Introducción al PLC.pdf

PLC´S

TEMARIO

INTRODUCCION INTRODUCCION PLC

C A P I T UL UL O I

CONCEPTOS BÁSICOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA DIGITAL

Comprensión del concepto digital Concepto de bit Circuito digital Niveles de voltaje y estados lógicos Circuitos integrados Tecnologías de fabricación CAPITULO II

SISTEMA DE NUMERACIÓN NUMERACIÓN Y CÓDIGOS CÓDIGOS

Código Sistema decimal Sistema binario Sistema octal Sistema hexadecimal Sistema BCD Conversión entre los diferentes sistemas numéricos Ejercicios propuestos CAPITULO III

ARITMÉTIC ARITMÉTICA A BINARIA BINARIA BÁSICA BÁSICA

Suma o adición Sustracción o resta Multiplicación División Complemento a uno Complemento a dos Resta con complemento a dos Ejercicios propuestos CAPITULO IV

FAMILIAS LÓGICAS

Familias lógicas Familia lógica TTL Familia lógica CMOS Precauciones a tomar en el manejo de dispositivos CMOS

C A P I T UL UL O V

COMPUERTAS COMPUERTAS LÓGICAS

Compuertas lógicas Compuerta AND Compuerta OR Compuerta NOT Compuerta YES Compuerta NAND Compuerta NOR Compuerta XOR Compuerta XNOR Implementación de funciones con compuertas básicas Implementación de funciones con lógica NAND y NOR Simplificación de funciones Álgebra de Boole Conceptos básicos Operaciones básicas y derivadas Postulados del álgebra de Boole Teoremas del álgebra de Boole Mapas de Karnaugh Método tabular Ejercicios propuestos

C A P I T UL UL O V I

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES SECUENCIALES

Introducción Biestables Latches Flip-flops Disparo de los flip-flops Tipos de flip-flops CAPITULO VII

CONVERTIDORES CONVERTIDORES ANALÓGICOS ANALÓGICOS A DIGITAL

Introducción Teoría del muestreo Convertidor tipo flash Convertidor tipo rampa Convertidor de doble rampa Convertidor de aproximaciones sucesivas Error de cuantización Diagrama lógico de un convertidor A/D

CAPITULO VIII

CONVERTIDORES CONVERTIDORES DIGITALES A ANALÓGICO ANALÓGICO

Introducción Convertidor D/A empleando escala binaria de resistencias Convertidor D/A usando resistencias conectadas en escalera Parámetros de los convertidores D/A CAPITULO IX

SISTEMA SISTEMA DIGITAL DIGITAL

Introducción Sistema digital Unidad central de proceso Memoria central Dispositivos de entrada/salida CAPITULO IX

INTRODUCCION INTRODUCCION A LA AUTOMATIZACION AUTOMATIZACION DE PROCESOS

Introducción Autómatas o PLC´s Redes en automatización Automatización con Microcontroladores Control por computadora Instrumentación con PC Robótica Industrial C A P I T UL UL O X

INTRODUCCION INTRODUCCION AL CONTROL Y A LOS AUTOMATISMOS AUTOMATISMOS

Introducción Clases de automatismos Automatismos Analógicos Automatismos Digitales Automatismos Híbridos Automatismos Cableados Automatismos Programables

C A P I T UL UL O X I

INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN A LOS PLC’s

Definición. Introducción Arquitectura interna de un PLC Módulos de entradas discretos Módulos de salida discretos Módulos de entrada analógicos Módulos de salidas analógicos Características generales de un sistema basado en PLC

CAPITULO XII DIAGRAMA DIAGRAMAS S DE ESCALE ESCALERA RA PARA PLC

Programación y lenguajes Conceptos de diagramas de escalera aplicados a PLC’s. Diagrama de escalera Contactos Salidas Configuraciones básicas Enclavamiento o retención: Temporizadores Ejercicios

Í N D IC E

INTRODUCCION INTRODUCCION PLC

CAPITULO I

CONCEPTOS BÁSICOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA DIGITAL

Comprensión del concepto digital Concepto de bit Circuito digital Niveles de voltaje y estados lógicos Circuitos integrados Tecnologías de fabricación

2 3 4 4 5 7 CAPITULO II

SISTEMA DE NUMERACIÓN NUMERACIÓN Y CÓDIGOS CÓDIGOS

Código Sistema decimal Sistema binario Sistema octal Sistema hexadecimal Sistema BCD Conversión entre los diferentes sistemas numéricos Ejercicios propuestos

9 9 9 10 10 11 12 17

CAPITUL CAPITULO O III III

ARITMÉTIC ARITMÉTICA A BINARIA BINARIA BÁSICA BÁSICA

Suma o adición Sustracción o resta Multiplicación División Complemento a uno Complemento a dos Resta con complemento a dos Ejercicios propuestos

20 20 21 22 22 23 23 24 CAPITULO IV

FAMILIAS LÓGICAS

Familias lógicas Familia lógica TTL Familia lógica CMOS Precauciones a tomar en el manejo de dispositivos CMOS

27 27 28 28

CAPITUL CAPITULO O V V

COMPUERTAS COMPUERTAS LÓGICAS

Compuertas lógicas Compuerta AND Compuerta OR Compuerta NOT Compuerta YES Compuerta NAND Compuerta NOR Compuerta XOR Compuerta XNOR Implementación de funciones con compuertas básicas Implementación de funciones con lógica NAND y NOR Simplificación de funciones Álgebra de Boole Conceptos básicos Operaciones básicas y derivadas Postulados del álgebra de Boole Teoremas del álgebra de Boole Mapas de Karnaugh Método tabular Ejercicios propuestos

30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 37 40 40 40 41 41 41 43 45 47

CAP CAPITULO ITU LO VI V I

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES SECUENCIALES

Introducción Biestables Latches Flip-flops Disparo de los flip-flops Tipos de flip-flops

49 49 49 50 51 51 CAPITUL CAPITULO O VII V II

CONVERTIDORES CONVERTIDORES ANALÓGICOS ANALÓGICOS A DIGITAL

Introducción Teoría del muestreo Convertidor tipo flash Convertidor tipo rampa Convertidor de doble rampa Convertidor de aproximaciones sucesivas Error de cuantización Diagrama lógico de un convertidor A/D

58 59 60 61 62 63 64 65

CAPITULO VIII

CONVERTIDORES CONVERTIDORES DIGITALES A ANALÓGICO ANALÓGICO

Introducción Convertidor D/A empleando escala binaria de resistencias Convertidor D/A usando resistencias conectadas en escalera Parámetros de los convertidores D/A

67 67 68 70

CAPITULO IX

SISTEMA SISTEMA DIGITAL DIGITAL

Introducción Sistema digital Unidad central de proceso Memoria central Dispositivos de entrada/salida

72 72 73 73 74 CAPITULO IX

INTRODUCCION INTRODUCCION A LA AUTOMATIZACION AUTOMATIZACION DE PROCESOS

Introducción Autómatas o PLC´s Redes en automatización Automatización con Microcontroladores Control por computadora Instrumentación con PC Robótica Industrial

76 77 78 79 79 80 80 CAPITUL CAPITULO O X X

INTRODUCCION INTRODUCCION AL CONTROL Y A LOS AUTOMATISMOS AUTOMATISMOS

Introducción Clases de automatismos Automatismos Analógicos Automatismos Digitales Automatismos Híbridos Automatismos Cableados Automatismos Programables

82 83 84 84 84 85 85

CAP CAPITULO ITU LO XI X I

INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN A LOS PLC’s

Definición. Introducción Arquitectura interna de un PLC Módulos de entradas discretos Módulos de salida discretos Módulos de entrada analógicos Módulos de salidas analógicos Características generales de un sistema basado en PLC

88 88 90 98 99 99 99 100

CAPITULO XII DIAGRAMA DIAGRAMAS S DE ESCALE ESCALERA RA PARA PLC

Programación y lenguajes Conceptos de diagramas de escalera aplicados a PLC’s. Diagrama de escalera Contactos Salidas Configuraciones básicas Enclavamiento o retención: Temporizadores Ejercicios

102 103 103 104 105 106 108 115 116

CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL

C A P I T UL UL O I

CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL COMPRENSION DEL CONCEPTO DIGITAL

La electrónica digital ha sido una revolución tecnológica muy importante y decisiva de las últimas década décadas. s. Su evoluc evolución ión vertigi vertiginos nosa a ha cambiad cambiado o el ritmo de nuestro nuestro tiempo y represe representa nta el liderazg liderazgo o tecnológico tecnológico de la vida moderna. moderna. Los avances avances alcanz alcanzado ados s en el campo campo de la electró electrónic nica a digital digital han permitido permitido el desarro desarrollo llo y la fabricación masiva, a bajo costo, de calculadoras de bolsillo, relojes digitales, computadoras personales, robots, y toda una generación de aparatos y sistemas inteligentes de uso doméstico, comercial, industrial, automotriz, automotriz, científico, científico, médico, etc.

Fig. 1.1 Sistemas digitale digitales. s.

En gran parte, todo este desarrollo ha sido posible gracias al milagro de la microelectrónica. Esta tecnología ha permitido fabricar sobre pequeñas pastillas de silicio llamadas chips o circuitos integrados, sistemas completos que contienen miles de componentes electrónicos. En sus inicio inicios, s, la electró electrónica nica digital digital era una ciencia ciencia exclusiv exclusiva a para para ingenie ingenieros ros y unos unos pocos pocos especialistas que la hacían misteriosa e impenetrable. Por fortuna, las cosas cambiaron y la invención de los circuitos integrados digitales la hizo accesible a todo el mundo. La electrónica digital tuvo un desarrollo incipiente durante la era de los tubos de vacío. Después, con la invención del transistor, se facilito su progreso y avance.

2

Pero, Pero, defini definitiva tivament mente, e, el gran gran salto salto se logró logró cuando cuando aparec apareciero ieron n los circuito circuitos s integra integrados dos y revolucionaron revolucionaron el panorama panorama tecnológico tecnológico existente, relegando a los transistores a labores secundarias. secundarias. La intro introdu ducci cción ón de los los circu circuit itos os integ integrad rados os hizo hizo posib posible le la minia miniatu turiz rizac ació ión n de los los siste sistemas mas digitales, digitales, diversificó sus aplicaciones aplicaciones y masificó la producción producción de aparatos aparatos con tecnología digital. Actualmente, la electrónica digital está en pleno desarrollo y los logros en este campo son cada vez más sorprendentes. Así mismo, la tendencia de los fabricantes es obtener circuitos integrados más complejos, más pequeños, con menos consumo de energía y un menor costo para el usuario.

CONCEPTO DE BIT.

La electrónica digital puede definirse como la parte de la electrónica que estudia los dispositivos, circuitos circuitos y sistemas digitales, digitales, binarios o lógicos. lógicos. A diferencia de la electrónica lineal o analógica que trabaja con señales analógicas que pueden adoptar una amplia gama de valores de voltaje, los voltajes en electrónica digital están restringidos a adoptar uno de dos valores llamados niveles lógicos alto y bajo o estados 1 y 0. Generalmente, un nivel lógico alto ó 1, corresponde a la presencia de voltaje y un nivel lógico bajo ó 0 corresponde a la ausencia del mismo. En la realidad, los circuitos digitales no son más que una combinación de muchos interruptores, extremadamente rápidos, que se cierran o abren en un momento dado, formando determinados patrones de unos (1’s) y ceros (0’s) que se emplean para muchos propósitos dentro de los aparatos electrónicos. En los circuitos digitales prácticos, los estados lógicos 1 y 0 corresponden a dos niveles de voltaje claramente definidos. La salida de un circuito digital asume únicamente uno de estos dos valores en respuesta a una o más entradas que pueden estar indistintamente en alto o en bajo. En terminología digital, los niveles o estados lógicos 1 y 0 se denominan bits. La palabra bit es una contrac contracció ción n de binary binary digit digit (dígito (dígito binario binario). ). Todos Todos los sistemas sistemas digita digitales les electró electrónico nicos s manejan manejan información en forma de bits. Un bit bit 1 ó 0 puede puede repre represe sent ntar ar la condi condici ción ón prend prendida ida o apag apagada ada de una una lámpa lámpara ra,, el esta estado do cerrado o abierto de un interruptor, la presencia o ausencia de un agujero en una tarjeta perforada, etc. BIT NIBBLE BYTE WORD (PALABRA)

0–1 4 BITS 8 BITS 16 BITS Tabla 1.1

El prefijo Kilo en electrónica digital es igual a 1,024, y el prefijo Mega es igual a 1,048,576 por lo tanto 1 Kilobyte es igual a 8192 bits y el prefijo Giga es igual 1,073,741,824, 1,073,741,824, por lo tanto 1 Megabyte es igual 8 388 608 bits, y 1 Gigabyte es igual a 8,589,934,592 bits. CIRCUITO DIGITAL

Los circuitos digitales o lógicos trabajan con señales que pueden adoptar únicamente uno de dos valores posibles. En un instante dado, las entradas y salidas de un circuito digital están en alto o en bajo pero no en un valor intermedio. 3

Debido Debido a su caracte característ rística ica de adopta adoptarr solamen solamente te uno de dos valore valores s posible posibles, s, los circuitos circuitos digitales digitales se utilizan con éxito en aplicaciones aplicaciones donde se requiere precisión y confiabilidad. confiabilidad. El bit bit es la unida unidad d básic básica a de infor informac mació ión n de cualqu cualquie ierr siste sistema ma digit digital, al, desd desde e la más simpl simple e compuerta hasta el más sofisticado microcomputador. Un circuito digital puede tener una o más entradas y una o más salidas. El nivel o estado lógico de cada salida depende del estado de cada una de las entradas y de la función específica para la que ha sido diseñado el circuito. Los circuitos digitales se pueden implementar en la práctica mediante componentes discretos o en forma integrada. integrada. Los circuitos de componentes discretos son los constituidos de transistores, resistencias, diodos, conden condensad sadore ores s y otros otros disposi dispositivo tivos s individ individual uales es intercon interconect ectado ados s sobre sobre una tarjeta tarjeta.. En un circuito circuito integrado, integrado, todos los componentes se fabrican conjuntamente conjuntamente sobre una pastilla de silicio o chip. NIVELES DE VOLTAJE Y ESTADOS LÓGICOS

En todos los circuitos digitales prácticos los estados lógicos 1 y 0 se implementan con niveles de voltaje. voltaje. Estos niveles tienen rangos muy definidos, definidos, separados por una zona de valores valores inválidos. inválidos.

+V V3 Nivel Alto V2 Zona de Transición V1 V0

Nivel Bajo

t

Fig. 1.2 Niveles de de voltaje. voltaje. En la figura anterior, el nivel bajo válido es el rango de voltajes entre V 0 y V1, mientras que el nivel alto válido es el rango de voltajes entre V 2 y V3. Los voltajes superiores a V 3 o inferiores a V0 son generalmente dañinos para los dispositivos digitales y deben evitarse. Generalmente, V 0 corresponde a un nivel de 0 V. y V 3 al valor del voltaje de alimentación. La zona de niveles inválidos entre V 1 y V2 es crítica. En esta área, los circuitos digitales trabajan en forma errática porque no saben que hacer. Un voltaje en ese rango o puede ser interpretado como un 1 lógico o como un 0 lógico o no producir efecto alguno. Los niveles de voltaje en los circuitos integrados digitales varía de acuerdo con la familia lógica (TTL o CMOS) a la que pertenece el dispositivo.

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CIRCUITOS INTEGRADOS

La principal razón por la que los sistemas digitales hayan adquirido tanta popularidad y sean cada vez más sofisticados, compactos y económicos ha sido el alto grado de perfeccionamiento logrado en el desarrollo desarrollo en masa de circuitos circuitos integrados. integrados. Prácticamente, todos los equipos digitales modernos se fabrican usando circuitos integrados. Un circuito integrado o C.I. es aquel en el cual todos los componentes, incluyendo transistores, diodos, diodos, resistencias, resistencias, condensadores condensadores y alambres de conexión, conexión, se fabrican fabrican e interconectan interconectan completamente completamente sobre un chip o pastilla semiconductora semiconductora de silicio. silicio. Una vez procesado, el chip se encierra en una cápsula plástica o de cerámica que contiene los pines de conexión a los circuitos externos. Las cápsula cápsulas s plástic plásticas as son más livian livianas as pero las cerámic cerámicas as son más resiste resistente ntes s y pueden pueden trabajar trabajar a m ás altas temperaturas. Una pastilla típica tiene aproximadamente de 2.5 a 6.5 mm. de lado y 0.5 mm. de espesor. Los chips digitales más pequeños pequeños contienen varios componentes componentes sencillos sencillos como compuertas, compuertas, inversores y flip-flo flip-flops. ps. Los más grande grandes s contie contienen nen circuit circuitos os y sistema sistemas s complet completos os como contad contadore ores, s, memoria memorias, s, microprocesadores, etc. La mayorí mayoría a de los los circu circuito itos s integ integrad rados os digi digital tales es vien vienen en en prese present ntaci ación ón tipo tipo DIP DIP (Dual (Dual In-line Package) o de doble hilera. El pin número 1 se identifica mediante una ranura o un punto grabado en la parte superior de la cápsula. La enumeración de los pines se realiza en sentido contrario al de las manecillas manecillas del reloj. 14

13

12 12

11

10

9

8

6

7

M8228 DM74LS08N 1

2

3

4

5

Fig. 1.3 Circuito integrado. integrado. Las configuraciones más comunes de los circuitos integrados digitales tipo DIP son las de 8, 14, 16, 24, 40 y 64 pines. pines. Las dos últimas últimas contie contienen nen generalmen generalmente te micropro microproces cesado adores res y otras otras funcion funciones es digitales relativamente complejas.

5

14

13

12 12

11

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8

M8228

8 pines

DM74LS08N

14 pines 1

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5

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7

16 pines

40 pines

24 pines

Fig. 1.4 Configuración Configuración de los circuitos circuitos integrados. integrados. La cápsula trae impresa la información respecto al fabricante, la referencia del dispositivo y la fecha de fabricación. Cada fabricante de circuitos integrados se identifica mediante un logotipo distintivo. La referencia designa específicamente al dispositivo. Serie 74

Numero de unidad por tipo funcional M8228 DM74LS08N

Fabricante SN Texas Instrument MC Motorola DM National IM Intersil N Signetics Signetics MM Monolithic Monolithic Memories Memories P Intel H Harries F Fairchild Fairchild

J Empaque Empaque de cerámica cerámica W Empaque Empaque simple N Empaque Empaque de plástico plástico Característica H (Alta potencia) potencia) LS (Baja potencia) potencia) Sin letras (estándar) (estándar) S (Schottky de alta velocidad) L (Baja potencia) HC (CMOS de alta velocidad)

Fig. 1.5 Descripción Descripción de un circuito circuito integrado. integrado.

El código de la fecha informa cuando fue manufacturado el chip. Las dos primeras cifras indican el año y las dos últimas se refieren al mes o semana de fabricación. En la presentaci presentación ón tipo DIP, los pines pines de acceso acceso se encuen encuentran tran espacia espaciados dos entre sí 2.5 mm. Para efectos efectos de montaje montaje experi experiment mental al los circuit circuitos os integra integrados dos pueden pueden insertar insertarse se en un protob protoboar oard d o tablero sin soldaduras.

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Fig. 1.6 Encapsulado Encapsulado tipo DIP. Para los montajes definitivos en circuito impreso pueden estar soldados directamente al cobre o montado montados s sobre sobre una base. La utiliza utilizació ción n de bases bases simplifi simplifica ca la instala instalació ción n durante durante el ensambl ensamble e y el reemplazo en caso de daño. Además del tipo DIP, existen otras presentaciones comunes de los circuitos integrados digitales como la cápsula metálica (TO-5), la plana y el “chip carrier". La TO-5, aunque es muy resistente, está siendo reemplazada reemplazada en muchos casos por empaques empaques plásticos, que son más livianos. Actualmente se dispone de una gran variedad de circuitos integrados digitales que utilizan cápsulas SMT (Surface Mount Technology) o de montaje superficial. Los chips SMT son casi 4 veces más pequeños que los DIP equivalentes y no requieren de perforaciones para su instalación.

Fig. 1.7 Encapsulado Encapsulado tipo tipo SMT. La miniatu miniaturiza rización ción introduci introducida da por la tecnol tecnología ogía de montaje montaje superfici superficial al o SMT es la que ha permitido por ejemplo, obtener calculadoras del tamaño de una tarjeta de crédito. Este tipo de encapsulado es cada vez más popular y en el futuro será uno de los más empleados por su sencillez sencillez de manufactura manufactura y otras ventajas especialmente especialmente económicas. económicas. TECNOLOGÍAS TECNOLOGÍAS DE F ABRICACIÓN ABRICACIÓN

Los circuitos integrados digitales se pueden clasificar en dos grandes grupos de acuerdo al tipo de transistores utilizados utilizados para implementar implementar sus funciones funciones internas de conmutación conmutación en bipolares bipolares y MOS. Los circuitos integrados digitales bipolares se fabrican con transistores bipolares tipo NPN y PNP y los de tipo MOS utilizan MOSFET´s (transistores de efecto de campo de compuerta aislada) tipo N y P.

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SISTEMA DE NUMERACIÓN Y CÓDIGOS

CAPITULO II

SISTEMAS DE NUMERACIÓN Y CÓDIGOS CÓDIGO

Un código es un grupo de símbolos que representan algún tipo de información reconocible. En los sistemas digitales, los códigos se emplean para manipular datos y representar números, letras, signos y otros caracteres en forma binaria, es decir como una combinación equivalente de niveles altos (1’s) y bajos (0’s). SISTEMA SISTEMA DECIMAL DECIMAL

El sist sistem ema a deci decima mall tien tiene e la base base 10, 10, debi debido do a que que usa usa diez diez dígi dígito tos s (0, (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, y 9) y que los coeficientes coeficientes son multiplicados multiplicados por potencias potencias de diez. 1) El númer número o decima decimall 6458 645810 se puede representar de la siguiente manera: 3

2

1

0

645810 = (6x10 ) + (4x10 (4x10 ) + (5x10 ) +(8x10 ) 645810 = (6x1000) + (4x100) + (5x10) + (8x1) 645810 = 6000 + 400 + 50 + 8 645810 = 645810 2) El númer número o decima decimall 94523 9452310 se representa de la siguiente manera: 4

3

2

1

0

94523 10 = (9x10 ) + (4x10 ) + (5x10 ) + (2x10 ) + (3x10 (3x10 ) 94523 10 = (9x10000) + (4x1000) + (5x100) + (2x10) + (3x1) 94523 10 = 90000 + 4000 + 500 + 20 + 3 94523 10 = 94523 10 3) El númer número o decima decimall 0.356 0.35610 se representa de la siguiente manera: -1

-2

-3

0.35610 = (3x10 ) + (5x10 (5x10 ) + (6x10 ) 0.35610 = (3x0.1) + (5x0.01) + (6x0.001) 0.35610 = 0.3 + 0.05 + 0.006 0.35610 = 0.35610 4) El número número decimal decimal 345.71 345.7110 queda de la siguiente manera: 2

1

0

-1

-2

345.7910 = (3x10 ) + (4x10 ) + (5x10 ) + (7x10 ) + (9x10 ) 345.7910 = (3x100) + (4x10) + (5x1) + (7x0.1) + (9x0.01) 345.7910 = 300 + 40 + 5 + 0.7 + 0.09 345.7910 = 345.7910 SISTEMA SISTEMA BINARIO. BINARIO.

El sistema binario es un sistema que solamente emplea dos dígitos que son el “1” y el “0”. 1) El equivalente equivalente decimal del número número binario binario 11010 110102 es: 4

3

2

1

0

11010 2 = (1x2 ) + (1x2 ) + (0x2 ) + (1x2 ) + (0x2 ) 11010 2 = (1x16) + (1x8) + (0x4) + (1x2) + (0x1) 11010 2 = 16 + 8 + 0 + 2 + 0 11010 2 = 2610

9

2) El equivalente equivalente del siguiente siguiente número número binario binario es: es: 3

10002 = (1x2 ) 10002 = (1x8) 10002 = 810 Observa Observarr que al conver convertir tir el número número a decimal decimal,, los números ceros ya no los represent representamos amos puesto que cualquier cantidad multiplicada por cero es igual a cero, pero si hay que tomarlos en cuenta en lo que a posiciones se refiere. 3) El equivalente equivalente decimal del número número binario binario 0.112 es: -1

-2

0.112 = (1x2 ) + (1x2 ) 0.112 = (1x0.5) + (1x0.25) 0.112 = 0.5 + 0.25 0.112 = 0.7510 4) El equivalente equivalente decimal decimal del del número binario binario 1111.011 1111.0112 es: 3

2

1

0

-2

-3

1111.011 2 = (1X2 ) + (1X2 ) + (1X2 ) + (1X2 ) + (1X2 ) + (1X2 ) 1111.011 2 = (1x8) + (1x4) + (1x2) + (1x1) + (1x0.25) + (1x0.125) 1111.011 2 = 8 + 4 + 2 + 1 + 0.25 + 0.125 1111.011 2 = 15.37510 SISTEMA SISTEMA OCTAL. OCTAL.

El sistema octal tiene la base o raíz 8. Solamente se emplean los dígitos 0,1,2,3,4,5,6,7. 1)

El equivale equivalente nte decimal decimal del número número octal 5678 es: 2

1

0

5678 = (5x8 ) + (6x8 ) + (7x8 ) 5678 = (5x64) + (6x8) + (7x1) 5678 = 320 + 48 + 7 5678 = 37510 2)

El equivalen equivalente te decimal decimal del del número número octal octal 7315 7315 8 es: 3

2

1

0

73158 = (7x8 ) + (3x8 ) + (1x8 ) + (5x8 ) 73158 = (7x512) + (3x64) + (1x8) + (5x1) 73158 = 3584 + 192 + 8 + 5 5678 = 3789 10 SISTEMA SISTEMA HEXADECI HEXADECIMAL. MAL.

Este sistema tiene base 16, y emplea el 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Las letras representan los siguientes números: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15. 1) El equivalente equivalente decimal decimal del del número hexadec hexadecimal imal FE7H es: 2

1

0

FE7H = (Fx16 ) + (Ex16 ) + (7X16 ) 2 1 0 FE7H = (15x16 ) + (14x16 ) + (7X16 ) FE7H = (15x256) + (14x16) + (7x1) FE7H = 3840 + 224 + 7 FE7H = 4071 10

10

2) El equivalente equivalente decimal decimal del del número hexadec hexadecimal imal A3B7H es: 3

2

1

0

A3B7H = (Ax16 ) + (3x16 ) + (Bx16 ) + (7x16 ) 3 2 1 0 A3B7H = (10x16 ) + (3x16 ) + (11x16 ) + (7x16 ) A3B7H = (10x4096) + (3x256) + (11x16) + (7x1) A3B7H = 40960 + 768 + 176 + 7 A3B7H = 4191110 3) El equivalente equivalente decimal decimal del del número hexadec hexadecimal imal DEAH es: 2

1

0

DEAH = (Dx16 ) + (Ex16 ) + (Ax16 ) 2 1 0 DEAH = (13x16 ) + (14x16 ) + (10x16 ) DEAH = (13x256) + (14x16) + (10x1) DEAH = 3328 + 224 + 10 DEAH = 356210 SISTEMA SISTEMA BCD BCD..

En los los instr instrume ument ntos os electr electrón ónic icos os digit digitale ales, s, en las las calc calcul ulad adore ores s moder moderna nas, s, en los los juego juegos s electrónicos y en muchos equipos digitales similares, se emplea para la entrada y salida de información la notación notación decimal. decimal. Los circuitos digitales como contadores, contadores, decodificadores decodificadores y demás implementan este tipo de entrada y salida con la ayuda de un código binario especial llamado BCD. En el código BCD (Bina (Binary ry Coded Coded Decima Decimal: l: deci decimal mal codi codific ficad ado o en binar binario io), ), cada cada dígit dígito o deci decimal mal se conv convie ierte rte en su corresp correspond ondien iente te número número binario binario de cuatro cuatro bits. bits. Estos bits bits toman su valor valor o peso según según la columna columna o posici posición ón que ocupan. ocupan. El bit LSB toma el valor de 1, los dos siguiente siguientes s hacia hacia la izquierda izquierda,, toman toman los valores de 2 y 4 respectivamente y el bit MSB el valor de 8. Por la razón anterior, al código BCD se le llama código 8-4-2-1. DECIMAL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

BCD 4 2 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1

Tabla 2.1 Equivalencia Equivalencia entre el sistema decimal decimal y BCD. 1) El equivalente equivalente en en BCD del número número decimal decimal 4657 4657 es: 465710 = 0100 0100 0110 0101 0101 0111 0111 BCD 2) El equivalente equivalente en en BCD del número número decimal decimal 5148 5148 es: 514810 = 0101 0001 0100 1000 BCD

11

CONVERSIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMAS NUMERICOS.

Entre Entre los diferen diferentes tes sistemas sistemas numérico numéricos s se pueden pueden realiza realizarr conver conversion siones, es, es decir, decir, podemos podemos representar un número de cierto sistema en otro sistema. Algunas conversiones se pueden realizar de manera directa y otras no. DECIMAL A BINARIO

El procedimiento para convertir un número decimal entero a binario es: 1. Dividir el número número decimal decimal entre dos, dos, y el residuo será será el número binario binario menos menos significativo. significativo. 2. El cociente cociente obtenid obtenido o se divide divide nuevament nuevamente e entre dos, y el residuo residuo será el siguiente siguiente número número binario. 3. Se repite el paso dos, dos, hasta que el cociente cociente tenga valor valor de cero. cero. 4. Los números números binarios binarios se acomodan acomodan a partir del menos menos significativo significativo hacia hacia la izquierda. izquierda. 1) Repres Representa entarr el número número 24 2410 en sistema binario. procedimiento:

24 12 6 3 1 0

2 2 2 2 2

RESIDUO 0 0 0 1 1

2410 = 11000 2 Se puede ver que del residuo tomando los números de abajo hacia arriba obtenemos el número binario. El procedimiento para convertir un número decimal fraccionario fraccionario es el siguiente: 1. 2.

Se multiplic multiplica a la parte fraccionaria fraccionaria por dos. dos. El product producto o obtenido obtenido,, la parte parte entera entera obtenida obtenida (1 ó 0) es la que forma el número número binario, binario, y la parte fraccionaria se vuelve a multiplicar por dos. 3. Se repi repite te el paso paso dos dos hast hasta a que que la part parte e frac fracci cion onar aria ia sea sea cero cero o cuan cuando do uno uno cre crea conveniente. 4. El número número binario binario se va tomando tomando tal tal y como se obtiene obtiene la parte parte entera entera y se acomodan acomodan de izquierda a derecha. 1) Represe Representa ntarr el númer número o 0.875 0.87510 en binario. procedimiento: .875 .750 .500

X X X

2 2 2

1.750 1.500 1.000

El número binario se obtiene tomando directamente la parte entera del producto. 0.87510 = 0.1112

12

2) Obtener Obtener el equivalen equivalente te en binario binario del del número 0.32510 procedimiento: .325 .65 .3 .6 .2 .4 .8

X X X X X X X

2 2 2 2 2 2 2

0.65 1.3 0.6 1.2 0.4 0.8 1.6

0.32510 = 0.0101001 0.01010012

DECIMAL A OCTAL

El procedimiento para convertir un número decimal a octal, es el mismo que para el sistema binario, con la excepción que se divide el número decimal entre ocho. 1) Conver Convertir tir el número número 5734 573410 al sistema octal. procedimiento: 5734 716 89 11 1 0 El resul resultad tado o de la conve conversi rsión ón es: es:

8 8 8 8 8

RESIDUO 6 4 1 3 1

5734 573410 = 131468

DECIMAL A HEXADECIMAL

El procedi procedimien miento to para para conver convertir tir un número número decimal decimal a hexade hexadecima cimal, l, es el mismo que para el binario y octal, solo que ahora se divide entre 16, es muy importante recordar que: A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15. 1) Conver Convertir tir el número número 5761 57615 510 a sistema hexadecimal. procedimiento: 57615 3600 225 14 0

16 16 16 16 16 16

RESIDUO 15 0 1 14

Recordar que 15=F y 14=E. El número en hexadec hexadecimal imal es: E10FH 57615 10 = E10F H

13

BINARIO A OCTAL

Para convertir de binario a octal, solo basta agrupar al número binario en grupos de tres dígitos empezando empezando del bit menos significativo significativo hacia el bit más significativo significativo.. En la siguiente tabla, se muestra la equivalencia entre el binario y el octal.

BINARIO 000 001 010 011 100 101 110 111

OCTAL 0 1 2 3 4 5 6 7

Tabla 2.2 Equivalencia Equivalencia entre el sistema binario binario y octal. 1) Convertir Convertir el siguiente siguiente número binario binario a octal. 110010101 2 procedimiento: 110 010 101 6

2

5

110010101 2 = 6258 2) Convertir Convertir el siguiente siguiente número binario binario a octal. octal. 1101010111 2 procedimiento: 1 101 010 111 Se observa que al agrupar los números, queda el primer número solo, solo basta agregarle dos ceros (001 = 1) o simplemente ya con la práctica sabemos que su equivalente octal es 1. 001 101 010 111 1

5

2

7

11010101112 = 15278

BINARIO A HEXADECIMAL

Para convertir de binario a hexadecimal solo basta agrupar a los dígitos del número binario de cuatro en cuatro del menos significativo significativo al más significativo significativo..

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La siguiente tabla muestra la equivalencia entre el sistema binario y el hexadecimal. BINARIO 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

HEXADECIMAL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 A B C D E F

Tabla 2.3 Equivalencia Equivalencia entre el sistema binario binario y el hexadecimal. hexadecimal. 1) Convertir Convertir el siguiente siguiente número número binario binario a hexadecima hexadecimal. l. 11101000101010 2 procedimiento: 11 1010 0010 1010 se agregan dos ceros para completar los cuatro dígitos. 0011 1010 0010 1010 3 A 2 A 11 1010 0010 1010 2 = 3A2AH

OCTAL A BINARIO

Para realizar la conversión solo hay que representar cada número octal en su equivalente binario de acuerdo a la tabla de equivalencia entre el sistema binario y octal. (ver tabla 2.2 ). 1) Convertir Convertir el siguiente siguiente número octal octal a binario. binario. 5028 procedimiento: 101 000 010 101000010 2 5028 = 1010000102

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OCTAL A HEXADECIMAL

Los pasos para realizar realizar la conversión son: 1. Conver Convertir tir el númer número o octal octal a binari binario. o. 2. Convertir Convertir el número binario binario a hexadecimal. hexadecimal.

1) Convertir Convertir el siguiente siguiente número número octal a hexadecimal. hexadecimal. 16548 procedimiento: 001 110 101 100 = 1110101100 2 0011 1010 1100 3 A C 16548 = 3ACH

HEXADECIMAL A BINARIO

Para convertir un número hexadecimal a binario solo basta representar de manera directa cada dígito hexadecimal hexadecimal en binario (ver tabla 2.3). 1) Representar Representar el siguiente siguiente número número hexadecima hexadecimall a binario. binario. 9A4CH procedimiento: 9 A 4 C 1001 1010 0100 1100 9A4CH = 1001101001001100 2

HEXADECIMAL A OCTAL

Para realizar la conversión hay que seguir los siguientes pasos: 1. Convertir Convertir el número número hexadecimal hexadecimal a binario binario de manera manera directa. directa. 2. Conver Convertir tir el númer número o binari binario o a octal. octal. 1) Representar Representar el número número hexade hexadecimal cimal en octal. F0CAH procedimiento: F 0 C A 1111 0000 1100 1010 001 111 000 011 001 010 1 7 0 3 1 2 F0CAH = 170312 8

16

EJERCICIOS EJERCICIOS PROPUESTOS PROPUESTOS

Convertir Convertir los siguientes números a sistema sistema decimal. decimal. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

1100 110010 1010 101 12 56908 10BAH 10101 10101011 011111 11110 101 12 65448 0001 0001 0111 0111 1000 1000 0101 0101BCD 11000 11000001 001011 0111 12 FO10H 77158 1001 1001 1000 1000 0000 0000BCD

Convertir Convertir los siguientes números a sistema sistema binario. binario. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 10.

568310 67BDH 54328 1001 1001 0011 0011 0100 0100 0101 0101BCD BACOH 1001110 12368 0011 0011 0010 0010 1001 1001 0001 0001BCD 200010 99ABC 99ABCH

Convertir Convertir los siguientes números a sistema sistema octal. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

345710 8743H 11010 11010111 111011 0112 0001 0001 0111 0111 0010 0010BCD FFFF H 989710 110101 110101011 011001 001110 11011 112 0010 0010 0000 0000 000 000 0000 0000BCD 200010 10101111100 10101111100111 1112

Convertir Convertir los siguientes números a sistema sistema hexadecimal. hexadecimal. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

101010 101010101 101010 010111 11111 112 2637410 23468 0011 0011 0111 0111 0110 0110BCD 11010 11010101 101011 01111 111 12 3478110 365128 11111 11111110 110001 0011 12 9876510 0010 0010 1000 1000 0110 0110 0101 0101 BCD

17

Convertir Convertir los siguientes números al código código BCD. 1. 123410 2. 101011 101011101 101010 010101 1012 3. 23FBH 4. 66528 5. 10010 10010101 101010 01011 111 12 6. 789110 7. 4675H 8. 72138 9. 10000 10000000 000100 10001 012 10. 10. 5436 543610

18

ARITMÉTICA BINARIA BÁSICA

C A C A P I P I T U I T U L U L O I I I I I

ARITM AR ITMÉTI ÉTICA CA BINARIA BINARIA BÁSICA BÁSICA El sistema de procesamiento aritmético de datos más eficaz, logrado hasta ahora es el digital. A partir de las cuatro operaciones aritméticas básicas (adición, resta, multiplicación y división), realizadas con circuitos digitales, digitales, es posible efectuar todo tipo de cálculos cálculos numéricos y analíticos. analíticos. SUMA O ADICIÓ ADICIÓN. N.

Para realizar la suma o adición hay que seguir las siguientes reglas: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0

y llevamo llevamos s 0. y llevamo llevamos s 0. y llevamo llevamos s 0. y llevamo llevamos s 1.

Resumiendo: X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

S 0 1 1 0

C 0 0 0 1

donde: X y Y son los sumandos. S es la suma. C es el acarreo de la suma. Ejemplos de suma:

SUSTRA SUSTRACC CCIÓN IÓN O RESTA. RESTA.

Para realizar la sustracción sustracción se deben seguir las siguientes siguientes reglas: 0 – 0 = 0 y lleva llevamos mos 0. 0 – 1 = 1 y lleva llevamos mos 1. 1 – 0 = 1 y llevamos 0. 1 – 1 = 0 y llevamos 0. Resumiendo: X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

S 0 1 1 0

C 0 1 0 0 20

donde: X es el minuendo. Y es el sustraendo. S es la diferencia. C es el acarreo de la resta. Ejemplos de restas:

MULTIPLICACIÓN.

Para poder m ultiplicar ultiplicar dos números binarios binarios hay que seguir las siguientes siguientes reglas: 0x0 0x1 1x0 1x1

=0 =0 =0 =1

cero cero por cero cero es igua iguall a cero cero.. cero cero por uno uno es igua iguall a cero cero.. uno uno por por cero cero es igua iguall a cero cero.. uno por uno es igual a uno uno.

Resumiendo: X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

S 0 0 0 1

donde: X y Y son los factores. S es el producto. Ejemplo de multiplicación.

o bien:

DIVISIÓN.

Para realizar la división se deben seguir las siguientes reglas: x y c 0  0 = 0 0  1 = 0 1  0 = 0 1  1 = 1 Resumiendo: X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

S 0 0 0 1 21

donde: x es el dividendo. y es el divisor. c es el cociente. Ejemplo de división.

COMPLEME COMPLEMENTO NTO A UNO

Para Para obte obtene nerr el compl compleme ement nto o a uno uno de un númer número o bina binario rio solame solament nte e hay que obten obtener er su complemento de dicho número, o en otras palabras hay que negar el número. Ejemplos: 1) 1010 101011 1101 012 Su compleme complemento nto a uno uno es:

C1 = 0101 0101001 0010 0

2) 1010 101011 1111 112 Su complemento a uno es: C1 = 01010000 3) 1101 110100 0011 112 Su complemento a uno es: C1 = 00101100 4) 1111 111100 0000 002 Su complemento a uno es: C1 = 00001111 COMPLEME COMPLEMENTO NTO A DOS

Para Para obte obtene nerr el comp comple leme ment nto o a dos dos de un núme número ro bina binari rio, o, solo solo hay hay que que suma sumarl rle e 1 al complemento a uno obtenido de dicho número. Ejemplos: 1) 1001 10011 12 Primero se obtiene su complemento a uno. C1 = 01100 A este número se le suma 1. 01100 + 1 01101 El comple complement mento o a dos es: es: C2 = 01101 01101

22

2) 1100 11001 12 Se obtiene su complemento a uno. C1 = 00110 A este número se le suma 1. 00110 + 1 00111 El complemento a dos es: C2 = 00111 RESTA RESTA CON COMPLE COMPLEME MENTO NTO A DOS DOS

La resta binaria con complemento a dos se realiza de la siguiente manera: 1. Se obtiene obtiene el complemento complemento a dos del sustraend sustraendo. o. 2. El complemento complemento a dos dos obtenido obtenido del sustraen sustraendo do se le suma suma al minuendo minuendo.. 3. Para Para obten obtener er el resul resulta tado do corre correcto cto,, hay hay que que elimi elimina narr el bit más sign signifi ifica cativ tivo o que que es el sobreflujo sobreflujo de la operación. operación. 4. Lo que queda queda es el resulta resultado. do. Ejemplo: Realizar Realizar la siguiente resta empleando empleando el método de complemento a dos.

Se obtiene el complemento a dos del sustraendo. C2 = 0110 Ahora el complemento a dos del sustraendo s ustraendo se suma con el minuendo.

sobreflujo Se elimina el bit de sobreflujo sobreflujo y nos da el resultado resultado de la operación operación que es: 101 2

23

EJERCICIOS EJERCICIOS PROPUESTOS PROPUESTOS

1.- Realizar las siguientes siguientes sumas binarias: binarias:

2.- Realizar Realizar las siguientes restas o sustracciones sustracciones::

24

3.- Realizar las siguientes multiplicaciones:

4.- Realizar las siguientes divisiones:

25

FAMILIAS LÓGICAS

CAPITULO IV

FAMILIAS LÓGICAS FAMILIAS LÓGICAS Una familia lógica es un grupo de dispositivos digitales que comparten una tecnología común de fabricación y tienen estandarizadas sus características de entrada y de salida; es decir, son compatibles entre sí. Como consec consecuen uencia cia de la estand estandariz arizaci ación, ón, la intercon interconexió exión n entre entre dispos dispositiv itivos os lógico lógicos s de una misma familia es particularmente particularmente sencilla sencilla y directa: no requiere requiere de etapas adicionales adicionales de acoplamiento. acoplamiento.

Características generales de las familias lógicas. Las caracterí característic sticas as más importan importantes tes de un circuito circuito digital digital son su veloci velocidad dad,, su consumo consumo de potencia, potencia, su inmunidad inmunidad al ruido y su confiabilidad. confiabilidad. La velocidad mide la rapidez de respuesta de las salidas de un circuito digital a cualquier cambio en sus entradas. entradas. El consumo de potencia mide la cantidad de corriente o de potencia que consume un circuito digital en operación. operación.

inmunidad d al ruido ruido mide la sensibi La inmunida sensibilida lidad d de un circui circuito to digital digital al ruido ruido electro electromagn magnétic ético o ambiental. La confiablidad mide el período útil de servicio de un circuito digital. FA MILIA L ÓGICA TTL La familia lógica TTL es la más común de todas las familias lógicas. Los circuit circuitos os integra integrados dos TTL impleme implementa ntan n su lógica lógica interna interna,, exclus exclusiva ivament mente e basánd basándose ose en transistores transistores NPN y PNP, diodos y resistencias. resistencias. La familia TTL está disponible en dos versiones: la serie 54 y la serie 74. La primera se destina a aplicaciones aplicaciones militares y la segunda a aplicaciones aplicaciones industriales industriales y de propósito general. La familia TTL o bipolar se divide en las siguientes categorías o subfamilias básicas: TTL TTL TTL TTL TTL TTL TTL TTL TTL TTL

está estánd ndar ar.. Scho Schott ttky ky (S). (S). de baja baja pote potenc ncia ia (L). (L). Scho Schottk ttky y de baja baja pote potenc ncia ia (LS). (LS). de alta alta velo velocid cidad ad (H). (H). Scho Schottk ttky y avanz avanzad ada a (AS). (AS). Schott Schottky ky de baja baja potenci potencia a avanza avanzada da (ALS). (ALS).

Tensión de alimentación (+ VCC). Los circuitos TTL en general, pueden operar con tensiones entre 4.75 V. y 5.25 V. Pero el valor nominal de la tensión de trabajo es de + 5 volts.

27

Niveles de voltaje. De 0 V. a 0.8 V. para el estado bajo. De 2.4 V. A 5 V. para el estado alto. FA MILIA L ÓGICA CMO S La familia lógica CMOS, utiliza transistores MOSFET complementarios canal N y canal P como elementos básicos de conmutación. Los circuitos integrados digitales fabricados mediante tecnología CMOS se pueden agrupar en las siguientes categorías o subfamilias básicas: CMOS CMOS CMOS CMOS

estándar. de alta velocidad (HC). compa mpatibl tible e con TTL TTL (HCT). T). equivalente a TTL (C).

Familia CMOS estándar. La familia familia CMOS estánd estándar ar compren comprende de principa principalmen lmente te los disposi dispositivo tivos s que se design designan an como 40XX (4012, 4029, etc.) y 45XX (4528, 4553, etc.). Existen dos series generales de dispositivos CMOS designadas “A” y “B”. Los dispositivos de la serie “A” se designan con el sufijo “A” o simplemente no lo traen impreso (4011A = 4011). Todos Todos los dispositivos dispositivos de de la serie “B” llevan llevan el sufijo B.

La princ princip ipal al difer diferen encia cia entre entre los los disp disposi ositiv tivos os de las las serie series s A y B esta esta en que los CMOS CMOS “B” cont contien ienen en una una circu circuit iteri eria a intern interna a de prote protecc cció ión n que que reduc reduce e el riesg riesgo o de daño daño al disp disposi ositiv tivo o por por el fenómeno de descarga electrostática.

Tensión de alimentación (+ VDD). Tienen un amplio margen de tensión comprendido entre + 3 V. y + 18 V.

Niveles de voltaje De 0 V. a 0.3 V DD para el estado bajo. De 0.7 VDD a VDD para el estado alto. PRECAUCIONES A TOMAR EN EL MANEJO DE DISPOSITIVOS CMOS. Todo Todos s los los disp dispos osit itiv ivos os CMOS CMOS son son muy susc suscep epti tibl bles es al daño daño ocas ocasio iona nado do por por desc descar arga ga electrostática electrostática entre cualquier par de pines. pines. La electrostática o electricidad estática consiste en la creación de altos voltajes en la superficie de un material aislante por efecto de fricción o frotamiento. 1. Cons Conser erva varr el circu circuit ito o integ integrad rado o en su cont conten ened edor or orig origin inal al hast hasta a que que sea sea inse inserta rtado do en el circuito de aplicación. 2.

Conectar Conectar todas las entradas entradas no empleadas empleadas a un nivel nivel estable. estable. No dejarlas dejarlas sin conectar. conectar.

3.

Verificar Verificar la polaridad polaridad de la fuente fuente de alimentaci alimentación. ón. El positivo positivo debe ir ir al pin +VDD y el negativo o tierra al pin VSS. 28

COMPUERTAS LÓGICAS

CAPITULO CAPITULO V

COMPUERTAS LÓGICAS COMPUERTAS LÓGICAS. Las compuertas digitales son los bloques básicos de cualquier circuito digital. Todos los aparatos digitales, desde el más simple dispositivo, hasta la más sofisticada computadora, están formados por compuertas conectadas en una gran variedad de configuraciones. Una compuerta digital es un circuito electrónico con dos o más líneas de entrada y una línea de salida, que tiene la capacidad de tomar decisiones. La decisión tomada por una compuerta consiste en situar su salida en 0 ó en 1, dependiendo del estado de sus entradas y de la función lógica para la cuál ha sido diseñada. En electrónica digital existen ocho compuertas lógicas, designadas como AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR. X

S

Y

X

S

Y

AND X

OR S

Y

NAND

X

X

NOR

X

NOT S

Y

S

X

YES S

Y

S

X

S

Y

XOR

XNOR

Fig. 5.1 5.1 Compuertas Compuertas lógicas lógicas Como describir la operación de una compuerta. La operación de una compuerta lógica se puede expresar mediante una tabla de verdad, una ecuación lógica o un diagrama de temporización. Una tabla de verdad representa ordenadamente todas las posibles combinaciones de estados lógicos que pueden existir en las entradas y el valor que toma la salida en cada caso. La ecuación lógica relaciona matemáticamente la salida con las entradas. Un diagrama de temporización representa gráficamente el comportamiento de una compuerta con señales variables en el tiempo.

30

COMPUERTA AND. X

S = X Y = X Y

S

Y

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

Expresión algebraica S 0 0 0 1

X Y S

Tabla de verdad

Diagrama de temporización Fig. 5.2 Compuerta AND.

Comportamiento:  

Si todas sus entradas son uno, su salida será uno. Si al menos una una de sus entradas entradas es cero, su salida será cero.

COMPUERTA OR. X

S= X

S

Y

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

+ Y


Tabla de verdad

X Y S Diagrama de temporización Fig. 5.3 5.3 Compuerta Compuerta OR. OR.


Si al menos una de sus entradas entradas es uno, uno, su salida será será uno. Si todas sus entradas son cero, su salida será cero. cero.

31

COMPUERTA NOT.

X

X = X´

S

Símbolo X 0 1

Expresión algebraica

X´ 1 0

X X´

Tabla de verdad

Diagrama de temporización Fig. 5.4 5.4 Compuerta Compuerta NOT. NOT.


Si su entrada entrada es cero, cero, su salida será uno. Si su entrada entrada es uno, uno, su salida será cero. cero.

COMPUERTA YES.

X

X= X

S

Símbolo X 0 1

Expresión algebraica

X 0 1

X X

Tabla de verdad

Diagrama de temporización Fig. 5.5 5.5 Compuerta Compuerta YES


Si su entrada entrada es cero, cero, su salida es cero. Si su entrada entrada es uno, uno, su salida es uno.

32

COMPUERTA NAND. X

S

Y

S = X Y =

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

X Y


X Y S

Tabla de verdad

Diagrama de temporización Fig. 5.6 Compuerta Compuerta NAND


Si al menos una de sus entradas entradas es cero, cero, su salida salida será uno. Si todas sus entradas son uno, su salida será cero.

COMPUERTA NOR. X

S = X + Y

S

Y

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1


Tabla de verdad

X Y S Diagrama de temporización Fig. 5.7 Compuerta Compuerta NOR.


Si sus entradas son cero, su salida será uno. Si al menos una de sus entradas es uno, su salida será cero.

33

COMPUERTA XOR. X

S=

S

Y

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

X

Y


X Y S

Tabla de verdad

Diagrama de temporización

Fig. 5.8 Compuerta Compuerta XOR Comportamiento: 

Si el número de entradas en alto es impar, la salida será alta. De otra otra manera será baja.

COMPUERTA XNOR. X

S= X

S

Y

Símbolo X 0 0 1 1

Y 0 1 0 1

Y


Tabla de verdad

X Y S Diagrama de temporización Fig. 5.9 5.9 Compuerta Compuerta XNOR


Si el número de entradas en alto es par, la salida será alta. Si el número de entradas en alto es impar, la salida será baja.

34

IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES CON COMPUERTAS BASICAS Un diagrama lógico lógico o logigrama logigrama se obtiene a partir de una función o expresión expresión lógica. Un diagrama lógico es la representación en forma de símbolos de las funciones lógicas. La implementación de funciones consiste en desarrollar el diagrama lógico de una función o expresión lógica dada con compuertas lógicas básicas o con lógica NAND o lógica NOR. La tabla de verdad nos representa el comportamiento del circuito para cada una de sus posibles combinaciones de entrada. Para determinar el número de combinaciones se aplica la formula 2 n, donde “n” es el número de entradas. 1.- Realizar el diagrama lógico de la siguiente función y obtener su tabla de verdad: F1 = A BĆ + A´B C´+ BĆ´ A

B

C

F1

Fig. 5.16 5.16 Logigrama Logigrama de la función función F1

35

La función lógica requiere para su implementación de tres inversores, tres compuertas AND y dos compuerta OR. A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

A´ B´ C´ 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0

ABĆ 0 0 0 0 0 1 0 0

A´BC´ 0 0 1 0 0 0 0 0

BĆ´ 1 0 0 0 1 0 0 0

F1 1 0 1 0 1 1 0 0

Tabla 5.1 Tabla de verdad verdad de la función F1 Para obtener la tabla de verdad de una función o diagrama lógico: 1. Determinar Determinar el número número de entradas para poder poder obtener el número número de posibles combinacio combinaciones nes n con la formula 2 , donde “n” es el número de entradas (en este caso n=3, por lo tanto hay 8 posibles combinaciones de entrada). 2. En la segunda columna columna se escriben escriben cada una de las posibles posibles combinaciones combinaciones de entrada entrada con su valor complementado o negado. 3. En las siguient siguientes es columnas columnas (AB’C’, (AB’C’, A’BC’, A’BC’, B’C’) se va colocando colocando el el resultado resultado de cada cada uno de los términos de la expresión lógica de acuerdo a la combinación de entrada. 4. En la la últim última a column columna a (F1) se obtiene el estado de la salida de la función que corresponde a cada combinación de entrada. 2.- Realizar el diagrama lógico de la siguiente función y obtener su tabla de verdad: F2 = A’ + AB’C’ + B’C + AD A

B

C

D

F2

Fig. 5.17 5.17 Logigrama Logigrama de la función función F2 La función lógica requiere para su implementación de tres inversores, tres compuertas AND y tres compuerta OR. 36

Su tabla de verdad queda de la siguiente manera: A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

A´ B´ C´D´ 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

A´ 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

ABĆ´ 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0

AD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1

F2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1

Tabla 5.2 Tabla de verdad verdad de la función F2

IMPLEMENTACIÓN IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES CON L ÓGICA NAND Y NOR

En la práctica, práctica, una unidad lógica tal como una compuerta compuerta NAND o NOR pueden emplearse emplearse como únicos elementos lógicos para implementar el diagrama lógico de una función lógica. Obtención Obtención de las funciones funciones NOT, AND, OR y NOR con lógica NAND FUNCION SÍMBOLO EQUIVALENCIA NOT

AND

OR

NOR

Tabla 5.3 5.3 Equivalencia Equivalencia de la lógica NAND. NAND. 37

Obtención de las funciones NOT, OR, AND y NAND con lógica NOR. FUNCION

SIMBOLO

EQUIVALENCIA

NOT

AND

OR

NAND

Tabla 5.4 5.4 Equivalencia Equivalencia de la lógica lógica NOR. En la imple impleme ment ntac ació ión n de func funcio ione ness con compu compuer erta tass lógi lógica cass NAND NAND o NOR, NOR, esta estass puede pueden n simplificarse simplificarse cuando cuando quedan dos compuertas compuertas conectadas conectadas en serie, ya que una doble negación negación es igual a una afirmación. A

A´

A

A

A´

A

Fig. 5.18 Una doble negación negación es igual a una afirmación. afirmación. Implementar la siguiente función con compuertas NAND y con compuertas NOR. F = A B + C´D

38

Lógica NAND. A

COMPUERTAS LOGICA ICAS

B

F C

D

Fig. 5.19 Función Función implementada implementada con lógica lógica NAND. Simplificando. A B

F C

D

Fig. 5.20 5.20 Función Función simplificada. simplificada.

Lógica NOR.

A

B

F

C

D

Fig. 5.21 Función Función implementada implementada con lógica lógica NOR. Simplificando. 39

A

B

F

C D

Fig. 5.22 5.22 Función Función simplificada. simplificada. De esta manera es como se realizan los diagramas lógicos de las funciones implementadas con compuertas básicas, lógica NAND y lógica NOR. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES Álgebra de Boole El álgebra de Boole es un método muy sencillo para expresar, en forma de lenguaje matemático, la lógica digital. El método booleano permite representar, analizar y diseñar circuitos digitales. Sus principios teóricos teóricos fueron desarrollados desarrollados por el matemático ingles George Boole en su obra “Análisis “Análisis matemático matemático de la lógica” publicada en 1847. Sin embargo, sólo hasta 1938 se descubrió su real utilidad. El álgebra booleana proporciona el método más compacto y conveniente de representar, analizar y diseñar circuitos lógicos. La operación completa de un circuito digital se puede describir mejor por álgebra booleana que utilizando complicados diagramas lógicos y extensas tablas de verdad. Cuando se diseña un circuito por métodos booleanos, el primer paso consiste generalmente en obtener su tabla de verdad de acuerdo con las condiciones de entrada y de salida. A partir de esta tabla se deriva entonces una ecuación booleana que se simplifica y conduce al circuito lógico deseado. El circuito obtenido por este método es el óptimo porque requiere de un número mínimo de compuertas para su realización. Esto reduce el costo, el tamaño físico y el consumo de potencia del mismo mismo y mejora mejora su confia confiabili bilidad dad y velocid velocidad. ad. Todas Todas estas estas condic condicion iones es son import important antes es cuando cuando se diseñan circuitos digitales. Conceptos básicos En álgebr álgebra a boolea booleana, na, las entrad entradas as y salidas salidas de un circui circuito to digital digital se repres represent entan an median mediante te caracteres alfabéticos llamados variables booleanas o lógicas. Generalmente, aunque no es una regla inflexible, las entradas se designan por las primeras letras del alfabeto y las salidas por las últimas. Las variables booleanas se caracterizan por ser binarias, es decir, sólo pueden adoptar uno de dos valores o estados posibles: 0 ó 1. En electrónica digital, una variable booleana representa el nivel de voltaje voltaje presente en un punto de un circuito. circuito. El 0 designa designa el nivel bajo y el 1 el nivel alto. 40

Las variables booleanas se combinan para formar ecuaciones booleanas o lógicas. Una ecuación boolena es una expresión matemática que sintetiza la función de un circuito digital. Una ecuación booleana consta de tres elementos: variables de entrada, variables de salida y _ operadores lógicos. Los operadores lógicos (“·”, “+” y “ ”) son signos que relacionan entre sí las variables de entrada y establecen su relación con la(s) variable(s) de salida. Operaciones básicas y derivadas El álgebra booleana maneja tres operaciones básicas llamadas AND o producto lógico, OR o suma lógica y NOT o complemento lógico. Estas operaciones son realizadas en la práctica por las compuertas AND, OR y NOT, respectivamente. A partir de las tres operaciones básicas descritas anteriormente se derivan las operaciones NAND, NOR, XOR y XNOR, realizadas por las compuertas del mismo nombre. Los postulados del álgebra de Boole son: Los postulados son suposiciones fundamentales que también se denominan axiomas. 1 .- a) 0 · 0 = 0

b) 1 + 1 = 1

2.- a) 0 · 1 = 0

b) 1 + 0 = 1

3.- a) 1 · 0 = 0

b) 0 + 1 = 1

4.- a) 1 · 1 = 1

b) 0 + 0 = 0

5.- a) 0´ = 1

b) 1´ = 0

Los teoremas del álgebra de Boole son: 1. Ley conmut conmutati ativa. va. a) A + B = B + A

b) A·B = B·A

2.- Ley asociativa. a) A + (B + C) = (A + B) + C

b) A (BC) = (AB)C

3.- Ley distributiva. a) A (B + C) = AB + AC 4- Ley de los idempotentes. a) A + A = A

b) A + (BC) = (A + B)(A + C) b) A · A = A

5.- Ley de absorción. a) A + AB = A

b) A (A + B) = A

6.- Ley complementaria. a) A´+ A = 1

b) A´· A = 0 41

7.- Ley de identidad. a) 0 + A = A

b) 1 · A = A

8.- Ley de los elementos nulos. a) 1 + A = 1

b) A · 0 = 0

9.- Teoremas de DeMorgan. a) (A + B)´= A´B´

b) (A B)´= A´+ B´

10.-Ley de doble negación. a) ( x ´)´ ´)´ = x Ejemplos: Simplificar las siguientes funciones por álgebra de Boole y obtener su tabla de verdad. 1. S = A’BC A’BC + AB’C’ AB’C’ + AB’C AB’C + ABC ABC S = A’BC + ABC + AB’C’ + AB’C S = BC(A+A’) + AB’(C’+C) A+A’ = C’+C = 1 S = BC(1) + AB’(1) BC(1) = 1, AB’(1) = 1 S = BC + AB’ A B C A´ B´ C´ 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0

A´BC 0 0 0 1 0 0 0 0

ABĆ´ 0 0 0 0 1 0 0 0

BĆ´ 0 0 0 0 0 1 0 0

ABC 0 0 0 0 0 0 0 1

S 0 0 0 1 1 1 0 1

Tabla 5.5 Tabla de verdad verdad de la función función S sin simplificar. A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

A´ B´ C´ 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0

A´BĆ´ 0 0 0 1 0 0 0 1

BC 0 0 0 1 0 0 0 1

AB´ 0 0 0 0 1 1 0 0

S 0 0 0 1 1 1 0 1

Tabla 5.6 Tabla de verdad de la función función S simplificada. simplificada. 42

2. F = xy’z’ xy’z’ + xy’z xy’z + x’y’z x’y’z’’ + xyz xyz + xy F = xy’z’ + x’y’z’ + xyz + xy + xy’z F = y’z’(x+x’) + xy(z+1) + xy’z x+x’=1 z+1=1 F = y’z’(1) + xy(1) + xy’z F = y’z’ + xy + xy’z X 0 0 0 0 1 1 1 1

Y 0 0 1 1 0 0 1 1

Z 0 1 0 1 0 1 0 1

X´ Y´ Z´ 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0

XY´Z´ 0 0 0 0 1 0 0 0

XY´Z 0 0 0 0 0 1 0 0

XÝ´Z´ 1 0 0 0 0 0 0 0

XYZ 0 0 0 0 0 0 0 1

XY 0 0 0 0 0 0 1 1

F 1 0 0 0 1 1 1 1

Tabla 5.7 Tabla de verdad verdad de la función función F sin simplificar. simplificar. A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

A´ B´ C´ 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0

Y´Z´ 1 0 0 0 1 0 0 0

XY 0 0 0 0 0 0 1 1

XY´Z 0 0 0 0 0 1 0 0

F 1 0 0 0 1 1 1 1

Tabla 5.8 Tabla de verdad verdad de la función función F simplificada. simplificada. Se observa en las tablas de verdad de ambas funciones, que las salidas para cada combinación de entrada es la misma para la función sin simplificar y la función simplificada. MAPAS DE KARNAUGH Los mapas mapas de Karnau Karnaugh gh propor proporcio cionan nan un método método sistem sistemáti ático co para para simplif simplifica icarr y manipu manipular lar expresiones booleanas. También proporcionan un grupo de localidades o áreas etiquetadas de una forma especial, donde cada una representa una combinación única de variables. Localidades en los mapas de Karnaugh. a) para expresiones expresiones de dos dos variables variables.. X

0 1

0 XÝ´ XY´

1 XÝ XY

Mapa de Karnaugh para dos variables.

43

b) para expresiones expresiones de tres tres variable variables. s. Z X

00 XÝ´Z´ XY´Z´

0 1

01 XÝ´Z XY´Z

11 XÝZ XYZ

10 XÝZ´ XYZ´

Mapa de Karnaugh para tres variables. c) para expresiones expresiones de cuatro cuatro variables. variables. Z WX

00 01 11 10

00 W´X´ W´XÝ´ Y´Z´ Z´ W´XY W´XY´Z ´Z´´ WXY´Z´ WX´ WXÝ´Z´ ´Z´

01 W´XÝ W´XÝ´Z ´Z W´XY W´XY´´Z WXY´Z WXÝ WXÝ´´Z

11 W´XÝ W´XÝZ Z W´XY W´XYZ Z WXYZ WXÝ WXÝZ Z

10 W´XÝ W´XÝZ´ Z´ W´XY W´XYZ´ Z´ WXYZ´ WXÝ WXÝZ´ Z´

Mapa de Karnaugh para cuatro variables. Ejemplos: Simplificar las siguientes funciones mediante mapas de Karnaugh. 1.- F =xy’z’ + x’y’z + x’y’z’ + x’yz Vaciando la función en el mapa. Z X

00 1 1

0 1

01 1

11 1

10

01

11 1

10

Agrupando celdas adyacentes. Z

0

00 1

1

1

X

1

1

2

Al agrupar las celdas adyacentes se observa que no se agrupo la localidad 000 y 001, por que q ue ya están están previa previament mente e agrupa agrupadas das.. Volver Volver a agrupa agruparla rlass seria seria hacer hacer más grande grande la funció función n y el términ término o obtenido estaría de más, ya que no afecta la salida de la función. Se obtiene la función simplificada del mapa. F = y’z’ + x’z

44

2.- F = wx’y’z + w’x’y’z’ + w’xyz’ + wxy’z + w’xy’z’ + w’x’y’z + w’xyz + w’xy’z Vaciando la función en el mapa. Z WX

00 01 11 10

00 1 1

01 1 1 1 1

11

10

1

1

11

10

1

1

Agrupando las celdas adyacentes. 2

YZ WX

00

01

00

1

1

01

1

1

11

1

10

1

3

1 La función simplificada es: F = y’z + w’y’ + w’x Método tabular El método de mapas de Karnaugh es conveniente en tanto que el número de variables no exceda cinco o seis. Conforme aumenta el número de variables, el número excesivo de cuadros evita una selección razonable de cuadros adyacentes. La desventaja obvia del mapa es que en esencia es un proced procedimie imiento nto de ensayo ensayo y error, error, que depend depende e de la habilida habilidad d del usuari usuario o para para recono reconocer cer cierto ciertoss patrones. Para funciones de seis o más variables, es difícil tener la seguridad de que se ha hecho la mejor selección. El método tabular supera esta dificultad. Es un procedimiento específico de paso a paso que esta garant garantiza izado do para para produc producir ir una expres expresión ión simpli simplific ficada ada en forma forma estánd estándar ar para para una función función.. Puede Puede aplicar aplicarse se a proble problemas mas con muchas muchas variab variables les y tiene tiene un potenc potencial ial para para utiliz utilizar ar el proced procedimie imiento nto en computadora. Sin embargo, es bastante tedioso para el uso humano y propenso a errores debido a su proceso rutinario y monótono. El método de tabulación lo formulo por vez primera Quine y los mejoro posteriormente McCluskey. También se le conoce como método de Quine-McCluskey. A continuación se da un ejemplo ej emplo de simplificación de una función empleando el método tabular. El siguien siguiente te ejemplo ejemplo es merame meramente nte ilustr ilustrativ ativo, o, ya que como se mencio menciono no anteri anteriorme ormente nte el verdadero potencial de este método es para seis o más variables. Simplificar la siguiente función por el método tabular: F = A’B’C’D’ + A’B’C’D + A’B’CD’ + AB’C’D’ + AB’CD’ + AB’CD + ABCD’ + ABCD Se representan los términos de la función en valores de unos (1’s) y ceros (0’s). 0000 + 0001 + 0010 + 1000 + 1010 + 1011 + 1110 + 1111 45

1.- Se ordenan los términos binarios, colocando primero los términos que no contengan unos, luego los que tengan un uno, luego los que tengan dos unos, y así sucesivamente. A B C D 1

0 0 0 0

2

0 0 0 1

3

0 0 1 0

4

1 0 0 0

5

1 0 1 0

6

1 0 1 1

7

1 1 1 0

8

1 1 1 1

2.- Se encuentran los términos que difieren solo en una variable, la cual se elimina y se tiene un término con una literal menos. A B C D 1, 2

0 0 0 -

1, 3

0 0 - 0

1, 4

- 0 0 0

3, 5

- 0 1 0

4, 5

1 0 - 0

5, 6

1 0 1 -

5, 7

1 - 1 0

6, 8

1 - 1 1

7, 8

1 1 1 -

3.- Se repite el paso 2, se encuentran los términos que difieren solo en una variable, la cual se elimina y se tiene un término con una literal menos. A B C D 1, 3, 4, 5

- 0 - 0

1, 4, 3, 5

- 0 - 0

5, 6, 7, 8

1 - 1 -

5, 7, 6, 8

1 - 1 -

La función simplificada es: F = A’B’C’ + B’D’ + AC

46

EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Obtener Obtener el diagrama lógico lógico y su tabla de verdad de las siguientes siguientes funciones funciones con compuertas compuertas básicas: básicas: 1.- F = x’yz’ x’yz’ + xy’z xy’z + x’yz x’yz + yz’ yz’ 2.- S = AB’C’D AB’C’D + BC’D’ BC’D’ + D’ D’ +A’B +A’B + ABD 3.- W = ADE’ ADE’ + B’CA B’CA + AF AF + DE’F DE’F 2. Obtener Obtener las siguientes siguientes funciones funciones con lógica NAND, NAND, realizar realizar su diagrama lógico lógico y obtener su tabla tabla de verdad. 1.- S = xy’ + xy’z + x’z 2.- F = AB’C’ + A’B’C’ + AB’C + A’BC 3.- W = xy’z’ + x’y’z’ + xy’z + y’z 3. Obtener Obtener las siguientes siguientes funciones funciones con lógica NOR, NOR, realizar realizar su diagrama lógico lógico y obtener su tabla de verdad. 1.- S = A’BC’ + A’BC + B’C 2.- W = x’yz + x’z’ + y’z’ 3.- F = a’b’c + b’cd’ + a’cd’ + c’ 4. Simplificar Simplificar las siguiente siguientess funciones funciones por álgebra álgebra de Boole y obtener su tabla tabla de verdad. verdad. 1.- S = xyz + x’y + xyz’ xyz’ 2.- W = ABC + A’B’C + A’BC + ABC’ + A’B’C’ 3.- F = BC + AC’ + ABC + BCD 5. Simplificar Simplificar las siguiente siguientess funciones funciones por mapas de Karnaugh Karnaugh y obtener obtener su tabla de verdad. verdad. 1.- F = wxyz’ + w’xyz’ + wx’y’z’ + wxyz + w’x’yz + wxy’z’ + wx’yz + w’x’y’z’ + wx’yz’ 2.- S = A’B’C’ + AB’C + AB’C’ + A’BC + ABC’ 3.- W = a’b’cd + a’bcd’ + abcd + ab’cd + abc’d’ + abcd’ + ab’c’d + a’bcd + a’b’c’d’ + ab’c’d’ 6. Simplificar Simplificar las siguiente siguientess funciones funciones por el método tabular tabular y obtener obtener su tabla de verdad. verdad. 1.- S = w’xyz’+w’x’yz+w’x’y’z’+wxyz+wxyz’+wx’y’z+w’xyz’+w’xyz+wxy’z’+w’xy’z’+wx’yz 2.- W = ABCD’ + A’BCD + A’B’C’D + A’B’C’D’ + AB’C’D + A’BCD’ + A’BC’D + ABCD

47

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES

CAPITULO VI

CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES Los circuitos secuenciales usan elementos de memoria (celdas binarias), además de compuertas lógicas. Sus salidas son una función de las entradas y del estado de los elementos de la memoria, a su vez es una función de las entradas previas. Como consecuencia, las salidas de un circuito secuencial depe depend nden en no sola solamen mente te de las las entra entrada das s pres presen entes tes,, sino sino tambi también én de las las entra entrada das s pasa pasada das, s, y el comportamiento del circuito debe especificarse por una secuencia de tiempos de las entradas y estados internos.

Entradas

Circuito combinacional

Salidas Elementos de memoria

Fig. 6.1 Diagrama a bloques bloques de un circuito secuencial. secuencial.

BIESTABLES Un bies biesta table ble es un dispo disposi sitiv tivo o que que tiene tiene dos dos estad estados os esta estable bles s (alto (alto y bajo) bajo) y perma permane nece ce indefinidamente indefinidamente en cualquiera de ellos, hasta que r ecibe una señal externa externa de disparo adecuada. Los dos circuitos biestables básicos son el cerrojo o latch y el flip-flop. Los latches se denominan, también flip-flops asíncronos.

LATCHES Un latch es un circuito que puede almacenar un bit de información, es decir un 0 ó un 1. Los latch’s son asíncronos en el sentido de que no necesitan de una señal externa de reloj para operar. Un latch esta en estado SET cuando la salida Q esta en nivel alto ( 1 ), y en estado RESET cuando Q esta en nivel bajo ( 0 ). Para Para almac almacen enar ar un 1 lógic lógico, o, se debe debe aplic aplicar ar un pulso pulso de disp disparo aro a la entra entrada da SET. SET. Para Para almacenar un 0 lógico, se debe de aplicar un pulso de disparo a la entrada RESET. El pulso de disparo puede ser positivo o negativo. negativo. Una vez que el latch ha sido programado en estado SET, permanecerá su salida Q en estado alto aunque nuevamente se le aplique otro pulso de disparo a la entrada SET, la única forma de cambiar el esta estado do de la sali salida da Q es apli aplica cand ndo o un puls pulso o de disp dispar aro o a la entr entrad ada a RESE RESET T o bien bien deja dejand ndo o sin sin alimentación al circuito. Lo mismo ocurre cuando la salida Q es puesta a cero aplicando un pulso a la entra entrada da RESET, RESET, aunq aunque ue se le apliq aplique ue nuev nuevame ament nte e otro otro puls pulso o a esta esta misma misma entra entrada da,, la salid salida a Q permanecerá permanecerá en nivel bajo.

49

R

Q

S Fig. 6.2 Latch con compuertas compuertas básicas. básicas.

S

Q

Q´

R Fig. 6.3 Latch con con compuertas compuertas NAND.

R

Q

Q´

S

T Fig. 6.4 Latch con con compuertas compuertas NOR.

FLIP-FLOPS Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (siempre y cuando este alimentado el circuito) hasta que se cambie por una señal de entrada para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es el número de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas entradas afectan el estado binario. Los Los flip flip-f -flo lops ps son son disp dispos osit itiv ivos os bies biesta tabl bles es sinc sincro rono nos, s, es deci decir, r, las las sali salida das s no camb cambia ian n inmediatamente cuando se registra un cambio en sus entradas, sino un tiempo después, fijado por una señal de reloj. La lógi lógica ca sincro sincrona na de los los flip-f flip-flo lops ps se emple emplea a en todo todos s los los siste sistemas mas digi digital tales es avan avanza zado dos s (registr (registros, os, contad contadores ores,, memorias memorias,, etc.) etc.) y present presenta a varias varias ventaj ventajas as notabl notables. es. La primera primera es que da un orden al proceso, puesto que toda transferencia de información se realiza bajo el control de una señal de reloj. De esta manera se evitan una serie de problemas tales como oscilaciones parásitas, condiciones de carrera, sensibilidad al r uido, estados ambiguos e indeseables, etc.

50

DISPARO DE LOS FLIP-FLOPS El estado de un flip–flop flip–flop se varía debido a un cambio momentáneo momentáneo en la señal de entrada. entrada. Este cambio momentáneo se le llama disparo (trigger), y la transición que lo causa se dice que dispara el flipflop. Hay flip-flops que se disparan con el flanco positivo o de subida, o con el flanco negativo o de bajada.

Pulso positivo

Pulso negativo

1

1

0

0

Flaco positivo

Flaco negativo

Flaco positivo

Flaco negativo

Fig. 6.5 Definición Definición de la transición transición de un pulso de reloj.

Los diferentes tipos de flip-flops son:     

Flip- flop RS. Flip-flop Flip-flop M-S Flip-flop Flip-flop D. Flip-flop Flip-flop T. Flip-flop JK.

FLIP – FLOP FLOP RS (Set – Reset) Reset) El flip-flop se obtiene a partir de un latch biestable controlando cada entrada a través de una compuerta y disparando el sistema así formado mediante una señal de reloj.

R CP S

Q Q´

Fig. 6.6 Símbolo lógico lógico del flip-flop flip-flop RS. S Q

CP

Q´ R

Fig. 6.7 Diagrama lógico lógico del flip-flop flip-flop RS.

51

S

R

CP

Q(t+1)

X 0 0 1 1

X 0 1 0 1

0 1 1 1 1

Q(t) Q(t) 0 1 *

Tabla 6.1 6.1 Tabla lógica lógica del flip-flop flip-flop RS. donde: X Q(t+1) Q(t) Q(t) 

= cond condic ició ión n de no impo import rta a. = estado estado siguiente. siguiente. = esta estado do pres presen ente te.. = estado indefinido.

Se observa en la tabla lógica del flip-flop RS que la principal desventaja del flip-flop RS síncrono, es que las salidas pueden cambiar como respuesta a las entradas durante todo el tiempo que dure la señal de reloj en estado alto ó 1 lógico. Por esta razón, se dice que el dispositivo es transparente, ya que mira hacia los datos de entrada cuando la señal de reloj esta en estado alto ó 1 lógico.

FLIP-FLOP M-S (Maestro/esclavo) El flipflip-flo flop p maestr maestro/ o/es escl clav avo o o M/S (mast (master/ er/sl slav ave) e) es una una versi versión ón mejora mejorada da del del flip-f flip-flo lop p RS síncrono. Este tipo de flip-flop almacena la información durante los periodos de transición (flancos) de la señal de reloj y lo preservan durante los períodos estables. Por tanto, los flip-flops maestro esclavo no son transparentes, ya que no operan con el nivel de la señal de reloj, sino con uno de sus flancos. La información lograda en una de las transiciones de la señal de reloj se mantiene hasta que ocurra, nuevamente, otra transición similar. Un flip-flop maestro/esclavo maestro/esclavo se obtiene conectando conectando dos flip-flops flip-flops RS en cascada.

R CP

Maestro

Esclavo

R

Q

R

Q

Q

Q´

CP S

Q´

Q´

CP S

S

Fig. 6.8 Flip-flop M/S.

R CP S

Q Q´

Fig. 6.9 Diagrama lógico lógico del flip-flop flip-flop M/S.

S

R

CP

Q(t+1)

0 0 1 1

0 1 0 1

   

Q(t) 0 1 

Tabla 6.2 6.2 Tabla lógica lógica del flip-flop flip-flop M/S. 52

donde: X Q(t+1) Q(t) Q(t) 

= cond condic ició ión n de no impo import rta a. = estado estado siguiente. siguiente. = esta estado do pres presen ente te.. = estado indefinido.

FLIP-FLOP D (Data) El flip-flop D se obtiene a partir de un flip-flop maestro/esclavo conectando un inversor entre las entradas S y R. El dato presente en la entrada D se transfiere a la salida Q cuando se activa la señal de reloj. Esta característica lo hace muy útil en memorias y registros de datos y de desplazamiento. En el flip-flop D no se presentan presentan estados prohibidos.

R

D CP

Q

CP Q´

S

Fig. 6.10 Construcción Construcción de un flip-flop flip-flop D. Como Como resul resulta tado do de opuestos.

la inclu inclusi sión ón del del inver inverso sor, r, las las entra entradas das R y S siemp siempre re tend tendrán rán estado estados s

El disparo de un flip-flop tipo D se puede producir por nivel (positivo o negativo) o por flancos (de subida o de bajada), dependiendo de su diseño.

D CP

Q Q´

Fig. 6.11 Diagrama lógico lógico del flip-flop flip-flop D.

D

CP

Q(t+1)

0 1

 

0 1

Tabla 6.3 Tabla lógica lógica del flip-flop flip-flop D.

FLIP-FLOP T (Toggle) El flip-flop T es un dispositivo biestable que permuta el estado de sus salidas cada vez que recibe un pulso de reloj. Se obtiene a partir de un flip-flop M/S básico conectando la entrada S a la salida Q’ y la entrada R a la salida Q. Este circuito, en particular, responde a los flancos de bajada de la señal de reloj.

CP

S R

Flip-Flop M/S

Q Q´

Fig. 6.12 Construcción Construcción de un flip-flop flip-flop T. 53

La única entrada del circuito es la señal de reloj. La frecuencia de la señal de un flip-flop T es la mitad de la frecuencia de la señal de reloj. Esta característica lo hacen útil para implementar contadores y otros circuitos digitales digitales donde se requiere la función de división de frecuencia. frecuencia.

Q CP

T Q´

Fig. 6.13 Diagrama lógico lógico del flip-flop flip-flop T

Conectando varios flip-flops T en cascada se obtiene un divisor de frecuencia de varias etapas.

T

Q(t+1)

 

Q(t+1) Q(t+1)

Tabla 6.4 6.4 Tabla lógica lógica del flip-flop flip-flop T.

FLIP-FLOP JK El J-K es un flip-flop síncrono con dos líneas de entrada de datos (J y K), una entrada de reloj, dos entradas asíncronas (PRESET y CLEAR) y dos salidas complementarias (Q y Q’). Las entradas J y K se pueden manipular para producir cualquier condición de salida predecible. El J-K puede también operar como T o D y es el más popular de todos los dispositivos biestables. Un flip-f flip-flo lop p J-K se obti obtiene ene a parti partirr de un flip-f flip-flo lop p maest maestro/ ro/es escl clav avo o acop acopla lando ndo media mediante nte las compuerta A y B, la salida Q’ a la entrada S y la salida Q a la entrada R. Las entradas libres de las compuertas de acoplamiento se convierten en las líneas de datos J y K del flip-flop.

J

S

CP

PR

Q

M/S Q´

R CLR

K

Fig. 6.14 Construcción Construcción de un flip-flop flip-flop JK El flip-flop puede operar de dos modos: síncrono y asíncrono. En el primer caso el estado de las salidas Q y Q’ depende de las entradas J y K y esta sincronizado con la señal aplicada a la entrada del reloj. En el segundo, el estado de las salidas Q y Q’ lo establecen las entradas PRESET y CLEAR.

PR K CP J

Q Q´

CLR Fig. 6.15 Diagrama lógico del flip-flop JK. 54

Operación en modo asíncrono. En este modo el estado de las salidas Q y Q’ lo determinan las entradas PRESET y CLEAR. La señal de reloj se encuentra inactiva. Dependiendo de si las entradas PRESET y CLEAR son activas bajas o activas altas, es como se comportara comportara el flip-flop. flip-flop. La entrada PRESET activada pone la salida Q en estado alto y Q’ en estado bajo. La entrada CLEAR activada pone la salida Q en estado bajo y Q’ en estado alto. PR 0 0 1 1

CLR 0 1 0 1

Q * 1 0 Qo

Q´ * 0 1 Qo

Tabla 6.5 Tabla del flip-flop JK con entradas entradas PRESET y CLEAR activas bajas. bajas. donde: Qo, Qo’= estados estados pasados. pasados. * = estado indefinido.

PR

CLR

Q

Q´

0 0 1 1

0 1 0 1

Qo 0 1 *

Qo 1 0 *

Tabla 6.6 Tabla del flip-flop JK con entradas entradas PRESET y CLEAR activas altas. altas. donde: Qo, Qo’= estados estados pasados. pasados. * = estad estado o inde indefin finid ido. o. La principal aplicación del modo asíncrono es inicializar las salidas de los flip-flops en un estado conocido, o bien para cargar registros y contadores con cantidades especificas antes de comenzar una nueva operación.

Operación en modo síncrono. En este modo de operación el estado de las salidas Q y Q’ dependen de las entradas J y K y esta sincronizado con la señal de reloj. Las entradas PRESET y CLEAR están inactivas. Las entradas síncronas J y K son normalmente activas altas y determinan el estado de salida resultante después de la aplicación de la señal de reloj. Específicamente, un alto en la entrada J, con la entrada K en bajo, lleva la salida Q al estado SET. Así mismo, un alto en la entrada K, con la entrada J en bajo, lleva la salida Q al estado RESET. Cuando las entradas J y K están en estado bajo y se aplica la señal de reloj, no sucede nada, la salida Q y Q’ se mantiene en el estado en que se encuentra. Se dice entonces, que el flip-flop esta operando en el modo de retención o hold.

55

Cuando Cuando las entrad entradas as J y K están están en estado estado alto y se aplica aplica la señal de reloj, reloj, las salidas salidas Q y Q’ cambian de estado. Es decir, el flip-flop pasa del estado SET al de RESET o viceversa. Se dice entonces, que el flip-flop esta operando en el modo basculante (toggle).

J

K

CP

Q

Q´

0 0 1 1

0 1 0 1

   

Qo 0 1 Qo´

Qo´ 1 0 Qo

Tabla 6.7 Tabla del flip-flop JK disparado disparado por flanco de bajada. bajada.

J

K

CP

Q

Q´

0 0 1 1

0 1 0 1

   

Qo 0 1 Qo´

Qo´ 1 0 Qo

Tabla 6.8 Tabla del flip-flop JK disparado disparado por flanco de subida. donde: Qo, Qo’ = estados pasados. Qo’, Qo = Toggle (se invierte el estado anterior) El flip flip-f -flo lop p J-K J-K se empl emplea ea ampl amplia iame ment nte e en regi regist stro ros s de alma almace cena nami mien ento to,, regi regist stro ros s de desplazamiento, contadores de pulsos, divisores de frecuencia y otras aplicaciones secuenciales.

56

CONVERTIDORES DE ANALÓGICO A DIGITAL

CAPITULO VII

CONVERTIDORES DE ANALÓGICO A DIGITAL Los seres seres humanos humanos procesa procesamos mos la informac información ión numéric numérica a emplea empleando ndo el sistema sistema decima decimal. l. Sin embar embargo go,, la tecno tecnolo logí gía a electr electrón ónic ica a usa usa un camin camino o difer diferen ente te para para maneja manejar, r, a muy alta alta velo veloci cida dad d y eficiencia, las mismas cantidades. El sistema binario y los circuitos digitales constituyen el método más apropiado apropiado para m anejar anejar información información numérica. numérica. Algo similar ocurre, ahora con el tratamiento de los fenómenos naturales que nos rodean. Vivimos en un mundo cuyas dimensiones varían de manera continua o análoga a lo largo del tiempo. La temperatura, la presión, el voltaje, la corriente, etc., son parámetros físicos que a través del tiempo toman una infinita infinita cantidad de valores. valores. La mayor parte de los fenómenos del mundo real están compuestos de señales analógicas o continuas. En las primeras épocas del desarrollo de la electrónica, estas señales se procesaban también, de manera analógica analógica (voltímetros analógicos analógicos de aguja, instrumentos instrumentos de perillas y potenciómetro potenciómetros, s, las tiras de papel de los registradores de voltaje y temperatura, etc.). A pesar de la gran cantidad de instrumentación analógica existente, procesar información present presenta a serias serias dificul dificultade tades. s. Nuevame Nuevamente nte,, la tecnolo tecnología gía digital digital aparece aparece como la mejor mejor soluci solución. ón. Las seña señale les s digi digita tale les s pued pueden en ser ser cont contro rola lada das s y proc proces esad adas as por por circ circui uito tos s lógi lógico cos s simp simple les s o por por microprocesadores. Cuando un circuito digital requiere procesar información del mundo real debe estar dotado de dos tipos de interfaz o circuitos de entrada y salida: uno para convertir la señal analógica a digital (interfaz de entrada) y otro para convertir la señal digital a señal analógica (interfaz de salida). MUNDO REAL

MUNDO REAL

CONVERTIDOR A/D

CIRCUITO DIGITAL

CONVERTIDOR D/A

Fig. 7.1 Tratamiento Tratamiento de las señales analógicas analógicas Antes de explicar los diferentes modos de conversión A/D, es conveniente conocer las condiciones que se deben tener en cuenta para que durante la conversión, el sistema no deje perder información valiosa de la señal de entrada. La forma eficaz para que un circuito pueda leer correctamente una señal analógica es a través de la toma de muestras sucesivas. Una muestra es una lectura de nivel de voltaje de la señal en un instante determi determinad nado o de tiempo. A esta esta muestra muestra se le efectúa la conver conversión sión A/D que arrojará arrojará un valor valor digital digital equivalente. De hecho, entre más muestras se tomen por unidad de tiempo, los valores digitales obtenidos representarán mejor la señal analógica respectiva. En la Figura 7.2 se muestra una señal análoga y su representación luego de haber tomado varias muestras durante un ciclo de la misma. Como puede verse, si se tomen más muestras, la señal se puede reproducir con mayor similitud a la original.

58

Figura 7.2 El Teorema del muestreo señala que la cantidad mínima de muestras que se deben tomar a una señal análoga durante un segundo, debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima de dicha señal. Esto es, si la señal análoga que se desea convertir a digital posee una frecuencia de 10 Hz, la cantidad mínima de muestras que se deben tomar por segundo debe ser 20, o lo mismo, el conversor A/D debe funcionar, por lo menos, a 20 Hz. De este valor se puede deducir el tiempo de conversión, el cual es un parámetro común en los conversores A/D. Por ejemplo, si el tiempo de conversión es de 100 s, la cantidad de muestras que puede tomar por segundo segundo sería: F= 1 T Por lo tanto: F=

1 -6 100 x 10 s

F = 10,000 = 10 kHz Lo anterior significa que ese convertidor puede tomar 10,000 muestras por segundo. Puesto que dicha frecuencia de muestreo debe ser el por lo menos el doble de la señal analógica, la frecuencia máxima de una señal de entrada sería de 5 kHz. Existen varios modos de conversión análoga a digital, de los cuales describiremos las dos más utilizados utilizados por los autómatas comerciales. comerciales. Cabe anotar que no es indispensable indispensable el pleno entendimiento entendimiento de las formas de conversión A/D para trabajar con señales analógicas, ya que el proceso es interno y casi transparente para el usuario. Sin embargo, no está por demás conocer los modos más utilizados para que un PLC pueda llevar a cabo estas tareas.

59

Convertidor tipo flash El converti convertidor dor tipo flash es el más rápido rápido de los convertid convertidore ores s existen existentes. tes. Esta config configurac uración ión utiliza una escalera o banco de comparadores de nivel en paralelo para procesar la información analógica de entrada. Estos convertidores convertidores también se les conoce como convertidore convertidores s en paralelo. Una Una red de resis resisten tenci cias as en serie forman forman un divi divisor sor de volta voltaje je múltip múltiple le con con entra entrada das s a cada cada referencia referencia de los comparadores comparadores operacionales. operacionales. El máximo valor que puede convertirse convertirse depende depende del valor de VCC. La salida de cada comparador es 0 V a V CC. Si el voltaje de la señal de entrada es cero, todas las salidas de los comparadores son cero. A medida que la señal de entrada se incrementa o supera el valor de las referencias de voltaje de los comparadores, la salida de cada comparador se convertirá en nivel alto o V CC. Una red lógica combinatoria se encarga de convertir la lógica de las salidas de los comparadores en una palabra digital de salida. El convertidor de la Figura 7.3 tiene dos bits de resolución. Un ADC de 2 bits, desde el punto de vista práctico y de aplicaciones, presenta muchas limitaciones. Como puede verse en la siguiente figura, n se necesitan 2 – 1 comparadores para determinar la resolución de un convertidor. Un ADC de cuatro bits necesita necesita 15 compara comparador dores, es, mientras mientras que uno de 8 bits bits necesit necesita a 255 comparadores. Al mismo tiempo, el incremento de la red de compuertas es considerable.

Fig. 7.3 Convertidor Convertidor tipo flash flash

60

Por esta razón, las ADC tipo flash o ráfaga ráfaga son muy costosos costosos y únicamente únicamente se emplean emplean en aplicaciones que requieran una rata de muestreo muy alta, como es en el caso de equipos que deben manejar señales de televisión. El ancho ancho de banda banda de una seña señall de televis televisión ión es de aproxi aproximad madame amente nte 5 MHz. MHz. Por Por tanto tanto la misma se debe muestrear a una frecuencia superior a 10 MHz. La ventaja principal de un convertidor tipo flash es su velocidad de conversión. Como la entrada analógica se aplica a cada comparador simultáneamente, el tiempo de conversión es únicamente el de propagación de los comparadores y de las compuertas de la red lógica.

Convertidor de rampa Una manera más eficiente y económica para realizar la conversión A/D se logra con la estructura de un convert convertido idorr tipo rampa rampa o de pendie pendiente nte simple, simple, la cual consis consiste te de un generado generadorr de rampa, rampa, un contador contador digital y un comparador. El ciclo de comparación se inicia con la rampa y el contador inicializando en cero. La salida del comparador es baja, de tal forma que la compuerta AND inhibe el paso de la señal de reloj hacia el contador binario. Cuan Cuando do se apli aplica ca un volta voltaje je a la entra entrada da del del conv convert ertido idor, r, la entra entrada da no inver inverso sora ra (+) del del comparador tendrá un valor de voltaje superior al de la entrada inversora (-). Por tanto, la salida del comparador comparador será alta. Este nivel alto habilita la compuerta AND y permite el paso de los pulsos de reloj hacia el interior del contador. contador. Al mismo tiempo, tiempo, el circuit circuito o generad generador or de la rampa rampa impulsa impulsa su crecimie crecimiento nto a lo largo del tiempo.

COMPARADOR VIN

RELOJ

-

CONTADOR

+

VOLTAJE DE REFERENCIA

CIRCUITO DE CONTR CONTROL OL DE RAMPA

REGISTRO

SALIDA SALIDA BINARIA BINARIA

Fig. 7.4 Convertidor Convertidor tipo rampa. rampa.

Cuando el voltaje desarrollado por la rampa supera el voltaje de la señal de entrada, la salida del comparador cae a un nivel bajo.

61

Este flanco flanco negativ negativo o hace hace que las salidas salidas del contado contadorr se almacen almacenen en en el latch latch de salida salida.. Tambi También én inic inicial ializ iza a el cont contad ador or inter interno no en cero cero para para una una post posteri erior or conv convers ersió ión. n. La palab palabra ra digit digital al equivalente a la señal de entrada aparece en las salidas digitales del convertidor. El tiempo requerido para efectuar una conversión depende del nivel de la señal analógica de entrada. Se necesitará más tiempo para realizar la conversión de una señal de mayor nivel. Si la rata de crecimiento de la rampa es de 1 voltio por milisegundo (1 V/ms), se necesitarán 2 milisegundos para efectuar la conversión. La principal desventaja de este tipo de convertidores es su tendencia a operar de manera inestable en la gene generac ració ión n de la rampa rampa.. Como Como no exis existe te una una forma forma de sincro sincroni niza zació ción n entre entre la señal señal de reloj reloj y la generac generación ión de la rampa, rampa, cualqui cualquier er corrimie corrimiento nto de uno de ellos ellos afectará afectará considera considerable blement mente e la palabr palabra a digital de salida.

Convertidor de doble rampa Este convertidor sacrifica velocidad por estabilidad. Con este se elimina el efecto de corrimiento de los voltajes de la rampa a lo largo del tiempo. La señal de entrada se conecta a un integrado. integrado. Cuando Cuando un voltaje voltaje positivo positivo se aplica aplica como señal señal a conver convertir, tir, el integra integrador dor crece en sentido sentido negativo. El voltaje negativo del integrador hace que el comparador coloque en su salida un nivel alto. De esta manera, se activa la compuerta AND y, por consiguiente, la señal de reloj o clock llega al contador.

Fig. 7.5 Convertidor Convertidor A/D de doble doble rampa La rampa negativa generada por el integrador tiene un tiempo fijo. Después de este tiempo, el circuito de control coloca en ceros al contador y, también sitúa en la entrada del integrador una referencia de voltaje negativo. El integrador producirá una rampa de pendiente positiva. El contador inicia su conteo hasta que la salida del integrador llegue al valor de cero. En este punto la salida del comparador vale cero. El circuito de control detecta este flanco negativo y memoriza, en el latch de salida, el valor del contador. Este número binario es el valor digitalizado de la señal analógica de entrada. En el circuito de la Figura 7.5 la rata de integración depende del valor de R 1 y C1, así como también de la magnitud de la señal de entrada.

62

Cuando se aplica la referencia negativa en la entrada del integrador, el tiempo requerido por el integrador para retornar a cero depende de la magnitud del voltaje de entrada. Cualquier variación en el circuito circuito integrador generador generador de la rampa se cancela cancela automáticamente automáticamente en este r etorno a cero. La desventaja de este convertidor es el tiempo extra necesario para realizar la doble rampa. Un conv convert ertid idor or de doble doble rampa rampa nece necesi sita, ta, por por lo menos menos,, 100 100 ms para para efect efectua uarr un cicl ciclo o compl complet eto o de conversión.

Convertidor de aproximaciones sucesivas Esta técnica es la más empleada en los convertidores de bajo costo, resolución moderada y alta velo veloci cida dad. d. El coraz corazón ón de este este tipo tipo de conve converti rtido dorr es un dispo disposi sitiv tivo o llamad llamado o regis registro tro de suce sucesiv sivas as aproximaciones o SAR. Este registro realiza una tarea análoga a la ejecutada por el contador digital de los dos convertidores anteriores. El conv convert ertido idorr esta esta compu compues esto to por por un SAR, SAR, un conv conver ertid tidor or DAC, DAC, un regist registro ro de salid salida a y un comparador.

Fig. 7.6 Convertidor Convertidor de aproximaciones aproximaciones sucesivas sucesivas El ciclo de conversión comienza cuando se aplica una señal análoga a la entrada del convertidor y se coloca un pulso de START en el registro SAR. El primer pulso de reloj en el registro SAR coloca en 1 la salida del MSB. Este valor binario hace que el convertidor DAC coloque en su salida el 50% de su valor total. El SAR mira la salida del comparador con el fin de saber si la salida analógica del DAC es mayor o menor que la de la señal analógica de entrada. Si el voltaje del DAC es mayor, el comparador coloca su salida en cero. Esto hace que el registro también coloque coloque en cero su MSB. Si el valor del voltaje en la salida salida del DAC es menor que el de la señal de entrada, el comparador coloca en alto su salida y el registro SAR mantiene en 1 su MSB. Todo lo anterior ocurre en un solo pulso de reloj. En el sigu siguien iente te pulso pulso de reloj, reloj, el SAR SAR coloc coloca a en 1 su segu segundo ndo bit más signifi significa cativ tivo o y checa checa nuevamente el resultado del DAC con la señal de entrada.

63

De nuevo, si el valor del DAC es mayor que el voltaje de entrada, la salida del comparador se va a cero y el SAR coloca en 0 este bit. Si el valor del DAC es menor que el de la entrada el comparador permanece activado y el SAR mantiene en uno este último bit. El registro SAR examina, de igual manera, todos los bits, desde el MSB hasta el LSB. Ya que un bit se evalúa en cada pulso de reloj, un ADC de aproximaciones sucesivas de 8 bits empleará, en la conversión, conversión, solamente ocho pulsos de reloj. Cuando se ha procesado el último bit, el registro SAR envía una señal de fin de conversión que permite el almacenamiento de la palabra resultante en el registro de salida. Típicame Típicamente nte,, un convert convertido idorr A/D de aproxi aproximaci macione ones s sucesi sucesivas vas realiza realiza una convers conversión ión en un tiempo inferior a los 12  S.

Error de cuantización El error de cuantización se origina en los cambios que puedan ocurrir en la señal analógica de entrada, entrada, durante el proceso proceso de conversión. En todos los ADC la señal de entrada se aplica aplica a un comparador comparador directamente. directamente. Además un ciclo de conversión requiere de un tiempo finito del orden de microsegundos a milisegundos, para producir la palabra digital equivalente al voltaje de entrada, pero si la señal de entrada cambia durante el ciclo de conver conversió sión n la palabra palabra digital digital resultante resultante representa representará rá un nivel de voltaje voltaje existente existente al final final del ciclo, ciclo, en lugar del nivel existente al comienzo del ciclo de la conversión. Si la señal que se pretende convertir a digital es DC, no se generará el error de cuantización. En cambio, si la señal de entrada tiene una rata de cambio alta, el error puede ser considerable. Una manera muy común de evitar el error de cuantización es mediante el uso de un circuito de memorización analógica llamado S/H (Sample and hold: muestra y retención) ubicado en la entrada del convertidor.

+ -

VIN Señal de reloj

C1

Fig. 7.7 Circuito de muestreo muestreo y retención retención Este tipo de memoria analógica esta compuesta por un interruptor electrónico de alta velocidad, un amplificador de alta impedancia de entrada y un condensador. La señal de reloj o lógica activa un interruptor electrónico S 1. El nivel de voltaje de la señal de entrada carga el condensador condensador C 1. De esta manera se memoriza o almacena la señal analógica. Dado que la impedancia impedancia de entrada del amplificador amplificador es muy alta, el condensador condensador no encuentra encuentra una trayectoria posible para que pierda su carga eléctrica. eléctrica. En la salida salida del amplificad amplificador or de gananc ganancia ia unitaria unitaria o buffer buffer se mantien mantiene e constan constante te el voltaje voltaje existente en la entrada en el instante del pulso de reloj.

64

Esta Esta salid salida a pued puede e ahora ahora aplic aplicar arse se a la entra entrada da del del ADC. ADC. Pues Puesto to que que la señal señal es cons constan tante te durante el ciclo de conversión, no hay posibilidades de un error de cuantización.

Diagrama lógico de un convertidor A/D

EOC

ENTRADA ANALOG ANALOGICA ICA

VIN

D0-D7

START

DATOS BINARIOS

OE

ENTRADA ANALOG ANALOGICA ICA

Fig. 7.8 Diagrama lógico lógico de un ADC genérico. genérico. Las señales que lo integran son:  

 



Entrada analógica analógica.. La línea de entrada de la señal analógica analógica que se quiere quiere digitalizar. digitalizar. Bus Bus de salida salida de datos datos (D0 a D7). Estas Estas líneas líneas de salida salida entreg entregan an la palabra palabra binaria binaria que corresponde al nivel analógico de entrada. START. Entrada Entrada para indicar indicar al ADC que debe iniciar un nuevo nuevo ciclo de conversión. conversión. EOC (fin de conversión). conversión). Cuando el proceso proceso de conversión conversión ha finalizado, el ADC emite esta señal para indicar al usuario que en el bus de datos del convertidor hay una palabra digital. OE (habili (habilitado tadorr de salidas salidas). ). El registro registro de salida salida de los conver convertido tidores res es de tipo tipo tri-st tri-state ate.. Mediante esta línea se habilita la salida. Se emplea esta señal de control en sistemas de computadoras que controlan varios dispositivos ADC.

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CONVERTIDORES DE DIGITAL A ANALÓGICO

CAPITULO VI

CONVERTIDORES DE DIGITAL A ANALÓGICO Un sistema digital nos entrega el resultado de lo que haya realizado en forma digital, de aquí surg surge e la neces ecesid idad ad nuev nuevam ame ente nte de repr repre esent sentar ar esta sta en form forma a anal analóg ógic ica a o bien bien que nos represente esta información en BCD o decimal. Aquí es donde se emplea el Convertidor digital analógico o DAC.

Convertidor D/A empleando escala binaria de resistencias. La técnica de utilizar una escala binaria de resistencias es uno de los métodos más antiguos y simples para convertir dígitos binarios o bits en una señal analógica. El circuito básico del DAC consta de un sumador sumador analógi analógico co con amplific amplificado adorr operaci operaciona onal, l, un registro registro de almacen almacenamie amiento nto y un juego juego de interruptores analógicos. El amplificador/sumador posee tantas entradas como bits tiene la palabra binaria que se quiere convertir. El registro memoriza la señal digital de entrada y sus salidas comandan la apertura y cierre de los interruptores analógicos. Un 0 aplicado a la entrada del control de cada interruptor lo abre y un 1 lo cierra. Cuando se almacena en el registro de entrada un 0000 binario, todos los interruptores analógicos se abren. En estas condiciones, no hay voltaje aplicado a la entrada de las resistencias del amplificador sumador. Por consiguiente, el voltaje de salida de este último es igual a 0 V. Cuando se aplica un 0001, el interruptor S 1 se cierra. Esto provoca que se apliquen –10 V a la resistencia resistencia R1. Puesto que la entrada (-) del amplificador operacional es una tierra virtual, efectivamente hay – 10 V sobre la resistencia de 8 K . Como resultado, a través de la resistencia de realimentación (R f = 800) circula una corriente de 10 V/8000, es decir de 1.25 mA. Aplicando la ley de Ohm, el voltaje en la resistencia R f debe ser, por tanto, igual a 800  x 1.25 mA, es decir 1 V. Cuando Cuando la palabra palabra binaria binaria de entrada entrada cambia cambia a 0010, 0010, se abre abre el interrup interruptor tor S 1 y se cierra el interruptor interruptor S2. Esto causa que una corriente de 2.5 mA (10 V/4000 ) fluya por R 2 y Rf . El voltaje a través de Rf es, ahora, 800  x 2.5 mA = 2 V. De igual manera, una palabra binaria igual a 0100 generará 4 V en la salida y una igual a 1000 nos dará 8 V de salida. Obse Observ rvar ar como como los los valor alore es de las las resi resist sten enci cias as de entr entrad ada a y sali salida da se sele selecc ccio iona nan n cuidadosamente para generar una progresión binaria (16, 8, 4, 2, 1). Los interruptores deben operarse en todas las combinaciones para lograr una salida analógica desde 0 V hasta 15 V en incrementos de 1 V.

67

Fig. 6.1 Convertidor Convertidor DAC de escala binaria Aunque este tipo de convertidor es muy sencillo, no es práctico cuando se emplean palabras binarias binarias de más de 4 bits, bits, ya que la cantida cantidad d de resiste resistencia ncias s requeri requeridas das para obtene obtenerr la progres progresión ión binaria es muy grande.

Convertidor D/A usando resistencias conectadas en escalera Este tipo de convertidor emplea una red de resistencias en escalera (ladder) conocida como red “R-2R”. El DAC DAC cons consta ta de una una fuen fuente te de refer referen enci cia a (Vref) (Vref) que que obse observa rva una una resis resisten tenci cia a de valo valorr R (equivalente a toda la red R-2R) conectada a tierra y, por consiguiente, emite una corriente de entrada I in igual Vref/R. Esta corriente (I in) se divide en dos partes iguales: una que circula por la primera resistencia de valor 2R y otra que se dirige hacia el interior de la red. En la siguiente juntura o nodo de la red sucede lo mismo, mismo, es decir, decir, la mitad mitad de la corriente corriente se encamin encamina a a tierra tierra por la resistenc resistencia ia 2R y lo que resta resta se interna más en la red. Como resultado, el conjunto de resistencias 2R tiene corrientes de valores iguales a ½ Iin, ¼ Iin, 1/8 Iin, 1/16 Iin, etc.

68

R

I in

V ref.

+ _

R

2R

2R

B0

B1

R

2R

B2

R

2R

2R

B3

Rf= R I in -

V out

+

Fig. Fig. 6.2 DAC de red R-2R. R-2R. Cada uno de los interruptores conectados a la entrada de la red R-2R, simula un bit de las entradas digitales al convertidor. Cuando el bit es 0, el interruptor correspondiente lleva la corriente que circu circula la por por la resis resisten tenci cia a 2R a tier tierra. ra. Cuando Cuando este este bit bit vale vale 1, la enru enruta ta a la entra entrada da de suma suma del del amplificador.

Fig. 6.3 Estructura Estructura de un DAC de red red R-2R. 69

La palabra binaria 0000, por ejemplo, abre todos los interruptores y, por tanto, coloca 0 V en la salida del convertidor. Del mismo modo, 1000 cierra el interruptor S1 y produce 5 V; 0100 cierra S2 y produce 2.5 V; 0010 cierra S3 y produce 1.25 V; etc. Note que cada salida corresponde a una progresión binaria. Lo anterior permite a la salida variar entre 0 y 10 V en incrementos de 0.625 V.

Parámetros de los convertidores D/A Un DAC tiene varios parámetros que deben considerarse en el momento de una selección para una aplicación determinada. determinada. Los tres más importantes importantes son:

Resolución. La resolución de un DAC esta dada por el número de niveles de voltaje analógico que es capaz de gene genera rar. r. Este Este parám parámet etro ro esta esta relac relacion ionado ado direc directam tamen ente te con con el númer número o de bits bits de entra entrada da que que conforman la palabra binaria. Un convertidor D/A de cuatro bits tiene una resolución de 4. El número de n 4 niveles de voltaje analógico que es capaz de generar es de 2 = 2 = 16. Lo anterior significa que la salida analógica debe estar representada por 16 niveles de voltaje. Un DAC de 8 bits proporciona 256 niveles diferentes de voltaje. Un DAC de 12 bits puede entregar hasta 4096 niveles de voltaje analógico. En general, cuantos más bits tenga un convertidor D/A, más exactitud se logrará en la salida analógica.

Tiempo de estabilización. Este parámetro describe el tiempo que requiere la salida analógica para estabilizarse después que la palabr palabra a binaria binaria aparece en la entrada entrada.. Usualme Usualmente nte se especi especifica fica como el tiempo tiempo que toma la salida para estabilizarse estabilizarse dentro dentro de un rango igual al valor correspondiente correspondiente a +/- ½ LSB del cambio en la palabra de entrada. Si un DAC de 8 bits tiene un rango entre 0 y 10 volts, entonces el valor que corresponde al LSB 8 es igual a 10V/2 = 10V/256 = 0.039 V. La mitad de este valor es 0.0195 V. El tiempo de estabilización es el que se requiere para que la salida alcance 0.0195 V del valor esperado. Típicamente, el tiempo de estabilización es del orden de 10  S.

Exactitud. La exactitud se define como la variación +/- (positiva o negativa) desde la mitad (1/2) hasta 2 veces el valor de un LSB. Por ejemplo, para un DAC con una exactitud de +/- 1 LSB , el voltaje de salida analógico puede variar tanto como el valor equivalente a un bit.

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SISTEMA DIGITAL

CAPITULO IX

SISTEMA DIGITAL El hecho de que los sistemas digitales han cambiado la forma de vida y el trabajo de la sociedad moder moderna na es algo algo acept aceptad ado o por todos todos.. En la actua actualid lidad ad,, resul resulta ta impos imposib ible le hace hacerse rse a la idea idea de la exis existe tenc ncia ia de una una empre empresa sa o un banc banco o que que no emple emplee e un siste sistema ma digi digita tall (compu (computa tado doras ras,, caje cajero ros, s, sumador sumadoras, as, fax, maquina maquinas s de escribi escribirr electró electrónica nicas, s, impresor impresoras, as, etc.) etc.) y control control de sus transac transaccion ciones, es, facturas, nominas, etc. Y no se podría haber llegado al estado en que se encuentran las ciencias sin la ayuda ayuda de esto estos s siste sistemas mas que que permi permite ten n el almac almacen enami amien ento to de grand grandes es cant cantida idade des s de dato datos s y la realización realización de complicadas complicadas operaciones de cálculo en tiempos mínimos. La producc producción ión en masa de los dispositi dispositivos vos integrante integrantes s de los sistemas sistemas digital digitales, es, así como la mejora de las técnicas de realización y la gran competencia generada por la gran cantidad de empresas existentes en el sector, ha provocado la integración social de tales instrumentos electrónicos no sólo en empresas, universidades y centros dedicados al estudio y desarrollo de la ciencia, sino que también han facilitado su acceso por parte de los usuarios particulares, convirtiéndose de esta forma manera en un electrodoméstico más. Sin embargo, embargo, y ante ante la creenci creencia a general generaliza izada da de que los sistema sistemas s digital digitales es han surgido surgido de repente en los últimos años, el proceso de desarrollo de tales ingenios ha durado varios siglos. Es justo reconocer que el verdadero auge ha tenido lugar en las tres o cuatro últimas décadas, pero no es menos justo reconocer que personajes de renombre tales como Blaise Pascal ya habían intentado construir rudimentarias rudimentarias máquinas hace más de tres siglos. siglos. Sistema digital Un sistema digital básicamente básicamente esta compuesto por tres partes principales: principales:   

La unidad unidad central central de procesos procesos (CPU). Memoria central. Las unidade unidades s de entrada entrada /salida. /salida.

Cada uno de estos tres bloques esta interconectado con los otros dos por medio de buses de dedi dedica caci ción ón espe especi cific fica. a. De esta esta manera manera,, se disp dispone one de un bus bus de dato datos, s, que que va a trans transpor porta tarr la información o datos; un bus de direcciones, que servirá para acceder a la posición de memoria deseada; y un bus de control, por el que viajaran las señales que van a controlar el funcionamiento global del sistema, sistema, activa activando ndo o desactiv desactivand ando o el funcio funcionami namient ento o de todos todos los dispos dispositiv itivos os físicos físicos que integran integran el sistema.

UNIDAD DE PROCESO CENTRAL

MEMORIA

PERIFERICOS E/S

BUS BUS DE DATO DATOS S BUS DEDIRECCIO DEDIRECCIONES NES BUS DECONT DECONTROL ROL

Fig. 9.1 Diagrama a bloques bloques de un sistema digital. digital. 72

Unidad central de proceso La unidad central de proceso es el bloque que se encarga de gobierno de todo el sistema. A tal efecto, es el encargado de generar las señales de control que ejecutan las operaciones determinadas por una instrucción. instrucción. Se puede establecer establecer una división división dentro de la CPU atendiendo su aspecto aspecto funcional. funcional.

CPU

UNIDAD DE PROCESO

UNIDAD DE CONTROL

Fig. 9.2 9.2 División División del CPU. CPU. Unidad de proceso (UP). Su tarea es llevar a cabo las operaciones aritméticas, en las que están involucrados los datos. Además, es capaz de almacenar los resultados de tales operaciones para llevar a cabo otras en las que dichos resultados se conviertan en operandos. Unidad de control (UC). Se encarga de identificar y decodificar el código de operación de una instrucción, para después ir estableciendo estableciendo el orden de ejecución ejecución de los pasos necesarios. Este bloque integra realmente el centro de control del microprocesador. Para ello, produce las señale señales s que ejecuta ejecutarán rán los pasos pasos marcado marcados s por las instruc instruccio ciones nes almacen almacenada adas s en memoria. memoria. Dichas Dichas señales son denominadas microórdenes. Memoria central La memoria central de un sistema digital esta compuesta por una memoria ROM y una memoria RAM.

MEMORIA

ROM

RAM

Fig. 9.3 División de de la memoria. memoria.

73

Memoria ROM En este tipo de memoria es donde se guarda el programa (conjunto de instrucciones que le indica al sistema digital que es lo que tiene que realizar y que determinaciones ha de tomar). Memoria RAM En esta memoria es donde se guarda los datos (información que esta siendo procesada por el sistema). Dispositivos Dispositivos de entrada entrada / salida El sistema digital lleva a cabo la comunicación con el exterior a través de estos dispositivos. Los periféricos pueden clasificarse clasificarse en:   

Periféricos de entrada. Periféricos de salida. Periféricos de entrada/salida.

PERIFERICOS

ENTRADA

SALIDA

ENTRADA- SALIDA

Fig. 9.4 Tipos de periféricos. periféricos. Periféricos de entrada. Los periféricos de entrada entrada son todos aquellos aquellos dispositivos dispositivos que permiten únicamente introducir información información en el sistema digital. Periféricos de salida. Los periféricos de salida son los empleados para dar la información solo hacia el exterior los sistemas digitales. Periféricos de entrada/salida. Los periféricos de entrada/salida entrada/salida son aquellos dispositivos dispositivos que nos permiten ya sea introducir datos al sistema o bien obtener datos del sistema (realizan ambas funciones).

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INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS

C A P I T UL UL O I X

INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS Un automatismo es un dispositivo que realiza una labor de manera automática de acuerdo a los paráme parámetro tross con los cuales cuales ha sido sido diseñad diseñado. o. Con un sistem sistema a automá automátic tico o se busca busca princi principal palmen mente te aumentar la eficiencia del proceso incrementando la velocidad, la calidad y la precisión, y disminuyendo los riesgos que normalmente se tendrían en la tarea si fuese realizada en forma manual. Con el avance de la tecnología tecnología,, los procesos procesos industriales industriales han sufrido sufrido grandes cambios y quienes quienes estamos estamos involucrado involucradoss de una o de otra forma con el tema, tema, debemos debemos estar permanenteme permanentemente nte informados informados acerca de los nuevos productos, métodos de proceso, solución de fallas, sistemas de control, etc. Prácticamente todas las industrias alrededor del mundo poseen al menos un pequeño sistema automático, lo cual significa que la automatización es un área que está permanentemente en contacto con nosotr nosotros. os. Por esta esta razón, razón, debemo debemoss estar estar prepar preparado adoss y conoce conocerr el funcio funcionami namient ento o de dichos dichos sistemas, por insignificantes que parezcan. La sección de AUTOMATIZACIÓN del presente curso contiene toda la información actualizada al respecto. La misma mostrará todos los aspectos de carácter técnico que puedan ser útiles en cualquier empresa industrial sin importar el tipo de producto que ésta realice. Los automa automatis tismos mos están están compue compuesto stoss de tres tres partes partes princi principal pales, es, como son la obtenc obtención ión de señales por parte de los sensores, sensores, el procesamiento de dichas señales hecho por los procesadores los procesadores inteligentes y inteligentes y la ejecución de respuestas efectuadas por los actuadores, los actuadores, como como se muestra en la figura 9.1. 9.1. En esta sección de automatización haremos énfasis en los procesadores inteligentes, figura 9.2, los cuales reciben los datos de entrada captados por los sensores, los procesan y entregan datos de respuesta que son ejecutados por los actuadores.

Figura 9.1

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Figura 9.2 Autómatas o PLCs Los Autómatas, Autómatas, también llamados llamados PLCs (Programmab (Programmable le Logic Controllers), Controllers), o Controlado Controladores res Lógicos Programables, figura 9.3, son dispositivos electrónicos de procesamiento que poseen entradas y salidas de diferentes tipos de señal.

Figura 9.3 Su funcionamiento funcionamiento depende de un programa programa que se le ha introducido introducido previamente, previamente, con el cual se ejecuta cierta secuencia en forma completamente automática. El programa se elabora a partir de unas reglas o condiciones que dependen del proceso en sí a automatizar y del tipo de señales que se deben manejar. Para la Programación de los PLCs, se tienen múltiples opciones, dependiendo del tipo de PLC y especialmente del proceso a automatizar. Por ejemplo, se puede programar en forma de símbolos o lenguaj lenguaje e de contact contactos, os, en órdene órdeness o senten sentencias cias que se ejecut ejecutan an en forma forma secuen secuencia ciall y hasta hasta en lenguajes de alto nivel, como son el Basic o el C. Quizás el lenguaje más utilizado sea el de contactos, como se muestra en la figura 9.4, gracias a que no requiere de mucha capacitación y a que su modo gráfico permite una mayor visión del proceso. 77

Figura 9.4 Un PLC, como cualquier equipo electrónico, no está exento de fallas eventuales, por lo cual, las operaciones de de Mantenimiento preventivo y de Mantenimiento de Mantenimiento correctivo también hacen parte de la sección, mostrando los pasos que deben seguirse de acuerdo a los síntomas mostrados por el sistema que esté en problemas. Redes en automatización En la industria, los procesos pueden ser monitoreados o controlados ya sea en el sitio exacto de la aplicación o bien desde otro lugar en el cual se concentra la mayor parte de la información. información. Es por esto que las Redes son una pieza fundamental en automatización, ya que son el medio por el cual se transportan los datos de control y la información de los procesos en general. El bus de campo, por ejemplo, figura 9.5, es una forma de diseñar la automatización de una manera más óptima y de evitar costosos cableados.

Figura 9.5 78

Automatización con microcontroladores Cuando Cuando no se tiene tiene el presup presupues uesto to necesa necesario rio para para automa automatiz tizar ar un proces proceso o determ determina inado, do, o simplemente porque dicha aplicación no requiere de sistemas tan avanzados como son los PLCs, el sistema encargado del proceso puede ser un Microcontrolador un Microcontrolador , como se muestra en la siguiente figura.

Figura 9.6 Con estos estos dispos dispositi itivos vos es posibl posible e impleme implementa ntarr desde desde sistem sistemas as automá automátic ticos os sencil sencillos los hasta hasta sistema sistemass comple complejos. jos. Todo Todo depend depende e de las caract caracterí erísti sticas cas del proces proceso o a automa automatiz tizar. ar. Más adelan adelante te conoceremos las diferentes familias de microcontroladores y algunas aplicaciones donde se controlan sistemas automáticos. Control por computadora El uso de computadoras no solamente se extiende a nivel hogareño y comercial. También está incluido en el control y supervisión de procesos industriales, figura 9.7 Con ellos se obtiene información completa de determinado proceso y a la vez se ejecutan labores automáticas que prescinden de la intervención del hombre. Esto es muy importante, ya que dichas máquinas pueden tomar decisiones de una manera más rápida y confiable, permitiendo así que el hombre se dedique a otras actividades. Este medio de automatización se ha extendido masivamente gracias a que reúne las características de control y de manejo de la información, llevando los datos a programas de procesamiento que suministran una estadística completamente actualizada del proceso que se lleva a cabo.

Figura 9.7 79

Instrumentación con PC En cualquier sistema automático, el método de detección de eventos durante el proceso es de suma suma import importanc ancia. ia. Las comput computado adoras ras son amplia ampliament mente e utiliz utilizada adass con esta esta finali finalidad dad gracia graciass a que además de detectar los eventos, pueden generar reportes e informes almacenándolos en archivos para una poster posterior ior revisi revisión. ón. La instru instrumen mentac tación ión con PC, figura figura 9.8, 9.8, presen presenta ta ventaj ventajas as sobre sobre los demás demás sistemas de medición, ya que sus sistemas y tarjetas electrónicas de interface pueden ser configuradas de acuerdo al tipo de variable física que se desea medir.

Figura 9.8 Robótica Industrial En muchas industrias industrias existen una serie de procesos peligrosos peligrosos con los cuales cualquier cualquier operario pondría en peligro su salud y su integridad física. Es allí donde la Robótica la Robótica entra entra a formar parte en todas aquellas aquellas operaciones operaciones que un ser humano normalment normalmente e no podría podría ejecutar. ejecutar. Adicionalmente, Adicionalmente, cuando este tipo tipo de máquina máquinass son diseñad diseñadas as para para tareas tareas específ específica icass permit permiten en una gran gran rapide rapidez, z, segurid seguridad ad y maniobrabilidad en el control de procesos automáticos, figura 9.9

Figura 9.9 80

INTRODUCCIÓN AL CONTROL Y Y A LOS AUTOMATISMOS

C A P I T UL UL O X

INTRODUCCION AL CONTROL Y A LOS AUTOMATISMOS Introducción El control puede ser definido como el manejo indirecto de variables de un sistema denominado

Planta a través de un elemento denominado Sistema de Control.

Los sistemas de control pueden ser muy amplios, desde un simple interruptor que gobierna una lámpara, hasta un sistema que maneje toda una línea de procesos dentro de una fábrica de automóviles, por ejemplo. Asimismo, un sistema de control puede ser manual o automático, o lo mismo, de lazo abierto o de lazo cerrado. Esta sección la dedicamos especialmente a los sistemas de control automático o de lazo cerrado, en los cuales interviene al menos un pequeño bloque que toma decisiones de acuerdo a los datos que se obtienen del sistema a controlar. En la figura 10.1 podemos ver la forma de representar un sistema de control automático y un ejemplo de aplicación de control con PLC. SISTEMA DE CO CODIGO DIGO DE BARRA SISTEMA DE DOSIFICACION SOFTWARE DE SUPERVISION DEL DELPR PROC ESO TERMIN INAL ALES ESP PARA OPERARIO DRIVESPARA MO MOT TORES PLC ’S SENSORES SISTEMASD EMASDE E VISIO ION N

Figura 10.1

Breve historia La auto automat matiz izaci ación ón indu indust stria riall ha evolu evoluci ciona onado do a la par par con con el desa desarro rrollo llo de los los sist sistema emas s mecánic mecánicos, os, electró electrónic nicos os e informát informático icos. s. En sus inicios inicios,, para automatiz automatizar ar un proces proceso o se utiliza utilizaban ban pala palanc ncas as mecá mecáni nica cas, s, mont montaj ajes es de leva levas, s, engr engran anaj ajes es,, relé relés s y pequ pequeñ eños os moto motore res, s, figu figura ra 10.2 10.2.. Posteriormente, con el desarrollo de la electrónica, ya se utilizaban transistores y señales eléctricas de bajo voltaje. Luego, con la aparición de los circuitos integrados y en especial del microprocesador, los automatismos revolucionaron la industria de una forma sorprendente, ya que efectuaban el proceso de muchas señales simultáneas simultáneas y entregaban entregaban una respuesta respuesta m uy rápida para ese entonces. 82

Figura 10.2 Las computadoras también empezaron a formar parte en el control automático de procesos, pero debido a que su sistema de entradas y salidas era limitado para estas labores, surgieron controladores especi especializ alizado ados s y program programabl ables es con las herramie herramientas ntas necesa necesaria rias s para para control controlar ar líneas líneas de produc producció ción n complet completas. as. Así entonce entonces, s, es que aparec aparece e el PLC o Autómat Autómata, a, un disposi dispositivo tivo progra programabl mable e que puede puede ajustarse a las necesidades de determinado proceso que se quiera automatizar, brindando economía, robustez, robustez, confiabilidad confiabilidad y flexibilidad en los diseños diseños para los cuales es elegido. elegido. Aunque los PLCs y otros dispositivos de control programables cumplían con las tareas para las que fueron diseñados, se hizo necesaria la integración de los sistemas de control con los sistemas de adqu adquis isic ición ión y proce procesam samie iento nto de datos datos.. Prác Práctic ticame ament nte e era la unión unión entre entre las labo labores res de cont control rol de disp dispos osit itiv ivos os como como el PLC PLC y las las labo labore res s de proc proces esa amien miento to de dato datos s de una una comp comput utad ador ora. a. Las Las computadoras computadoras industriales, industriales, suelen tener ambas funciones funciones incorporadas. incorporadas. Sin embargo, embargo, es muy común encontrar equipos independientes comunicados en forma permanente para vigilar, controlar y suministrar la m ayor información posible del proceso proceso automático. automático. Por tal razón, los PLCs siguen actualmente dedicados específicamente al control de procesos, pero vienen dotados de sistemas de comunicaciones que los acoplan de una manera óptima a las redes de computadoras, permitiendo así las funciones de Producción Integrada por Computadora o CIM (por sus siglas en inglés).

Clases de automatismos Los automatismos pueden ser de diversos tipos, dependiendo principalmente de las señales que se utilicen y de la arquitectura con la que son diseñados. Por el tipo de señales que se manejan, los automatismos pueden ser analógicos, digitales o híbridos, es decir tanto analógicos como digitales. Por la arquitec arquitectura tura de diseño diseño,, los automat automatismo ismos s pueden pueden ser ser de lógica lógica cable cableada ada o de lógi lógica ca progra programabl mable, e, figura 10.3.

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Analógico Analógico Programable

Digital Hibrido (A/D)

Automatismo Automatismo

Analógico Analógico Cableado

Digital Hibrido (A/D)

Figura 10.3 Los automatismos analógicos trabajan con señales de tipo continuo dentro de un margen específico, figura 10.4 Por lo general, los sensores y actuadores que pertenecen a este modo de automatización funcionan con señales de corriente entre 4 y 20 mA o con señales de voltaje entre 0 y 5 VDC.

Figura 10.4 Por Por su part parte, e, los los automatismos funcionan an con señale señales s que presen presentan tan sólo dos automatismos digitales digitales funcion estados, es decir, abierto o cerrado, figura 10.4 La forma de representarlos puede ser también con la presencia o ausencia de un determinado voltaje. Son ampliamente utilizados en dispositivos de proceso tales como el PLC. Los automatismos híbridos, que es la configu configuraci ración ón más común común para la automatiz automatizació ación n de procesos, combinan tanto los sistemas analógicos como los sistemas digitales. Por lo general, dentro de un mismo automatismo se usan variables que deben manejarse en forma analógica, por ejemplo para medir temperatura, al igual que otras variables deben ser de tipo digital como la detección de objetos. Actualmente, la mayoría de autómatas puede configurarse en el modo deseado gracias a que muchos de ellos son sistemas modulares, en los cuales se pueden agregar o quitar módulos que suelen ser de tipo digital o de tipo analógico. Se debe recordar que aunque los dispositivos de proceso manejan señales de tipo analógico, interna internament mente e éstas éstas son transfor transformada madas s a señale señales s de tipo tipo digital digital para para poder poder proces procesarl arlas. as. Luego Luego del procesamiento, dichas señales se vuelven a convertir a voltajes analógicos; si es necesario, se utilizan los mismos bits para controlar controlar dispositivos dispositivos externos. 84

automatismos cableados cableados, tambi Los automatismos también én llama llamado dos s auto automat matis ismos mos de lógic lógica a cabl cablea eada da,, figura figura 10.5 10.5 presentan una arquitectura de carácter rígido. Por lo tanto, cuando se diseña un sistema de este tipo es indispe indispensa nsable ble saber que un cambio cambio en el proces proceso, o, por pequeño pequeño que sea, implica implica la modifica modificació ción n de elementos, cambio de conexiones y a veces hasta el rediseño completo del sistema.

Figura 10.5 Los automatismos cableados utilizan muchos elementos unitarios de control. A su vez, el operario debe debe usar usar gran gran cantida cantidad d de interrup interruptore tores, s, selecto selectores res y pulsado pulsadores res,, y la informac información ión se represe representa nta principalmente con pilotos e instrumentos en forma independiente. Su principal ventaja es el bajo costo, ya que no requier requiere e de equipo equipos s sofistic sofisticado ados s para para el proces procesamie amiento nto de informac información ión.. Un automati automatismo smo cableado puede ser a su vez de tipo analógico, de tipo digital o de tipo híbrido, o sea análogo y digital. Finalmente, Finalmente, los automatismos programables, también denominados denominados automatismos de lógica lógica programa programable ble,, figura figura 10.6 10.6 se caracte caracteriza rizan n porque porque funcion funcionan an bajo bajo las indica indicacion ciones es de un programa programa de control. El modo programable es en cierta medida el mejor método de automatizar un proceso industrial. El hecho de ser programable permite adaptarse de una manera más sencilla a las posibles variaciones que tenga tenga un determin determinado ado proces proceso. o. Así entonc entonces, es, si el proceso proceso requie requiere re modifica modificacio ciones nes,, bastará bastará con cambiar cambiar la programa programació ción n de los equipos equipos automát automático icos, s, lo cual, cual, segura segurament mente e es más fácil fácil que cambiar cambiar sistemas con lógica cableada.

Figura 10.6 85

La princ princip ipal al cara caracte cterís rísti tica ca de los los autom automat atis ismos mos prog progra ramab mable les s es el uso uso de disp dispos ositi itivo vos s electrónicos electrónicos de procesamiento procesamiento de información, información, tales como PLCs, computadoras, computadoras, microcontrolad microcontroladores, ores, controladores especializados, etc. La principal desventaja de los automatismos programables es el alto costo costo de los equipos equipos utiliza utilizados dos,, lo que los hace hace útiles útiles únicame únicamente nte en proceso procesos s de mediano medianos s y altos altos índices de producción. De igual manera que los automatismos cableados, un automatismo programable puede ser de tipo analógico, digital o híbrido. Observe Observe en tabla de comparación comparación entre los automatismos automatismos cableados y los automatismos programables. programables. Características del sistema Mantenimiento Costo Adaptación a diferentes procesos Posibilidad de ampliación Interconexión y cableado exterior Herramientas para pruebas Estru tructuraci ració ón en bloques ind indepen pendient entes

Cableado Mucho Bajo Difícil Bajas Mucho No Difíc fícil

Programable Poco Alto Fácil Altas Poco Si fác fácil

Figura 10.7 A pesar de los diferentes tipos de automatismos que hemos mencionado, debemos tener en cuenta que el volumen de producción en un proceso juega un papel muy importante. Dependiendo de ello, los sistemas, aunque utilicen equipos programables, pueden diseñarse de forma rígida sin llegar a ser de lógica cableada. Así se obtienen grandes ventajas en cuanto a la disminución del mantenimiento y la poca probabilidad probabilidad de modificaciones modificaciones que podría sufrir el diseño posteriormente. posteriormente.

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INTRODUCCIÓN A LOS PLC´S

CAPITULO XI

INTRODUCCION A LOS PLC´S PLCs o Autómatas programables Los PLCs cambiaron la forma de automatizar los procesos industriales gracias a su simplicidad y a sus poderosas funciones. En este capítulo conoceremos su funcionamiento, arquitectura y principales aplicaciones en el campo industrial. Un PLC o Autómata programable, es un dispositivo programable diseñado para el control de señales eléctricas asociadas al control automático de procesos industriales, figura 11.1. Es un elemento utiliz utilizado ado ampliame ampliamente nte en empres empresas as de manufac manufactur tura, a, plantas plantas de ensamble ensamble de vehícu vehículos los,, planta plantass productoras de químicos, refinerías de petróleo, elaboración de semiconductores y otras innumerables aplicac aplicacione iones, s, en las cuales cuales se requie requieran ran operac operacione ioness que puedan puedan ser efectu efectuada adass direct directame amente nte por dispositivos automáticos.

Figura 11.1 Un PLC posee las herramientas necesarias, tanto de software como de hardware, para controlar dispositivos externos, recibir señales de sensores y tomar decisiones de acuerdo a un programa que el usuario elabore según el esquema del proceso a controlar. Lo anterior significa que, además de los componentes físicos requeridos para la adaptación de las señales, es necesario disponer de un programa para que el PLC pueda saber qué es lo que tiene para hacer con cada una de ellas, figura 11.2

Figura 11.2 Las entradas Las entradas pueden pueden recibir señales de tipo digital, por ejemplo interruptores, o de tipo analógico, como sensores de temperatura. Estas señales son transformadas internamente en señales compatibles con los microprocesadores y demás circuitos integrados de procesamiento interno. 88

De igual manera, después que se ha hecho el procesamiento de las señales y se han tomado decisiones, el PLC altera sus salidas sus salidas,, inicialmente con señales de formato digital y posteriormente a otro formato de acuerdo a los actuadores que se vayan a utilizar, ya sean digitales o analógicos. Todo PLC está compuesto de tres componentes principales: 1. Una Unidad Unidad Central Central de Procesa Procesamient miento o (CPU) (CPU) 2. Un grup grupo o de entrad entradas as (I) (I) 3. Un grupo grupo de de salid salidas as (O) Podemos hacer una analogía entre un PLC y una computadora, figura 11.3 Toda computadora posee una unidad central, la cual contiene un microprocesador, memoria RAM, etc. Igual sucede con el PLC, que posee una CPU o unidad central de procesamiento, con uno o varios microprocesadores que se encargan de analizar la información que les llega y de ordenar acciones de acuerdo al programa que tengan instalado.

Figura 11.3 Las computadoras poseen periféricos de entrada como teclado, escáner, mando para juegos, etc., así como los PLC´s capturan señales de sensores, interruptores, pulsadores y otros. Por su parte, para ejecutar las acciones que resultan luego de procesar la información, una computadora tiene el monitor donde se muestran los resultados, así mismo, puede tener una impresora y un PLC, por una parte, para entregar los resultados a través de sus salidas, puede tener contactores, relevos, electroválvulas, motores, lámparas, etc. 89

Aunque todos los autómatas poseen los bloques principales mencionados, no todos los tienen dentro de un mismo compartimiento. Es decir, algunos de ellos son compactos, mientras otros son modulares. En los modulares los modulares,, las entradas pueden ser bloques independientes, incluso varios de ellos, al igual que las salidas, y todos independientes de la Unidad Central de Procesamiento, figura 11.4. Por su parte, los PLCs compactos PLCs compactos,, tienen todos sus dispositivos electrónicos en un solo compartimiento y no permiten configuraciones especiales, como sí sucede en los modulares, figura 11.5.

Figura 11.4

Figura 11.5 Arquitectura interna de un PLC Los autóma autómatas tas progra programab mables les están están compue compuesto stoss de muchos muchos bloque bloquess intern internos, os, depend dependiend iendo o especialmente de la configuración del mismo. Sin embargo, todos se ajustan a ciertos elementos básicos, figura 11.6, como son: Fuente de alimentación  Unidad central central de proceso (CPU)  Memoria ROM  Memoria de datos RAM  Memoria de programa (ROM, (ROM, EEPROM o FLASH)  Interfaces de Entrada Entrada y Salida 

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Fuente de alimentación

Memoria del programa Batería Bus interno

Interfaces de entrada

Memoria de datos

Unidad central de proceso CPU

Temporizador Contadores

Memoria imagen E/S

Interfaces de salida

Figura 11.6 Conexión mediante buses Si el PLC PLC es de tipo tipo modu modula lar, r, los los módul módulos os se comun comunic ican an inte intern rnam amen ente te a trav través és de buse busess ubicados en el fondo del dispositivo o “ rack “ donde se ensambla la arquitectura deseada, Ahora, si el PLC es compacto, los buses también están presentes internamente, pero no admiten conexión de otros dispositivos externos. Observe en la figura 11.7 la estructura utilizada para la comunicación mediante buses.

CPU

Interfaces

Bus de direcciones

Bus interno del automata

Bus de datos Bus de control Memoria RAM Lectura/Escritura

Memoria ROM Lectura

Figura 11.7 direcciones y control control,, que son simplemente líneas Básicamente existen tres tipos de buses, datos buses, datos,, direcciones y paralelas de cobre sobre un circuito impreso, con conectores donde se instalan los módulos que van a formar parte del sistema. A continuación conoceremos la función de estos buses: 1. Bus Bus de dato datoss. Es el bus encargado de transportar la información que hace referencia a los datos propiamente dichos, tales como entradas y salidas. 2. Bus de direcc direccion iones es.. Contiene la información del dispositivo que es afectado por los datos que actualmente viajen por el bus de datos. Esto es necesario ya que el bus de datos es el mismo 91

para todos los dispositivos, pero no todos ellos deben tener en cuenta a la vez la misma información. 3. Bus Bus de de ccon ontr trol ol.. Es el bus por donde viaja la información que indica al dispositivo seleccionado con el bus de direcciones, lo que debe hacer con los datos que viajan actualmente por el bus de datos. Por ejemplo, mediante el bus de control se indica si los datos son de entrada o son de salida. Fuente de poder Es la encargada de suministrar el voltaje a todos los módulos que se conecten al PLC, así como a la unidad de procesamiento. Su función es reducir y adaptar el voltaje de entrada, que es de valores elevados y de corriente alterna, a voltajes de valores más bajos y de corriente directa, figura 11.8

Figura 11.8 Inicialmente, el voltaje de entrada debe ser reducido a valores más manejables. Luego, por medio de un rectificador, debe ser convertido de CA a CD. Por último, se deben utilizar reguladores para asegurar la estabilidad en el voltaje de salida, figura 11.9

Figura 11.9

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En algunos casos, la fuente puede ser de tipo conmutada, cuyas principales características son un peso reducido y una alta corriente de salida. El bajo peso se debe a que no utiliza transformadores voluminosos. Debido a la importancia de un PLC dentro de un proceso automático, la alimentación de su circuitería es de suma importancia, por lo que un buen diseño debe involucrar una fuente alterna que permit permita a entrar entrar en funcion funcionami amient ento o cuando cuando se cae el fluido fluido eléctr eléctrico ico.. Con esto, esto, asegur aseguramo amoss que los disp dispos osit itiv ivos os elec electr trón ónic icos os inte intern rnos os no sufr sufran an fall fallas as por por pico picoss de sobr sobrev evol olta taje je y otro otross efec efecto toss contraproducentes existentes en la red de distribución. Uninterruptible Power Otra opción es mantener la fuente de los PLCs conectada a una UPS ( Uninterruptible Supply ) o fuente fuente ininte ininterru rrumpi mpida da de potenc potencia, ia, la cual cual sumini suministr stra a el voltaj voltaje e adecua adecuado, do, por un tiempo tiempo determinado, cuando falla el fluido eléctrico. Esto ayuda a que el PLC no tenga tantos ciclos de apagado brusco, los cuales pueden ser muy perjudiciales.

En el momento de adquirir un PLC, entre los parámetros a tener en cuenta debemos incluir algunos que hacen mención a la fuente de poder. Los más importantes son los siguientes, los cuales se deben ajustar de acuerdo a las necesidades del proceso y del PLC como tal: Volt Voltaj aje e de entr entrad ada a Osci Oscila la entre entre 100 100 VAC VAC a 240 VAC VAC Volt Voltaje aje de salid salida a Pued Puede e esta estarr entr entre e 12 VDC VDC y 24 VDC VDC Corrie Corriente nte de salida salida Genera Generalmen lmente te entre entre 1 y 3 amperio amperioss Frecuencia de operación 50 Hz ó 60 Hz Prot Protec ecci cion ones es Sobr Sobrec ecor orri rien ente tess y sobr sobrev evol olta taje jess En la may mayoría oría de los los PLCs PLCs,, la fuen fuente te de alim alimen enta taci ción ón está está incl inclui uida da dent dentro ro del del mism mismo o compartimiento donde se encuentra la CPU, figura 11.10. En otros casos, la fuente es configurable, permit permitien iendo do adapta adaptarr los voltaj voltajes es y las capaci capacidad dades es de corrie corriente nte,, de acuerdo acuerdo a la necesi necesidad dad de la aplicación.

Figura 11.10 Durante el proceso de programación de los PLCs, cuando se hace a través de un dispositivo programador manual, figura 11.11, el voltaje de alimentación es suministrado por la misma fuente del PLC, lo que implica que debe tener la capacidad de soportar elementos de conexión externa. Inclusive, en muchos autómatas de alta gama, la fuente de poder suele tener corriente suficiente para alimentar algunos sensores externos, claro está, de bajo consumo. La capacidad máxima de corriente de la salida de voltaje aparece impresa en los bornes de conexión del módulo.

93

Figura 11.11 Bloque de terminales de una fuente de PLC. Los autómatas están provistos de una serie de bornes de conexión que sirven para la instalación del cableado necesario para el buen funcionamiento del sistema. Aunque los nombres de los terminales y las funciones provistas difieren de un modelo a otro, en la figura figura 11.12 11.12 podemo podemoss apreci apreciar ar un bloque bloque corres correspon pondie diente nte a un PLC típico típico.. A contin continuac uación ión describimos la función de algunos de sus terminales de conexión.

Figura 11.12 1. Alimentación general: general: Son los terminales en los cuales se conecta el voltaje de la red. En el caso de alimentación con corriente alterna de una sola fase, se debe diferenciar la línea viva (fase) de la línea muerta (neutro). Adicionalmente, existe un terminal de conexión a tierra física, que debe ser conectada a la tierra general de la edificación donde se va a instalar el PLC, pudiéndose usar la misma tierra del sistema de computadoras del edificio. Si el PLC se alimenta con voltaje DC, los terminales de alimentación están marcados con la polaridad respectiva, es decir, positivo (+) y negativo (-). lógica. Es un terminal que pone a disposición el punto común de conexión del sistema 2. Tierra lógica. lógico lógico de entrad entradas as y salidas salidas.. Sirve Sirve para para ahorra ahorrarr cablea cableado do ya que por lo genera generall todos todos los sensores usan una misma línea común. 3. Arranque remoto. remoto. Son dos terminales que al unirlos provocan el arranque del PLC. Su función es permitir que a través de un relevo, un pulsador, un interruptor u otro dispositivo similar distante del PLC, se ejecute el programa del mismo, tal como si el selector se posicionara en RUN o START. 94

Selección del voltaje de alimentación alimentación.. Puede ser un interruptor, un puente o un selector, 4. Selección encargado de permitir la selección del voltaje de alimentación. Puede diferir de una región a otra, siendo los más comunes 110 VAC y 220 VAC. externo de DC. DC. En muchos casos, los PLCs están provistos de una salida de voltaje 5. Suministro externo DC para para la alim alimen enta taci ción ón de disp dispos osit itiv ivos os exte extern rnos os tale taless como como sens sensor ores es,, unid unidad ades es de comunicaciones, etc. Esta salida tiene un límite de corriente, que no se debe exceder ya que se podrían deteriorar los circuitos internos de la fuente. Esta opción es de gran utilidad, ya que seguramente en muchas aplicaciones no será necesario adquirir una fuente de alimentación adicional. Batería de respaldo. Los autómatas programables incluyen una batería de respaldo para alimentar la memoria del programa cuando éste sea desconectado de la alimentación de red, figura 11.13. También puede ser utilizada para el almacenamiento de algún tipo de configuración del mismo, en caso de que ésta sea guardada en memoria volátil.

Figura 11.13 Dichas baterías son recargables y la operación de carga es efectuada por el mismo equipo en forma automática. El tiempo total de duración oscila entre 2 y 10 años, tiempo después del cual deben ser reemplazadas para que el autómata tenga un funcionamiento adecuado. Para el reemplazo, se deben tener tener en cuenta cuenta su tamaño tamaño físico físico,, el voltaj voltaje e nomina nominall y su capacid capacidad ad en mA/h mA/h (milia (miliampe mperio rioss hora), hora), parámetros que deben ser iguales a los de la batería original. Nota importante: importante: Cuando se vaya a reemplazar la batería de un PLC, asegúrese de tener una copia de toda la información que éste contiene (programa, configuración), ya que tal operación puede ocasionar la pérdida total de los datos. Unidad Central de Proceso Esta es la parte principal de un PLC y es el dispositivo encargado de tomar las decisiones de acuerdo acuerdo al estado lógico lógico de las entradas, entradas, de las salidas y del programa que se esté ejecutando, ejecutando, es decir, lee las lee las señales de entrada, las procesa las procesa y y dependiendo de ello, cambia ello, cambia el el estado de las salidas. Tales decisiones dependen del programa (software) que se haya diseñado para el control del proceso. Está compuesta principalmente de un microprocesador, figura 11.14, al que le colaboran una serie de dispositivos electrónicos tales como memoria RAM, memoria ROM, circuitos de control de flujo de datos, etc. Así mismo, la CPU puede tener integrada alguna unidad especial para comunicaciones con dispositivos externos tales como impresoras, computadoras personales, programadores manuales, etc., 95

aunque dichos sistemas de comunicación también pueden estar en módulos independientes. Observe en la figura 11.15 el diagrama de bloques de una unidad central de proceso de un PLC, y en la figura 11.16 el aspecto físico de una de ellas.

Figura 11.14 Bus de control Bus de datos Bus de control control

Programa Acumulador Acumulador Registros de pila

ALU

Decodificador

Monitor sistema

Reloj y secuenciador

Bus interno del automata

Contador de programa

Interprete externo

Flags

Figura 11.15

Figura 11.16 Funcionamient Funcionamiento o del microprocesad microprocesador or . La función principal del microprocesador es tomar los estados de cada una de las entradas, que ya deben estar en posiciones de memoria llamadas imagen llamadas imagen de entradas, entradas, interpretar el programa que tenga almacenado en la memoria memoria de programa programa,, analizar el proceso proceso de acuerdo acuerdo a dicho programa, programa, y ordenar ordenar la activación activación de salidas, salidas, también a través través de posiciones salidas, figura 11.17. En realidad, el microprocesador no se entiende de memoria llamadas imagen llamadas imagen de salidas, directamente con módulos externos de entradas y salidas, son otros circuitos los que las leen y las ubican en posiciones estratégic estratégicas as de memoria memoria para que él vaya, las analice y escriba escriba los nuevos nuevos valores que se quieren ejecutar externamente. 96

Microprocesador

Modulos de entradas

Imagen de entradas

Imagen de salidas

Modulos de salidas

Figura 11.17 Recordemos que una unidad central de proceso está compuesta principalmente por uno o varios microprocesadores. Por su parte, un microprocesador posee internamente varios bloques que tienen una función específica dentro del proceso de la información, analicemos los más importantes. 1. ALU o Unidad Unidad Aritmé Aritmétic tico-L o-Lógic ógicaa. Es el bloque encargado de ejecutar todas las operaciones matemá matemátic ticas as y lógica lógicass durant durante e la ejecuc ejecución ión de un progra programa. ma. Tiene Tiene la capaci capacidad dad de hacer hacer operaciones AND, YES, NOT, EXOR, sumas, restas, comparaciones, etc. 2. Acumu Acumula lado dor r . Es donde se almacena la última operación ejecutada. Por ejemplo, en una suma, allí quedará el resultado de la misma. Un microprocesador puede tener varios acumuladores. 3. Bander Banderas as o flags flags.. Son indicadores de situaciones especiales luego de una operación cualquiera dentro del microprocesador. Allí aparece si el resultado fue negativo, si fue cero, si hubo sobre flujo, si fue mayor, menor, etc. Las banderas se utilizan para monitorear las operaciones que se efectúan con el microprocesador. 4. Cont Contad ador or de prog progra rama ma o PC. PC. Es el enca encarg rgad ado o de leer leer las las inst instru rucci ccion ones es del del usua usuari rio o y la secuencia de ejecución. Contiene la información del sitio exacto de la secuencia del programa en ejecución. Acepta saltos que el mismo programa le indique de acuerdo a situaciones especiales de las entradas y las salidas. 5. Decodificad Decodificador or de instruccione instruccioness. Es el encargado de ejecutar las instruccione instruccioness que el programa programa le va indicando, decodificando el contenido de cada una de ellas y suministrando las señales de respuesta o de control. Si el autómata ha sido diseñado para permitir programas complejos, lo más normal es que tenga varios microprocesadores o varios coprocesadores en una misma CPU. A cada microprocesador se le asigna una tarea específica, específica, logrando logrando un rendimiento rendimiento superior superior gracias gracias a la velocidad del proceso proceso y a que todos ellos pueden trabajar en paralelo ofreciendo varios resultados simultáneamente. Cuan Cuando do se utili utiliza zan n copro coproce cesa sado dore res, s, los los cual cuales es son son proc proces esad ador ores es pero pero con con func funcio ione ness muy coordinación, que se encargue de específicas, debe existir un ente superior, denominado unidad denominado unidad de coordinación, gobern gobernarl arlos os y sincron sincroniza izarlos rlos para para obtene obtenerr un funcion funcionamie amiento nto correc correcto to de todo todo el sistem sistema. a. De igual igual manera, manera, si se utilizan varios microprocesador microprocesadores, es, también deberá hacer uno de ellos (generalmente (generalmente el de mayor rendimiento), que organice a los demás y suministre instrucciones de manejo global, figura 11.18.

97

Figura 11.18 Luces indicadores y selector de modo de operación. La mayoría de las CPU de los autómatas poseen un selector y una serie de luces indicadoras que sirven para que el usuario seleccione el modo de operación y visualice el estado actual de funcionamiento. Nota importante: importante: Se debe tener mucho cuidado al mover el selector del modo de operación ya que el PLC puede iniciar el proceso automático, lo que pone en riesgo toda la maquinaria y la integridad física de los operarios, si la planta no se encuentra preparada para ello. Módulos de entrada / salida. Los módulos de entrada / salida se dividen básicamente en dos grupos:  

Módulos de entrada / salida discretos. discretos. Módulos de entrada / salida analógicos.

Se cuen cuenta ta con con una una gran gran vari varied edad ad de módu módulo loss disc discre reto toss y anal analóg ógic icos os para para adap adapta tarl rlos os óptimamente al tamaño del proceso o maquina. Estos pueden ser usados en cualquier combinación de tipo y numero de ellos insertados en las ranuras del chasis. Módulos de entradas discretas o digitales Los instrumentos instrumentos de campo tales como los interruptore interruptoress o sensores, sensores, envían señales de abierto abierto o cerrado al PLC. Estas son señales de entrada discretas. Por ejemplo: un pushbutton, un interruptor, un interruptor de limite, un interruptor de flujo, un interruptor de nivel, un interruptor de presión, un interruptor de proximidad. PUSHBOTTON N. A. PUSHBOTTON N. C.

SWITCH

MODULO DE ENTRADA DISCRETA

SWITCH DE NIVEL

Fig. 11.19 Dispositivos Dispositivos discretos discretos de campo enviando enviando señales señales ON/OFF. ON/OFF. 98

Módulos de salidas digitales Las salidas discretas se emplean para girar actuadores de campo a cerrado o abierto, como por ejemplo: solenoides, bobinas de contactores, lámparas, etc. BOBINADE RELÉ

LUZ PILOTO MODULO DE SALIDA DISCRETA

CONTACTOS CONTACTOS DE REL

LUZ INDICADORA

Fig. 11.20 Enviando señales discretas a dispositivos de campo. Módulos de entradas analógicas Los instrumentos de campo, tales como los sensores de temperatura, presión o nivel envían señales que varían su valor hacía el PLC. Estas son las llamadas señales de entrada analógicas. Una entrada analógica es una señal eléctrica de un sensor de campo que varía de acuerdo al cambio de las condiciones del proceso. TRANSMISOR DE NIVEL

MODULO DE ENTRADA ANAL ANALOGICO

Fig. 11.21 Tanque transmisor de nivel enviando señales analógicas. Módulos de salidas analógicas Las señales de salida analógicas son usadas para controlar y variar la velocidad de motores, bombas u otros equipos que cuentan con un rango de operación.

99

TRANSDUCTOR

MODULO

I/P

DE SALIDA

VALVULA DE CONTROL DE FLUJO

Fig. 11.22 Enviando señales variables a dispositivos en campo. Características generales de un sistema basado en PLC. Modular:

El sistema debe estar constituido constituido por módulos electrónicos electrónicos con los que se pueda estructura estructurarr una arquitectura lo mas apegado posible a las necesidades y tamaño del proceso a controlar para hacerlo optimo. Escalable:

Debe Debe permit permitir ir la expans expansión ión del contro controll en el futuro futuro sin necesidad necesidad de cambiar cambiar lo instal instalado ado.. Además, debe permitir la inclusión de tecnologías nuevas sin tener que desechar la estructura básica instalada. Debe Debe de ser ser un sist sistema ema dist distri ribu buid ido o permi permititien endo do divid dividir ir las las seña señale less del del proce proceso so en área áreass geográficas, instalando para ello, unidades remotas. Esto evita que la centralización de señales en un solo lugar ahorrando considerable cantidad de tubería conduit, cable y mano de obra de instalación. Configurable:

Deben Deben tener tener una dispon disponibil ibilidad idad amplia amplia de módulo móduloss de entrad entrada, a, salida salida y proces procesado adores res con diferentes capacidades para que se adapten en forma optima al tamaño y características del proceso que se va a controlar. Programación abierta:

Debe permitir que el usuario sea capaz de modificar adicionar o eliminar puntos de su proceso sin tener que depender del fabricante o distribuidor del sistema de control. Resist ente y bajo co ns um o de energ ía:

No deben deben requer requerir ir condici condicione oness especi especiales ales de temper temperatu atura ra ambient ambiental al y humedad humedad para para poder poder ubicarlos ubicarlos lo más cercano al proceso, y el consumo consumo de energía energía debe ser bajo para que puedan operar con celdas solares si el proceso así lo requiere.

100

DIAGRAMAS DE ESCALERA PARA PLC

CAPITULO XII

DIAGRAMAS DE ESCALERA PARA PLC Programación y lenguajes En el prog progra rama ma se desi design gnan an medi median ante te dire direcc ccio ione nes s los los regi regist stro ros, s, los los cont contad ador ores es,, los los temporizadores y las entradas y salidas. En los PLC pequeños estas direcciones están asignadas por el fabricante, pero en los mayores, pueden ser definidas por el usuario, con mayor aprovechamiento de la memoria. Los PLC’s trabajan como todos los circuitos electrónicos únicamente con dos estados lógicos, ALTO y BAJO, ON y OFF, 1 y 0, etc., lo cual no es práctico desde el punto de vista de enlace hombremáquina máquina,, por lo que se requiere requiere de lengua lenguajes jes de progra programaci mación ón que traduzcan traduzcan las ideas ideas humanas humanas a estados lógicos. Los lenguajes de programación en sí, aunque normalizados en su parte básica, son tan variados como fabricantes de PLC’s hay, así como también la manera de accesar a dichos controladores. Pero, en general podemos podemos hablar de cuatro grandes grupos grupos de lenguajes de programación: programación: DE ESCALERA, POR INSTRUCCIONES, POR FUNCIONES y POR PASOS.

Lenguaje de escalera (Tipo NEMA) Es el más conocido en el área de influencia norteamericana, ya que invariablemente todos los PLC de fabrica fabricación ción americana americana o japones japonesa a permite permiten n su progra programaci mación ón en este este lengua lenguaje; je; ya sea para emplear los mismos diagramas de control alambrado existentes en las máquinas que se reconvierten o, ya sea para capacitar fácilmente al personal de mantenimiento en el manejo y arreglo de estos aparatos.

Instrucciones o booleano Es el tipo más poderoso de los lenguajes de programación en cualquier marca de aparato, ya que es lo más cerca cercano no al leng lengua uaje je máqui máquina na y, puede puede hace hacerr uso uso de parti particu cular larid idad ades es de los los mismos mismos microprocesadores, y con ello hacer más rápido un programa o, más compacto.

Programación por funciones Es el preferi preferido do por los Ingeni Ingenieros eros europeos europeos.. Son los más matemátic matemáticos os de los lenguaj lenguajes, es, al requerirse requerirse manejo de tablas de verdad y simplificación simplificación de funciones lógicas booleanas booleanas para su empleo. empleo.

Programación por pasos (GRAPHSTEP, GRAPH5) Este Este leng lengua uaje je fue fue inve invent ntad ado o por por inge ingeni nier eros os de la marc marca a fran france cesa sa Tele Teleme meca cani niqu que, e, y posteriormente se hizo lenguaje estándar IEC, y son ahora muchos los fabricantes que tienen su propia versión. Es en práctica un lenguaje más elevado que los anteriores al permitir con una simple instrucción hacer lo que en otros requería varias y complejas instrucciones, siempre y cuando se pueda programar la operación operación de la máquina de manera secuencial. secuencial. Este lenguaje es muy apropiado para el manejo de posicionadores, alimentadores, y todo aparato cuyos movimientos mecánicos sean repetitivos. 102

Conceptos de diagramas de escalera aplicados a PLC’s. Los elementos principales son: contactos y bobinas. bobinas. Los contactos o condiciones pueden ser de: entradas digitales, salidas digitales, temporizadores, contado contadores res o, marcas marcas (tambié (también n llamada llamadas s bander banderas as o memorias memorias internas, internas, que son equivalen equivalentes tes a los relevadores auxiliares en tableros alambrados). Lo que llamamos "bobinas" es el resultado de la operación y "enciende" cuando las condiciones precedentes se cumplen, o en términos eléctricos, existe un camino de contactos en serie cerrados. Además, existen dos tipos de bobinas: retentiva (tipo latch) y no retentiva. r etentiva. Simbología Simbología tipo Texas Instruments Instruments

Símbolo X Y C T C S R

Concepto Entrada Salida Bandera o memoria Temporizador Contador Instrucción Set Instrucción Reset Tabla 12.1

Diagrama de escalera Un diagrama diagrama de escalera escalera es la represen representaci tación ón gráfica gráfica en forma de diagrama diagramas s de circuito circuitos. s. Similar a los esquemas de circuitos circuitos usados en control convencional. convencional. X1

X2

C100

C100

C100

Y 82

C100

Y 83

Fig. 12.1 Diagrama Diagrama de escalera escalera para PLC. 103

CONTACTOS Contacto normalmente abierto:

Fig. 12.2 Símbolo del contacto contacto normalmente normalmente abierto. Este tipo de contacto sigue el mismo estado del elemento de campo al cual esta asociado. X1

X1

OFF 0

OFF 0 X1

X1

ON 1

ON 1

Fig. 12.3 Estados Estados de un contacto normalmente normalmente abierto.

Contacto normalmente cerrado:

Fig. 12.4 Símbolo del contacto contacto normalmente normalmente cerrado. cerrado. Este contacto refleja un estado contrario o inverso al estado del elemento de campo al que esta asociado. X1

X1

OFF 0 X1

ON 1

ON 1 X1

OFF OFF 0

Fig. 12.5 Estados Estados de un contacto contacto normalmente cerrado. cerrado. 104

SALIDAS Las salidas como su nombre lo indica sirven para activar a un dispositivo de salida o bien a un contacto interno. Se representan de la siguiente siguiente m anera: anera:

X1

OFF 0

Y82

OFF 0

X1

Y82

ON 1

ON 1

OFF 0

ON 1

Fig. 12.6 12.6 Salida normal. normal.

X1

Y82

OFF 0

ON 1

X1

Y82

ON 1

OFF 0

ON 1

OFF 0

Fig. 12.7 12.7 Salida negada. negada.

105

CONFIGURACIONES BASICAS ACCIONES DIRECTAS. Cuando se activa la entrada (ON), la salida también se activa (ON). Cuando se desactiva la entrada (OFF), la salida se desactiva también (OFF).

Caso 1 X1

Y81

OFF OFF 0

OFF 0

X1

Y81

ON 1

ON 1

X1

OFF 0

OFF 0

X1

ON 1

ON 1

Caso 2 X1

Y81

ON 1

OFF OFF 0

X1

Y81

OFF OFF 0

ON 1

X1

OFF OFF 0

OFF 0

X1

ON 1

ON 1

Fig. 12.8 12.8 Acción directa. directa.

106

ACCION INVERSA. Cuando se activa la entrada (ON), la salida se desactiva (OFF). Cuando la entrada se desactiva (OFF), la salida se activa (ON).

Caso 1 X1

Y81

OFF 0

ON 1

X1

Y81

ON 1

OFF 0

X1

Y81

ON 1

ON 1

X1

Y81

OFF 0

OFF 0

X1

OFF OFF 0

ON 1

X1

ON 1

OFF 0

Caso 2 X1

OFF 0

ON 1

X1

ON 1

OFF 0

Fig. 12.9 12.9 Acción inversa inversa..

107

ENCLAVAMIENTO O RETENCION: El encla enclava vamie mient nto o o reten retenci ción ón tien tiene e el mismo mismo modo modo de oper operac ació ión n de un latch latch SR. SR. Una Una vez vez enclavada enclavada la salida, esta se mantiene mantiene hasta que sea desenclavada desenclavada.. Enclavamiento Enclavamiento con preferencia preferencia a la conexión: conexión: X1

C100

X1 START

X2

C100

X2

ST0P

Caso a. X1 N.A. y X2 N.C.

X1

C100

X1 START

X2

C100

X2

ST0P

Caso b. X1 Y X2 N.A. Fig. 12.10 Retención Retención con preferencia preferencia a la conexión conexión X1

X2

C100

X1 START C100 X2

ST0P

Caso Caso a. X1 N.A. N.A. y X2 N.C. N.C. X1

X2

C100

X1 START C100 X2

ST0P

Caso b. X1 y X2 N.A. Fig. 12.11 Retención Retención con preferencia preferencia a la desconexión. desconexión. 108

CONEXIÓN SERIE. Es cuando se conectan dos o más contactos en serie. Para que la salida tome el estado ON, todos

Caso 1

OFF X 1 0

X1

X2

Y82

Y82

OFF X 2 0

OFF

OFF

OFF

0

0

0

OFF 0

X1

X1

X2

Y82

Y82

X2

OFF

OFF

0

ON 1

0

OFF 0

X1

X2

Y82

Y82

ON 1

OFF 0

OFF 0

OFF

Caso 2 OFF 0

ON 1

Caso 3

ON 1

OFF 0

X1

X2

0

Caso 4

ON

X1

X1

X2

Y82

X2

ON 1

ON 1

ON

Y82

1

ON 1

1

ON 1

Fig. 12.12 12.12 Conexión Conexión en serie. serie. 109

CONEXIÓN PARALELO. Es cuando se conectan dos o más contactos en paralelo.

Caso 1 Y82

X1 OFF 0

Y82

X1 OFF

OFF 0

OFF

0

X2

0

X2

OFF 0

Caso 2 OFF 0

ON

X1

Y82

OFF 0

ON 1

Y82

X1

X2

X2

1

ON 1

ON 1

Caso 3 ON 1

X1

Y82

ON 1

ON 1

Y82

X1

X2 OFF 0

X2

ON 1

OFF 0

Caso 4 ON

X1

Y82

ON 1

ON 1

Y82

X1

1 X2 ON 1

X2

ON 1

ON 1

Fig. 12.13 12.13 Conexión Conexión en paralelo. paralelo. 110

CONEXIÓN SERIE-PARALELO. Es cuando se encuentran encuentran conectados conectados en serie varios paralelos.

Ejercicio 1

X1

X1

X2

Y89

X3

X4

Y89

X2 X3 X4

Fig. 12.14 Conexión Conexión en serie-paralelo. serie-paralelo.

X1

X2

X3

X4

CAMPO MPO PLC CAMPO MPO PLC CAMPO MPO PLC CAMPO MPO PLC 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1

Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.2 Determinar Determinar el comportamiento del arreglo serie-paralelo. serie-paralelo.

NOTA: Recordar que un cero es igual a “ OFF”” y un uno es igual a “ ON” en el elemento de campo.

111

Ejercicio 2

X1

X1

X2

Y89

X3

X4

Y89

X2 X3 X4

Fig. 12.15 Conexión Conexión en serie-paralelo serie-paralelo

X1

X2

X3

X4


Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.13 12.13 Determinar Determinar el estado de la salida Y89.

112

CONEXIÓN PARALELO SERIE. Es cuando se encuentran encuentran conectados conectados en paralelo paralelo varios series.

Ejercicio 1

X1

X1

X2

Y89

X3

X4

Y89

X2 X3 X4

Fig. 12.16 Conexión Conexión paralelo-serie. paralelo-serie.

X1

X2

X3

X4


Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.4 Determinar Determinar el comportamiento comportamiento del arreglo paralelo-serie. paralelo-serie.

113

Ejercicio 2

X1

X1

X2

Y89

X3

X4

Y89

X2 X3 X4

Fig. 12.17 12.17 Arreglo paraleloparalelo-serie serie

X1

X2

X3

X4


Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.5 Determinar Determinar el estado de la salida Q 89.

114

Temporizadores También se les conoce como TIMER's, y es el nombre que se asigna a un elemento que realiza la función de un relevador de tiempo.

On Delay (Retardo (Retardo a la conexión) conexión) Cuando se activa el timer, su salida permanece en su estado normal. Esta cambiara solo hasta que haya transcurrido transcurrido el tiempo predeterminado predeterminado de conexión. conexión. Cuando el timer se desactiva, su salida regresa a su estado normal inmediatamente. ENTRADA T on

SALIDA

ENTRADA T on

SALIDA

Fig. 12.18 Diagrama de temporizaci temporización ón de un On Delay.

Off Delay (Retardo a la desconexión) Cuando activamos activamos este timer su salida se activa inmediatamente. inmediatamente. Al desactivar el timer, su salida permanece activada hasta que transcurra el tiempo predeterminado de desconexión.

ENTRADA SALIDA

T off

ENTRADA SALIDA

T off

Fig. 12.19 Diagrama de temporizaci temporización ón de un Off Delay.

115

EJERCICIOS: Analizar los siguientes diagramas de escalera.

EJERCICIO 1. Caso 1. X1

Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Caso 2.

X1

EJERCICIO 2. Caso 1

X1

Caso 2

X1

116


Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Y81

Y81

X1

Caso 2.

X1

EJERCICIO 4. Caso 1.

X1

Caso 2.

X1

117


Y81

X1

N. C.

SV

Caso 2 X1

Y81

X1

N. C.

SV

EJERCICIO 6. Caso 1 X1

Y81

X1

N. A.

SV

Caso 2 X1 X1

Y81

N. A.

SV

118

EJERCICIO 7. Caso 1 X1

Y81

X1

N. C.

SV

Caso 2 X1

Y81

X1

N. C.

SV

EJERCICIO 8 Caso 1 X1

Y81

X1

N. C.

SV

Caso 2 X1 X1

Y81

N. C.

SV

119

EJERCICIO 9.

X1

X1

X2

X4

Y89

Y89

X2 X3

X3

X4

X1

X2

X3

X4


Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.6

120

EJERCICIO 10

X1

X1

X2

Y89

Y89

X2 X3

X3

X4

X4

X1

X2

X3

X4


Y 89 PLC CAMPO MPO

Tabla 12.7

121

Introducción al PLC.pdf

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