . . . A-121

Sistemas de control secuencial Ejercicio 15:

Dispositivo elevador para paquetes Secuencia lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-131

Ejercicio 16:

Dispositivo elevador y clasificador para paquetes Derivación alternativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-147

Ejercicio 17:

Dispositivo de estampación con contador Ciclos de recuento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-159

Sección B – Fundamentos Capítulo 1 Automatizando con un PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1 1.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-2

1.2

Campos de aplicación de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-2

1.3

Diseño básico de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-5

1.4

El nuevo estándar para PLC IEC 1131 . . . . . . . . . . . . . . . . . B-8

Capítulo 2 Fundamentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-11 2.1

El sistema de numeración decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-12

2.2

El sistema de numeración binario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-12

2.3

El código BCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-14

2.4

El sistema de numeración hexadecimal . . . . . . . . . . . . . . . B-14

2.5

Números binarios con signo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-15

2.6

Números reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-15


7

2.7

Generación de señales binarias y digitales . . . . . . . . . . . . . B-16

Capítulo 3 Operaciones Booleanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-19

3.1

Funciones lógicas básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-20

3.2

Otras operaciones lógicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-24

3.3

Establecimiento de funciones de conmutación . . . . . . . . . . B-26

3.4

Simplificación de funciones lógicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-28

3.5

Diagrama de Karnaugh-Veitch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-30

Capítulo 4 Diseño y modo de funcionamiento de un PLC . .

B-33

4.1

Estructura de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-34

4.2

Unidad de procesamiento principal de un PLC . . . . . . . . . . B-36

4.3

Modo de funcionamiento de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-38

4.4

Memoria del programa de la aplicación . . . . . . . . . . . . . . . B-40

4.5

Módulo de Entradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-42

4.6

Módulo de Salidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-44

4.7

Aparato programador / Ordenador personal . . . . . . . . . . . . B-46

Capítulo 5 Programación de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-49

5.1

Búsqueda de una solución sistemática . . . . . . . . . . . . . . . . B-50

5.2

Recursos de estructuración de IEC 1131-3 . . . . . . . . . . . . B-53

5.3

Lenguajes de programación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-56

Capítulo 6 Elementos comunes de los lenguajes . . . . . . . . .

B-61

6.1

Recursos de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-62

6.2

Tipos de datos y variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-66

6.3

Unidades de organización de programas . . . . . . . . . . . . . . B-76

Capítulo 7 Diagrama de bloques de función . . . . . . . . . . . . .

B-91

7.1

Elementos del diagrama de bloques de función . . . . . . . . . B-92

7.2

Evaluación de redes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-93

7.3

Estructuras de bucle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-94


8

Capítulo 8 Diagrama de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-95 8.1

Elementos del diagrama de contactos. . . . . . . . . . . . . . . . . B-96

8.2

Funciones y bloques de función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-98

8.3

Evaluación de los renglones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-99

Capítulo 9 Lista de instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-101 9.1

Instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-102

9.2

Operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-103

9.3

Funciones y bloques de función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-104

Capítulo 10 Texto estructurado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-107 10.1

Expresiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-108

10.2

Instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-110

10.3

Instrucciones de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-112

10.4

Instrucciones de iteración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-115

Capítulo 11 Diagrama de funciones secuencial. . . . . . . . . . . . B-119 11.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-120

11.2

Elementos del diagrama de funciones secuencial . . . . . . B-120

11.3

Transiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-130

11.4

Pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-133

11.5

Ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-143

Capítulo 12 Sistemas de control lógico. . . . . . . . . . . . . . . . . . B-147 12.1

Qué es un sistema de control lógico . . . . . . . . . . . . . . . . . B-148

12.2

Sistema de control lógico sin propiedades memorizantes

12.3

Sistema de control lógico con propiedades memorizantes B-154

12.4

Evaluación de flancos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-157

B-148

Capítulo 13 Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-161 13.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-162

13.2

Temporizador de pulsos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-163


9

13.3

Señal con retardo a la conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-165

13.4

Señal con retardo a la desconexión. . . . . . . . . . . . . . . . . . B-167

Capítulo 14 Contadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-171

14.1

Funciones de contador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-172

14.2

Contador incremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-172

14.3

Contador decremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-176

14.4

Contador incremental/decremental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-178

Capítulo 15 Sistemas de control secuencial . . . . . . . . . . . . .

B-179

15.1

Qué es un sistema de control secuencial . . . . . . . . . . . . . B-180

15.2

Diagrama de funciones según IEC 848 . . . . . . . . . . . . . . B-180

15.3

Diagrama desplazamiento-fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-186

Capítulo 16 Puesta a punto y seguridad en el manejo de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-187

16.1

Puesta a punto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-188

16.2

Seguridad en el manejo de un PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . B-190

Capítulo 17 Comunicaciones con PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-195

17.1

La necesidad de comunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-196

17.2

Transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-196

17.3

Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-197

17.4

Comunicación a nivel de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-198

Apéndice Bibliografía de ilustraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-202 Bibliografía de literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-203 Directrices y estándares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-205 Indice

.........................................


B-209

10

Sección C – Soluciones

Sección D – Apéndice Fichas técnicas Entrada de señales eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 011088 Indicador y placa de distribución eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 030311 Cilindro de simple efecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152887 Cilindro de doble efecto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152888 Unidad de mantenimiento con válvula de interrupción . . . . . . . . . . 152894 Distribuidor de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152896 Sensor de proximidad, inductivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152902 Sensor de proximidad, capacitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152903 Sensor de proximidad, óptico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152904 Interruptor de proximidad para montake en cilindro . . . . . . . . . . . . 152905 Electroválvula de 5/2-vías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152909 Electroválvula de 5/2-vías de dos bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152910 Unidad de conexión para E/S digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159385

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D-3


11

Equipo de tecnología TP301 "Controles Lógicos Programables" El equipo de tecnología TP301 "Controles Lógicos Programables" es parte integrante del Sistema para la Enseñanza de Automatización y Comunicaciones de Festo Didactic y forma parte del nivel básico del TP300. Los objetivos didácticos del TP301 son aprender cómo se programan los controles lógicos programables y enseñar los fundamentos de la creación de programas en los lenguajes ’Diagrama de Contactos’ (ladder diagram o LD), ’diagrama de bloques de función’ (function block diagram o FBD), ’lista de instrucciones’ (instruction list o IL), ’texto estructurado’ (structured text o ST) y ’diagrama de funciones secuencial’ (sequential funtion chart o SFC, muy parecido al GRAFCET). La programación se realiza según IEC 1131-3. Tiene la opción de utilizar este libro de trabajo con diversos controles lógicos programables de distintos fabricantes, Las soluciones están disponibles para los controles Festo, Siemens S5-95U, AEG A120 y Mitsubishi Melsec A1S. Los ejercicios en este libro de trabajo puede realizarse con cualquiera de los dos diferentes equipos, es decir, con la placa perforada o la versión con placa perfilada. Se recomienda tener conocimientos básicos de electroneumática para trabajar con el equipo de tecnología TP301. Los ejercicios del TP301 tratan con los siguientes temas principales: Componentes de un control lógico programable Programación de PLC según IEC 1131 Operaciones lógicas básicas Sistemas de control lógico Sistemas de control secuencial La asignación de componentes y ejercicios puede verse en la siguiente tabla de asignaciones componentes/ejercicios.


12

Asignación de componentes a los ejercicios Descripción

1

2

3

4

Entrada de señales eléctricas

1

1

Distribuidor e indicador eléctrico

1

1

5

1

7

1

8

1

1

Sensor de proximidad, óptico Sensor de proximidad, inductivo

6

1 1

Sensor de proximidad, capacitive

9

10

1

1

1

1

11

1

1

13

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

Electroválvula de 5/2 vías de doble bobina Cilindro de doble efecto

Distribuidor

1

1

1

2

16

17

1

1

1

1 1

1

1

4

4

4

4

1

2

2

2

1

1

2

2

1

1

1

Cilindro de simple efecto Válvula de paro/marcha con filtro y regulador

15

1

1 1

14

1

Sensor de proximidad con brida para cilindro Electroválvula de 5/2 vías de una bobina

12

1 1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1


13

Equipo TP310, Placa de montaje perfilada, Nº de artículo 080 261 Descripción

Nº de artículo

Cantidad


011 088

1


030 311

1

Sensor de proximidad, óptico

152 904

1

Sensor de proximidad, inductivo

152 902

1

Sensor de proximidad, capacitivo

152 903

1

Sensor de proximidad con brida para cilindro

152 905

4

Electroválvula de 5/2 vías de una bobina

152 909

2

Electroválvula de 5/2 vías de dos bobinas

152 910

1

Cilindro de doble efecto

152 888

2

Cilindro de simple efecto

152 887

1

Válvula de paro/marcha con filtro y regulador

152 894

1

Distribuidor

152 896

1

Tubo de plástico

151 496

Distribuidor de enchufe rápido

036 315

opcional, no incluído en la dotación original del equipo Fuente de alimentación

151 503

Juego de cables

030 332

Clavija adaptadora

035 651


14

Equipo TP301, Placa de montaje perforada, Nº de artículo 080 260

Descripción

Nº de artículo

Cantidad


011 088

1


030 311

1

Sensor de proximidad, óptico

150 758

1

Sensor de proximidad, inductivo

150 757

1


150 759

1

Sensor de proximidad con brida para cilindro

030 331

4


030 315

2


030 317

1


013 415

2


011 711

1

Válvula de paro/marcha con filtro y regulador

011 758

1

Distribuidor

011 713

1

Tubo de plástico

006 204


006 831

opcional, no incluído en la dotación original del equipo Fuente de alimentación

151 503

Juego de cables

030 332


15

Notas sobre seguridad En interés de la seguridad, deben seguirse las siguientes indicaciones:

Montar los componentes en la placa de forma segura. No aplicar el aire comprimido hasta que se no hayan realizado y asegurado todas las conexiones. Proceder con cuidado al aplicar el aire comprimido. Los cilindros pueden avanzar o retroceder en el momento que se aplique el aire comprimido. Desconectar el aire inmediatamente si hay líneas sueltas. Esto evita accidentes. No desconectar líneas de aire bajo presión. No sobrepasar la presión de trabajo máxima permitida de 8 bar. Observar las normas generales de seguridad según DIN 58 126 y VDE 0100. Usar solamente tensiones extra bajas de hasta 24 V DC. Observar las fichas técnicas de los componentes individuales, en especial las notas relacionadas con la seguridad.


16

Notas sobre el funcionamiento Cuando se monte un circuito, deben observarse las siguientes notas: Bloquear la salida 2 de la válvula, si se conecta un cilindro de simple efecto a una válvula 5/2 vías.

4(A)

5(R)

2(B)

3(S)

1(P)

Tapón para la salida 2 de la válvula de 5/2 vías

Las señales de entrada, que se producirían durante un proceso real de producción, se reproducen en parte por señales emitidas por pulsadores o interruptores.


A-I

Sección A – Curso Componentes de un control lógico programable Ejercicio 1:

Diseño y funcionamiento de un control lógico programable Componentes de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-3

Programación según IEC 1131 Ejercicio 2:

Del problema a la solución – teniendo en cuenta IEC 1131-3 Pasos prácticos para la programación de un PLC. . . A-9

Operaciones lógicas básicas Ejercicio 3:

Circuito de una lámpara La función de asignación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-15

Ejercicio 4:

Alarma antirrobo La función NOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-25

Ejercicio 5:

Prensa con barrera protectora La función AND. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-35

Ejercicio 6:

Sistema de timbre La función OR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-45

Sistemas lógicos sin funciones memorizantes Ejercicio 7:

Dispositivo estampador Combinación de AND/OR/NOT . . . . . . . . . . . . . . . . A-55

Ejercicio 8:

Control de un silo para dos materiales a granel Circuito combinatorio con derivación . . . . . . . . . . . . A-65

Sistemas lógicos con funciones memorizantes Ejercicio 9:

Alarma de incendios Activación de una salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-73


A-II

Ejercicio 10:

Supervisión de la rotura de una broca Activación y desactivación de una salida . . . . . . . A-81

Ejercicio 11:

Activación de un cilindro Flancos de las señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-89

Sistemas lógicos con funciones temporales Ejercicio 12:

Encolado de componentes Pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-101

Ejercicio 13:

Dispositivo de marcado Señal con retardo a la conexión . . . . . . . . . . . . . A-111

Ejercicio 14:

Dispositivo de fijación Señal con retardo a la desconexión . . . . . . . . . . A-121

Sistemas de control secuencial Ejercicio 15:

Dispositivo elevador para paquetes Secuencia lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-131

Ejercicio 16:

Dispositivo elevador y clasificador para paquetes Derivación alternativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-147

Ejercicio 17:

Dispositivo de estampación con contador Ciclos de recuento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-159


A-3 Ejercicio 1

Controles lógicos programables

Tema

Diseño y funcionamiento de un control lógico programable Componentes de un PLC

Título

Ser capaz de explicar el diseño básico y el modo de funcionamiento de un PLC Ser capaz de configurar y poner a punto un PLC

Objetivo didáctico

Actualmente los Controles Lógicos Programables forman parte de cualquier proceso de automatización. La Fig. A1.1 muestra una configuración típica de una solución de automatización realizada por medio de un PLC. El sistema de control mostrado representa los componentes más elementales de una aplicación con PLC.

Conocimientos técnicos

B 16

PC / Aparato programador

Display / Unidad de Control

PLC

Sensores

Actuadores

Fig. A1.1: Automatización con PLC


A-4 Ejercicio 1

Los componentes básicos de un sistema de control son: Control Lógico Programable (PLC), también denominado Autómata Programable (AP). Bajo este nombre se incluyen los módulos electrónicos a través de los cuales todas las funciones de la máquina o sistema a controlar son direccionadas y activadas en una secuencia lógica Sensores Estos componentes están situados directamente en el sistema o la máquina a controlar, y a través de ellos el PLC interroga el estado o posición de la máquina. Actuadores Estos componentes están situados directamente en el sistema o máquina a controlar y a través de ellos, el PLC es capaz de cambiar o influir en estados y con ello en el proceso técnico. PC o dispositivo programador Se utiliza para crear el programa que contiene la lógica del sistema o maquinaria a controlar y transferirla a la memoria del PLC. Al mismo tiempo, estas herramientas de programación también proporcionan funciones de apoyo para la verificación del programa de PLC y la puesta a punto del control. Unidades de indicación y control Esto les permite supervisar e influir en el funcionamiento del sistema o la máquina. Control Lógico programable El componente más importante de un sistema de control es el PLC y su programa. La Fig. A1.2, ilustra los componentes de un sistema PLC

Programa PLC

Módulo de entrada

Fig. A1.2: Componentes de un sistema PLC

Sensores

UPP Unidad Principal de Proceso

Módulo de salida

Actuadores


A-5 Ejercicio 1

Un PLC se conecta con el sistema a controlar a través de módulos de entra y de salida. El sistema a controlar proporciona señales de entrada (generalmente binarias) a través de los sensores, a los módulos de entrada. Estas señales son procesadas en la unidad principal de proceso, el componente más importante de un PLC. Antes de la formulación de los estándares IEC, conocida como "unidad central de control" (CCU). La "especificación" para el procesamiento de señales de define en el programa del PLC. El resultado del procesamiento es emitido a los actuadores del sistema a controlar a través del módulo de salida. Así, el diseño de un PLC corresponde al de un ordenador.

B4

Programa de PLC Un programa de PLC consiste en una secuencia lógica de instrucciones. El programa de control es almacenado en una memoria especial, leíble electrónicamente, denominada ’memoria del programa’ del PLC. Durante el desarrollo del programa se utilizan memorias RAM con baterías de respaldo ya que su contenido puede variarse muy rápidamente. Una vez probado y depurado el programa del control, suele transferirse a una memoria de sólo lectura, es decir una EPROM. En cualquier caso, cuando se ejecuta el programa se procesa en ciclos continuos. Señales Las señales de entrada llegan al PLC a través de los sensores. Estas señales contienen información sobre el estado del sistema a controlar. Es posible introducir señales binarias, digitales y analógicas. Un PLC solamente puede reconocer y emitir señales eléctricas. Por esta razón, las señales no-eléctricas deben convertirse en señales eléctricas por medio de convertidores. Ejemplos de sensores son: Pulsadores, interruptores, finales de carrera, sensores de proximidad Las señales de salida influyen en el sistema a controlar. Las señales pueden emitirse en forma binaria, digital o analógica. Las señales de salida se amplifican en señales de conmutación a través de los actuadores o se convierten en señales para otras formas de energía. Ejemplos de actuadores son: Pilotos, zumbadores, timbres, contactores, cilindros con electroválvulas, motores de paso a paso.


B4

A-6 Ejercicio 1

Descripción del problema

Debe resolverse una tarea de control por medio de un control lógico programable (PLC). El alumno deberá familiarizarse con el diseño básico de un PLC.

Croquis de situación

Definición del ejercicio

1. Componentes de un PLC 2. Diseño y puesta a punto del PLC que haya seleccionado

Realización

Para llevar a cabo el ejercicio utilizando las hojas de trabajo, véase la sección B del libro de trabajo y la ficha técnica o el manual del PLC que se utilice


A-7 Ejercicio 1

HOJA DE TRABAJO 1. Componentes de un PLC Pregunta 1 ¿Cuáles son los componentes básicos de un PLC?

B 4.1

Pregunta 2 ¿Cuáles con los módulos básicos que forma la unidad central de control en un control lógico programable?

B 4.2

Pregunta 3 ¿Cómo se consigue el aislamiento eléctrico entre las señales de un sensor/actuador y el PLC?

B 4.5


A-8 Ejercicio 1

HOJA DE TRABAJO 2. Diseño y puesta a punto del PLC que se haya seleccionado Introducir los datos técnicos del control lógico programable seleccionado en la tabla inferior.

Tensión de funcionamiento Tensión nominal Margen de tensión admisible Consumo de corriente

Entradas Cantidad Corriente de entrada Nivel de entrada

Salidas Cantidad Lógica de conmutación Tensión de salida

Datos técnicos

Corriente de salida

Configurar el PLC según las notas destacadas en la ficha técnica o el manual.


A-9 Ejercicio 2


Tema

Del problema a la solución – teniendo en cuenta IEC 1131-3 Pasos prácticos para la programación de un PLC

Título

Familiarizarse con los recursos básicos del lenguaje para la configuración y estructuración de un programa de PLC según IEC 1131-3 Se capaz de declarar variables para su uso en un programa de PLC. Ser capaz de aplicar un procedimiento sistemático para la realización de los ejercicios con PLC.

Objetivo didáctico

Creación de un programa de PLC Los pasos prácticos para la creación de un programa de PLC se muestran en la fig. A2.1


B5

Descripción de la tarea de control Descripción verbal Croquis de situación Programa del PLC

Instalación/proceso

Trazado de la solución Representación como tabla de funciones (sistema de control lógico) Representación en forma de FCH según IEC 848 (sistema de control secuencial)

Planificación de la instalación Trazado del esquema del circuito

Realización de la solución Configuración del PLC Declaración de variables del programa PLC Formulación de la lógica del programa PLC en LD, FBD, IL, ST o SFC

Montaje de la instalación

Prueba y puesta a punto del sistema de control Transferencia del programa al PLC Verificación del sistema de control (programa del PLC e instalación) y corrección de los posibles errores

Documentación del sistema de control Impresión del programa con comentarios Creación de la lista de referncias cruzadas Inclusión de los esquemas del circuito


Fig. A2.1: Procedimiento para la creación de un programa de PLC

A-10 Ejercicio 2

B 6.1

Tabla A2.1: Ejemplo de lista de asignaciones

Descripción de una tarea de control Los requerimientos básicos para describir una tarea de control incluyen una descripción verbal, un croquis de situación y la definición de los sensores y actuadores a utilizar. Esta información es necesaria para el desarrollo de esquemas de circuitos. Además, es necesario definir la asignación de sensores a las salidas del PLC. Un ejemplo de lista de asignaciones de este tipo se muestra en la tabla A2.1. Designación del recurso

Direcciones de Entrada/salida en el PLC

Comentario

S1

I1.5

Pulsador de MARCHA

Y5

Q2.7

Avance del cilindro C

Dado que esta lista forma parte integrante de los programas de PLC, no se crea por separado en el caso de pequeñas tareas de control. Diseño de la solución La solución diseñada es dar una clara representación de la función y comportamiento del control, independientemente de la tecnología. La tabla de funciones se utiliza como medio de describir sistemas sencillos de control lógico. El diagrama de funciones según IEC 848 es particularmente adecuado para la descripción de sistemas de control secuenciales. Realización de la solución La realización de la solución se divide en: Programación de la lógica del sistema de control (PLC) Incorporación del programa de PLC en el PLC o en el sistema PLC Un ejemplo de esto se muestra en la fig. A2.2 utilizando una tarea de control sencilla:

Ejemplo

Debe sonar un timbre tanto si se presiona el pulsador de la puerta del jardín como si se presiona el pulsador de la puerta de la casa. Cuando se empieza la creación de un programa de PLC, los recursos deben declararse con la sintaxis definida por IEC 1131-3. Las entradas y salidas del PLC declaradas en la fig. A2.2a son variables locales dentro del programa "Timbre". La utilización de variables globales se necesita normalmente en tareas de control algo más complejas.


A-11 Ejercicio 2

A continuación de la declaración, se formula en cuerpo del programa. En este punto se dispone de funciones y bloques de función para crear una programa con una distribución clara. El ejemplo se programa en diagrama de bloques de función utilizando la función lógica OR.

PROGRAM Timbre VAR Pulsador_FD AT %IX1: BOOL; Pulsador_AD AT %IX2: BOOL; Timbre AT %QX1: BOOL; END_VAR

Pulsador_FD

>=1

Timbre

Pulsador_AD

B 6.1 - 6.3

CONFIGURATION ejemplo RESOURCE Instalación TASK T_cíclica PROGRAM Timbre

END_PROGRAM a) Ejemplo de un programa de PLC

b) Ejemplo de la instalación de un programa en un PLC o en un sistema PLC

Para ejecutar un programa en el PLC, es necesario saber cómo se procesa el programa: cíclicamente o en relación con determinados acontecimientos. IEC 1131-3 facilita sus propios recursos de lenguaje para la asignación de tales características secuenciales y para la incorporación del programa al PLC. Estos con los recursos de lenguaje de configuración. La fig. A2.2b ilustra la configuración "Ejemplo". Esta configuración representa el PLC. La configuración "Ejemplo" requiere el recurso "Procesador_1". Este recurso está asignado al programa "Timbre". La tarea "T_ciclico" define que el programa "Timbre" debe procesarse cíclicamente.


Fig. A2.2: Realización de la solución

A-12 Ejercicio 2

Verificación y puesta a punto del control El programa se carga desde el PC o aparato programador al PLC para su verificación o puesta a punto del sistema de control. A continuación, debe comprobarse la interacción del PLC y el sistema a controlar. Documentación del sistema de control La documentación del sistema se compila tan pronto como la instalación funciona sin fallos y el programa del PLC ha sido modificado consecuentemente. LA documentación consiste básicamente en: el croquis de situación, el diseño de la solución formal, la impresión del programa con comentarios.



Las entradas y salidas del PLC, así como las variables adicionales para almacenamiento de información deben incorporarse al programa de PLC. Para ello, deberá familiarizarse con el procedimiento básico requerido para la generación de programas de PLC.

1. Procedimientos para crear un programa de PLC 2. Recursos de un PLC según IEC 1131-3 3. Declaración de variables según IEC 1131-3

Realización

Para llevar a cabo el ejercicio necesitará la información de la sección B del libro de trabajo: Capítulo 6, página B-65.


A-13 Ejercicio 2

HOJA DE TRABAJO 1. Pasos prácticos para la creación de un programa de PLC Especificar los cinco pasos prácticos para la creación de un programa de PLC,

Responder a las siguientes preguntas: 1. ¿Qué actividades hay que realizar en la etapa "Realización de la solución"?

2. Recursos de un PLC según IEC 1131-3 Los siguientes recursos deben direccionarse directamente. Especificar las designaciones según IEC 1131-3: Bit de entrada 14 Memoria 9 Palabra de salidas 3 Entrada 7 en la 2ª tarjeta de entradas


Pregunta

A-14 Ejercicio 2

HOJA DE TRABAJO 3. Declaración de variables según IEC 1131-3 En una declaración de programa, deberán tenerse en cuenta los siguientes datos. Utilice el tipo de datos adecuado en la declaración. La declaración deberá ser válida sólo localmente. la entrada del interruptor S1, aplicada a la entrada 2 de la 4ª tarjeta de entradas temperatura TEMP, aplicada a la palabra de salidas nº 1 memoria VALVULA_ABIERTA memoria booleana con el identificador PIEZA_PRESENTE, preasignada al valor inicial 0 memoria booleana con el identificador INIC_ROBOT, preasignada con el valor inicial 1 almacenamiento de un número (entero - INT) bajo el nombre NUMERO, con el valor 0 preasignado


A-15 Ejercicio 3


Tema

Circuito de una lámpara La función de asignación

Título

Comprender la actuación de una salida de PLC Ser capaz de realizar la función de asignación lógica con un PLC Se capaz de crear un programa de PLC según IEC 1131-3

Objetivo didáctico

Todo control lógico programable tiene un cierto número de entradas y salidas, a través de las cuales se conectan los sensores y actuadores. El programa transferido al control contiene las órdenes que interconectan las entradas individuales y las asignan a las correspondientes salidas.


La función de asignación La función de asignación permite que el estado de una señal de entrada sea transmitido directamente al estado de una salida del PLC. El comportamiento puede describirse claramente con la ayuda de una tabla de funciones, que lo representa por una entrada %IX1 y una salida %QX2 en la tabla A3.1. B3


%IX1

%QX2

0

0

1

1

Tabla A3.1: Tabla de funciones para la función de asignación

A-16 Ejercicio 3

Para realizar la función de asignación en cada uno de los lenguajes de programación, necesitará las órdenes mostradas en la tabla A3.2.

B8

LD %IX1

%QX2 Renglón con un contacto abierto y bobina no-memorizante.

B7

FBD

%IX1

B9

B 10

%QX2

IL

LD

%IX1

Leer el valor de la entrada especificada y cargarlo al acumulador

ST

%QX2

Carga el contenido del acumulador a la salida especificada

ST %QX2 := %IX1;

Tabla A3.2: La función de asignación

Conexión directa de la entrada y la salida especificadas

Asignación del valor de la entrada especificada a la derecha de ":=" a la salida especificada a la izquierda de ":="


A-17 Ejercicio 3

El accionamiento de un pulsador (S1) hace que se encienda la lámpara (H1). La lámpara debe permanecer iluminada mientras el pulsador se halle accionado.


S1 H1 Croquis de situación

1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y una ecuación booleana 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.



A-18 Ejercicio 3

Realización

1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo ⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada: Cantidad

Lista de componentes

Descripción

1

Control lógico programable

1

Cable de unión con la unidad de conexión

1

Unidad de conexión

1


1

Dispositivo indicador

Antes de cablear: ¡Desconectar la alimentación!

⇒ Establecer las conexiones eléctricas.

2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana ⇒ Describir el comportamiento del sistema de control independientemente de la tecnología por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana asociada.

3. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales del programa. ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado.


A-19 Ejercicio 3

4. Formulación del programa de PLC en uno de los lenguajes de programación ⇒ Seleccionar uno de los lenguajes de programación soportados por el sistema PLC que se utilice. Los lenguajes adecuados para la formulación de sistemas de control lógico son el diagrama de contactos, el diagrama de funciones, la lista de instrucciones y el texto estructurado.

5. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema del circuito Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC!

⇒ Cargar el programa en el PLC ⇒ Realizar una función de prueba ⇒ Corregir cualquier error que pudiera haber en el programa del PLC. ⇒ Documentar la solución


A-20 Ejercicio 3


A-21 Ejercicio 3

HOJA DE TRABAJO 1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo Completar el esquema eléctrico del circuito e introducir las direcciones disponibles de entrada y salida en el PLC que se utilice.

+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V

Esquema del circuito eléctrico

2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana Crear la tabla de funciones: S1

H1

0 1

Tabla de funciones

Deducir la ecuación booleana a partir de la tabla:

Ecuación booleana


A-22 Ejercicio 3

HOJA DE TRABAJO 3. Declaración de las variables del programa del PLC Declarar las variables requeridas en el programa del PLC: Denominación

Tipo de datos

Dirección

Comentario

Declaración de variables

4. Formulación del programa de PLC en uno de los lenguajes de programación Formular la solución de la tarea de control en uno de estos lenguajes: Diagrama de funciones (FBD) Diagrama de contactos (LD) Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST)

Programa del PLC


A-23 Ejercicio 3

HOJA DE TRABAJO Responder a las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es el comportamiento de una salida programada como no-memorizante, si deja de aplicarse la señal de entrada?

2. Describir el diseño básico de un módulo de salida.


Pregunta

A-24 Ejercicio 3


A-25 Ejercicio 4


Tema

Alarma antirrobo La función NOT

Título

Poder realizar la función not con un PLC

Objetivo didáctico

La función NOT La función NOT se utiliza para convertir señales binarias a su valor opuesto:


Si la señal es 0, se evalúa como 1 Si la señal es 1, se evalúa como 0 La Tabla A4.1 ilustra un ejemplo del comportamiento de la función NOT para la entrada %IX1 y una salida %QX2.


%IX1

%QX2

0

1

1

0

B3

Tabla A4.1: Tabla de funciones para la función NOT

A-26 Ejercicio 4

La tabla A4.2 contiene las órdenes para la realización de la función NOT en cada uno de los lenguajes de programación. B8

LD %IX1

%QX2 Renglón con contacto normalmente cerrado y bobina no-memorizante.

/

B7

FBD

%IX1

B9

B 10

NOT

%QX2

Usar la función NOT en la entrada especificada

IL

LDN

%IX1

Cargar el valor inverso de la entrada en el acumulador.

ST

%QX2

Cargar el contenido del acumulador a la salida especificada.

ST %QX2 := NOT %IX1;

Asignar el valor inverso de la entrada especificadaa la salida indicada a la izquierda de ":=".

Tabla A4.2: La función NOT


A-27 Ejercicio 4

Se ha dispuesto un fino hilo tensado tras una ventana, que se rompe si hay un intento de robo. Como resultado de la rotura se interrumpe un circuito cerrado y debe sonar un zumbador.


H1

S1 Croquis de situación

1. Trazado el esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC 5. Verificación y puesta a punto del programa y el sistema PLC



A-28 Ejercicio 4

Realización

1. Trazado el esquema del circuito y montaje del equipo ⇒ Completar el esquema del circuito eléctrico en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada: Cantidad


Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1


Antes de cablear: ¡Desconectar la alimentación!


2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana ⇒ Describir el comportamiento del sistema de control independientemente de la tecnología por medio de una tabla de funciones y la ecuación booleana asociada.

3. Declaración de las variables del programa PLC ⇒ Todas las variables deben ser declaradas como variables locales del programa del PLC ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado.


A-29 Ejercicio 4


5. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema del circuito Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC!

⇒ Cargar el programa en el PLC ⇒ Realizar una función de prueba ⇒ Corregir cualquier error que pudiera haber en el programa del PLC. ⇒ Documentar la solución.


A-30 Ejercicio 4


A-31 Ejercicio 4


+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V



H1

0 1

Tabla de funciones


Ecuación booleana


A-32 Ejercicio 4


Tipo de datos

Dirección

Comentario



Programa del PLC


A-33 Ejercicio 4

HOJA DE TRABAJO Responder a la siguiente preguntas: 1. La salida se activa como no-memorizante. ¿Cuál es el efecto en la señal de salida, si el hilo se rompe y debe ser reparado?


Pregunta

A-34 Ejercicio 4


A-35 Ejercicio 5


Tema

Prensa con barrera protectora La función AND

Título

Se capaz de realizar una función AND con un PLC Comprender el término ’función’ según IEC 1131-3 Poder utilizar funciones estándar según IEC 1311-3

Objetivo didáctico

Las funciones son parte de las unidades de organización del programa y por lo tanto representan un medio para configurar programas de PLC. IEC 1311-3 proporciona funciones estandarizadas para la solución de tareas básicas de tecnología de control.


La función AND Solamente cuando todas las señales conectadas en AND están en 1, el resultado es 1. Si una sola de las señales conectadas es 0, entonces el resultado es también 0. La tabla de funciones para la función AND se muestra a continuación para las dos entradas %IX1 y %IX2, así como para la salida %QX3.


%IX1

%IX2

%QX3

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

B3

Tabla A5.1: Tabla de funciones para la función AND

A-36 Ejercicio 5

La tabla A5.2 contiene las órdenes para la realización de la función AND en cada uno de los lenguajes de programación. B8

LD %IX1

%IX2

%QX3 Renglón con dos contactos en serie normalmente abiertos

B7

FBD %IX1 %IX2

&

%QX3

o bien %IX1 %IX2

B9

B 10

AND

%QX3

IL

LD

%IX1

AND

%IX2

ST

%QX3

Cargar al acumulador el valor de la entrada especificada. Conexión en AND del resultado actual con la segunda entrada. Cargar el contenido del acumulador a la salida especificada

ST %QX3 := %IX1 & %IX2; o bien %QX3 := AND(%IX1, %IX2);

Tabla A5.2: La función AND

Las entradas y salidas de la función AND se conectan con los parámetros especificados

Las dos entradas especificadas se conectan con el operador "&". El resultado se asigna a la salida especificada. Invocación de una función AND con entradas especificadas como parámetros transferidos.


A-37 Ejercicio 5

Una prensa de estampación 1.0 debe avanzar solamente si se presiona el pulsador S1 y (and) la barrera protectora se halla cerrada. Si una de estas condiciones no se cumple, la prensa debe retroceder inmediatamente.


La posición de la barrera protectora cerrada B1 es detectada por un sensor de proximidad B1. La herramienta de la prensa avanza o retrocede por medio de una electroválvula con retorno por muelle (bobina Y1).

1.0

S1

B1 Croquis de situación

1. Trazado los esquemas neumático y eléctrico y montaje del equipo. 2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y una ecuación booleana 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.



A-38 Ejercicio 5

Realización

1. Trazado de los esquemas neumático y eléctrico y montaje del equipo ⇒ Completar los esquemas neumático y eléctrico en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada: Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1

Unidad de mantenimiento

1

Distribuidor

1

Cilindro de doble efecto Electroválvula 5/2 vías de una bobina


1


1

Interruptor de proximidad inductivo Tubo de plástico

Antes de cablear y de conectar los tubos: ¡Desconectar la alimentación eléctrica!

⇒ Establecer las conexiones eléctricas y neumáticas.

2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana ⇒ Describir el comportamiento del sistema de control independientemente de la tecnología, por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana asociada.


A-39 Ejercicio 5

3. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales del programa ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado.


5. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema! Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire en la unidad de mantenimiento hasta la presión de trabajo (véanse las fichas técnicas de los componentes neumáticos)! Funcionamiento de la instalación: Mantener despejada la zona de funcionamiento de la instalación!



A-40 Ejercicio 5


A-41 Ejercicio 5

HOJA DE TRABAJO 1. Trazado del esquema del circuito electroneumático y eléctrico, y montaje del equipo Completar el esquema del circuito electroneumático

1.0

1.1

4(A)

2(B)

Y1 5(R)

3(S) 1(P)

Esquema del circuito electroneumático


A-42 Ejercicio 5

HOJA DE TRABAJO Completar el esquema del circuito eléctrico e introducir las direcciones disponibles de entrada y salida en el PLC que se utilice.

+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V



B1

Y1

Tabla de funciones


Ecuación booleana


A-43 Ejercicio 5


Tipo de datos

Dirección

Comentario



Programa del PLC


A-44 Ejercicio 5

HOJA DE TRABAJO Pregunta

Responder a la siguiente pregunta: 1. La salida Y1 ¿debe activarse como memorizante o como no-memorizante?


A-45 Ejercicio 6


Tema

Sistema de timbre La función OR

Título

Realización de la función lógica OR con un PLC.

Objetivo didáctico

La función OR Si por lo menos una de las señales conectadas se halla en 1, el resultado es también 1. Solamente si todas las señales conectadas se hallan en 0 el resultado es también 0.


La Tabla A6.1 contiene la tabla de funciones para la conexión OR de las señales de las entradas %IX1 y %IX2. El resultado se refleja en la salida %QX3.


%IX1

%IX2

%QX3

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

B3

Tabla A6.1: Tabla de funciones para la función OR

A-46 Ejercicio 6

La Tabla A6.2 contiene las órdenes para la realización de la función OR en los diferentes lenguajes de programación. B8

LD %IX1

%QX3 Renglón con dos contactos en paralelo normalmente abiertos

%IX2

B7

FBD %IX1 %IX2

>=1

%QX3

o bien %IX1 %IX2

B9

B 10

OR

%QX3

Las entradas y la salida de la función OR están conectadas con los parámetros especificados.

IL

LD

%IX1

OR

%IX2

ST

%QX3

Cargar al acumulador el valor de la entrada especificada. Conexión en OR del resultado actual con la segunda entrada. Cargar el contenido del acumulador a la salida especificada.

ST %QX3 := %IX1 OR %IX2;

Las dos entradas especificadas están conectadas con el operador "OR". El resultado es asignado a la salida especificada.

Tabla A6.2: La función OR


A-47 Ejercicio 6

El timbre de un apartamento debe sonar tanto si se presiona el pulsador S1 en la puerta del jardín como si se presiona el pulsador S2 en la puerta del apartamento.


S2 H1 S1


1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y una ecuación booleana 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema



A-48 Ejercicio 6

Realización



Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1


Antes de cablear la instalación: ¡Desconectar la alimentación!


2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana ⇒ Describir el comportamiento del sistema de control independientemente de la tecnología por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana asociada.



A-49 Ejercicio 6


5. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC!



A-50 Ejercicio 6


A-51 Ejercicio 6


+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V



S2

H1

Tabla de funciones


A-52 Ejercicio 6

HOJA DE TRABAJO Deducir la ecuación booleana a partir de la tabla:

Ecuación booleana

3. Declaración de las variables del programa del PLC Declarar las variables requeridas en el programa del PLC: Denominación

Tipo de datos

Dirección

Comentario



Programa del PLC


A-53 Ejercicio 6


Responder a la siguiente pregunta: 1. En el caso de una función OR, la salida se activa si por lo menos una de las señales se halla en 1. Con la función OR EXCLUSIVA, la salida solamente se activa si hay una sola de las entradas en 1. Completar la tabla de funciones.


S1

S2

0

0

0

1

1

0

1

1

H1

Tabla de funciones

A-54 Ejercicio 6


A-55 Ejercicio 7


Tema

Dispositivo estampador Combinaciones de AND/OR/NOT

Título

Ser capaz de combinaciones de conexiones lógicas con un PLC Comprender las prioridades de los operadores elementales en cada uno de los lenguajes de programación

Objetivo didáctico

Combinación de conexiones lógicas Casi todas las tareas de control requieren la programación de una combinación de conexiones lógicas. Para diseñar una solución es esencial lo siguiente:


Establecer una ecuación booleana que describa la lógica de la tarea de control Tener en consideración las prioridades de los operadores utilizados para la programación El ejemplo que sigue trata con una combinación de las funciones AND, OR y NOT:

B3

Un piloto H1 debe lucir si se acciona el interruptor S1, y además uno sólo de los interruptores S2 ó S3. La correspondiente tabla de funciones es como sigue:

S1

S2

S3

H1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

La forma normal disyuntiva puede deducirse de esta tabla. La forma normal disyuntiva describe la tarea de control por medio de una ecuación booleana, que puede convertirse fácilmente en uno de los lenguajes de programación.


Tabla A7.1: Tabla de funciones

A-56 Ejercicio 7

El método para solucionarlo en la forma normal disyuntiva está basado en las líneas de la tabla de funciones para las cuales la variable resultante (H1) tiene el valor 1. Estas líneas se conectan en OR y llevan a la ecuación booleana: H1 = (S1 S2 S3) ∨ (S1 S2 S3) La realización de la tarea de control en cada uno de los lenguajes de programación se relaciona en la tabla A7.2. B8

LD

S1

S2

S3

H1

/ S1

S2

S3 /

B7

B9

FBD

S1 S2 S3

&

S1 S2 S3

&

H1

IL

LD ANDN AND OR( AND ANDN ) ST B 10

>=1

S1 S2 S3 S1 S2 S3 H1

ST

H1 := S1 & NOT S2 & S3 OR S1 & S2 & NOT S3; Tabla A7.2: Combinación de operaciones lógicas

or H1 := (S1 & NOT S2 & S3) OR (S1 & S2 & NOT S3);


A-57 Ejercicio 7

Dado que el procesamiento de la función OR es una acción posterior en la lista de instrucciones, se abre un paréntesis a continuación de la instrucción OR. El hecho de cerrar el paréntesis en la penúltima línea hace que el resultado de la expresión entre paréntesis sea enlazada en OR con el resultado actual (en el acumulador). La solución en Texto Estructurado no requiere ningún paréntesis dado que en este caso los propios operadores establecen las prioridades. Sin embargo, para conseguir una mejor legibilidad es una buena idea utilizar paréntesis en las expresiones más complejas.

Prioridades con los enlaces lógicos básicos En los lenguajes de programación gráficos LD y FBD, el orden de procesamiento está implícitamente especificado por el símbolo gráfico del programa o la parte del programa. De esta forma, en un determinado renglón primero se evalúan los enlaces en serie antes de "calcular" los enlaces existentes en paralelo. En el diagrama de bloques de función, el orden de evaluación de una red se define por bloques. Las instrucciones de un programa en lista de instrucciones se procesan línea por línea. Si debe modificarse la prioridad de los operandos, debe indicarse por medio de paréntesis. El lenguaje ST define una regla única de preferencia para los operadores. La función booleana AND tiene mayor prioridad que la función booleana OR. Al igual que en las operaciones matemáticas, se aplica la regla de la multiplicación antes que la suma o la resta.


A-58 Ejercicio 7


Un dispositivo estampador puede hacerse funcionar desde tres lugares. Se inserta una pieza a través de una guía, con lo que se activan dos de los tres sensores de proximidad B1, B2 y B3. Esto hace avanzar el cilindro 1.0 por medio de la electroválvula (bobina Y1) y se corta un rebaje en la pieza. El ciclo de estampado sólo debe dispararse si existen dos de las señales. Por razones de seguridad, debe evitarse que el cilindro avance si están activados los tres sensores de proximidad.

1.0 B3

B1 B2

Fig. A7.1: Croquis de situación


1. Trazado del esquema del circuito 2. Montaje del equipo con la ayuda de los esquemas de los circuitos electroneumático y eléctrico 3. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y una ecuación booleana 4. Declaración de las variables del programa PLC 5. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 6. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema


A-59 Ejercicio 7

1. Trazado del esquema del circuito eléctrico

Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico en la HOJA DE TRABAJO.

2. Montaje del equipo con la ayuda de los esquemas de los circuitos electroneumático y eléctrico ⇒ Montar los elementos necesarios en la placa perfilada: Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1


1

Electroválvula 5/2 vías de una bobina

1

Interruptor de proximidad inductivo

1

Interruptor de proximidad capacitivo

1

Interruptor de proximidad óptico Tubo de plástico


⇒ Establecer las conexiones neumáticas y eléctricas.




A-60 Ejercicio 7

4. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales del programa ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado. 5. Formulación del programa de PLC en uno de los lenguajes de programación ⇒ Seleccionar uno de los lenguajes de programación soportados por el sistema PLC que se utilice. Los lenguajes adecuados para la formulación de sistemas de control lógico son el diagrama de contactos, el diagrama de funciones, la lista de instrucciones y el texto estructurado.

6. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC

Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda de los esquemas! Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire en la unidad de mantenimiento hasta la presión de trabajo (véanse las fichas técnicas de los componentes neumáticos)! Funcionamiento de la instalación: Mantener despejada la zona de funcionamiento de la instalación! ⇒ Cargar el programa en el PLC ⇒ Realizar una función de prueba ⇒ Corregir cualquier error que pudiera haber en el programa del PLC. ⇒ Documentar la solución.


A-61 Ejercicio 7

HOJA DE TRABAJO 1. Trazado del esquema del circuito eléctrico Completar el esquema del circuito eléctrico e introducir las direcciones de entrada y salida disponibles en el PLC.

+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-62 Ejercicio 7

HOJA DE TRABAJO 2. Montaje del equipo con la ayuda de los esquemas de los circuitos electroneumático y eléctrico Configurar el sistema de control 1.0

1.1

4(A)

2(B)

Y1 5(R)

3(S) 1(P)


3. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana Completar la tabla de funciones:

Tabla de funciones

B1

B2

B3

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

Y1

Determinar la ecuación booleana asociada.

Ecuación booleana


A-63 Ejercicio 7


Tipo de datos

Dirección

Comentario



Programa del PLC


A-64 Ejercicio 7


Responder a la siguiente pregunta: 1. ¿Por qué el elemento negado tiene que intervenir en cada paréntesis?


A-65 Ejercicio 8


Tema

Control de un silo para dos materiales a granel Sistema de control lógico con derivación

Título

Ser capaz de resolver un sistema de control lógico con derivación

Objetivo didáctico

Aún en los casos de tareas de control simples, se utilizan más de un elemento final de control.


Esto requiere que el PLC actúe sobre varias salidas. En los lenguajes gráficos esto lleva a programar varios renglones i líneas de contactos. Estas líneas puede ser opcionalmente dotadas de un identificador. Es necesario utilizar un identificador si hay que realizar un salto a este renglón dentro del programa.


B 12

A-66 Ejercicio 8


Una planta de mezclado permite una selección entre dos materiales a granel, según un interruptor selector (S2). En posición de conmutación 1 (S2 = señal 0), es el material A el que llega al contenedor, si se presiona el pulsador S1. De forma similar, el material a granel B es conducido si el interruptor selector S2 se halla en posición 2 (S2 = señal 1) y se acciona el pulsador S1. El silo A se abre a través del cilindro 1.0 (electroválvula Y1) y el silo B a través del cilindro 2.0 (electroválvula Y2).

B

A

2.0

1.0

S1

S2



1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y una ecuación booleana 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema


A-67 Ejercicio 8

1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo

Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO.

2. Montaje del equipo con la ayuda de los esquemas de los circuitos electroneumático y eléctrico ⇒ Montar los elementos necesarios en la placa perfilada: Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

2


2

Electroválvula 5/2 vías de una bobina

1

Entrada de señales eléctricas Tubo de plástico


⇒ Establecer las conexiones neumáticas y eléctricas.




A-68 Ejercicio 8

4. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales. ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado. 5. Formulación del programa de PLC en uno de los lenguajes de programación ⇒ Seleccionar uno de los lenguajes de programación soportados por el sistema PLC que se utilice. Los lenguajes adecuados para la formulación de sistemas de control lógico son el diagrama de contactos, el diagrama de funciones, la lista de instrucciones y el texto estructurado.

6. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC

Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda de los esquemas! Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire en la unidad de mantenimiento hasta la presión de trabajo (véanse las fichas técnicas de los componentes neumáticos)! Funcionamiento de la instalación: Mantener despejada la zona de funcionamiento del equipo ⇒ Cargar el programa en el PLC ⇒ Realizar una función de prueba ⇒ Corregir cualquier error que pudiera haber en el programa del PLC. ⇒ Documentar la solución.


A-69 Ejercicio 8

HOJA DE TRABAJO 1. Trazado del esquema del circuito eléctrico Completar el esquema del circuito eléctrico e introducir las direcciones de entrada y salida disponibles en el PLC.

+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-70 Ejercicio 8

HOJA DE TRABAJO 2. Montaje del equipo con la ayuda de los esquemas de los circuitos electroneumático y eléctrico Configurar el sistema de control 1.0

1.1

4(A)

2.0

2.1

2(B)

Y1

4(A)

2(B)

Y2 5(R)

3(S)

5(R)

3(S)

1(P)


1(P)

3. Descripción de la tarea de control por medio de la tabla de funciones y la ecuación booleana Completar la tabla de funciones:

Tabla de funciones

S1

S2

0

0

0

1

1

0

1

1

Y1

Y2

Determinar la ecuación booleana asociada.

Ecuación booleana


A-71 Ejercicio 8


Tipo de datos

Dirección

Comentario



Programa del PLC


A-72 Ejercicio 8


A-73 Ejercicio 9


Tema

Alarma de incendio Activación de una salida

Título

Conocer cómo activar y memorizar una salida de un PLC Ser capaz de entender los bloques de función según IEC 1131-3 Se capaz de utilizar los bloques de función estándar flip-flop SR y flip-flop RS

Objetivo didáctico

Las operaciones memorizantes forman parte de las operaciones elementales de un PLC y se aplican en caso de que deba memorizarse el estado de una señal de corta duración. Ejemplos típicos de operaciones memorizantes son la activación y desactivación de señales de salida. Para la realización de las funciones de memorización se dispone de los bloques de función SR y RS.


Bloque de función SR, flip-flop de activación prioritaria El bloque de función SR (fig. A9.1) contiene un flip-flop de activación prioritaria,

B 12

El comportamiento típico de un bloque de función SR es como sigue:

BOOL BOOL

SR S1 Q1 R

BOOL Fig. A9.1: Bloque de función SR

Una señal 1 en la entrada S1 activa el flip-flop, es decir, el valor Q1 pasa a 1. Una señal 1 en la entrada de desactivación R sitúa el valor de Q1 a 0, siempre que haya en este momento una señal 0 en la entrada S1. Si se aplica una señal 1 a ambas entradas S1 y R, la salida Q1 se activa (activación prioritaria).

Realización de una función "Set/Activación" en cada uno de los lenguajes de programación Las soluciones de los siguientes ejemplos se indican en la tabla A9.1.


A-74 Ejercicio 9

Ejemplo

La lámpara H2 debe iluminarse por medio de la acción de un pulsador S2.

VAR S2 AT %IX3 : BOOL; H2 AT %QX4 : BOOL; SR_H2 : SR;

(* Pulsador S2 a entrada IX3 (* Piloto H2 a salida QX4 (* SR-flip-flop SR_H2 (* Para memorización del (* estado de H2

*) *) *) *) *)

END_VAR B7

FBD SR_H2 SR S1 Q1 R

S2

B8

H2

LD S2

H2 S

B9

SR flip-flop SR_H2 para memorización del estado de la variable H2. Asignación directa del valor de Q1 a la variable H2.

Renglón con contacto normalmente abierto y bobina de activación.

IL LD

S2

Lectura del valor de S2

S

H2

Activación de la variable H2

CAL

SR_H2 (S1 := S2)

LD

SR_H2.Q1

ST

H2

Invocación del flip-flop SR_H2 con transferencia del parámetro S2. Lectura del valor de salida Q1 del flip-flop SR_H2. Asignación del valor leído a la variable H2.

o bien

B 10

Tabla A9.1: La función de memorización ’Activar’

ST SR_H2 (S1 := S2);

Invocación del flip-flop SR_H2 usando un parámetro de transferencia.

H2 := SR_H2.Q1;

Asignación del valor de la salida Q1 de SR_H2 a la variable H2.


A-75 Ejercicio 9

El zumbador H1 debe activarse al presionar el pulsador S1.


H1 S1




2. Declaración de las variables del programa PLC 3. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 4. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema


Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada: Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1




A-76 Ejercicio 9



2. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado.



⇒ Cargar el programa en el PLC ⇒ Realizar una función de prueba ⇒ Corregir cualquier error que pudiera haber en el programa del PLC. ⇒ Documentar la solución. TP301 • Festo Didactic

A-77 Ejercicio 9


+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V



Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-78 Ejercicio 9

HOJA DE TRABAJO 3. Formulación del programa de PLC en uno de los lenguajes de programación Formular la solución de la tarea de control en uno de estos lenguajes: Diagrama de funciones (FBD) Diagrama de contactos (LD) Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST)

Programa del PLC


A-79 Ejercicio 9

HOJA DE TRABAJO Marcar las características aplicables a una función o a un bloque de función.

Characterística

Función

Bloque de función

Nombre

sí

no

sí

no

Parámetros de entrada

uno

varios

uno

varios

Parámetros de salida

uno

varios

uno

varios

Parte componente de la declaración de variables

sí

no

sí

no

Información de estado

sí

no

sí

no

Responder a la siguiente pregunta:

1. ¿Qué información se memoriza en un bloque SR?


Pregunta

A-80 Ejercicio 9


A-81 Ejercicio 10


Tema

Supervisión de la rotura de una broca Activación y desactivación de una salida

Título

Ser capaz de activar y desactivar una salida memorizante de un PLC

Objetivo didáctico

Bloque de función RS, flip-flop con desactivación prioritaria El bloque de función RS contiene un flip-flop con desactivación prioritaria


BOOL BOOL

RS S Q1 R1

BOOL Fig. A10.1: Bloque de función RS

El comportamiento del bloque representado en la fig. A10.1 es como sigue: Una señal 1 en la entrada de desactivación R1 sitúa el valor de Q1 a 0, independientemente de qué valor haya aplicado en la entrada S. Una señal 1 en la entrada de activación S, sitúa la salida Q1 en 1, solamente si al mismo tiempo hay una señal o aplicada en la entrada R1. Si se aplica señal 1 a ambas entradas S y R1, la salida Q1 permanece desactivada.


B 12

A-82 Ejercicio 10

Realización de la función memorizante ’Reset/Desactivación" en los diferentes lenguajes de programación Las soluciones para el ejemplo indicado abajo, están relacionadas en la tabla A10.1.

Ejemplo

La actuación sobre el pulsador S2 hace que el piloto H2 se apague.

VAR S2 AT %IX5 : BOOL; H2 AT %QX6 : BOOL; RS_H2 : RS;

(* Interruptor S2 a entrada IX5 (* Piloto H2 a salida QX6 (* flip-flop RS denominado RS_H2 (* Para memorización del estado (* de H2

*) *) *) *) *)

END_VAR B7

FBS RS_H2 RS S2

B8

S R1

H2

LD S2

Tabla A10.1: La función de memorización ’Desactivar’

Q1

RS flip-flop RS_H2 para almacenamiento del estado de la variable H2. Asignación directa del valor de Q1 a la variable H2.

H2 R

Renglón con contacto normalmente abierto y desactivación de bobina.


A-83 Ejercicio 10

AWL

B9

LD

S2

Lectura del valor de S2

R

H2

Desactivación de la variable H2

CAL

RS_H2 (R1 := S2)

LD

RS_H2.Q1

ST

H2

Invocación del flip-flop RS_H2 con transferencia de parámetro S2. Lectura del valor de salida Q1 en el flip-flop RS_H2 Asignación del valor leído a la variable H2.

oder

ST

B 10

RS_H2 (R1 := S2);

Invocación del Flip-flop RS_H2 con transferencia de parámetro.

H2 := RS_H2.Q1;

Asignación del valor de salida Q1 de RS_H2 a la variable H2.


Tabla A10.1: La función de memorización ’desactivar’ (continuación)

A-84 Ejercicio 10


La broca de una unidad de taladrado está supervisada por medio de un sensor de rotura de broca (B1). Si la broca se rompe, el sensor interrumpe el circuito. Un zumbador (H1) debe sonar en este caso. El zumbador sólo puede ser desactivado por medio del pulsador S1.

B1

H1 S1



1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Declaración de las variables del programa PLC 3. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 4. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.


A-85 Ejercicio 10


Realización


Descripción

1


1

Cable de unión para la unidad de conexión

1

Unidad de conexión

1


1


1

Interruptor de proximidad óptico






A-86 Ejercicio 10





A-87 Ejercicio 10


+24V 0V

I 24V

PLC

0V Q

0V



Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-88 Ejercicio 10


Programa del PLC

Pregunta

Responder a la siguiente pregunta:

1. ¿Cuál es el resultado si se utiliza un flip-flop con activación prioritaria en lugar de uno con desactivación prioritaria?


A-89 Ejercicio 11


Tema

Activación de un cilindro Flancos de las señales

Título

Ser capaz de describir la función de los flancos de una señal

Objetivo didáctico

Ser capaz de utilizar el bloque de función estándar R_TRIG para el reconocimiento del flanco ascendente de una señal Las aplicaciones de PLC a menudo requieren al detección y evaluación, no de la propia señal, sino del momento que la señal cambia de estado. Estos cambios de estado de denominan flancos.

flanco ascendente


flanco ascendente

1 0 flanco descendente

flanco descendente

Fig. A11.1: Flancos

El flanco ascendente (positivo) marca el instante durante el cual una señal cambia de 0 a 1. El flanco descendente (negativo) marca el instante en el que una señal cambia de 1 a 0.

Bloque de función R_TRIG para la detección del flanco ascendente Este bloque de función estándar se utiliza para el flanco ascendente. B 12

BOOL

R_TRIG CLK Q

BOOL Fig. A11.2: Bloque de función R_TRIG

Si se produce un cambio de señal de 0 a 1 en la entrada CLK, la salida Q asume el valor 1 durante un ciclo de programa.


A-90 Ejercicio 11

Bloque de función F_TRIG para la detección del flanco descendente Este bloque de función estándar se utiliza para la detección del flanco descendente.

BOOL

F_TRIG CLK Q

BOOL

Fig. A11.3: Bloque de función F_TRIG

Si se produce un cambio de señal de 1 a 0 en la entrada CLK, la salida Q asume el valor 1 durante un ciclo de programa.

Realización de la evaluación de flancos en los distintos lenguajes de programación Para el ejemplo que sigue, se ha programado la evaluación de flancos en los lenguajes FBD, LD IL y ST.

Ejemplo

El accionamiento del pulsador S1 hace que se encienda el piloto H1. El siguiente accionamiento del pulsador S1 apaga de nuevo el piloto.

VAR S1 AT %IX1 H1 AT %QX1 R_TRIG_S1 RS_H1

: : : :

BOOL; BOOL; R_TRIG RS;

*) (* Pulsador S1 *) (* Piloto H1 (* Flanco ascendente de S1 *) *) (* Flip-flop para H1

END_VAR

FBD B7

S1

R_TRIG_S1 H1 R_TRIG CLK Q

RS_H1 &

RS S Q1 R1

H1

& H1

Tabla A11.1: Evaluación de un flanco ascendente

Examinar el flanco ascendente de la señal S1 con el bloque de función R_TRIG_S1. Según el estado del piloto H1, un flanco positivo hace que se active o se desactive.


A-91 Ejercicio 11

LD

B8

S1

H1

H1

P

/

S

S1

H1

H1

P

R

Detección de un flanco positivo por medio de un contacto especial de flanco. Según el estado del piloto, puede activarse en el primer renglón o desactivarse en el segundo renglón.

IL

B9

CAL

R_TRIG_S1 (CLK := S1)

LD

R_TRIG_S1.Q

ANDN H1 S

H1

LD

R_TRIG_S1.Q

AND

H1

R

H1

Invocación del bloque de función R_TRIG_S1. Según el resultado de la evaluación del flanco, el piloto se enciende...

o se apaga.

ST R_TRIG_S1 (CLK := S1);

B 10

Invocación del bloque de función R_TRIG_S1.

RS_H1 ( S := R_TRIG_S1.Q & NOT H1, R1 := R_TRIG_S1.Q & H1); H1 := RS_H1.Q1;

Invocación del flip-flop RS_H1.

El estado del flip-flop RS_H1 se copia a H1.

Dado que las condiciones de encender y apagar el piloto son mutuamente exclusivas, también puede utilizarse un flip-flop de activación prioritaria en lugar de uno de desactivación prioritaria.


Tabla A11.1: (Continuación)

Comentario

A-92 Ejercicio 11

Realización de la evaluación de flancos sin bloques de función de flanco especiales. Si el PLC no soporta los bloques de función especiales para la detección de flancos, pueden utilizarse memorias (marcas, flags) para la detección de los cambios de señal. Los programas de PLC se procesan cíclica y continuadamente. Para detectar un cambio de señal es necesario comprobar si el estado de una señal ha cambiado de un ciclo de procesamiento al siguiente. Para ello, debe memorizarse el anterior estado de la señal y compararse con el estado actual. La Fig. A11.4 ilustra el método utilizado para detectar un flanco ascendente. VAR Signal S_Edge

AT %IX1 : BOOL; AT %MX1 : BOOL; AT %MX2 : BOOL := 0;

S_old RS_S_old

: RS;

(* señal de entrada actual (* detecta el flanco de la (* señal de entrada (* memoriza el estado ant. (* de la señal de entrada (* flip-flop para memorizar (* S_old

*) *) *) *) *) *) *)

END_VAR

Signal S_old

&

S_Edge

RS_S_old RS Fig. A11.4: Detección de un flanco ascendente

S_Edge Signal

S R1

Q1

S_old

La señal a examinar es representada por la variable "signal". El estado anterior de la variable "signal" se almacena en la memoria (flag) "S_Old". Si se produce un flanco ascendente, la memoria (o flag) "S_Edge" asume el valor 1 durante un ciclo de procesamiento. Debe observarse que la memoria "S_Old" debe mantener el valor 0 al inicio del programa (en el primer ciclo).


A-93 Ejercicio 11

Las partes del programa mostradas han sido formuladas en el lenguaje FBD como ejemplo. La evaluación de un flanco descendente puede realizarse como se ilustra abajo. VAR Signal S_Edge

AT %IX1 : BOOL; AT %MX1 : BOOL; AT %MX2 : BOOL := 0;

S_old SR_S_old

: SR;

(* señal de entrada actual *) (* detecta el flanco de la *) *) (* señal de entrada (* memoriza el estado ant.*) (* de la señal de entrada *) (* flip-flop para memorizar *) *) (* S_old

END_VAR

Signal S_old

&

S_Edge

SR_S_old Signal S_Edge


RS S1 Q1 R

S_old Fig. A11.5: Detección de un flanco descendente

A-94 Ejercicio 11


Un cilindro es accionado por medio de una electroválvula con retroceso por muelle (bobina Y1). Dos sensores de proximidad indican las posiciones "extendida" (B2) y "retraída" (B1). El pulsador (S1) se utiliza para accionar el cilindro de tal forma que avance desde la posición retraída a la extendida y viceversa. El cilindro debe avanzar una sola vez por accionamiento de pulsador. Para disparar un segundo movimiento del cilindro, el pulsador debe soltarse y accionarse de nuevo.

B1

B2 1.0

S1



1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Declaración de las variables del programa PLC 3. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 4. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema


A-95 Ejercicio 11


Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada:

Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1


1


1


1


1

Sensor de proximidad inductivo

1

Sensor de proximidad capacitivo Tubo de plástico

Antes de cablear y conectar tubos: ¡Desconectar la alimentación! ¡Desconectar la alimentación del aire!




A-96 Ejercicio 11



4. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire hasta la de funcionamiento (ver las fichas técnicas de los componentes neumáticos) Funcionamiento de la instalación: ¡mantener despejada la zona de trabajo!



A-97 Ejercicio 11


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-98 Ejercicio 11

HOJA DE TRABAJO Configurar el sistema de control B1

1.0

1.1

4(A)

B2

2(B)

Y1 5(R)

3(S) 1(P)


2. Declaración de las variables del programa del PLC Declarar las variables requeridas en el programa del PLC: Designación

Tipo de dato

Dirección

Comentario



A-99 Ejercicio 11


Programa del PLC


A-100 Ejercicio 11

HOJA DE TRABAJO Preguntas

Responder a las siguientes preguntas: 1. ¿Qué se entiende por un flanco negativo?

2. ¿Qué efecto tiene el período de actuación en la ejecución del programa?


A-101 Ejercicio 12


Tema

Encolado de componentes Pulso

Título

Ser capaz de utilizar el bloque de función estándar TP para generar un pulso de tiempo.

Objetivo didáctico

Un gran número de tareas de control requieran la programación de tiempos. A través de IEC 1311-3, se dispone de bloques de función estándar para temporizadores con diferentes tipos de respuesta.


Los temporizadores están disponibles para la realización de un pulso temporal, un retardo a la conexión y un retardo a la desconexión. Bloque de función TP, temporizador de pulso El bloque de función estándar TP (fig. A12.1) es un temporizador de pulso

BOOL TIME

TP IN Q PT ET

B 13

BOOL TIME

Fig. A12.1: Bloque de función R_TRIG

La respuesta del bloque de función TP es como sigue: El bloque de función TP se pone en marcha con una señal corta o larga en la entrada IN. Una vez que el temporizador ha arrancado, aparece una señal 1 en la salida Q, por el tiempo especificado en la entrada PT. El valor actual de tiempo (el tiempo que ha transcurrido desde el inicio) está disponible en la salida ET. El temporizador sólo puede arrancar de nuevo una vez que haya expirado.


A-102 Ejercicio 12

Programación de un temporizador de pulso en los diferentes lenguajes La utilización del temporizador de pulso en los diferentes lenguajes de programación se muestra con la ayuda del ejemplo dado abajo.

Ejemplo

Unas piezas deben sujetarse de forma segura durante un período de 12 segundos para un proceso de mecanizado, por medio de un dispositivo especial accionado por el cilindro Y1. El proceso se inicia accionando el pulsador de marcha S1. VAR S1 AT %IX1 : BOOL; Y1 AT %QX1 : BOOL; TP_Y1 : TP;

(* Pulsador S1 *) (* Bobina Y1 para el cilindro *) (* Temporizador de pulso TP_Y1*) (* para el proceso de sujeción *)

END_VAR B7

FBD TP_Y1 TP S1 T#12s

B8

Q ET

Y1

LD

S1

Tabla A12.1: Utilización de un temporizador de pulso

IN PT

Bloque temporizador TP_Y1, conectado con los parámetros indicados.

T#12s

TP_Y1 TP IN

Q

PT

ET

Y1 Interconexión del bloque temporizador TP_Y1 en el renglón.


A-103 Ejercicio 12

IL

B9

CAL TP_Y1 (IN := S1, PT := T#12s) LD

TP_Y1.Q

ST

Y1

Invocación del bloque de función TP_Y1. Lectura de la salida Q de TP_Y1. Almacenamiento del resultado actual en Y1.

ST

B 10

TP_Y1 (IN := S1, PT := T#12s);

Invocación del bloque de función TP_Y1.

Y1 := TP_Y1.Q;

Asignación de la salida Q de TP_Y1 a Y1.


Tabla A12.1: Utilización de un temporizador de pulso (contiuación)

A-104 Ejercicio 12


Dos componentes deben ser encolados con la ayuda de un cilindro neumático 1.0. Para ello, las superficies a encolar se presionan entre sí con una determinada fuerza por un período de 5 segundos. El tiempo empieza a contar desde que el cilindro abandona su posición final retraída (sensor B1). Una vez transcurridos los 5 segundos, el cilindro regresa a su posición inicial. El proceso de encolado se inicia por medio del pulsador S1.

1.0

S1



1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Declaración de las variables del programa PLC 3. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación 4. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.


A-105 Ejercicio 12


Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO. ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada:

Quantity

Description

1


1

Cable de unión de la unidad de conexión

1

Unidad de conexión

1

Unidad de matenimiento

1

Distribuidor

1


1


1


1


1

Sensor de proximidad inductivo-magnético Tubo de plástico

Antes de cablear y conectar los tubos: ¡Desconectar la alimentación! ¡Cortar el aire comprimido en la unidad de mantenimiento!




A-106 Ejercicio 12



4. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de la puesta en marcha de la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire de alimentación en la unidad de mantenimiento (ver ficha técnica de los componentes neumáticos) Funcionamiento de la instalación Mantener el entorno de trabajo despejado



A-107 Ejercicio 12


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-108 Ejercicio 12


1.1

1.0

4(A)

2(B)

Y1 5(R)

3(S) 1(P)



Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-109 Ejercicio 12


Programa del PLC


A-110 Ejercicio 12


Responder a las siguientes preguntas:: 1. Especificar en nombre y la función de los parámetros del temporizador de pulso.

2. ¿Cuál es la respuesta del temporizador, si se da una nueva señal de marcha antes de que expire el tiempo? Completar el diagrama.

IN

1 0 t0

Q Fig. A12.2: Tiempo de respuesta del temporizador de pulso

t1 t2

t3

1 0 t0

t0 + PT 5s


A-111 Ejercicio 13


Tema

Dispositivo de marcado Señal con retardo a la conexión

Título

Ser capaz de realizar un retardo a la conexión de una señal utilizando el bloque de función estándar TON

Objetivo didáctico

Bloque de función TON, Retardo a la conexión El bloque de función estándar TON se utiliza para generar un retardo a la conexión.


BOOL TIME

TON IN Q PT ET

BOOL TIME Fig. A13.1: Bloque de función TON

El comportamiento del bloque de función TON es como sigue: El bloque de función TON se pone en marcha por medio de una señal 1 en la entrada IN. Una vez que ha expirado el tiempo especificado en la entrada PT, en la salida Q aparece una señal 1. La señal 1 en la salida Q permanece hasta que la señal de entrada IN vuelve a 0. Si la duración de la señal de entrada IN es menor que el tiempo especificado en PT, el valor de la salida Q permanece en 0. El valor actual del tiempo (el tiempo transcurrido desde el comienzo) está disponible en la salida ET.


B 13

A-112 Ejercicio 13

Programación de un señal con retardo a la conexión en los distintos lenguajes En el siguiente ejemplo se demuestra la utilización de un retardo a la conexión de una señal:

Ejemplo

La puerta de un autobús se cierra cuando la zona de embarque ha permanecido despejada durante un tiempo especificado (5 segundos). Esto se supervisa por medio de una barrera fotoeléctrica. VAR B1 AT %IX1 : BOOL; Y1 AT %QX1 : BOOL; TON_Y1

: TON;

(* Barrera fotoeléctrica (* Bobina Y1 del cilindro de (* cerrar la puerta (* Señal temporizada a la conexión (* TON_Y1 para cerrar la puerta

*) *) *) *) *)

END_VAR

B7

FBD TON_Y1 B1 T#5s

B8

Y1

Conexión de entradas y salidas del bloque de función TON_Y1 con los parámetros actuales.

LD

B1 Tabla A13.1: Utilización de un temporizador a la conexión

TON Q IN PT ET

T#5s

TON_Y1 TON Q IN PT

ET

Y1 Interconexión del bloque de función TON_Y1 en el renglón.


A-113 Ejercicio 13

IL

B9

CAL TON_Y1 (IN := B1, PT := T#5s) LD

TON_Y1.Q

ST

Y1

Invocación del bloque de función TON_Y1. Lectura de la salida Q de TON_Y1. Almacenamiento del resultado actual en Y1.

ST

B 10

TON_Y1 (IN := B1, PT := T#5s);

Invocación del bloque de función TON_Y1.

Y1 := TON_Y1.Q;

Asignación de la salida Q de TON_Y1 a Y1.


Tabla A13.1: Utilización de un temporizador a la conexión (continuación)

A-114 Ejercicio 13


Una pieza debe marcarse accionando un pulsador (S1). Para asegurar que el ciclo de marcado no se pone en marcha inadvertidamente, deberá mantenerse presionado el pulsador durante más de tres segundos. La posición de cilindro 1.0 se establece por medio de los interruptores de proximidad B1 (retraído) y B2 (extendido).

1.0

S1





A-115 Ejercicio 13


Realización


Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1


1


1


1


1


1

Sensor de proximidad capacitivo Tubo de plástico





A-116 Ejercicio 13

2. Declaración de las variables del programa del PLC ⇒ Todas variables deben ser declaradas como variables locales. ⇒ Especificar sólo aquellas partes de la declaración requeridas por la aplicación del PLC. Estas son: Designación, tipo de dato, dirección – sólo si se utilizan variables directamente direccionadas – y comentario sobre las variables. Nota: Las partes componentes de la declaración de variables en esta sección del ejercicio están representadas en forma tabular. Si se utilizan sistemas de PLC reales, las entradas y la representación de la declaración de variables depende del sistema utilizado.


4. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire de alimentación en la unidad de mantenimiento (ver ficha técnica de los componentes neumáticos) Funcionamiento de la instalación Mantener el entorno de trabajo despejado



A-117 Ejercicio 13


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-118 Ejercicio 13

Configurar el sistema de control. B1

1.0

1.1

4(A)

B2

2(B)

Y1 5(R)

3(S) 1(P)

Esquema del circuito, electro-neumático

2. Declaración de las variables del programa del PLC Declarar las variables requeridas en el programa del PLC: Designación

Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-119 Ejercicio 13


Programa del PLC


A-120 Ejercicio 13


Responder a la siguiente pregunta: 1. El ciclo de marcado ya se ha iniciado. Si no se suelta el pulsador, ¿qué efectos tiene en la ejecución del programa?


A-121 Ejercicio 14


Tema

Dispositivo de fijación Señal con retardo a la desconexión

Título

Ser capaz de realizar una temporización a la desconexión utilizando el bloque de función estándar TOF

Objetivo didáctico

Bloque de función TOF, retardo a la desconexión El bloque de función estándar TOF (fig. A14.1) se utiliza para generar retardos de señales a la desconexión.


BOOL TIME

TOF IN Q PT ET

BOOL TIME Fig. A14.1: Bloque de función TOF

El comportamiento de un bloque de función TOF es como sigue: El bloque de función TOF se pone en marcha con una señal 1 en la entrada IN. Inmediatamente la salida Q adopta el valor 1. Una vez que la señal IN ha pasado de nuevo al valor 0, la salida Q sigue teniendo señal 1 durante el tiempo especificado en la entrada PT, transcurrido el cual vuelve a adoptar el valor 0.


B 13

A-122 Ejercicio 14

Programación de un temporizador con retardo a la desconexión en los diferentes lenguajes A continuación se muestra un ejemplo de utilización de un temporizador a la desconexión:

Ejemplo

La puerta de un horno incluye un bloqueo de forma que no debe poder abrirse instantáneamente durante el proceso. Si se emite una señal de apertura del horno, la puerta solamente se desbloqueará una vez transcurridos 10 minutos. VAR Door_closed AT

%MX1: BOOL;

AT

%QX1: BOOL;

Y1 TOF_Door

: TOF;

(* Memoria para enclavamien- *) (* to de la puerta del horno *) (* Bobina Y1 para el cil. de *) (* apertura de la puerta. *) (* Señal de desconexión re- *) (* tardada TOF_Door *)

END_VAR B7

FBD TOF__Door Door_closed T#10m

B8

Y1

Conexión de entradas y salidas del bloque de función TOF_Door con los parámetros actuales.

LD

Door_closed Tabla A14.1: Utilización de un retardo a la desconexión

TOF IN Q PT ET

T#10m

TOF_Door TOF IN Q PT

ET

Y1

Interconexión del bloque de función TOF_Door en el renglón.


A-123 Ejercicio 14

IL

B9

CAL TOF_Door (IN := Door_closed, PT := T#10m) Invocación del bloque de función TOF_Door. Lectura de la salida LD TOF_Door.Q Q de TOF_Door. Almacenamiento de ST Y1 resultado actual de Y1

ST

B 10

TOF_Door (IN := Door_closed, PT := T#10m);

Invocación del bloque de función TOF_Door.

Y1 := TOF_Door.Q;

Asignación de la salida Q de TOF_Door a Y1.


Tabla A14.1: Utilización de un retardo a la desconexión (continuación)

A-124 Ejercicio 14


Una pieza debe sujetarse activando el pulsador de marcha S1. Cuando la pieza es sujeta por el cilindro 1.0, el cilindro 2.0 avanza y marca la pieza. Dado que la pieza necesita un tiempo para enfriarse, permanece sujeta durante 3 segundos. Este tiempo empieza con el avance del cilindro 1.0.

1.0

2.0

S1





A-125 Ejercicio 14


Realización

⇒ Completar el esquema eléctrico del circuito en la HOJA DE TRABAJO ⇒ Montar el equipo necesario en la placa perfilada:

Cantidad

Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1


1


1


1


1


1


4


1

Distribuidor de enchufe rápido Tubo de plástico




Tabla A14.1: Lista de componentes

A-126 Ejercicio 14






A-127 Ejercicio 14


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-128 Ejercicio 14


1.1

1.0

B3

B2

4(A)

2(B)

5(R)

3(S)

2.1

4(A)

2(B)

5(R)

3(S) 1(P)

Y2

Y1 1(P)


B4

2.0

Y3


Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-129 Ejercicio 14


Programa del PLC


A-130 Ejercicio 14


Responder a la siguiente pregunta: 1. ¿A través de qué señal empieza a contar el temporizador con retardo a la desconexión?


A-131 Ejercicio 15


Tema

Dispositivo elevador para paquetes Secuencia lineal

Título

Ser capaz de diseñar y representar sistemas secuenciales de control simples según IEC 848. Ser capaz de programar un sistema de control secuencial consistente en una secuencia lineal Ser capaz de utilizar el lenguaje de programación Diagrama de Funciones Secuencial

Objetivo didáctico

Sistemas de control secuenciales Los sistemas de control secuencial describen procesos que suceden en varias etapas claramente separadas.


La transición de una etapa a la siguiente depende del estado del proceso. El proceso puede derivarse en procesos parciales en relación con el estado del proceso establecido.

B 15

Por lo tanto, el programa de un sistema de control secuencial debe cumplir con tres funciones básicas:

Acciones ejecutivas: Etapa

Acciones interrogativas: Condiciones de transición (condiciones de habilitación de la etapa) Establecimiento de recorrido para la continuación del programa Derivaciones

Activación y desactivación de salidas Activación y desactivación de memorias. Activación y arranque de temporizadores y contadores Interrogación de entradas y memorias Interrogación de temporizadores Interrogación de contadores Selección del recorrido Seguimiento de recoridos en paralelo

Fig. A15.1: Funciones de un programa de control


A-132 Ejercicio 15

Representación general de un sistema de control secuencial El diagrama de funciones secuencial según IEC 848 es adecuado para la descripción y planificación de sistemas de control secuenciales. Permite una clara representación gráfica del comportamiento y funcionamiento de un sistema de control secuencial.

1

Establecer posición inicial Pieza en almacén, cilindro 1.0 y cilindro 2.0 en posición retraída

2

S

Cilindro 1.0 avanza

1

2.1: Cilindro 1.0 avanzado y pieza expulsada 3

S

Cilindro 2.0 avanza

1

3.1: Cilindro 2.0 avanzado 4

S

Cilindro 2..0 retrocede

1

4.1: Cilindro 2.0 ha retrocedido 5

S

Cilindro 1.0 retrocede

1

5.1: Cilindro 1.0 ha retrocedido Fig. A15.2: Ejemplo de un sistema de control secuencial

El ejemplo mostrado describe la siguiente tarea de control: Se alimenta una pieza desde un almacén por gravedad para su posterior mecanizado. La pieza es extraída del almacén por el cilindro 1.0 y transferida hacia una cinta transportadora por una rampa por medio de un segundo cilindro 2.0.


A-133 Ejercicio 15

Programación de un sistema de control secuencial por medio del Diagrama de Funciones Secuencial Los sistemas de control secuencial pueden programarse de forma fácil y sencilla utilizando el diagrama de funciones secuencial. El diagrama de funciones secuencial procede del diagrama de funciones según IEC 848. El ejemplo mostrado en la fig. A15.3 ilustra la utilización del diagrama de funciones secuencial para el control de la tarea mencionada arriba. Etapa => Clasificación en acciones Transición => Descripción por medio de condiciones de transición Derivación alternativa y unión Derivación en paralelo y unión

Cuando se pone en marcha el programa del PLC, la etapa designada como inicial S1 se activa automáticamente. A menudo, en esta etapa inicial suele situarse el sistema en su posición de partida. En el ejemplo mostrado, la etapa S1 es una etapa vacía. Si se cumplen las condiciones de habilitación de la siguiente etapa – los cilindros 1.0 y 2.0 están retraídos y el almacén contiene piezas – se activa la etapa S2 y se desactiva la S1. Hay que observar que los nombres de las etapas representan nombres en el sentido de IEC 1131-3. Por lo tanto deben empezar con una letra o un signo de subrayado. Además, en la medida que esto es posible por el proceso concerniente, en el tercer campo se especifica la variable que se verá afectada al final de la acción indicada. En la etapa S2, el cilindro 1.0 ha avanzado por la activación de la bobina de la electroválvula Y1. Al llegar a su posición final delantera y estando la pieza en posición correcta (B2 = 1), se desactiva la etapa S2 y se activa la S3. El cilindro 1.0 permanece extendido como resultado del cualificador S (=Set/Activar). En la etapa 3, el cilindro 2.0 avanza por el efecto de la activación de la electroválvula Y2 y transfiere la pieza a una rampa. El cilindro 2.0 retrocede de nuevo una vez que ha alcanzado su posición final delantera. Si el sensor B5 señala que se ha alcanzado la posición final retraída del cilindro 2.0, el cilindro 1.0 también retrocede. El sensor B3 señala ahora el final de la secuencia y el programa regresa al principio. Toda la secuencia de las etapas se repite de nuevo.


A-134 Ejercicio 15

VAR Y1 Y2 B1 B2 B3 B4 B5 B6

AT AT AT AT AT AT AT AT

%QX1 %QX2 %IX1 %IX2 %IX3 %IX4 %IX5 %IX6

: : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL;

(* Bobina Y1, Cilindro 1.0 (* Bobina Y2, Cilindro 2.0 (* Pieza en almacén (* Pieza expulsada (* Cilindro 1.0 retraído (* Cilindro 1.0 extendido (* Cilindro 2.0 retraído (* Cilindro 2.0 extendido

*) *) *) *) *) *) *) *)

END_VAR

S1 B1 B3 B5

&

B2 B4

&

S2

S

Y1

B4

S3

S

Y2

B6

R

Y2

B5

R

Y1

B3

B6 S4 B5 S5 B3 Fig. A15.3: Ejemplo de un diagrama de funciones secuencial


A-135 Ejercicio 15

Generación de una secuencia de etapas por medio de elementos memorizantes RS La secuencia de etapas puede generarse utilizando elementos memorizantes si el lenguaje de diagrama de funciones secuencial no es soportado directamente como programa del PLC que se utilice.

Etapa n-1 Condiciones de habilitación para la etapa n Etapa n+1

&

S

Q

Etapa n

R

Cada etapa es asignada a un flip-flop RS. Este memoriza el estado de cada etapa. El flip-flop correspondiente está activado, si la etapa en proceso se está ejecutando; si la etapa está inactiva, el flip-flop se desactiva.

Como se muestra en la fig. A15.4, las condiciones de partida para cualquier etapa n (dentro de la secuencia de una etapa) son: La etapa precedente n-1 está activa Se cumple la condición de habilitación para la etapa. Cada etapa es desactivada por la etapa siguiente. De esta forma, las etapas individuales de una secuencia de etapas se procesan consecutivamente. La estructura de una secuencia de etapas se establece en detalle en la fig. A15.5. El lenguaje FBD se utiliza para la programación de las tareas de control en la fig. A15.2 Todas las acciones se producen como aciones booleanas.


Fig. A15.4: Representación de una etapa

A-136 Ejercicio 15

VAR Y1 AT Y2 AT B1 AT B2 AT B3 AT B4 AT B5 AT B6 AT RS_S1 RS_S2 RS_S3 RS_S4 RS_S5 RS_Y1 RS_Y2

%QX1 %QX2 %IX1 %IX2 %IX3 %IX4 %IX5 %IX6

: : : : : : : : : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; RS; RS; RS; RS; RS; RS; RS;

(* Bobina Y1, Cilindro 1.0 (* Bobina Y2, Cilindro 2.0 (* Pieza en almacén (* Pieza expulsada (* Cilindro 1.0 retraído (* Cilindro 1.0 extendido (* Cilindro 2.0 retraído (* Cilindro 2.0 extendido (* Flip-flop para Etapa S1 (* Flip-flop para Etapa S2 (* Flip-flop para Etapa S3 (* Flip-flop para Etapa S4 (* Flip-flop para Etapa S5 (* Flip-flop para bobina Y1 (* Flip-flop para bobina Y2

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)

END_VAR (* Programación de la secuencia de etapas *) B3 B5

&

RS_S2.Q1

RS_S1.Q1 B3 B5 B1 Fig. A15.5: Ejemplo de una secuencia de etapas con elementos memorizantes RS

RS_S3.Q1

RS_S1 RS Q1 S R1

(* Activación del *) (* flip-flop para *) *) (* Etapa S1

& RS_S2 RS Q1 S R1

(* Activación del *) (* flip-flop para *) (* Etapa S2 *)


A-137 Ejercicio 15

RS_S2.Q1 B4 B2

&

RS Q1 S R1

RS_S4.Q1

RS_S3.Q1 B6

&

RS_S5.Q1

RS_S4.Q1 B5

RS_S3

&

RS_S1.Q1


RS_S4 RS Q1 S R1


RS_S5 RS Q1 S R1


(* Programación de la sección de potencia *) RS_Y1 RS_S2.Q1 RS_S5.Q1

RS Q1 S R1

Y1

(* Bobina Y1 para (* Cilindro 1.0

Y2

(* Bobina Y2 para *) (* Cilindro 2.0 *)

*) *)

RS_Y2 RS_S3.Q1 RS_S4.Q1

RS Q1 S R1

La programación de la secuencia de etapas requiere una ampliación de la sección de declaración en la fig. A15.3. Se necesita un flip-flop RS adicionalmente para cada etapa. Además, el estado de las bobinas Y1 e Y2 están almacenadas por medio de flip-flops. El programa consiste en Secuencia de etapas Sección de potencia (para la activación de las salidas)


Fig. A15.5: Ejemplo de una secuencia de etapas con elementos memorizantes RS (continuación)

A-138 Ejercicio 15


Un transportador de rodillos es supervisado por un sensor de proximidad B1, para comprobar si hay un paquete presente. Si es este el caso, el paquete es empujado por un cilindro 1.0 (cilindro de elevación) y a continuación es transferido a otro transportador por medio del cilindro 2.0 (cilindro de transferencia). El cilindro 1.0 debe retroceder primero, seguido del cilindro 2.0. Los cilindros avanzan y retroceden por medio de electroválvulas (bobinas Y1 e Y2). Las posiciones del cilindro se supervisan por medio de los interruptores de proximidad B2 o B5. En el lado de la alimentación, los paquetes han sido previamente dispuestos de forma tal que llegan al dispositivo de alimentación individualmente.

2.0

1.0



A-139 Ejercicio 15



2. Descripción de la tarea de control por medio del diagrama de funciones secuencial IEC 848 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC por medio del diagrama de funciones secuencial IEC 848 Programación de las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST Especificación de las acciones como acciones booleanas 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.


Realización


Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

2


2


1

Sensor de proximidad óptico

4

Sensor de proximidad inductivo Tubo de plástico





A-140 Ejercicio 15

2. Descripción de la tarea de control por medio del diagrama de funciones según IEC 848 ⇒ Creación del programa en diagrama de funciones según IEC 848.


4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial ⇒ Diseñar la estructura de la secuencia en etapas y transiciones. ⇒ Programar las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST. ⇒ Formular las acciones asociadas con las etapas directamente como acciones booleanas. ⇒ Crear la estructura de etapas copiando los pasos en los elementos memorizantes si el diagrama de funciones secuencial no está directamente soportado por el PLC que se utilice.


A-141 Ejercicio 15

5. Verificación y puesta a punto de un programa y un sistema PLC Antes de poner a punto la instalación: Comprobar el circuito montado con ayuda del esquema Puesta a punto de la instalación: ¡Conectar la fuente de alimentación utilizando una tensión estándar de 24 V DC! Aumentar la presión del aire de alimentación en la unidad de mantenimiento (ver ficha técnica de los componentes neumáticos) Puesta a punto de la instalación: Mantener el entorno de trabajo despejado



A-142 Ejercicio 15


A-143 Ejercicio 15


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-144 Ejercicio 15


1.1

1.0

4(A)

B4

B3

Y1

4(A)

2(B)

Y2 5(R)


2.1

2(B)

B5

2.0

3(S) 1(P)

5(R)

3(S) 1(P)



A-145 Ejercicio 15

HOJA DE TRABAJO 3. Declaración de las variables del programa del PLC Declarar las variables requeridas en el programa del PLC: Designación

Tipo de datos

Dirección

Comentario


4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial


A-146 Ejercicio 15


Responder a las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la función de una etapa sin acciones asociadas?

2. ¿Cuál es la respuesta del programa en diagrama de funciones secuencial si la acción de la etapa S3: "Avanzar cilindro 2.0" se programa como acción no-memorizante?


A-147 Ejercicio 16


Tema

Dispositivo elevador y clasificador para paquetes Secuencia con desvío alternativo

Título

Ser capaz de programar un sistema de control secuencial con una derivación alternativa

Objetivo didáctico

Sistema de control, secuencial con derivación alternativa Hay sistemas de control secuencial, en los que deben preverse diferentes secuencias. Una secuencia es seleccionada dependiendo de las señales originadas por el proceso.


1

Verificar posicion inicial

Pieza pequeña 2

S

Fijar pieza

Pieza grande 1

4

2.1: Pieza fijada 3

N

Estampar pieza

S

Liberar pieza

S

Fijar pieza

1

4.1: Pieza fijada 1

3.1: Pieza estampada

6

B 15

5

N

Estampar pieza

1

5.1: Pieza estampada

1

6.1: Pieza liberada 7

N

Expulsar pieza

7.1: Pieza expulsada


1 Fig. A16.1: Ejemplo de sistema de control secuencial con derivación alternativa

A-148 Ejercicio 16

Un ejemplo de una secuencia de control así, puede representarse por una herramienta de estampación que estampa piezas pequeñas o grandes por medio de dos cilindros diferentes. La fig. A16.1 ilustra el diagrama de funciones según IEC 848 para el ejemplo mencionado arriba. El desvío alternativo es representado por tantas transiciones como secuencias posibles existan. Para seleccionar sólo una opción, las condiciones de transición deben excluirse mutuamente. Hay disponibles dos secuencias para la selección en el ejemplo dado. Si se detectan piezas pequeñas, solamente se procesan los pasos 1, 2, 3, 6 y 7. Si hay presente una pieza grande, el programa deriva al las etapas 4, 5 6, y 7 después de la etapa 1.

Programación de un control secuencial con derivación alternativa Los sistemas secuenciales representados en diagrama de funciones según IEC 848 son fáciles de programar con el diagrama de funciones secuenciales. En el programa listado abajo, las condiciones de transición han sido formuladas en el lenguaje ST. La etapa inicial S1 está activa tras el arranque del programa. S1 es una etapa vacía, es decir, no se han asignado acciones a esta etapa. Si todos los cilindros están retraídos y hay presente una pieza pequeña, se activa la etapa S2 y se desactiva la etapa S1. La pieza es a continuación fijada, estampada, liberada y finalmente expulsada. Si se ha detectado una pieza grande (B1=1 y B2=1), las etapas S1, S4, S5, S6 y S7 se ejecutan consecutivamente. A continuación, el procesamiento de las etapas empieza de nuevo con la etapa S1.


A-149 Ejercicio 16

VAR B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 Y1 Y2 Y3 Y4

AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT

%IX1.0 %IX1.1 %IX2.0 %IX2.1 %IX2.2 %IX2.3 %IX2.4 %IX2.5 %IX2.6 %IX2.7 %QX1.0 %QX1.1 %QX1.2 %QX1.3

: : : : : : : : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL;

*) (* pieza grande o pequeña *) (* sólo para pieza grande *) (* cilindro 1.0 retraído *) (* cilindro 1.0 extendido *) (* cilindro 2.0 retraído *) (* cilindro 2.0 extendido *) (* cilindro 3.0 retraído *) (* cilindro 3.0 extendido *) (* cilindro 4.0 retraído *) (* cilindro 4.0 extendido *) (* cilindro 1.0: fijación (* cilindro 2.0: estampar pequ. *) (* cilindro 3.0: estampar grande *) *) (* cilindro 4.0: explusor

END_VAR

S1

B1 & NOT B2 & B3 & B5 & B7 & B9 S2

S

Y1

B4

B1 & B2 & B3 & B5 & B7 & B9 S4

N

Y2

B6

B6

S6

Y1

B4

N

Y3

B8

B4

B4 S3

S

S5 B8

R

Y1

B3

N

Y4

B10

B3 S7 B10


Fig. A16.2: Ejemplo de diagrama de funciones secuencial con derivación alternativa

A-150 Ejercicio 16

En el ejemplo anterior, las acciones de las etapas S3, S5 y S7 son programadas como no-memorizantes. Esto se indica por el calificador N. Por lo tanto, las variables booleanas solamente tienen señal 1 mientras las etapas asociadas están activas. Si el PLC utilizado no dispone de la opción de programar directamente en diagrama de funciones secuencial, la secuencia de etapas puede generarse en este caso utilizando elementos memorizantes.


A-151 Ejercicio 16

Unos paquetes son transportados hacia un dispositivo de medida en un transportador de rodillos para establecer su tamaño. Hay dos tamaños de paquetes diferentes: Paquetes largos y cortos. El dispositivo de medición lineal suministra señal 0 para los paquetes cortos y señal 1 para paquetes largos.


A continuación, el paquete llega a una plataforma elevadora. La secuencia empieza con el pulsador de MARCHA S1. Los paquetes son elevados por un dispositivo elevador 1.0. A continuación los paquetes son clasificados: los paquetes cortos se transfieren a un segundo transportador por medio del cilindro 2.0 y los largos a un tercer transportador por medio del cilindro 3.0. El cilindro de elevación 1.0 debe retroceder de nuevo una vez que los cilindros 2.0 y 3.0 hayan alcanzado su posición final retraída. Las posiciones del cilindro se detectan por medio de interruptores de proximidad B1 a B6. El cilindro 1.0 avanza y retrocede por medio de una electroválvula de dos bobinas Y1 e Y2. Los cilindros 2.0 y 3.0 avanzan y retroceden por medio de las electroválvulas de una sola bobina (bobinas Y3 e Y4).

2.0

3.0

S1 1.0



A-152 Ejercicio 16


Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio del diagrama de funciones secuencial IEC 848 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC por medio del diagrama de funciones secuencial Programación de las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST Especificación de las acciones como acciones booleanas 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.

Realización



Designación

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1

Conector de enchufe rápido

1


2


2


1


1


1

Sensor de proximidad capacitivo

1


4



A-153 Ejercicio 16





4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial ⇒ Diseñar la estructura de la secuencia en etapas y transiciones. ⇒ Programar las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST. ⇒ Formular las acciones asociadas con las etapas directamente como acciones booleanas. ⇒ Crear la estructura de etapas copiando los pasos en los elementos memorizantes si el diagrama de funciones secuencial no está directamente soportado por el PLC que se utilice.


A-154 Ejercicio 16




A-155 Ejercicio 16


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-156 Ejercicio 16


1.1

1.0

4(A)

B3

B2

2.1

2(B)

Y1

Y2 5(R)

3(S) 1(P)

2.0

4(A)

B4

3.0

3.1

2(B)

Y3

4(A)

B5

B6

2(B)

Y4 5(R)

3(S) 1(P)

5(R)

3(S) 1(P)



Preguntas

Responder a las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es el criterio de clasificación según el cual se evalúan los paquetes?

2. ¿Cómo se asegura que se seleccione una sola secuencia de etapas durante la ejecución del programa?


A-157 Ejercicio 16


Tipo de datos

Dirección

Comentario


4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial


A-158 Ejercicio 16

HOJA DE TRABAJO

Pregunta

Responder a la siguiente pregunta: 3. Especificar cuáles son las condiciones de transición que siempre son ciertas. ¿Por qué se formulan estas condiciones de transición?


A-159 Ejercicio 17


Tema

Dispositivo de estampación con contador Ciclos de conteo

Título

Poder realizar ciclos de conteo por medio de la utilización de los módulos de función estándar CTU o CTD

Objetivo didáctico

Los ciclos de conteo forma parte de las operaciones básicas de un PLC. IED 1131-3 define tres bloques de función estándar: CTU (contador incremental), CTD (contador decremental) y CTUD (contador incremental/decremental) para la realización de estas operaciones.


Bloque de función CTU, contador incremental El bloque de función CTU (fig. A17.1) realiza un contador incremental. Su interface está definido por medio de tres parámetros de entrada y dos de salida.

B 14

BOOL BOOL INT

CTU CU Q R PV CV

BOOL INT Fig. A17.1: Bloque de función CTU

El comportamiento característico de un contador incremental es como sigue: Una señal 1 en la entrada de reset R, pone el estado CV del contador a 0. A continuación, el valor CV del contador se incrementa en 1 a cada flanco ascendente en la entrada CU. Aparece una señal 1 en la salida Q en el momento en que el valor actual CV es igual o mayor que el valor preseleccionado PV. La salida Q tiene valor 0 mientras el estado actual CV del contador sea inferior al valor preseleccionado PV.


A-160 Ejercicio 17

Bloque de función CTD, contador decremental Bloque de función CTD (fig. A17.2) siendo un contador decremental funciona de forma opuesta al bloque de función CTU.

BOOL BOOL INT

CTD CD Q LD PV CV

BOOL INT

Fig. A17.2: Bloque de función CTD

El comportamiento de un contador decremental es como sigue: Una señal 1 en la entrada LD establece el estado del contador CV al valor preseleccionado PV. Cada flanco ascendente en la entrada CD decrementa el estado del contador CV en 1. La salida Q muestra señal 0 mientras el estado actual del contador CV sea mayor de 0. Solamente cuando el valor actual es menor o igual a 0, aparece una señal 1 en la salida Q.


A-161 Ejercicio 17

Uso del bloque de función CTU en cada uno de los lenguajes de programación La utilización del bloque de función se demuestra con un ejemplo de una pequeña tarea de envasado. En una caja hay que poner 12 unidades de una determinada pieza. Una vez llena una caja, aparece otra. Cada ciclo de envasado se dispara con una memoria (flag) M_init. Las piezas son detectadas por medio de un sensor B1. El estado del contador es copiado a una memoria M_new. VAR AT %IX1.0 : BOOL; B1 M_init AT %MX1.0 : BOOL; M_new AT %MX1.1 : BOOL; CTU_1

: CTU;

(* detecta pieza para envasar (* detecta si el contador tiene (* que ser inicializado (* detecta si se requiere una (* nueva caja (* Contador incremental (* CTU_1 para el recuento

Ejemplo

*) *) *) *) *) *) *)

END_VAR FBD CTU_1 B1 M_init 12

CTU CU Q R PV CV

M_new

Bloque de función CTU_1, conectado con los parámetros actuales.

LD CTU_1 B1

CTU CU Q

M_init R 12

PV CV


M_new

Interconexión del bloque de función CTU_1 en el renglón. Tabla A17.1: Aplicación de un contador incremental

A-162 Ejercicio 17

IL CAL CTU_1 (CU := B1, R := M_init, PV := 12) Invocación del bloque de función CTU_1 LD

CTU_1.Q

Lectura de la salida Q de CTU_1

ST

M_new

Almacenamiento del resultado actual en M_new

ST CTU_1 (CU := B1, R := M_init, PV := 12);

M_new := CTU_1.Q; Tabla A17.1: (Continuación)

Invocación del bloque de función CTU_1

Asignación de la salida Q de CTU_1 a M_new


A-163 Ejercicio 17

En una máquina se estampan 10 piezas cada vez. El ciclo del programa se inicia por medio de un pulsador S1. El interruptor de proximidad B7 indica "Pieza en almacén". Cada pieza se alimenta hacia la máquina por medio de un cilindro 1.0 y se sujeta. A continuación se estampa a través del cilindro 2.0 y después se expulsa por medio del cilindro 3.0.


El cilindro de sujeción 1.0 funciona por medio de una electroválvula de doble bobina Y1 (sujeción) e Y2 (liberación). Los cilindros 2.0 y 3.0 son controlados por electroválvulas con retorno por muelle con las bobinas Y3 e Y4. Las posiciones de los cilindros son detectadas por los interruptores de proximidad B1 a B6.

2.0

3.0 1.0

S1



A-164 Ejercicio 17


1. Trazado del esquema del circuito y montaje del equipo 2. Descripción de la tarea de control por medio del diagrama de funciones secuencial IEC 848 3. Declaración de las variables del programa PLC 4. Formulación del programa de PLC por medio del diagrama de funciones secuencial Programación de las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST Especificación de las acciones 5. Verificación y puesta a punto del programa de PLC y del sistema.

Realización



Descripción

1


1


1

Unidad de conexión

1


1

Distribuidor

1


1


2


2


1


1


1

Sensor de proximidad capacitivo

1


1


4



A-165 Ejercicio 17





4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial ⇒ Diseñar la estructura de la secuencia en etapas y transiciones. ⇒ Programar las condiciones de transición directamente en uno de los lenguajes FBD, LD o ST. ⇒ Formular las acciones asociadas con las etapas. Para las acciones consistentes en más de una variable booleana, es obligatorio introducir un nombre para la acción. ⇒ Crear la estructura de etapas copiando los pasos en los elementos memorizantes si el diagrama de funciones secuencial no está directamente soportado por el PLC que se utilice.


A-166 Ejercicio 17




A-167 Ejercicio 17


+24V 0V

I 24V 0V

PLC

Q

0V



A-168 Ejercicio 17

HOJA DE TRABAJO Configurar el sistema de control. B1

1.1

1.0

B3

B2

4(A)

2(B)

5(R)

3(S) 1(P)

Y1

2.1 Y2

2.0

B4

3.0

4(A)

2(B)

5(R)

3(S) 1(P)

Y3

3.1

4(A)

B5

B6

2(B)

Y4 5(R)

3(S) 1(P)




A-169 Ejercicio 17


Tipo de datos

Dirección

Comentario



A-170 Ejercicio 17

HOJA DE TRABAJO 4. Formulación del programa de PLC en diagrama de funciones secuencial


A-171 Ejercicio 17

HOJA DE TRABAJO Responder a la siguiente pregunta: 1. ¿Cuándo cambia el estado del contador?


Preguntas

A-172 Ejercicio 17


B-I

Sección B – Fundamentos


B-II

Capítulo 1 Automatizando con un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1 1.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-2

1.2

Campos de aplicación de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-2

1.3

Diseño básico de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-5

1.4

El nuevo estándar para PLC IEC 1131 . . . . . . . . . . . . . . . . . B-8

Capítulo 2 Fundamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-11 2.1

El sistema de numeración decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-12

2.2

El sistema de numeración binario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-12

2.3

El código BCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-14

2.4

El sistema de numeración hexadecimal . . . . . . . . . . . . . . . B-14

2.5

Números binarios con signo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-15

2.6

Números reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-15

2.7

Generación de señales binarias y digitales . . . . . . . . . . . . . B-16

Capítulo 3 Operaciones Booleanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-19 3.1

Funciones lógicas básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-20

3.2

Otras operaciones lógicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-24

3.3

Establecimiento de funciones de conmutación . . . . . . . . . . B-26

3.4

Simplificación de funciones lógicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-28

3.5

Diagrama de Karnaugh-Veitch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-30

Capítulo 4 Diseño y modo de funcionamiento de un PLC . . . B-33 4.1

Estructura de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-34

4.2

Unidad de procesamiento principal de un PLC . . . . . . . . . . B-36

4.3

Modo de funcionamiento de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-38

4.4

Memoria del programa de la aplicación . . . . . . . . . . . . . . . B-40

4.5

Módulo de Entradas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-42

4.6

Módulo de Salidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-44

4.7

Aparato programador / Ordenador personal . . . . . . . . . . . . B-46


B-III

Capítulo 5 Programación de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-49

5.1

Búsqueda de una solución sistemática . . . . . . . . . . . . . . . . B-50

5.2

Recursos de estructuración de IEC 1131-3 . . . . . . . . . . . . B-53

5.3

Lenguajes de programación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-56

Capítulo 6 Elementos comunes de los lenguajes . . . . . . . . . .

B-61

6.1

Recursos de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-62

6.2

Tipos de datos y variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-66

6.3

Unidades de organización de programas . . . . . . . . . . . . . . B-76

Capítulo 7 Diagrama de bloques de función . . . . . . . . . . . . . .

B-91

7.1

Elementos del diagrama de bloques de función . . . . . . . . . B-92

7.2

Evaluación de redes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-93

7.3

Estructuras de bucle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-94

Capítulo 8 Diagrama de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-95

8.1

Elementos del diagrama de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . B-96

8.2

Funciones y bloques de función. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-98

8.3

Evaluación de los renglones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-99

Capítulo 9 Lista de instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-101 9.1

Instrucciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-102

9.2

Operadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-103

9.3

Funciones y bloques de función. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-104

Capítulo 10 Texto estructurado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-107

10.1

Expresiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-108

10.2

Instrucciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-110

10.3

Instrucciones de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-112

10.4

Instrucciones de iteración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-115


B-IV

Capítulo 11 Diagrama de funciones secuencial . . . . . . . . . . B-119 11.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-120

11.2

Elementos del diagrama de funciones secuencial . . . . . . B-120

11.3

Transiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-130

11.4

Pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-133

11.5

Ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-143

Capítulo 12 Sistemas de control lógico. . . . . . . . . . . . . . . . . . B-147 12.1

Qué es un sistema de control lógico . . . . . . . . . . . . . . . . . B-148

12.2

Sistema de control lógico sin propiedades memorizantes

12.3

Sistema de control lógico con propiedades memorizantes B-154

12.4

Evaluación de flancos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-157

B-148

Capítulo 13 Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-161 13.1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-162

13.2

Temporizador de pulsos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-163

13.3

Señal con retado a la conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-165

13.4

Señal con retado a la desconexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-167

Capítulo 14 Contadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-171 14.1

Funciones de contador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-172

14.2

Contador incremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-172

14.3

Contador decremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-176

14.4

Contador incremental/decremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-178

Capítulo 15 Sistemas de control secuencial. . . . . . . . . . . . . . B-179 15.1

Qué es un sistema de control secuencial . . . . . . . . . . . . . B-180

15.2

Diagrama de funciones según IEC 848 . . . . . . . . . . . . . . B-180

15.3

Diagrama desplazamiento-fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-186


B-V

Capítulo 16 Puesta a punto y seguridad en el manejo de un PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-187

16.1

Puesta a punto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-188

16.2

Seguridad en el manejo de un PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . B-190

Capítulo 17 Comunicaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B-195

17.1

La necesidad de comunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-196

17.2

Transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-196

17.3

Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-197

17.4

Comunicación a nivel de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-198


B-VI

Prefacio Los Controles Lógicos Programables1) representan un factor clave en la automatización industrial. Su utilización permite una adaptación flexible a los procesos cambiantes, así como una rápida localización de averías y eliminación de errores. Este libro de texto explica los principios de un control programable y su interacción con sus periféricos. Uno de los puntos centrales de este libro de texto trata del nuevo estándar internacional para programación de PLCs, el IEC-1131, Parte 3. Este estándar tiene en cuenta las ampliaciones y desarrollos, para los cuales no existían elementos de lenguaje estandarizado hasta ahora. El objetivo de IEC-1131-3 es estandarizar el diseño, la funcionalidad y la programación de un PLC de tal forma que el usuario pueda manejar con facilidad los diferentes sistemas. En interés de la posterior mejora de este libro, se invita a los lectores a contribuir con sus sugerencias, ideas y críticas constructivas.

Los autores

1) Nota del traductor: La traducción más extendida de la expresión Inglesa ’Programable Logic Control’ es ’Control Lógico Programable’. A pesar de ello, su acrónimo castellanizado CLP no ha tenido una plena aceptación en los medios industriales, que siguen utilizando con más frecuencia el acrónimo Inglés PLC. Otras denominaciones de estos equipos son: ’Autómata Programable Industrial’ o simplemente ’Autómata Industrial’ (AI), procedente del francés y ’Mando Programable en Memoria’, procedente del alemán ’Speicherprogrammierbare Steuerungen’ (SPS).

En este libro de texto hemos utilizado la denominación Control Lógico Programable, con su acrónimo Inglés PLC.


B-1 Capítulo 1

Capítulo 1 El PLC en la tecnología de automatización


B-2 Capítulo 1

1.1

Introducción

El primer Control Lógico Programable (Programmable Logic Control o PLC) fue desarrollado por un grupo de ingenieros en la General Motors en 1968, cuando la empresa estaba buscando una alternativa para reemplazar los complejos sistemas de control por relés. El nuevo sistema de control tenía que cumplir con los siguientes requerimientos: Programación sencilla Cambios de programa sin intervención en el sistema (sin tener que rehacer el cableado interno) Más pequeño, más económico y más fiable que los correspondientes sistemas de control por relés Sencillo y con bajo coste de mantenimiento Los sucesivos desarrollos llevaron a un sistema que permitía la conexión sencilla de señales binarias. Los requerimientos de cómo estaban conectadas estas señales se especificaba en el programa de control. Con los nuevos sistemas, fue posible por primera vez mostrar las señales en una pantalla y archivar los programas en memorias electrónicas. Desde entonces han pasado tres décadas, durante las cuales los enormes progresos hechos en el desarrollo de la micro electrónica han favorecido la proliferación de los controles lógicos programables. Por ejemplo, a pesar de que en sus comienzos, la optimización del programa y con ello la necesidad de reducir la ocupación de memoria representaba una tarea importante para el programador, en la actualidad esto apenas tiene importancia. Además, las funciones disponibles han crecido considerablemente. Hace quince años, la visualización de procesos, el procesamiento analógico o incluso la utilización de un PLC como un regulador, eran considerados una utopía. Actualmente, muchos de estos elementos son parte integral de muchos PLCs. En las páginas siguientes de este capítulo de introducción, describiremos el diseño básico de un PLC junto con las tareas y aplicaciones más importantes actualmente.

1.2

Áreas de aplicación de un PLC

Todas las máquinas o sistemas automáticos tienen un control. Dependiendo del tipo de tecnología utilizada, los controles pueden dividirse en neumáticos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos. Con frecuencia se utiliza una combinación de las diferentes tecnologías. Además, debe distinguirse entre controles con programa cableado (es decir, conexionado físico de componentes electromecánicos (relés, etc) o componentes electrónicos (circuitos integrados)) y controles lógicos programables. Los primeros se utilizan principalmente en casos en los que la reprogramación por el usuario está fuera de toda duda y el alcance de la tarea justifica el desarrollo de un sistema de control especial. Las aplicaciones típicas de tales controles pueden hallarse en los electrodomésticos, vídeo cámaras, vehículos, etc.


B-3 Capítulo 1

Sin embargo, si la tarea de control no justifica el desarrollo de un control especial, o si el usuario debe tener la posibilidad de hacer cambios sencillos, o de modificar tiempos o valores de contadores, entonces el uso de un control universal, en el que el programa se escribe en una memoria electrónica, es la opción preferida. El PLC representa un control universal. Puede utilizarse para diferentes aplicaciones y, dado que el programa se halla escrito en su memoria electrónica, el usuario puede modificar, ampliar y optimizar con cierta sencillez sus procesos de control.

Fig. B1.1: Ejemplo de aplicación de un PLC

La tarea original de un PLC es la interconexión de señales de entrada, de acuerdo con un determinado programa y, si el resultado de esta interconexión es "cierta", activar la correspondiente salida. El álgebra de Boole forma la base matemática para esta operación, ya que solamente reconoce dos estados definidos de una variable: "0" (falso) y "1" (cierto) (véase también el capítulo 3). Consecuentemente, una salida sólo asume estos dos estados. Por ejemplo, una electroválvula conectada a la salida puede estar activada o desactivada, es decir, controlada.


B-4 Capítulo 1

Esta función ha acuñado el nombre de PLC: Programmable Logic Control o Control Lógico Programable. En él, el comportamiento de las entradas/salidas es similar al de los controles realizados con relés electromagnéticos o con elementos lógicos neumáticos o electrónicos; la diferencia reside en que el programa en lugar de estar ’cableado’ está almacenado en una memoria electrónica. Sin embargo las tareas del PLC se ampliaron rápidamente: las funciones de temporización y recuento, operaciones de cálculo matemático, conversión de señales analógicas, etc. representan funciones que pueden ejecutarse en casi todos los PLCs actuales. Las demandas que se requieren de los PLCs siguen creciendo al mismo ritmo que su amplia utilización y desarrollo en la tecnología de automatización. Por ejemplo: la visualización, es decir, la representación de los estados de las máquinas o la supervisión de la ejecución del programa por medio de una pantalla o monitor. También el control directo, es decir, la facilidad de intervenir en los procesos de control o, alternativamente, impedir tal intervención a las personas no autorizadas. También se ha visto la necesidad de interconectar y armonizar sistemas individuales controlados por PLC, por medio de redes o buses de campo. Aquí, un ordenador master permite la generación de órdenes de mayor nivel para el procesamiento de programas en los diversos sistemas PLC interconectados. La conexión en red de varios PLCs, así como la de un PLC con el ordenador master se realiza por medio de interfaces de comunicación especiales. Para ello, la mayoría de los más recientes PLCs son compatibles con sistemas de bus abiertos estandarizados, tales como Profibus según DIN 19 245. Gracias al enorme aumento de la potencia y capacidad de los PLCs avanzados, estos pueden incluso asumir directamente la función de un ordenador master. Hacia finales de los setenta, las entradas y salidas binarias fueron finalmente ampliadas con la adición de entradas y salidas analógicas, ya que hay muchas aplicaciones técnicas que emiten y requieren señales analógicas (medición de fuerzas, velocidades, sistemas de posicionado servoneumáticos, etc.). Al mismo tiempo la adquisición y emisión de señales analógicas permite la comparación de valores reales con los de consigna y, como consecuencia, la realización de funciones de regulación automática; una tarea que va más allá del ámbito que sugiere el nombre de control lógico programable.


B-5 Capítulo 1

Los PLCs que existen actualmente el mercado han sido adaptados a los requerimientos de los clientes hasta tal punto que ya es posible adquirir un PLC exactamente adaptado para casi cada aplicación. Así, hay disponibles actualmente desde PLCs en miniatura con unas decenas de entradas/salidas hasta grandes PLCs con miles de entradas/salidas. Muchos PLCs pueden ampliarse por medio de módulos adicionales de entradas/salidas, módulos analógicos y de comunicación. Hay PLCs disponibles para sistemas de seguridad, barcos o tareas de minería. Otros PLCs son capaces de procesar varios programas al mismo tiempo (Multitarea). Finalmente, los PLCs pueden conectarse con otros componentes de automatización, creando así áreas considerablemente amplias de aplicación.

Fig. B1.2: Ejemplo de un PLC: AEG Modicon A120

El término ’Control Lógico Programable’ se define en IEC 1131, Parte 1, como sigue: "Un sistema electrónico de funcionamiento digital, diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para la realización de funciones específicas tales como enlaces lógicos, secuenciación, temporización, recuento y cálculo, para controlar, a través de entradas y salidas digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos. Tanto el PLC como sus periféricos asociados están diseñados de forma que puedan integrarse fácilmente en un sistema de control industrial y ser fácilmente utilizados en todas las aplicaciones para las que están previstos."


1.3

Definición básica de un PLC

B-6 Capítulo 1

Por lo tanto, un control lógico programable es sencillamente un ordenador, adaptado específicamente para ciertas tareas de control. La Fig. B1.3 ilustra los componentes del sistema de un PLC

Programa PLC

Módulo de entrada

Fig. B1.3: Componentes de un sistema PLC

Sensores

Unidad Central

Módulo de salida

Actuadores

La función de un módulo de entrada es la de convertir señales de entrada en señales que puedan ser procesadas por el PLC y pasarlas a la unidad de control central. La tarea inversa es realizada por el módulo de salida. Este convierte las señales del PLC en señales adecuadas para los actuadores. El verdadero procesamiento de las señales se realiza en la unidad central de control, de acuerdo con el programa almacenado en la memoria. El programa de un PLC puede crearse de varias formas: a través de instrucciones parecidas al lenguaje ensamblador (assembler) en ’lista de instrucciones’, en lenguajes de alto nivel orientados al problema, tales como el texto estructurado, o en forma de diagrama de flujo como se representa en el diagrama de funciones secuencial. En Europa, la utilización de los diagramas de bloques de función basados en los diagramas de funciones con símbolos gráficos para puertas lógicas (logigramas) es ampliamente utilizado. En América el lenguaje preferido por los usuarios es el ’diagrama de contactos’ o ’diagrama en escalera’ (ladder diagram). Dependiendo de cómo se halle conectada la unidad central a los módulos de entrada y salida, hay que distinguir entre PLCs compactos (módulo de entrada, unidad central y módulo de salida en un sólo cuerpo) o PLCs modulares.


B-7 Capítulo 1

La Fig. B1.4 muestra el control FX0 de Mitsubishi, representando un ejemplo de un PLC compacto.

Fig. B1.4: PLC compacto (Mitsubishi FX0), PLC Modular (Siemens S7-300), PLC con tarjetas (Festo FPC 405)

Los PLCs modulares pueden configurarse individualmente. Los módulos requeridos por la aplicación práctica – aparte de los módulos de entradas/salidas digitales que pueden, por ejemplo, incluir módulos analógicos , de posicionamiento y comunicación – se insertan en un rack, en el que todos los módulos están enlazados por un sistema de bus. Este diseño se conoce también como tecnología modular. Dos ejemplos de PLCs modulares se muestran en la Figs. B1.2 y B1.4. Estos representan la familia modular de PLC de AEG Modicon y el S7-300 de Siemens. Existe una amplia gama de variantes, particularmente en el caso de las PLCs más recientes. Esto incluyen tanto las características compactas como las modulares y características importantes tales como el ahorro de espacio, flexibilidad y posibilidad de ampliación. La tarjeta con formato PLC es un tipo especial de PLC modular desarrollado durante los últimos años. Con este tipo, varios módulos realizados sobre tarjetas de circuito impreso se montan en una caja estandarizada. El FPC 405 de Festo es representativo de este tipo de diseño (Fig. B1.4).


B-8 Capítulo 1

El diseño del hardware de un control lógico programable está hecho de forma que pueda soportar los entornos típicos industriales en cuanto a los niveles de las señales, calor, humedad, fluctuaciones en la alimentación de corriente e impactos mecánicos.

1.4

El nuevo estándar A finales de los setenta, se plantearon en Europa algunos estándares para PLC, válidos para la programación de PLCs, enfocados principalmente al esIEC-1311 tado de la tecnología en aquel momento. Tenían en cuenta sistemas de PLC no interconectados, que realizaban operaciones lógicas con señales binarias. DIN 19 239, por ejemplo, especifica un lenguaje de programación que posee las correspondientes instrucciones para estas aplicaciones. Anteriormente, no existían elementos de lenguaje estandarizados ni equivalentes para el desarrollo de programas de PLC. Los desarrollos aparecidos en los años ochenta, tales como el procesamiento de señales analógicas, interconexión de módulos inteligentes, sistemas de PLC en red, etc. agravaron el problema. Consecuentemente, los sistemas PLC de diferentes fabricantes requerían técnicas de programación completamente diferentes. Desde 1992, existe un estándar internacional para controles lógicos programables y dispositivos periféricos asociados (herramientas de programación y diagnosis, equipos de verificación, interfaces hombremáquina, etc.). En este contexto, un dispositivo configurado por el usuario y compuesto por los elementos citados anteriormente, se conoce como un sistema PLC. El nuevo estándar IEC 1131 consta de cinco partes: Parte Parte Parte Parte Parte

1: 2: 3: 4: 5:

Información general Requerimientos y verificaciones del equipo Lenguajes de programación Directrices para el usuario Especificación del servicio de mensajes

Las partes 1 a 3 de este estándar se adoptaron sin enmiendas como el estándar Europeo EN 61 131, Partes 1 a 3. La finalidad del nuevo estándar era definir y estandarizar el diseño y funcionalidad de un PLC y los lenguajes requeridos para la programación hasta un grado en el que los usuarios pudieran hacer funcionar sin ninguna dificultad los diferentes sistemas de PLC de los distintos fabricantes.


B-9 Capítulo 1

Los siguientes capítulos tratarán con detalle sobre este estándar. Por el momento, será suficiente la siguiente información: El nuevo estándar tiene en cuenta la mayoría de aspectos posibles en relación con el diseño, aplicación y utilización de sistemas PLC. Las amplias especificaciones sirven para definir sistemas de PLC abiertos y estandarizados. Los fabricantes deben ajustarse a las especificaciones de este estándar, tanto en el aspecto puramente técnico de los requerimientos de un PLC como en lo que se refiere a la programación de tales controles. Todas las variaciones deben ser completamente documentadas para el usuario Tras unas reticencias iniciales, se ha formado un grupo relativamente grande de personas interesadas (PLCopen) para apoyar este estándar. La mayoría de los principales proveedores de PLC son miembros de la asociación, es decir, Allen Bradley, Klöcker-Moeller, Philips, para mencionar algunos. Otros fabricantes de PLC como Siemens o Mitsubishi también ofrecen controles y sistemas de programación conformes con IEC-1131. Los sistemas de programación iniciales ya están disponibles en el mercado y otros están siendo desarrollados. Sin embargo, la norma tiene una buena oportunidad de aceptación y de éxito. Esperamos que este libro de texto contribuirá, en cierto modo, al desarrollo de este estándar.


B-10 Capítulo 1


B-11 Capítulo 2

Capitulo 2 Fundamentos


B-12 Capítulo 2

2.1

El sistema de numeración decimal

La característica del sistema de numeración decimal, comunmente utilizado, es la disposición lineal de los dígitos y su emplazamiento significativo. El número 4344, por ejemplo, puede representarse como sigue: 4344 = 4 x 1000 + 3 x 100 + 4 x 10 + 4 x 1 El número 4 que se halla en el extremo izquierdo, tiene un significado diferente del número 4 situado en el extremo derecho. La base del sistema de numeración decimal es la disponibilidad de 10 dígitos diferentes (decimal: originario del latín ’decem’ = 10). Estos diez diferentes dígitos permiten contar de 0 a 9. Si la cuenta sobrepasa el número 9, esto constituye un arrastre para el dígito de la siguiente posición a la izquierda. El significado de esta posición en 10, y el siguiente arrastre se realiza cuando se alcanza el valor 99. Utilizaremos el número 71.718.711 como ejemplo: 107

106

105

104

103

102

101

100

7

1

7

1

8

7

1

1

Ejemplo

Como puede verse arriba, el significado del "7" en el extremo izquierdo es 70 000 000 = 70 millones, mientras que el significado del "7" en la tercera posición desde la izquierda es de 700. El dígito del extremo derecho se conoce como el ’dígito menos significativo’ y el dígito del extremo izquierdo, como el ’dígito más significativo’. Cualquier sistema de numeración puede ser configurado basándose en este ejemplo, cuya estructura fundamental puede aplicarse a sistemas de numeración de cualquier cantidad de dígitos. Consecuentemente, cualquier operación de cálculo y método de computación que utilice el sistema de numeración decimal puede ser utilizado con otros sistemas de numeración.

2.2

El sistema de numeración binario

Fue Leibnitz quien aplicó por primera vez las estructuras del sistema de numeración decimal al cálculo con dos dígitos. Allá por el año 1679, esto creó las premisas esenciales para el desarrollo de los actuales ordenadores, ya que la tensión eléctrica o la corriente eléctrica, sólo permite un cálculo utilizando dos valores: es decir "circula corriente" o "no circula corriente". Estos dos valores se representan en forma de dígitos "1" y "0".


B-13 Capítulo 2

Si en un número estuviéramos limitados a exactamente 2 dígitos por posición, el sistema de numeración quedaría configurado como sigue: 27=128

26=64

25=32

24=16

23=8

22=4

21=2

20=1

1

0

1

1

0

0

0

1

Ejemplo

El principio es exactamente el mismo que el del método utilizado para crear un número decimal. Sin embargo, sólo se dispone de dos dígitos, razón por la cual la posición significativa no se calcula con la base 10x, sino con al base 2x. Así, el número menos significativo en el extremo derecho es 20 = 1, y para la siguiente posición 21 = 2, etc. Dado el uso exclusivo de dos dígitos, este sistema de numeración se conoce como sistema binario o sistema dual. Con ocho posiciones, pueden representarse un máximo de: 28 – 1 = 256 – 1 = 255 valores que alcanzarían hasta el numero 1111 11112 Cada una de las posiciones de un sistema de numeración binario puede adoptar uno de los dos dígitos 0 o 1. La menor unidad posible del sistema binario es de 1 bit. En el ejemplo citado arriba, se ha configurado un número consistente en 8 bits, es decir, un byte (en un ordenador que utilice 8 señales eléctricas representando "tensión disponible" o "tensión no disponible"). El número considerado, 1011 00012, corresponde al valor decimal 17710.

1 x 27

0 x 26

= 128 = 177


1 x 25

1 x 24

+ 32

+ 16

0 x 23

0 x 22

0 x 21

1 x 20 +1

Ejemplo

B-14 Capítulo 2

2.3

El código BCD

Tabla B2.1: Representación de números decimales en código BCD

Para las personas acostumbradas a tratar con el sistema decimal, los números binarios son difíciles de leer. Por esta razón, se introdujo una representación numérica de más fácil lectura, es decir, una notación decimal codificada de un número binario: el denominado BCD (binary coded decimal). Con este código BCD, cada dígito del sistema de numeración decimal representa a su correspondiente número binario. 010

0000BCD

110

0001BCD

210

0010BCD

310

0011BCD

410

0100BCD

510

0101BCD

610

0110BCD

710

0111BCD

810

1000BCD

910

1001BCD

Por lo tanto, se necesitan 4 dígitos en la notación binaria para representar el sistema decimal. A pesar de que en una notación binaria de 4 dígitos pueden representarse los valores del 0 al 15, los valores correspondientes a 10, 11, 12, 13, 14 y 15 no se usan en BCD Así, el número decimal 7133 se representa como sigue en código BCD: 0111 0001 0011 0011BCD Por lo tanto, se necesitan 16 bits para representar un número decimal de cuatro dígitos en código BCD. La codificación en BCD se utiliza a menudo para visualizadores de siete segmentos y para interruptores rotativos de introducción de valores.

2.4

El sistema de numeración hexadecimal

La utilización de números binarios es difícil y la utilización del código BCD ocupa bastante espacio de memoria. Por esta razón se desarrollaron los sistemas octal y hexadecimal. En el caso del sistema octal se utilizan grupos de tres dígitos. Esto permite contar de 0 hasta 7, es decir, contar con "ochos".


B-15 Capítulo 2

Alternativamente, en el sistema de numeración hexadecimal se combinan 4 bits. Estos 4 bits permiten la representación de los números 0 al 15, es decir, contar en "dieciseises". Para representar estos números se utilizan los dígitos 0 al 9, seguidos de las letras A, B, C, D, E y F, en donde A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14 y F = 15. La posición significativa de cada dígito se evalúa con las potencias de 16.

163=4096

162=256

161=16

160=1

8

7

B

C

Ejemplo

Por lo tanto, el número 87BC16 dado como ejemplo se lee como sigue: 8 x 163 + 7 x 162 + 11 x 161 + 12 x 160 = 34 74810

Hasta ahora, hemos tratado solamente con números enteros y positivos, sin tener en cuenta los números negativos. Para poder trabajar con estos números, se decidió que el bit más significativo en el extremo izquierdo de un número binario se utilizaría para representar el signo: así "0" corresponde al "+" y "1" al "–".

2.5

Números binarios con signo

Así, 1111 11112 = -12710 y 0111 11112 = +12810 Cuando se utiliza el bit más significativo para el signo, se dispone de un bit menos para la representación de un número con signo. Para la representación de un número binario de 16 dígitos, se obtiene el siguiente margen de valores: Entero

Margen de valores

sin signo

0 a 65535

con signo

-32768 a +32767

Aunque ahora ya es posible representar con 0 y 1 números enteros positivos con signo, aún hay la necesidad de poder representar los decimales o números reales. Para representar un número real en notación binaria de ordenador, el número se descompone en dos grupos, una potencia de 10 y un factor de multiplicación. Esto se conoce también como notación científica de números.


Tabla B2.2: Margen de valores para los números binarios

2.6

Números reales

B-16 Capítulo 2

El número 27,334 se convierte así en 273 341 x 10-4. Por lo tanto se necesitan dos números enteros con signo para representar un número real en un ordenador.

2.7

Generación de señales digitales y binarias

Como ya parece haber quedado claro en la sección anterior, todos los ordenadores, y por lo tanto todos los PLCs, funcionan utilizando señales digitales o binarias. Por binario, entendemos una señal que sólo reconoce dos valores definidos.

1

0

Fig. B2.1: Señal binaria

t

Estos valores se les llama "0" o "1", aunque también se utilizan los términos "bajo" y "alto". Las señales pueden realizarse muy fácilmente con componentes de contactos. Un contacto activado corresponde a una señal de lógica 1 y uno sin activar a una de lógica 0. Cuando se trabaja con elementos sin contacto, esto puede forzar unos ciertos márgenes de tolerancia. Por esta razón, hay que definir ciertos márgenes de tensión para definirlos como lógica 0 ó lógica 1.

V 30 margen señal-1

11 5 0 -3

margen señal-0 t

Fig. B2.2: Márgenes de tensión


B-17 Capítulo 2

IEC 1131-2 define un margen de valores de -3 V a 5 V como señal de lógica 0, y de 11 V a 30 V como señal de lógica 1. Esto es de obligado cumplimiento para PLCs cuya tecnología deba seguir la norma IEC 1131-2. En la práctica existen tensiones muy parecidas para lógica 0 y lógica 1: Ampliamente usadas son: -30 V a +5V para lógica 0 y +13 V a +30 V para lógica 1. A diferencia de las señales binarias, las señales digitales pueden asumir cualquier valor. Se les conoce también como etapas de valor. Así, una señal digital se define por cualquier cantidad de etapas de valor. El cambio entre estas etapas no es secuencial. La siguiente ilustración muestra tres posibles métodos de convertir una señal analógica en una señal digital. V 6 5 4

Señal analógica

Señal digital en base de 0,5 V

Señal digital en base de 1 V

3 2

Señal digital en base de 3 V

1 0

t

Las señales digitales pueden formarse a partir de señales analógicas. Este método se utiliza, por ejemplo, para el procesamiento analógico a través de un PLC. Consecuentemente, una señal de entrada analógica en el margen de 0 a 10 V se reduce a una serie de etapas de valores. Dependiendo de la calidad del PLC y de la resolución, la señal digital será capaz de operar en etapas de valores de 0,1 V, 0,01 V ó 0,001 V. Naturalmente, en este caso se seleccionaría el margen más pequeño para poder reproducir la señal analógica con la mayor precisión posible.


Fig. B2.3: Conversión de una señal analógica en una señal digital

B-18 Capítulo 2

Un ejemplo simple de una señal analógica es la presión, que se mide y se visualiza en un manómetro. La señal de presión puede asumir cualquier valor intermedio entre sus valores mínimo y máximo. A diferencia de la señal digital, cambia continuamente. En el caso del procesamiento de valores analógicos a través de un PLC, como se ha descrito, las señales analógicas de tensión se evalúan y se convierten. Por otra parte, las señales digitales pueden formarse reuniendo un cierto número de señales binarias. De esta forma, de nuevo como se ha descrito en el párrafo anterior, con ocho señales binarias es posible generar una señal digital con 256 valores.

Ejemplo

Bit No.

7

6

5

4

3

2

1

0

Valor digital

Ejemplo 1

1

0

1

1

1

0

1

1

187

Ejemplo 2

0

0

1

1

0

0

1

1

51

Ejemplo 3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Este proceso se utiliza, por ejemplo, para la realización de temporizadores o de contadores.


B-19 Capítulo 3

Capítulo 3 Operadores Booleanos


B-20 Capítulo 3

Funciones lógicas básicas

Como se ha descrito en el capítulo anterior, cualquier ordenador e igualmente cualquier PLC, funcionan utilizando el sistema de numeración de base 2. Esto se aplica también a los sistemas octal (23) y hexadecimal (24). Por ello, las variables individuales pueden asumir sólo dos valores, "0" o "1". Se utilizan unas matemáticas especiales para poder enlazar las relaciones entre variables – la denominada álgebra de Boole. Los enlaces entre variables también pueden representarse claramente por medio de contactos eléctricos. Función NOT, negación El pulsador mostrado representa un contacto normalmente cerrado. Cuando no está físicamente accionado, el piloto H1 luce, mientras que en estado accionado, el piloto H1 se apaga.

24V S1 (I)

H1 (O) 0V Fig. B3.1: Esquema del circuito

El pulsador S1 actúa como una señal de entrada, el piloto constituye la salida. El estado actual puede ser registrado en una Tabla de la verdad:

I

O

0

1

1

0

Tabla de la verdad

Por lo tanto, la Ecuación Booleana es como sigue: I = O (léase: No-I igual a O)


B-21 Capítulo 3

El símbolo lógico es:

1

I

O

Fig. B3.2: Función NOT

Dos negaciones consecutivas se cancelan entre sí.

I=I 1

I

I

1

I Fig. B3.3: Dos funciones l’ógicas NOT

Función AND, conjunción Si dos contactos abiertos se conectan en serie, el piloto conectado sólo lucirá si ambos pulsadores están físicamente accionados.

24V S1 (I1) S2 (I2) H1 (O) 0V Fig. B3.4: Esquema del circuito


B-22 Capítulo 3

I1

I2

O

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Tabla de la verdad

La tabla de la verdad asigna la conjunción. La salida asume el valor 1 sólo si ambas entradas 1 y 2 se hallan con señal 1. Esto se conoce como una operación AND (operación Y), que se representa con la siguiente ecuación: I1 ∧ I2 = O

I1

& O

I2 Fig. B3.5: Función AND

Además, valen las siguientes ecuaciones para la conjunción a∧0=0 a∧1=a a∧a=0 a∧a=a


B-23 Capítulo 3

Función OR, disyunción Otra función lógica básica es la función OR (O). Si dos contactos normalmente abiertos se conectan en paralelo, el piloto luce siempre que por menos uno de los pulsadores se halle físicamente accionado.

24V S1 (I1)

S2 (I2)

H1 (O) 0V Fig. B3.6: Esquema del circuito

I1

I2

O

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Tabla de la verdad

I1

>=1 O

I2 Fig. B3.7: Función OR

La operación lógica se escribe en forma de la siguiente ecuación: I1 ∨ I2 = O


B-24 Capítulo 3

Valen también las siguientes ecuaciones para la disyunción: b∨0=b b∨1=1 b∨b=b b∨b=1

3.2

Otras operaciones En la sección B3.1 se ha descrito la realización eléctrica de las operaciones NOT-/AND-/OR. Naturalmente, cada una de estas funciones lógicas puede también realizarse con componentes neumáticos y electrónicos. El álgebra de Boole reconoce también las siguientes operaciones lógicas. La siguiente tabla proporciona un resumen de ellas. Tabla B3.1: Conexiones lógicas

Nombre

Ecuación

Tabla verd.

Símbolo lógico

Realización neumática

Realiz. eléctrica

Realiz. electrónica +

Identidad

I=A

I O 0 0 1 1

I

I

1

I

O

I

O

O R

O +

Negación

I=O

I O 0 1 1 0

I I

1

I

O

R

O

O

I O -

O

I1

>

Conjunción

I2 = O

I1 I2 O 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

I1 I2

&

I1

O

R

I2 I1

O

I1

I2 O

I2

I1 O

I1

I2 = O

>

Disyunción

I1 I2 O 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

I1 I2

>=1

I1

I2

O

I2

O I1

I2

R O


B-25 Capítulo 3

Tabla B3.1: Conexiones lógicas (continuación) Nombre

Ecuación

Tabla verd.

Realización neumática

Símbolo lógico

Realiz. eléctrica

Realiz. electrónica

O

I1 I1

> >

Antivalencia ( OR exclusiva)

I2 = O I2 = O

I1 I2 O 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

I1

I1 I2

1

O

I1

I2

I1

I2

I1

I2

O

O

I2

O

> >

I2 I2 = O >

Equivalencia I1 I1

I1 I2 O 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

I1

I1 I2

=

O

I1

I1

I2

I2

I2 I1

I2

R

O

I1

>

NAND

I2 = O

I1 I2 O 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

I1

I1 I2

&

O

I1 I2 = O >

NOR


>=1

O

I2 K1

I1 I2

I1

O

I2

K1

R

O

I1

O I1

R

I1

I2

O

I1 I2 O 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

K1

I2 I1

O

O

I2

I2

K1

O

R

B-26 Capítulo 3

3.3

Establecimiento de funciones de conmutación

Derivación de ecuaciones booleanas de la tabla de la verdad A menudo, las operaciones lógicas mostradas en la sección anterior no son suficientes para describir adecuadamente un estado en la tecnología de control. A menudo, hay combinaciones de diferentes operaciones lógicas. La conexión lógica en forma de una ecuación booleana puede establecerse fácilmente a partir de la tabla de la verdad. El ejemplo inferior clarificará esto: Tarea en una estación de clasificación Diversas piezas para cocinas prefabricadas son mecanizadas en un sistema de producción (máquina de taladrar y fresar). A los laterales y a las puertas de ciertos tipos de cocina se les han hecho diferentes disposiciones de agujeros. Los sensores B1 a B4 están previstos para la detección de estos agujeros.

1.0

B1

B4 B3 B2

Fig. B3.8: estación de clasificación

Las piezas con la siguiente distribución de agujeros son para el tipo de cocina ’Estándar’. Estas piezas deben extraerse de la cinta transportadora por medio del cilindro de doble efecto 1.0.


B-27 Capítulo 3

a

a

d

b

c

a

d

b

d

d

d

a

c

b

d

Fig. 3.9: Distribución de los agujeros en las piezas

Asumiendo que un taladro realizado se lee como señal-1, se obtiene la siguiente tabla de la verdad:

a

b

c

d

y

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

Tabla de la verdad


B-28 Capítulo 3

Para obtener la ecuación lógica a partir de esta tabla existen dos opciones, que conducen a dos expresiones diferentes. Naturalmente ambas expresiones producen el mismo resultado, ya que se describen las mismas circunstancias. Forma estándar disyuntiva En la forma estándar disyuntiva, se agrupan todas las conjunciones (operaciones AND) de las variables de entrada que producen la señal de salida 1, en una operación disyuntiva (operación OR). El estado 0 de la señal de entrada se toma como valor negado, y el estado 1 de la señal de entrada, como no-negada (directa). Por lo tanto, en el caso del ejemplo dado, la operación lógica es la siguiente: y

= (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d)

Forma estándar conjuntiva En la forma estándar conjuntiva, se agrupan todas las disyunciones (operaciones OR) de las variables de entrada que producen la señal de salida 0, en una operación conjuntiva (operación AND). A diferencia de la forma estándar disyuntiva, en este caso la variable de entrada es negada con el estado "1" y no-negada con el estado "0" y

= (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d) ∧ (a ∨ b ∨ c ∨ d)

3.4

Simplifiación de funciones lógicas

Ambas ecuaciones para el ejemplo dado son bastante amplias, si bien más larga aún es la que se ha dado como forma estándar conjuntiva. Esto define el criterio para utilizar la forma estándar disyuntiva o conjuntiva: La decisión se hace en favor de la forma más corta de la ecuación. En este caso la forma estándar disyuntiva. y

= (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d) ∨ (a ∧ b ∧ c ∧ d)

Esta expresión puede simplificarse con la ayuda de las propiedades del álgebra de Boole,


B-29 Capítulo 3

Las propiedades más importantes del álgebra de Boole se muestran a continuación: a a a a

∨ ∨ ∨ ∨

0 1 a a

= = = =

a 1 a 1

Propiedad conmutativa a∨b=b∨a

a a a a

∧ ∧ ∧ ∧

0 1 a a

= = = =

0 a a 0

a∧b=b∧a

Propiedad asociativa a ∨ b ∨ c = a ∨ (b ∨ c) = (a ∨ b) ∨ c a ∧ b ∧ c = a ∧ (b ∧ c) = (a ∧ b) ∧ c Propiedad distributiva a ∧ (b ∨ c) = (a ∧ b) ∨ (a ∧ c) a ∨ (b ∧ c) = (a ∨ b) ∧ (a ∨ c) Ley de De Morgan a∨b=a∧b

a∧b=a∨b

Aplicadas al ejemplo citado, se obtiene el siguiente resultado: y

=

abcd ∨ abcd ∨ abcd ∨ abcd ∨ abcd ∨ abcd

=

abcd ∨ abcd ∨ abcd ∨ abcd ∨ abd(c ∨ c)

=

acd(b ∨ b) ∨ abd(c ∨ c) ∨ abd

=

acd ∨ abd ∨ abd

=

acd ∨ ad(b ∨ b)

=

(ac ∨ a)d

=

(c ∨ a)d

=

cd ∨ ad

Por razones de claridad, el símbolo de la operación AND "∧" ha sido expresamente omitido en las ecuaciones indicadas. El principio básico de la simplificación es sacar el factor común de las variables y reducir las expresiones definidas. Sin embargo, este método requiere un buen conocimiento de las propiedades del álgebra de Boole y un cierto grado de práctica. Otra opción para la simplificación se presenta en la siguiente sección.


B-30 Capítulo 3

3.5

Diagrama de Karnaugh-Veitch

En el caso de los diagramas de Karnaugh-Veitch (KV) la tabla de la verdad de transforma en una tabla de valores. a

b

c

d

y

No.

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

2

0

0

1

0

0

3

0

0

1

1

0

4

0

1

0

0

0

5

0

1

0

1

1

6

0

1

1

0

0

7

0

1

1

1

0

8

1

0

0

0

0

9

1

0

0

1

1

10

1

0

1

0

0

11

1

0

1

1

1

12

1

1

0

0

0

13

1

1

0

1

1

14

1

1

1

0

0

15

1

1

1

1

1

16

Tabla de valores

Para el ejemplo se dispone de un total de 16 posiciones, con lo que la tabla de valores debe tener también 16 cuadrados.

Fig. B3.1: Tabla de valores

cd

cd

cd

cd

ab

1

2

3

4

ab

5

6

7

8

ab

9

10

11

12

ab

13

14

15

16


B-31 Capítulo 3

El resultado de la tabla de la verdad se transfiere al diagrama KV tal como se indica en la figura. En principio, de nuevo es posible la representación en la forma estándar disyuntiva o conjuntiva. Sin embargo, en este ejemplo nos limitaremos a la forma estándar disyuntiva. cd

cd

cd

cd

ab

0

1

0

0

ab

0

1

0

0

ab

0

1

0

1

ab

0

1

0

1


El siguiente paso consiste en la combinación de los estados para los cuales se ha introducido un "1" en la tabla de valores. Esto se hace en bloques, observando las siguientes reglas: La combinación de estados en el diagrama KV debe ser en forma de rectángulo o de cuadrado La cantidad de estados combinados debe ser el resultado de una función 2x.

De esto resulta lo siguiente cd

cd

cd

cd

ab

0

1

0

0

ab

0

1

0

0

ab

0

1

0

1

ab

0

1

0

1

y1


y2


B-32 Capítulo 3

Los valores de las variables, se seleccionan para el bloque establecido y estos a su vez se combinan en forma disyuntiva. y1 = cd y2 = acd y

= cd ∧ acd = (c ∨ ac) ∧ d = (c ∨ a) ∧ d = cd ∨ ad

Naturalmente, el diagrama KV no está limitado a 16 casillas. Con 5 variables, por ejemplo, se producirían 32 casillas (25) y con 6 variables 64 casillas (26).


B-33 Capítulo 4

Capítulo 4 Diseño y modo de funcionamiento de un PLC


B-34 Capítulo 4

4.1

Estructura de un PLC

En los ordenadores, generalmente se distingue entre hardware, firmware y software. Los mismo se aplica a los PLCs, ya que esencialmente también están basados en un microprocesador. El Hardware se refiere a las partes físicas del dispositivo, el decir, los circuitos impresos, los circuitos integrados, el cableado, la batería, el chasis, etc. El firmware los constituyen aquellos programas (software) que se hallan permanentemente instalados en el hardware del ordenador y que son suministrados por el fabricante del PLC. Esto incluye las rutinas fundamentales del sistema, utilizadas para poner en marcha el procesador al aplicar la tensión. Adicionalmente, hay el sistema operativo que, en el caso de los controles lógicos programables, generalmente se halla almacenado en una memoria ROM de sólo lectura o en una EPROM. Finalmente, hay el software, que es el programa escrito por el usuario del PLC. Los programas de usuario se instalan generalmente en la memoria RAM, una memoria de acceso aleatorio, en donde pueden ser fácilmente modificados. Bus de datos

Microprocesador (CPU)

ROM

RAM

Sistema operativo

Programas y Datos

Módulos de entradas

Módulos de salidas

Bus de direcciones

Fig. B4.1: Diseño fundamental de un microordenador

Bus de control

La Fig. B4.1 ilustra el diseño fundamental de un microordenador. El hardware del PLC ö como es el caso de casi todos los sistemas microordenadores actuales – está basado en un sistema de bus. Un sistema de bus es un determinado número de líneas eléctricas divididas en líneas de direcciones, de datos y de control. La línea de direcciones se utiliza para seleccionar la dirección de un elemento conectado al bus y la línea de datos para transmitir la información requerida. Las líneas de control son necesarias para habilitar el dispositivo conectado el bus como emisor o como receptor..


B-35 Capítulo 4

Los principales elementos conectados al sistema de bus son el microprocesador y la memoria. La memoria puede dividirse en memoria para el firmware y memoria para el programa y los datos del usuario. Según la estructura del PLC, los módulos de entradas y salidas se conectan a un simple bus común o – con la ayuda de un interface de bus – a un bus externo de E/S. Especialmente en el caso de grandes sistemas modulares de PLC, es más usual un bus externo de E/S. Finalmente, se necesita una conexión para el aparato programador o un PC, actualmente y en la mayoría de los casos en forma de un interface serie. La Fig. B4.2 ilustra el FPC 101 de Festo como ejemplo.

Fig. B4.2: Control Lógico Programable Festo FPC 101


B-36 Capítulo 4

4.2

Unidad Central de un PLC

En esencia, la unidad central de un PLC consiste en un microordenador. El sistema operativo del fabricante del PLC hace que el ordenador que hay en el PLC esté optimizado específicamente para tareas de tecnología de control. Diseño de la unidad central La Fig. B4.3 muestra una versión simplificada de un microprocesador, que representa el corazón de un microordenador.

Bus de datos

ALU

Fig. B4.3: Diseño de un microprocesador

Bus de control

Registro de instrucciones

Acumulador

Contador de programa

Unidad aritmética

Unidad de control

Bus de control

Bus de direcciones

Un microprocesador consiste principalmente en una unidad aritmética y lógica, una unidad de control y un pequeño número de unidades de memoria internas, denominadas registros. La tarea de la unidad aritmética y lógica – la ALU (arithmetic logic unit) – es ejecutar las operaciones lógicas y aritméticas con los datos transmitidos. El acumulador, AC para abreviar, es un registro especial asignado directamente a la unidad ALU. Este almacena tanto los datos a procesar como los resultados de una operación. El registro de instrucciones almacena cada orden o instrucción llamada desde la memoria del programa hasta que es decodificada y ejecutada. Una orden o instrucción (command) tiene una parte de ejecución y una parte de dirección. La parte de ejecución indica qué operación debe realizarse. La parte de dirección define la dirección de los operandos (señales de entrada, flags, etc.) con los que hay que realizar la operación indicada.


B-37 Capítulo 4

El contador de programa es un registro, que contiene la dirección de la siguiente orden a procesar. La sección siguiente tratará este apartado con más detalle. La unidad de control regula y controla toda la secuencia de operaciones requeridas para la ejecución de una orden.

Ciclo de instrucciones en la unidad central Los sistemas microordenadores convencionales de hoy en día funcionan según el denominado "principio de von-Neumann". Según este principio, el ordenado procesa el programa línea a línea. En términos sencillos, podríamos decir que cada línea del programa de usuario del PLC es procesada secuencialmente. Esto es válido independientemente del lenguaje de programación en el que haya sido escrito el programa de PLC, sea en forma textual (lista de instrucciones) o en forma gráfica (diagrama de contactos, diagrama de funciones secuencial). Dado que estas diversas formas de representación siempre resultan en una serie de líneas de programa dentro del ordenador, se procesan consecuentemente una tras otra. En principio, una línea de programa, es decir, generalmente una orden se procesa en dos etapas: recogida de la orden desde la memoria de programa ejecución de la orden

Bus de datos Microprocesador

Memoria

Instrucción Registro de instrucciones Señales de control

Instrucción

Contador de programa +1

Direcciones Bus de direcciones


Fig. B4.4: Secuencia de instrucciones

B-38 Capítulo 4

El contenido del contador de programa es transferido al bus de direcciones. A continuación, la unidad de control hace que la instrucción en la dirección especificada de la memoria del programa, sea depositada en el bus de datos. Desde aquí, se lee en el registro de instrucciones. Una vez ha sido decodificada, la unidad de control genera una secuencia de señales de control para su ejecución. Durante la ejecución de un programa, las instrucciones se van a buscar secuencialmente. Para ello se necesita un mecanismo que permita esta secuencia. Esta tarea se realiza por un simple incrementador, es decir, un elemento de habilitación de pasos en el contador de programa.

4.3

Modo de funcionamiento de un PLC

Los programas para el procesamiento convencional de datos, generalmente se procesan una sola vez, de arriba a abajo y terminan. A diferencia de estos, el programa de un PLC se procesado continua y cíclicamente.

Tabla de imagen Entradas

Entradas

Programa PLC

Tabla de imagen Salidas

Salidas

Fig. B4.5: Procesamiento cíclico de un programa de PLC


B-39 Capítulo 4

Las características del procesamiento cíclico son: Así que el programa ha sido ejecutado una vez, salta automáticamente al principio y se va repitiendo el proceso continuamente. Antes de que se procese la primera línea del programa, es decir, al inicio del ciclo, el estado de las entradas es almacenado en la tabla de imagen de entradas. La imagen del proceso es una zona de memoria aparte a la que se accede durante un ciclo. Así, el estado lógico de una entrada permanece constante durante un ciclo, incluso aunque en este intervalo haya cambiado físicamente. De forma similar a la entradas, las salidas no son inmediatamente activadas o desactivadas durante un ciclo, sino que su estado es almacenado temporalmente en la tabla imagen de salidas. Solamente al final del ciclo se activan o desactivan físicamente las salidas según el estado lógico almacenado en la memoria. El procesamiento de una línea de programa a través de la unidad central de un PLC ocupa un tiempo que, dependiendo del PLC y de la instrucción que contenga puede variar desde unos pocos microsegundos hasta unos pocos milisegundos. El tiempo requerido por el PLC para una simple ejecución de un programa, incluyendo la actualización de las salidas y la imagen del proceso, se denomina tiempo de ciclo o tiempo de scan. Cuanto más largo sea el programa y cuanto más tiempo necesite el PLC respectivo para procesar cada línea del programa, tanto más largo será el tiempo de ciclo. Los tiempos reales de ciclo varían aproximadamente entre 1 y 100 milisegundos. Las consecuencias del procesamiento cíclico de un programa de PLC que utilice una imagen del proceso son las siguientes: Las señales de entrada de una duración inferior al tiempo de ciclo, posiblemente no serán reconocidas. En algunos casos, puede haber un retardo de dos ciclos entre la presencia de una señal de entrada y la deseada reacción de una salida ante esta señal. Dado que las instrucciones se procesan secuencialmente, el comportamiento específico de la secuencia de un programa de PLC puede ser crucial. En algunas aplicaciones, es esencial que pueda accederse directamente a entradas y salidas durante un ciclo. Por ello, este tipo de procesamiento de programa, saltándose la imagen del proceso, también es posible en algunos sistemas PLC.


B-40 Capítulo 4

4.4

Memoria de programas de aplicación

Los programas específicamente desarrollados para determinadas aplicaciones requieren una memoria de programa, de la cual puedan ser leídos por la unidad central. Los requerimientos para tal memoria de programa son relativamente simples de formular: Debería ser lo muy sencilla de modificar o de crear y almacenar nuevos programas con la ayuda de un dispositivo programador o un PC. Debe haber mecanismos que aseguren que el programa no pueda perderse – incluso ante un fallo de tensión o por tensiones de interferencia La memoria de programa debe ser económica La memoria de programa debería ser suficientemente rápida para no retardar el funcionamiento de la unidad central. Actualmente, se utilizan tres tipos de memoria en la práctica: RAM EPROM EEPROM

RAM La memoria RAM (random acceso memory/memoria de acceso aleatorio) es una memoria muy rápida y económica. Dado que la memoria principal de los ordenadores (y también de los PLCs) consiste en memorias RAM, se producen en grandes cantidades, lo que le permite disponer de tales memorias a costes relativamente bajos. Las RAMs son memorias de lectura/escritura y pueden programarse y modificarse fácilmente. La desventaja de una RAM es que es volátil, es decir, el programa almacenado en la RAM se pierde en el caso de un fallo de tensión. esta es la razón por la cual las RAMs deben estar respaldadas por una batería, acumulador o pila. Dado que la vida útil y la capacidad de las modernas pilas les permiten durar varios años, el respaldo de una RAM por pila es relativamente simple. A pesar de que se utilizan pilas o baterías de altas prestaciones, es esencial sustituirlas en las fechas indicadas por el fabricante del PLC.


B-41 Capítulo 4

EPROM La EPROM (erasable programmable read-only memory /memoria de sólo lectura, programable y borrable) también es una memoria rápida y de bajo coste y, en comparación con la RAM tiene la ventaja añadida de que no es volátil, es decir, es remanente. Por ello, el contenido de la memoria permanece inalterable incluso ante un fallo de tensión.

Fig. B4.6: Ejemplo de una EPROM

Sin embargo, a efectos de modificar un programa, debe borrarse primero toda la memoria y, tras un tiempo de enfriamiento, reprogramarse completamente. El borrado requiere generalmente un dispositivo borrador y para su programación se utiliza un dispositivo especial (grabador de EPROMs). A pesar de su relativamente complejo proceso de borrado, – enfriado – reprogramación, las EPROMs se utilizan con bastante frecuencia en los PLCs ya que poseen una gran fiabilidad y un bajo coste. En la práctica, a menudo se utiliza una RAM durante la fase de programación y puesta a punto de la máquina. Una vez finalizada la puesta en marcha, el programa se transfiere a una EPROM.

EEPROM La EEPROM (electrically erasable programmable ROM / ROM programable y borrable eléctricamente ), EEROM (electrically erasable ROM / ROM borrable eléctricamente) y la EAROM (electrically alterable ROM / ROM alterable eléctricamente) o las flash-EPROM han sido utilizadas desde hace algún tiempo. La EEPROM es especial, es ampliamente utilizada como memoria de aplicación en PLCs. La EEPROM es una memoria borrable eléctricamente, que puede reescribirse.


B-42 Capítulo 4

4.5

Módulo de entradas

El módulo de entradas de un PLC es el módulo al cual están conectados los sensores del proceso. Las señales de los sensores deben pasar a la unidad central. Las funciones importantes de un módulo de entradas (para la aplicación) es como sigue: Detección fiable de la señal Ajuste de la tensión, desde la tensión de control a la tensión lógica Protección de la electrónica sensible de las tensiones externas Filtrado de las entradas

Señal de entrada Fig. B4.7: Diagrama de bloques de un módulo de entradas

Detección de error de tensión

Retardo de la señal

Optoacoplador

Señal a la unidad de control

El principal componente de los actuales módulos de entradas, que cumple con estos requerimientos es el optoacoplador. El optoacoplador transmite la información del sensor por medio de la luz, creando así un aislamiento eléctrico entre el control y los circuitos lógicos, protegiendo con ello a la sensible electrónica de las tensiones espúreas externas. Actualmente, los optoacopladores avanzados garantizan protección a picos de aproximadamente 5 kV, lo que es adecuado para aplicaciones industriales. El ajuste de la tensión de control y de lógica, en el caso corriente de una tensión de mando de 24 V, puede realizarse con la ayuda de un circuito diodo/resistencia. En el caso de 220 V AC, se conecta un rectificador en serie. Dependiendo del fabricante del PLC, se asegura una detección fiable de la señal por medio un detector de umbral adicional o los correspondientes de diodos y optoacopladores. Los datos precisos en relación con las señales a detectar se especifican en DIN 19240.


B-43 Capítulo 4

El filtrado de la señal emitida por el sensor es crítica en automatización industrial. En la industria, las líneas eléctricas están generalmente muy cargadas debido a tensiones de interferencia inductivas, que producen muchas interferencias en las señales. Las líneas de las señales pueden protegerse con apantallamientos, canaletas metálicas o, alternativamente, el módulo de entrada del PLC realiza un filtrado por medio de un retardo de la señal de entrada. Esto necesita que la señal de entrada sea aplicada un período de tiempo suficientemente largo, antes de que sea reconocida como una señal de entrada. Dado que, debido a su naturaleza inductiva, los impulsos de interferencia son principalmente señales transitorias, es suficiente un retardo de la señal de entrada relativamente corto, del orden de milisegundos, para filtrar la mayor parte de los impulsos parásitos. El retardo de las señal de entrada se realiza principalmente por hardware, es decir, a través de un circuito RC en la entrada del PLC. Sin embargo, en casos aislados, también es posible producir un retardo de la señal por software. La duración de un retardo de entrada es de aproximadamente entre 1 y 20 milisegundos – dependiendo del fabricante y del tipo. Muchos fabricantes ofrecen entradas especialmente rápidas para aquellas tareas en las que el retardo de la señal de entrada es demasiado larga para reconocer la señal requerida. Cuando se conectan sensores a las entradas del PLC, debe distinguirse entre conexiones de conmutación positiva y de conmutación negativa. En otras palabras, hay que distinguir entre entradas que representan un consumo de corriente o una fuente de corriente. En Alemania, por ejemplo, cumpliendo con VDI 2880, se utilizan principalmente las conexiones de conmutación positiva, ya que ello permite la utilización de un tierra de protección. Conmutación positiva significa que la entrada del PLC representa un drenaje de corriente. El sensor suministra la tensión de funcionamiento o tensión de control a la entrada en forma de señal-1. Si se utiliza tierra de protección, la tensión de salida del sensor es cortocircuitada hacia los 0 voltios o se funde el fusible en caso de cortocircuito en la línea de señal. Esto significa que se aplica una lógica 0 en la entrada del PLC.


B-44 Capítulo 4

En muchos países, es común utilizar sensores de conmutación negativa, es decir, las entradas del PLC funcionan como fuente de potencia. En estos casos, deben utilizarse diferentes medidas de protección para evitar que se aplique una señal 1 a la entrada del PLC en el caso de un cortocircuito en la línea de la señal. Un posible método es la puesta a tierra de la tensión de control positiva o la supervisión del aislamiento, es decir, tierra de protección como medida de protección.

4.6

Módulo de salida

Los módulos de salida llevan las señales de la unidad central a los elementos finales de control, que son activados según la tarea. Principalmente, la función de una salida – vista desde la aplicación del PLC incluye lo siguiente: Ajuste de la tensión desde la tensión lógica a la de control Protección de la electrónica sensible de tensiones espúreas hacia el control Amplificación de potencia suficiente para el accionamiento de elementos finales de control Protección de cortocircuito y sobrecarga de los módulos de salida En el caso de módulos de salida, hay disponibles dos métodos fundamentalmente diferentes para conseguir lo indicado: El uso de relés o de electrónica de potencia.

Fig. B4.8: Diagrama de bloques de un módulo de salida

Señal de la unidad central

Optoacoplador Amplificador

Supervisión de cortocircuito

Señal de salida

El optoacoplador, forma de nuevo la base para la electrónica de potencia y asegura la protección de la electrónica y posiblemente también el ajuste de la tensión. Un circuito de protección formado por diodos debe proteger el transistor de potencia de los picos de tensión.


B-45 Capítulo 4

Actualmente, la protección ante cortocircuito, protección ante sobrecargas y amplificación de potencia, se ofrecen a menudo como módulos completamente integrados. Las medidas estándar de protección ante cortocircuito miden el flujo de corriente a través de una resistencia de potencia para desconectar en caso de cortocircuito; un sensor de temperatura proporciona una protección ante sobrecargas; una etapa de Darlington o una etapa de transistor de potencia proporcionan la potencia necesaria. La potencia admisible de salida se utiliza específicamente de forma que permita una distinción entre la potencia admisible de una salida y la potencia acumulada admisible de un módulo de salidas. La potencia acumulada de un módulo de salidas es siempre considerablemente inferior a la suma total de la potencia de cada salida, ya que los transistores de potencia se transmiten el calor unos a otros. Si se utilizan relés para las salidas, entonces el relé puede asumir prácticamente todas las funciones de un módulo de salida: El contacto del relé y la bobina del relé están eléctricamente aislados uno de otra; el relé representa un excelente amplificador de potencia y está especialmente protegido de sobrecargas, con lo que solamente debe preverse una protección ante cortocircuito con un fusible. Sin embargo, en la práctica se conectan optoacopladores en serie con el relé, ya que ello facilita el accionamiento del relé y pueden utilizarse relés más sencillos. Las salidas por relé, tienen la ventaja de que pueden utilizarse para diferentes tensiones de salida. En contraste, las salidas electrónicas tienen velocidades de conmutación considerablemente más elevadas y una vida útil más larga que la de los relés. En muchos casos, la potencia de relés muy pequeños utilizados en los PLCs, corresponde a la de las etapas de potencia de las salidas electrónicas. En Alemania, por ejemplo, las salidas también se conectan a conmutación positiva, según VDI 2880, es decir, la salida representa una fuente de potencia y suministra la tensión de funcionamiento para el dispositivo consumidor. En el caso de un cortocircuito de la línea de señal de salida a tierra, la salida se cortocircuita si se utilizan medidas normales de puesta a tierra de protección. La electrónica conmuta a protección de cortocircuito o se funde el fusible, es decir, el dispositivo consumidor no puede drenar corriente por lo que se desconecta y queda en estado seguro. (De acuerdo con DIN 0113, el estado de seguridad debe ser siempre el estado sin energía.)


B-46 Capítulo 4

Si se utilizan salidas de conmutación negativa, es decir, la salida representa un drenaje de corriente, deben adoptarse medidas de protección del tal forma que el dispositivo consumidor quede en un estado seguro en el caso de cortocircuito en la línea de señal. De nuevo, un tierra de protección con supervisión del aislamiento o la neutralización de la tensión de control positiva son prácticas estándar en este caso.

4.7

Dispositivo programador / Ordenador personal

Cada PLC tiene una herramienta de diagnosis y programación para soportar la aplicación del PLC

Programación Verificación Puesta punto Localización de averías Documentación del programa Almacenamiento del programa

Estas herramientas de programación y diagnosis son o bien dispositivos de programación específicos del fabricante u ordenadores personales con su software correspondiente. Actualmente, estos últimos son casi exclusivamente las variantes preferidas, ya que la enorme capacidad de los modernos PCs, combinada con su comparativamente bajo coste inicial y alta flexibilidad, representan ventajas cruciales. También se han desarrollado los denominados programadores de mano para pequeños sistemas de control y para tareas de mantenimiento. Con la creciente utilización de ordenadores personales portátiles (LapTop), funcionando con baterías, la importancia de los programadores de mano disminuye paulatinamente.


B-47 Capítulo 4

Las funciones esenciales del sistema de software forman parte de la herramienta de programación y diagnosis Cualquier software de programación según IEC 1131-1 deben proporcionar al usuario una serie de funciones. Así, el software de programación comprende módulos de software para: Introducción de programas Creación y modificación de programas en uno de los lenguajes de programación del un PLC Verificación de la sintaxis Comprobación de la sintaxis del programa y los datos, minimizando así la introducción de programas defectuosos. Traductor Traducción del programa introducido en un programa que puede ser leido y procesado por el PLC, es decir, la generación del código máquina del correspondiente PC. Conexión entre PLC y PC A través de este enlace se realiza la carga de los programas al PLC y la ejecución de funciones de verificación Funciones de verificación Ayuda al usuario durante la escritura y en la eliminación de fallos y verificación a través de: una verificación del estado de las entradas, salidas temporizadores, contadores, etc. verificación de secuencias de programa por medio de operaciones de paso a paso, órdenes de STOP, etc. simulación por medio de activación manual de entradas/salidas, establecimiento de valores, etc. Indicación del estado de sistemas de control Emisión de información relacionada con la máquina, proceso y estado del sistema PLC: Indicación del estado de señales de entrada y salida Registro/indicación de cambios de estado en señales externas y datos internos Supervisión de los tiempos de ejecución Formato en tiempo real de la ejecución del programa


B-48 Capítulo 4

Documentación Creación de una descripción del sistema PLC y el programa del usuario. Esto consiste en: Descripción de la configuración del hardware Impresión del programa de usuario con los correspondientes datos e identificadores para las señales y comentarios Lista de referencias cruzadas para todos los datos procesados tales como entradas, salidas, temporizadores, etc. Descripción de las modificaciones Archivado del programa de usuario Protección del programa de usuario en memorias no volátiles tales como EPROM, etc.


B-49 Capítulo 5

Capítulo 5 Programación de un PLC


B-50 Capítulo 5

5.1

Búsqueda de una solución sistemática

Los programas de control representan un componente importante en un sistema de automatización. Los programas de control deben ser diseñados sistemáticamente, bien estructurados y completamente documentados, para que sean: libres de errores, fáciles de mantener y económicos Modelo de fases para la generación de software para PLC El procedimiento para el desarrollo de un programa de PLC que se muestra en la fig. B5.1 ha sido probado y verificado. La división en secciones definidas conduce a un funcionamiento sistemático y objetivado, y proporciona una disposición de resultados clara, que puede verificarse en relación con la tarea. El modelo de fases consiste en las siguientes secciones: Especificación: Descripción de la tarea Diseño: Descripción de la solución Realización: Puesta en práctica de la solución Integración/puesta a punto: Incorporación en el entorno y verificación de la solución, que básicamente pueden aplicarse a todos los proyectos técnicos. Se producen diferencias en los métodos y herramientas utilizados en las fases individuales.

Fig. B5.1: Modelo de fases para la generación de software de PLC

1.

Especificación

- Descripción verbal de la tarea de control - Tecnología, croquis de situación - Macroestructura de los programas de control

2.

Diseño

- Diagrama de funciones según IEC 848 - Diagrama de funciones, tal como el Diagrama espacio-tiempo - Tabla de funciones - Definición de los módulos de software - Lista de piezas y esquemas del circuito

3.

Realización

4.

Puesta a punto

- Programación en LD, FBD, IL, ST y/o SFC - Simulación de subprogramas y del conjunto de programas

- Construcción del sistema - Verificación de los subprogramas - Verificación del conjunto de programas


B-51 Capítulo 5

El modelo de fases puede aplicarse a programas de control de complejidad diversa; para tareas de control complejas, es absolutamente esencial la utilización de tales modelos. Las fases individuales del modelo se describen abajo.

Fase 1: Especificación (Formulación del problema) En esta fase, se formula una descripción detallada y precisa de la tarea de control. La descripción específica de la función del sistema de control, formalizada al máximo, revela cualquier requerimiento conflictivo, especificaciones incompletas o equivocadas. Al final de esta fase se dispone de lo siguiente: Descripción escrita de la tarea de control Estructura/distribución Macroestructuración del sistema o proceso y con ello un esbozo de la estructura de la solución.

Fase 2: Diseño (Forma concreta del concepto de la solución) Un concepto de solución se desarrolla basándose en las definiciones establecidas en la fase 1. El método utilizado para describir la solución debe proporcionar un gráfico y una descripción orientada al proceso, a la función y comportamiento del sistema de control, y debe ser independiente de la realización técnica. Estos requerimientos se cumplen con el diagrama de funciones (FCH) según define DIN 40 719, Parte 6 o IEC 848. Empezando con una representación de una visión de conjunto del control (esbozo de la estructura de la solución), la solución puede refinarse paso a paso hasta que se obtenga un nivel de descripción que contenga todos los detalles de la solución (refinamiento de un esbozo de estructura). En el caso de tareas de control complejas, la solución es estructurada, en paralelo con esto, en módulos de software individuales. Estos módulos de software realizan las etapas de trabajo del sistema de control. Estos pueden ser funciones especiales como la realización de un interface para la visualización del proceso, o sistemas de comunicación, o incluso etapas de trabajo recurrentes permanentemente. El diagrama desplazamiento-fase, representa otra forma estándar para la descripción de sistemas de control aparte del diagrama de funciones según DIN 40 719, Parte 6.


B-52 Capítulo 5

Fase 3: Realización (Programación del concepto de la solución) La traducción del concepto de la solución en un programa de control se realiza a través de los lenguajes de programación definidos en IEC 1131-3. Estos son: diagrama de funciones secuencial, diagrama de bloques de función, diagrama de contactos, lista de instrucciones y texto estructurado. Los sistemas de control que funcionan en un proceso tiempo/lógica y están disponibles en FCH según DIN 40 719, P.6, pueden ser clara y fácilmente programados en diagrama de funciones secuencial. Un diagrama de funciones secuencial, en la medida de los posible, utiliza los mismos componentes para la programación que los utilizados para la descripción en el diagrama de funciones según DIN 40 719, P.6. Diagrama de contactos, diagrama de bloques de función y lista de instrucciones son los lenguajes de programación adecuados para la formulación de operaciones básicas y para sistemas de control que pueden ser descritos por simples señales lógicas combinadas por operaciones booleanas. El lenguaje de alto nivel denominado ’texto estructurado’ se utiliza principalmente para crear módulos de software de contenido matemático, tales como módulos para la descripción de algoritmos de regulación. En la medida en que los sistemas de programación de PLCs lo permitan, los programas de control o parte de los programas creados, deberían ser simulados antes de la puesta a punto. Esto permite la detección y eliminación de errores ya en una etapa inicial.

Fase 4: Puesta a punto (Construcción y verificación de una tarea de control) Esta fase verifica la interacción del sistema de automatización y la planta conectada. En casos de tareas complejas, es aconsejable poner a punto el conjunto de forma sistemática, paso a paso. Los fallos, tanto en el sistema como en el programa de control, pueden hallarse y eliminarse fácilmente utilizando este método.


B-53 Capítulo 5

Documentación Un componente importante y crucial de un sistema es la documentación, ya que es un requerimiento esencial para el mantenimiento y ampliación de un sistema. La documentación, incluyendo los programas de control, debería estar disponible tanto en papel como en un soporte de almacenamiento de datos. La documentación consiste en la información sobre las fases individuales, listados del programa de control y de cualquier información adicional posible concerniente al programa de control. Individualmente estos son: Descripción del problema Croquis de situación Esquema del circuito Esquema técnico Listados del programa de control en SFC, FBD, etc. Lista de asignaciones de entradas y salidas (esto también forma parte de los listados del programa de control) Documentación adicional

IEC 1131-3 es un estándar para la programación, no sólo de un PLC individual, sino también para sistemas de automatización complejos. Los programas de control para grandes aplicaciones deben ser claramente estructurados para ser inteligibles, fáciles de mantener y si es posible también portátiles, es decir, transferibles a otros sistema de PLC.

5.2

Recursos de estructuración IEC 1131-3

Las definiciones se necesitan no sólo para las instrucciones de lenguaje elemental, sino también para los elementos de lenguaje para estructuración. Los recursos de estructuración (fig. B5.2) se refieren a programas de control y a la configuración del sistema de automatización.

RECURSO DE CONFIGURACIÓN TAREA VAR_GLOBAL RUTA_ACCESO

Diagrama de funciones secuencial

PROGRAMA BLOQUE-FUNCIÓN FUNCIÓN TIPO-DATOS

Configuración de un sistema de automatización

Representación de la secuencia Refinamiento Modularización

Estructuración del nivel de configuración

Estructuración del nivel de programa

Fig. B5.2: IEC 1131-3 método de estructuración


B-54 Capítulo 5

Recursos de estructuración del programa Los recursos de estructuración – programa, bloque de funciones y función – contienen la verdadera lógica de control (reglas) del programa de control. Estos se conocen también como unidades de organización del programa. Estos recursos de estructuración están disponibles para cualquier lenguaje de programación. Se utilizan para la modularización de programas de control y del programa de usuario – esto concierne principalmente a programas y bloques de función – o también suministrados por el fabricante – en lo que se refiere a programas y bloques de función. IEC 1131-3 define un amplio juego que funciones y bloques de función estandarizados. Estos pueden ser ampliados por funciones propias del usuario, para tareas especiales o de continua recurrencia. Los módulos de software, que pueden utilizarse de diversas maneras, se introducen en librerías, de las que puede disponerse en cualquier momento. Los programas representan la capa más exterior de la organización del programa y pueden diferenciarse del bloque de función principalmente por el hecho de que no pueden ser invocados por ninguna otra unidad de organización del programa. El diagrama de funciones secuencial representa otro recurso para la estructuración de un programa. Los contenidos de los programas reales y los bloques de función pueden de nuevo representarse clara e inteligiblemente por medio de un diagrama de funciones secuencial.

Recursos de estructuración a nivel de configuración Los elementos de lenguaje para configuración describen la incorporación de programas de control en el sistema de automatización y su control en relación con el tiempo. El sistema de automatización representa una configuración (elemento del lenguaje CONFIGURACION). Dentro de la configuración hay las variables globales (elemento de lenguaje VAR_GLOBAL).


B-55 Capítulo 5

Un recurso (elemento de lenguaje RECURSO) corresponde al procesador de un sistema multiprocesador, al cual se asignan uno o varios programas. Además, comprende elementos de control, que incluyen el control de programas en relación con el tiempo. Este elemento de control es una tarea (elemento de lenguaje TAREA). El elemento de control Tarea define si un programa debe procesarse cíclicamente o sólo una vez, disparado por un evento específico. Los programas que no están específicamente enlazados a una tarea son procesados cíclicamente en segundo plano y con la prioridad más baja.

Configuración de la fabricación de válvulas Recurso montaje de válvulas Tarea_1

Recurso control transportador

Recurso control de calidad Tarea_ cíclica

Tarea_2

Programa montaje

Programa transportador

Programa posición_inicial

Programa transp_vacío

Tarea_ unica

Programa envasado Programa estadísticas Programa Guarda_datos

Variables globales y directamente representadas

Los recursos de estructuración para la configuración se muestran en un resumen combinado en la fig. B5.3. A continuación se explica el ejemplo que aplica este concepto a una tarea de automatización. La tarea planteada es la de diseñar y automatizar una línea de producción para el montaje de válvulas neumáticas. Se ha elegido un PLC multiprocesador con tres tarjetas de procesador para el montaje de las válvulas. Las tarjetas de procesador están asignadas al montaje de las válvulas, el control del transportador y el control de calidad.


Fig. B5.3: Ejemplo gráfico de una configuraciòn

B-56 Capítulo 5

Los programas Estadísticas y Guarda_datos está asociados con diferentes tareas. Como tales, poseen diferentes características de ejecución. El programa Estadísticas evalúa y comprime los datos de calidad a intervalos regulares. La prioridad de este programa es baja. Se pone en marcha regularmente, p. ej. cada 20 minutos, por la tarea Tarea_cíclica. En el caso de un PARO DE EMERGENCIA, el programa Guarda_datos transmite todos los datos disponibles a un ordenador de célula de nivel superior para prevenir cualquier posible pérdida de datos. El programa se pone en marcha activado por un evento de la más alta prioridad con la señal de PARO DE EMERGENCIA. IEC 1131-3 proporciona interfaces definidos y por lo tanto estandarizados para el intercambio de datos dentro de una configuración. Si se requiere información específica, tal como la lectura de una variable, en diferentes unidades de organización de programas, esta variable es designada como variable global. Entonces los datos pueden ser intercambiados con una variable designada como tal. A las variables globales sólo se puede acceder desde programas y bloques de función. Lo que tiene interés para sistemas en red es la comunicación más allá de una configuración. Para ello, están a disposición del usuario bloques de funciones de comunicación estandarizados. Estos se definen en IEC 1131-5 y se utilizan en IEC 1131-3. Otra posibilidad es la definición de rutas de acceso (recurso de lenguaje RUTA_ACCESO) para variables específicas. Estas también pueden ser leídas o escritas desde otras posiciones.

5.3

Lenguajes de programación

IEC 1131-3 define cinco lenguajes de programación. Aunque la funcionalidad y estructura de estos lenguajes es muy diferente, son tratados como una sola familia de lenguajes por IEC 1131-3, con elementos de estructura solapados (declaración de variables, partes de organización tales como funciones y bloques de función, etc.) y elementos de configuración. Los lenguajes pueden mezclarse de cualquier forma dentro de un proyecto de PLC. La unificación y estandarización de estos cinco lenguajes representa un compromiso de requerimientos históricos, regionales y específicos de cada sector. Se ha previsto la futura expansión (tal como el principio de bloque de función o el lenguaje de Texto Estructurado); además, se ha incorporado la información necesaria sobre detalles tecnológicos (tipo de datos, etc.)


B-57 Capítulo 5

Los elementos del lenguaje son explicados con la ayuda de un proceso de mecanizado involucrado en la producción de válvulas. Se utilizan dos sensores para establecer si una pieza con los talados correctamente realizados está disponible en la posición de mecanizado. Si la válvula a mecanizar es del tipo A o el tipo B – esto se establece con dos interruptores selectores – el cilindro avanza y mete la funda en el taladro realizado.

El Diagrama de contactos o Diagrama en escalera (Ladder diagram) LD El Diagrama de contactos es un lenguaje de programación gráfico derivado de los esquemas de circuitos de los mandos por relés directamente cableados. El diagrama de contactos contiene líneas de alimentación a derecha e izquierda del diagrama; a estas líneas están conectados los reglones, que se componen de contactos (normalmente abiertos y normalmente cerrados) y de elementos de bobina.

Pieza_TipoA Pieza_presente

Taladro_ok

Mete_funda

Pieza_TipoB Fig. B5.4: Ejemplo del lenguaje en diagrama de contactos

Diagrama de bloques de función (Function block diagram) FBD En el diagrama de bloques de función, las funciones y los bloques de función están representados gráficamente e interconectados en redes. El diagrama de bloques de función tiene su origen en el diagrama lógico que se utiliza en el diseño de circuitos electrónicos.

Pieza_TipoA

OR

AND

Mete_funda

Pieza_TipoB Pieza_presente Taladro_ok


Fig. B5.5: Ejemplo del lenguaje en bloques de funciones

B-58 Capítulo 5

Lista de Instrucciones (Statement list o Instruction List) IL La lista de instrucciones es un lenguaje textual tipo assembler, caracterizado por un modelo de máquina simple (procesador con un sólo registro). La lista de instrucciones se formula a partir de instrucciones de control consistentes en un operador y un operando.

Fig. B5.6: Ejemplo de lenguaje en lista de instrucciones

LD OR AND AND ST

Pieza_TipoA Pieza_TipoB Pieza_presente Taladro_ok Mete_funda

En lo que se refiere a filosofía de lenguaje, el diagrama de contactos, el diagrama de bloques de función y la lista de instrucciones han sido definidos en la forma en que son utilizados en la actual tecnología de PLC. Sin embargo, están limitados a las funciones básicas en lo que concierne a sus elementos. Esto los aparta esencialmente de los dialectos que las empresas utilizan en la actualidad. La competitividad de estos lenguajes es mantenida debido al uso de bloques y bloques de función. Texto estructurado (Structured text) ST El texto estructurado es un lenguaje de alto nivel basado en Pascal, que consiste en expresiones e instrucciones. Las instrucciones pueden definirse principalmente como: Instrucciones de selección, tales como IF...THEN...ELSE, etc, instrucciones de repetición tales como FOR, WHILE etc. y llamadas a bloques de función.

Fig. B5.7: Ejemplo de lenguaje en texto estructurado

Mete_funda := (Pieza_TipoA OR Pieza_TipoB) AND Pieza_presente AND Taladro_OK;

El texto estructurado permite la formulación de numerosas aplicaciones, más allá de la pura tecnología de funciones, tales como algoritmos (algoritmos de regulación de nivel superior, etc.) y manejo de datos (análisis de datos, procesamiento de estructuras de datos complejas, etc.)


B-59 Capítulo 5

Diagrama de funciones secuencial (Sequential function chart) SFC El diagrama de funciones secuencial (casi idéntico al GRAFCET francés) es un recurso de lenguaje para la estructuración de los programas de control orientados a secuencias. Los elementos del diagrama de funciones secuencial son las etapas, las transiciones y las derivaciones alternativas y en paralelo. Cada etapa representa un estado del proceso de un programa de control, que se halla activo o inactivo. Una etapa consiste en acciones que, al igual que las transiciones, están formuladas en los lenguajes IEC 1131-3. Las propias acciones pueden contener de nuevo estructuras secuenciales. Esta característica permite la estructura jerárquica de un programa de control. Por lo tanto, el diagrama de funciones secuencial es una herramienta excelente para el diseño y la estructuración de programas de control.


B-60 Capítulo 5


B-61 Capítulo 6

Capítulo 6 Elementos comunes de los lenguajes de programación


B-62 Capítulo 6

6.1

Recursos de un PLC

Según IEC 1131-3, sólo las entradas, las salidas y los elementos de memoria pueden ser direccionados directamente por un programa de control. En este caso, el direccionamiento directo significa que en el programa, una entrada, salida o elemento de memoria del control está afectado inmediatamente y no indirectamente a través de una variable simbólica definida. Naturalmente, IEC 1131-3 reconoce muchos otros recursos, p. ej. temporizadores y contadores. Sin embargo, estos están integrados en funciones y bloques de función para asegurar el más alto grado posible de portabilidad del programa de control entre los diferentes sistemas. Entradas, salidas y la memoria Los constituyentes más importantes de un control incluyen las entradas, salidas y la memoria. Sólo a través de estas entradas puede un control recibir información de los procesos conectados. De forma similar, sólo puede influir en ellos a través de sus salidas o almacenar información para la subsecuente continuación del proceso. Las denominaciones para los recursos entradas, salidas y elementos de memoria, están definidos por IEC 1131-3 y son obligatorios..

Fig. B6.1: Designaciones para Entradas, Salidas y Memoria

Entradas (Inputs)

I

Salidas (Outputs)

Q

Memorias (Memory)

M

Sin posteriores referencias, estos designan sólo entradas y salidas binarias y elementos de memoria de un sólo bit, designados como flags (también denominado marcas). El estándar habla generalmente de variables representadas directamente. Estas son variables que están referidas directamente a las entradas, salidas y elementos de memoria del control disponibles, relacionadas con el hardware. La asignación de entradas, salidas y memorias (flags), y su posición física o lógica en el sistema de control es definido por el correspondiente fabricante del control.


B-63 Capítulo 6

Siempre que el control lo soporte, pueden direccionarse recursos que excedan de un bit. IEC 1311-3 emplea otra letra para decribirlos, que sigue a la abreviación I, Q y M y, por ejemplo, designa bytes y words. IEC 1131-3 designa los tipos de datos mostrados en la fig. B6.2 en relación con las entradas, salidas y flags. BOOL

Secuencia de bits de longitud 1

BYTE

Secuencia de bits de longitud 8

WORD

Secuencia de bits de longitud16

Fig. B6.2: Tipos de datos

Los tamaños de 1 bit, tal como describe el tipo de datos BOOL (booleana) solamente pueden asumir los valores 0 ó 1. Consecuentemente, el margen de valores para un dato del tipo BOOL consiste en dos valores "0" y "1". A diferencia de esto, hay que destacar que en el caso de los tipos de datos de secuencia de bits, que consisten en más de un bit, no hay un rango de valores relacionado inmediatamente. Todos los tipos de datos de secuencias de bits, tales como p. ej. BYTE y WORD son meramente una combinación de varios bits. Cada uno de estos bits tiene el valor 0 ó 1, pero su combinación no tiene su propio valor. Los métodos de designación obligatorios para entradas, salidas y flags de diferentes longitudes de bits están representados en la fig. B6.3. I, Q, M o bien IX, QX, MX

Bit de entrada, bit de salida, bit de memoria

1 bit

IB, QB, MB

Byte de entrada, byte de salida, byte de memoria

8 bit

IW, QW, MW

Word de entrada, word de salida, word de memoria

16 bit


Fig. B6.3: Designación para Entradas, Salidas y Memorias

B-64 Capítulo 6

Un bit individual de una entrada, salida o flag también puede ser direccionado sin la abreviación adicional X para el tipo de dato. Como sea que los controles siempre tienen un número relativamente grande de entradas, salidas y flags disponibles, estos deben ser especialmente identificados a efectos de diferenciación. Para ello se utiliza la numeración indicada por IEC 1131-3, como en el siguiente ejemplo: I1

Entrada 1

IX9

Entrada 9

I15

Entrada 15

QW3

Word de salida 3

MB5

Byte de memoria 5

MX2

Memoria 2

IEC 1131-3 no especifica el margen de números que se permite para esta numeración ni si deben empezar por 0 ó por 1. Esto lo especifica el fabricante del control. También deben utilizarse una cantidad jerárquica de entradas, salidas y flags, si el control utilizado ha sido adecuadamente configurado. Se utiliza un punto para separar los niveles individuales de la jerarquía. El número de niveles de jerarquía no ha sido definido. En el caso de numeración jerárquica, la posición más alta en el número de la izquierda debe ser codificado, los números que siguen a la derecha representan consecutivamente las posiciones más bajas.

Ejemplo

I3.8.5


B-65 Capítulo 6

La estrada especificadas I3.8.5 puede por lo tanto representar: Entrada en inserto No. 3 en tarjeta No. 8 como Entrada No. 5 I

3.

8.

5

IEC 1131-4 no hace ningún comentario en relación con la asignación de bits individuales en un BYTE o WORD. Los fabricantes de los controles a menudo eligen métodos de designación jerárquica para asignar bits individuales como partes de words. Así, F6.2 podría representar, por ejemplo, el bit número 2 de la flag word número 6. Sin embargo, esto no tiene que ser necesariamente así, ya que el flag bit F6.2 y la flag word FW6 no necesariamente tienen que estar conectadas de alguna forma. Además, no se ha hecho ninguna definición sobre si la numeración de los bits individuales en una word deben empezar por la derecha o por la izquierda (hasta ahora, el bit número 0 en el extremo derecho ha sido el más frecuentemente utilizado) Variables directamente direccionadas Si los recursos en un programa de control deben ser direccionados directamente, a la designación del recurso debe anteponerse el recurso %. Ejemplos de variables directamente direccionables: %IX12 o %I12

Bit de entrada 12

%IW5

Word de Entrada 5

%QB8

Byte de Output 8

%MW27

Word de Memoria 27

El uso de variables directamente direccionadas solamente es permisible en programas, configuraciones y recursos. Las unidades de organización de programas Función y Bloque de Función deben operar exclusivamente con variables simbólicas, para mantener el programa lo más independiente posible del control y, con ello, lo más ampliamente utilizable.


Fig. B6.4: Estructura de las designaciones jerárquicas

B-66 Capítulo 6

6.2

Variables y tipos de datos

La utilización de variables representadas exclusiva y directamente (recursos, entradas, salidas y memoria) no es suficiente para crear programas de control. Frecuentemente, se requieren datos, que contienen información específica, también de una naturaleza más compleja. Estos datos pueden ser especificados directamente, es decir, datos de tiempo o valores de recuento, o accesibles sólo a través de variables – es decir, a través de una representación simbólica. Las definiciones más importantes para tratar con datos o variables se indica abajo.

Direccionamiento simbólico Un identificador simbólico siempre consiste en una letra mayúscula o minúscula, dígitos y un guión de subrayado. Un identificador debe empezar siempre con una letra o un guión de subrayado. El guión de subrayado puede utilizarse para hacer más leíble un identificador. Sin embargo, es un carácter significativo. Por ello, los dos identificadores Marcha_motor y Marchamotor son diferentes. No se permiten varios guiones de subrayado. Si el control permite letras mayúsculas y minúsculas, su utilización indistinta no debe tener significación alguna. Los dos identificadores MARCHAMOTOR y Marchamotor se interpretan idénticamente y designan el mismo objeto. Los siguientes identificadores no son permisibles: 123

El nombre no empieza con una letra

Button_?

El último carácter no es válido ya que no es ni una letra ni un número

Además, los identificadores simbólicos no deben ser idénticos que las palabras clave. Como regla, las palabras clave son palabras reservadas para tareas específicas. Representación de datos En un programa de control, debe ser posible especificar valores de tiempo, de recuento, etc. Consecuentemente, IEC 1131-3 ha establecido las definiciones para la representación de los datos a especificar Valores de recuento Valores de tiempo Cadenas


B-67 Capítulo 6

Descripción

Ejemplos

Enteros

12, -8, 123_456*, +75

Números en coma flotante

-12.0, -8.0, 0.123_4*

Números de base 2 (Números binarios)

2#1111_1111 2#1101_0011

(255 decimal) (211 decimal)

Números de base 8 (Números octales)

8#377 8#323


Números de base 16 (Números hexadecimales)

16#FF o 16#ff 16#D3 o 16#d3


Cero y Uno Booleanos

0, 1

*

El uso de subrayados entre dígitos es permisible para mejorar la legibilidad. Sin embargo, el subrayado no es significativo.

Tabla B6.1: Representación de datos numéricos

IEC 1131-3 prevé diferentes tipos de datos de tiempo: Duración, es decir, para medición de resultados Fecha Hora del día, p. ej. para sincronización desde el inicio o el final de un evento (también juntamente con la fecha)

Descripción

Ejemplos

Duración de tiempo

T#18ms, t#3m4s, t#3.5s t#6h_20m_8s TIME#18ms

Fecha

D#1994-07-21 DATE#1994-07-21

Hora del día

TOD#13:18:42.55 TIME_OF_DAY#13:18:42.55

Fecha y Hora

DT#1994-07-21-13:18:42.55 DATE_AND_TIME#1994-07-21-13:18:42.55

La especificación de la duración de un tiempo consiste en una parte introductoria, la palabra clave T# o t#, y una secuencia de secciones relacionadas con el tiempo – es decir, días, horas, minutos, segundos y milisegundos.


Tabla B6.2: Representación de tiempo, fecha y hora

B-68 Capítulo 6

Abreviaciones para datos de tiempo: d

Dias

h

Horas

m

Minutos

s

Segundos

ms

Milisegundos

También pueden utilizarse mayúsculas en lugar de minúsculas y guiones de subrayado para mejorar la lectura del dato. También IEC 1131-3 ha especificado un formato fijo para la indicación de una fecha, hora del día o una combinación de ambos. Cada especificación empieza con una palabra clave; la información real se representa como se muestra en la tabla B6.2. Otro método importante de representación de fechas es el uso de una secuencia de caracteres también conocida como cadena, que puede ser requerida para el intercambio de información, es decir, entre diferentes controles, con otros componentes de un sistema de automatización o también para la programación de textos para visualización en el control y en dispositivos de visualización. Una cadena consiste en ninguno o varios caracteres, que empiezan y terminan con una coma volada.

Tabla B6.3: Representación de cadenas

Ejemplo

Descripción

’B’

Cadena de longitud 1, conteniendo el carácter B

’Atención’

Cadena de longitud 7, conteniendo el mensaje Atención

’’

cadena vacía


B-69 Capítulo 6

Tipos de datos IEC 1131-3 define un gran número de tipos de datos para diferentes tareas. Uno de estos tipos de datos, BOOL, ya ha sido mencionado. Una variable del tipo BOOL asume el valor 0 ó bien el valor 1.

Palabra clave

Tipo de Dato

Margen de valores

BOOL

Número Booleano

0, 1

SINT

Entero corto

0 a 255

INT

Entero

-32 768 a +32 767

DINT

Entero doble

-2 147 483 648 a +2 147 483 647

UINT

Entero sin signo

0 a 65 535

REAL

Número en coma flotante

+/-2.9E-39 a +/-3.4E+38

TIME

Duración de tiempo

dependiendo de la implementación

STRING

Cadena de longitud variable

dependiendo de la implementación

BYTE

Secuencia de 8 bits

sin rango de valores declarable

WORD

Secuencia de 16 bits

sin rango de valores declarable

Otros dos importantes tipos de datos, denominados INT e UINT definen números enteros. Las variables del tipo de datos INT (integer/entero) permiten valores numéricos de -32 768 hasta +32 767. El margen de valores del tipo de dato INT cubre tanto valores negativos como positivos. Las variables del tipo UNIT (unsigned integer/entero sin signo) sólo permiten valores positivos. El margen de valores para las UINT va desde 0 a 65 535. SINT (short integer/entero corto) y DINT (double integer/entero doble) son tipos de datos adicionales que definen números enteros. Sin embargo, estos tiene un margen de valores inferior o superior que el tipo de datos INT. El tipo de datos REAL contiene números en coma flotante. Estos son números que pueden contener lugares tras la coma, tales como el 3,24 ó -1,5. El tipo de datos TIME se utiliza para especificar el tiempo, y puede contener una duración de tiempo como por ejemplo: 2 minutos y 30 segundos.


Tabla B6.4: Un número de tipos de datos elementales

B-70 Capítulo 6

Aparte de estos tipos de datos predefinidos elementales, el usuario tiene la posibilidad de definir sus propios tipos de datos. Esto es útil en casos en donde la definición del problema va más allá del ámbito de la pura tecnología de control. Los tipos de datos derivados se declaran dentro de la construcción TYPE...END_TYPE. La declaración completa se indica abajo para la enumeración del tipo Color en la tabla B6.5: TYPE Colo: (ROJO, AZUL, AMARILLO, NEGRO); END_TYPE

Tabla B6.5: Tipos de datos derivados

Tipo de dato derivado

Declaración TYPE … END_TYPE

Tipo de enumeración

Color: (ROJO, AZUL, AMARILLO, NEGRO);

Tipo de subrango

Margen_referencia: INT(80..110);

Campos (array)

Posicion: ARRAY[1..10] OF REAL;

Estructuras

Coordenadas: STRUCT X:REAL; Y:REAL; END_STRUCT;

El significado de los tipos de datos individuales en la tabla B6.5 se explica brevemente abajo: Un dato del tipo Color solamente puede asumir uno de los valores ROJO, VERDE, AMARILLO o NEGRO. Un dato del tipo Margen_referencia sólo puede asumir valores entre 80 y 110, incluyen los límites inferior y superior 80 ó 110. Un dato del tipo Posicion, representa una lista con 10 entradas. Cada entrada tiene el valor de un número REAL. Con este índice pueden indexarse las entradas individuales. Un elemento del tipo de datos Coordenadas contiene dos números REAL, a los que puede accederse a través de sus nombres X e Y. No todos los controles necesitan reconocer todos estos tipos de datos. Cada fabricante dispone un juego de tipos de datos, que pueden utilizarse en el correspondiente control.


B-71 Capítulo 6

Declaración de variables Con el uso de datos, debe definirse claramente el derecho de acceso a estos datos. Con este fin, IEC 1131-3 utiliza una declaración de variables. Para comprender la función de una declaración de variables, es necesario establecer antes que el programa del control está construido en unidades de organización individuales. Estas unidades son: Configuración Recurso Programas Bloques de función Funciones Todas las variables tienen una posición específica. En el caso de lenguajes de programación en forma textual (IL y ST), las declaraciones de variables son aproximadamente las mismas que las utilizadas en el lenguaje Pascal. Para las formas gráficas de representación sería factible una forma tabular con el contenido equivalente. Sin embargo, esto no está especificado en IEC 1131-3. Todas las declaraciones de variables (fig. B6.5) siempre empiezan con una palabra clave, que designa la posición de la variable en la unidad de organización del control, y termina con la palabra clave END_VAR.

VAR Temp Manual Lleno, Abierto END_VAR

: INT; : BOOL; : BOOL;

(*Temperatura (*Flag para funcionamiento manual (*Flag para "lleno" y "abierto"

*) *) *)

Las variables y su asignación a un tipo de datos, se introduce entre estas palabras clave en las que se especifica un identificador o identificadores simbólicos de las variables, el tipo de dato se indica tras dos puntos y la declaración se cierra con un punto y coma. Si se declaran varias variables, se repiten correspondientemente. Normalmente, cada declaración se escribe en una línea separada en este caso.


Fig. B6.5: Declaración de variables

B-72 Capítulo 6

IEC 1131-3 distingue entre seis tipos diferentes de acceso a las variables. Cada tipo tiene una palabra clave, que introduce la declaración de la variable.

Tabla B6.6: Palabras clave para la declaración de variables

Variables de Entrada

VAR_INPUT

Variables de Salida

VAR_OUTPUT

Variables de Entrada/Salida

VAR_IN_OUT

Variables locales

VAR

Variables globales

VAR_GLOBAL

Variables externas

VAR_EXTERN

Las variables de entrada son declaradas con las palabras clave VAR_INPUT y END_VAR.

Fig. B6.6: Declaración de una variables de entrada

VAR_INPUT Input : INT; END_VAR

(*Valor de entrada

*)

Las variables especificadas de esta forma representan variables de entrada, alimentadas externamente a una unidad de organización, p. ej, un bloque de función. Estas sólo pueden leerse dentro de la unidad de organización. No es posible hacer modificaciones. Análogamente a esto, las variables de salida se definen con las palabras clave VAR_OUTPUT y END_VAR

Fig. B6.7: Declaración de una variable de salida

VAR_OUTPUT Result : INT; END_VAR

(*Valor de realimentación

*)

El dato que calcula una unidad de organización y devuelve de nuevo el exterior se declara arriba. Todos los resultados de una unidad de organización deben ser transferidos más allá de la unidad de organización a través de variables declaradas de esta forma. Dentro de las unidades de organización, estas pueden ser leídas y escritas. Externamente, sólo se permite el acceso de lectura.


B-73 Capítulo 6

En los casos en que se permitan variables conteniendo valores de entrada y salida, estos deben crearse con las palabras clave VAR_IN_OUT y END_VAR.

VAR_IN_OUT Value END_VAR

Fig. B6.8: Declaración de una variable de entrada/salida

: INT;

Esta forma representa una tercera opción y permite la declaración de variables, que pueden ser leídas y utilizadas dentro de una unidad de organización. En el caso de una variable declarada como VAR_IN_OUT, se asume que ambos valores serán suministrados hacia y desde la unidad de organización. A menudo, se requieren variables para resultados intermedios, que deben permanecer desconocidos externamente. La declaración de tales variables, denominadas locales, empieza con VAR y termina con END_VAR.

VAR Z END_VAR

: INT;

(*Resultado intermedio

*)

Las variables especificadas aquí son locales para una unidad de organización y solame te pueden ser utilizadas en ella. Son desconocidas para otras unidades organizacionales y por lo tanto inaccesibles. Una aplicación típica son las posiciones de memoria para resultados intermedios, que no son de interés en otras zonas del programa. En el caso de estas variables, hay que observar que también pueden existir varias veces en diferentes unidades de organización. De esta forma, es posible, por ejemplo, que varios bloques de función declaren la variable local Z. Estas variables locales son completamente independientes y difieren unas de otras. Una variable también puede ser declarada globalmente, en cuyo caso puede ser accedida universalmente. La necesaria declaración se realiza de una forma similar, utilizando las palabras clave VAR_GLOBAL y VAR_EXTERNAL.


Fig. B6.9: Declaración de una variable local

B-74 Capítulo 6

Fig. B6.10: Declaración de una variable global

VAR_GLOBAL Global_value: INT; END_VAR

Así es como se declaran todos los datos globales para un programa de control. Los datos globales son accesibles universalmente. Esta declaración sólo puede hallarse en unidades de organización, configuración y recurso.

Fig. B6.11: Declaración de acceso a una variable global

VAR_EXTERNAL Global_value: INT; END_VAR

Para facilitar el acceso de datos global a una unidad de organización, esta declaración debe ser registrada en la unidad de organización. Sin la declaración mostrada arriba, el acceso a los datos globales no sería permisible. Esta estricta unidad de declaración para todas las variables define únicamente qué variables son reconocidas por una unidad de organización y cómo pueden ser usadas. Un bloque de función puede, por ejemplo, leer pero no cambiar sus variables de salida. Se utiliza la palabra clave AT para asignar variables a las entradas y salidas del control.

Fig. B6.12: Declaración de variables con asignación a entradas de un control

VAR Pulsador_paro AT %I2.3: BOOL; Temperatura AT %IW3: INT; END_VAR

Las declaraciones hechas de esta forma son el mejor medio para definir el significado de todas las entradas y salidas del control. Si se produce un cambio en el sistema y su conexión al controlador, sólo deberán ser cambiadas estas declaraciones. Cualquier utilización p. ej. del Pulsador_paro, o de la Temperatura en un programa existente, no se ve afectada por el cambio.


B-75 Capítulo 6

Sin embargo, según IEC 1131-3 siempre es posible utilizar variables direccionadas directamente sin tener que asignarlas a un identificador simbólico. La declaración en este caso es como sigue: VAR AT %I4.2 AT %MW1 END_VAR

: BOOL; : WORD;

Inicialización A menudo es esencial que a una variable se le asigne un valor inicial. Este valor puede cambiar varias veces durante el procesamiento del programa, incluso aunque haya estado definida el principio. Los estados iniciales como estos también son importantes para otros datos. Tales valores iniciales se especifican conjuntamente con la declaración de las variables. Una variable global de este tipo denominada p. ej. Docena se declara para que al principio del programa asuma el valor 12. VAR_GLOBAL Docena END_VAR

Fig. B6.13: Declaración de una variable global con valor inicial

: INT := 12;

Como se ha mostrado en este ejemplo, el valor de inicialización se inserta siempre entre el tipo de dato – en este caso INT – y el punto y coma de cierre. La especificación del valor de inicialización siempre requiere el signo :=. De esta forma, a cada variable se le puede especificar un valor inicial. Fundamentalmente, las variables siempre tienen un valor inicial definido al inicio del programa. Esto lo facilita la característica definida en IEC 1131-3, en donde los tipos de datos tienen un valor preestablecido. Cada variable es preasignada al valor inicial correspondiente al tipo de dato – a no ser que se especifique lo contrario en el programa. Una lista de los valores iniciales de una selección de tipos de datos elementales puede verse en la tabla B6.7. Tipo de dato

Valor inicial

BOOL, SINT, INT, DINT UINT BYTE, WORD REAL TIME STRING

0 0 0 0.0 T#0s ’’ (cadena vacía)


Tabla B6.7: Valores iniciales preestablecidos

B-76 Capítulo 6

6.3

Programa

El programa para un control está dividido en unidades de organización individuales, que son como sigue en el nivel de programación: Programas Bloques de función Funciones Estas unidades de organización de programa están disponibles en todos los lenguajes de programación IEC 1131-3 define una amplia gama de funciones estandarizadas y bloques de función para tareas de control típicas. Aparte de estas funciones especificadas y bloques de función, IEC 1131-3 permite la definición de sus propias funciones y bloques de función. Los fabricantes o los usuarios pueden así crear módulos de software hechos a su medida para determinadas aplicaciones. Funciones Las funciones son módulos de software que, cuando se les invoca, proporcionan exactamente un resultado (elemento de datos). Esta es la razón por la que en un lenguaje textual, la invocación de una función puede ser utilizada como un operando en una expresión. Las funciones no pueden contener información de estado. Esto significa que la invocación de una función con los mismos argumentos (parámetros de entrada) deben proporcionar el mismo resultado. La suma de valores enteros INT o la función lógica OR con ejemplos de funciones. Las funciones y su invocación puede representarse gráficamente o en forma de texto.

F nombre X Y Z Fig. B6.14: Representación gráfica de una función

Entradas

Salida


B-77 Capítulo 6

Gráficamente, una función se representa en forma de rectángulo. Todos los parámetros de entrada se relacionan en el lado izquierdo, mientras que los parámetros de salida se muestran en el lado derecho. En el interior del rectángulo se indica el nombre de la función. Los parámetros formales de entrada pueden especificarse a lo largo de los lados dentro del rectángulo. Esto es necesario con algunos grupos de funciones, tales como las funciones de desplazamientos de bits, por ejemplo (fig. B6.15b). Para funciones con entradas idénticas, como es el caso de la función de suma ADD (fig. B6.15a) no se requieren nombres de los parámetros formales. VAR AT %QW4 : INT; AT %IW9 : INT; AT %IW7 : INT; AT %MW1 : INT; END_VAR

%QW4 %IW9 %IW7

%IW2 4

ADD

%MW1

a) sin nombres de parámetros formales

SHL IN N

%MW5

b) con nombres de parámetros formales Fig. B6.15: Uso de parámetros formales con funciones

Las entradas o salidas booleanas de una función pueden ser negadas, es decir, invertidas especificando un círculo directamente fuera del rectángulo (fig. B6.16).

%Q5.3 %M1.1

AND

%Q4.1

Fig. B6.16: Representación de negaciones Booleanas


B-78 Capítulo 6

Si se invoca una función, deben conectarse sus entradas y la salida de la función. La función suma ADD ilustrada en la fig. B6.16 procesa valores enteros INT, por lo cual, las variables direccionadas directamente tales como %QW4 etc. están declaradas como variables de tipo de dato INT. De la misma forma, la función ADD podría aplicarse a valores del tipo SINT o REAL. Las funciones como estas, que funcionan para entrar parámetros de tipos de datos diferentes, se denominan en IEC 1131-3 como funciones sobrecargadas, independientes del tipo. La Fig. B6.17 ilustra las características de una función sobrecargada utilizando el ejemplo de una función ADD. Función ADD como ejemplo de función sobrecargada Todos los tipos de datos que definen números son permisibles como parámetros de entrada de resultado

ADD

a) Parámetros de Entrada del tipo INT general INT INT

ADD

INT

ejemplo VAR AT %IW1 : INT; AT %IW2 : INT; AT %MW3 : INT; END_VAR %IW1 %IW2

ADD

%MW3

b) Parámetros de entrada del tipo SINT ejemplo

general

VAR SINT SINT

ADD

SINT

AT %IB4 : SINT; AT %IB5 : SINT; AT %MB6 : SINT; END_VAR

Fig. B6.17: Función sobrecargada de tipo independiente

%IB4 %IB5

ADD

%MB6


B-79 Capítulo 6

Si una función sobrecargada está limitada a un determinado tipo de datos por el control – p. ej., el tipo de datos INT como se muestra en la fig B6.18 – esto se conoce como una función con tipo. Las funciones con tipo son reconocibles por el nombre de su función. El tipo se indica añadiendo un guión de subrayado, seguido del tipo deseado.

general

INT INT

ADD_INT

INT

ejemplo VAR AT %IW1 : INT; AT %IW2 : INT; AT %MW3 : INT; END_VAR

%IW1 %IW2

ADD_INT

%MW3

Fig. B6.18: Una función con tipo

Funciones estándar Las funciones estándar más importantes para la realización de tareas básicas de tecnología de control se relacionan a continuación. Dado que una gran variedad de funciones estándar pueden funcionar utilizando parámetros de entrada de diferentes tipos de datos, los tipos de datos se han combinado en grupos. A cada grupo se le ha dado un tipo de datos genérico. Los tipos de datos genéricos más importantes se muestran en la tabla B6.8. ANY_NUM

Todos los tipos de datos para números en coma flotante, tales como REAL y para números enteros tales como INT, UINT, etc. están contenidos en ANY_REAL y ANY_INT.

ANY_INT

Todos los tipos de datos para enteros tales como INT, UINIT, etc.

ANY_REAL

Todos los tipos de datos, definiendo números en coma flotante tales como REAL e LREAL

ANY_BIT

Todos los tipos de datos de secuencia de bits, tales como BOOL, BYTE, WORD etc.


Tabla B6.8: Tipos de datos genéricos

B-80 Capítulo 6

ANY_BIT ANY_BIT ...

***

ANY_BIT

... ANY_BIT * * * = nombre o símbolo Nombre AND OR

Tabla B6.9: Funciones booleanas Bit-a-bit

XOR

Símbolo

Descripción

&

Operación AND de todas las entradas

>=1

Operación OR de todas las entradas

=2k+1

Operación OR-exclusiva de todas las entradas

NOT

Entrada negada

ANY_BIT ANY_INT

*** IN N

ANY_BIT

* * * = nombre

Tabla B6.10: Funciones de desplazamiento de bits

Nombre

Descripción

SHL

Desplazar IN por N bits hacia la izquierda, llenar con ceros la derecha

SHR

Desplazar IN por N bits hacia la derecha, llenar con ceros la izquierda

ROR

Desplazar IN cíclicamente por N bits hacia la derecha

ROL

Desplazar IN cíclicamente por N bits hacia la izquierda


B-81 Capítulo 6

***

ANY_BIT or ANY_NUM ... ...

ANY_BIT or ANY_NUM

* * * = nombre o símbolo

Nombre

Símbolo

Descripción

GT

>

Mayor que (secuencia descendiente)

GE

>=

Mayor o iguall (secuencia monotónica)

EQ

=

Igual

LE

<=

menor o igual (secuencia monotónica)

LT

<

Menor que (rsecuencia ascendente)

NE

<>

No igual, no expandible

Tabla B6.11: Funciones de comparación

a) Representación gráfica ANY_BIT

BCD_TO_INT

INT

Descripción: Convierte variables del tipo BYTE, WORD etc. en variables del tipo INT. La variable de secuencia de bits contiene datos en formato BCD (número decimal codificado en binario) Ejemplo: 2#0011_0110_1001

BCD_TO_INT

369

b) Representación gráfica INT

INT_TO_BCD

ANY_BIT

Descripción: Convierte variables de tipo INT en variables de tipo BYTE, WORD etc. La variable de secuencia de bits contiene datos en formato BC. Ejemplo: 25

INT_TO_BCD


2#0010_0101

Tabla B6.12: Funciones para conversión de tipo

B-82 Capítulo 6

ANY_NUM ANY_NUM ...

***

ANY_NUM

... ANY_NUM * * * = nombre o símbolo Nombre

Símbolo

ADD

Tabla B6.13: Funciones aritméticas

Descripción Suma todas las entradas

MUL

*

Multiplica todas las entradas

SUB

–

Resta la segunda entrada de la primera

DIV

/

Divide la primera entrada por la segunda

MOVE

:=

Asigna una entrada a una salida. no ampliable

Bloques de función Los bloques de función son módulos de software que proporcionan uno o varios parámetros resultantes. Una característica importante es la posibilidad de reutilización de los bloques de función. Si debe utilizarse un bloque de control en un programa, debe crearse una copia. Esto se realiza a través de la asignación de un nombre para cada caso. Junto con este identificador hay una estructura de datos, que almacena los estados de esa copia del bloque de función (valores de los parámetros de salida y variables internas). La información del estado de la copia del bloque de función permanece inalterable entre un procesamiento y el siguiente. Esto puede demostrarse utilizando el ejemplo del bloque de función estándar para operaciones de recuento. El valor actual del contador permanece de una operación de recuento a la siguiente y puede así ser interrogada en cualquier momento. Este tipo de comportamiento no puede realizarse a través del recurso lenguaje, como se describe arriba.


B-83 Capítulo 6

Identificador Tipo FB X P Y Q

Tipo dato Tipo dato Entradas

Tipo dato Tipo dato

Salidas

Fig. B6.19: Representación gráfica de una copia de un bloque de función

También se dispone de la representación gráfica de bloques de función (aparte de la representación en uno de los lenguajes textuales). Estos se representan por rectángulo de la misma forma que las funciones (fig. B6.19). Los parámetros de entrada se introducen por la izquierda y los parámetros de salida aparecen por la derecha. El tipo de bloque de función se especifica dentro del rectángulo. A continuación se introducen los nombres de los parámetros formales junto a los lados derecho e izquierdo dentro del rectángulo o caja. El identificador, bajo el cual se direcciona el módulo, se direcciona como se ha descrito para el bloque de función. Si se utiliza un bloque de función, se le debe dar un identificador. Si las entradas están asignadas – es decir, hay disponibles parámetros de transferencia actuales – entonces se utilizan estos para el procesamiento. Si las entradas no están conectadas, entonces se accede de nuevo a los valores almacenados en invocaciones anteriores o se utilizan los correspondientes valores iniciales. La Fig. B6.20 muestra el uso (invocación) del bloque de función estándar para un contador.

BOOL BOOL INT

CTU CU Q R PV CV

BOOL

Bloque de función tipo CTU (contador incremental)

INT

Count_Pack %I 1.3 10

CTU CU Q R PV CV


%Q2.5

Use una copia del bloque de función CTU en un programa de control

Fig. B6.20: Uso (invocación) del bloque de función CTU (contador incremental)

B-84 Capítulo 6

La copia utilizada del bloque de función CTU lleva el identificador Count_Pack. A cada flanco positivo de la entrada %I1.3 el valor actual del contador se incrementa en 1 unidad. Cuando se alcanza el valor preestablecido de 10, la salida Q del Count_pack, y con ello la salida %Q2.5 asume una señal 1; en los demás casos se asume una señal 0. También es posible crear varias copias de uno y del mismo bloque de función dentro de un programa de control, como se muestra en la fig. B6.21. TP BOOL TIME

IN PT

Q ET

BOOL TIME

T_Colour

%I 1.7 T#7s

Fig. B6.21: Uso de varias copias de un bloque de función

TP IN Q PT ET

Bloque de función tipo TP (pulse timer)

OR

Display_1

T#3s15ms

T_Pressure TP IN Q PT ET

Uso de varias copias del bloque de funciónTP


B-85 Capítulo 6

Bloques de función estándar La Tabla B6.14 relaciona los bloques de función más importantes estandarizados por IEC 1131-3. SR

Bloque de función biestable (activación prioritaria)

RS

Bloque de función biestable (desactivación prioritaria)

CTU

Contador incremental

CTD

Contador decremental

TP

Pulso de tiempo

TON

Retardo a la conexión

TOF

Retardo a la desconexión

R_TRIG

Detección de flanco: flanco ascendente

F_TRIG

Detección de flanco: flanco descendente

Funciones definidas de usuario Aparte de las funciones especificadas, IEC 1131-3 permite la definición de funciones propias . Para la declaración gráfica se aplican las siguientes reglas: Declaración de la función dentro de la construcción FUNCTION... END_FUNCTION. Especificación del nombre de la función y los nombres de los parámetros formales y tipos de datos de entradas y salidas de la función Especificación de los nombres y tipos de datos de variables internas utilizadas en la función; para ello puede utilizarse una construcción VAR... END_VAR. No pueden utilizarse copias de bloques de función como variables internas, ya que estas necesitarían el almacenamiento de información del estado. Programación del cuerpo de la función en uno de los lenguajes LD, FBD, IL, o ST.


Tabla B6.14: Bloques de función estándar

B-86 Capítulo 6

A la función ejemplo SPEC_MUL en la fig. B6.22 se le dan dos parámetros del tipo INT. Los dos valores de parámetros son multiplicados y se le añade la cifra 15. El valor así calculado es devuelto a la función como resultado. FUNCTION

INT INT

(* Descripción del interface externo *)

SPEZ_MUL F1 F2

INT

(* Cuerpo de la función: *) (* Programado en lenguaje FBD *) F1 F2

* +

SPEZ_MUL

15 Fig. B6.22: Ejemplo de una función SPEZ_MUL

END_FUNCTION

El uso de la función podría ser como el que se ha mostrado en la fig. B6.23.

VAR AT %MW1 AT %MW2 AT %MW3 AT %IW4 AT %QW5

: INT; : INT; : INT; : INT; : INT;

END_VAR

%MW1 %MW2

Fig. B6.23: Uso de la función SPEZ_MUL

SPEZ_MUL F1 F2

+

%MW3

%IW4 %QW5


B-87 Capítulo 6

Bloques de función definidos por el usuario La generación de los propios bloques de función por el usuario es una característica importante de IEC 1131-3. Se aplican las siguientes reglas para una declaración gráfica: Declaración de bloques de función en una construcción FUNCTION_BLOCK... END_FUNCTION_BLOCK. Especificación del nombre del bloque de función y de los nombres de los parámetros formales y tipos de datos de las entradas y salidas del bloque de función. Especificación de los nombres y tipos de datos de variables internas; puede emplearse una construcción VAR... END_VAR. Programación del cuerpo de la función en uno de los lenguajes LD, FBD, IL, o ST. Aquí no se ha tenido en cuenta el acceso de datos ampliado, tal como las variables globales.

FUNCTION_BLOCK

BOOL TIME

(* Descripción del interface externo *)

Filtro_rebotes S_ON S_OFF E_TIME

BOOL

(* Cuerpo del bloque de función: *) (* programado en lenguaje FBD *)

S_ON

EP_ON

EP_S

TON IN Q PT ET

SR S1 Q1 R

S_OFF

EP_OFF

E_TIME

TOF IN Q PT ET

END_FUNCTION_BLOCK


Fig. B6.24 : Declaración de un bloque de función

B-88 Capítulo 6

El bloque de función ilustrado en la fig. B6.24 representa un bloque de función para la eliminación de rebotes en las señales, consistentes en dos parámetros de entrada, es decir, una entrada booleana para la señal y una entrad de tiempo para el ajuste del tiempo de rebotes. El parámetros de salida S_OFF suministra la señal de salida sin rebotes.

Programas Un programa consiste en cualquier cantidad de elementos de lenguaje y construcciones, necesarios para conseguir el comportamiento deseado de la máquina o proceso a través del PLC. Por ello, los programas están construidos principalmente por funciones, bloques de función y los elementos del diagrama de funciones secuencial. Por ello, las características de los programas son en gran parte idénticos a los de los bloques de función. Lo único que nos interesa en esta etapa son las diferencias: Las palabras clave delimitadoras para las declaraciones de programa son PROGRAM... END_PROGRAM. La utilización de variables directamente direccionables solamente se permite dentro de programas. Un ejemplo de esto se muestra en la figura B6.25.

PROGRAM luz_escalera VAR Interruptor_F AT %IX0.0 : BOOL; (* Interruptor en la puerta Interruptor_A AT %IX0.1 : BOOL; (* Interruptor interior apartamento AT %QX0.0 : BOOL; (* Luz de la escalera Luz (* Tiempo de encendido : TP; Duracion

*) *) *) *)

END_VAR Interruptor_F Interruptor_A T#3m

OR

Duracion TP IN PT

Q ET

Luz

END_PROGRAM Fig. B6.25: Ejemplo de un programa


B-89 Capítulo 6

El nombre del programa es "Luz_escalera". Tres variables booleanas Interruptor_F, Interruptor_A y Luz, asignadas a dos entradas y una salida del PLC, han sido declaradas como variables internas. A esto se añade la declaración de una copia del bloque de función del tipo Pulse Timer (TP). El programa realiza la siguiente pequeña tarea: La luz de una escalera está encendida durante tres minutos, si se acciona uno de los dos interruptores; el de la puerta o el del apartamento.


B-90 Capítulo 6


B-91 Capítulo 7

Capítulo 7 Diagrama de bloques de función


B-92 Capítulo 7

7.1

Elementos del diagrama de bloques de función

El diagrama de bloques de función es un lenguaje de programación gráfico que es consistente, en la medida de lo posible, con la documentación estándar IEC 617, P.12.

a) Operación lógica de funciones >=1

Manual_desc Temp 60

Puerta_cerrada

>

b) Uso de bloques de función T_Arranque

Fig. B7.1: Diagrama de bloques de función (FBD)

%I 1.3 T#7s

TON IN Q PT ET

%Q2.4

Los elementos del diagrama de bloques de función son funciones representadas gráficamente y bloques de función. Estas están interconectadas por líneas de flujo de señal, los elementos directamente enlazados formando una red de trabajo (Network)

La Fig. B7.1 ilustra dos simples ejemplos del diagrama de bloques de función. En la Fig. B7.1a, la variable Manual_desc y el resultado de una comparación ’mayor que’ están enlazados en OR. El resultado es asignado a la variable Puerta_cerrada. La Fig. B7.1b representa el uso de un bloque de función. El retardo de la señal T_arranque se pone en marcha con la entrada %I1.3 con el tiempo preestablecido de 7 segundos. El estado del retardo de la señal, T_arranque.Q, se asigna a la salida %Q2.4.


B-93 Capítulo 7

La dirección del flujo de señales es una red de izquierda a derecha. Si una unidad de organización del programa consta de varias redes, estas son procesadas en secuencia de arriba a abajo.

7.2

Evaluación de redes

La secuencia de procesamiento dentro de una unidad de programa de organización puede ser influida por el uso de elementos para control de la ejecución. Este grupo de elementos incluye por ejemplo los saltos condicionales e incondicionales. En la fig. B7.2 se utiliza un salto condicional para realizar una derivación en el programa.

%I 1.1 %M2.5

&

Variante_1

Variante_1: %M2.1 %I 2.5

>=1

%Q1.0

El salto condicional, representado por una doble flecha, se ejecuta si se cumple la condición para el salto. Por ello, si la entrada %I1.1 y el flag %M2.5 llevan ambos señal 1, entonces se ejecutará un salto a la red con el identificador Variante_1 y el proceso continuará en este punto. Si hay que ejecutar un salto a una red, la red correspondiente debe prefijarse con un nombre simbólico, el flag del salto, terminando con dos puntos. El flag de salto debe identificarse según las reglas para los nombres simbólicos.


Fig. B7.2: Uso de un salto en FBD

B-94 Capítulo 7

7.3

Estructuras en bucle

Cuando se programa en el lenguaje FBD, hay que observar que dentro de las redes no se permiten estructuras de bucle. Las estructuras de este tipo sólo deben realizarse a través del uso adicional de una ruta de realimentación. La Fig. B7.3b ilustra un ejemplo de esto.

a) estructura en bucle no permitida %M4 %I 1 %I 2

&

>=1

b) estructura en bucle permitida %M4 %I 1 %I 2

&

%M2.0

>=1

Fig. B7.3: FBD con estructuras en bucle

Por medio de la utilización de rutas de realimentación, la tercera entrada de la función OR asume un valor definido durante su procesamiento.


B-95 Capítulo 8

Capítulo 8 Diagrama de contactos


B-96 Capítulo 8

8.1

Elementos del diagrama de contactos

El lenguaje de diagrama de contactos (o diagrama en escalera), al igual que del diagrama de bloques de función representa un lenguaje de programación gráfico. Los elementos disponibles en un diagrama de contactos son los contactos y las bobinas en diferentes formas. Estas están dispuestas en renglones (rungs) entre las dos líneas verticales de mando a derecha e izquierda.

%M1.5

%Q3.5

Fig. B8.1: Estructuta básica de un renglón

La Fig. B8.1 ilustra la estructura básica de un reglón. En este ejemplo, el estado del flag %M1.5 está directamente asignado a la salida %Q3.5. La tabla B8.1 contiene una lista de los elementos más importantes asignados a un diagrama de contactos. Contactos Contacto normalmente abierto /

Contacto normalmente cerrado

P

Contacto de flanco positivo

N

Contacto de flanco negativo

Bobinas Bobina

Tabla B8.1: Elementos del diagrama de contactos

/

Bobina negada

S

Activación de una bobina remanente

R

Desactivación de una bobina remanente

P

Bobina activada por flanco positivo

N

Bobina activada por flanco negativo


B-97 Capítulo 8

Un contacto normalmente abierto suministra el valor 1 cuando se activa el accionamiento del correspondiente interruptor. Un contacto normalmente cerrado reacciona correspondientemente con el valor 1, cuando no se activa el correspondiente interruptor o pulsador. Hay dos señales de flanco, que suministran señal 1 para la transición de 0 a 1 (flanco positivo) y de 1 a 0 (flanco negativo). Con una bobina normal, el resultado (resultado de la operación lógica entre los contactos) es copiado a la variable específica; en el caso de una bobina negada, se transfiere el inverso (negación) del resultado. La bobina de activación remanente asume el valor 1, si el resultado es 1, y permanece inalterable aunque el resultado pase a ser 0. De forma similar, la bobina de desactivación remanente asume el valor 0 si el resultado es 1. Se mantiene el estado 0 de la bobina. Los flancos de las bobinas se activan si el resultado cambia de 0 a 1 (flanco positivo) o de 1 a 0 (flanco negativo). Las funciones básicas AND y OR pueden ser realizadas por medio de una configuración correspondiente de contactos en el renglón actual.

a) Función AND %I 1.3

%M3.2

%Q2.1

b) Función OR %I 1.5

%Q2.3

%M3.4 Fig. B8.2: Conexiones básicas lógicas en diagrama de contactos

La función AND es representada por medio de la conexión en serie de dos contactos (fig. B8.2a). La salida %Q2.1 sólo se activa si ambas entradas %I1.3 y el flag %M3.2 se hallan activados. En todos los demás casos, la salida %Q2.1 es desactivada.


B-98 Capítulo 8

La función OR se obtiene a través de la conexión en paralelo de contactos (fig. B8.2b). La salida %Q2.3 asume el valor 1, si la entrada %I1.5 o el flag %F3.3 asumen el valor 1, o si ambas condiciones se cumplen simultáneamente.

8.2

Funciones y bloques de función

Aparte de los elementos de contacto y bobina, LD proporciona el uso ilimitado de funciones y bloques de función siempre que esta función esté soportada por el control utilizado. Un requisito previo para la incorporación de las denominadas unidades de organización, es la disponibilidad de por lo menos una entrada booleana y una salida booleana del bloque en cuestión. Si no es este el caso, la entrada booleana con el parámetro formal EN (enable/habilitación) se añada a las correspondientes funciones o módulos de función así como una salida booleana ENO (enable OK /habilitación correcta). Las entradas/salidas booleanas son necesarias para permitir que la potencia fluya a través del bloque.

a) Incorporación de funciones Sumar_act

+

Suma_ok

EN ENO Cantidad_1 Cantidad_2

Nivel_llenado

b) Invocación de un bloque de función T_Arranque %I 1.3

Fig. B8.3: Funciones y bloques de función en diagrama de contactos

T#7s

TON IN Q ET PT

%Q2.4

La adición mostrada en la Fig. B8.3a solamente se realiza si se aplica una señal 1 a la entrada EN. Si es este el caso, las variables Cantidad_1 y Cantidad_2 se suman y el resultado de estas variables se asigna a la variable Nivel_llenado. Al mismo tiempo, el valor de la salida ENO indica si la adición ha sido ejecutada, activada y correcta (ENO=1). Si el bloque no ha sido procesado correctamente, la salida ENO asume el valor 0.


B-99 Capítulo 8

Los módulos de función, tales como por ejemplo el retardo de señal mostrado en la fig. B8.3 pueden incorporarse al diagrama de contactos sin una entrada EN adicional ni una salida ENO. El bloque de función es conectado con los elementos del renglón actual en la forma usual con la entrada booleana IN y la salida booleana Q. Si la entrada %I1.3 en la fig. B8.3b asume el valor 1, la copia del bloque de función T_Marcha es procesada con la duración de tiempo preestablecida de 7 segundos. El valor de la salida Q de T_Marcha se asigna a la salida %Q2.4.

De forma simular al lenguaje de programación gráfico FBD, el flujo de potencia, y como tal el procesamiento de una unidad de organización del programa, es de izquierda a derecha y de arriba a abajo. De forma similar la secuencia de procesamiento también puede cambiar en LD utilizando elemento para el control de la ejecución.

%I 1.1

8.3

Evaluación de los renglones actuales.

%M2.5 Variante_1

Variante_1: %M2.1

%Q1.0

%I 2.5

Fig. B8.4: Salto condicional en LD

Si la condición del salto, en este caso la operación AND de la entrada %I1.1 y el flag %M2.5 se cumple, se ejecuta un salto al renglón actual con el identificador Variante_1. El procesamiento continua entonces a partir de este renglón.


B-100 Capítulo 8


B-101 Capítulo 9

Capítulo 9 Lista de instrucciones


B-102 Capítulo 9

9.1

Lista de Instrucciones

La lista de instrucciones es un lenguaje de programación textual, tipo ensamblador (assembler). Sus instrucciones son más cercanas a las órdenes procesadas en un PLC. Un programa de control formulado en lenguaje de Lista de Instrucciones consiste en una serie de instrucciones, en las que cada instrucción se empieza en una nueva línea. En la formulación de una instrucción, se especifica un formato fijo. Una instrucción (fig. B9.1) empieza con un operador con modificador opcional y, si es necesario para la operación en cuestión, uno o varios operandos, separados por comas. Las instrucciones pueden ser precedidas por una etiqueta seguida de dos puntos. La etiqueta actúa como una dirección de salto. Las etiquetas son identificadas de la misma forma que los símbolos. Si se utiliza un comentario, este debe representar el último elemento de la línea. Un comentario se inicia con la cadena (*, y termina con la cadena *).

Instrucción

Etiqueta

Inicio:

Fig. B9.1: Estructura de una instrucción

Operador y Modificador LD AND ST

Operando

%I1.2 %M3.7 %Q2.4

Comentario

(* Pieza pres. (* Taladro OK (* Avance (* estampador

*) *) *) *)

El valor de la entrada %I1.2 se carga en el acumulador y se enlaza en AND con el valor del flag %M3.7. El resultado es asignado a la salida %Q2.4.


B-103 Capítulo 9

9-2 Operador

Modificador

Operando

Descripción/Significado

LD

N

Carga el operando especificado al acumulador e iguala el resultado actual a este operando

ST

N

Almacena el resultado actual en los operandos especificados

S

BOOL

Activa el operando booleano al valor 1, si el valor del resultado actual es un 1 booleano

R

BOOL

Desactiva el operando booleano a o, si el valor del resultado actual es un 1 booleano

AND

N, (

BOOL

AND Booleano

&

N, (

BOOL

AND Booleano

OR

N, (

BOOL

OR Booleano

XOR

N, (

BOOL

OR Exclusivo Booleano

ADD

(

Adición (Suma)

SUB

(

Sustracción (Resta)

MUL

(

Multiplicación

DIV

(

División

GT

(

Comparación: >

GE

(

Comparación: >=

EQ

(

Comparación: =

NE

(

Comparación: < >

LE

(

Comparación: <=

LT

(

Comparación: <

JMP

C, N

Etiqueta

Salto a una etiqueta

CAL

C, N

Nombre

Invocación de bloques de función

RET

C, N

)


Operadores

Retorno de bloques de función Procesamiento de una operación

Tabla B9.1: Operadores en lista de instrucciones

B-104 Capítulo 9

IEC 1131-3 define los operadores para la lista de instrucciones relacionadas en la tabla B9.1 Los operadores no están enlazados con ninguna prioridad. Consecuentemente, las operaciones se procesan en la secuencia en la cual se introducen en la lista de instrucciones. Si se desea una secuencia diferente, esta puede conseguirse con el uso de paréntesis – los denominados modificadores. La Fig. B9.2 explica el uso de algunos modificadores. LDN

%I1.1

AND(

%I1.2

OR

%I1.3

)

JMPC

Marcha

El valor de la entrada %I1.1 es cargado en forma negada al acumulador Primero se evalúa el contenido del paréntesis - en este ejemplo las entradas %I1.2 y %I1.3 se enlazan en OR – el resultado de la expresión entre paréntesis es enlazada en AND con el contenido actual del acumulador Se ejecuta el salto a la etiqueta Marcha tan sólo si el valor del resultado acabado de ejecutar es un 1 booleano.

Fig. B9.2: Uso y significado de los modificadores

9.3

Funciones y bloques de función

En lista de instrucciones, también el uso de funciones y bloques de función es ilimitado. Las funciones para tareas típicas de tecnología de control, tales como la lógica booleana u operaciones aritméticas (véase fig. B9.3.a) se realizan directamente a través de los operandos especificados en la tabla B9.1.

a) Invocación a través de un operador LD GT OR ST

Temp 60 Manual_desc Cerrar_puerta

(* Temperatura medida*) (* Mayor de 60 *) (* OR está activado el pulsador Manual_desc *) (* Cerrar la puerta *)

b) Invocación a través de un nombre de función

Fig. B9.3: Invocación de funciones

LD SHL ST

%IW3 4 %QW2

(* Cargar la input word %IW3 *) (* Desplazar %IW3 por 4 bits a la izquierda *) (* Guardar el resultado en la output word %QW2 *)


B-105 Capítulo 9

Las funciones más complejas tales como las funciones de desplazamiento de bits se invocan con el nombre de la función situado en el campo del operador. El resultado actual (en el acumulador) debe ser utilizado como el primer argumento de la función. Si se requieren otros argumentos, estos deben especificarse en el campo de operando separados por comas. El valor devuelto por la función, representa el nuevo resultado actual. Los bloques de función pueden ser invocados según diferentes mecanismos (fig. B9.4). a) CAL con una lista de parámetros de entrada CAL

T_arranque(IN := %I1.3, PT := T#7s )

b) CAL con almacenamiento/carga de parámetros de entrada separados LD ST

T#7s T_arranque.PT

LD ST

%I1.3 T_arranque.IN

CAL

T_startup

(* (* (* (* (* (* (* (*

Cargar T#7s Almacenar en T_aranque.PT parámetros de entrada tiempo preselecc. Cargar %I1.3 Almacenar T_arranque.IN transferir parámetro para activación del módulo Invoc. de una copia del bloque T_arranque

*) *) *) *) *) *) *) *)

Un requisito es que la variable T_arranque sea declarada como una señal de retardo. La invocación de un bloque de función puede establecerse claramente a través del operador CAL con una lista de parámetros de entrada asociados. La variable T_arranque de la Fig. B9.4a, declarada en todas partes como una señal de retardo, representa por ello un bloque del tipo señal de retardo. Siendo un argumento actual, este se asigna al valor de la entrada %I1.3 para la entrada de activación IN y una duración de tiempo de t#7s para la entrada PT. Como resultado, el bloque de función T_arranque se invoca siguiendo la actualización de parámetros. La transferencia de parámetros para un bloque de función también puede realizarse por separado a partir de la invocación del bloque de función actual.


Fig. B9.4: Invocación de bloques de función

B-106 Capítulo 9

Como se muestra en la fig. B9.4b, los valores del parámetro actuales se cargan a través de operaciones elementales IL y se asignan a las entradas del bloque de función Solamente después de esto es invocado el bloque de función T_arranque y procesado a través de una instrucción CAL. La ventaja de este método reside en el hecho que el tiempo de actualización de los argumentos y la invocación real del módulo de función pueden hacerse por separado.


B-107 Capítulo 10

Capítulo 10 Texto estructurado


B-108 Capítulo 10

10.1 Expresiones

El lenguaje Texto Estructurado (ST = Structured Text) es un lenguaje de alto nivel tipo Pascal, que incorpora los conceptos fundamentales de un lenguaje moderno de alto nivel, en particular los principios más importantes para la estructuración de datos e instrucciones. La estructuración de datos representa un constituyente común de los cinco lenguajes de programación; la estructuración de instrucciones, sin embargo, es tan sólo una característica importante del ST. Una expresión es un constituyente elemental para la formulación de instrucciones. Una expresión consiste en operadores y operandos. Los operandos que aparecen con más frecuencia son datos, variables o invocaciones a funciones. Sin embargo, un operando también puede ser una expresión en sí mismo. La evaluación de una expresión suministra un valor que corresponde a uno de los tipos de datos estándar o a un dato de un tipo definido por el usuario. Por ejemplo, si X es un número REAL, entonces la expresión SIN(X) proporciona también un número del tipo REAL. La tabla B10.1 contiene un resumen de los operadores.

Tabla B10.1: Operadores del lenguaje Texto Estructurado

Operación

Símbolo

Prioridad

Paréntesis

(expresión)

la más alta

Procesamiento de función

Nombre de la función (Lista de parámetros transferidos) Ejemplo: LOG(X), SIN(Y)

Exponenciación

**

Signo Complemento

– NOT

Multiplicación División Módulo

* / MOD

Adición Subtracción

+ –

Comparación

<, >, ≤, ≥

Igualdad Desigualdad

= <>

AND Booleano

&, AND

OR Exclusivo Booleano

XOR

OR Booleano

OR

la más baja


B-109 Capítulo 10

Lo que sigue son ejemplos de expresiones: SIN(X) 4*COS(Y) A≤B A+B+C

La evaluación de una expresión consiste en aplicar los operadores a los operandos, en donde los operadores se evalúan en una secuencia definida por su prioridad en la tabla B10.1. Un operador con una prioridad mayor es evaluado antes que un operador con una prioridad inferior. A, B, y C son variables del tipo de dato INT; A sume el valor 1, B el valor 2 y C el valor 3. La evaluación de la expresión A+B*C proporciona el valor 7. Si se desea una secuencia diferente que la especificada por la prioridad, ello es posible utilizando los paréntesis. Utilizando los valores numéricos descritos antes, la expresión (A+B)*C proporciona el valor 9. Si un operador tiene dos operandos, el operando de más a la izquierda debe evaluarse primero. La expresión SIN(X)*COS(Y) se evalúa por lo tanto en la secuencia: cálculo de la expresión SIN(X), cálculo de la expresión COS(Y), seguida por el cálculo del producto SIN(X) y COS(Y). Como se ha demostrado en el párrafo anterior, una función sólo puede ser invocada dentro de una expresión. La invocación es formulada especificando el nombre de la función y la lista de argumentos entre paréntesis.


Ejemplo

B-110 Capítulo 10

10.2 Instrucciones

La tabla B10.2 contiene una lista de posibles instrucciones en el lenguaje de Texto Estructurado. Una instrucción puede sobrepasar la longitud de una línea, con lo que el salto de linea será tratado de la misma forma que un espacio en blanco. Instrucción

Ejemplo

Asignación :=

A := B; CV := CV + 1; Y := COS(X);

Invocación de bloques de función

RS_Zumb(S := Fallo_broca, R1 := Pulsador); Zumb := RS_Zumb.Q1;

Retorno de funciones y bloque sde función

RETURN;

Instrucciones de selección IF

D:= B*B – 4*A*C; IF D < 0.0 THEN Number_Sln := 0; ELSIF D = 0.0 THEN Number_Sln := 1; X1 := –B / (2.0*A); ELSE Number_Sln := 2; X1 := (–B + SQRT(D)) / (2.0*A); X2 := (–B – SQRT(D)) / (2.0*A); END_IF;

CASE

CASE Voltage OF 101 ... 200: Display := too_large; 20 ... 100: Display := large; 2 ... 29: Display := normal; ELSE Display := too_small; END_CASE;

Instrucciones de iteración

Tabla B10.2: Instrucciones del lenguaje Texto Estructurado

FOR

Total := 0; FOR I := 1 TO 5 DO Total := Total + I; END_FOR;

REPEAT

Total := 0; I := 0; REPEAT I := I + 1; Total := Total + I; UNTIL I = 5 END_REPEAT;


B-111 Capítulo 10

Instrucción

Ejemplo

Instrucciones de iteración (continuación) WHILE

Total := 0; I := 0; WHILE I < 5 DO I := I + 1; Total := Total + I; END_WHILE;

Terminación de bucles

EXIT;

Instrucción nula

;;

Asignaciones Una asignación es la forma más simple de una instrucción. Esta reemplaza el valor actual de la variable a la izquierda de := con el valor de la expresión a la derecha de :=. Cada asignación termina con un punto y coma. Una posible asignación (tabla B10.2) es A := B en donde el valor de la variable B es asignado a la variable A. Como resultado de la asignación CV := CV + 1, la variable CV es incrementada en 1 como resultado de la expresión CV+1.

Bloques de función y funciones En IEC 1131-3 se establece un mecanismo definido para la invocación y también para la salida anticipada de una función o de un bloque de función. Como se ha descrito, una función es invocada sólo como parte de la evaluación de una expresión. La propia invocación consiste en la especificación del nombre de la función, seguida por los parámetros de entrada entre paréntesis. La invocación de un bloque de función es análoga a la especificación del nombre de instancia (copia) del bloque de función. Esta es seguida de una lista entre paréntesis consistente en la asignación de valores a los parámetros de entrada. La especificación del nombre del parámetro de entrada es obligatorio, los parámetros individuales de entrada pueden indicarse en cualquier secuencia.


Tabla B10.2: Instrucciones en el lenguaje Texto Estructurado (continuaciòn)

B-112 Capítulo 10

Además, no es esencial para todos los parámetros de entrada que se les asigne un valor en cada invocación. Si a un determinado parámetro de entrada no se le asigna un valor en la invocación, se aplica el valor del parámetro previamente asignado o el valor inicial. La tabla B10.2 contiene un ejemplo de una invocación a un bloque de función. Debe sonar un zumbador su una broca está defectuosa. El estado del zumbador se almacena por medio de un bloque de función RS. La instrucción RETURN sirve para permitir una salida anticipada de una función o bloque de función. Lo que sigue es un ejemplo de la utilización de la instrucción RETURN: IF X < 0 THEN Valor := -1; Error := 1; RETURN; END_IF Y := LOG(X);

Si el valor de X es menor de 0, el bloque conteniendo la secuencia de instrucciones termina inmediatamente.

10.3 Instrucciones de selección

Las instrucciones de selección – conocidas también como instrucciones de derivación del programa – están disponibles en la forma de instrucciones IF y CASE. Pueden seleccionarse diferentes grupos de instrucciones y ejecutarse en relación con una condición definida. La unidad del programa de organización puede ramificarse de diferentes formas.

Instrucción IF La forma general de una instrucción IF es: IF expresión booleana1 THEN instrucción(es)1; [ ELSIF expresión booleana2 THEN instrucción(es)2; ] [ ELSE instruccion(es); ] END_IF;


B-113 Capítulo 10

Las partes entre paréntesis rectangulares son opcionales, es decir, pueden producirse en una instrucción IF, pero no necesariamente. La instrucción IF más sencilla consiste en una construcción IF-THEN (derivación simple). Esto se demuestra por el siguiente ejemplo IF X < 0 THEN X := –X; END_IF; Y := SQRT(X);

Si la condición que sigue a la palabra clave IF es cierta, se ejecutan las instrucciones que siguen a la palabra clave THEN. Si la condición no se cumple, las instrucciones en la parte THEN no se ejecutan. En el caso de un ejemplo concreto esto significa: Si la variable X es menor de 0, es decir, es negativa, se le añade un signo menos, con lo que representa un valor positivo; si no es este el caso, se ejecuta inmediatamente la función raíz cuadrada. Una derivación simple puede conseguirse por medio de una construcción IF-THEN-ELSE Error := 0; IF Pieza_ok THEN Numero := Numero + 1; ELSE Error := 1; END_IF;

Las instrucciones que siguen a la palabra clave THEN se ejecutan, si la condición que sigue a la palabra clave IF se cumple; si la condición no se cumple, se ejecutan las instrucciones formuladas tras la palabra clave ELSE. El ejemplo dado, trata con piezas de producción. Si la pieza es buena (Pieza_ok = 1) se ejecuta la parte THEN, en este caso, la cantidad (Numero) de piezas producidas correctamente se incrementa en 1; de lo contrario se activa un bit para la detección del error.


B-114 Capítulo 10

Si debe programarse una derivación para más de dos ramificaciones, puede emplearse una construcción IF-THEN-ELSIF. La tabla B10.2 ilustra esto por medio de un ejemplo, en donde se establecen las soluciones de la ecuación de segundo grado AX2 + BX + C = 0. Si el discriminante – en este caso la variable B – es menor de 0, se ejecuta la subsiguiente parte THEN: no hay solución, es decir, Num_sol := 0. Si no se cumple la primera condición, es decir, D es mayor o igual a 0, será evaluada la condición que sigue a ELSIF: Si se cumple, es decir, D igual a 0, se ejecutarán las instrucciones que siguen a la palabra clave THEN: La única solución existente es especificada como X1. De lo contrario (siendo D mayor de 0). se ejecutan las líneas que siguen a la instrucción ELSE: Se especifican las dos soluciones X1 y X2.

Instrucción CASE Si debe hacerse una selección entre varios grupos de instrucciones posibles, puede utilizarse la instrucción CASE. La forma estándar de una selección múltiple con CASE es: CASE Selector OF Valor1: instruccion(es)1; Valor2: instruccion(es)2; ... ValorN: instruccion(es)n; [ ELSE instruccion(es); ] END_CASE;

La instrucción CASE consiste en un selector, que suministra una variable del tipo INT durante su ejecución y una lista de grupos de instrucciones. A cada grupo se le asigna un valor (etiqueta). Los valores están separados por comas si un grupo de instrucciones depende de varios valores. Los valores también pueden representar variables del tipo INT.


B-115 Capítulo 10

Con la evaluación de la instrucción CASE, primero se determina el valor del selector, seguido por la ejecución del primer grupo de instrucciones a los cuales se aplica el valor del selector calculado. Sin el valor del selector no está contenido en ninguno de los grupos de instrucciones, se ejecutan las instrucciones que siguen a la palabra clave ELSE. Si no hay ELSE, no se ejecuta ninguna instrucción. En el ejemplo dado en la tabla B10.2, el texto para una instrucción se selecciona en relación con el valor medido disponible. Los valores para la selección de la instrucción son el tipo INT.

A menudo es necesario ejecutar instrucciones repetidas veces (bucles de programa). Si el número de repeticiones ha sido previamente definido, se utiliza el bucle FOR, de lo contrario se utiliza en bucle REPEAT o el WHILE.

Bucle FOR La representación estándar para el bucle FOR es: FOR Variable := Expresion TO expresion [ expresion BY ] DO instruccion(es); END_FOR;

La denominada variable de control se establece a un valor inicial específico y se incrementa a cada bucle que se ejecuta hasta que la variable de control alcanza el valor de la variable final. Por lo tanto, un simple bucle FOR se ejecuta de acuerdo con el siguiente mecanismo: FOR variable de recuento := valor inicial TO valor final DO Instruccion(es); END_FOR;

Si no se especifican incrementos, como se ha formulado arriba, la variable de control aumenta automáticamente en 1 a cada bucle completo. Si se necesita un incremento diferente, esto puede especificarse por la palabra clave BY, seguida por el valor deseado. Sin embargo, la variable de control no puede ser cambiada dentro del bucle – es decir, las instrucciones se ejecutan repetidamente. Además, la variable de control, el valor inicial y el valor final deben ser expresiones del mismo tipo de dato entero (INT, SINT, DINT).


10.4 Instrucciones de iteración

B-116 Capítulo 10

La prueba para la terminación de la condición se hace al inicio de cada iteración, de forma que las instrucciones no son ejecutadas si el valor inicial excede del valor final. Una característica adicional de los bucles FOR es que estos pueden anidarse en cualquier momento. Un ejemplo de la aplicación de un bucle FOR se da en la tabla B10.2. En este ejemplo, se realiza una suma de los números 1 al 5 a través de un bucle. Cuando el bucle es ejecutado por primera vez, I tiene el valor inicial 1, el valor de la variable Total es también 1. A la segunda ejecución del bucle, I tiene el valor 2, la variable Total alcanza el valor 1+2 = 3 etc. Tras el quinto y último bucle, el valor de Total es 15, la variable de recuento ha alcanzado el valor final 5, y con ello se completa el procesamiento del bucle.

Bucle REPEAT A diferencia del bucle FOR, en el bucle REPEAT el número de iteraciones no está previamente definido por medio de un valor final especificado. En su lugar, se utiliza una condición, denominada la condición de terminación. La forma del bucle REPEAT es como sigue REPEAT instruccion(es); UNTIL Expresión Booleana END_REPEAT;

La terminación del bucle REPEAT se verifica tras la ejecución de las instrucciones de bucle. Por lo tanto el bucle se ejecuta por lo menos una vez. La condición de terminación debe ser cambiada en el bucle, ya que de lo contrario el bucle se ejecutaría indefinidamente. Por lo tanto, es importante asegurar que el bucle puede realmente completarse. Debe comprobarse lo siguiente: ¿Incluye realmente la condición de terminación una variable, de forma que la condición pueda suministrar el valor 1 (cierto)? ¿Se alcanza alguna vez la condición de terminación?


B-117 Capítulo 10

Un ejemplo de utilización del bucle REPEAT se demuestra en la tabla B10.2. Aquí también, se suman los primeros cinco números enteros no negativos. En la primera ejecución del bucle, I tiene el valor 1, el valor de Total es también 1. Una comprobación de la condición de terminación muestra que esto no se cumple, por lo que el bucle se ejecuta de nuevo. El bucle se ejecuta repetidamente hasta que la condición de terminación es cierta. Este será el caso hasta la quinta ejecución del bucle en la que termina. Aquí también, el valor de la variable Total es 15.

Bucle WHILE El bucle WHILE representa una segunda opción para la formulación de iteraciones especificando una condición de terminación. La representación estándar de un bucle WHILE es: WHILE Expresión Booleana DO instruccion(es); END_WHILE;

Si la expresión Booleana de la palabra clave WHILE se cumple, se ejecutan las instrucciones que siguen a la palabra clave DO. la terminación del bucle WHILE es por lo tanto verificada antes de la ejecución de las instrucciones del bucle. Por lo tanto, las instrucciones del bucle puede ser que no se ejecuten. La condición de terminación debe cambiar en las instrucciones que se repiten. Es importante que las condiciones del bucle se cumplan realmente para que el procesamiento del bucle pueda terminarse. La tarea de sumar los números 1 al 5 también puede realizarse utilizando un bucle WHILE (tabla B10.2). A diferencia del bucle REPEAT, el bucle WHILE se ejecuta repetidamente hasta que la condición de terminación es cierta. En realidad esto significa que el bucle se ejecutan mientas I sea menor que 5. Si es igual o mayor que 5, el bucle deja de procesarse. En principio, un bucle REPEAT puede reemplazarse por un bucle WHILE y viceversa.


B-118 Capítulo 10

Instrucción EXIT para terminar un bucle La instrucción EXIT debe utilizarse para terminar iteraciones antes del final o de que se cumpla la condición de terminación. El siguiente programa ilustra el ejemplo de una instrucción EXIT: S := 0; FOR I := 1 TO 2 DO FOR J := 1 TO 3 DO IF error THEN EXIT; END_IF; S := S + J; END_FOR; (* Si se ejecuta la instrucción EXIT se realiza un salto a este punto *) S := S + I; END_FOR;

Si la instrucción EXIT se halla dentro de un bucle anidado, la salida será desde el bucle más profundamente anidado en el que se halla la instrucción EXIT. La siguiente instrucción a ejecutar es la instrucción inmediatamente después del fin de bucle (END_FOR, END_WHILE, END_REPEAT). En el ejemplo dado en la fig, B10.1, esta es la instrucción "S := S + I;". En el caso del ejemplo citado se aplica lo siguiente: Si el valor de la variable booleana Error es igual a 0, el algoritmo para la variable S proporciona el valor 15. Si la variable Error tiene el valor 1, el valor calculado por S es 3.


B-119 Capítulo 11

Capítulo 11 Diagrama de funciones secuencial


B-120 Capítulo 11

11.1 Introducción

IEC 1131-3 define el diagrama de funciones secuencial (Sequential Function Chart / SFC) como una herramienta de programación importante para sistemas de control. Su clara estructura de distribución proporciona una forma de representación del programa especialmente clara para sistemas de control y como tal es una de las partes más importantes de IEC 1131-3. Cada programa de un sistema de control secuencial consta de Etapas y de Transiciones (condiciones de habilitación de la etapa). Aparte de esto contiene otras informaciones importantes concernientes a la ejecución del programa y el tipo de continuación del programa. Si la ejecución del programa no es única, sino que debe elegirse un determinado camino entre varios posibles, la representación del diagrama de funciones secuencial lo indica de una forma gráfica particular.

11.2 Elementos del diagrama de funciones secuencial

La tarea fundamental de un diagrama de funciones secuencial es estructurar un programa de control en etapas individuales y en transiciones (condiciones de habilitación de la etapa), interconectadas por enlaces directos. Esto requiere una representación en forma gráfica, que hace claramente reconocible la intención del programa. El diagrama de funciones secuencial IEC 1131-3 está estructurado en forma de un pequeño juego de elementos gráficos básicos definidos, de sencilla construcción. Estos elementos básicos deben combinarse para crear un programa de control. El cómo se consigue esto, está definido por unas pocas reglas sencillas en el estándar. El lenguaje de diagrama de funciones secuencial está basado, en la medida de lo posible, en el lenguaje de diagrama de funciones según DIN 40 719 Parte 6 o IEC 848. Las únicas enmiendas hechas fueron las necesarias para poder generar órdenes ejecutables para un PLC a partir de un elemento de documentación. Un ejemplo de esto es el calificador S. En la documentación estándar, este calificador se utiliza para definir el modo de acción, es decir, la activación y desactivación de un operando. Un PLC requiere órdenes únicas. Esta es la razón por la que el diagrama de funciones secuencial emplea dos calificadores para realizar los dos modos de acción: el calificador S para activar (SET) y el R para desactivar (RESET). Dado que los diagramas de función secuenciales requieren la memorización de la información del estado (las etapas activas, etc., en un momento dado), las únicas unidades de organización del programa que pueden estructurarse utilizando estos elementos son los Programas y los Bloques de Función.


B-121 Capítulo 11

a) Etapa con identificador ***

***

b) Etapa inicial con identificador ***

***

c) Bloque de acción , conteniendo las acciones asignadas a una etapa Campo a: Calificador de la acción Campo b: Nobre de la acción Campo c: Variable de realimentación Campo d: Contenido de la acción

a b

d) Transisicón con identificador *** o condición de transición ***

***

e) Derivación alternativa

Etapa_3 E

f) Unión de rutas alternativas

F

Etapa_4

Etapa_5

Etapa_6

Etapa_7

G Etapa_8


c d

H

Tabla B11.1: Elementos de un diagrama de funciones secuencial (representaciòn gráfica)

B-122 Capítulo 11

Etapa_3

g) Derivación paralela (simultánea)

B

Tabla B11.1: Elementos del diagrama de funciones secuencial (representación gráfica, continuación)

Etapa_4

Etapa_5

Etapa_6

Etapa_7

h) Unión de rutas paralelas

M Etapa_8

La Etapa Una etapa contiene varias partes de ejecución del programa de control. Las salidas solamente pueden ser activadas o desactivadas las etapas. Esta significa también que todas las variables de corrección que se emiten a la planta conectada con el programa de control, sólo pueden programarse en estas etapas. La parte de ejecución asignada a una etapa, las denominadas acciones, son formuladas dentro de los bloques de acción. Una etapa puede estar activa, con su acción asociada siendo ejecutada en aquel momento, o inactiva. De esta forma, el estado del sistema conectado está definido en cualquier momento por el juego de etapas activas en el programa de control. Como se muestra en la tabla B11.1a, una etapa se representa gráficamente por un bloque. Cada etapa tiene un nombre simbólico, que puede ser libremente seleccionado por el usuario. El mismo juego de reglas se aplica para el nombre de la etapa que el mencionado para los identificadores simbólicos: un nombre simbólico puede consistir sólo de letras mayúsculas y minúsculas, números y el sigo de subrayado, y debe empezar siempre con una letra o el signo de subrayado.

Fig. B11.1: Etapas con nombres de etapa

Motor_3_activo

Vacío_inactivo


B-123 Capítulo 11

Todas las etapas de un programa o bloque de función formuladas en un diagrama de funciones secuencial deben tener nombres diferentes. Aunque dos etapas tengan las mismas partes de ejecución, deben ser designadas dos veces. La razón de esto es la siguiente: La información se memoriza en el control para cada etapa. La asignación única de esta información a una etapa así como el acceso a estos datos se hace a través del nombre de la etapa. El usuario puede así obtener información en relación a: el estado actual de una etapa (activa, inactiva), el tiempo que una etapa ha estado activa desde el inicio. La tabla B11.2 ilustra el acceso a los datos de la etapa. a)

Motor_3_activo.X

Variable booleana indicando si la etapa Motor_3_activo se halla activa (Motor_e_activo.X=1) o inactiva (=0)

b)

Motor_3_activo.T

Variable del tipo TIME indicando el tiempo que ha estado activa la etapa Motor_3_activo desde el inicio.

La evaluación de los datos citados puede ser útil en relación a la supervisión del sistema conectado. Pueden también surgir aplicaciones que requieran el uso de variables en el propio programa de control.


Tabla B11.2: Información relativa a una etapa

B-124 Capítulo 11

Un caso especial dentro del elemento etapa es la denominada etapa principal (tabla B11.1b). Esta se dibuja gráficamente por medio de una doble línea. Cada red en un diagrama de funciones secuencial tiene una sola etapa inicial, que es ejecutada como primera etapa dentro de una red. Como ya se ha mencionado, la importancia de un diagrama de funciones secuencial reside en su representación gráfica claramente estructurada de un programa de control. Sin embargo, también puede ser útil representar estructuras secuenciales textualmente. El estándar IEC 1131-3 proporciona un equivalente de representación textual de elementos SFC para ello, que es como sigue para el elemento etapa:

STEP Motor_3_activo (* Contenido de la etapa *) END_STEP

Fig. B11.2: Representación textual de las etapas

STEP Vacio_inactivo (*Contenido de la etapa*) END_STEP

La representación textual de estructuras secuenciales puede, según el fabricante, ser parte de la documentación de un programa de control; este tipo de distribución de las estructuras secuenciales no tiene ninguna restricción en cuanto al formato y juego de caracteres para la impresión. Ademas, para programas de control en representación textual estandarizada, puede ser posible que sean portátiles entre PLCs de diferentes fabricantes.

La transición Una transición o condición de habilitación de una etapa contiene las condiciones lógicas que permiten la transición, de acuerdo con el programa, desde una etapa a la siguiente. Como puede verse en la tabla B11.1d, la transición está representada por una línea horizontal que cruza el enlace vertical entre etapas. Cada transición tiene una condición de transición, que es el resultado de la evaluación de una expresión booleana. La condición de transición puede formularse en cualquiera de los lenguajes IEC 1131-3, tales como LD, FBD, IL o ST.


B-125 Capítulo 11

Una condición de transición o en cierta y entonces tiene el valor 1, o es falsa y tiene el valor 0. Solamente si la condición es cierta, se prosigue la ejecución del programa o el bloque de función en este punto. Si una condición es siempre cierta, puede ser identificada simplemente con el número 1 en la transición. Las condiciones de transición de este tipo que son siempre ciertas pueden producirse frecuentemente en un programa o bloque de función en un diagrama de funciones secuencial.

Condición de transición siempre cierta

1

Condición de transición siempre falsa

0 Tabla B11.3: Transiciones especiales

Interconexión de etapas y condiciones de habilitación de etapas En la práctica, no puede conseguirse mucho con una simple etapa o con una transición. Por lo tanto, un programa de control representado en diagrama de funciones secuencial estará compuesto siempre por una sucesión de muchas transiciones y etapas. Una secuencia de transiciones y etapas se denomina cadena de etapas, secuencia o también recorrido.

Etapa_5 D Etapa_6 E Etapa_7 F


Fig. B11.3: Etapas y transiciones en secuencia

B-126 Capítulo 11

Aquí, las transiciones y etapas deben alternarse continuamente. El recorrido lógico a través de esta representación es siempre de arriba a abajo. El siguiente comportamiento puede verse en el ejemplo mostrado en la figura B11.3: Asumiendo que la etapa Etapa_5 está activa, la Etapa_5 permanece activa hasta que la transición D sea cierta. El cumplimiento de las condiciones de transición producen la desactivación de la Etapa_5 y la activación de la siguiente Etapa_6. En el momento en que la Etapa_6 está activa, se examina la transición E de control. Si la transición E es cierta, termina la Etapa_6 y se procesa la Etapa_7, etc.

La derivación alternativa A menudo es necesario programar una derivación en un programa de control, con lo que el programa puede continuar en diferentes lugares en este punto. La derivación alternativa a diferentes recorridos se representa por el correspondiente número de transiciones tras la línea horizontal. En el ejemplo de la tabla B11.1e, se sigue la ruta hacia la Etapa_4 si la transición E es cierta y la F falsa, o hacia la Etapa_5, si la transición F es cierta y la E falsa. La correspondiente contrapartida a la derivación alternativa es la unión de rutas alternativas, en las que las transiciones deben situarse siempre sobre la línea horizontal. El flujo del programa en la tabla B11.1f pasa de la Etapa_6 a la Etapa_8 si la transición G es cierta o de la Etapa_7 a la Etapa_8 si la transición H es cierta. El factor decisivo aquí es la ruta que haya seguido el control para alcanzar esta unión de rutas alternativas. Si esta se realiza a través de la Etapa_6, la condición H no tiene significado alguna. Análogamente si el programa de control ha seguido la ruta hacia la Etapa_7, la condición G no se evalúa, ya que no interviene. Hay que observar que en el caso de una derivación alternativa, el programa de control sigue solamente una de las rutas. Por ello no es obligatorio que las transiciones de las derivaciones sean mutuamente excluyentes.


B-127 Capítulo 11

Si no existen otras especificaciones, se sigue la ruta que se halla más a la izquierda. Por lo tanto, la prioridad para el cálculo de las transiciones se realiza de izquierda a derecha. Esta es probablemente las variante más comunmente empleada por los fabricantes de controles para la consecución de derivaciones alternativas. Por todo ello, una sección de un programa o bloque de función con una triple derivación alternativa podría ser como sigue:

Etapa_3 D Etapa_4 G

E Etapa_5 H

F Etapa_6 I

Etapa_7

Sin embargo, el estándar IEC 1131-3 también ofrece la facilidad para el usuario de definir la prioridad durante la ejecución de las transiciones. La definición de la funcionalidad de las derivaciones alternativas en IEC 848, que requiere que el usuario programe una exclusión mútua de las condiciones de transición, está también soportada por IEC 1131-3 como un tercer método.


Fig. B11.4: Derivación alternativa: Procesamiento de transiciones de izquierda a derecha

B-128 Capítulo 11

A diferencia de los ejemplos anteriores, los números en la ruta, en la fig. B11.5 indican la prioridad definida por el usuario para la evaluación de la transición. La ruta con el número más bajo tiene la mayor prioridad.

Etapa_7 2

1

D

Fig. B11.5: Derivación alternativa con prioridad definida por el usuario

E

Etapa_8

Etapa_9

Así, la transición evoluciona de la Etapa_7 a la Etapa_9, si las transiciones D y E son ciertas, o de la Etapa_7 a la Etapa_8 si la transición D es cierta y la transición E es falsa. Una estructura en bucle puede considerarse como un caso especial de derivación alternativa, en la que uno o varias etapas regresan a una etapa precedente.

Etapa_3 C Etapa_4

D Etapa_5

E Fig. B11.6: Representación de un bucle

F

Etapa_6

En la fig. B11.6, el flujo del programa evoluciona desde la Etapa_5 a la Etapa_4 si la condición F es cierta y la E es falsa. De esta forma puede repetirse la evolución de la secuencia Etapa_4 a Etapa_5.


B-129 Capítulo 11

La derivación paralela Un elemento funcional completamente diferente en el diagrama de funciones secuencial es la derivación paralela. Esta se representa por una doble línea y una transición encima de esta línea (tabla B11.1g). Cuando se cumple la transición B, se produce una evolución de la Etapa_3 a la Etapa_4 y Etapa_5. Estas dos etapas se ejecutan simultáneamente. Una derivación en paralelo determina que los caminos conectados deben ser activados simultáneamente y deben evolucionar independientemente uno de otro. En el caso opuesto, al finalizar los recorridos paralelos, la transición se representa siempre bajo la doble línea horizontal. La unión paralela contiene un mecanismo para la sincronización. Sólo cuando los recorridos procedentes de arriba se han ejecutado completamente, se evalúa la subsecuente transición. Si es cierta, se realiza la transición a la siguiente etapa. En la tabla B11.1h esto significa: ambas etapas Etapa_6 y Etapa_7 deben haber transcurrido antes de la evaluación de la transición F.

F Etapa_4

Etapa_5

Etapa_6

G Etapa_7

H

Cuando se ha cumplido la condición de habilitación F, los tres recorridos con las etapas Etapa_4, Etapa_5 y Etapa_6 y Etapa_7 deben evolucionar simultáneamente. Dependiendo del contenido de la transición G entre las dos etapas Etapa_6 y Etapa_8, el programa de control puede tener que esperar hasta que se cumpla la transición G. Por lo tanto, la transición inferior H sólo se examina si el recorrido de la derecha ha evolucionado completamente. Este sólo puede suceder si la transición G en este recorrido se ha cumplido.


Fig. B11.7: Representación de una derivación en paralelo triple

B-130 Capítulo 11

11.3 Transiciones

Cada transición es asignada a una condición de transición (condición de habilitación de la etapa). Esto lo proporciona el resultado de una ecuación Booleana. En el caso más simple, una condición de habilitación de la etapa puede ser especificada por la interrogación de una entrada del control u otra variable booleana. Sin embargo, es también posible programar condiciones de habilitación de la etapa considerablemente más complejas. Formulación de condiciones de transición Las condiciones de transición pueden programarse en los siguientes lenguajes Diagrama de contactos Diagrama de funciones Lista de instrucciones Texto estructurado El contenido de la condición de transición o bien está especificada directamente en la transición (véase fig. B11.8) o enlazada con la transición a través de un nombre de transición (véase fig. B11.9).

a) Condición de transición en lenguaje LD

%IX3

%MX1

Etapa_3

Etapa_4

Etapa_3

b) Condición de transición en lenguaje FBD %IX3

&

%MX1 Etapa_4

c) Condición de transición en lenguaje ST

Etapa_3

%IX3 & %MX1 Fig. B11.8: Especificación directa de una condición de transición

Etapa_4


B-131 Capítulo 11

Aquí, dos resultados están conectados a través de una función lógica AND, con lo que la condición de transición no se cumplirá hasta que ambas entradas %IX3 y el flag %MX1 asuman el valor 1. La señal pasa de izquierda a derecha en los lenguajes gráficos LD y FBD, la parte LD o FBD se define a la izquierda, junto al símbolo de la transición (línea horizontal). La expresión Booleana en el lenguaje ST se define a la derecha del símbolo de transición.

Etapa_3 Tran_3_4

Nombre de la transición

Etapa_4

a) Condición de transición en lenguaje LD

TRANSITION Tran_3_4: %IX3 %MX1 Tran_3_4

END_TRANSITION b) Condición de transición en lenguaje FBD

TRANSITION Tran_3_4: %IX3 %MX1

&

Trans_3_4

END_TRANSITION c) Condición de transición en lenguaje IL

TRANSITION Tran_3_4: LD %IX3 AND %MX1 END_TRANSITION

d) Condición de transición en lenguaje ST

TRANSITION Tran_3_4: : = %IX3 & %MX1; END_TRANSITION


Fig. B11.9: Asignación de una condición de transición, especificando un nombre para la transición

B-132 Capítulo 11

Si se utiliza un nombre de transición como mecanismo de asignación de una condición de transición, el nombre de la transición debe referirse a una construcción TRANSTION...END_TRANSITION. La condición de transición se formula dentro de esta construcción y el resultado booleano es reproducido en el nombre de la transición. Los nombres de transición dentro de una unidad de organización de programa, como los nombres de las etapas, deben diferir unos de otros. Un nombre se formula de acuerdo con las reglas IEC 1131-3 aplicables a los identificadores. IEC 1131-3 define también una representación textual equivalente para el elemento gráfico Transición. La verdadera condición de transición se programa o bien en lenguaje de lista de instrucciones o en texto estructurado.

a) Condición de transición formulada en lenguaje ST STEP Etapa_3: END_STEP TRANSITION FROM Etapa_3 TO Etapa_4 := %IX3 & %MX1; END_TRANSITION STEP Etapa_4: END_STEP b) Condición de transición formulada en lenguaje IL

Fig. B11.10: Representación textual de transiciones

STEP SEtapa_3: END_STEP TRANSITION FROM Etapa_3 TO Etapa_4 LD %IX3 AND %MX1; END_TRANSITION STEP Etapa_4: END_STEP


B-133 Capítulo 11

Una etapa representa la parte de ejecución de un diagrama de funciones secuencial. Sólo dentro de las etapas puede un programa o un bloque de función, dentro de un control, influir en el sistema conectado a través de sus salidas, activando o desactivando las salidas.

11.4 Etapas

Estructura de una etapa dentro de las acciones Cada etapa puede contener varias acciones. Cada una de estas acciones realiza una tarea para el sistema conectado. La estructura de una etapa en acciones individuales inicialmente es tan sólo una función de ordenación. Esto hace más clara la etapa, ya que crea límites claramente definidos entre las etapas de las tareas individuales. Sin embargo, ya que cada acción tiene asignado un calificador, la estructuración de una etapa en acciones individuales también define una funcionalidad adicional. Una etapa que no contenga ninguna acción puede ser considerada como un caso especial. Su única finalidad es separar dos condiciones de habilitación de etapa, que van a ser evaluadas consecutivamente. Ello permite una función de espera, en la que la primera condición de habilitación de la etapa tiene prioridad, independientemente de si la segunda se ha cumplido o no, y la segunda condición de habilitación de la etapa debe cumplirse a continuación. Bloques de acción La programación gráfica de etapas se realiza a través de bloques de acción individuales. cada acción es, por lo tanto, conectada con una característica particular. Un bloque de acción es representado en forma tabular, que contiene posiciones fijas para la especificación del calificador de la acción, el nombre de la acción y el contenido de la acción. Además, puede también introducirse una variable de realimentación.

a b

c d

Campo a:

Campo b: Campo c: Campo d:

Calificador de la acción: N = no memorizante S = activar, memorizante R = desactivar P = pulsó (único) L = limitado en el tiempo Nombre de la acción Variable de realimentación Contenido de la acción


D DS SD SL

= retardado en el tiempo = retard. en tiempo y memoriz. = memoriz y retardado en tiempo = memoriz. y limitado en tiempo

Fig. B11.11: Representación gráfica de un bloque de acción

B-134 Capítulo 11

De nuevo, el nombre b de una acción representa un identificador simbólico estándar, que actúa puramente como un medio de diferenciación y no tiene más significado. Ya que la lista de acciones a menudo forma parte de una etapa, también puede ser representada junto con esta.

Etapa_8 Var_1

L Acción_1 T#10s Acción_2 P Acción_3 N

Var_1

Fig. B11.12: Lista de bloques de acción

La asignación de acciones a una etapa en forma gráfica se realiza por medio de bloques de acción. Sin embargo, la asignación también puede formularse textualmente. En el caso del ejemplo mostrado en la fig, B11.12, esto resulta en la siguiente representación:

Fig. B11.13: Representación textual de una etapa con acciones

STEP Etapa_8 Acción_1( L, T#10s, Var_1 ); Acción_2( P ); Acción_3( N ); END_STEP

El contenido de una acción, es decir, la propia acción, puede definirse por medio de varios métodos: Especificación de una variable booleana Programación en lista de instrucciones Programación en texto estructurado Diagrama de contactos Diagrama de funciones Diagrama de funciones secuencial


B-135 Capítulo 11

La utilización de una variable booleana representa una forma simple y frecuentemente utilizada de una acción. En muchos casos, sin embargo, se requieren acciones más complejas conteniendo una conexión lógica útil de información diferente. En los ejemplos B11.14 a B11.16, la salida %QX1.2 se activa, si la entrada %IX0.5 está activa o si están activos los flags %MX1 y %MX3. Si no es este el caso, la salida %QX1.2 se desactiva. Acción_2 >=1

%IX0.5

%QX1.2

&

%MX1 %MX3

Fig. B11.14: Formulación de acciones: declaración gráfica en FDB

Acción_2 %IX0.5

%QX1.2

%MX1 %MX3

Lenguaje IL ACTION Acción_2: LD %IX0.5 OR ( %MX1 AND %MX3 ) ST %QX1.2 END_ACTION

Lenguaje ST ACTION Acción_2: %QX1.2 := %IX0.5 OR (%MX1 AND %MX3); END_ACTION

En lugar de una red individual de una secuencia de instrucciones, también son posibles varias redes dentro de una acción en lenguajes textuales. De esta forma, es posible incorporar una gama muy amplia de acciones en una etapa y la propia etapa puede seguir contiendo estructuras secuenciales (fig. B11.17).


Fig. B11.15: Formulación de acciones: Declaración gráfica en lenguaje LD

Fig. B11.16: Formulaciòn de acciones: Declaración textual

B-136 Capítulo 11

Acción_4

Marcha Pieza_presente Color

Fig. B11.17: Formulación de acciones: Inclusión de elementos SFC en una acción

C_ok

L Determinar_color T#1s

Si hay campos individuales de un bloque de acción que no se necesitan, tales como por ejemplo, si una variable Booleana se utiliza como contenido de la acción, es permisible una posterior simplificación en la representación de un bloque de acción.

S

Fig. B11.18: Representación simplificada de un bloque de acción

%QX12

Una variable de realimentación (campo c) puede introducirse en cada bloque de acción. Las variables de realimentación son programadas por el usuario dentro de las acciones e indican su condición de finalización, desbordamiento de tiempo o error. La Fig, B11.19 indica una aplicación recurrente que se produce con frecuencia. Aquí, la secuencia de etapas y transiciones está estructurada de forma tal que la acción de un paso establece la subsecuente condición de habilitación de la etapa.

Etapa_2

S

Cilindro_1

Pos_1

S S

Cilindro_2 Vacio_activo

Vac_on

R

Cilindro_1

Pos_2

Pos_1 Etapa_3

Vac_on Etapa_4

Pos_2

Fig. B11.19: Uso de variables de realimentación


B-137 Capítulo 11

Modo de acción de los calificadores de acción El tipo de ejecución de las acciones programadas por el usuario se define por el calificador de acción asociado. IEC 1131-3 define los siguientes calificadores de acción N Non-stored (no memorizante) S Set (Activación - Memorizante) R Reset (Desactivación - Memorizante) P Pulse (Pulso único) L Time limited (Limitado en el tiempo) D Time delayed (Retardado en el tiempo) DS Time delayed and stored (Retardado en el tiempo y memorizante SD Stored and time delayed (Memorizante y retardado en el tiempo) SL Stored and time limited (Memorizante y limitado en el tiempo) Cada acción es el equivalente de exactamente uno de estos calificadores. Además, los calificadores L, D, DS, SD, SL tienen una duración asociada del tipo Time (Tiempo), ya que estos definen un comportamiento temporal de la acción. Los calificadores tienen un significado definido con precisión. Si una etapa está inactiva, no se ejecuta ninguna de las acciones de la etapa. Dentro de una etapa activa, se aplican los siguientes métodos para la ejecución de un calificador de acción.

N No memorizante la acción se ejecuta mientras la etapa esté activa.

N Etapa activa %QX12

%QX12

1 0 1 0

En el ejemplo citado, la salida %QX12 está activada mientras la etapa que contiene esta acción esté activa. Al finalizar la etapa, es decir, cuando se cumple la condición de habilitación de la etapa siguiente, la salida se desactiva automáticamente.


Fig. B11.20: Acción no memorizant

B-138 Capítulo 11

S Set - Activar la ejecución de la acción de activación se ejecuta permanentemente (activación memorizante).

S Etapa activa Fig. B11.21: Acción Set (activar - memorizante)

%QX12

%QX12

1 0 1 0

En este ejemplo, la salida %QX12 se activa mientras la etapa conteniendo esta acción esté activa. La salida también permanece activa, cuando la subsecuente condición de habilitación de la etapa se cumple y la etapa considerada ya no sigue activa. La salida solamente puede ser desactivada en otro paso, en otra acción, definida con el calificador R.

R Reset - Desactivar se cancela una acción de activación previa (realizada en otra etapa) con el calificador S, DS, SD, L o SL.

R Etapa activa Fig. B11.22: Acción Reset (desactivar - memorizante)

%QX12

%QX12

1 0 1 0

La salida %QX12 ha sido activada en otra etapa, en una acción con uno de los calificadores S, DS, SD, L o SL y desactivada de nuevo a través de esta acción


B-139 Capítulo 11

P Pulso (único) ejecución única de la acción

P Etapa activa %QX12

%QX12

1 0 1 0

Fig. B11.23: Acción única

Durante la ejecución inicial de la acción, dentro del procesamiento de la etapa, la salida %QX12 se activa exactamente un ciclo del control y se desactiva de nuevo. La salida sólo podrá activarse de nuevo tras la salida y una nueva entrada en la etapa.

L Limitada en el tiempo La acción se ejecuta durante un tiempo específico.

L T#10s Etapa activa %QX12

1 0 1 0

10s

%QX12

10s

La salida %QX12 se activa durante 10 segundos y a continuación se desactiva. Esto requiere que la etapa que contenga esta acción esté activa por un período de por lo menos 10 segundos. Si las condiciones de habilitación de la etapa siguiente se cumplen antes de este tiempo, el tiempo de acción de la salida también se reduce, ya que en cualquier caso es desactivada al final de la etapa.


Fig. B11.24: Acción limitada en el tiempo

B-140 Capítulo 11

D Retardada en el tiempo La ejecución de la acción es retardada hasta el final de la etapa.

D T#10s 1 0 1 0

Etapa activa Fig. B11.25: Acción retardada en el tiempo

%QX12

%QX12

10s

10s

Aquí, la salida %QX12 no se activa hasta que hayan expirado 10 segundos y permanece activa hasta que la etapa pasa a estar inactiva. Si el tiempo que está activada la etapa es inferior a los 10 segundos, la salida no será activada durante el procesamiento de esta etapa.

DS Retardada en el tiempo y memorizante La ejecución de la acción es retardada en el tiempo y mantenida más allá del final de la etapa.

DS T#10s

Fig. B11.26: Acción retardada en el tiempo y memorizante

Etapa activa

1 0

%QX12

1 0

10s

%QX12

10s

1 R activo 0 (en otra etapa)

En este ejemplo también, la salida %QX12 se activa una vez transcurridos 10 segundos. Sin embargo, permanece activada hasta que se haya completado la etapa. Debe ser explícitamente desactivada a través de otra acción con el calificador R (en otro paso). Si la duración de la etapa no es suficientemente larga, en este caso, menos de 10 segundos, la salida nunca será activada.


B-141 Capítulo 11

SD Memorizante y retardada en el tiempo la ejecución de la acción es retardada en el tiempo y se mantiene más allá del final de la etapa

SD T#10s Etapa activa

1 0

%QX12

1 0

%QX12

10s

10s

1 R activo 0 (en otra etapa)

Fig. B11.27: Acción memorizante y retardada en el tiempo

Aquí también, la salida %QX12 se activa transcurridos los 10 segundos. Permanece activada después del final de la etapa y solamente puede ser desactivada explícitamente a través de otra acción con el calificador R en otra etapa. A diferencia del modo de acción del calificador DS, no es necesario que la etapa permanezca activa más allá de la duración del retardo para que la salida esté activa.

SL Memorizante y limitada en el tiempo la acción es ejecutada continuamente por un periodo específico.

SL T#10s Etapa activa

1 0

%QX12

1 0

10s

%QX12

10s

La salida es activada durante 10 segundos y a continuación es desactivada de nuevo. A diferencia del modo de acción del calificador L, no es necesario que el paso esté activo por un mínimo de 10 segundos.


Fig. B11.28: Acción memorizante y limitada en el tiempo

B-142 Capítulo 11

Si la siguiente condición de habilitación del paso se cumple antes de que expire este tiempo, es decir, si la etapa está activa menos de 10 segundos, el período activo de la salida no se ve afectado por esto. La salida puede ser desactivada en cualquier momento a través de otra acción con el calificador R. El modo de acción de los calificadores individuales ha sido ilustrado en el ejemplo de una variable booleana como acción. Si se necesitan acciones más complejas, es decir, no booleanas, el tipo de ejecución es diferente a las variables booleanas examinadas previamente. Las redes son continuamente procesadas mientras la etapa esté activa. Sin embargo, así que se cumple la siguiente condición de habilitación del paso, se realiza una vez más la última y única ejecución de las redes. Esta definición permite la desactivación objetiva de variables al final del procesamiento de una acción, cuando se utiliza el calificador N para acciones más complejas.

Etapa_5

N

Acción_1

%IX1.0 %MX12 Step_5.X

&

%QX1.0

SR_1 %IX1.5

SR S1 Q1 R

%QX1.5

Fig. B11.29: Acción compleja en lenguaje FBD

Si la Etapa_5 es desactivada, el último procesamiento de la red se realiza con el valor 0 para el flag de etapa Etapa_5.X. Esto hace que la salida %QX1.0 se desactive a 0 cuando se sale de la etapa.


B-143 Capítulo 11

Descripción del problema Unos componentes se trasladan juntos en una cinta transportadora hacia una estación de procesamiento doble. Las unidades de taladrado y avellanado descienden cuando el componente se halla en posición. Se utilizan dos cilindros 1.0 y 2.0 para mover las dos herramientas de mecanizado. El dispositivo de transporte es indexado una posición de trabajo a través de un tercer cilindro 3.0.

11.5 Ejemplo

Dos sensores B1 y B2 están dispuestos para detectar si la pieza se halla debajo de la broca o del avellanador. Las profundidades necesarias de taladrado y avellanado se detectan a través de los sensores de posición B6 y B7. Las posiciones iniciales del cilindro de transporte, taladrado y avellanado pueden detectarse a través de los estados de los sensores B3, B4 y B5. El sensor B8 indica el avance del cilindro de transporte. El sistema no puede garantizar siempre que habrá una pieza bajo la broca y el avellanador en cada movimiento de transporte. Por ello, debe interrumpirse el procesamiento en el caso de que ho hubiera pieza. Si faltan ambas piezas al mismo tiempo, no deberá descender ninguna de las herramientas.

1.0

2.0

B3

B4

B6

B7

B1

B2

3.0 B5


B8

Fig. B11.30: Croquis de situación

B-144 Capítulo 11

Lista de asignaciones

Tabla B11.4: Lista de asignaciones

Denominación del componente

Entrada PLC/ Salida PLC

Tarea

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 Y1 Y2 Y3

%IX0.1 %IX0.2 %IX0.3 %IX0.4 %IX0.5 %IX0.6 %IX0.7 %IX0.8 %QX0.1 %QX0.2 %QX0.3

Detectar la pieza bajo el taladro Detectar la pieza bajo el avellanador Posición inicial del taladro (arriba) Posición inicial del avellanador (arriba) Posición inicial del transportador Taladro en posición baja Avellanador en posición baja Cilindro de transporte extendido Bajar taladro Bajar avellanador Alimentar transporte

Problema Debe diseñarse un programa de control para esta tarea. La solución es conseguir una configuración por medio de un diagrama de funciones secuencial. Las condiciones y acciones deben entonces aplicarse a las etapas y las transiciones. El programa debe ejecutarse cíclicamente. Para simplificar, puede asumirse que no hay necesidad de utilizar tiempos para compensar las tolerancias de posicionado.


B-145 Capítulo 11

Solución

Marcha B3

B4

B5

B1

R Y1 R Y2 R Y3

B1

B2

/ Taladrado

S A

B6

B2 /

Avellanado

S B

B7

T_arriba

R A

B3

A_arriba

R B

B4

1 Transporte

S C

B8 Fig. B11.31: Programa en lenguaje secuencial


B-146 Capítulo 11

Todos los cilindros son llevados a su posición inicial en una primera etapa. Al final del programa, esta etapa se utiliza también para hacer retroceder el cilindro que ha avanzado durante la última etapa para el dispositivo de transporte. Cuando todos los cilindros se hallan en su posición inicial, empieza una derivación en paralelo con dos secuencias, una para taladrar y otra para avellanar. En este ejemplo, ambas secuencias contienen las mismas tareas, pero utilizan diferentes herramientas. La secuencia de la izquierda hace bajar la broca y la eleva de nuevo, y la secuencia de la derecha hace lo mismo con el avellanador. Las secuencias difieren meramente en la utilización que hacen de sensores y actuadores. Al principio y al final de ambas secuencias se ha incorporado una etapa vacía para mantener la secuencia necesaria de etapas y transiciones. El programa para el taladrado evoluciona como se indica a continuación. Detecta si hay pieza disponible a través del estado del sensor B1. Si tiene señal 1, la pieza se halla en posición y empieza el proceso de taladrado. De lo contrario se elude todo el proceso de taladrado a través de una ruta alternativa. El taladrado del agujero empieza haciendo descender la broca activando Y1. Cuando se alcanza la posición más baja, es decir, cuando ha finalizado el taladrado del agujero, el sensor B6 emite una señal 1. En la siguiente etapa, la broca regresa a su posición normal en la parte superior. Esta parte de la derivación alternativa termina cuando la broca alcanza la parte superior. El programa sigue el mismo procedimiento para el avellanado. Cuando ambas secuencias paralelas se han completado, se produce una transición en el programa a la etapa de transporte. La necesaria sincronización – es decir, taladrado y avellanado finalizados – está asegurada por el diagrama de funciones secuencial y por lo tanto no requiere ningún tratamiento especial. En este punto se inserta siempre una condición de habilitación del paso que sea cierta para alternar las etapas y las transiciones. En la última etapa Transporte, el cilindro del dispositivo de transporte avanza y se espera que se haya completado la acción en la siguiente condición de transición. A continuación, todo el proceso empieza de nuevo.


B-147 Capítulo 12

Capítulo 12 Sistemas de control lógico


B-148 Capítulo 12

12.1 ¿Qué es un sistema de control lógico?

Los sistemas de control lógico son controladores programados a través del uso de operaciones booleanas. Todas las operaciones lógicas son procesadas y ejecutadas durante un ciclo de máquina. Las tareas de control realizadas típicamente en forma de control lógico, se caracterizan por el hecho que no se asigna una duración de tiempo al proceso, sino que todas o la mayor parte de las condiciones del programa de control son examinadas simultáneamente. Por ello pueden encontrarse ejemplos de sistemas de control lógico en aplicaciones de PLC, en donde son importantes los aspectos de seguridad. A menudo se requiere que la supervisión de ciertas tareas sea permanente e independiente de la ejecución del proceso en relación con el tiempo. Estos requerimientos se aplican, por ejemplo en: Circuitos de protección: un dispositivo solamente puede cargar si todos los dispositivos de protección están conectados. Enclavamiento de seguridad

12.2 Sistemas de control lógico sin propiedades memorizantes

Los sistemas de control lógico sin propiedades memorizantes (combinatorios) pueden describirse por medio de una combinación de operaciones booleanas, mientras que las señales de salida de un control están determinadas por una combinación de señales de entrada en un determinado momento. Las operaciones lógicas básicas AND, OR y NOT pueden utilizarse para crear operaciones lógicas completas – y por lo tanto, también sistemas de control. Se utilizan diversos métodos del álgebra booleana, tales como tablas de función, ecuaciones booleanas y la forma normal disyuntiva (DNF) para describir el problema y hallar la solución. La importancia de estos métodos se demuestra entre otras cosas en las aplicaciones más complejas para los sistemas de control lógico. La programación real de un sistema de control lógico es preferible hacerla en los lenguajes de diagrama de contactos o el diagrama de bloques de función.


B-149 Capítulo 12

Típicas operaciones booleanas Lo que sigue representan tareas básicas de la tecnología de control, tales como las operaciones booleanas que se realizan por medio de un PLC. Las soluciones están representadas en los lenguajes LD, FBD, IL y ST. Las secciones con la solución están precedidas por una declaración de las entradas y salidas necesarias para el PLC. Además, se relacionan también las opciones de descripción de una tabla de función y la ecuación booleana. Negación: La señal de salida asume el valor 1, si la señal de entrada tiene el valor 0 y viceversa. El piloto H1 se ilumina mientras el interruptor S1 no está accionado; se apaga si se cierra el interruptor. Por lo tanto, la finalidad de S1 es apagar el piloto. Tabla de funciones

Ecuación Booleana

S1 H1

H1 = S1

0

1

1

0

VAR S1 AT %I2.5 H1 AT %Q1.4 END_VAR


Ejemplo

Fig. B12.1: Métodos de descripción

: BOOL; : BOOL;


B-150 Capítulo 12

b) FBD

a) LD S1

H1

c) IL

Fig. B12.3: Negación

LDN ST

NOT

S1

/

H1

d) ST S1 H1

H1 : = NOT S1;

Operación AND: La señal de salida solamente asume el valor 1, si todas las señales de entrada tienen el valor 1.

Ejemplo

El piloto H1 debe iluminarse sólo si los dos interruptores S1 y S1 están accionados simultáneamente. Tabla de funciones

H1 = S1



0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

VAR S1 AT %I2.5 S2 AT %I2.6 H1 AT %Q1.4 END_VAR

>

S1 S2 H1 0

Ecuación Booleana S2

: BOOL; : BOOL; : BOOL;


B-151 Capítulo 12

b) FBD

a) LD S1

S2

H1

c) IL

&

S1 S2

H1

d) ST

LD AND ST

S1 S2 H1

H1 : = S1 AND S2; Fig. B12.6: Operación AND

Operación OR La señal de salida asume el valor 1, si por menos una señal de entrada tiene el valor 1. El piloto H1 debe encenderse, si por lo menos uno de los interruptores S1 o S2 está activado. Tabla de funciones

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

VAR S1 AT %I2.5 S2 AT %I2.6 H1 AT %Q1.4 END_VAR


S2

>

0

Ecuación booleana H1 = S1

S1 S2 H1

Ejemplo




B-152 Capítulo 12

b) FBD

a) LD S1

H1

S1 S2

>=1

H1

S2

c) IL

Fig. B12.9: Operación OR

d) ST

LD OR ST

S1 S2 H1

H1 : = S1 OR S2;

Operaciones lógicas combinadas

Ejemplo

El piloto H1 debe iluminarse sólo si precisamente dos de los tres interruptores S1, S2 y S3 están activados. Los primero que hay que crear es la tabla de funciones, en la que se seleccionan aquellas combinaciones que dan el resultado 1. Estas son las líneas 4, 6 y 7. La ecuación booleana y por lo tanto la solución puede crearse a partir de esta combinación. La conversión de la solución en cada uno de los lenguajes de programación se indica en la fig. B12.12.


0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

S2

S3)

(S1

S2

S3)

(S1

S2

S3)

> >

0

H1 = (S1

> > >

S1 S2 S3 H1

Ecuación booleana > > >

Tabla de funciones


B-153 Capítulo 12

VAR S1 AT %I2.5 S2 AT %I2.6 S3 AT %I2.7 H1 AT %Q1.4 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL;


a) LD

b) FBD S1

S2

S3

S2

S3

H1

/ S1

/ S1

S2

S3 /

&

S1 S2 S3

&

S1 S2 S3

&

>=1

H1

d) ST

c) IL LD ( AND ANDN ) OR ( ANDN AND ) OR ( AND ANDN ) ST

S1 S2 S3

S3 S2 S1

H1 : = (NOT S1 AND S2 AND S3) OR (S1 AND NOT S2 AND S3) OR (S1 AND S2 AND NOT S3);

S1 S2 S3 S1 S2 S3 H1


Fig. B12.12: Combinación de operaciones booleanas

B-154 Capítulo 12

12.3 Sistemas de control lógico con función memorizante

Muchas aplicaciones de PLC requieren operaciones memorizantes. Una función memorizante consiste en la retención, es decir, el almacenamiento, del estado de una señal de breve duración. En un instante determinado, las señales de salida no sólo dependen de la combinación de las señales de entrada, sino también de los "estados previos". El ejemplo dado aquí es el de un interruptor para encender o apagar un piloto. IEC 1131-3 define dos bloques de función para la realización de funciones de memoria. Estos son el bloque de función SR (activación prioritaria) y RS (desactivación prioritaria). A continuación se da una descripción de los bloques.

Bloque de función RS

Fig. B12.13: Bloque de función SR, de activación prioritaria

BOOL BOOL

SR S1 Q1 R

BOOL

El bloque de función estándar SR contiene un flip-flop de activación prioritaria (memoria biestable con estado 1 preferente). Una señal 1 en la entrada de activación S1 activa el flip-flop, es decir, el valor Q1 pasa a 1. El valor aplicado en la entrada de desactivación R es irrelevante. Una señal 1 en la entrada de desactivación R, solamente pone la salida Q1 al valor 0, si la entrada de activación S1 es también 0. Por lo tanto, la entrada de activación en este flip-flop es dominante.


B-155 Capítulo 12

Bloque de función RS

BOOL BOOL

RS S Q1 R1

BOOL Fig. B12.14: Bloque de función RS, desactivación prioritaria

El bloque de función estándar RS contiene un flip-flop con desactivación prioritaria (memoria biestable con estado dominante 0). Una señal 1 en la entrada de desactivación R1, desactiva el flip-flop, es decir, el valor de Q1 pasa a 0. El valor que haya en la entrada S es irrelevante en este momento. El siguiente ejemplo ilustra el uso de operaciones elementales de memoria. Si el sensor B1 tiene una señal-1, esto indica un estado de error en el sistema. Debe sonar un zumbador H1. El zumbador sólo puede ser desactivado presionando el pulsador S1. Debe ser posible desactivar el zumbador, aún en el caso que la señal B1 siga activada.

VAR B1 AT %IX1 S1 AT %IX2 H1 AT %QX1 RS_H1

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : RS;

(* El sensor detecta el estado de error (* Pulsador (* Zumbador (* Flip-flop RS_H1 para el estado (* del zumbador

*) *) *) *) *)

END_VAR

En los lenguajes FBD y ST, las operaciones con memoria se realizan invocando una copia del bloque de función RS. La copia en este ejemplo tiene el nombre RS_H1. LA invocación en FBD se realiza gráficamente enlazando los parámetros de transferencia actuales con las entradas de la copia del bloque de función. Ya que el valor de la copia del bloque de función es relevante, la salida de la copia del bloque de función se conecta correspondientemente.


Ejemplo


B-156 Capítulo 12

a) LD

b) FBD B1

S1

H1

RS_H1

S

RS

H1

B1 S1

S R1

Q1

H1

R

c) IL LD S LD R

d) ST B1 H1 S1 H1

RS_H1 (S := B1, R1 := S1); H1 := RS_H1.Q1;

or

Fig. B12.16: Utilización de un bloque de función RS

CAL LD ST

RS_H1 (S := B1, R1 := S1) RS_H1.Q1 H1

En el lenguaje textual ST, la invocación se realiza especificando la copia del bloque de función. Los parámetros actuales también se relacionan simultáneamente. Puede accederse al valor de la salida de la copia del bloque de función RS_H1 a través de la variable RS_H1.Q1; el nombre de la variable de salida es por lo tanto definido a través de los nombres de la copia del bloque de función y los nombres de las salidas deseadas. Los lenguajes LD e IL tienen sus propias operaciones para la activación y desactivación de variables memorizantes, con lo que puede omitirse el uso del bloque de función RS. Debería observarse que la secuencia de órdenes de activación y desactivación es crucial para el comportamiento del PLC. La orden que debe ser dominante – en este caso la orden de desactivación – solamente debe producirse después de la orden de activación en el programa, de forma que es la última orden que se ejecuta y por lo tanto determina el comportamiento – en este caso de la salida.


B-157 Capítulo 12

Las señales que llegan a las entradas procedentes de los sensores son evaluadas como señales 1 o señales 0 por la unidad central del PLC, mientras que la duración de los estados de las señales 0 y 1 está determinada por el propio sensor. Por ejemplo: Mientras esté accionado el pulsador, habrá una señal-1, de lo contrario se recibirá una señal 0.

12.4 Evaluación de flancos

En muchos casos, sin embargo, no es la propia señal lo que importa, sino el momento exacto durante el cual la señal cambia de estado. Este tipo de cambio de señal se denomina Flanco. Para aclarar esto, imagine los interruptores (pulsadores) de un sistema de iluminación, en la que la evaluación del flanco se realiza mecánicamente. Al accionar el pulsador, la luz se enciende (independientemente del tiempo que se esté presionando el pulsador). Si se ha soltado el pulsador, la luz puede apagarse presionando de nuevo el mismo pulsador.

Ejemplo

Exactamente de la misma forma, el momento en que la señal de entrada cambia de 0 a 1, debe ser registrado en el PLC, ya que siempre puede dispararse una única reacción cada vez que se acciona el pulsador – independientemente de cuanto tiempo esté aplicada la señal-1. Esto evita que un proceso sea puesto en movimiento repetidamente por el control, si se presionada durante mucho tiempo un pulsador. Los flancos de la señal de entrada se evalúan para cada programa. En este contexto nos referimos a la detección de flanco. Cada señal binaria tiene un flanco ascendente y un flanco descendente: flanco ascendente

Flancos ascendentes y descendentes

flanco ascendente

1 0 flanco descendente

flanco descendente

Los flancos ascendentes marcan el instante en que el nivel de la señal pasa de 0 a 1. Los flancos descendentes marcan el instante en que el nivel de la señal pasa de 1 a 0.


Fig. B12.17: Flancos ascendentes y descendentes

B-158 Capítulo 12

Evaluar el flanco ascendente o descendente en un programa o bloque de función, depende del tipo de sensor (normalmente abierto o normalmente cerrado) y de cómo deba utilizarse. Un pulsador (normalmente abierto), por ejemplo, crea un flanco ascendente en el momento en que se pulsa y un flanco descendente en el momento en que se suelta. IEC 1131-3 proporciona dos bloques de función estándar para la evaluación de los flancos.

Bloque de función R_TRIG, flanco ascendente El bloque de función estándar R_TRIG (ascendente) se utiliza para la detección de flancos positivos. Su salida Q tiene el valor 1 desde una ejecución del bloque de función al siguiente, si su entrada CLK (reloj para pulso) cambia de 0 a 1.

Fig. B12.18: Bloque de función R_TRIG, flanco ascendente

BOOL

R_TRIG CLK Q

BOOL

Bloque de función F_TRIG, flanco descendente Un flanco descendente o de conmutación negativa, se detecta por medio del bloque de función F_TRIG (descendente). Si se ha producido un cambio en la entrada CLK de 1 a 0, la salida Q asume el valor 1 para un ciclo de procesamiento.

Fig. B12.19: Bloque de función F_TRIG, flanco descendente

BOOL

F_TRIG CLK Q

BOOL


B-159 Capítulo 12

El siguiente ejemplo muestra la programación de la evaluación de un flanco en los lenguajes FBD, LD, IL y ST, en donde se evalúan los flancos ascendentes. El accionamiento de un pulsador S1 hace que se abra la puerta de un horno. Una nueva actuación sobre el pulsador S1 hace que la puerta se cierre. VAR S1 AT %IX1 H1 AT %QX1

: BOOL; : BOOL;

(* Interruptor de la puerta (* Bobina para actuación del cilindro (* para la puerta : RS; (* Flip-flop RS_Y1 para el estado (* de la bobina : R_TRIG; (* Bloque de función R_TRIG_S1 (* para detección del flanco en S1

RS_Y1 R_TRIG_S1 END_VAR

Ejemplo

*) *) *) *) *) *) *)


a) LD S1

Y1

Y1

P

/

S

S1

Y1

Y1

P

R

b) FBD RS_Y1 R_TRIG_S1 Y1 S1

&

R_TRIG Q CLK

RS S Q1 R1

Y1

& Y1 c) IL CAL LD ANDN S LD AND R

R_TRIG_S1 (CLK := S1) R_TRIG_S1.Q Y1 Y1 R_TRIG_S1.Q Y1 Y1

d) ST R_TRIG_S1 (CLK := S1); RS_Y1 ( S := R_TRIG_S1.Q & NOT Y1, R1 := R_TRIG_S1.Q & Y1); Y1 := RS_Y1.Q1;


Fig. B12.21: Utilización del bloque de función R_TRIG

B-160 Capítulo 12

En los lenguajes FBD, IL y ST, la detección del flanco se realiza por medio de la invocación al bloque de función R_TRIG. El nombre del bloque de función utilizado en el ejemplo es R_TRIG_S1; R_TRIG_S1 representa una copia del bloque de función tipo R_TRIG. El lenguaje LD tiene contactos especiales para la evaluación de los flancos, por lo que se omite la invocación del bloque de función R_TRIG.


B-161 Capítulo 13

Capítulo 13 Temporizadores


B-162 Capítulo 13

13.1 Introducción

Muchas tareas de control requieren la programación de tiempos. Por ejemplo, el cilindro 2.0 debe avanzar si el cilindro 1.0 ha retrocedido – pero sólo tras un retardo de 5 segundos. Esto se conoce como señal con retardo a la conexión. Los retardos a la conexión de las señales durante la conexión de las etapas de potencia se necesitan a menudo por razones de seguridad. Los temporizadores en un PLC se realizan en forma de módulos de software y están basados en la generación digital de un tiempo. Los pulsos de reloj contados se obtienen del generador de cuarzo del microprocesador. La duración del tiempo establecida se establece en el programa de control. IEC 1131-3 define tres tipos de bloques de función de temporizador TP Pulse timing - Temporizador de pulso TON On-delay timing - Temporizador a la conexión TOF Off-delay timing - Temporizador a la desconexión La duración del tiempo está especificada por medio de un formato de carácter definido. Una especificación de tiempo se introduce por los caracteres T# o t#, seguido por los elementos del tiempo, es decir, días, horas, minutos, segundos y milisegundos.

Los siguiente representa ejemplos de especificaciones permisibles de tiempos: d

Día

h

Hora

m

Minuto

s

Segundo

ms

Milisegundo

Los detalles relacionados con las especificaciones de tiempo pueden hallarse en el capítulo 6.2. T#2h15m t20s T#10M25S t#3h_40m_20s


B-163 Capítulo 13

El bloque de función TP es un temporizador de pulso, que se pone en marcha por una señal-1 larga o corta en la entrada IN. En la salida Q aparece una señal-1 por el tiempo especificado en su entrada PT (tiempo preestablecido). Por ello, la salida Q tiene una duración fija, que es la especificada en PT. El temporizador no puede activarse de nuevo mientras esté activo el tiempo de pulso. El valor actual el temporizador de pulso está disponible en la salida ET (tiempo estimado).

BOOL TIME

TP IN Q PT ET

BOOL TIME

13.2 Temporizador de pulso

Fig. B13.2: Bloque de función TP, temporizador de pulso

IN

PT

ET 0

Q


Fig. B13.1: Diagrama de tiempos de un temporizador de pulso TP

B-164 Capítulo 13

Con la ayuda de un ejemplo, se expone la utilización de un temporizador de pulso.

Ejemplo

Presionando el pulsador de marcha S2 se hace avanzar el émbolo de un cilindro. Este mecanismo se utiliza para sujetar piezas. Cuando el émbolo ha avanzado completamente, debe permanecer en esta posición durante 20 segundos. A continuación el cilindro regresa a su posición inicial. VAR S2 AT %IX1 B1 AT %IX2 B2 AT %IX3 Y1 AT %QX1 SR_Y1


: : : : :

TP_Y1 END_VAR

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; SR;

: TP;

S2 B1

(* (* (* (* (* (* (*

Pulsador de marcha Cilindro retraído Cilindro extendido Cilindro de avance Flip-flop denominado SR_Y1 para inicadr el estado de Y1 Bloque de función TP, TP_Y1

&

*) *) *) *) *) *) *)

SR_Y1 SR S1 Q1 R

TP_Y1

Y1

TP B2 T#20s Fig. B13.4: Uso de un temporizador de pulso en FBD

IN PT

Q ET

&

B2

Esta tarea de control ha sido programada en el lenguaje FBD como ejemplo. Por descontado que en cualquier otro lenguaje puede utilizarse un bloque de función de temporización. Un ejemplo con un temporizador a la desconexión se da en el capítulo 13.4 para demostrar esto con los lenguajes FBD, LD, IL y ST.


B-165 Capítulo 13

La válvula Y1 para el accionamiento del cilindro se activa a través de un flip-flop SR, SR_Y1. La condición de activación para SR_Y1 se cumple si se activa el final de carrera de la posición retraída del cilindro. Una vez que el cilindro ha avanzado, se pone en marcha el temporizador de pulso TP_Y1 con un tiempo de 20 segundos por el flanco ascendente del sensor B2. La salida Q de TP_Y1 asume ahora una señal-1. Una vez que ha expirado el temporizador de pulso – transcurridos los 20 segundos – la salida Q de TP_Y1 asume el valor 0. Se cumple la condición de desactivación de SR_Y1: el cilindro retrocede de nuevo. Nota: Las formulaciones con "temporizador de pulso con el nombre TP_Y1" significan que TP_Y1 es una copia del bloque de función tipo TP, en este caso una copia del temporizador de pulso.

El bloque de función TON (temporizador a la conexión) se utiliza para generar señales retardadas respecto al momento de la aparición de una señal. Cuando se aplica una señal-1 a una entrada IN, la salida Q no asume el valor 1 hasta que no haya transcurrido el tiempo especificado en la entrada PT, y mantiene este estado hasta que la señal de entrada IN pase de nuevo a 0. Si la duración de la señal de entrada IN es más corta que el tiempo especificado PT, el valor de la salida permanece en 0.

BOOL TIME

TON IN Q PT ET

BOOL TIME

13.2 Señal con retardo a la conexión

Fig. B13.5: Bloque de función TON. Señal con retardo a la conexión

IN

PT

ET 0

Q


Fig. B13.6: Diagrama de tiempos de una señal retardada a la conexión TON

B-166 Capítulo 13

Ejemplo

El cilindro 1.0 avanza si se activa el pulsador de marcha S1. Una vez ha permanecido extendido durante 2 segundos, un segundo cilindro 2.0 avanza hacia su posición final delantera. Los sensores B1 y B2 indican las posiciones avanzada y retraída del cilindro 1.0. VAR S1 AT %IX1 B1 AT %IX2 B2 AT %IX3 Y1 AT %QX1 Y2 AT %QX2 RS_Y1 TON_Y2


: : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; RS; TON;

(* (* (* (* (* (* (* (*

Pulsador de marcha Cilindro 1.0 extendido Cilindro 1.0 retraído Avance del cilindro 1.0 Avance del cilindro 2-0 Flip-flop RS_Y1 para Y1 Temporizador a la conexión TON_Y2 para Y2

*) *) *) *) *) *) *) *)

END_VAR

RS_Y1

S1 B1

&

RS Q1 S R1

Y1

TON_Y2

Fig. B13.8: Utilización de una señal con retardo a la conexión en FBD

B2 T#2s

TON IN Q PT ET

Y2

El cilindro 1.0 se controla por medio de la válvula Y1. Una vez que el cilindro 1.0 ha avanzado y el sensor B2 tiene señal-1, empieza a funcional el temporizador a la conexión TON_Y2. Transcurridos los 2 segundos, se obtiene una señal-1 en la salida Q de TON_Y2 y el cilindro 2.0 avanza. El cilindro 2.0 permanece extendido mientras haya aplicada una señal-1 en la entrada IN de TON_Y2, es decir, mientras el cilindro 1.0 permanezca extendido.


B-167 Capítulo 13

Como se muestra en este ejemplo, no todas las entradas y salidas de un bloque de función deben conectarse o alimentarse. Si una entrada de un bloque de función no está conectada – en este caso la entrada R1 de RS_Y1 – se utilizan los valores de la invocación previa. En este caso, el valor de inicialización de la variable R1, que representa una variable booleana, está preasignada con el valor 0, es decir, el bloque de función RS_Y1 opera con el valor 0 para el parámetro R1 durante esta invocación.

TOF (temporizador a la desconexión) es el nombre del bloque de función para generar señales retardadas respecto al momento de la ausencia de una señal. El temporizador se pone en marcha al aplicar una señal-1 en la entrada IN. Al mismo tiempo, la señal de salida Q asume el valor 1. Una vez que la señal de entrada IN ha vuelto a pasar al valor 0, la salida permanece en 1 durante un tiempo especificado por PT y no pasa a 0 hasta que no haya expirado este tiempo.

BOOL TIME

TOF IN Q PT ET

BOOL TIME

13.4 Señal con retardo a la desconexión

Fig. B13.9: Bloque de función TOF, señal con retardo a la desconexiòn

IN

PT

ET 0

Q


Fig. B13.10: Diagrama de tiempos de una señal con retardo a la desconexión TOF

B-168 Capítulo 13

El siguiente ejemplo ilustra el uso de un temporizador a la desconexión en los lenguajes FBD, LD, IL y ST.

Ejemplo

Tras accionar un pulsador, el cilindro de un dispositivo de estampación debe avanzar inmediatamente. Cuando se suelta el pulsador, el cilindro sólo debe retroceder transcurrido un periodo de estampación de 30 segundos.

VAR S1 AT %IX1 Y1 AT %QX1 TOF_Y1


: BOOL; : BOOL; : TOF;

(* (* (* (*

Pulsador Avance del cilindro Temporizador a la desconexión TOF_Y1 para Y1

*) *) *) *)

END_VAR

a) LD

b) FBD TOF_Y1 S1

T#30s

TOF Q IN PT

TOF__Y1 Y1

ET

S1 T#30s

TOF IN Q PT ET

Y1

c) IL CAL LD ST

TOF_Y1 (IN := S1, PT := T#30s) TOF_Y1.Q Y1

d) ST Fig. B13.12: Uso de una señal con retardo a la desconexión en FBD

TOF_Y1 (IN :=S1, PT := T#30s); Y1 := TOF_Y1.Q;

En todos los lenguajes, se invoca una copia del bloque de función TOF_Y1 para realizar el temporizador a la desconexión del cilindro de estampación.


B-169 Capítulo 13

En el lenguaje LD, el bloque de función se adjunta al renglón a través de la entrada booleana de marcha IN y la salida booleana Q. Si el contacto normalmente abierto S1 suministra una señal-1, se obtiene también una señal-1 en la salida Q de TOF_Y1. El valor Q se copia a la variable Y1. Cuando la señal-1 de S1 regresa a 0, la señal 1 de la salida Q de TOF_Y1 sigue teniendo señal-1 durante un período de 30 segundos. Transcurrido este tiempo la señal pasa también a 0. En los lenguajes textuales IL y ST, el temporizador con retardo a la desconexión se invoca especificando el nombre TOF_Y1 de la copia declarada y relacionando los correspondientes parámetros de transferencia. El estado del retardo de la señal puede obtenerse a través de la salida Q. En el ejemplo dado aquí, el estado de la señal retardada TOF_Y1 se guarda en la variable TOF_Y1.Q.


B-170 Capítulo 13


B-171 Capítulo 14

Capítulo 14 Contadores


B-172 Capítulo 14

14.1 Funciones de conteo

Los contadores se utilizan para detectar cantidades y eventos. En la práctica, los controles necesitan a menudo utilizar contadores. Se necesita un contador si, por ejemplo, deben contarse exactamente 10 piezas para que sean dirigidas a una cinta transportadora por un dispositivo de clasificación. IEC 1131-3 distingue entre tres diferentes módulos de contador: CTU: Incremental counter - Contador incremental CTD: Decremental counter - Contador decremental CTUD: Incremental/Decremental counter - Contador incremental/decremental Estos módulos de función estándar se utilizan para detectar conteos estándar, no críticos en el tiempo. Sin embargo, en muchas tareas de control es necesario utilizar los denominados contadores de alta velocidad. La "alta velocidad", en este caso, se refiere generalmente a una frecuencia de conteo superior a 50 Hz., es decir, contar más de 50 eventos por segundo. Las tareas de este tipo no pueden resolverse con los módulos de función contadores estándar de un PLC. Las limitaciones de la frecuencia de conteo en los bloques de función contadores se deben en primer lugar a los retardos de las señales de entrada. Cada señal de entrada – es decir, también las señales de conteo – es retardada por hardware un cierto tiempo, antes de que sea entregada al PLC para su procesamiento. Esto evita interferencias. Otra limitación es el tiempo de ciclo del PLC. Por esta razón, en los PLC se dispone generalmente de módulos contadores adicionales para conteo a alta velocidad. Los contadores de alta velocidad se utilizan, p. ej. para los sistemas de posicionado.

14.2 Contador incremental

Fig. B14.1: Bloque de función CTU, Contador incremental

El contador incremental se conoce como CTU (count up - conteo hacia arriba). El contador se establece al valor inicial 0 por una señal de reset en la entrada R.

BOOL BOOL INT

CTU CU Q R PV CV

BOOL INT


B-173 Capítulo 14

El estado actual del contador está disponible en la salida CV (current value - valor actual). El valor del contador se incrementa en una unidad a cada flanco positivo en la entrada CU del contador. Al mismo tiempo, el valor actual se compara en el bloque de función con el valor preseleccionado PV. En el momento en que el valor actual CV es igual o mayor que el valor preseleccionado, la señal de salida asume el valor 1. Antes de alcanzar este valor, la salida Q tiene señal-0. El siguiente ejemplo muestra el uso de un contador incremental en los lenguajes FBD, LD, IL y ST. Deben extraerse piezas de un almacén por gravedad por medio de un cilindro. Si se presiona el pulsador S1, el cilindro debe avanzar, extraer una pieza y retroceder de nuevo. De esta forma deben extraerse 15 piezas. Una vez extraídas las 15 piezas, ya no debe ser posible activar el movimiento del cilindro por medio del pulsador S1. Primero debe desactivarse el contador accionando el pulsador S2.

VAR S1 AT %IX1 S2 AT %IX2 B1 AT %IX3 B2 AT %IX4 Y1 AT %QX1 Y1_advance AT %MX1 CTU_Y1_M AT %MX2 RS_Y1 CTU_Y1 END_VAR


: BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL;

(* Pulsador para mover el cilindro (* Pulsador de reset contador CTU_Y1 (* Cilindro retraído (* Cilindro extendido (* Avance del cilindro

*) *) *) *) *)

: BOOL;

(* Memorización avance cilindro

*)

: BOOL; : RS; : CTU;

(* Memorizar estado contador CTU_Y1 (* Flip-flop RS_Y1 para Y1 (* Contador incremental CTU_Y1 para (* los movimientos del cilindro

*) *) *) *)

Ejemplo


B-174 Capítulo 14

a) LD

S1

B1 CTU_Y1.Q /

Y1 S

B2

Y1 R CTU_Y1

B2

CTU_Y1_M

CTU CU

Q

S2 R

15

PV

CV RS_Y1

b) FBD

S1 B1 CTU_Y1.Q

& B2

RS S Q1 R1

Y1

CTU_Y1

B2 S2 15

Fig. B14.3: Uso del contador incremental

CTU CU Q R PV CV

c) IL

LD AND ANDN ST CAL LD ST CAL

S1 B1 CTU_Y1.Q Y1_advance RS_Y1 (S := Y1_advance, R1 := B2) RS_Y1.Q1 Y1 CTU_Y1 (CU := B2, R := S2, PU := 15)

d) ST

RS_Y1 ( S := S1 & B1 & NOT CTU_Y1.Q, R1 := B2); Y1 := RS_Y1.Q1; CTU (CU := B2, R := S2, PU := 15);


B-175 Capítulo 14

Un bloque de función CTU (contador incremental) se utiliza en todos los lenguajes para realizar la función de conteo; en el ejemplo actual, el nombre de la copia declarado es CTU_Y1. El cilindro es accionado por medio de la válvula Y1. La propia válvula es conmutada a través de un flip-flop RS denominado RS_Y1. El cilindro solamente avanza si se presiona el pulsador S1 y el cilindro ha retrocedido (B1=1) y si no ha vencido el contador (CTU_Y1.Q = 0). Cuando el cilindro ha alcanzado su posición final delantera (B2=1), el valor de Y1 vuelve a 0 y el cilindro retrocede de nuevo. Los recorridos del cilindro se cuentan a través del contador denominado CTU_Y1. El contador tiene un estado definido al principio del procesamiento, ya que todas las variables están preasignadas. Esto significa que, si el cilindro se halla en posición inicial y no se acciona ninguno de los pulsadores, hay señal-0 en B2 y S2 y con ello en las entradas CU y R; el valor preseleccionado PV es 15, el valor actual CV del contador es 0. Por lo tanto, el contador aún no ha vencido y la salida Q tiene el valor 0. El accionamiento del pulsador S1 hace que el cilindro avance. EL flanco ascendente de B2 genera un pulso de conteo y el valor actual CV del CTU_Y1 se incrementa en 1. Cuando se han realizado 15 movimientos del cilindro, el valor actual del CV es igual al valor preseleccionado PV; el contador ha vencido y ello se indica por el valor 1 en la salida Q. El cilindro no se moverá hasta que el contador sea repuesto, es decir, se ponga en marcha de nuevo. Esto se realiza accionando el pulsador S2; la señal-1 en la entrada R establece el valor actual CV del contador a 0, con lo que inmediatamente aparece una señal-0 en la salida Q. En este punto, debe hacerse una especial mención a una característica particular del lenguaje IL. En la lista de instrucciones, los parámetros de transferencia para un bloque de función deben ser sólo variables individuales. No se permiten expresiones. Esta es la razón por la que la operación AND de las variables S1, B1 y CTU_Y1.Q se copia a la variable Y1_advance y ésta se utiliza entonces como parámetro de transferencia.


B-176 Capítulo 14

14.3 Contador decremental

El bloque de función CTD (count down - conteo hacia abajo) es el contador decremental de IEC 1131-3 y representa lo opuesto del contador incremental. El contador decremental con valor de preselección PV se activa con una señal-1 en la entrada LD (load - carga). Durante el funcionamiento normal, cada flanco positivo en la entrada CD reduce el valor del contador. El valor actual del contador está también disponible en la salida CV en este caso. La salida Q del bloque de función CTD es 0, hasta que el valor CV del contador es igual o menor que 0.

BOOL BOOL INT

Fig. B14.4: Bloque de función CTD, contador decremental

CTD CD Q LD PV CV

BOOL INT

El uso de contadores decrementales se demuestra también por medio de un pequeño ejemplo.

Ejemplo

Un cilindro se mueve a través de una válvula Y1. La posición del cilindro se detecta por los sensores B1 (retraído) y B2 (extendido). El cilindro debe avanzar si se presiona el pulsador S1. Una vez se han realizado 10 recorridos de esta forma, el contador ha vencido y el piloto H1 se enciende. El contador debe ser cargado de nuevo con el valor preseleccionado, antes de que puedan seguir ejecutándose movimientos del cilindro. Esto se realiza por medio del accionamiento del pulsador S2. VAR S1 AT %IX1 S2 AT %IX2 B1 AT %IX3 B2 AT %IX4 Y1 AT %QX1 H1 AT %QX2 RS_Y1 CTD_Y1


: : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; RS; CTD;

(* Pulsador para mover el cilindro (* Pulsador de reset contador CTD_Y1 (* Cilindro retraído (* Cilindro extendido (* Avance del cilindro (* Piloto (* Flip-flop RS_Y1 para Y1 (* Contador decremental CTD_Y1 para (* los recorridos del cilindro

*) *) *) *) *) *) *) *) *)

END_VAR


B-177 Capítulo 14

RS_Y1 S1 B1 CTD_Y1.Q

&

RS S Q1 R1

Y1

B2

B2 S2 10

CTD CD Q LD PV CV

H1

La válvula Y1 se activa a través de un bloque de función RS denominado RS_Y1. La condición de activación se cumple cuando el cilindro se halla retraído, el contador aún no ha vencido y se presiona el pulsador S1. Cuando el cilindro ha avanzado completamente, aparece de nuevo una señal 0 en la salida Q1 de RS_Y1. Los recorridos del cilindro se detectan por medio de un contador decremental denominado CTD_Y1. Si el cilindro se halla en posición inicial y ninguno de los pulsadores está activado, hay aplicados los siguientes valores en las entradas y salidas al principio del procesamiento del contador decremental: las entradas CD y LD tiene señal-0, la entrada PV tiene aplicado el valor 10; el valor actual CV del contador es 0, por lo tanto, se cumple la condición CV <=0 y hay una señal-1 en la salida Q. El valor 1 en la salida Q indica que el contador decremental ha vencido. El piloto H1 se halla al mismo tiempo iluminado. El valor preseleccionado 10 no está cargado como valor actual del contador hasta que no se presione el pulsador S2. Ahora CV es mayor de 0, la salida Q es también 0 y el piloto está apagado. Los movimientos del cilindro pueden ahora activarse accionando el pulsador S1. Cada movimiento produce un pulso de conteo por medio del flanco ascendente de B2, que reduce el valor actual del contador en 1 unidad cada vez. Tras completar 10 recorridos, el valor actual del contador es 0; el contador ha vencido. Esto se indica por el valor 1 en la salida Q. Una vez que el contador ha sido cargado de nuevo con el valor de partida 10, pueden repetirse las operaciones de conteo.


Fig. B14.6: Uso de un contador decremental en lenguaje FBD

B-178 Capítulo 14

14.4 Contador incremental /decremental

Fig. B14.7: Bloque de función CTUD, contador incremental /decremental

El bloque de función CTUD, contador incremental/decremental, combina el contador incremental y el decremental.

BOOL BOOL BOOL BOOL INT

CTUD CU QU CD QD R LD PV CV

BOOL BOOL

INT

El valor de la salida QU se calcula de acuerdo con la ecuación: CV ≥ PV, y el valor de la salida QD de acuerdo con la ecuación CV ≤ 0. Observar que la función del contador decremental solamente debe utilizarse una vez cargado el valor de partida al contador a través de la orden LD.


B-179 Capítulo 15

Capítulo 15 Sistemas de control secuencial


B-180 Capítulo 15

15.1 ¿Qué es un sistema de control secuencial?

Los sistemas de control secuencial son procesos que se realizan en varias etapas claramente separadas. El paso de una etapa a otra depende de las condiciones de habilitación del paso. Una característica importante es que, en una determinada secuencia, sólo puede estar activa una etapa, a no ser que se hayan programado explícitamente secuencias paralelas cuyas etapas deban ejecutarse simultáneamente. Comparado con un sistema de control lógico (combinatorio), ofrece las siguientes ventajas: el programa se divide en etapas y por lo tanto es más claro de seguir, modificar y ampliar. los sistemas de control secuencial pueden programarse gráficamente en forma de diagrama de funciones secuencial (también denominado GRAFCET - Gráfico de Etapas y Transiciones). la detección de errores en una secuencia de control representada gráficamente, es en general más fácil de seguir que en los sistemas de control con lógica combinatoria. Ejemplos típicos de controles secuenciales son los controles de máquinas en el campo de la tecnología de producción o controles receptivos en la tecnología de procesos.

15.2 Diagrama de funciones secuencial según IEC 848 o DIN 40 719, P.6

La necesidad de configurar un control secuencial no se manifiesta inmediatamente en el caso de pequeños controles orientados a secuencias, pero la necesidad de mejorar las descripciones funcionales aumenta con la complejidad de las tareas. El diagrama de contactos y la lista de instrucciones no son muy adecuados para una descripción estructurada. Los diagramas de función (o también los diagramas de flujo) se introdujeron como medios auxiliares para el análisis de arriba hacia abajo y para la representación de diagramas de proceso. Los elementos utilizados para este tipo de descripción y su uso, ha sido estandarizado internacionalmente por IEC 1131-3. El estándar IEC 848 con la adición de definiciones nacionales ha sido publicado en DIN 40 719, P.6. El diagrama de funciones secuencial describe principalmente dos aspectos de un control, de acuerdo con unas reglas definidas: las acciones a ejecutar (órdenes) la secuencia de la ejecución


B-181 Capítulo 15

Por lo tanto, un diagrama de funciones secuencial se divide en dos partes (fig. B15.1). La parte secuencial representa la ejecución del proceso en relación con el tiempo. La parte secuencial no describe las acciones a ejecutar individualmente. Estas están contenidas en la parte de acción del diagrama de funciones secuencial, que para el ejemplo en cuestión, consta de bloques en el lado derecho de las etapas.

0

N

Posición inicial

Pieza en zona de elevación 1

L

Detección del material y color; t = 0,5 s

Tiempo transcurrido 2

S

Elevación del cilindro elevador

Cilindro elevador arriba 3

L

Definición del grosor; t = 1 s

Tiempo transcurrido 4

N

Avance del cilindro expulsor

Cilindro expulsor delante 5

N

Retroceso del cilindro expulsor

Cilindro expulsor detrás 6

S

Descenso del cilindro elevador

Cilindro elevador abajo


Fig. B15.1: Diagrama de funciones secuencial para un proceso de verificación

B-182 Capítulo 15

Los que sigue proporciona una breve explicación de los elementos individuales utilizados para describir un diagrama de funciones secuencial.

Etapas Un diagrama de funciones secuencial se estructura por medio de etapas. Estas están representadas por bloques y se identifican con el correspondiente número de etapa. El estado de las salidas del control se identifica en la etapa inicial. Cada paso tiene asignadas acciones (órdenes) que contienen la verdadera parte de ejecución del control.

Etapa inicial

1 conexiones directas

Transición Etapa Fig. B15.2: Elementos de un diagrama de funciones secuencial

2

Acción

Transiciones Una transición es un enlace desde una etapa a la siguiente. La condición lógica asociada con la transición se representa junto a la línea horizontal de la transición. Si la condición se cumple, se realiza la transición a la siguiente etapa, que es procesada por el control.


B-183 Capítulo 15

Estructuras secuenciales Pueden crearse tres formas básicas de estructura secuencial por medio de la combinación de elementos de etapa y de transición: Secuencia lineal Derivación alternativa Derivación en paralelo Las etapas y las transiciones deben estar siempre alternadas, independientemente de la forma de la estructura secuencial. Las estructuras secuenciales se procesan desde arriba hacia abajo. En una secuencia lineal, a cada etapa le sigue una sola transición y a cada transición una sola etapa. La fig B15.1 ilustra un ejemplo de una secuencia lineal.

En la derivación alternativa mostrada en la fig. B15.3, dos o más transiciones siguen a una etapa. La secuencia parcial, cuyas condiciones de transición se cumplen primero, se activa y se procesa. Ya que solamente una secuencia parcial puede ser elegida en una derivación alternativa, las condiciones de transición – d y g en la fig. B15.3 – deberían excluirse mutuamente.

2 d

g

3

5 e

h

4 f

6 i


Fig. B15.3: Derivación alternativa

B-184 Capítulo 15

2 d 3

5 e

f

4

6 g 7

Fig. B15.4: Derivación en paralelo

En el caso de la derivación en paralelo, si se cumple la condición de transición, se realiza la activación simultánea de varias secuencias parciales. Las secuencias parciales evolucionan simultáneamente, pero completamente independientes unas de otras. La convergencia de las secuencias parciales está sincronizada. Solamente cuando han finalizado todas las secuencias parciales se produce la transición a la siguiente etapa bajo la doble línea – en este ejemplo a la etapa 7.

Acción Cada etapa contiene acciones, la verdadera parte de ejecución del control. La propia acción (fig, B15.5) se divide en tres campos, en donde los campos a y c solamente deberían representarse si fuera necesario.

a

b

c

a: Caracterización de las acciones a ejecutar b: Descripción de la acción Fig. B15.5: Acción

c: Referencia a las respuestas asociadas con la orden

La tabla B15.1 contiene los símbolos definidos en DIN 40 719, P.6 o IEC 848 utilizados para describir la orden de ejecución de las acciones.


B-185 Capítulo 15

S

stored - memorizante

N

non-stored - no memorizante

D

delayed - retardada

F

enabling - habilitación

L

limited - limitada

P

pulse - pulso

C

conditional - condicional

Tabla B15.1: Modo de las acciones

Si una acción debe ser descrita con más detalle, deberá elegirse una combinación de letras y símbolos en la orden de esta ejecución. DCSF acción de memorización condicional tras un retardo, sujeta a una condición de habilitación adicional tras la memorización.

Ejemplo

Refinamiento de las etapas Como se muestra en la fig. B15.6, cada etapa puede contener a su vez estructuras secuenciales. Esta característica es soportada por el refinamiento paso a paso de una solución en el sentido del diseño de arriba hacia abajo.

2.1

N

Llenado del almacén

Pieza en almacén y pinza en posición 1 y cilindro expulsor retraído

Marcha 2

2.2

S

Avance cilindro expulsor

Pieza expulsada Pieza liberada

2.3

S S

Pinzar pieza Pinza a posición 2

Pieza aceptada y requerimiento de liberar pieza 2.4

S S

Liberar pieza Retroceso cil. expulsor

Cilindro expulsor detrás 2.5


S

Pinza en posición 1

Fig. B15.6: Refinamiento de las etapas

B-186 Capítulo 15

15.3 Diagrama desplazamiento -paso

El diagrama de desplazamiento-paso (o desplazamiento-fase) representa gráficamente una secuencia de control. La estructura de un diagrama de este tipo se describe en VDI 3260. Cada uno de los sensores y actuadores están dispuestos verticalmente en el diagrama, y cada una de los pasos del control se halla representado horizontalmente. Una línea de función indica el estado de la señal del correspondiente elemento de señalización en cada paso. Las líneas de señal enlazan las líneas de función individuales e indican qué elemento de señalización en el proceso dispara cada acción. Una flecha indica el sentido de la acción. El diagrama se clarifica posteriormente con símbolos. El diagrama de desplazamiento-paso lo dibuja generalmente el diseñador de la máquina o sistema. Cuando se resuelve una tarea de control, es útil trazar el diagrama de desplazamiento-paso como etapa previa a la programación del PLC.

Fig. B15.7: Estructura de un diagrama desplazamiento-paso


B-187 Capítulo 16

Capítulo 16 Puesta a punto y seguridad funcional de un PLC


B-188 Capítulo 16

16.1 Puesta a punto

Los programas de PLC nunca se terminan, en el sentido de que siempre es posible hacer correcciones y las consiguientes adaptaciones a los nuevos requerimientos del sistema. Incluso durante la puesta a punto, a menudo son necesarios los cambios en el programa. La puesta a punto de un sistema puede dividirse básicamente en cuatro etapas: Verificación del hardware Transferencia y verificación del software Optimización del software Puesta en marcha del sistema

Verificación del hardware Cada sensor se conecta a una entrada específica y cada actuador a una salida; las direcciones no deben mezclarse. Esta el la razón por la que el primer paso en la verificación del hardware siempre debe hacerse tras la lista de asignaciones. ¿Están todos los sensores y actuadores asignados a las direcciones de entrada y salida correctas? ¿Se identifica inequívocamente la función – señal-0 y señal-1? La lista de asignaciones debe corregirse y completarse ya que forma parte de la documentación antes de la puesta a punto de un programa. Durante la verificación, las salidas se activan para comprobarlas. Los actuadores deben cumplir con las funciones especificadas.

Transferencia y pruebas del software Incluso antes de la puesta a punto, todas las facilidades de verificación del programa sin conexión con el control, deberían utilizarse intensivamente. Una de estas funciones de prueba muy práctica es, por ejemplo, la simulación del programa. A continuación, el programa es transferido a la unidad central de control el PLC. Un pequeño número de PLCs ofrecen actualmente facilidades para la simulación: Todo el programa se ejecuta sin que haya entradas ni salidas conectadas. De forma similar, sólo la conexión de las salidas puede omitirse. Así, el procesamiento de las salidas del PLC se realiza solamente en la tabla de imagen, cuyos estados no son traspasados físicamente a las salidas disponibles. Esto, por lo tanto, elimina el riesgo de dañar partes de la máquina o del sistema, lo cual es de mucha importancia en el caso de procesos críticos o peligrosos.


B-189 Capítulo 16

Tras esto, las partes individuales del programa y las funciones del sistema se verifican: Funcionamiento manual, ajuste, programas de supervisión individuales, etc., y finalmente la interacción de las partes del programa con la ayuda de todo el conjunto. Con ello, el programa es puesto a punto paso a paso. Aspectos importantes de la puesta a punto y la detección de errores son las funciones de test de los sistemas de programación, tales como el funcionamiento en paso a paso o el establecimiento de puntos de parada. El modo de paso a paso tiene una particular importancia, ya que con ello el programa se ejecuta en la memoria del PLC línea a línea o paso a paso. De esta forma, cualquier error que pudiera haber en el programa puede ser localizado inmediatamente.

Optimización del software Casi siempre, los programas largos pueden mejorarse tras la primera prueba de funcionamiento. Es importante que cualquier modificación o corrección se haga no tan sólo en el programa del PLC, sino que también se tenga en cuenta en la documentación. Además de la documentación, debe guardarse cada vez el nuevo estado del software.

Puesta en marcha del sistema Esto ya se produce en parte durante la fase de optimización y verificación. Una vez que el estado final del programa PLC y la documentación han sido establecidos, hay que ejecutar de nuevo todas las funciones del control (de acuerdo con la tarea). Entonces el sistema está listo para ser aceptado por el cliente o el correspondiente departamento.


B-190 Capítulo 16

16.2 Seguridad funcional de un PLC

Alimentación de tensión al PLC Debe distinguirse entre la tensión de control (tensión de las señales entre la máquina controlada y el PLC) y la tensión de la lógica (tensión de alimentación interna de la unidad central de control). El nivel de tensión de funcionamiento de un PLC está especificado en DIN IEC 1131-/Parte 2. Se halla entre 24 VDC y 48 VDC o 48 VAC y 220 VAC respectivamente. Para el mercado americano también puede utilizarse 120 VAC. Tensión de control La tensión de control alimenta a los sensores y actuadores. Para ello el usuario debe conectar una fuente de alimentación al control. La tensión de control de un PLC es generalmente de 24 VDC o 230 VAC. (Principalmente se utiliza corriente continua (DC)). En algunos países, se utilizan también diferentes tensiones, p. ej., 48 VDC o 120 VAC. La potencia de la fuente de alimentación depende el control utilizado y de las entradas/salidas conectadas. El valor de la tensión de control permite una cierta tolerancia. En general, los módulos del PLC están protegidos contra sobretensiones, dependiendo del módulo a través del cual se realiza la unidad central de control. Tensión de la lógica Además, un PLC requiere una alimentación para la lógica interna: La tensión de la lógica, que forma las señales en la unidad central. Dado que la tensión de la lógica debe cumplir con exigencias muy estrictas, debe estar estabilizada. Se utilizan o bien 5 V (nivel TTL) o 10 V (nivel CMOS), dependiendo del módulo a través del cual se realiza la unidad central de control. Hay tres posibilidades de tensión de alimentación: 1.

La tensión de control y la tensión de la lógica se generan completamente separadas de la tensión principal.

2.

Dos fuentes de alimentación combinadas en una caja para la generación de ambas tensiones.

3.

La tensión de la lógica es generada a partir de la tensión de control (no de la tensión principal).


B-191 Capítulo 16

Supresión de interferencias Todos los PLCs son extremadamente sensibles a las interferencias eléctricas. Debe distinguirse entre dos versiones diferentes: Interferencias que alcanzan la tensión de la lógica desde la alimentación de tensión a través de la fuente de alimentación; Interferencias que afectan a las líneas desde y hacia los sensores y actuadores.

1.

Interferencias en la tensión de la lógica Un filtro principal de supresión de interferencias y un condensador protegen contra interferencias de este tipo. El filtro principal de supresión de interferencias protege contra sobretensiones y señales de interferencia de la alimentación de tensión. Un condensador almacena energía eléctrica, con lo que la tensión de alimentación del control está protegida en el caso de breves fallos de tensión. Si este tipo de supresión de interferencias no ha sido incorporado por el fabricante del PLC, deberá ser el usuario quien instale consecuentemente un filtro principal de supresión de interferencias y un condensador.

2.

Interferencias en la línea desde y hacia sensores y actuadores Los pulsos de interferencia en las líneas eléctricas pueden producir falsas señales 1 ó 0 en las entradas de los PLCs, que no corresponden a las emitidas por los sensores. Estas señales pueden generarse por efecto de otros cables. Este tipo de interferencias es peligrosa: Por ello, como norma, los módulos de entrada de un PLC están protegidos por medio de optoacopladores conectados en serie y por un retardo de las señales. El optoacoplador protege contra tensiones de hasta 5000 V aproximadamente. El retardo de la señal evita señales espúreas, ya que estas generalmente son muy breves. El retardo puede oscilar entre 1 y 20 ms, según el tipo de PLC. Los módulos de entrada de "Alta velocidad" (sin señal de retardo) deben apantallarse, por ejemplo por medio de cables blindados.


B-192 Capítulo 16

Los módulos de salida contiene también un optoacoplador para protección contra sobretensiones. Además, las salidas está protegidas ante cortocircuitos, aunque normalmente no ante cortocircuitos muy prolongados.

Tensión inducida Cuando se corta la tensión que alimenta a una carga inductiva (p. ej. una bobina de una electroválvula), se crea un tensión inducida en la bobina. Esta tensión inducida, que puede alcanzar valores muy altos, debe eliminarse para proteger el módulo de salida. Para ello se utiliza un diodo supresor. Los módulos de salida de muchos PLCs ya está provistos de diodos supresores de este tipo. Sin embargo, en este caso, la tensión residual se convierte en un factor de interferencia en los cables de interconexión. Por ello deben tomarse medidas protectoras directamente en el punto de origen, es decir, en la bobina: por medio de un diodo supresor (sólo para corriente continua) o por medio de un varistor (resistencia que depende de la tensión). También pueden utilizarse en paralelo con la bobina dos diodos Zener polarizados inversamente. Sin embargo, para tensiones que sobrepasen los 150 V, deben conectarse en serie varios diodos.

PARO DE EMERGENCIA Si se acciona el PARO DE EMERGENCIA, es esencial llegar a la situación que sea menos peligrosa, tanto para las personas como para el sistema. Los elementos finales de control y los actuadores que pudieran provocar situaciones peligrosas, deben desconectarse inmediatamente (p. ej. husillos). Por el contrario, los elementos de control finales y los actuadores que podrían provocar situaciones peligrosas a las personas o al sistema cuando se desactivan, deberán seguir activados incluso en un caso de emergencia (p. ej. dispositivos de sujeción). En un sistema automatizado, en cualquier momento debe disponerse de la posibilidad de accionar el PARO DE EMERGENCIA. Esta es la razón por la que los controles electrónicos no deben asumir la función de PARO DE EMERGENCIA. El circuito de PARO DE EMERGENCIA debe ser establecido independientemente del PLC por medio de la técnica de relés (contactos físicos). DIN 57 113 también lo especifica, ya que sería imposible activar un PARO DE EMERGENCIA con un control averiado o simplemente detenido. Una vez que el PARO DE EMERGENCIA ha sido desenclavado, no debe ser posible que la máquina se ponga en marcha automáticamente.


B-193 Capítulo 16

Se ha cruzado un transistor de salida de un PLC. En la salida hay aplicados 24 V permanentemente (correspondientes a una señal-1). La bobina de la electroválvula está activada; el cilindro avanza, aunque la salida no haya sido activada por el sistema. Si el PARO DE EMERGENCIA tuviera que ser ejecutado por el programa del PLC, permanecería inactivo, ya que el error se produce "fuera" del programa. Por ello, la acción del PARO DE EMERGENCIA debe realizarse por hardware directamente sobre los elementos de potencia. Un método es conectar la función de PARO DE EMERGENCIA con la tensión de alimentación de los módulos de salida. La conexión debe ser a prueba de fallos. En el caso de un PARO DE EMERGENCIA, todas las salidas deben asumir la señal-0. No importa si una determinada salida haya sido activada o desactivada por el PLC. Si se utiliza este método, los actuadores conectados o no deben moverse o deben hacerlo hacia una posición de seguridad en el caso pérdida de tensión! En lo posible, deberán utilizarse este tipo de válvulas y actuadores: Válvulas neumáticas/hidráulicas: Se utilizan válvulas de 5/4 ó 5/3 vías con posición central normalmente cerrada (posición con bloqueo de las conexiones al cilindro). Estas válvulas bloquean el cilindro entre dos cámaras de aceite o de aire. En el caso de cilindros neumáticos deben elegirse tubos cortos entre cilindro y válvula y restricciones en el aire de escape de la válvula. Motores eléctricos Se utilizan motores con freno. En el caso de un fallo de tensión, el freno actúa inmediatamente como resultado de la fuerza de un muelle.

El circuito de PARO DE EMERGENCIA por Hardware realiza la verdadera función de seguridad. Adicionalmente, también puede enviarse al PLC una señal de PARO DE EMERGENCIA. Independientemente de la acción que se haya realizado por hardware, los programas del PLC deben reaccionar en consecuencia; en este caso, desactivando todas las salidas. Esto se define en un programa paralelo. Una vez que se ha repuesto el PARO DE EMERGENCIA, el sistema no debería poder arrancar de nuevo por sí solo. Debe accionarse un pulsador independiente para volver a poner en marcha el sistema.


Ejemplo

B-194 Capítulo 16

El nuevo arranque del sistema debe ser controlado por medio de un programa del PLC. Hay dos posibilidades para el arranque después de una emergencia: Continuar a partir del mismo punto; Situar el sistema en posición de partida y volver a poner en marcha el sistema desde el origen. En el segundo caso, es necesario pasar al modo manual o modo de ajuste. Si se requieren medidas de seguridad adicionales para el PARO DE EMERGENCIA, deben utilizarse relés o controles neumáticos adicionales por parte del usuario. También pueden utilizarse PLCs especiales de seguridad, que funcionan por medio de dos unidades centrales separadas, con dos etapas conectadas en serie para cada salida (sistemas redundantes).

Conexión segura ante un fallo La mayoría de las máquinas se ponen en marcha por medio de un pulsador y se desconectan por medio de otro pulsador. El pulsador de desconexión asume adicionalmente una función de seguridad: El proceso de trabajo puede ser interrumpido en cualquier momento y la máquina puede detenerse. Sin embargo, con el PARO DE EMERGENCIA, todo el sistema se desconecta. A diferencia del PARO DE EMERGENCIA, la función de DESCONEXIÓN (OFF) se controla a través del PLC. Sin embargo hay que observar que la función de DESCONEXIÓN debe mantenerse aunque el cableado del pulsador de desconexión sea defectuoso. La conexión debe ser a prueba de fallos (fail-safe); es decir, el pulsador DESCONEXIÓN debe conectarse y programarse en forma de un contacto normalmente cerrado. La lista de asignaciones facilita información relacionada con los estados físicos del elemento y sus estados lógicos (señal-1 ó señal-0).

Ejemplo

Un generador de señal supervisa la temperatura del aceite de una caja de cambios. Por razones de seguridad, la conexión del generador de señal debe ser a prueba de fallos: La señal-1 identifica la temperatura correcta, la señal.0 la temperatura incorrecta. Si la conexión es defectuosa, el generador de señal asume también una señal-0 (incluso en el caso de que la causa no sea una temperatura incorrecta). Esto elimina la situación en la que una condición crítica del sistema no es indicada por el generador de señal por un cableado defectuoso.


B-195 Capítulo 17

Capítulo 17 Comunicaciones con PLC


B-196 Capítulo 17

17.1 La necesidad de comunicación

Por comunicaciones con PLC, entendemos la transferencia de información, es decir, de datos, entre el control lógico programable y otros dispositivos de procesamiento, en donde estos dispositivos se utilizan como un medio auxiliar para tareas de control específicas, p. ej., entrada de datos a través de un ordenador o emisión de datos hacia una impresora. La automatización aumenta la necesidad de comunicación. Los datos deben fluir continuamente desde la producción a otras áreas operativas. Esto proporciona una visión de conjunto de los estados de la producción y de las tareas individuales (adquisición de datos de producción). Actualmente, los sistemas automatizados están equipados con complejos sistemas de detección de errores y de fallos. Las indicaciones de fallos y advertencias deben generarse, centralizarse y ser comunicadas automáticamente al operador. Para ello se conecta al control una impresora – para seguimiento histórico – o un display electrónico para indicación instantánea. En algunos casos, los datos se transfieren al PLC por un ordenador en un proceso activo, o se combinan varios dispositivos de control en una red de sistemas.

17.2 Transmisión de datos

¿Cómo puede comunicarse el PLC con otros dispositivos de procesamiento de datos? Los bit individuales, que se combinan en una palabra de datos (data word), deben transmitirse desde un terminal de datos a otro. Aquí debe hacerse una distinción básica entre dos métodos de transmisión de datos: serie o paralelo. La transmisión de datos en paralelo significa que debe utilizarse una línea independiente para cada señal binaria individual. Cuando los generadores de señal están, por ejemplo, conectados a un control lógico programable, se instala un cable para cada pulsador, final de carrera y sensor hasta un terminal de bornes y de ahí a la entrada del PLC. Toda la información (“pulsador accionado ”, “cilindro extendido”) puede así transmitirse simultáneamente (en paralelo) al PLC. Ya que en el caso de transmisión paralela de señales de entrada y salida, se necesita una línea para cada generador de señal, se necesitan kilómetros de mazos de cables en aquellas instalaciones y máquinas que por su complejidad ocupan muchas entradas/salidas. Por ello, para la transmisión en paralelo de una palabra de datos (data word) debe disponerse del suficiente número de líneas para transmitir todos los bits de esta data word simultáneamente. Con la transmisión de todos en serie se transmite una sola señal binaria cada vez.


B-197 Capítulo 17

Consecuentemente, se necesita una sola línea de datos para la transmisión en serie de palabras de datos, independientemente del número de bits, para transmitir señales binarias consecutivamente. Para poder identificar las diferentes señales en forma de palabra de datos, es necesario que el emisor y el receptor estén ajustados a la misma velocidad de transmisión (frecuencia en Baudios), longitud de palabra, bit de inicio y de parada y paridad.

Los diferentes procedimientos de codificación, transmisión y métodos de funcionamiento, así como los diferentes métodos de protección de datos hacen que sea esencial definir como estándares las características eléctricas, funcionales y mecánicas de los interfaces.

17.3 Interfaces

Un interface paralelo muy extendido es el interface Centronics. Dispone de 8 líneas de datos para la transmisión, es decir, pueden transmitirse 8 bits simultáneamente. El interface Centronics se utiliza muy a menudo – en distancias cortas – para la conexión con impresoras.

Interfaces por tensión

Interfaces por corriente

Denominación

V.24

Centronics

20 mA

Modo de transmisión

serie asíncrona

paralelo

serie asíncrona

Modo de funcionamiento

full duplex

simplex

full duplex

Estándard

V.24 RS-232-C

Centronics TTL

TTY

hasta 30 m 20 000 bit/s

hasta 2 m 106 bit/s

hasta 1000 m 20 000 bit/s

Distancia de transmisión, velocidad de transmisión

Tabla B17.1: Interfaces


B-198 Capítulo 17

El interface más frecuentemente utilizado para la transmisión de datos en serie es el V.24. El interface paralelo Centronics y el serie V.24, ambos son interfaces de tensión. Los bits están representados por ’0’ ó ’1’ a través de un determinado nivel de tensión. Para crear este nivel de señal, debe incorporarse una línea de masa al interface V.24. En ambos interfaces, se han definido líneas adicionales para el control de los datos y la masa (tierra), aparte de las líneas para los datos en sí. Algo más sencillo que el interface V.24 es una conexión configurada a través de un interface serie de 20 mA. Todo lo que necesita este interface en bucle de corriente en un bucle transmisor y uno receptor para la transmisión de datos. Una corriente constante de 20 mA señala el nivel ’0’ (lógica 0), "ausencia de corriente" señala el nivel ’1’ (lógica 1) en la línea de datos. Este interface se utiliza bastante en la tecnología de control debido a su inmunidad a interferencias.

17.4 Comunicación en la zona de campo

En los sistemas y máquinas automáticas debe transportarse una gran cantidad de información. Desde las simples señales de sensores binarios, señales analógicas de sensores de medición de válvulas proporcionales, así como datos registrados y parámetros para el control de procesos, deben ser intercambiados de forma fiable entre los componentes de la tecnología de control en un sistema automatizado. El intercambio de datos de campo debe realizarse dentro de unos tiempos de reacción especificados ya que de lo contrario partes del sistema podrían seguir funcionando incontroladamente. Un bus de campo es un sistema de transmisión serie digital de señales y datos. Todas las estaciones en un bus de campo deben estar en situación de recibir la comunicación de otras estaciones del bus e intercambiar datos según un protocolo acordado. La estación del bus que toma la iniciativa para el intercambio de datos se denomina master. Las estaciones del bus que reciben o suministran datos puramente bajo la iniciativa del master se denominan slaves. Para la transmisión de datos en los sistemas de bus se utilizan cables bifilares consistente en pares trenzados o cables coaxiales. Por ello, el cableado de los sistemas conectados en forma de bus es mínimo.


B-199 Capítulo 17

En sl mercado existen una gran cantidad de diferentes sistemas de bus, que pueden dividirse en dos grandes grupos: sistemas de bus abiertos y sistemas de bus cerrados. Por sistemas de bus cerrados entendemos sistemas que son: específicos de un fabricante no hay especificaciones disponibles sobre el protocolo de transmisión no son compatibles. Además, no permiten la conexión con dispositivos de otros fabricantes y la adaptación supone costes muy elevados. Sistemas cerrados son, p. ej. SINEC L1 de Siemens, SUCOnet K de Klöckner-Moeller, Data Highway de Allen Bradley, Festo Fielbus, Modenet de AEG/MODICON. Contrariamente, los sistemas de bus abiertos tienen protocolos e interfaces estandarizados, protocolos declarados y una gran cantidad de dispositivos de diferentes fabricantes que pueden conectarse al bus. Son sistemas abiertos, p. ej. Profibus, Interbus-S, CAN bus, SINEC L2, AS-i. Las ventajas de utilizar un sistema abierto de bus son las siguientes: Descentralización de las funciones de control Coordinación de procesos en áreas separadas Realización del flujo de datos de producción y control de forma paralela al flujo de materiales. Simplificación de la instalación y reducción de los costes de cableado (bus bifilar) Simplificación de la puesta a punto de un sistema (mayor claridad, subsistemas previamente verificados) Reducción en los costes de servicio (diagnosis del sistema centralizada) Utilización de equipos de diferentes fabricantes en la misma red Transmisión de datos del proceso hasta el nivel de planificación.


B-200 Capítulo 17


B-201 Apéndice

Apéndice


B-202 Apéndice

Referencia de las ilustraciones

Bibliografía

Fig. B1.2:

Ejemplo de un PLC: AEG Modicon A120 AEG Schneider Automation GmbH, Steinheimer Straße 117, 63500 Seligenstadt

Fig. B1.4:

PLC Compacto (Mitsubishi FX0) Mitsubishi Electric Europe GmbH, Gothaer Straße 8, 40880 Ratingen

Fig. B1.4:

PLC Modular (Siemens S7-300) Siemens AG, AUT 111, Postfach 4848, 90475 Nürnberg

Kostka, Winfried

Diccionario de la técnica de mando y automatización Alemán/Español - Español/Alemán Festo Didactic KG, Esslingen, 1988 Léxico de la tecnología de control (En Inglés) Festo Didactic KG, Esslingen, 1988

Directivas y estándares

DIN VDE 0113/ EN 60204

Equipamiento eléctrico de maquinaria industrial; Definiciones generales

IEC 1131/ DIN EN 61131

Controles lógicos programables; Parte 1: Información general Parte 2: Equipos, requerimientos y ensayos Parte 3: Lenguajes de programación Parte 4: Directivas de usuario (en preparación con ICE) Parte 5: Especificación del servicio de mensajes (en preparación con ICE)

DIN IEC 113

Documentaciòn sobre circuitos; Parte 7: Utilización de símbolos para elementos binarios en esquemas de circuitos

IEC 848

Preparación de diagramas de funciones para sistemas de control


B-203 Índice

Índice


B-204 Índice

A Acciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-133 Acumulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36 Ajuste de la tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-44 Algebra de Boole reglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29 Amplificación de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45 Áreas de aplicación de un PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2 Asignaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-111

B Bloque de función F_TRIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-158 Bloque de función R_TRIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-158 Bloque de función RS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-154 - 12-155 Bloques de acción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-133 Bloques de función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-81 Bucle FOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-115 Bucle REPEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-116 Bucle WHILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-117 Bus de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-198

C Calificadores de acción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-137 Comunicación en la zona de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-198 Condiciones de transición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-130 Contador de programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37 Contador incremental/decremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-178


B-205 Índice

D Declaración de variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-71 Definición básica de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5 Derivación alternativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-126 Derivación paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-129 Detección de la señal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42 Diagrama de bloques de función. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57 elementos de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-92 Diagrama de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57 elementos del . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-96 Diagrama de desplazamiento-etapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-186 Diagrama de funciones secuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59, 15-180 ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-143 Diagrama de Karnaugh-Veitch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30 Diagrama en escalera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57 Direccionamiento simbólico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-66 Dispositivo programador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46 Documentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53

E Ecuación Booleana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20 EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41 El código BCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14 El sistema de numeración binario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12 El sistema de numeración decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12 EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41 Estándares IEC 1131. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8 Etapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-122 Etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-120 Etiqueta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-102 Evaluación de flancos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-157 Expresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-108


B-206 Índice

F Fallo de tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-194 Filtrado de las señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43 Firmware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34 Forma estándar disyuntiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28 Forma estándar conjuntiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28 Función AND, conjunción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21 Función NOT, negación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20 Función OR, disyunción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23 Funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-76 definidas por el usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-85 Funciones de conmutación simplificación de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26 Funciones de conteo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-172 Funciones estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-79 Funciones lógicas básicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20

H Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34 Herramienta de programación y diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-47

I Imagen del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39 Inicialización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-75 Instrucción CASE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-114 Instrucción EXIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-118 Instrucción IF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-112 Instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-102 Instrucciones de iteración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-115 Instrucciones de selección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-112 Instruction List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58 Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-197

L Ladder diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lenguajes de programación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Línea de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Línea de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Línea de direcciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lista de Instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-57 5-56 4-34 4-34 4-34 5-58


B-207 Índice

M Memoria de programas de aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-40 Microordenador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34 Modelo de fases generación de software de PLC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-50 Módulo de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6 Módulo de entradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42 módulo de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6, 4-44 potencia admisible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45 Multitarea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5

N Numeración hexadecimal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14 Números reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

O Operador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-102 Operandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-102 Optoacoplador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42 Orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36 Ordenador personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46

P PARO DE EMERGENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-192 PLC Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-50 Prioridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-109 Programa de PLC procesamiento cíclico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39 tiempo de ciclo/scan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39 Programas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-88 Protección ante cortocircuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45 Protección ante sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45 Puesta a punto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-188 Pulse timer Timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-163


B-208 Índice

R RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recursos de estructuración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . configuración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recursos de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . denominaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Red de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Registro de instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Relés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Renglones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Representación de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retardo de la señal de entrada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4-40 5-53 5-54 5-54 6-62 6-62 7-92 4-36 4-45 8-96 6-66 4-43

S Seguridad funcional de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-190 Señal binaria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16 digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17 Señales generación de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16 Sequential function chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59 Simplifiación de funciones lógicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28 Sistemas de bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-199 Sistemas de control lógico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-148 Sistemas de control secuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-180 Software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34 Statement list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58 Structured text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58 Supresión de interferencias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-191


B-209 Índice

T Tabla de la verdad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20 Tabla de operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-103 Temporizador a la conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-165 Temporizador a la desconexión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-167 Temporizador de pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-163 Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-162 Tensión de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-190 Tensión de la lógica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-190 Tensión inducida mútua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-192 Texto estructurado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58 Tipos de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-69 Transición. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-124 Transiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-120 Transmisión de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-196 Transmisión de datos en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-196 Transmisión de todos en serie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-196

U Unidad aritmética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36 Unidad Central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36 Unidad central de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6 Unidad de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37 Unidades de organización de programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-76

V Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-65 directamente direccionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-65 von-Neuman, principio de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37


B-210 Índice


C-1 Soluciones

Sección C – Soluciones Componentes de un control lógico programable Solución 1:

Diseño y funcionamiento de un control lógico programable Componentes de un PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-3

Programación según IEC 1131 Solución 2:

Del problema a la solución – teniendo en cuenta IEC 1131-3 Pasos prácticos para la programación de un PLC. .

C-5

Operaciones lógicas básicas Solución 3: Solución 4: Solución 5: Solución 6:

Circuito de una lámpara La función de asignación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-7

Alarma antirrobo La función NOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-9

Prensa con barrera protectora La función AND. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-11

Sistema de timbre La función OR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-13

Sistemas lógicos sin funciones memorizantes Solución 7: Solución 8:

Dispositivo estampador Combinación de AND/OR/NOT . . . . . . . . . . . . . . .

C-15

Control de un silo para dos materiales a granel Circuito combinatorio con derivación . . . . . . . . . . . C-19


C2 Soluciones

Sistemas lógicos con funciones memorizantes Solución 9:

Alarma de incendios Activación de una salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-21

Solución 10:

Supervisión de la rotura de una broca Activación y desactivación de una salida . . . . . . . C-23

Solución 11:

Activación de un cilindro Flancos de las señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-25

Sistemas lógicos con funciones temporales Solución 12:

Encolado de componentes Pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-29

Solución 13:

Dispositivo de marcado Señal con retardo a la conexión . . . . . . . . . . . . . . C-31

Solución 14:

Dispositivo de fijación Señal con retardo a la desconexión . . . . . . . . . . . C-35

Sistemas de control secuencial Solución 15:

Dispositivo elevador para paquetes Secuencia lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-39

Solución 16:

Dispositivo elevador y clasificador para paquetes Derivación alternativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-43

Solución 17:

Dispositivo de estampación con contador Ciclos de recuento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-47


C-3 Solución 1

Título

Diseño y puesta a punto de un control programable Componentes de un PLC

1. Componentes de un PLC

¿Cuáles son los componentes básicos de un control lógico programable? Pregunta 1 Respuesta

Los componentes básicos de un PLC son: la unidad de procesamiento principal (antiguamente unidad central de control) los módulos de entrada los módulos de salida la memoria del programa el programa del PLC

¿Cuáles son los módulos básicos que constituyen la unidad de proce- Pregunta 2 samiento principal de un control lógico programable? Los módulos básicos de una unidad de procesamiento principal son:

Respuesta

la unidad de control la memoria de datos la unidad aritmética y lógica (ALU)

¿Cómo se consigue el aislamiento eléctrico entre las señales de los sensores/actuadores y el PLC?

Pregunta 3

Las señales de los sensores/actuadores y el PLC están eléctricamente aisladas por medio de un optoacoplador. La unidad de procesamiento principal está así separada del circuito externo de los sensores y actuadores. Por lo tanto, las interferencias en estos circuitos no pueden dañar al control.

Respuesta

Señal de entrada

Detección de error de tensión

Retardo de la señal

Optoacoplador

Señal a la unidad de control Diagrama de bloques de un módulo de entrada


C-4 Solución 1

2. Diseño y puesta a punto del PLC seleccionado La tabla siguiente relaciona como ejemplo los datos técnicos de un control lógico programable FPC 101B de Festo.

Tensión de funcionamiento Tensión nominal

24 V DC

Margen de tensión admisible

16 a 30 V DC

Consumo de corriente

aprox. 160 mA

Entradas Número

21 de las cuales 1 es de conteo rápido

Corriente de entrada

6 mA

Nivel de entrada

lóg. 0 = 0 a 5 V lóg. 1 = 11 a 30 V

Salidas

Datos técnicos

Número

14 salidas a transisitor

Tipo

Conmutación a positivo

Tensión de salida

Tensión de funcionamiento – 2 V

Corriente de salida

máx. 300 mA/salida Corriente total de salida máx. 2.5 A


C-5 Solución 2

Del problema a la solución – teniendo en cuenta IEC 1131-3 Procedimientos de programación de PLC

Título

1. Pasos prácticos para la creación de un programa de PLC

Lista de los cinco pasos prácticos para crear un programa de PLC. Los cinco pasos para crear un programa de PLC son: Descripción de la tarea de control Planificación de la solución Implementación de la solución Verificación y puesta a punto del sistema de control Documentación del sistema de control

¿Qué actividades hay que realizar en la etapa "Realización de la solución"?

Pregunta 1

En esta etapa se realizan las siguientes actividades:

Respuesta

Configuración del PLC Declaración de las variables del programa del PLC Formulación de la lógica del programa PLC en uno de los lenguajes LD. FBD, IL, ST o SFC 2. Recursos de un PLC según IEC 1131-3

Los siguientes recursos pueden direccionarse directamente. Especificar las direcciones según IEC 1131-3_ Bit de Entrada 14%IX14 ó %I14 Memoria (Flag/Marca) 9%MX9 ó %M9 Palabra de salida 3%QW3 Entrada 7 en la 2ª tarjeta de entradas%I2.7


C-6 Solución 2

3. Declaración de variables según IEC 1131-3

En la declaración de un programa, deben tenerse en cuenta los siguientes datos. Usar el tipo de datos apropiado en la declaración. La declaración va a ser válida sólo localmente. Entrada de un interruptor S1, aplicada a la entrada 2 de la 4ª tarjeta de entradas. Temperatura TEMP, aplicada a la palabra de salidas Nº 1 memoria VALVULA_ABIERTA memoria booleana con el identificador PIEZA_PRESENTE, preasignada al valor inicial 0 memoria booleana con el identificador INIC_ROBOT, preasignada con el valor inicial 1 almacenamiento de un número (entero - INT) bajo el nombre NUMERO, con el valor 0 preasignado

VAR S1 AT %I4.2 TEMP AT %QW1 VALVULA_ABIERTA PIEZA_PRESENTE INIC_ROBOT NUMERO END_VAR

:BOOL; :INT; :BOOL; :BOOL:=0; :BOOL:=1; :INT:=0;


C-7 Solución 3

Título

Circuito de una lámpara La función de asignación

3. Declaración de las variables del programa PLC Nombre

Tipo de datos

Dirección

Comentario

S1

BOOL

%IX0.0

La entrada % IX0.0 genera señal-1, mientras el pulsador esté presionado

H1

BOOL

%QX0.0

La lámpara H1 luce si la salida % QX0.0 lleva señal-1

4. Formulación del programa de PLC en uno de los diversos lenguajes de programación Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada.

PROGRAM Lampara VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

H1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* La entrada % IX0.0 genera señal-1, (* mientras el pulsador esté presionado (* La lámpara H1 luce si la salida (* % QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

END_VAR S1

H1

Diagrama de bloques de función

END_PROGRAM

PROGRAM Lampara VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

H1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* La entrada % IX0.0 genera señal-1, (* mientras el pulsador esté presionado (* La lámpara H1 luce si la salida (* % QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

END_VAR S1

H1

END_PROGRAM

Diagrama de contactos


C-8 Solución 3

PROGRAM Lampara VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0

: BOOL; : BOOL;

(* (* (* (*

La entrada % IX0.0 genera señal-1, mientras el pulsador esté presionado La lámpara H1 luce si la salida % QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

(* (* (* (*

La entrada % IX0.0 genera señal-1, mientras el pulsador esté presionado La lámpara H1 luce si la salida % QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

END_VAR LD ST

S1 H1

END_PROGAM

Lista de instrucciones

PROGRAM Lamp VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0

: BOOL; : BOOL;

END_VAR H1 := S1; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-9 Solución 4

Título

Alarma antirrobo La función NOT


Tipo de datos

Dirección

Comentario

S1

BOOL

%IX0.0

La entrada % IX0.0 genera señal-1, mientras el pulsador S1 no esté presionado

H1

BOOL

%QX0.0

La alarma H1 suena , si la salida % QX0.0 lleva señal-1

4. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada.

PROGRAM Guard VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

H1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* La entrada % IX0.0 genera señal-1, (* mientras S1 no esté presionado (* La alarma H1 suena, si la salida (* %QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

END_VAR S1

NOT

H1

END_PROGRAM

Si el valor de una variable booleana debe ser mapeado en forma negada, directamente en otra variable, esto sólo puede hacerse por medio de la función NOT. La negación de una variable booleana a través de símbolo gráfico "o" sólo es posible directamente en entradas o salidas de funciones o bloques de función.



C-10 Solución 4

PROGRAM Guard VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

H1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* (* (* (*

La entrada % IX0.0 genera señal-1, mientras S1 no esté presionado La alarma H1 suena, si la salida %QX0.0 lleva señal-1

*) *) *) *)

(* (* (* (*


*) *) *) *)

(* (* (* (*


*) *) *) *)

END_VAR S1

H1

/

END_PROGRAM


PROGRAM Guard VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0

: BOOL; : BOOL;

END_VAR LDN S1 ST H1 END_PROGRAM


PROGRAM Guard VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0

: BOOL; : BOOL;

END_VAR H1 := NOT S1; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-11 Solución 5

Título

Prensa con barrera protectora La función AND


Tipo de dato

Dirección

Comentario

S1

BOOL

%IX0.0

La entrada %IX0.0 lleva señal -1, mientras el pulsador S1 esté accionado

B1

BOOL

%IX0.1

La entrada %IX0.1 lleva señal -1, mientras el sensor S1 esté accionado

Y1

BOOL

%QX0.0

La prensa 1.0 avanza mientras la salida %QX0.0 tenga señal-1


PROGRAM Prensa VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

B1 AT %IX0.1

: BOOL;

Y1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* La entrada %IX0.0 lleva señal -1, (* mientras S1 esté accionado (*La entrada %IX0.1 lleva señal-1, si (* el sensor B1 tiene señal-1 (* la prensa 1.0 avanza, mientras (* la salida %QX0.0 tenga señal-1

*) *) *) *) *) *)

END_VAR S1

&

Y1

B1

END_PROGRAM



C-12 Solución 5

PROGRAM Press VAR S1 AT %IX0.0

: BOOL;

B1 AT %IX0.1

: BOOL;

Y1 AT %QX0.0

: BOOL;

(* (* (* (* (* (*

La entrada %IX0.0 lleva señal -1, mientras S1 esté accionado La entrada %IX0.1 lleva señal-1, si el sensor B1 tiene señal-1 la prensa 1.0 avanza, mientras la salida %QX0.0 tenga señal-1

*) *) *) *) *) *)

(* (* (* (* (* (*


*) *) *) *) *) *)

(* (* (* (* (* (*


*) *) *) *) *) *)

END_VAR S1

B1

Y1

END_PROGRAM



: BOOL;

B1 AT %IX0.1

: BOOL;

Y1 AT %QX0.0

: BOOL;

END_VAR LD S1 AND B1 ST Y1 END_PROGRAM



: BOOL;

B1 AT %IX0.1

: BOOL;

Y1 AT %QX0.0

: BOOL;

END_VAR Y1 := S1 & B1; END_PROGRAM

Structured text


C-13 Solución 6

Título

Sistema de timbre La función OR


Tipo de dato

Dirección

Comentario

S1

BOOL

%IX0.0

Pulsador S1 (puerta del jardín)

S2

BOOL

%IX0.1

Pulsador S2 (puerta de la casa)

H1

BOOL

%QX0.0

Zumbado H1 (timbre)

4. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Timbre VAR S1 AT %IX0.0 S2 AT %IX0.1 H1 AT %QX0.0 END_VAR S1

>=1


(* Pulsador S1 (puerta del jardín) (* Pulsador S2 (puerta de la casa) (* Zumbador H1 (timbre)

*) *) *)

H1

S2

END_PROGRAM



C-14 Solución 6

PROGRAM Timbre VAR S1 AT %IX0.0 S2 AT %IX0.1 H1 AT %QX0.0 END_VAR

S1



*) *) *)



*) *) *)



*) *) *)

H1

S2

END_PROGRAM


PROGRAM Timbre VAR S1 AT %IX0.0 S2 AT %IX0.1 H1 AT %QX0.0 END_VAR LD OR ST

S1 S2 H1

END_PROGRAM


PROGRAM Timbre VAR S1 AT %IX0.0 S2 AT %IX0.1 H1 AT %QX0.0 END_VAR H1 := S1 OR S2; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-15 Solución 7

Título

Dispositivo estampador Combinaciones de AND/OR/NOT


Tipo de dato

Dirección

Comentario

B1

BOOL

%IX0.0

Sensor de proximidad B1

B2

BOOL

%IX0.1


B3

BOOL

%IX0.2


Y1

BOOL

%QX0.0

Avance cilindro 1.0


PROGRAM Estampador VAR B1 AT %IX0.0 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 Y1 AT %QX0.0 END_VAR

B1

: : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL;

(* Sensor de proximidad B1 (* Sensor de proximidad B2 (* Sensor de proximidad B3 (* Avance cilindro 1.0

*) *) *) *)

&

B2 B3

B1

&

B2

>=1

Y1

B3

B1

&

B2 B3 END_PROGRAM



C-16 Solución 7


B1

: : : :


B2

B3

B2

B3

(* (* (* (*

Sensor de proximidad B1 Sensor de proximidad B2 Sensor de proximidad B3 Avance cilindro 1.0

*) *) *) *)

Y1

/ B1

/ B1

B2

B3 /

END_PROGRAM



: : : :


(* (* (* (*

Sensor de proximidad B1 Sensor de proximidad B2 Sensor de proximidad B3 Avance cilindro 1.0

*) *) *) *)

LD( B3 AND B2 ANDN B1 ) OR( B1 ANDN B2 AND B3 ) OR( B1 AND B2 ANDN B3 ) ST Y1 END_PROGRAM


En el lenguaje de Lista de Instrucciones, la negación de un operando no es posible inmediatamente tras la apertura de un paréntesis. Esta es la razón por la que el orden de los operandos B1, B2, B3 ha sido cambiado en el primer bloque AND.


C-17 Solución 7

PROGRAM Stamping VAR B1 AT %IX0.0 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 Y1 AT %QX0.0 END_VAR

: : : :


(* Sensor de proximidad B1 (* Sensor de proximidad B2 (* Sensor de proximidad B3 (* Avance cilindro 1.0

*) *) *) *)

Y1 := ( NOT B1 & B2 & B3 ) OR ( B1 & NOT B2 & B3) OR ( B1 & B2 & NOT B3); END_PROGRAM

Texto estructurado

El paréntesis de las expresiones AND no es un requerimiento obligatorio, ya que la operación AND tiene mayor prioridad que la operación OR. Sin embargo, el uso de paréntesis hace más fácil y rápida la comprensión de una expresión compleja.


C-18 Solución 7


C-19 Solución 8

Título

Control de un silo para dos materiales a granel Sistema de control lógico con derivación


Tipo de dato

Dirección

Comentario

S1

BOOL

%IX0.0

S1: Pulsador marcha

S2

BOOL

%IX0.1

S2: Interruptor selector

Y1

BOOL

%QX0.0

Cilindro 1.0: Abrir silo A

Y2

BOOL

%QX0.1

Cilindro 2.0: Abrir silo B

4. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Sistema de control de un VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; S2 AT %IX0.1 : BOOL; Y1 AT %QX0.0 : BOOL; Y2 AT %QX0.1 : BOOL; END_VAR

S1

&

Y1

&

Y2

silo (* S1: Pulsador de marcha (* S2: Interruptor selector (* Cilindro 1.0: Abrir silo A (* Cilindro 2.0: Abrir silo B

*) *) *) *)

S2

S1

S2 END_PROGRAM



C-20 Solución 8

PROGRAM Sistema de control de un VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; S2 AT %IX0.1 : BOOL; Y1 AT %QX0.0 : BOOL; Y2 AT %QX0.1 : BOOL; END_VAR

S1

S2

silo (* (* (* (*

S1: Pulsador de marcha S2: Interruptor selector Cilindro 1.0: Abrir silo A Cilindro 2.0: Abrir silo B

*) *) *) *)

Y1

/ S1

S2

Y2

END_PROGRAM


PROGRAM Sistema de control de un VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; S2 AT %IX0.1 : BOOL; Y1 AT %QX0.0 : BOOL; Y2 AT %QX0.1 : BOOL; END_VAR

silo (* (* (* (*


*) *) *) *)

LD S1 ANDN S2 ST Y1

(* Pulsador S1 accionado (* Selector S2: material A (* Descargar material A

*) *) *)

LD S1 AND S2 ST Y2

(* Pulsador S1 accionado (* Selector S2: Material B (* Descargar material B

*) *) *)

END_PROGRAM


PROGRAM Sistema de control de un VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; S2 AT %IX0.1 : BOOL; Y1 AT %QX0.0 : BOOL; Y2 AT %QX0.1 : BOOL; END_VAR Y1 := S1 & NOT S2; Y2 := S1 & S2;

silo (* (* (* (*


(* Descargar material A (* Descargar material B

*) *) *) *) *) *)

END_PROGRAM

Texto estructurado


C-21 Solución 9

Título

Alarma de incendio Activación de una salida

3. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Zumbador VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0 RS_H1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : RS;

(* Pulsador (* Zumbador (* Flip-flop RS_H1 para el zumbador

*) *) *)

RS_H1 RS S1

S

Q1

H1

R1

END_PROGRAM

PROGRAM Zumbador VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0 END_VAR S1


: BOOL; : BOOL;

(* Pulsador (* Zumbador

*) *)

H1 S

END_PROGRAM


En el lenguaje de Diagrama de Contactos, la operación ’Set’ o de activación memorizante se realiza a través de una bobina de acción memorizante. Por ello, no es necesario enlazarla con un bloque de función RS.


C-22 Solución 9

PROGRAM Zumbador VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0 END_VAR LD S

: BOOL; : BOOL;

(* Pulsador (* Zumbador

*) *)

S1 H1

END_PROGRAM

Lista de Instrucciones

El lenguaje de Lista de Instrucciones tiene su propio operador S. Por ello no es necesaria la utilización de un bloque de función RS.

PROGRAM Zumbador VAR S1 AT %IX0.0 H1 AT %QX0.0 RS_H1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : RS;

(* Pulsador (* Zumbador (* Flip-flop RS_H1 para el zumbador

*) *) *)

RS_H1( S := S1 ); H1 := RS_H1.Q1; END_PROGRAM

Texto estructurado

Al invocar un bloque de función no es obligatorio especificar todos los parámetros de transferencia. En este caso, la entidad bloque de función RS_H1 sólo recibe el valor actual para el parámetro de entrada S, es decir, el valor del pulsador S1.


C-23 Solución 10

Título

Supervisión de la rotura de una broca Activación y desactivación de una salida


PROGRAM Indicador de alarma VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; B1 AT %IX0.1 : BOOL; H1 AT %QX0.0 : BOOL; RS_H1 : RS; END_VAR

(* Pulsador (* Broca defectuosa: B1=0 (* Indicador de alarma (* Flip-flop RS_H1 indicador de alarma

*) *) *) *)

RS_H1 RS B1 S1

S

Q1

H1

R1

END_PROGRAM


El comportamiento deseado se obtiene por medio de la utilización de un bloque de función RS (desactivación dominante) PROGRAM Indicador de alarma VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; B1 AT %IX0.1 : BOOL; H1 AT %QX0.0 : BOOL; END_VAR

B1

H1

/

S

S1

H1

(* Pulsador (* Broca defectuosa: B1=0 (* Indicador de alarma

*) *) *)

R END_PROGRAM



C-24 Solución 10

PROGRAM Indicador de alarma VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; B1 AT %IX0.1 : BOOL; H1 AT %QX0.0 : BOOL; END_VAR LDN ST LD R

(* Pulsador (* Broca defectuosa: B1=0 (* Indicador de alarma

*) *) *)

B1 H1 S1 H1

END_PROGRAM


Los lenguajes de Diagrama de Contactos y Lista de Instrucciones tienen sus propias operaciones para la activación y desactivación memorizantes de una variable, por lo que no es aplicable el uso de un flipflop RS. La secuencia de las órdenes de activación SET y desactivación RESET son cruciales para el comportamiento del PLC. La orden que debe ser dominante – en este caso la orden de desactivación – debe ser la última en ser procesada.

PROGRAM Indicador de alarma VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; B1 AT %IX0.1 : BOOL; H1 AT %QX0.0 : BOOL; RS_H1 : RS; END_VAR

(* (* (* (*

Pulsador Broca defectuosa: B1=0 Indicador de alarma Flip-flop RS_H1 Indicador de alarma

*) *) *) *)

RS_H1( S := NOT B1, R1 := S1 ); H1 := RS_H1.Q1; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-25 Solución 11

Título

Activación de un cilindro Flancos de las señales


PROGRAM Activación de cilindro VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; (* Pulsador marcha B1 AT %IX0.1 : BOOL; (* Cilindro 1.0 retraído B2 AT %IX0.2 : BOOL; (* Cilindro 1.0 extendido Y1 AT %QX0.0 : BOOL; (* Avance cilindro 1.0 R_TRIG_S1 : R_TRIG; (* Detecta flanco ascendente S1 RS_Y1 : RS; (* Flip-flop RS_Y1 para Y1 END_VAR B1

& R_TRIG_S1

S1

RS_Y1

RS S Q1 R1

R_TRIG CLK Q

*) *) *) *) *) *)

Y1

& B2

END_PROGRAM

En el diagrama de bloques de función, la evaluación de flancos se realiza por medio de la utilización del bloque de función R_TRIG.



C-26 Solución 11

PROGRAM Activación de cilindro VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; B1 AT %IX0.1 : BOOL; B2 AT %IX0.2 : BOOL; Y1 AT %QX0.0 : BOOL; END_VAR

S1

B1

P S1 P

(* (* (* (*

Pulsador marcha Cilindro 1.0 retraído Cilindro 1.0 extendido Avance cilindro 1.0

*) *) *) *)

Y1 S

B2

Y1 R

END_PROGRAM


El lenguaje Diagrama de Contactos tiene contactos especiales para la detección de flancos.

PROGRAM Activación de cilindro VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; (* B1 AT %IX0.1 : BOOL; (* B2 AT %IX0.2 : BOOL; (* Y1 AT %QX0.0 : BOOL; (* R_TRIG_S1 : R_TRIG; (* RS_Y1 : RS; (* END_VAR CAL LD AND S LD AND R

R_TRIG_S1( CLK := S1 ) R_TRIG_S1.Q B1 Y1 R_TRIG_S1.Q B2 Y1

(* (* (* (* (* (* (*

Pulsador marcha Cilindro 1.0 retraído Cilindro 1.0 extendido Avance cilindro 1.0 Detecta flanco ascendente S1 Flip-flop RS_Y1 para Y1

*) *) *) *) *) *)

Evaluación flanco ascendente Flanco ascendente en S1 Cilindro retraído Avance del cilindro Flanco ascendente en S1 Cilindro extendido Retroceso del cilindro

*) *) *) *) *) *) *)

END_PROGRAM



C-27 Solución 11

PROGRAM Activación de cilindro VAR S1 AT %IX0.0 : BOOL; (* Pulsador marcha B1 AT %IX0.1 : BOOL; (* Cilindro 1.0 retraído B2 AT %IX0.2 : BOOL; (* Cilindro 1.0 extendido Y1 AT %QX0.0 : BOOL; (* Avance cilindro 1.0 R_TRIG_S1 : R_TRIG; (* Detecta flanco ascendente S1 RS_Y1 : RS; (* Flip-flop RS_Y1 para Y1 END_VAR R_TRIG_S1( CLK := S1 ); (* Evaluación flanco ascendente RS_Y1( S := R_TRIG_S1.Q & B1; (* Invoca flip-flop para Y1 R1 := R_TRIG_S1.Q & B2 ); Y1 := RS_Y1.Q1; (* Estado del flip-flop a Y1

*) *) *) *) *) *) *) *) *)

END_PROGRAM

Texto estructurado

En los lenguajes de Lista de Instrucciones y Texto Estructurado, la detección de flancos se realiza invocando un bloque de función R_TRIG.


C-28 Solución 11


C-29 Solución 12

Título

Encolado de componentes Pulso

3. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Encolado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 TP_Y1 1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : TP;

(* Pulsador marcha (* Cilindro encolador retraído (* Avance cilindro encolador (* Pulso tiempo encolado

*) *) *) *)

TP_Y1 S1

&

TP

B1

IN

Q

PT

ET

Y1

T#5s END_PROGRAM


PROGRAM Encolado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 TP_Y1 1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : TP;

(* Pulsador marcha (* Cilindro encolador retraído (* Avance cilindro encolador (* Pulso tiempo encolado

*) *) *) *)

TP_Y1 S1

B1

T#5s

Y1

TP IN

Q

PT

ET

END_PROGRAM



C-30 Solución 12

PROGRAM Encolado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 T_Start AT %MX0.0 TP_Y1 1 END_VAR LD AND ST CAL LD ST

: : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; TP;

(* (* (* (* (*

Pulsador marcha Cilindro encolador retraído Avance cilindro encolador Condición de marcha de TP_Y1 Pulso tiempo encolado

*) *) *) *) *)

S1 B1 T_Start TP_Y1( IN := T_Start, PT := T#5s ) TP_Y1.Q Y1

END_PROGRAM


En el lenguaje de Lista de Instrucciones, la transferencia de parámetros para la invocación de un bloque de función puede consistir de una sola variable individual. Para conseguir esto, la variable T_Start se declara en el programa.

PROGRAM Encolado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 TP_Y1 1 END_VAR

: : : :

BOOL; BOOL; BOOL; TP;

(* (* (* (*

Pulsador marcha Cilindro encolador retraído Avance cilindro encolador Pulso tiempo encolado

*) *) *) *)

TP_Y1( IN := S1 & B1, PT := T# 5s ); Y1 := TP_Y1.Q; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-31 Solución 13

Título

Dispositivo de marcado Señal con retardo a la conexión

3. Formulación del programa PLC en uno de los lenguajes de programación del PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Marcado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 RS_Y1 TON_Y1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : RS; : TON;

TON_Y1

(* Pulsador inicio proceso marcado (* Cilindro de marcado retraído (* Cilindro de marcado extendido (* Avance cilindro marcado (* Flip-flop para cilindro marcado (* Señal retardada para marcado

RS_Y1

TON S1 B1

&

T#3s END_PROGRAM

*) *) *) *) *) *)

RS

IN

Q

PT

ET

S

Q1

Y1

R1

B2



C-32 Solución 13

PROGRAM Marcado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 RS_Y1 TON_Y1 END_VAR

: : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; RS; TON;

(* (* (* (* (* (*

Pulsador inicio proceso marcado Cilindro de marcado retraído Cilindro de marcado extendido Avance cilindro marcado Flip-flop para cilindro marcado Señal retardada para marcado

*) *) *) *) *) *)

TON_Y1 S1

B1

Y1

TON

T#3s

IN

Q

PT

ET

B2

S

Y1 R

END_PROGRAM


PROGRAM Marcado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 T_Start AT %MX0.0 RS_Y1 TON_Y1 END_VAR LD AND ST CAL LD S LD R

: : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; RS; TON;

(* (* (* (* (* (* (*

Pulsador inicio proceso marcado Cilindro de marcado retraído Cilindro de marcado extendido Avance cilindro marcado Condición de marcha para TON_Y1 Flip-flop para cilindro marcado Señal retardada para marcado

*) *) *) *) *) *) *)

S1 B1 T_Start TON_Y1( IN := T_Start, PT := T#3s ) TON_Y1.Q Y1 B2 Y1

END_PROGRAM



C-33 Solución 13

PROGRAM Marcado VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 Y1 AT %QX0.0 RS_Y1 TON_Y1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : RS; : TON;

(* Pulsador inicio proceso marcado (* Cilindro de marcado retraído (* Cilindro de marcado extendido (* Avance cilindro marcado (* Flip-flop para cilindro marcado (* Señal retardada para marcado

*) *) *) *) *) *)

TON_Y1( IN := S1 & B1, PT := T#3s ); RS_Y1( S := TON_Y1.Q, R1 := B2 ); Y1 := RS_Y1.Q1; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-34 Solución 13


C-35 Solución 14

Título

Dispositivo de fijación Señal con retardo a la desconexión


PROGRAM Fijación VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 B4 AT %IX0.3 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 Y3 AT %QX0.2 RS_Y2 RS_Y3 TOF_Y1 R_TRIG_B2 END_VAR

: BOOL; (* Pulsador de marcha : BOOL; (* Cilindro fijación retraído : BOOL; (* Cilindro fijación extendido : BOOL; (* Cilindro marcado retraído : BOOL; (* Cilindro marcado extendido : BOOL; (* Avance cilindro fijación : BOOL; (* Avance cilindro marcado : BOOL; (* Retroceso cilindro marcado : RS; (* Flip-flop para Y2 : RS; (* Flip-flop para Y3 : TOF; (* Retardo a la desconexión : R_TRIG; (* Flanco ascendente de B2

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)

TOF_Y1 TOF S1 B1 B3

&

IN

Q

PT

ET

Y1

T#3s RS_Y2

R_TRIG_B2

RS

R_TRIG B2

CLK

Q

S

&

Q1

Y2

R1

B3 B4

RS_Y3 RS

END_PROGRAM


B4

S

B3

R1

Q1

Y3


C-36 Solución 14

PROGRAM Fijación VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 B4 AT %IX0.3 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 Y3 AT %QX0.2 TOF_Y1 END_VAR

: : : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; TOF;

(* (* (* (* (* (* (* (* (*

Pulsador de marcha Cilindro fijación retraído Cilindro fijación extendido Cilindro marcado retraído Cilindro marcado extendido Avance cilindro fijación Avance cilindro marcado Retroceso cilindro marcado Retardo a la desconexión

*) *) *) *) *) *) *) *) *)

TOF_Y1 S1

B1

B3

T#3s B2

B3

Y1

TOF IN

Q

PT

ET Y2

P

S

B4

Y2 R Y3 S

B3

Y3 R


END_PROGRAM


C-37 Solución 14

PROGRAM Fijación VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 B4 AT %IX0.3 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 Y3 AT %QX0.2 T_Start AT %MX0.0 TOF_Y1 R_TRIG_B2 END_VAR LD AND AND ST CAL LD ST CAL LD AND S LD R S LD R

: BOOL; (* Pulsador de marcha : BOOL; (* Cilindro fijación retraído : BOOL; (* Cilindro fijación extendido : BOOL; (* Cilindro marcado retraído : BOOL; (* Cilindro marcado extendido : BOOL; (* Avance cilindro fijación : BOOL; (* Avance cilindro marcado : BOOL; (* Retroceso cilindro marcado : BOOL; (* Condición de marcha para TOF_Y1 : TOF; (* Retardo a la desconexión : R_TRIG; (* Flanco ascendente de B2

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)

S1 B1 B3 T_Start TOF_Y1( IN := T_Start, PT := T#3s ) TOF_Y1.Q Y1 R_TRIG_B2( CLK := B2 ) R_TRIG_B2.Q B3 Y2 B4 Y2 Y3 B3 Y3

END_PROGRAM



C-38 Solución 14

PROGRAM Fijación VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 B4 AT %IX0.3 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 Y3 AT %QX0.2 RS_Y2 RS_Y3 TOF_Y1 R_TRIG_B2 END_VAR

: : : : : : : : : : : :

BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* BOOL; (* RS; (* RS; (* TON; (* R_TRIG; (*

Pulsador de marcha Cilindro fijación retraído Cilindro fijación extendido Cilindro marcado retraído Cilindro marcado extendido Avance cilindro fijación Avance cilindro marcado Retroceso cilindro marcado Flip-flop para Y2 Flip-flop para Y3 Retardo a la desconexión Flanco ascendente de B2

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)

TOF_Y1( IN := S1 & B1 & B3, PT := T#3s ); Y1 := TOF_Y1.Q; R_TRIG_B2( CLK := B2 ); RS_Y2( S := R_TRIG_B2.Q & B3, R1 := B4 ); Y2 := RS_Y2.Q1; RS_Y3( S := B4, R1 := B3 ); Y3 := RS_Y3.Q1; END_PROGRAM

Texto estructurado


C-39 Solución 15

Título

Dispositivo elevador para paquetes Secuencia lineal

2. Descripción de la tarea de control en diagrama de funciones secuencial según IEC848

Posición inicial

1

Cilindro elevador retraído, cilindro de transferencia retraído y paquete presente S Avance cilindro elevación

2

1

2.1 : Cilindro elevador extendido S Avance cilindro transferencia

3

1

3.1 : Cilindro de transferencia extendido S Retroceso cilindro elevador

4

1

4.1 : Cilindro elevador retraído S Retroceso cilindro transfer.

5

1

5.1 : Cilindro de transferencia retraído

Diagrama de funciones según IEC 848


C-40 Solución 15

4. Formulación del programa PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada.

PROGRAM Transport VAR B1 AT %IX0.0 B2 AT %IX0.1 B3 AT %IX0.2 B4 AT %IX0.3 B5 AT %IX0.4 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 END_VAR

: BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL; : BOOL;

(* (* (* (* (* (* (*

Paquete presente Cilindro elevador retraído Cilindro elevador extendido Cilindro de transferencia retraído Cilindro de transferencia extendido Avance cilindro elevador Avance cilindro de transferencia

*) *) *) *) *) *) *)

S_1 B1 B2 B4

& S_2

S

Y1

B3

S

Y2

B5

R

Y1

B2

R

Y2

B4

B3 S_3 B5 S_4

B2 S_5 B4


END_PROGRAM


C-41 Solución 15

El cuerpo principal del programa está estructurado en diagrama de funciones secuencial. Las condiciones de transición asociadas están formuladas en diagramas de bloques de función. Si una condición de transición consiste solamente en una variable booleana, esta se representa en texto estructurado. Las etapas consisten en simples acciones booleanas con los calificadores S (activación memorizante) y R (desactivación memorizante). La etapa S_1 es una etapa vacía.


C-42 Solución 15


C-43 Solución 16

Título

Dispositivo elevador y clasificador para paquetes Secuencia con desvío alternativo


1

Posición inicial Pulsador de marcha y posición inicial

2

S Avance cilindro elevador

1

2.1 : Cilindro elevador extendido y paquete corto 3

S Avance cilindro 2.0

2.1 : Cilindro elevador extendido y paquete largo 1

5

3.1 : Cilindro 2.0 extendido 4

S Retroceso cilindro 2.0

1


4.1 : Cilindro 2.0 retraído 7


6


1

6.1 : Cilindro 3.0 retraído

S Retroceso cilindro elevador 1 7.1 : Cilindro elevador retraído



C-44 Solución 16

4. Formulación del programa PLC Según IEC 1131-3, un programa consiste en un descriptor de programa – este también incluye la declaración de variables – y el cuerpo principal del programa. Esta es la razón por la que la declaración de variables en forma textual es una parte componente de cada solución representada. PROGRAM Clasificación VAR S1 AT %IX0.0 S2 AT %IX0.1 B1 AT %IX0.2 B2 AT %IX0.3 B3 AT %IX0.4 B4 AT %IX0.5 B5 AT %IX0.6 B6 AT %IX0.7 Y1 AT %QX0.0 Y3 AT %QX0.2 Y4 AT %QX0.3 END_VAR

: : : : : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL;

(* (* (* (* (* (* (* (* (* (* (*

Pulsador de marcha Selector , S2=0: paquete corto Cilindro elevador 1.0 retraído Cilindro elevador 1.0 extendido Cilindro 2.0 retraído Cilindro 2.0 extendido Cilindro 3.0 retraído Cilindro 3.0 extendido Retroceso cilindro elevador Avance cilindro 2.0 Avance cilindro 3.0

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)

S_1 S1 & B1 & B3 & B5 S_2

S

Y1

R

Y2

B2

B2 & NOT S2 S

S_3

B2 & S2 Y3

B4

S_5

B4 Y3

B3

B3 S_7

Y4

B6

R

Y4

B5

B6 R

S_4

S

S_6 B5

S

Y2

R

Y1

B1

B1

END_PROGRAM



C-45 Solución 16

El cuerpo principal del programa está estructurado en diagrama de funciones secuencial. Las condiciones de transición asociadas están formuladas en lenguaje de texto estructurado. Las etapas consisten en simpleas acciones booleanas con los calificadores S (activación memorizante) y R (desactivación memorizante). La etapa inicial S_1 es una etapa vacía. Tras la etapa S_2 el programa deriva en dos secuencias alternativas.


C-46 Solución 16


C-47 Solución 17

Título

Dispositivo de estampación con contador Ciclos de conteo


1

Posición inicial Pieza presente, contador no vencido y posición inicial

2

S Avance cilindro 1.0 1 N Incrementar contador en 1

8


N Inicializar contador 1

2.1 : Cilindro extendido 3

Contador vencido y S1 accionado

1



1



1



1


S Retrocxeso cilindro 3.0 7.1 : Cilindro 3.0 retraído


1


C-48 Solución 17

4. Formulación del programa PLC

PROGRAM Estampación VAR S1 AT %IX0.0 B1 AT %IX0.1 B2 AT %IX0.2 B3 AT %IX0.3 B4 AT %IX0.4 B5 AT %IX0.5 B6 AT %IX0.6 B7 AT %IX0.7 Y1 AT %QX0.0 Y2 AT %QX0.1 Y3 AT %QX0.2 Y4 AT %QX0.3 CTU_1 END_VAR

: : : : : : : : : : : : :

BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; BOOL; CTU;

(* (* (* (* (* (* (* (* (* (* (* (* (*

Pulsador de marcha Cilindro 1.0 retraído Cilindro 1.0 extendido Cilindro 2.0 retraído Cilindro 2.0 extendido Cilindro 3.0 retraído Cilindro 3.0 extendido Pieza en almacén Avance cilindro 1.0 Retroceso cilindro 1.0 Avance cilindro 2.0 Avance cilindro 3.0 Contador incremental CTU_1

*) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *) *)



C-49 Solución 17

END_VAR

S_1

S1 & CTU_1.Q

B1 & B3 & B5 & B7 & NOT CTU_1.Q

N

S_8

S_2

S

Y1

R

Y2

N

Count

Counter_init

B2 CTU_1

1

CTU_1 S_2.X

10

CTU CU R PV CV

CTU CU Q R PV CV

1

B2

S_3

S

Y3

B4

R

Y3

B3

S

Y2

B1

R

Y1

S

Y4

B6

R

Y4

B5

B4

S_4 B3 S_5

B1 S_6

B6 S_7 B5

END_PROGRAM



C-50 Solución 17

El cuerpo principal del programa está estructurado en diagrama de funciones secuencial. Las condiciones de transición asociadas están formuladas en lenguaje de texto estructurado. Tras la etapa inicial S_1 el programa deriva en dos secuencial alternativas. Si se acciona el pulsador S1 por primera vez, se inicializa la copia CTU_1 del bloque de función contador. Esto sucede siempre dentro de la acción denominada "Counter_init". El programa regresa a la etapa S_1 con una condición de transición que siempre es cierta. Las condiciones de la cadena secuencial de la izquierda se cumplen ahora. Esta es procesada cíclicamente hasta que se han estampado y expulsado 10 piezas. El verdadero proceso de conteo no está programado en la acción booleana "Count". El flanco que dispara el procedimiento de conteo se crea a través del flag de etapa S_2.X. Cuando la copia del bloque de función CTU_1 ha sido inicializada, se aplica el valor 0 en la entrada CU. Si ahora se ejecuta la etapa S_2, el flag de etapa S_2.X asume el valor 1, mientras que el flanco ascendente se aplica brevemente a la entrada CU. Si la condición de transición B2 se ha cumplido ahora, la acción "Count" se ejecuta como acción no-booleana por última vez. Para este proceso de evolución final, el flag de etapa S_2.X ya tiene el valor 0, por lo que también lo tiene la entrada CU de CTU_1. Si el programa llega una vez más a la etapa S_2, se produce un cambio en el estado de la entrada CU de 0 a 1: se aplica el flanco ascendente para la realización del ciclo de conteo.


D-1 Apéndice

Sección D – Apéndice Fichas técnicas Entrada de señales eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

011088

Indicador y placa de distribución eléctrica. . . . . . . . . . . . . . . . .

030311

Cilindro de simple efecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152887

Cilindro de doble efecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152888

Unidad de mantenimiento con válvula de interrupción . . . . . .

152894

Distribuidor de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152896 Sensor de proximidad inductivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152902

Sensor de proximidad capacitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152903

Sensor de proximidad óptico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152904

Interruptor de proximidad para montaje en cilindro. . . . . . . . . .

152905

Electroválvula de 5/2 vías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152909

Electroválvula de 5/2 vías, doble solenoide . . . . . . . . . . . . . . .

152910

Unidad de conexión E/S digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

159385

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D-3


D-2 Apéndice


011088


1/2

1

S 14

11

S 12 1

S 14

11

S 12

Diseño Este componente consta de dos pulsadores iluminados en forma de contactos momentáneos y un pulsador iluminado en forma de contacto con retención. Todas las conexiones eléctricas son en forma de zócalos de 4 mm. La unidad puede montarse en un bastidor de montaje o en la placa perfilada utilizando cuatro clavijas enchufables. Función Los pulsadores iluminados en forma de contactos momentáneos consisten en un bloque de contactos con dos contactos normalmente cerrados y dos normalmente abiertos, junto con un pulsador con tapa transparente con piloto miniatura. El bloque de contactos se activa presionando el pulsador. Los circuitos eléctricos abren o cierran a través del bloque de contactos. Cuando se suelta el pulsador, el bloque de contactos regresa a su posición inicial. El pulsador iluminado en forma de interruptor con retención consiste en un bloque de contactos con dos contactos normalmente abiertos y dos normalmente cerrados, junto con un pulsador con tapa transparente con piloto miniatura. El bloque de contactos se activa presionando el pulsador. Los circuitos eléctricos abren o cierran a través del bloque de contactos. Cuando se suelta el pulsador, el bloque de contactos permanece en la posición alcanzada. El bloque de contactos regresa a su posición inicial presionando de nuevo el pulsador. Nota Cuando se aplica tensión a las conexiones del indicador óptico, se visualiza el estado de conmutación por medio del piloto miniatura incorporado en el pulsador.

Tensión

24 V DC

Bloque de contactos

2 contactos n.a., 2 contactos n.c.

Capacidad de los contactos

Max. 1 A

Consumo (piloto)

0,48 W

Conexiones

Cuatro clavijas de 4 mm

Sujeto a cambios

Festo Didactic

Datos técnicos

011088


2/2

1

2

S

2

Ejemplo de aplicación: Esquema del circuito eléctrico

S = SPulsador marcha = STA TdeTaster

1

= Contacto ffner

norm. cerrado

= Contacto Schlie er

norm. abierto

2

24V 1

12

14

S 14

11

A1 A2

0V =

2 STA T Taster SS==Pulsador de marcha

Ejemplo de aplicación: Montaje eléctrico práctico

A1 12 A2

Contactos normalmente abiertos, normalmente cerrados: Asignación de contactos en la placa de relés

14 11

Interruptor conmutador Wechsler als Schlie er conectado como contacto n.o. angeschlossen

Contacto norm. cerrado ffner

= Contacto Schlie er

A1 12 A2

norm. abierto

14 11

Interruptor Wechsler als conmutador ffner conectado como contacto n.a. angeschlossen

Festo Didactic

030311

Unidad de indicación y distribución eléctrica

1/2

H

ise o Este componente consiste en un indicador ac stico y cuatro indicadores ópticos con conexiones, y tres l neas de bus para alimentación. Todas las conexiones eléctricas son en forma de zócalos de 4 mm. La unidad puede montarse en un bastidor de montaje o sobre la placa perfilada utilizando cuatro adaptadores de clavijas enchufables.

Función El indi ador a s i o emite un zumbido cuando se aplica tensión a sus conexiones. El indi ador isual, consiste en un cuerpo con una cxaperuza transparente y una lámpara minuatura. Cuando se aplica tensión a sus conexiones, su estado operativo se indica por la lámpara minuatura incorporada. Por cada lámpara se han previsto un par de zócalos puenteados, permitiendo que el componente se utilice además como distribuidor. Nota Para asegurar que el indi ador a de la fuente de alimentación.

s i o funciona correctamente, verificar la polaridad

Tensión

24 V DC

Consumo (indicador ac stico)

0,04 W

Indicador óptico

1,2 W

recuencia (indicador ac stico) Conexiones

Sujeto a cambios

Festo Didactic

420 z Para clavijas de 4 mm

Datos técnicos

H

030311

Unidad de indicación y distribución eléctrica

2/2

1

2

S

3

4

K

K

H1

Y

H2

=Contacto Öffner cerrado en reposo

2

= Contacto Schließer abierto en reposo

Ejemplo de aplicación: Circuito eléctrico

S = Pulsador START - Taster de marcha

1

3

2

4

+24V13

S

12

14

K 14

11

A1

K

Y

H1

H2

A2

0V 2

Ejemplo de aplicación: Montaje eléctrico práctico

S = Pulsador START - Taster de marcha

= Contacto Öffner

cerrado en reposo

= Contacto Schließer

abierto en reposo

Festo Didactic


152887 1/1

Diseño Este cilindro de simple efecto con leva en el vástago y racores rápidos, se halla montado sobre un soporte. El conjunto puede montarse sobre la placa perfilada con el sistema de fijación rápida con dos tuercas de tetones (alternativa de montaje “B”). Función El vástago del cilindro de simple efecto se desplaza en sentido de avance al alimentarlo con aire comprimido. Al cortar y descargar el aire comprimido, el émbolo regresa a su posición de origen por medio de un muelle de retorno. El campo magnético de un imán permanente, unido al émbolo, permite accionar interruptores de proximidad magnéticos. Fluido

Aire comprimido filtrado (con o sin lubricación)

Diseño

Cilindro de émbolo

Presión de funcionamiento máx.

10 bar (1000 kPa)

Carrera máxima

50 mm

Fuerza a 6 bar (600 kPa)

150 N

Mínima fuerza del muelle

13,5 N

Conexión

G 1/8 Racores CU-PK-3 para tubo de plástico PUN-4 x 0,75

Sujeto a modificaciones Datos técnicos

Festo Didactic

Festo Didactic


152888 1/1

Diseño Este cilindro de doble efecto con leva en el vástago y racores rápidos, se halla montado sobre un soporte. El conjunto puede montarse sobre la placa perfilada con el sistema de fijación rápida con dos tuercas de tetones (alternativa de montaje “B”). Función El vástago del cilindro de doble efecto se invierte por medio de la alimentación alternativa de aire comprimido. La amortiguación en ambos extremos evita choques bruscos del émbolo en las culatas. La amortiguación de los finales de recorrido puede ajustarse por tornillos de regulación El campo magnético de un imán permanente, unido al émbolo, permite accionar interruptores de proximidad magnéticos. Fluido

Aire comprimido filtrado (con o sin ubricación)

Diseño

Cilindro de émbolo

Presión de funcionamiento máx.

10 bar (1000 kPa)

Carrera máxima

100 mm

Fuerza a 6 bar (600 kPa)

165 N

Fuerza de retorno a 6 bar (600 kPa) Conexión

140 N G 1/8 Racores CU-PK-3 para tubo de plástico PUN-4 x 0,75

Sujeto a modificaciones Datos técnicos

Festo Didactic

Festo Didactic

Unidad de mantenimiento con válvula de interrupción

152894 1/1

Diseño El filtro regulador con manómetro, racores rápidos y válvula de interrupción, se halla montado en un soporte basculante. El vaso del filtro se halla protegido por una funda metálica. La unidad se monta sobre la placa perfilada por medio de tornillos Allen y tuercas en Te (alternativa de montaje “C”) Función El filtro con separador de agua, limpia el aire comprimido de suciedad, virutas de la tubería, óxidos y condensados. El regulador de presión ajusta el aire comprimido suministrado a la presión de funcionamiento requerida y compensa las fluctuaciones de la presión de entrada. Una flecha en el cuerpo indica el sentido del flujo. El vaso del filtro posee un tornillo de drenaje. El manómetro muestra la presión ajustada. La válvula de interrupción corta y descarga la presión del sistema. La válvula de 3/2 vías se acciona deslizando la corredera cilíndrica azul. Nota Cuando se monta el circuito, asegurarse de que el filtro regulador se monta en posición vertical. El regulador está provisto de un pomo, que permite ajustar la presión requerida girándolo. Apretando el tornillo ranurado en la cabeza del regulador, el ajuste puede bloquearse. Fluido

Aire comprimido

Diseño

Filtro sinterizado con separador de agua, regulador de presión tipo émbolo

Caudal nom. estándar*

750 l/min

Presión máx. entrada.

1600 kPa (16 bar)

Presión máx. salida.

1200 kPa (12 bar)

Grado de filtración

40 µm

Volumen de condensados

14 cm3

Conexión

G 1/8 Racor CU-PK-4 para tubo de plástico PUN-6 x 1

* Presión de entrada Presión de salida Presión diferencial Sujeto a modificaciones

Festo Didactic

1000 kPa (10 bar) 600 kPa (6 bar) 100 kPa (1 bar)

Datos técnicos

Festo Didactic

152896

Distribuidor de aire

1/1

Diseño Este distribuidor de aire con ocho salidas autobloqueadas, se halla sujeto sobre una placa universal. La unidad se fija a la placa perfilada por medio de un sistema de fijación rápido con leva azul (alternativa de montaje “A”). Función El distribuidor con una alimentación P común, permite alimentar de aire comprimido hasta ocho puntos en un sistema de control neumático

Conexión

Sujeto a modificaciones

Festo Didactic

G 1⁄8 1 racor CU-1⁄8-6 para tubo de plástico PUN-6 x 1 8 racores KCU-1⁄8-4 para tubo de plástico PUN-4 x 0,75

Datos técnicos

Festo Didactic

152902


1/2

B

7

G

8

1

3

24V

B

0V

Festo Didactic

4

5

152902


2/2

Diseño Este sensor de proximidad inductivo con LED y conexiones eléctricas se halla montado sobre una base de polímero. La unidad se fija sobre la placa perfilada por medio de un sistema de bloqueo rápido con tuerca azul de tetones (alternativa de montaje “B”) Función El sensor de proximidad inductivo consiste en un circuito oscilador realizado con un circuito resonante paralelo con bobina y condensador, así como un amplificador. El campo electromagnético es dirigido hacia el exterior por medio de un núcleo de ferrita. Cuando un cuerpo conductor de la electricidad penetra en el campo electromagnético, genera unas corrientes parásitas en el material según la ley de la inducción que atenúan la oscilación. Dependiendo de la conductividad, el tamaño y la proximidad del objeto conductor, el oscilador puede atenuarse tanto que deje de oscilar. La atenuación del oscilador se evalúa en la etapa de disparo, lo cual proporciona una señal de salida. El sensor de proximidad tiene salida PNP, es decir, la línea de señal se conecta al potencial positivo en el estado de activación. El interruptor está diseñado en forma de contacto normalmente abierto. La conexión de la carga se realiza entre la señal de salida del sensor y el potencial cero. La superficie activa puede identificarse por el disco de polímero azul. El estado de funcionamiento se indica por un LED. El sensor se halla protegido contra polaridad inversa, sobrecarga y cortocircuito. Nota La adecuada polaridad de la tensión aplicada es necesaria para un correcto funcionamiento. Las conexiones para la tensión de alimentación están codificadas en colores como se indica: rojo para positivo, azul para negativo y negro para la señal de salida. La carga se conecta entre la salida de conmutación y el potencial 0 V de la alimentación.

Datos técnicos

Tensión de conmutación

10 a 30 V DC

Rizado residual

máximo 10% según DIN 41755

Distancia nominal de detección

4 mm (material: acero dulce)

Frecuencia de conmutación

máximo 800 Hz

Función de salida

contacto normalmente abierto, conmutación a positivo

Corriente de salida

máximo 400 mA

Clase de protección

IP65

Conexiones

para clavija de 4 mm o zócalo de 3 pines

Sujeto a cambios

Festo Didactic

152903


1/2

B

1 2 3 4

7

5 6 7 8

G

9

1

3

24V

B

0V

Festo Didactic

4

5

8 9

Oscilador Demodulador Etapa de disparo Indicador de funcionamiento Etapa de salida con corcuito de protección Tensión externa Alimentación interna de tensión constante Condensador con zona activa Salida

152903


2/2

Diseño Este sensor de proximidad capacitivo con LED y conexiones eléctricas se halla montado sobre una base de polímero. La unidad se fija sobre la placa perfilada por medio de un sistema de bloqueo rápido con tuerca azul de tetones (alternativa de montaje “B”) Función El principio de funcionamiento de un sensor capacitivo está basado en la evaluación del cambio de capacidad de un condensador en un circuito resonante RC. Cuando un material se acerca al sensor de proximidad, la capacidad de condensador se estimula (aumentanto), con lo que puede evaluarse un cambio en las características de la oscilación del circuito RC. El cambio de capacidad detende mucho de la distancia, tamaño y constante dieléctrica del material utilizado. El sensor de proximidad tiene una salida PNP, es decir, la línea de señal es conmutada a un potencial positivo en el estado de conmutación. El interruptor está diseñado como un contacto normalmente abierto. La conexión de la carga se realiza entre la señal de salida del sensor y el potencial cero. La superficie activa puede identificarse por el disco de polímero azul. El estado de funcionamiento se indica por un LED. El sensor se halla protegido contra polaridad inversa, sobrecarga y cortocircuito. Nota: La adecuada polaridad de la tensión aplicada es necesaria para un correcto funcionamiento. Las conexiones para la tensión de alimentación están codificadas en colores como se indica: rojo para positivo, azul para negativo y negro para la señal de salida. La carga se conecta entre la salida de conmutación y el potencial 0 V de la alimentación.

Datos técnicos


10 a 30 V DC

Rizado residual

máximo10%

Distancia nominal de conmutación

4 mm

Punto de conmutación reproducible a temperatura constante

≤ 0,01 mm


máximo 100 Hz

Corriente en vacío

aprox. 15 mA

Intensidad de salida

máximo 200 mA

Capacidad de conmutación

máximo 4,8 W

Función de salida

Contacto n.a. conmutación a positivo


IP65

Conexiones

para clavija de 4 mm o zócalo 3 pines

Sujeto a cambios

Festo Didactic

152904


1/2

B

1 2 3 4

9 10

5 6 7 8

11

1

2

3

24V

B

0V

Festo Didactic

12

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Oscilador Emisor fotoeléctrico Receptor foroeléctrico Preamplificador con potenciómetro Función lógica Convertidor nivel/pulso Indicador de estado Etapa de salida con circuito protector Tensión externa Fuente de tensión interna constante Recorrido óptico Salida

152904


2/2

Diseño Este sensor de proximidad óptico con LED y conexiones eléctricas se halla montado sobre una base de polímero. La unidad se fija sobre la placa perfilada por medio de un sistema de bloqueo rápido con tuerca azul de tetones (alternativa de montaje “B”). Función Los sensores de proximidad ópticos consisten en dos módulos principales, el emisor y el receptor. En el caso del sensor de reflexión directa, estos se hallan montados en el mismo cuerpo. El emisor del sensor de reflexión directa emite una luz roja pulsante en el margen del espectro visible. El objeto a detectar refleja parte de la luz emitida. Esta luz es detectada por un dispositivo semiconductor en el receptor que también se halla dispuesto en el cuerpo del sensor y que provoca un cambio en el estado de conmutación. El objeto a detectar puede ser reflectante, mate, transparente u opaco. Todo lo que se necesita es que una parte suficientemente elevada de luz sea reflejada directamente o de forma difusa. La distancia de detección puede variarse por medio de un potenciómetro. El sensor de proximidad tiene una salida PNP, es decir, la línea de señal es conmutada a un potencial positivo en el estado de conmutación. El interruptor está diseñado como un contacto normalmente abierto. La conexión de la carga se realiza entre la señal de salida del sensor y el potencial cero. La superficie activa puede identificarse por el disco de polímero azul. El estado de funcionamiento se indica por un LED. El sensor se halla protegido contra polaridad inversa, sobrecarga y cortocircuito. Nota: La adecuada polaridad de la tensión aplicada es necesaria para un correcto funcionamiento. Las conexiones para la tensión de alimentación están codificadas en colores como se indica: rojo para positivo, azul para negativo y negro para la señal de salida. La carga se conecta entre la salida de conmutación y el potencial 0 V de la alimentación.

Datos técnicos


10 a 30 V DC

Rizado residual

máximo 10%

Distancia nominal de detección

0 a 100 mm (ajustable)


máximo 200 Hz

Función de salida

Contacto n.a. conmutación a positivo

Corriente de salida

máximo 100 mA


IP65

Conexiones

para clavija de 4 mm o zócalo de 3 pines

Sujeto a cambios

Festo Didactic

152905

Interruptor de proximidad para montaje en cilindro

1/1

BN

BK BU

Diseño Este interruptor de proximidad consta de un sensor y un kit de montaje. La conexión eléctrica se realiza por medio de una clavija. El zócalo y el cable (incluido en el kit) se necesitan para este fin. Función El interruptor de proximidad emite una señal eléctrica cuando penetra en un campo magnético (es decir, el campo del imán permanente montado sobre el émbolo del cilindro). Las conexiones eléctricas se hallan embebidas en el interruptor. El estado de conmutación se muestra por un LED. Este LED amarillo luce cuando el interruptor está accionado.

24V BN

BK

BU 0V

Nota Para asegurar una operación de conmutación correcta, asegurarse que la polaridad de las tensiones aplicadas al interruptor son correctas. Los cables están codificados por colores; azul (BU) para el negativo, rojo (BN) para el positivo y negro (BK) para la señal de salida. La carga (relé) se conecta entre este y el terminal negativo. El interruptor se halla protegido contra polaridad incorrecta, sin embargo, no se halla protegido contra cortocircuito.

Tensión de interrupción

24 V DC/AC

Intensidad de interrupción

Máx. 500 mA

Precisión

± 0,1 mm

Conexión

Clavija con cable para zócalo

Cable

con clavijas de 4 mm

Sujeto a cambios Datos técnicos

Festo Didactic

Festo Didactic

Electroválvula de 5/2 vías

152909 1/1

2(B)

4(A)

5(R)

3(S)

1(P)

Diseño Esta válvula de 5/2 vías de una sola bobina, con racores rápidos esta unida a una placa de función que se halla provista de una conexión P y un silenciador. La unidad se monta sobre la placa perfilada con un sistema de bloqueo rápido con leva azul (alternativa de montaje “A”). Función La electroválvula invierte cuando se aplica tensión a la bobina del solenoide (1  4) y regresa a su posición inicial (1  2) por un muelle de retorno cuando cesa la señal. El estado de conmutación se visualiza por medio de un LED en la carcasa del terminal Nota La bobina del solenoide se caracteriza por un muy bajo consumo y una baja generación de calor. La conexión eléctrica incorpora protección contra polaridad incorrecta para el LED y un circuito de protección. Sección neumática Fluido

Aire comprimido, filtrado (con o sin lubricación)

Diseño

Válvula de corredera pilotada, con muelle de retorno

Margen de presión

250 a 800 kPa (2,5 a 8 bar)

Tiempo de conmutación

a 600 kPa (6 bar) Con.: 20 ms, Descon.: 30 ms

Caudal nominal estándar

500 l/min

Conexión

Racor CU-PK-3 para tubo de plástico PUN-4 x 0.75

Sección eléctrica Tensión

24 V DC

Consumo

1,5 W

Duración

100%

Conexión

Para clavijas de 4 mm y conector doble

Sujeto a cambios

Datos técnicos

Festo Didactic

Festo Didactic

Válvula de 5/2 vías, doble solenoide

152910 1/1

4(A)

2(B)

3(S)

5(R) 1(P)

Diseño Esta válvula de 5/2 vías con racores rápidos está montada sobre una placa equipada con una entrada P y un silenciador. La unidad se fija sobre la placa perfilada utilizando el sistema de fijación rápida con leva azul (variante de montaje “A”) Función La electroválvula invierte su estado cuando se aplica tensión a la bobina del solenoide y permanece en esta posición aunque desaparezca la señal. Cuando aparece una señal en la bobina opuesta, la válvula invierte de nuevo su estado. El estado de conmutación se visualiza por medio de un LEDs incorporados en los conectores de las bobinas. Nota Las bobinas del solenoide se caracterizan por su bajo consumo y su poca generación de calor. La conexión eléctrica incorpora una protección contra polaridad incorrecta para el LED y un circuito de protección. Sección neumática Fluido

Aire comprimido, filtrado (con o sin lubricación)

Diseño

Válvula de corredera pilotada, con muelle de retorno

Margen de presión

150 a 800 kPa (1,5 a 8 bar)

Tiempo de conmutación

a 600 kPa (6 bar) 10 ms

Caudal nominal estándar

500 l/min

Conexión

Racor CU-PK-3 para tubo de plástico PUN-4 x 0.75

Sección eléctrica Tensión

24 V DC

Consumo

1,5 W

Duración

100%

Conexión

Para clavijas de 4 mm y conector doble

Sujeto a cambios

Datos técnicos

Festo Didactic

Festo Didactic

Unidad de conexión E/S digitales

159385 1/2

Diseño Esta unidad de conexión está dispuesta en un cuerpo provisto de pasadores de fijación y se monta en el bastidor de un armario de maniobra o en la placa de montaje perfilada con ayuda de adaptadores enchufables. Las conexiones eléctricas para la alimentación se conectan por medio de clavijas de 4 mm. El control lógico programable se conecta a una regleta/conector de 18 pines. Función La unidad de conexión permite cablear interruptores, sensores y actuadores a las entradas y salidas de los controles conectados por medio de zócalos y clavijas de 4 mm. Cada una de las entradas digitales (I_.0 a I_.7) y salidas (Q_.0 a Q_.7) de un control lógico programable son accesibles simultáneamente. El estado de conmutación de las salidas se indica por medio de un diodo LED.

Festo Didactic

159385

Unidad de conexión E/S digitales

2/2

Tensión de funcionamiento admisible

24 VDC

Rizado residual

máx. 10%

Entradas Corriente de entrada Tolerancias en el nivel de entrada

8 entradas digitales * *

Salidas Tensión de salida Corriente de salida

8 salidas digitales * *

Consumo del LED a 24 V

5 mA

Conexión eléctrica Tensión de funcionamiento Entradas y salidas

Datos técnicos

zócalos de 4 mm zócalos de 4 mm y clavijas enchufables con regleta

Sujeto a cambios

* Para las especificaciones de los datos de entrada y salida, por favor, véase el manual del control lógico programable utilizado.

Nota La unidad de conexión se suministra con una regleta/conector de 18 pines para el cable de conexión entre el control lógico programable y la unidad de conexión. La asignación de los 18 pines se da en la tabla inferior. Zócalo Nº

Asignación de la regleta/conector de 18 pines (de ariba a abajo)

Zócalo Nº

Zócalo Nº

1

24 V DC

7

I_.4

13

Q_.2

2

0 V DC

8

I_.5

14

Q_.3

3

I_.0

9

I_.6

15

Q_.4

4

I_.1

10

I_.7

16

Q_.5

5

I_.2

11

Q_.0

17

Q_.6

6

I_.3

12

Q_.1

18

Q_.7

Festo Didactic

D-3 Glosario

Acción Elemento de una etapa. La acción contiene las partes de ejecución de un programa en Diagrama de Funciones Secuencial. Bit Forma derivada de "binay digit / dígito binario": carácter bivalente (binario), la más pequeña unidad de información. Bloque de acción Colección de calificador de acción, nombre de la acción, variables de realimentación y contenido de la acción. Bloques de función Los bloques de función son partes del programa que pueden utilizarse repetidamente, para procesar los datos de entrada hacia datos de salida. También pueden utilizarse para almacenar resultados intermedios y tienen un nombre para cada aplicación. Bus de control Circuito del bus en un sistema de bus, que transmite exclusivamente instrucciones de control. Bus de datos Bus de un PLC, con el que se transmite información (señales, datos). Bus de direcciones Haz de conductores de un sistema, que transmite exclusivamente información sobre direcciones, es decir, direcciones de entradas y salidas del PLC, flags o dispositivos periféricos. Byte Una unidad de datos consistente en 8 bits Calificador de acción Cada acción tiene un calificador, que describe su comportamiento en mayor detalle. Ciclo En un ciclo, el estado de las entradas es leído de la tabla de imagen al principio, el programa es procesado una vez completamente, y a continuación se actualiza la tabla de imagen de salidas. Declaración de datos Para poder acceder a datos con nombres simbólicos, estos deben primero estar enlazados en declaraciones con tipos de datos. Derechos de acceso IEC 1131-3 especifica para todas las variables, a partir de qué punto y hasta qué alcance puede producirse el acceso de lectura , escritura o cambio de una variable.


D-4 Glosario

Derivación alternativa La derivación es la ejecución de un programa en Diagrama de Funciones Secuencial en uno o varios recorridos posibles. El recorrido tomado depende de las condiciones de transición del funcionamiento del programa. Derivación paralela (simultánea) Las derivaciones paralelas son aquellos tipos de derivaciones en un Diagrama de Funciones Secuencial, que contienen un programa que sigue por varias derivaciones simultáneamente. Cuando se alcanza el final, se sincroniza su finalización. Diagrama de bloques de función (FBD) Un lenguaje de programación según IEC 1131-3, que interconecta gráficamente las funciones y bloques de función para resolver una tarea de control. Diagrama de Contactos (LD) Un lenguaje de programación estandarizado en IEC 1131-3, derivado de la representación del esquema de un circuito. Diagrama de Funciones Secuencial Lenguaje gráfico de programación de IEC 1131-3. Su objetivo es estructurar las tareas de los programas de control en etapas y transiciones. EEPROM Desarrollo avanzado de las EPROMs. Se utiliza un impulso eléctrico para borrar el contenido de la memoria, en lugar de rayos ultravioletas. Subsecuentemente, puede escribirse nueva información en la memoria. EPROM Memoria de sólo lectura, cuyo contenido se borra con luz UV, y que puede reescribirse con nueva información. Etapa Las etapas son la parte de ejecución y al mismo tiempo los recursos de organización del Diagrama de Funciones secuencial Etapa inicial, Etapa de inicialización Una etapa especial en el Diagrama de Funciones Secuencial, que se ejecuta en primer lugar y al principio del programa. cada estructura secuencial (red) tiene una única etapa inicial. Funciones Una función es una parte del programa, que suministra un único valor para las variables de entrada transmitidas. la información no puede ser almacenada de forma intermedia en una función.


D-5 Glosario

Instrucción (command) Instrucción a la MPU de un PLC para la ejecución de una operación definida con precisión. La instrucción consiste en una parte de operación, que contiene información sobre lo que hay que hacer y el operando o la parte de dirección. esto define dónde hay que hacer algo y dónde debe leerse o almacenarse la información. Interface paralelo Interface para la transmisión de bits de datos en paralelo. Ventaja: Se consiguen elevadas velocidades de transmisión como resultado de la transmisión simultánea de 8 bits de datos. Desventaja: longitud limitada de la línea. Interface serie Interface serie para la transmisión de datos. Ventajas: Un interface serie permite transmitir y recibir datos al mismo tiempo. Desventaja: bajas velocidades de transmisión. Lenguajes de programación IEC 1131-3 permite la utilización de diferentes lenguajes de programación, parcialmente incluso en forma mezclada, para la creación de un programa de control. El diagrama de bloques de función, el diagrama de contactos, la lista de instrucciones y el texto estructurado son lenguajes de programación estandarizados de este tipo. Lista de asignaciones, lista de declaraciones La lista de asignaciones designa y explica el equipamiento conectado al PLC (pulsadores, válvulas, contactores, etc.). En IEC 1131-3, estas listas son reemplazadas por la declaración estructurada de variables. Esto no significa que un sistema de programa no sea capaz de crear listas de este tipo para la documentación de un programa de control. Lista de Instrucciones (IL) Lenguaje de programación orientado a la máquina según IEC 11313, hecho a base de instrucciones. Las instrucciones consisten principalmente en un operador y un operando. Memoria de sólo lectura ROM Read Only Memory: Memoria cuyo contenido sólo puede ser leído. MPU Abreviación de ’Main Processing Unit’ (Unidad de procesamiento principal (antiguamente CPU - Central Process Unit o Unidad Central de Proceso UCP)


D-6 Glosario

Palabra clave Algunas palabras en el estándar están reservadas a tareas específicas, por lo que no pueden utilizarse libremente. Programa de control El programa de un PLC representando el total de todas las instrucciones para el procesamiento de señales, como resultado de lo cual, se influye sobre el equipamiento a controlar. Consiste en una secuencia de instrucciones. Sistema de bus Sistema de bus para la transmisión de datos entre, por ejemplo, módulos individuales de un PLC Sistema de Control Lógico (combinatorio) Sistema de control, en el cual las combinaciones de señales de salida están asignadas a las señales de salida en todo momento. Esta asignación se realiza predominantemente por medio de operaciones lógicas. Un programa combinatorio se realiza completamente en un ciclo. Sistema de control secuencial Un sistema de control, que es subdividido en etapas que se procesan consecutivamente. Sólo después que se ha ejecutado una etapa, se ejecuta la siguiente. El paso de una etapa a la siguiente depende de ciertas condiciones, las condiciones de transición. Tabla de imagen Los programas de PLC, normalmente no operan directamente en las entradas y salidas del PLC, sino sobre una imagen (copia de los valores de la señal en la memoria interna). Las entradas se leen al principio del ciclo; al final del ciclo, la imagen de las salidas se emite físicamente hacia las salidas. Texto estructurado (ST) Un lenguaje textual de alto nivel de IEC 1131-3 para la creación de programas de control Tiempo de ciclo El tiempo de ciclo de un PLC es el tiempo requerido por la unidad de control central para procesar una vez el programa desde el principio al final. Esto también tiene en cuenta el tiempo requerido para leer y para emitir la tabla de imagen. La indicación del tiempo se hace generalmente en ms/K. Tipo de datos Las variables de IEC 1131-3 pueden ser de diferentes tipos. Las declaraciones correspondientes permiten la definición de tipos de datos.


D-7 Glosario

Transición El elemento de un Diagrama de funciones secuencial, que evalúa una expresión booleana y habilita el paso el flujo del programa a la siguiente etapa Transmisión de datos en paralelo La transmisión de cada bit individual se realiza por una línea aparte. Para transmitir un byte, por lo tanto, se necesitan 8 líneas individuales en paralelo que transmitan simultáneamente. Transmisión de datos en serie Forma de transmitir datos, en la que los datos se transmiten consecutivamente bit a bit. Para ello se necesita por lo menos una línea de datos. Unidades de organización de programas IEC 1131-3 distingue entre diferentes partes de un programa de control y requiere estructuración en unidades de organización. Estos son los programas, funciones y bloques de función. Una unidad de mayor nivel de organización es la configuración. Valor inicial, Valor de partida A una varia se le puede asignar un valor inicial durante la generación del programa, que es el que la variable asumirá al empezar el programa. Variable de realimentación La memoria de realimentación es programada por el usuario e indica el final o eventualmente una condición de error de la acción ordenada. La variable de realimentación se utiliza a menudo en la siguiente condición de transición.


D-8 Glosario


CURSO festo de PLC.pdf

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