Índice
II Índice
Introducción
1
Capitulo 1 Descripción de los PLC’s
3
1.1 Introducción
3
1.2 FEC Compacto
4
1.3 FEC Standard
5
1.4 IPC
7
Capitulo 2 Operando de los PLC’s de Festo
11
2.1 Introducción
11
2.2 Operándos de bit vs. Operándos de multibit
11
2.3 Entradas
12
2.4 Salidas
13
2.5 Banderas
14
2.6 Registros
15
2.7 Temporizadores
15
2.7.1 Temporizador de impulso
16
2.7.2 Temporizador de retrazo a la conexión
18
2.7.3 Temporizador de retrazo a la desconexión
20
2.8 Contadores
22
2.9 Constantes
24
2.10 Bandera de ejecución inicial
25
Capitulo 3 Estructura de programación en LDR
26
3.1 Introducción
26
3.2 Que es un escalón
26
Índice
III
3.3 Parte ejecutiva y condicional
27
3.4 Como se procesan los escalones
27
Capitulo 4 Referencia de instrucciones en LDR
29
4.1 Funciones lógicas
29
4.1.1 Función NOT
29
4.1.2 Función OR
30
4.1.3 Función AND
31
4.1.4 Función OR exclusiva
31
4.2 Funciones aritméticas
32
4.2.1 Adición
33
4.2.2 Substracción
33
4.2.3 Multiplicación
33
4.2.4 División
34
4.3 Funciones de rotación
34
4.3.1 Rotación a la izquierda
34
4.3.2 Rotación a la derecha
35
4.4 Funciones de Corrimientos
36
4.4.1 Corrimiento a la izquierda
36
4.4.2 Corrimiento a la derecha
36
4.5 Saltando a una etiqueta
37
4.6 Bobinas
38
4.6.1 Set
38
4.6.2 Reset
38
4.6.3 Asignación
39
Índice
IV 4.6.4 Asignación negada
39
4.7 Funciones de comparación
40
4.7.1 Igual que...
40
4.7.2 Mayor que...
40
4.7.3 Menor que...
41
4.7.4 Mayor o igual que...
41
4.7.5 Menor o igual que...
42
4.7.6 Diferente que...
42
4.8 Números
43
4.8.1 Conversión BCD a binario
43
4.8.2 Conversión binario a BCD
44
4.9 Contadores
44
4.10 Temporizadores
45
Capitulo 5 Programando entradas y salidas digitales, y banderas
47
5.1 Programando entradas y salidas
47
5.2 Programando banderas
50
Capitulo 6 Programando temporizadores
52
Capitulo 7 Programando contadores y registros
55
Capitulo 8 Llamando a programas, CMP y CFM
58
8.1 Programas
58
8.2 Módulos de programa
59
8.3 Módulos de función
60
8.4 Importando módulos
61
Conclusiones
64
Índice
V
Apéndice A Principales módulos de programa
65
A.1 F10
65
A.2 F11
65
A.3 F30
66
A.4 F31
67
A.5 F9
67
A.6 GETCOM
68
A.7 PUTCOM
68
A.8 PRINTCOM
68
A.9 READCOM
68
Apéndice B Creando proyectos
70
Bibliografía
76 Índice de Figuras
Figura 2.1
Operandos simbólicos y absolutos
11
Figura 2.2
Temporizador de impulso
17
Figura 2.3
Temporizador de retrazo a la conexión
19
Figura 2.4
Temporizador de retrazo a la desconexión
21
Figura 3.1
Escalón
26
Figura 3.2
Cajas
26
Figura 3.3
Ramas paralelas y bobinas paralelas
27
Figura 4.1
Función NOT de entrada
29
Figura 4.2
Función NOT de salida
29
Figura 4.3
Función INV
30
Figura 4.4
Función OR
30
Índice
VI
Figura 4.5
Función OR multibit
31
Figura 4.6
Función AND
31
Figura 4.7
Función AND multibit
31
Figura 4.8
Función OR exclusiva con 2 operandos
32
Figura 4.9
Función OR exclusiva con 3 operandos
32
Figura 4.10
Función EXOR
33
Figura 4.11
Función +
33
Figura 4.12
Función -
33
Figura 4.13
Función *
34
Figura 4.14
Función /
34
Figura 4.15
Rotación a la izquierda
35
Figura 4.16
Rotación a la derecha
35
Figura 4.17
Función ROL y ROR
35
Figura 4.18
Corrimiento a la izquierda
36
Figura 4.19
Corrimiento a la derecha
36
Figura 4.20
Función SHR y SHL
37
Figura 4.21
Función de salto
37
Figura 4.22
Instrucción de SET
38
Figura 4.23
Instrucción de RESET
38
Figura 4.24
Arranque y paro de motor con SET y RESET
39
Figura 4.25
Asignación
39
Figura 4.26
Asignación negada
40
Figura 4.27
Función igual que
40
Figura 4.28
Función mayor que
41
Índice
VII
Figura 4.29
Función menor que
41
Figura 4.30
Función mayor o igual que
42
Figura 4.31
Función menor o igual que
42
Figura 4.32
Función diferente que
43
Figura 4.33
Conversión de BCD a binario
43
Figura 4.34
Comando DEB
44
Figura 4.35
Conversión de binario a BCD
44
Figura 4.36
Comando BID
44
Figura 4.37
Inicialización del contador
45
Figura 4.38
Inicialización de temporizadores
46
Figura 5.1
Configuración de entradas y salidas
47
Figura 5.2
Palabras de entradas
48
Figura 5.3
Lista de localidades
48
Figura 5.4
Arranque y paro de un motor
49
Figura 5.5
Motor apagado
49
Figura 5.6
Motor encendido con el pulsador de arranque presente
49
Figura 5.7
Motor encendido memorizado
50
Figura 5.8
Banderas como detectores de flanco
50
Figura 5.9
Bandera de ejecución inicial
51
Figura 6.1
Solución con TON
52
Figura 6.2
Solución con TOFF
53
Figura 6.3
Solución con T
53
Figura 6.4
Solución con T y comparación
54
Figura 7.1
Solución con contador
55
Índice
VIII
Figura 7.2
Solución con registro
56
Figura 7.3
Temporizador con preselección desde registro
57
Figura 8.1
Llamando programas
58
Figura 8.2
Llamado de módulo de programa
60
Índice de Tablas Tabla 2.1
Direccionamiento de entradas
12
Tabla 2.2
Direccionamiento de salidas
13
Tabla 2.3
Direccionamiento de banderas
14
Tabla 2.4
Direccionamiento de registros
15
Tabla 2.5
Direccionamiento de temporizador de impulsos
18
Tabla 2.6
Direccionamiento de temporizador de retrazo a la conexión
20
Tabla 2.7
Direccionamiento de temporizador de retrazo a la desconexión
22
Tabla 2.8
Direccionamiento de contadores
25
Tabla 2.10
Direccionamiento de bandera de ejecución inicial
25
Introducción
1 INTRODUCCIÓN.
Desde finales de los años sesenta, los PLC’s han tenido gran aceptación en el sector industrial para realizar las tareas de automatización. Los PLC’s sin duda han simplificado en gran medida a los tableros de control, antes de la existencia de los PLC’s, estos tableros eran de grandes dimensiones, donde los relevadores electromagnéticos eran la base para ejecutar las operaciones lógicas que los controles necesitaban. Sin duda, las personas que han trabajado con estos tipos de controles, se han encontrado con las grandes dificultades que representa en algunas ocasiones localizar fallas o implementar modificaciones por requerimientos de producción. Es aquí donde los PLC’s tienen su mayor ventaja sobre los controles electromecánicos. Existen muchas marcas comerciales de PLC’s, tales como Festo, Siemens, Allen Bradley, Modicon, Moeller, etc. Todos con sus características muy especiales según su arquitectura y filosofía de diseño, pero hay algo que los hace muy semejantes, su programación. Básicamente existen tres lenguajes de programación de PLC’s, Diagrama de escalera, Lista de instrucciones y Diagrama de funciones, aunque algunos fabricantes fabrican PLC´s que pueden ser programados en lenguajes de computadoras como Pascal, C o Basic. En este trabajo se pretende dar una referencia de la programación en el lenguaje de diagrama de escalera utilizado por los PLC’s de la marca Festo. En esta monografía se dará una explicación de los diferentes PLC’s que Festo fabrica, de tal manera que el lector pueda tomar la decisión de que PLC es adecuado para determinada aplicación.
Introducción
2
Posteriormente se dará la descripción de los operandos de los PLC’s, aquí es donde empezaremos a comprender el funcionamiento de las entradas, salidas, banderas, temporizadores, contadores, registros, etc. Luego empezaremos a entrar en materia de programación, es aquí donde se expondrán la estructura de programación, las instrucciones y la manera de usar cada uno de los operandos. En cada tema se dará un pequeño ejemplo para mejorar la comprensión.
Capitulo 1
3 CAPITULO 1 DESCRIPCIÓN DE LOS PLC’S
1.1 Introducción. El término PLC de amplia difusión en el medio significa en ingles, Controlador Lógico Programable. Originalmente se denominaban PC’s (Programable Controllers), pero, con la llegada de las IBM PC’s, para evitar confusiones, se emplearon definitivamente las siglas PLC. En Europa, el mismo concepto es llamado Autómata Programable. Según la norma IEC-1131 el PLC se define como: Un sistema electrónico de funcionamiento digital, diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para la realización de funciones de: enlaces lógicos, secuenciación, temporización, recuento y cálculo, para controlar a través de entradas y salidas digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos. En 1969 la división Hydramatic de la General Motors instaló el primer PLC para reemplazar los sistemas inflexibles alambrados usados entonces en sus líneas de producción. En 1971, los PLC’s se extendían a otras industrias y, en los ochentas, ya los componentes electrónicos permitieron un conjunto de operaciones de 16 bits en un pequeño volumen, lo que los popularizó en todo el mundo. En los primeros años de los noventas, aparecieron los microprocesadores de 32 bits con posibilidades de operaciones matemáticas complejas, y de comunicaciones entre PLC’s de diferentes marcas y PC’s, los que abrieron la posibilidad de fábricas completamente automatizadas y con comunicación directamente a la gerencia en tiempo real.
Capitulo 1
4
1.2 FEC Compacto. El FEC Compacto es más que una unidad de control sencilla y económica de la marca Festo. El FEC Compacto demuestra que una solución económica se puede combinar perfectamente con tecnología avanzada y gran funcionalidad. Las características básicas son típicas para un control sencillo y pequeño: 12 entradas a 24 Vdc. 8 salidas a 24 Vdc o relevador. 2 interfaces serie. Contador rápido para uso de tareas de posicionamiento sencillas. Las versiones de 110/230 Vac permiten prescindir de alimentación de 24 Vdc. Las entradas pueden estar conectadas a positivo o negativo y los relevadores de salida a corriente alterna o continua. Una unidad de control pequeña no solamente debe tener dimensiones compactas, sino también debe integrarse apropiadamente en el sistema. Para conseguirlo, se puede recurrir al FEC Compacto con conexión a red Ethernet. Mecánica. – El FEC Compacto tiene una ranura para montaje en riel DIN. O también la opción de montaje con tornillos, ya que cuenta con orificios para montaje en placa. Alimentación de tensión. – El FEC Compacto es versátil con sus versiones de 24 Vdc y de 110/230 Vac. Las señales de entrada siempre están conectadas a 24 Vdc; en el caso de las versiones de corriente alterna, la alimentación de la tensión para los sensores está integrada en la unidad de mando. Entradas. – Las entradas pueden ser PNP o NPN. Basta con conectar a 0 Vdc o +24 Vdc los bornes marcados con S0 y S1.
Capitulo 1
5
Salidas. – Todos los FEC Compacto tienen salidas de relevador conectables a máximo 230 Vac. Los controles FC2X disponen de 8 salidas de relevadores. Los controles FC3X tienen 2 salidas a relevadores y 6 de transistores. Interfaces serie. – Todos los FEC Compacto disponen de 2 interfaces serie (COM y EXT). La interface COM se utiliza para la programación, mientras que la EXT puede aprovecharse para una unidad de indicación y control HMI, una ampliación, un módem o para otros equipos provistos de interface serie. Interface Ethernet. – Las versiones del FEC Compacto con interface Ethernet incluyen una interface Ethernet 10 BaseT con conexión RJ45 para una velocidad de transmisión de 10Mbits/s. Este controlador permite la transmisión de datos, la programación y la localización de fallos a través de la interface Ethernet. Programación. – El FEC Compacto puede programarse con FST o Multiprog. FST es el único lenguaje de programación ampliamente difundido y sencillo que permite programar tal como se piensa. Además, FST acepta el comando STEP (paso) para la programación de secuencias. Con FST se puede programar a través de Ethernet, además de poderle integrar una página WEB al controlador utilizando su WEB Server. Multiprog es un sistema de programación según la norma IEC 6 1131-3 que incluye los 5 lenguajes de programación normalizados. MWT facilita la programación en concordancia con la norma mediante ayudas integradas para las operaciones y los módulos, así como para la administración de variables. 1.3 FEC Standard. El FEC Standard no es tan sólo un mini control. Demuestra que aún es posible la in novación en mini controles , en los albores del siglo 21.
Capitulo 1
6
Con su robusto cuerpo de aluminio anodizado, demuestra que el diseño compacto y la resistencia pueden ser compatibles. Las características básicas son muy similares al FEC Compacto. 16 o 32 entradas a 24 Vdc. 8 o 16 salidas a 24 Vdc. 2 interfaces serie. Contador rápido para uso de tareas de posicionamiento sencillas. El FEC standard al igual que el FEC compacto puede integrarse apropiadamente en el sistema. Para conseguirlo, se puede recurrir al FEC Standard con conexión a red Ethernet. Mecánica. – El FEC Standard tiene un clip para montaje en riel DIN y agujeros en las esquinas para fijación atornillada, utilizando una placa de montaje. Todas las conexiones son accesibles desde la parte frontal, no hay necesidad de espacio adicional para conexiones desde abajo o desde arriba Alimentación de tensión. – El FEC Standard siempre se alimenta con 24 Vdc al igual que sus entradas y salidas.. Entradas. – Las entradas digitales son a 24 Vdc PNP y las analógicas son de 0 a 20 mA con 12 bits de resolución. Salidas. – Las salidas digitales son de 24 Vdc a 400 mA, a prueba de corto circuito y para cargas de baja resistencia. Las salidas analógicas son de 0 a 20 mA con 12 bits de resolución. Interfaces serie. – Todos los FEC Standard disponen de 2 interfaces serie (COM y EXT) universales TTL con una velocidad máxima de transmisión de 115 kbits/s. La interface COM se utiliza para la programación, mientras que la EXT puede aprovecharse para una unidad de indicación y control HMI, una ampliación, un módem o para otros equipos provistos de interface serie.
Capitulo 1
7
Interface Ethernet. – Las versiones del FEC Standard con interface Ethernet incluyen una interface Ethernet 10 BaseT con conexión RJ45 para una velocidad de transmisión de 10Mbits/s. Este controlador permite la transmisión de datos, la programación y la localización de fallos a través de la interface Ethernet. Programación. – El FEC Standard puede programarse con FST o Multiprog. FST es el único lenguaje de programación ampliamente difundido y sencillo que permite programar tal como se piensa. Además, FST acepta el comando STEP (paso) para la programación de secuencias. Con FST se puede programar a través de Ethernet, además de poderle integrar una página WEB al controlador utilizando su WEB Server. Multiprog es un sistema de programación según la norma IEC 6 1131-3 que incluye los 5 lenguajes de programación normalizados. MWT facilita la programación en concordancia con la norma mediante ayudas integradas para las operaciones y los módulos, así como para la administración de variables. 1.3 IPC. El PC IPC PS1 es todo en una sola unidad: un PC de alto rendimiento y un PLC. Es capaz de adaptarse a la estructura de una red y superar los limites establecidos por la técnica convencional de la automatización, ya que es capaz de administrar y capturar datos y, a la vez, controlar un cilindro neumático o contactor eléctrico. Se sobreentiende que es diagnosticable por la línea telefónica. El IPC PS1 conjuga de modo consecuente el mundo de los PLC con el mundo de los PC. Conoce todos los módulos digitales de los PLC, necesarios para la conexión de detectores y actuadores. Pero también conoce los módulos de posicionamiento para ejes paso a paso, servopilotados y neumáticos.
Capitulo 1
8
Y, por supuesto, conoce el mundo completo de los bus de campo, incluyendo el bus de Festo, CP-CAN, Profibus-DP, InterBus, AS-Interface y otros. Del mundo de los PC, el IPC PS1 conoce todos los tipos de memorias masivas de datos, conexiones de tarjetas gráficas, PCCard y también USB. Asi usted podrá elegir siempre el módulo preciso que necesite para su aplicación concreta.
Sistemáticamente Modular. El IPC PS1 Profesional está constituido por módulos y permite más de 200 combinaciones. Su Hardware y Software están preparados para el futuro. Hardware por módulos significa conectar el módulo en el Busboard y atornillarlo.¡Así de sencillo! Con el sistema modular el sistema operativo y el lenguaje de programación se adaptan a la aplicación del cliente, pudiéndose hacer los cambios necesarios sobre el terreno. La comunicación modular permite acceder a todos los bus de campo modernos y a Ethernet, el estándar mundial en el mundo de los PC. Mecánica. – Debido a que la IPC es modular, es necesario disponer de un busboard para insertar en los slots la CPU y los módulos de entrada y salida. El busboard puede ser de 3, 5, 8, 14 o 20 slots. En los busboard de 3 y 5 slots la alimentación de backplane viene integrada, para los restantes es necesario instalar en uno de los slots la fuente de backplane. Alimentación de tensión. – La IPC siempre se alimenta a 24 Vdc, y la fuente de backplane se encarga de realizar la alimentación necesaria para los circuitos lógicos, esta se alimenta con 24 Vdc. Entradas. – Existen diversos módulos de entradas, tanto analógicos como digitales. Los módulos de entradas digitales siempre van a ser de 24 Vdc, la cantidad de entradas por modulo
Capitulo 1
9
pueden ser de 8, 16 o 32. Los módulos de entradas analógicos pueden ser de 0 a 20 mA, 4 a 20 mA o 0 a 10 Vdc, los cuales son los estandares más conocidos. Salidas. – Existen diversos módulos de salidas, tanto analógicos como digitales. Los módulos de salidas digitales pueden ser de 24 Vdc o a relevadores, la cantidad de entradas por modulo pueden ser de 8, 16 o 32. Los módulos de salidas analógicos pueden ser de 0 a 20 mA, 4 a 20 mA o 0 a 10 Vdc, los cuales son los estandares más conocidos. Unidad Central de Proceso. – La unidad central de proceso o CPU es la que se encarga de realizar todas las tareas de operación del PLC, en si, se encarga de leer el estado de las entradas, salidas y de memoria, y según el programa modificar el estado de las salidas y/o memorias. a) CPU HC01. – La CPU HC01 se basa en el microprocesador AM186, el sistema operativo es DOS, ampliable para multitarea o Kernel para PLC. Posee al igual que el FEC Standard dos interfaces serie con las mismas características. Además tiene 8 puntos configurables como entradas o como salidas. b) CPU HC02. – La CPU HC02 tiene las mismas características que la HC01, la unica diferencia es que la HC02 posee una interface Ethernet 10 Base T con las mismas características de la interface Ethernet del FEC Standard. c) CPU HC2X. – Las CPU de la familia HC2X se basan en el microprocesador de 32 bits 486 0 586, con módulos intercambiables mediante tarjetas para PC de Epson. El sistema operativo puede ser DOS, Windows, Windows NT, Linux entre otros. d) CPU HC50. – La CPU HC50 ofrece rendimiento Pentium. Ampliable para la periferia de PC mediante dos interfaces USB, ampliable para la periferia PC-Card mediante dos slots integrados, ampliable para la técnica de automatización mediante el clásico ISABus.
Capitulo 1
10
Programación. – Para comunicarse con la IPC puede prescindir de interprete, ya que entiende todos los lenguajes de programación más difundidos en el mundo. La IPC es programada igual que una PC, por ejemplo en lenguaje C/C++ o Pascal, o igual que un PLC mediante herramientas de software estandarizadas según IEC 61131-3 o con otros programas conocidos y de probada eficiencia, tales como el software FST.
Capitulo 2
11 CAPITULO 2 OPERANDOS DE LOS PLC’S DE FESTO
2.1 Introducción. Este capitulo introduce a los identificadores usados en los PLC’s de Festo para referirse a los diferentes elementos del sistema, ya sea software o hardware. Estos identificadores del sistema (ejemplo: entradas, salidas, banderas) serán referenciados como Operándos. Los operándos son elementos contenidos en el controlador y que pueden ser interrogados o manipulados usando instrucciones de programa. El software de Festo, de ahora en adelante llamado FST, permite que los programas puedan ser escritos utilizando operandos absolutos y/o operandos simbólicos. Un operando absoluto es la descripción específica del operando del PLC, independientemente de la aplicación (ejemplo: I0.0, F3.1, R3, etc.). El operando simbólico se especifica de acuerdo a la aplicación y va referenciado al operando absoluto (ejemplo: Start, Stop, Motor1, etc.).
Figura 2.1 Operandos simbólicos y absolutos.
2.2 Operándos de bit vs. Operándos de multibit. Una distinción debe hacerse entre Operándos de bit y Operándos de multibit. Un operando de bit puede ser evaluado como falso o verdadero en la parte condicional de las
Capitulo 2
12
instrucciones del programa y puede ser puesto a 0 o a 1 en la parte ejecutiva. Durante al interrogación y operaciones de carga, el operando de bit es guardado en el acumulador de bit. Los Operándos de multibit pueden ser verificados por valor utilizando instrucciones de comparación o bien comparado a otro operando multibit en la parte condicional. En la parte ejecutiva los Operándos multibit pueden ser cargados con un valor, decerementados y incrementados vía operaciones aritméticas o lógicas. Durante la interrogación y operación de carga, los Operándos multibit son cargados en el acumulador de multibit. 2.3 Entradas. Los PLC de Festo poseen 256 palabras de entradas (0 a 255), cada una de 16 bits (0 a 15), pueden ser direccionados como bits o como palabras. Las entradas son el medio por el cual el PLC recibe las señales del sistema, dichas señales pueden ser sensores, retro avisos de magneto térmicos, botoneras, etc.
Operando
Identificador
Sintaxis
Parte
Entrada bit
I
Iw.b
Condicional
Entrada multibit
I
IW
Condicional
Tabla 2.1 Direccionamiento de entradas.
Ejemplo
Capitulo 2
13
En la tabla 2.1 podemos apreciar las características del direccionamiento de las entradas, donde w es el número de la palabra y b es el número de bit. 2.4 Salidas. Los PLC de Festo poseen 256 palabras de salidas (0 a 255), cada una de 16 bits (0 a 15), pueden ser direccionados como bits o como palabras. Las salidas son el medio por el cual el PLC comanda a los diferentes elementos que van a realizar un trabajo en la máquina, por ejemplo, la bobina de un contactor, la bobina de una Electroválvula neumático o hidráulica o un piloto luminoso.
Operando Salida bit
Identificador O
Sintaxis Ow.b
Parte Condicional
Ejecutiva
Salida multibit
O
Oww
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.2 Direccionamiento de salidas.
Ejemplo
Capitulo 2
14
En la tabla 2.2 podemos apreciar las características del direccionamiento de las salidas, donde w es el número de la palabra y b es el número de bit. 2.5 Banderas. Los PLC de Festo poseen 10000 palabras de banderas (0 a 9999), cada una de 16 bits (0 a 15), pueden ser direccionados como bits o como palabras. Las banderas son localidades de memoria del PLC en las cuales se pueden almacenar información.
Operando Bandera bit
Identificador F
Sintaxis Fw.b
Parte Condicional
Ejecutiva
Bandera multibit
F
FWw
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.3 Direccionamiento de banderas.
Ejemplo
Capitulo 2
15
En la tabla 2.3 podemos apreciar las características del direccionamiento de las banderas, donde w es el número de la palabra y b es el número de bit. 2.6 Registros. Los registros son localidades de memoria de 16 bits, estos registros solo pueden ser direccionados como palabras, el total de los registros de los PLC de Festo es 256 (0 a 255).
Operando
Identificador
Registro multibit
R
Sintaxis Rw
Parte
Ejemplo
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.4 Direccionamiento de registros.
En la tabla 2.4 podemos apreciar las características del direccionamiento de los registros, donde w es el número de la palabra. 2.7 Temporizadores. Los temporizadores son parte esencial de un programa, ya que con ellos logramos poner en sincronia los diferentes movimientos que ejecuta una máquina, bien es cierto que podemos prescindir el uso de temporizadores, pero esto incrementa el uso de sensores. Los PLC’s de Festo manejan tres tipos de temporizadores, el temporizador de impulso, el temporizador de retraso a la conexión y el temporizador de retraso a la desconexión. Podemos
Capitulo 2
16
manejar hasta 256 temporizadores (0 a 255), cada contador ofrece los siguientes operandos para permitir una programación flexible. a) La palabra de temporizador (Timer Word-TWnn-) es el operando en el cual el valor actual es guardado y este es cambiado continuamente en la operación del temporizador. La palabra de temporizador se carga con el valor de la palabra de preselección al inicio de la operación del temporizador. b) La palabra de preselección (Timer Preselect-CPnn-) es el operando en elcual el valor nominal es guardado. c) Bobina del temporizador (Tnn, TONnn, TOFFnn ) es el operando en el cual se realizan las operaciones de inicio o fin del temporizador. d) Contacto del temporizador (Tnn, TONnn, TOFFnn ) es el operando en el cual es guardado el estado del temporizador. 2.7.1 Temporizadores de Impulso. El temporizador de impulso reacciona al flanco de subida, en el instante en que la condición se hace verdadera el temporizador se hace uno y el registro de tiempo predefinido (TPnn) se carga en el regisro de tiempo actual o palabra de cuenta (TWnn) y este empieza a decrecer, cuando el TWnn se hace cero, en ese instante el temporizador se hace cero, nn es el número del temporizador. En la figura 2.2 se puede apreciar el funcionamiento de este temporizador.
Capitulo 2
17
Figura 2.2 Temporizador de impulso
Operando Temporizador
Identificador T
Sintaxis Tnn
Parte Condicional
de impulso bit
Ejecutiva
Temporizador de
impulso
multibit
TW
TWnn
Condicional
Ejemplo
Capitulo 2
18 Ejecutiva
TP
TPnn
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.5 Direccionamiento de temporizador de impulso. 2.7.2 Temporizador de retrazo a la conexión. En el instante en que la condición se hace verdadera el registro de tiempo predefinido (TPnn) se carga en el regisro de tiempo actual o palabra de cuenta (TWnn) y este empieza a decrecer, cuando el TWnn se hace cero, en ese instante el temporizador se hace uno, el temporizador se hace cero cuando la condición se hace falsa, si por alguna circunstancia la condición se hace falsa antes de haber transcurrido el tiempo predefinido, entonces el temporizador no se hará uno, nn es el número del temporizador. En la figura 2.3 se puede apreciar el funcionamiento de este temporizador.
Capitulo 2
19
Figura 2.3 Temporizador de retrazo a la conexión
Operando Temporizador
Identificador TON
Sintaxis TONnn
Parte Condicional
de retrazo a la conexión bit Ejecutiva
Temporizador de retrazo a la conexión multibit
TW
TWnn
Condicional
Ejemplo
Capitulo 2
20 Ejecutiva
TP
TPnn
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.6 Direccionamiento de temporizador de retrazo a la conexión
2.7.3 Temporizador de retrazo a la desconexión. En el instante en que la condición se hace verdadera el temporizador se hace verdadero, el registro de tiempo predefinido (TPnn) se carga en el regisro de tiempo actual o palabra de cuenta (TWnn), en el momento que la condición se haga falsa TWnn empieza a decrecer y al llegar éste a cero el temporizador se hace cero, si por alguna circunstancia la condición se hace verdadera antes de haber transcurrido el tiempo predefinido, entonces el temporizador no se hará cero. En la figura 2.4 se puede apreciar el funcionamiento de este temporizador.
Capitulo 2
21
Figura 2.3 Temporizador de retrazo a la desconexión
Operando Temporizador
Identificador TOFF
Sintaxis TOFFnn
Parte Condicional
de retrazo a la desconexión bit
Temporizador de retrazo a la desconexión multibit
Ejecutiva
TW
TWnn
Condicional
Ejemplo
Capitulo 2
22 Ejecutiva
TP
TPnn
Condicional
Ejecutiva
Tabla 2.7 Direccionamiento de temporizador de retrazo a la desconexión
2.8 Contadores. Todos los PLC’s de Festo ofrecen la posibilidad de ser programados como contadores incrementales o decrementales en diagrama de escalera. Además, cada elemento del contador puede ser accesado directamente. Similarmente, todas las palabras de los operandos pueden ser utilizados para contar a excepción de las palabra de entradas y las palabras de tiempo actual. Para permitir flexibilidad en la programación de contadores, el diagrama de escalera de Festo ofrece los siguientes operandos para contadores: a) La palabra de cuenta (Counter Word-CWnn-) es el operando en el cual el valor actual es guardado y este es cambiado con cada pulso de cuenta. La palabra de cuenta debe reiniciarse al inicio de la operación de cuenta. b) La palabra de preselección (Counter Preselect-CPnn-) es el operando en elcual el valor nominal es guardado.
Capitulo 2
23
c) Bobina del contador (Cnn) es el operando en el cual se realizan las operaciones de cuenta hacia arriba o hacia abajo por medio de flancos de subida. d) Contacto del contador (Cnn) es el operando en el cual es guardado el estado del contador, si el valor de CWnn es menor al valor de TPnn el contacto del contador es verdadero. Operando Contador bit
Identificador C
Sintaxis Cnn
Parte Condicional
Ejecutiva
Contador
CW
CWnn
Condicional
multibit
Ejecutiva
CP
CPnn
Condicional
Ejecutiva
Ejemplo
Capitulo 2
24 Tabla 2.8 Direccionamiento de contador
2.9 Constantes. Las contantes en los PLC’s de Festo son de 16 bits, por lo que estos valores pueden oscilar entre 0 a 65535 para enteros sin signo y entre –32767 y 32767 para enteros con signo, asimismo es posible representar a las contantes en hexadecimal. Operando Constante
Identificador sin
V
Sintaxis Vnnnnn
Parte Condicional
signo
Ejecutiva
Constante
con
V-
V-nnnnn
Condicional
signo
Ejecutiva
Constante hexadecimal
V$
V$nnnn
Condicional
Ejemplo
Capitulo 2
25 Ejecutiva
Tabla 2.9 Direccionamiento de constante
2.10 Bandera de ejecución inicial. La bandera de ejecución inicial es una bandera única por cada uno de los programas que existan en el proyecto, esta bandera siempre es igual a cero, a excepción del primer ciclo de operación del programa en que es igual a uno.
Operando Bandera
Identificador de
FI
Sintaxis FI
Parte
Ejemplo
Condicional
ejecución inicial
Tabla 2.10 Direccionamiento de bandera de ejecución inicial
Capitulo 3
26 CAPITULO 3 ESTRUCTURA DE PROGRAMACIÓN EN LDR
3.1 Introducción En este capitulo veremos cual es la estructura de programación en diagrama de escalera, esto con el fin de tener las bases suficientes para poder explicar en el siguiente capitulo la referencia de instrucciones.
3.2 Que es un escalón Un escalón o rung es la parte más simple del diagrama de escalera, el diagrama de escalera es un imagen del diagrama de circuito alemán, pero se lee siempre de izquierda a derecha.
Figura 3.1 Escalón El diagrama de escalera se compone de escalones, ramas paralelas, contactos, cajas, bobinas y bobinas paralelas. Una caja puede ser usada para reemplazar un contacto o una bobina. Las cajas son usadas por funciones que son difíciles o imposibles de representar en el diagrama de escalera, por ejemplo una operación aritmética.
Figura 3.2 Cajas
Capitulo 3
27
Las ramas paralelas pueden ser insertadas en cualquier lugar del escalón y las bobinas paralelas se insertan a la derecha del escalón.
Figura 3.2 Ramas paralelas y bobinas paralelas Los escalones contienen operaciones y no son mas que uniones lógicas de elementos binarios. Cada operación que es cada contacto, cajas y/o bobina requiere de un operando. Si el operando no se encuentra, el WinFST rechaza el programa, marca los errores y no carga el programa en el PLC. El WinFST es el software de Festo para editar, compilar y cargar los programas de PLC. Cada operación tiene un lugar asignado para los operandos.
3.3 Parte ejecutiva y condicional Como todas las operaciones lógicas o booleanas, los escalones pueden ser divididos en una parte condicional y una parte ejecutiva. La parte condicional contiene las condiciones para que la acción sea dada; la parte ejecutiva contiene la acción que se llevará a cabo si la parte condicional es verdadera. Esto es lo mismo que un circuito de diagrama eléctrico. Una carga eléctrica representa la parte ejecutiva. Los contactos en serie y en paralelo representa la parte condicional.
3.4 Como se procesan los escalones
Capitulo 3
28
Los escalones están numerados. La numeración se lleva acabo en forma automática. Por esta razón es clara la secuencia de los escalones. Antes de la carga del programa en diagrama de escalera en el PLC, el programa es trasladado al código de máquina usado por el PLC. Los escalanes son trasladados consecutivamente en su número de secuencia. Incluso dentro del escalón el código de máquina usa la secuencia programada por el usuario. Es por eso que una segunda bobina en un escalón aparecer en segundo sitio en el código de máquina.´ Como vimos anteriormente, el programa es ejecutado estrictamente en secuencia. Cuando se enciende el PLC o se inicia el programa con el switch de RUN, el programa inicia con las operaciones del primer escalón. Es por esto que el programador sabe siempre que instrucciones se ejecutarán primero.
Capitulo 4
29 CAPITULO 4 REFERENCIA DE INSTRUCCIONES EN LDR
4.1 Funciones lógicas Las funciones lógicas son sin lugar a duda la parte básica para realizar un programa, en gran medida el conocimiento de ellas representa la diferencia entre hacer un programa eficiente y hacer un programa largo e inútil. En este capitulo veremos la manera de representar las diferentes funciones lógicas desde el lenguaje de PLC de diagrama de escalera, más no se pretende hacer un repaso de la tabla de verdad de cada función porque se entiende que estas ya se conocen. 4.1.1 Función NOT La función NOT puede ser asignada para señales de entrada o señales de salida, en el caso de señales de entrada, la función NOT es similar a utilizar un contacto normalmente cerrado de un relevador eléctrico.
Figura 4.1 Función NOT de entrada
Figura 4.2 Función NOT de salida
Capitulo 4
30
En la figura 4.1 vemos que cuando la señal de la entrada I0.0 es cero, entonces la salida O0.0 es uno. En la figura 4.2 vemos que cuando la señal de la entrada I0.0 es uno, entonces la salida es cero. Para el caso de la función NOT multibit, existe una caja que realiza la función en operandos de 16 bits llamada INV, la función NOT es aplicada bit a bit y el resultado puede ser guardado en el mismo operando o en otro.
Figura 4.3 Función INV 4.1.2 Función OR La función OR no es mas que tener contactos en paralelo, en esta función con que uno de los operandos sea igual a uno la función se hace uno. Para que la función sea igual a cero, todos los operandos deberán ser igual a cero.
Figura 4.4 Función OR Para el caso de la función OR multibit existe una caja llamada de la misma manera, la función OR para este caso se realiza bit a bit entre dos operandos de 16 bits y el resultado es guardado en un tercero.
Capitulo 4
31
Figura 4.5 Función OR multibit
4.1.3 Función AND La función AND no es mas que tener contactos en serie, en esta función todos los operandos deben ser igual a uno para que la función sea igual a uno. Para que la función sea igual cero, solo basta con que un o de los operandos sea igual a cero.
Figura 4.6 Función AND Para el caso de la función AND multibit existe una caja llamada de la misma manera, la función AND para este caso se realiza bit a bit entre dos operandos de 16 bits y el resultado es guardado en un tercero.
Figura 4.7 Función AND multibit
4.1.4 Función OR exclusiva
Capitulo 4
32
La función OR exclusiva es mas elaborada que las funciones anteriores, sin embrago sigue siendo una combinación de contactos abiertos y cerrados utilizando las funciones NOT, OR y AND. La función OR exclusiva es verdadera cuando uno y solo uno de los operandos es uno. En el caso que dos o más operandos sea igual a uno la función es igual a cero.
Figura 4.8 Función OR Exclusiva con 2 operandos
Figura 4.9 Función OR Exclusiva con 3 operandos Para el caso de la función OR exclusiva multibit existe una caja llamada EXOR, la función EXOR para este caso se realiza bit a bit entre dos operandos de 16 bits y el resultado es guardado en un tercero.
Figura 4.10 Función EXOR 4.2 Funciones aritméticas
Capitulo 4
33
Las funciones aritméticas en un PLC no son muy utilizadas, sin embargo la mayoria de los PLC’s las poseen y los de Festo no son la excepción. 4.2.1 Adición La adición se realiza entre dos operandos de 16 bits y es guardado en un tercero utilizando la caja que lleva por nombre “+”, cabe señalar que la operación se realiza entre operandos enteros, no es posible usar operandos de punto flotante.
Figura 4.11 Función + 4.2.2 Substracción La substracción se realiza entre dos operandos de 16 bits y es guardado en un tercero utilizando la caja que lleva por nombre “-”, cabe señalar que la operación se realiza entre operandos enteros, no es posible usar operandos de punto flotante.
Figura 4.12 Función 4.2.3 Multiplicación La multiplicación se realiza entre dos operandos de 16 bits y es guardado en un tercero utilizando la caja que lleva por nombre “*”, cabe señalar que la operación se realiza entre operandos enteros, no es posible usar operandos de punto flotante.
Capitulo 4
34
Figura 4.13 Función * 4.2.4 División La división se realiza entre dos operandos de 16 bits y es guardado en un tercero utilizando la caja que lleva por nombre “/”, cabe señalar que la operación se realiza entre operandos enteros, no es posible usar operandos de punto flotante.
Figura 4.14 Función / 4.3 Funciones de rotación Las funciones de rotación son comandos que corren los bits individual de una palabra. Si una palabra es rotada 16 veces se obtiene el valor origina. 4.3.1 Rotación a la izquierda Para este caso los bits de la palabra son corridos un lugar hacia la izquierda, el bit más significativo se inserta en el extremo derecho como el bit menos significativo como se muestra en la figura 4.15.
Capitulo 4
35
Figura 4.15 Rotación a la izquierda 4.3.2 Rotación a la derecha Para el caso de la rotación a la derecha los bits de la palabra son corridos un lugar hacia la derecha, el bit menos significativo se inserta en el extremo izquierdo como el bit más significativo como se muestra en la figura 4.16.
Figura 4.16 Rotación a la derecha Para ambos casos existen cajas llamadas ROL y ROR, en la figura 4.17 vemos un ejemplo de cómo se utilizan estas.
Figura 4.17 Función ROL y ROR Como se puede apreciar las funciones de rotación se realiza en una palabra y el resultado se guarda en una segunda, pero esta segunda palabra puede ser la primera.
Capitulo 4
36
4.4 Funciones de Corrimientos Las funciones de corrimientos son muy similares a las funciones de rotación, con la diferencia de que en el caso de del corrimiento a la izquierda el bit más significativo y en el corrimiento a la derecha el bit menos significativo se pierden. 4.4.1 Corrimiento a la izquierda Para el caso del corrimiento a la izquierda los bits de la palabra son corridos un lugar hacia la izquierda, el bit menos significativo se carga con un cero y el bit más significativo se pierde como se muestra en la figura 4.18.
Figura 4.18 Corrimiento a la izquierda. 4.4.2 Corrimiento a la derecha Para el caso del corrimiento a la derecha los bits de la palabra son corridos un lugar hacia la derecha, el bit más significativo se carga con un cero y el bit menos significativo se pierde como se muestra en la figura 4.19
Figura 4.19 Corrimiento a la derecha Para ambos casos existen cajas llamadas SHR y SHL, en la figura 4.20 vemos un ejemplo de cómo se utilizan estas.
Capitulo 4
37
Figura 4.20 Función SHR y SHL Como se puede apreciar las funciones de rotación se realiza en una palabra y el resultado se guarda en una segunda, pero esta segunda palabra puede ser la primera. 4.5 Saltando a una etiqueta La función de salto es una posibilidad para modificar el flujo natural del programa, la función de salto tiene una etiqueta como destino, no un número de escalón. Cuando se programe un salto será necesario colocar la etiqueta a la que se deba hacer el salto, de lo contrario el compilador marcará error de sintaxis. La instrucción de salto es insertada en la parte ejecutiva del escalón. En la figura 4.21 se ve un ejemplo sencillo de utilización de salto, como se puede apreciar, si la entrada I0.0 es igual a uno, se ejecuta el salto hacia la etiqueta “Destino” sin ejecutar el escalón 9. Si la entrada I0.0 es igual a cero, el programa sigue su flujo normal.
Figura 4.21 Función de salto
Capitulo 4
38
4.6 Bobinas Las bobinas son utilizadas para modificar el estado de los operandos de bit en la parte ejecutiva del escalón. Existen cuatro instrucciones de bobina, el SET, el RESET, la asignación y la asignación negada. 4.6.1 Set La instrucción de SET energiza retentivamente a una bobina, en el momento que el escalón se hace igual a uno la instrucción de SET coloca en valor uno a la bobina y aunque posteriormente el escalón tome el valor de cero la bobina queda con el valor de uno. La manera de colocar a cero la bobina es utilizando la instrucción de RESET.
Figura 4.22 Instrucción de SET 4.6.2 Reset Cuando previamente una bobina fue puesta en valor uno mediante la instrucción de SET, la función de RESET es necesaria para lograr poner en cero a dicha bobina. Si no se utiliza la instrucción de RESET la bobina quedará siempre con el valor de uno.
Figura 4.23 Instrucción de RESET Las instrucciones de SET y RESET son utilizadas cuando es necesario memorizar el estado momentáneo del escalón, por ejemplo cuando se quiere arrancar y parar un motor con un solo botón pulsador como se muestra en la figura 4.24.
Capitulo 4
39
Figura 4.24 Arranque y paro de motor con SET y RESET 4.6.3 Asignación A diferencia del SET que memoriza el estado del escalón cuando este se hizo verdadero, la asignación contiuamente sigue al estado actual del escalón, es decir, si el escalón es igual a uno la bobina asignada es igual a uno, si el escalón es cero la bobina es cero. Como regla general solo debe existir una asignación por bobina en todo el programa y si se tiene asignación no se debe tener SET, RESET o asignación negada de la misma bobina en todo el programa.
Figura 4.25 Asignación. 4.6.4 Asignación negada La asignación negada es similar a la asignación, con la única diferencia de que cuando el escalón es uno la bobina es cero y cuando el escalón es cero la bobina es uno. La regla general de asignación es aplicada también para la asignación negada, por lo que si existe una asignación negada de una bobina ya no debe existir una asignación, un SET o un RESET.
Capitulo 4
40
Figura 4.26 Asignación negada
4.7 Funciones de comparación Las operaciones de comparación son básicas en cualquier PLC. Las comparaciones permiten procesar valores analógicos, realizar múltiples comparaciones de contadores y temporizadores y tomar decisiones en base a valor, etc. 4.7.1 Igual que... Esta función se realiza entre dos palabras de 16 bits o constantes. Se inserta en la parte condicional y es verdadera cuando ambas palabras son iguales en valor.
Figura 4.27 Función igual que 4.7.2 Mayor que... Esta función se realiza entre dos palabras de 16 bits o constantes. Se inserta en la parte condicional y es verdadera cuando la primera palabra es mayor a la segunda.
Capitulo 4
41
Figura 4.28 Función mayor que 4.7.3 Menor que... Esta función se realiP0 ..
Capitulo 4
42
Figura 4.30 Función mayor o igual que 4.7.5 Menor o igual que... Esta función se realiza entre dos palabras de 16 bits o constantes. Se inserta en la parte condicional y es verdadera cuando la primera palabra es menor o igual a la segunda.
Figura 4.31 Función menor o igual que 4.7.6 Diferente que... Esta función se realiza entre dos palabras de 16 bits o constantes. Se inserta en la parte condicional y es verdadera cuando ambas palabras son diferentes entre si.
Capitulo 4
43
Figura 4.32 Función diferente que 4.8 Números Cuando se utilizan interruptores en las entradas para codificar números o cuando se utilizan displays de 7 segmentos es necesario realizar conversiones entre código BCD y decimal. Es por esto que los PLC’s de Festo poseen dos instrucciones para realizar estas conversiones. 4.8.1 Conversión BCD a binario El comando DEB realiza la conversión de BCD a binario en palabras de 16 bits. En la figura 4.33 vemos un ejemplo donde se demuestra como se realiza la conversión, en la figura 4.34 vemos un ejemplo de programación utilizando el comando DEB.
Figura 4.33 Conversión de BCD a binario
Capitulo 4
44
Figura 4.34 Comando DEB 4.8.2 Conversión binario a BCD El comando B ID realiza la conversión de binario a BCD en palabras de 16 bits. En la figura 4.35 vemos un ejemplo donde se demuestra como se realiza la conversión, en la figura 4.36 vemos un ejemplo de programación utilizando el comando BID.
Figura 4.35 Conversión de binario a BCD
Figura 4.36 Comando BID
4.9 Contadores
Capitulo 4
45
Como vimos en el capitulo 2, los contadores poseen dos palabras de 16 bits, el counter word (CW) y el counter preset (CP). La manera de inicializar el contador es utilizando la caja de contador en la parte ejecutiva del escalón.
Figura 4.37 Inicialización del contador En la figura 4.37 se puede apreciar la inicialización del contador C4, cuando la entrada I0.0 es uno, el valor constante 10 se carga en CP4, CW4 se carga con cero y el estado del contador C4 es uno. Cada ves que la entrada I0.1 tenga un flanco de subida el contador C4 se incrementara en uno y cada ves que la entrada I0.2 tenga un flanco de subida el contador C4 se decrementara en uno. La manera de inspeccionar el estado del contador es utilizando el contacto C4 en la parte condicional. Cuando CW4 llegue a ser igual a CP4 mediante pulsos de incrementos, el estado del contador se hará igual a cero. Cuando CW4 llegue a ser igual a cero mediante pulsos de decrementos, el estado del contador se hará igual a cero. 4.10 Temporizadores
Capitulo 4
46
Para inicializar los temporizadores es necesario utilizar la caja ya predefinida para dicho fin. Como vimos en el capitulo 2 existen tres tipos de temporizadores, el temporizador de impulso, el temporizador de retrazo a la conexión y el temporizador de retrazo a la desconexión.
Figura 4.38 Inicialización de temporizadores. En la figura 4.38 se puede apreciar el método de inicialización e inspección de un temporizador. La caja del temporizador siempre se colocará en la parte ejecutiva y el contacto en la parte condicional. Es muy importante tener cuidado en no repetir un número de temporizador aunque sean de diferentes tipos y que el contacto corresponda al tipo y número del temporizador en cuestión. La preselección del temporizador se encuentra en la parte izquierda del temporizador y es necesario lleve al final la “s” de segundos. El dato numérico puede estar entre 0 y 655.35.
Capitulo 5
47 CAPITULO 5
PROGRAMANDO ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES, Y BANDERAS 5.1 Programando entradas y salidas El número de entradas y salidas disponibles depende del tamaño del PLC. Para poder usar las entradas y las salidas es necesario configurar en el WinFST que entradas y que salidas tenemos en el PLC.
Figura 5.1 Configuración de entradas y salidas En la figura 5.1 vemos la pantalla de “IO Configuration” que se desplega al hacer doble clic sobre el mismo nombre en la ventana de “FST Project”. Debajo de la etiqueta “IW” tenemos el valor “0”, esto quiere decir que la primera palabra de entradas del PLC será la “IW0”. En el capitulo 1 vimos que el FEC Compacto posee 12 entradas, por lo que las entradas toman las direcciones desde I0.0 hasta I0.7 y desde I1.0 hasta I1.3. Si debajo de la etiqueta IW estuviera el valor de “1”, entonces las direcciones de entrada serian de I1.0 hasta I1.7 y desde I2.0 hasta I2.3. Las mismas consideraciones son válidas para las direcciones de salidas. El PLC internamente tiene un total de 256 palabras de entradas y 256 palabras de salidas de 16 bits. Las entradas y salidas que no se encuentren ligadas a Hardware pueden ser utilizadas como memorias internas.
Capitulo 5
48
Figura 5.2 Palabras de entradas Veamos un pequeño problema donde es necesario arrancar y parar un motor con dos botones pulsadores normalmente abiertos. La lista de localidades es como se muestra en la figura 5.3.
Figura 5.3 Lista de localidades Al editar el programa se pueden utilizar los operandos absolutos o los operandos simbólicos, es conveniente utilizar los simbólicos, ya que si se cambian las direcciones en que se colocaran los elementos eléctricos, solo bastará realizar los cambios en la lista de localidades y el programa seguirá igual.
Capitulo 5
49
Figura 5.4 Arranque y paro de un motor En la figura 5.4 vemos la solución del problema, aquí se puede notar que para memorizar el estado del escalón utilizamos un contacto de la salida O0.0 en la parte condicional del escalón en función OR con la entrada I0.0. Debido a que la entrada I0.1 corresponde a un contacto normalmente abierto, en el programa se coloca un contacto cerrado para que siempre conduzca “energía” y el arranque del motor se haga con el pulsador de arranque. Cuando se presione el pulsador de paro, se abrirá el contacto cerrado y dejará de pasar energía hacia la bobina, provocando el paro del motor. En las figuras 5.5, 5.6 y 5.7 vemos los estados con el motor encendido y con el motor apagado respectivamente.
Figura 5.5 Motor apagado
Figura 5.6 Motor encendido con el pulsador de arranque presente
Capitulo 5
50
Figura 5.7 Motor encendido memorizado En las tres figuras anteriores, los objetos en azul significan que circula energía por ellos o se encuentran en estado lógico 1. 5.2 Programando banderas Las banderas pueden utilizarse como detectores de flancos, recordadores de pasos, como memorias de estados operativos del proceso y en donde se requiera memorizar ciertos eventos. En la figura 5.8 vemos un programa en que se utiliza un botón pulsador para arrancar y parar un motor. En este caso, las banderas son utilizadas como detectores de flanco, ya que cada ves que se pulse el botón de arranque se realizará un cambio de estado en la salida O0.0
Capitulo 5
51 Figura 5.8 Banderas como detectores de flanco
Es conveniente utilizar en este programa el escalón 1 con una instrucción de puesta en cero de las dos banderas, con el fin de asegurarse que siempre que arranque el PLC, estas banderas sean igual a cero. Para realizarlo se utiliza la bandera FI como se muestra en la figura 5.9.
Figura 5.9 Bandera de ejecución inicial Cabe recordar que la bandera FI es igual a uno solamente en el primer ciclo de operación del PLC.
Capitulo 6
52 CAPITULO 6 PROGRAMANDO TEMPORIZADORES
Para estudiar la programación de temporizadores, veremos un ejemplo con tres soluciones, con temporizador de pulso, con temporizador de retrazo a la conexión y con temporizador de retrazo a la desconexión. Problema: Una lámpara se enciende y apaga a intervalos de un segundo cuando un selector de arranque se energiza.
Figura 6.1 Solución con TON
Capitulo 6
53
Figura 6.2 Solución con TOFF
Figura 6.3 Solución con T Una cuarta solución a este problema es utilizar las funciones de comparación, dividiendo el tiempo total de ciclo en dos partes iguales y encender la salida en una de las partes y en la otra mantenerla apagada.
Capitulo 6
54
Figura 6.4 Solución con T y comparación
Capitulo 7
55 CAPITULO 7 PROGRAMANDO CONTADORES Y REGISTROS
En un estacionamiento se cuenta con 10 lugares para estacionar automóviles. En frente del estacionamiento se encuentran colocadas dos lámparas de tráfico, cuando la luz verde está encendida existen lugares vacíos, cuando la luz roja se enciende el estacionamiento esta lleno.
Figura 7.1 Solución con contador
Capitulo 7
56
Figura 7.2 Solución con registro Como se puede apreciar en la figura 7.1 y 7.2 las soluciones son prácticamente iguales, sin embargo la solución con contadores utiliza 831 bytes y la solución con registro utiliza 791 bytes, esto por el hecho de que los contadores utilizan mas memoria. De ahí que muchos programadores prefieren utilizar registros para realizar cuentas. Los registros pueden utilizarse para muchas aplicaciones en donde sea necesario intercambiar o guardar datos. Por ejemplo, en la figura 7.3 se utiliza el registro R0 para especificar el tiempo que correrá el temporizador con ayuda de un selector.
Capitulo 7
57
Figura 7.3 temporizador con preselección desde registro
Capitulo 8
58 CAPITULO 8 LLAMANDO A PROGRAMAS, CMP Y CFM
8.1 Programas Los programas son las rutinas en la cual el usuario desarrolla la lógica de comportamiento del PLC ante los diferentes eventos que suceden en la operación del sistema de control. El primer programa que se debe realizar es el programa 0, ya que el PLC siempre buscará a este programa cuando arranque, si no existe este programa el PLC se pondrá en modo de fallo. Desde los programas se pueden llamar a otros programas, a módulos de programa o módulos de funciones. El total de programas que se pueden realizar son 64 (P0 a P63). Para habilitar a un programa se utiliza la instrucción SET, para detenerlo se utiliza la instrucción RESET.
Figura 8.1 Llamado de programas En la figura 8.1 vemos la manera de habilitar a dos programas P1 y P2 desde el programa de organización P0. Cuando se encuentre en estado lógico 1 la entrada I0.0, se
Capitulo 8
59
activa el programa P1 que es el programa de secuencia en automático y se detiene el programa P2 que es el programa de secuencia en manual. Cuando la entrada I0.0 tiene estado lógico 0 sucede lo contrario. Es interesante comprender que la idea de tener varios programas funcionando es permitir dividir las diferentes tareas y mantener legibles nuestro programas. Los PLC trabajan en modo de multitareas o multitaskin, permitiendo que diferentes programas estén trabajando en conjunto al mismo tiempo.
8.2 Módulos de Programa Los módulos de programa pueden ser considerados como subrutinas. Los módulos de programa pueden ser escritos en diagrama de escalera, lista de instrucciones o C. Algunos módulos de programa pueden usar unidades de función (FU) para pasar información desde programas hacia módulos de programa y viceversa. La instrucción para llamar a los módulos de programa es CMP. Los CMP pueden poseer la instrucción STEP, propia del lenguaje de lista de instrucciones, que permite detener el flujo de un programa hasta que la ultima condición antes del siguiente STEP sea verdadera y permita continuar en el siguiente STEP. Los CMP permiten cambiar la tarea que se este ejecutando, por tal motivo, al ejecutarse una instrucción CMP el PLC sigue trabajando en modo de multitarea. Desde un módulo de programa no se puede llamar a otro módulo de programa. El total de módulos de programa que se pueden tener es 100 (CMP0 a CMP99).
Capitulo 8
60
Figura 8.2 Llamado de módulo de programa En la figura 8.2 vemos como se llama a un módulo de programa. En este caso cuando la entrada I0.2 es igual a 1, el módulo de programa CMP10 se activa. Aquí el CMP10 está utilizando el código de la rutina F10 de la librería de Festo que se encarga de fijar la hora del PLC en 8:25:00:00 horas según los datos puestos por el programador en los parámetros a la izquierda de la caja del CMP.
8.3 Módulos de función Los módulos de función pueden ser considerados similar a llamadas de funciones especiales. Módulos de función pueden ser escritos en diagrama de escalera, lista de instrucciones o C. Algunos módulos de función pueden usar unidades de función (FU) para pasar información desde programas hacia módulos de función y viceversa. La instrucción para llamar a los módulos de función es CFM. Los CFM no poseen la instrucción STEP, propia del lenguaje de lista de instrucciones, que permite detener el flujo de un programa hasta que la ultima condición antes del siguiente STEP sea verdadera y permita continuar en el siguiente STEP. Los CFM no permiten cambiar la tarea que se este ejecutando, por tal motivo, al ejecutarse una instrucción CFM el PLC deja de trabajar en modo de multitarea. El total de módulos de función que se pueden tener es 100 (CFM0 a CFM99). Los CFM se llaman de la misma manera que los CMP.
Capitulo 8
61
8.4 Importando módulos Existen una amplia variedad de módulos ya realizados y probados por Festo. Estos módulos se encuentran en el WinFST como una librería y están ahí esperando ser utilizados. Para utilizar un módulo de Festo hay que importarlos siguiendo los siguientes pasos: a) En el Program Window hacer clic derecho sobre CMP o CFM para que aparezca el menú de New CMP/CFM o Import.
b) Seleccionar importar
c) Seleccionar el módulo a importar y hacer clic en OK
Capitulo 8
62
d) Escoger el tipo entre Program, CMP o CFM. Escoger el número, versión y hacer un comentario. Hacer clic en OK.
e) Queda listo el módulo para ser utilizado. En la parte ejecutiva de un escalón del programa puede hacer clic en el icono de Module Call o en el menú Insert para insertar un módulo.
Capitulo 8
63
f) Seleccionar el módulo. Observe que desde esta pantalla también se pueden importar módulos.
g) El módulo queda insertado en el escalón. Es necesario escribir los datos de configuración del módulo. Si no se conocen, puede apretar F1 teniendo seleccionada la caja del módulo para que aparezca la ayuda en línea.
Conclusiones
64 CONCLUSIONES
En las visitas que he realizado a las empresas del sureste de la republica Mexicana, he visto muchos ingenieros en electrónica que no saben programar PLC’s. Siendo que, en la actualidad para realizar la automatización de una máquina es indispensable el uso de los PLC’s. Al no existir ingenieros que programen PLC’s las empresas pequeñas se tienen que conformar con tener máquinas que operen en forma semiautomática o totalmente manuales y las empresas grandes tienen que invertir fuertes sumas de dinero para tener máquinas automáticas. Un ingeniero en electrónica que sabe programar PLC’s tiene mayores oportunidades de obtener un empleo mejor remunerado. Bien es cierto que una máquina podría ser automatizada con un sistema mínimo a base de microcontroladores o PIC’s, pero también es cierto que esto llevaría a tener muchas horas de diseño y programación, con los PLC’s la programación es más sencilla y el diseño es mucho mas rápido. El costo no es limitativo para proyectos con PLC’s, ya que existen PLC’s en el mercado tan baratos que comparándolos con el costo de desarrollo de un sistema mínimo con microcontrolador, la opción del PLC es más barato. Sin duda como hemos visto a trabes del desarrollo de la monografía, la programación de los PLC’s de Festo es muy sencilla y muy poderosa para realizar automatizaciones, y si a eso le sumamos que se pueden tener comunicaciones a trabes del puerto Ethernet y se tienen módulos de Web Server, entonces los PLC’s se pueden utilizar para realizar adquisición de datos.
ANEXO A
65 ANEXO A PRINCIPALES MODULOS DE PROGRAMA
Para pasar parámetros hacia y desde un módulo de programa es necesario hacer uso de las unidades de función FU32 a FU38, los cuales son palabras de 16 bits. En las cajas de los módulos de programa, las unidades de función que necesita el módulo como parámetros de entrada se colocan a la izquierda, siendo el de la parte superior el FU32, el inmediato de abajo el FU33 y así consecutivamente. Las unidades de función que regresa el módulo de salida se colocan a la derecha de la caja del módulo ordenados de la misma manera que los parámetros de entrada. A.1 F10 El módulo F10 establece la hora del reloj interno del PLC.
FU32 FU33 FU34 FU35 FU36 FU37 FU38
Parámetros de entrada Hora (0 a 23) Minutos (0 a 59) Segundos (0 a 59) Centésimas de segundo (0 a 99)
Parámetros de salida Ninguno
A.2 F11 El módulo F11 establece la fecha del PLC
FU32 FU33 FU34 FU35 FU36 FU37 FU38
Parámetros de entrada Año (1980 a 2099) Mes (1 a 12) Día (1 a 31)
ANEXO A
66 Parámetros de salida Ninguno
A.2 F30 El módulo F30 configura los puertos seriales, la mayoría de los PLC’s de Festo poseen dos puertos seriales, el COM que es por donde se realiza la descarga de los programas y el EXT utilizados para establecer comunicación con dispositivos seriales. El COM se identifica como 255 y el EXT como 0. Parámetros de entrada Interface Serial (COM=255, EXT=0) Parámetros de la Interface
FU32 FU33 FU34 FU35 FU36 FU37 FU38
Parámetros de salida Ninguno
Parámetros de la Interface Bit
Baud Rate Carácter Paridad 7 6 5 4 3 2 1 0 Baud Rate
Bit
7 1 1
6 0 0
5 0 0
4 Baud 0 19200 1 9600
1
0
1
0
4800
1 1 1 1 1
0 1 1 1 1
1 0 0 1 1
1 0 1 0 1
2400 1200 600 300 110
Longitud del carácter Bit
3 0 0
2 Bits por carácter 0 5 1 6
ANEXO A
67 1 1
Bit
1 0 0 1 1
0 1
7 8
Paridad 0 Paridad 0 Ninguna 1 ODD 0 Ninguna 1 EVEN
A.4 F31 El módulo F31 activa el CI, el CI es una aplicación que siempre está corriendo en el PLC y permite acceder para leer o escribir en los parámetros del PLC mediante una línea de comandos por el puerto serial COM, sin embargo es posible configurar el puerto EXT para que en el pueda correr el CI.
FU32 FU33
Parámetros de entrada Interface Serial (COM=255, EXT=0) 0 = Desabilita el CI 1 = Habilita el CI Parámetros de salida
Ninguno
A.5 F9 El módulo F9 borra los operandos de la memoria del PLC, este módulo es muy necesario para asegurarse de borrar toda la “basura” que pueda trae el PLC de fábrica. Parámetros de entrada FU32
0 = Borra todos los registros, contadores, temporizadores y banderas 1 = Borra todos los registros 2= Borra todos los contadores 3 = Borra todos los temporizadores 4 = Borra todas las banderas Parámetros de salida
ANEXO A
68 Ninguno
A.6 GETCOM El módulo GETCOM lee un carácter desde el puerto serial. Parámetros de entrada FU32 Interface Serial (COM=255, EXT=0) Parámetros de salida FU32 0 = Listo 1 = Error -1 = Nada recibido FU33 Si FU32 = 0 entonces FU33 = carácter Recibido
A.7 PUTCOM El módulo PUTCOM envía un carácter por el puerto serial. Parámetros de entrada FU32 Interface Serial (COM = 255, EXT = 0) FU33 Carácter que se enviará Parámetros de salida FU32 0 = Listo 1 = Error
A.8 PRINTCOM El módulo PRINTCOM envía un string FST por el puerto serial.
Parámetros de entrada FU32 Interface Serial (COM = 255, EXT = 0) FU33 Número del string FST Parámetros de salida FU32 0 = Listo 1 = Error
A.9 READCOM
ANEXO A
69
El módulo READCOM lee una cadena de caracteres desde el puerto serial y los grava en un string FST.
FU32 FU33 FU34 FU35
Parámetros de entrada Interface Serial (COM = 255, EXT = 0) Número del string FST Máxima longitud Delimitador de datos (0 a 255)
Parámetros de salida FU32 0 = Listo 1 = Error
ANEXO B
70 ANEXO B CREANDO PROYECTOS
Antes de crear los programas para ser cargados en el PLC es necesario crear un proyecto. Cada proyecto se compone de uno o más programas (mínimo el programa 0) y de otros archivos como son los módulos de programas, los string, el alocation list, etc. Para crear un proyecto es necesario seguir los siguientes pasos. a) Hacer click en “New” del menu “Project”.
b) Ponerle nombre al nuevo proyecto, el nombre no debe ser mayor de 8 caracteres.
ANEXO B
c) Definir el tipo de PLC que se va a utilizar.
d) Seleccionar “Alocation List” para definir los operandos.
71
ANEXO B
72
e) Seleccionar “IO Configuration” para definir las palabras de entradas y salidas.
f) Seleccionar “Driver Configuration” según sea necesario de acuerdo a los módulos de programa que se vayan a utilizar.
ANEXO B
73
g) Para crear un nuevo programa hacer clic derecho en “Programs” y seleccionar “New Program”.
h) Seleccionar “Ladder Diagram”.
ANEXO B
74
i) Seleccionar el número de programa, recuerde que el PLC siempre busca el programa 0 al arranque, por lo que se recomienda que el primer programa sea el programa 0.
j) Ya que se encuentre editado el programa es necesario compilarlo.
ANEXO B
75
k) Si al compilarlo no marco errores, se procede hacer la descarga del proyecto al PLC.
l) Ahora solo basta poner en RUN el PLC de acuerdo al hardware de cada modelo.
Bibliografía
76 BIBLIOGRAFÍA
Libros B. Plagemann Ladder diagram for Festo controllers Edición 02/97 Festo KG
E. V. Terzi, H. Regber, C. Loffler, F. Ebel Controles lógicos programables Edición 03/1999 Festo Didactic KG
Manuales Info 804 Controlador FEC estándar Festo AG & Co
Productos 2000 parte 2, Válvulas / técnica de mando Festo AG & Co
Software FST 4.10.50 Festo AG & Co
