Controladores programables

CONTROLADORESPROGRAMABLES

oBJIETTVOS

Al ftnalizar el captulo, el lector debera ser capaz de:

/ Esablecer la definicin histrica del controlador programable (PC)./ Establecer las partes y operaciones funcionales de un PC./ Determinar los factores importantes que hay que considerar en la seleccin de

un PC pata vna aplicacin determinada.

/ ldentlficar el tamao aproximado del PC./ ldentificar los smbolos del diagrama en escalera de un PC./ Dlbujat el diagrama en escalera de un PC.

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7 coNTRor.DoRES PRoGRAMABLES

INTRODUCCINEn los aos 60, en muchas industrias se consideraba a los ordenadores como la me-

jor forma de conseguir aumentar la eficiencia, confiabilidad, productividad, y automa-tizacin de los procesos industriales. Los ordenadores poseen la capacidad de tomar yanalizar datos a velocidades extremadamente altas, tomar decisiones, y luego entregarla informacin al proceso de control. Sin embargo, existan desventajas asociadas alcontrol por ordenador tales como alto coste, complejidad de los programas, reticenciasdel personal de la industria para confiar en una mquina, y falta de personal entrena-do en la tecnologa de ordenadores. Por lo que las aplicaciones de los ordenadores enesta poca fueron principalmente en las reas de recopilacin de datos, monitorizacinonline de la produccin y sistemas en bucle abierto de ayuda a la toma de decisiones.

Sin embargo, a mediados de los 60, surgi un nuevo concepto en los controlado-res electrnicos: los controladores programables (programmable controller, PC); ob-serve que la abreviacin PC se ufllizar en este texto para denotar al controladorprogramable, y no al ordenador personal, que tambin popularmente se designa conestas siglas. El concepto de PC se desarroll a partir de una mezcla de la tecnologade ordenadores de estado slido y de los controladores secuenciales tradicionales, talcomo el cilindro de avance gradual (dispositivo de conmutacin mecnico rotatorio)y el programador de estado slido con mdulos enchufables. El primer PC surgi paraenfrentarse a los problemas planteados en la industria del automvil, la cual tena queefectuar costosos cambios en los controles de La linea de montaje cada vez que se in-troduca un nuevo modelo en produccin. Los primeros PCs se instalaron en 1969 co-mo sustitutos electrnicos de los controles por rels electromecnicos. El PC presenta-ba el mejor compromiso entre la tcnica de los diagramas lgicos en escalera conrels, y la tecnologa de estado slido existente. Esto aument la eficiencia del siste-ma de fabricacin de la industria del automvil eliminando el costoso trabajo de tenerque conexionar de nuevo los controles de rels utilizados en el proceso de la lneade montaje. EI PC redujo las prdidas de tiempo debidas a las modificaciones, aumen-t la flexibilidad, y redujo considerablemente los requerimientos de espacio de losantiguos controles mediante rels.

Despus de la introduccin del PC en la industria defabricacinen1969, el usodel PC se ha extendido tambin a la industria de procesos. Generalmente, una indus-tria de procesos realiza las funciones y operaciones necesarias para modificar un ma-terial fsica o qumicamente. En este captulo, nos ocuparemos, en primer lugar, delos conceptos bsicos de un PC.

DEFI1VCTN OT LIN PCEn 1978, la NEMA edit un estndar para PCs. Este estndar, estndar NEMA ICS3-

1978, fue el resultado de cuatro aos de trabaio de un comit formado por repre-

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CONTROLADORES PROGRAMABTES 7

sentantes de los fabricantes de PCs. La clusula ICS3-304 del estndar define un pCcomo "un aparato electrnico que funciona digitalmente, el cual utiliza una memoriaprogramable para el almacenamiento interno de instrucciones que implementan fun-ciones especficas, tales como funciones lgicas, secuenciales, de temporizaci1n, decontador y aritmticas, para controlar, a ffavs de mdulos de entrada/salida anal-gicos o digitales, varios tipos de mquinas o procesos. Un ordenador digital que seutilice para realizar las funciones de un controlador programable se considera dentrode este mbito. Se excluyen los cilindros y controladores secuenciales de tipo mec-nico similares."

La definicin NEMA oficial permite considerar que casi cualquier controlador basa-do en un ordenador sea un PC, incluyendo los ordenadores de una nica placa, loscontroladores numricos, y los controladores de procesos programables o controla-dores secuenciales. Aunque los PCs se pueden usar para realizar los trabajos de loscontroladores numricos y secuenciales, normalmente estos ltimos no pueden reali-zar las funciones de control basadas en eventos, de las que nos hemos ocupado enel captulo anterior. Debido a la confusin de esta definicin oficial, utilizaremos ladefinicin histrica, o de facto, del PC, la cual vamos a desarrollar a continuacin.

Independientemente del tamao, coste o complejidad, la configuracin de todoslos PCs tiene las mismas partes bsicas y caracteilsticas funcionales. En la frgura 7.1se presenta la configuracin bsica del controlador programable. Un pC siempreconsta de; las interfaces de entrada y salida, la memoria, un procesador, un lenguajey un dispositivo de programacin, una fuente de alimentacin, y bastidores.

Dspostvo deprogramacin

Dispositivosde

informacin

Procesador Memorialnterfaz de

entrada/salida

7. 1. Cc,ntrclad.or programable bsico.

Fuente de alimentacin

Figura

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7 CoNTRoLADORESPROGRAMABLES

Funcionalmente, un PC examina el estado de las interfaces de entrada y, en res-puesta, controla algunas de las interfaces de salida. Usualmente necesita varias ins-trucciones o combinaciones lgicas para llevar a cabo el plan de control, o progra-tlta, como se llama comnmente. Este plan de control se almacena en memoriautilizando un dispositivo de programacin. Todas las instrucciones lgicas almacena'das en memoria son evaluadas, peridicamente, por el procesador en un orden deter-minado. El periodo de tiempo requerido para evaluar el estado de los dispositivos deentrada, dispositivos de salida y el plan de control se llama exploracin. Los disposi-tivos de entrada y salida, tales como interruptores, motores, luces, etc. que cuelgande las interfaces de entrada/salida (input/output, I/O), se llaman dispositiuos de infor-macin. Durante una exploracin, se examinan todas la entradas, se evala el plande control y se actualizan las salidas.

Los PCs emplean lgica combinacional y, frecuentemente, utilizan (aunque noslo) diagramas lgicos en escalera con rels. Las entradas y salidas convencionalesdel PC estn diseadas para tensiones de lnea industrial, por ejemplo,720Y y 240Y para alterna, y 24Y y 5Y para continua. Los PCs se disean para operar en entor-nos industriales sucios, con ruido elctrico, con amplias fluctuaciones de temperatu-ra (0"-60oC), y con humedades relativas desde el 0o/o hasfa el 95o/o (sin condensacin).El aire acondicionado requerido generalmente para los ordenadores, los PCs no loprecisan. Los PCs los puede mantener el tcnico o electricista de la planta con unaformacin mnima. La mayor parte del mantenimiento se hace reemplazaodo mdu-los completos y no componentes. A menudo, el PC tiene un programa de diagnsti-co que ayuda al tcnico a localizar los mdulos defectuosos.

Por el contrario, los procesadores centrales y los microordenadores requierenespecialistas en electrnica con alfa formacin para su mantenimiento y reparacin.Observe que, generalmente, los ordenadores se clasifican en cuatro categoras segnaumenta su tamao y potencia: microordenadores, miniordenadores, procesadorescentrales, y superordenadores.

Sin embargo, los lmites entre un tipo de ordenador y el siguiente no estn muyclaramente definidos. Aunque generalmente se piensa que un microordenador es unordenador que se implementa utilizando un chip (o chips) microprocesador comounidad de control principal, un controlador programable es un ejemplo de microor-denador. Los superordenadores, debido a su extrema compleiidad, alto coste y apli-cacin limitada (por ahora) no se usan en las industrias de fabricacin o de procesos,

El uso del microordenador (ordenador personal) en la industria est creciendo. Sehan diseado los microordenadores de propsito general capaces de soportar lasuciedad, el ruido, Ia temperatura y la humedad de los entofnos industriales, paraempleados como controladores nicos, o en conjuncin con otros dispositivos talescomo los controladores programables. Los microordenadores son relativamente fci-les de mantener y tepatar, y aaden una gran flexibilidad y facilidad al uso del con-

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CONTROI-A.DORES PROGRAMABLES 7

trolador programable. Una suscripcin a una revista de ordenadores personales lepuede ayudar a estar permanentemente al corriente de los rpidos cambios en el readel ordenador personal industrial.

En resumen, la definicin histrica para el PC le describe, bsicamente, como unordenador de propsito especial cuyas funciones especiales le sitan separado deotros controladores. un PC est formado por las interfaces de l/o, la memoria, unprocesadoq un dispositivo de programacin, y una fuente de alimentacin. Las entra-das y salidas del PC funcionan con una de las tensiones de lnea industrlal de 240 YAC 120 VAC, y 24Y DC 5 V DC. Tambin se disea para funcionar en entornosindustriales severos y para ser mantenido por el personal de planta. La mayot pafiede los PCs tienen capacidades adicionales, pero stas son las cualidades que le sit-an aparte de otros controladores.

El apndice C proporciona una lista de la mayoria de los PCs disponibles hoy da,iunto con sus especificaciones ms importantes. De entre ellas, los fabricantes advier-ten que el dato de la velocidad de exploracr1n, casi siempre, no es ms que una esti-macin del valor del funcionamiento tpico. Para cualquier programa dado, la velo-cidad de exploracin variar dependiendo de la clase de accin que requiera elpfogfama.

Nos ocuparemos de cada parte bsca de un PC en 1os siguientes apartados.

INIERFACES DE ENTRADA/SALIDA

Las interfaces de entrada son modulares, porque pueden enchufarse y desenchu-farse del sistema. Aceptan seales de la mquina o de los dispositivos de procesos(115 V AC) y las convierten en seales (5 V DC) que puede usar el controlador. Lasinterfaces de salida o mdulos de salida convierten las seales del controlador (5 VDC) en seales externas (1i5 V AC), que se usan para controlar la mquina o el pro-ceso. Se pueden utllizar otras tensiones, pero las que hemos mencionado son las mscomunes. Normalmente, hay 1,2,4,8 16 circuitos en una interfazdel/O.

Tpicamente, las interfaces de entrada/salida se colocan en un bastidor rgido detarjetas que se puede montar en una carcasa, cercana o a miles de kilmetros del pro-cesador. Adems, se proporcionan mecanismos para realizar el cableado en la inter-faz de I/O o en el bastidor de I/O. El conectar los cables al bastidor de l/O permitedesconectar y reconectar ms fcilmente para cambiar los mdulos. Tambin se aa-den luces a los mdulos de interfazpara indicar el estado deactivacin o desactiva-cin de cada circuito de l/O. Habitualmente, cada circuito est aislado y tiene fusi-bles. Algunos mdulos de interfaz de I/O tienen indicadores de fusible fundido. Lossiguientes son eiemplos comunes de mdulos de interfaz de l/O comunes:

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7 CONTROI/,DORES PROGRAMABLES

Entradas y salidas de tensin ACEntradas y salidas de tensin DCEntradas de impulsos

Entradas y salidas BCD (binary-coded decimal)Entradas analgicas de bajo nivel (tal como termopares)Entradas y salidas analgicas de alto nivel (en el rango de 4-20 mA)Interfaces de propsito especial

Los cuatro primeros mdulos enumerados (AC, DC, impulsos, y BCD) a menudose designan como mdulos discretos. Estos mdulos se presentan en muchas varie-dades y combinaciones diferentes pero, tpicamente, se usan para establecer la inter-faz con dispositivos de dos estados (on-ofD, tal como interruptores de fin de recorri-do, pulsadores, mecanismos de arranque, luces piloto y dispositivos de presentacin,con diferentes rangos de tensin.

Los mdulos de entrada de bajo-nivel, y los de entrada-salida de alto nivel reali-zanel acondicionamiento de la seal, si es necesario, y las conversiones NDyD/Aparu realizar directamente la interfaz de las seales analgicas con el controlador pro-gramable. Puede estudiar en detalle las conversiones A/D y D/A, en el captulo 2 delllbro "Electrnica Industrial: Dispositiuos y mquinas" de Ed. Paraninfo.

Los mdulos de interfaz de propsito especial cubren un amplio rango de aplica-ciones, algunas de las cuales citamos a continuacin:

1. El mdulo de control proporcional/integral/diferencial (PID) realiza el controlPID en bucle cerrado. Monitorizalavariable del proceso, la compara con el va-lor de referencia deseado, y calcula la salida analgica requerida basndose ensu algoritmo de control interno. Generalmente, el mdulo PID puede operarindependientemente. Pero tambin, el mdulo y el procesador pueden rcalizarcontrol adaptativo, en el cual el procesador continuamente aiusta el algoritmode control del mdulo basndose en las variaciones del proceso monitorizadaspor el procesador. El control PID se trat en detalle en el captulo 3.

2. Los mdulos de control de movimiento se usan con diferentes dispositivos decontrol de movimiento, tales como servomotores de posicionamiento, moto-res paso a paso, codificadores de posicin absoluta, y codificadores contador.Puede ampliar sus conocimientos sobre motores en el libro "Electrnica In-dustrial: Dispositiuos y mquinas" de Ed. Paraninfo.

Estos dos mdulos, control PID y de movimiento, son relativamente comunes parala mayoria de los fabricantes de controladores programables, como se manifiesta en

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CONTROTADORES PROGRAMABLES 7

el apndice D. Los siguientes mdulos de intefiaz de propsito especial no son tancomunes:

El mdulo convertidor de fibra ptica convierte seales elctricas en sealesluminosas, y las transmite a travs de un cable de fibra ptica. En el otro extre-mo del cable, un segundo mdulo de fibra ptica convierte las seales lumi-nosas en seales elctricas. La comunicacin por medio de fibra ptica puedeser muy til en la industria en la que el ruido de RF o electromagntico podradesbaratar las seales de comunicacin elctrica de bajo nivel.El mdulo de interfaz de l/O ASCII proporciona una inferfaz entre un contro-lador programable y un dispositivo perifrico que genera y/o recibe caracteresASCII, tal como un ordenador personal, un lector de cdigos de barras, o unterminal de presentacin ASCII. Aplicaciones tales como impresin de infor-mes, presentacin en pantalla del estado de la mquina, mens de seleccin,y seleccin de las teclas de funcin son usuales.

Un nuevo mdulo en uso, actualmente, es el mdulo de entrad a de visualiza-cin. El mdulo de visualizacin proporciona los datos de entada de formavisual para mejorar el control automtico y la verificacin. Algunas aplicacio-nes son: la medida de dimensiones de metales sometidos a extrusin, la veri-ficacin e inspeccin de taladros, el guiado limitado de mquina/robot y el ali-neamiento y verificacin de piezas y herramientas.

MEMORIA

La memoria es el lugar del PC donde se guarda o almacena el plan de control oprograma. La informacin almacenada enla memoria indica cmo se deben procesarlos datos de entrada y de salida.

La complejidad del plan de control determina la cantidad de memoria requerida.La mayoa de las memorias se expanden en incrementos fijos. Los elementos dememoria almacenan elementos de informacin llamados bits (binary digi/s). Estosmdulos de memoria se montan en ta4etas de circuitc impreso (printed circuit, PC,otro significado de las siglas PC). La memoria se especifica en miles de ir,rcrementoso "K", donde 1K es 7024byes de almacenamiento de memoria (un byte son 8 bits).La capacidad de memoria del PC puede variar desde menos de 100 bits hasta ms de256K, dependiendo del fabricante.

Las memorias pueden ser ntemorias de slo lectura (read-only memory, ROM) ontemorias de acceso aleatorio (random-access memory, RAM). Ambos trminos sonalgo engaosos, porque la memoria ROM se tiene que escribir en algn momento pa-

1.

2.

3.

@Editorial P anninf o / 435

7 coNtnou.ooRESPRocRAMABLES

ra introducir el programa, por lo que se debera denominar memoria "de lectura prin-cipalmente". A ambas memorias, RAM y ROM, se puede acceder aleatoriamente, perola memoria RAM es el trmino histrico que indica que la memoria se puede alferarfcilmente. Algunas memorias ROM se pueden alterar fsicamente (mediante luz ultra-violeta) o electrnicamente, cambiando su contenido. La ROM ms popular uilizadaen los PCs actualmente es la [I\?ROM (memoria de slo lectura programable porultravioleta). Los CIs LIVPROM tienen una ventana de cuarzo en el centro del dispo-sitivo para borrar el contenido de la memoria, por lo que se pueden teprogramar.

Las EEPROM, o E2PROM son memorias PROM que se borran elctricamente. Estetipo de memoria utiliza una seal elctrica para borrarse, y se puede borrar una nicaposicin de memoria, lo que es una vefltaja sobre la LIVPROM, en la cual debenborrarse todas las posiciones y luego debe reprogramarse por completo. Recien-temente se han puesto de manifiesto algunos problemas de la memoria EEPROM, yadems no proporciona una buena relacin calidad/precio. Intel Corporation ha desa-rrollado lo que llama una memoria "flash", la cual se puede borrar elctricamente,pero tambin en este caso se borrar la memoria completa. Las memorias utilizadasen los PCs se listan en la columna "Tipo de memoria" del apndice C.

En el pasado, la mayor parte de las RAM ttilizadas en PCs eran de ncleo mag-ntico. Las principales ventajas de una memoria de este tipo son que se puede alte-rar fcilmente, es adecuada para variar valores de referencia que deben cambiar fre-cuentemente, y es no voltil (no se pierden los datos cuando se pierde la alimen-tacin). Actualmente, la mayora de los PCs utilizan CIs de memoria de tecnologaMOS, que son ms compactos y menos caros. Sin embargo, esta memoria pierde losdatos almacenados si desaparece la alimentacin, por lo que requiere una batera dereserva para mantener el contenido de la memoria.

PROCESADOR

El procesador, llamado algunas veces unidad de procesamiento central (centralproccessing unit, CPU) es el corazn del PC y organiza todas las actividades del con-trolador. La CPU hace que se evale el plan de control almacenado en la memoriajunto con el estado de las entradas, y genera un comando especfico para la saldaapropiada.

Para codificar las posiciones de los datos, denominadas direcciones (posiciones dememoria) se emplea un nmero o una combinacin de letras y nmeros, tal como110/1.5. El usuario selecciona la direccin de l/O mediante la asignacin de un cir-cuito de inerfaz de entrada o salida especfico a un dispositivo industrial especfico.Toda la programacin del dispositivo se referencia al nmero asignado.

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CONTROLADORES PROGMMABLES 7

Adems de hacer el procesamiento lgico, el procesador puede realizar otras fun-ciones tales como temporizacin, cuenta, adquisicin, comparacin, y almacenamien-to retentivo. Tambin puede emular los interruptores temporizados y los registros dedesplazamiento. Estas funciones adicionales del procesador las pueden efectuar uni-dades hardware especiales que son parte del PC, o programas software integrados enla memoria.

La mayor parte de los fabricantes de PCs utilizan un microprocesador como CpU,lo que disminuye el tamao del PC y aumenta la capacidadparala de toma de deci-siones. Algunos controladores tienen la capacidad de realizar matemticas complica-das, adems de las cuatro funciones bsicas de suma, resta, multiplicacin y divisin.

LENGUAJE DE PROGRAMACTN y DISP'OSTTMDE PROGRAMACIN

El lenguaje de programacin permite al usuario comunicarse con el pC a travsde un dispositivo de programacin. Los distintos fabricantes de PCs utilizan lengua-jes de programacin ligeramente diferentes, pero todos los lenguajes se disean paradecir al PC, mediante instrucciones, cmo llevar a cabo el plan de control.

La figura 7.2 ilustra algunos de los lenguajes de programacin disponibles mscomunes. El diagrama en escalera del pc (figura 7.2B),basado en el diagrama enescalera con rels (figura 6.2A) es con mucho el ms comn. Las sentencias boolea-nas (figura 7.2c) relacionan entradas lgicas tales como AND, oR, e INVERSIN(Nor) con una nica sentencia de salida, en este caso, el solenoide A (sol A). otrotipo de lenguaje de PC es el lenguaje cdigo o mnemotcnico, mostraclo en la figura7.2D. Este lenguaje es muy similar al lenguaje ensamblador del ordenador.

El dispositiuo deprogramacin se usa para cargar el programa en la memoria delPC. El dispositivo de programacin ms comn es el terminal de TRC (tubo de rayoscatdicos), que dispone de un teclado completo alfanumrico y,/o funciones especia-les. El TRC permite ver al usuario cmo interpreta el PC el diagrama en escalera o ellenguaje codificado.

En el otro extremo del espectro de los dispositivos de programacin est el peque-o programador manual, (toda la programacin es manual, pero este tipo de dispo-sitivo de programacin tradicionalmente se ha designado como programador ma-nual). En este caso, datos e instrucciones se introducen por medio de teclas o botonesde funciones especiales y diales. Usualmente, slo se puede introducir o monitorizaral mismo tiempo una nica sentencia. Los programadores manuales son porttiles yms baratos que los dispositivos de programacin de tubos de rayos catdicos.

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7 coNrnor-rDoREs PRocRAMABLES

Cuando se ha completado la introduccin del programa, el dispositivo de progra-macin se utiliza como herramienta de diagnstico. Incluso el programador manualtiene la capacidad de interrogar al PC para determinar el estado deI/O, de memoriay de la CPU. Con el terminal TRC, la visualizacin "en vivo" del funcionamiento delPC hace ms fcil y rpida la reparacin.

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BASTIDORES

Una de las caractersticas ms populares del PC es su modularidad. La modularidadhace ms fcil las reparaciones y reduce los tiempos de parada. La mayoria de los com-ponentes principales del PC se montan sobre tarjetas de circuito impreso, que se inser-tan en un bastidor de tarjetas o carcasa. Uno o ms bastidores forman un sistema PC.

Los bastidores pueden contener la cPU, la memoria, los mdulos del/o,los m-dulos de funciones especiales y una fuente de alimentacin, o en algunos casos, sola-mente los mdulos de UO. Los bastidores pueden ser montados en el rack de unaconsola central, o en un subpanel dentro de una carcasa. La mayoria de los bastido-res se disean para proteger los circuitos de control del PC de la suciedad, la hume-dad, el ruido elctrico y las vibraciones.

TAMAO DEL PCExiste mucha variacin en la identificacin del tamao de los pcs, pero se pue-

den dividir en tres tamaos: pequeo, mediano y grande. La categora de tamaopequeo cubre unidades con hasta 728IlOs y memorias de hasta 2 Kbltes. Estos pcsson capaces de proporcionar versatilidad y sofisticacin en el rango que va desdeniveles sencillos hasta niveles avanzados del control de la mquina.

Generalmente, los PCs de tamao medio tienen desde 256 hasta 512 mdulos deI,/O y memorias en el rango de 4 a 7 Kbytes. Mediante tarietas de 1/O inteligentes, losPCs de tamao medio se adaptan a la temperatura, presin, flujo, peso, posicin, ocualquier tipo de funcin analgica que normalmente se encuentra en aplicacionesde control de procesos.

Los PCs grandes, por supuesto, son las unidades ms sofisticadas de la familia delos PCs. En general, las unidades grandes tienen desde L024 hasta 4096 l/Os y memo-rias de 8 a 192 Kbytes. El PC grande tiene aplicaciones virtualmente ilimitadas. LosPCs grandes pueden controlar procesos de produccin individuales o plantas enteras.El diseo modular permite a los sistemas expandirse para controlar miles de puntosanalgicos y digitales (conexiones de entrada o salida).

SELECCIN ON UN PCEl factor clave en la seleccin de un PC es establecer exactamente qu es lo que

la unidad va a hacer. Los diseos actuales cubren un amplio rango de tamaos ycapacidades. En el caso del tamao pequeo, los PCs se utilizan principalmente paru

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7 coNtnoraDoREs PRocRAMABLES

reemplazar al rel y proporcionar las funciones lgicas estndar de los diagramas enescalera con rels, temporizacin, contador, y funciones de registro de desplaza-miento. En el otro extremo, la capacidad de l/O analgica de los grandes PCs haceque sean parte integral de un sistema de control de procesos.

Probablemente el paso ms importante para seleccionar un sistema de PC correc-to es determinar cules son los requerimientos de I/O, incluyendo tipos, localizaciny cantidad. Si la aplicacin implica el reemplazamiento de rels, el usuario puededeterminar las necesidades de UO rpidamente. Establecer las necesidades de l/Oanalgicas es mucho ms complicado y puede requerir la aytda de un experto. Otrosrequerimientos que hay que evaluar son los de tipo y capacidad de memoria, proce-dimientos de programacin y necesidades de equipos perifricos. Normalmente, de-bera establecerse una capacdad de expansin del 100/o al 200/o en cada aplicacin.

Existe otro factor acerca del PC que hay que considerar. Determinar el coste delPC no es fcil. Se deben tener en cuenta muchos intangibles. Los requerimientos delsistema dictan los costes en cierto grado, pero el coste real depende tambin del valordel aumento de produccin, de la mejora de la calidad, del aumento de la flexibili-dad y de la reduccin de los tiempos perdidos. Los costes de instalacin, operaciny mantenimiento son factores econmicos importantes que hay que considerar. El ser-vicio post-venta del PC puede ser caro. Sin embargo, si se dispone de la capacrdadde rcparar eo la fbric4 los costes de servicio post-venta se pueden reducir.

En general, comprar un sistema PC mayor del que dictan las necesidades no esaconsejable. Se deben considerar todas las fases del proyecto, sin embargo, y antici-par las condiciones futuras de forma exacta para asegurarse de que el sistema tieneel tamao correcto para los requerimientos actuales y futuros de la aplicacin.

EJEMPLO DE UN SISTEMA PEQI]ENOEn este captulo, nuestro propsito principal es que corozca los controladores

programables reales y cmo pueden usarse. Para este fin, se han seleccionado algu-nos ejemplos prcticos que se encuentran entre los sistemas ms populares en laindustria. Se ha elegido el SLC@ 100 de Allen-Bradley como representante de un sis-tema PC de tamao pequeo, que tiene la mayoa de las capacidades deseadas y esuno de los ms fciles de aprender a uttllzar. Los controladores programables indus-triales de calidad tienden a ser caros, pero ste es asequible y una excelente opcinpara propsitos educacionales. Su calidad industrial y robustez son apropiadas patalos ambientes de laboratorio y de aulas.

La siguiente informacin ha sido cedida de buen grado por Allen-Bradley y susdistribuidores, (los distribuidores locales se pueden encontrar contactando con la em-presa Allen-Bradley).

44O / onaio r ial Paraninfo

CONTROLADORES PROGRAMAtsLES 7

En la figura 7.3 se muestra el SLC@ 100. Esta unidad est, bsicamente, autocon-tenida, e incluye todos los elementos que forman el PC en una mecnica pequea(95 mm x724mm x 150 mm). Como se dijo anteriormente, un PC est constituidopor las interfaces del/O,la memoria, un procesador, un dispositivo de programaciny una fuente de alimentacin. Ahora examinaremos cada uno de estos elementos parael sLC@ 100.

Terminales deconexin de la

lnea frontal

Fusible paraalimentacin de

entrada

Conexin delprogramador

de la batera

Conexin de launidad deexpansin

lndicadores delestado de entrada

lndicadores dediagnsticoCompartimiento

del mdulo dememora EEPROM Terminales de

conexn para6 salidas

lndicadores delestado de salida

Figura 7.3. Funciones det PC SLC9 1OO.

INTERFACES DE VO

Como se muestra en la figura 7.3,e\ PC SLC@ 100 tiene 10 conexiones de entraday 6 conexiones de salida. Los terminales de conexin tienen cubiertas articuladas ado-sadas, que evitan contactos accidentales. Para identificar los circuitos externos, estnimpresas las designaciones en la parte superior. Adems, se pueden aadir hasta 6 uni-dades de expansin, lo que proporcionar un total de t12 conexiones deI/O (70 en-tradas y 42 salidas). Los indicadores de estado de las entradas (LEDs rojos) y los indi-cadores de estado de las salidas se iluminarn cuando se excite un circuito de entradao de salida. Estos indicadores pueden ser muy tiles en la localizacin de averas.

@E

7 coNtnoreooRESPRoGRAMABtES

MEMORIA

La memoria es una RAM de tecnologa CMOS con 855 palabras. La batea dereserva se facilita para manfener los contenidos de la memoria cuando se corta la ali-mentacin al procesador. La bateria de litio proporciona una reserva de alimentacinde, aproximadamente, 2 a 3 aos. Tambin se pueden cargar o almacenar los pro-gramas en un mdulo de memoria EEPROM.

PROCESADOR

El procesador es el "cerebro" del dispositivo, e integra la memoria del circuito delnferfaz de I/O que procesar y manipular la informacin programada. El procesa-dor hace que los dispositivos de salida se exciten y desexciten en respuesta al esta-do de activacin o desactivacin de los dispositivos de entrada. Cuando el procesa-dor detecta un error en la CPU o en la memoria se enciende, en el panel frontal, unaluz que indica el fallo de la CPU. El PC se detiene automticamente para evitar resul-tados indeseados, o daos en los dispositivos bajo control.

LENGUAJ-E DE PROGRAMACTU y DTSPOSTTTVODE PROGRAMACIN

El formato de programacinpara este PC es el diagrama en escalera, el cual utili-za una simbologa similar a la de los circuitos en escalera con rels. Cada escaln deldiagrama con rels requiere continuidad elctrica para excitar la salida, pero el esca-ln del diagrama en escalera del PC requiere continuidad lgica para excitar la sali-da. Nos ocuparemos de esta funcin ms adelante dentro de este captulo.

En cada escaln del diagrama, los smbolos individuales representan instrucciones;los nmeros 001, 003, etc..., son las direcciones de las instrucciones en la memoria.Cuando se programa el controlador, se introducen estas instrucciones, una por una,en la memoria del procesador desde el teclado del programador de bolsillo (figura7 .4). Las instrucciones se almacenan en la zona de programas de usuario de la memo-ria del procesador.

Algunas de las instrucciones introducidas se usan para representar las entradasexternas y dispositivos de salida conectados a la unidad de procesamiento. Otras ins-trucciones son "internas"; es decir, se usan para establecer las condiciones exactasbajo las que el procesador excitar o desexcitar los dispositivos de salida en respues-ta al estado de los dispositivos de entrada.

442 / ar.airoral Parninfo


El programador de bolsillo de la figura 7.4 es el medio de comunicacin con elcontrolador. Se usa para programar, editar, y monitorizar la operacin del controla-dor. El teclado se usa para introducir las instrucciones y datos que forman el progra-ma, y la pantalla presenta estas instrucciones y datos segn se han introducido. Loscdigos de error aparecen en pantalla si la instruccin se ha introducido incorrecta-mente o si se producen problemas internos en el procesador.

Figura 7.4. Programador de bolsillo SL(@ 1OO.

FT.]ENTT DE ATIMEFIACNEn la figura 7.J se presentan las conexiones de la lnea de alimentacin al PC. Un

LED verde indica cuando est aplicada la alimentacin al procesador. Un LED roioque indica bateita baia, se ilumina cuando el nivel de tensin de la bateria est pordebajo del nivel de umbral.

@Editorial y aruninf o / 443

7 coNtnoTeDoRESPRoGRAMABLES

BASTIDOR

El bastidor del PC es de tipo industrial, con proteccin frente a ruido, suciedad yotros efectos del ambiente. Observe en la figura 7.3 que hay muy pocas partes ex-puestas.

Allen-Bradley facilita tambin manuales resumidos para el conocimiento de estePC. Las publicaciones L745-800 y 1745-800A son el User's Manualy el Self-TeacbingManual del SLC@ 100.

PICS GRANDES

Generalmente, los PCs grandes se disean decombinar y adaptar (con ayuda del fabricante delcontrolar el proceso.

forma modular. El usuario debePC) Ios mdulos necesarios para

INSTRUCCIOIIES DEL DIAGRAMA EN ESCAI.ERA DEL PC

Las instrucciones para el SLC@ 100 son representativas de las utilizadas en otrosPCs. Veremos que, posiblemente, existen algunas diferencias inesperadas entre el dia-grama en escalera del PC y el diagrama con rels. En primer lugar, daremos un pe-queo grupo de instrucciones y una explicacin de lo que significan. Los ejemplos ycomentarios le mostrarn cmo utilizar dichas instrucciones.

INSTRUCCIOI\IES BSICAS

Las tres instrucciones bsicas del PC de Allen-Bradley se presentan en las figuras7.5A y 7.5B. Aunque estas instrucciones son smbolos, tambin son instrucciones deprogramacin. Como en cualquier lenguaje de ordenador, las instrucciones dicen alordenador lo que tiene que hacer. Cuando teclee estos smbolos en el TRC o dispo-sitivo de programacin, estar programando el PC.

La figura 7.5A presenta dos instrucciones que se llaman instntcciones de entradacondicional, examine-ON y examine-OFF. Cada una de estas instrucciones se refierea un rea del PC llamada matriz de datos (data table). Puesto que el PC es justamenteun ordenador especializado, puede pensar en la maffiz de datos como en una sec-cin de la memoria del PC. La memoria de un ordenador se puede considerar comoel lugar donde se almacena la informacinbiaria. Cada posicin individual se deno-

444 / anailor tal paraninfo

CONTROT.DORES PROGRAMABLES 7

mina bit de estado. Cada bit de estado tiene una posicin asociada, llamada direccin.Cuando un dispositivo de entrada se abre o se cierra, como el interruptor de fin derecorrido de la figura 7.6A, el bit de estado asociado con esa posicin de entrada sepone a nivel alto . El SLC@ 100 tiene 10 entradas (001 hasta 010) y 6 salidas (011 hasta016). Observe que el LS1 (referido en la figura 7.5B) se conecta alaetrada 001 delPC, y CR4 se asocia con la entrada 003 del PC. La bobina de salida CR2 se conecta ala salida 011 del PC. Para que el circuito de la figura 7.6A funcione, ambos interrup-tores de fin de recorrido y el contacto CR4 deben estar cerrados. Cuando se cierran,la corriente circula a travs de la bobina CR2, excitando dicha bobina.

Dispostivode entrada

externo

Terminalde

entrada

-tFlnstruccin

Examine -ON

+rlnstruccin

Examine -OFF

* OFF FALSOBit de estadcOFF

VERDADEROBit de estado

OFF

.....o

7 cournoreDoREs pRocRAMABLES

da son verdaderas y, por consiguiente, el escaln es verdadero. Cuando el escaln esverdadero, la instruccin para excitar la salida dice al controlador "fijar el bit de esta-do de la instruccin para activar la salida en este escaln a oN". Despus de ponereste bit de estado a nivel alto, el controlador aplica alimentacin al dispositivo quecuelga de la salida 001. Cuando ambos interruptores se cierran, lasalida que cuelgade 001 se activa.

I LSI CR4 r(a) t-.*l +(ry 001 003 011

I-.r r-1.(b)Flgura 7.6 Diagrama en escalera con relrs con el correspondiente diagrarnaen escalera del PC; (a) Diagrarna en escalera con rels: un interruptor definde recorido, un contacto NO de rel I una bobina; (b) Escaln del diagrama

del PC: dos instrucciones examine-oN y una instruccin para actiuar la salida.

como puede veq la clave para entender este modo de operacin reside en unbuen conocimiento de la figura 7.5. Para claficar el uso de este cuadro, hagamos unejemplo.

EJIEMPT.O 7.1

En un PC SLC@ 100 se conecta unalmpara ala salida 1.1, que se enciende cuan-do el interruptor 7 se abre y el intemrptor 5 se cierra (figura 7.7A). Dibujar el dia-grama en escalera del PC.

Solucin

Para que la instruccin sea verdadera con el interruptoi 007 abierto, debemosseleccionar una instruccin examine-oFF (figura 7.5A). Para que la instruccin seaverdadera con el interruptor 005 cerrado, debemos elegir una instruccin examine-ON (figura 7 . 5A) . El diagrama en escalera correcto del PC se muestra en la figora 7 .78 .

446 I oeio, ial paraninfo


I oos oo7 011 IiiHfFigura 7.7. Ejemplo 7.1 - la l.rnpara debefuncionar cuando se cier'ra el interru.ptor

5 y el 7 se abre: (a) Problema; (b) Solucin.

El circuito mostrado en la figura 7.8 es la familiar estacin arranque-parada, comnen la industria. Cuando se presiona el botn de arranque, la corriente circula a travsdel botn de parada NC y de la bobina 1CR. La bobina 1CR se excita, lo que haceque los contactos 1CR NO se cierren. Si se presiona el botn de parada, se interrumpeel flujo de corriente, y se abre el circuito, desexcitndose la bobina 1CR. En la figura7.8C se presenta la solucin con PC para este circuito. El interruptor de parada 00!se representa mediante una instruccin examine-ON, no una instruccin examine-OFF. Debemos seleccionar una instruccin que sea verdadera cuando el interruptorde parada NC est en su estado normal. En otras palabras, la nica accin que hara todo el escaln verdadero es presionar el interruptor de arranque. La instruccinreferente al interruptor de parada debe ser ya verdadera. La eleccin correcta de lasinstrucciones, de acuerdo con la figura7.5, es la instruccin examine-ON.

(b)

I olo oos or1 Ir-.'. nl-rhJ

Figura 7.8. Estacin arTanque-parada: (a) Diagrama en escalera con rels;(b) Diagrama de conexionado del PC; (c) Diagrama lgico en escalera del PC

(c)

oEditorial P arinf o / 447

7 coNtRoTeDoRESpRocRAMABLES

Un ejemplo puede ayudar a clarificar este circuito.usar un interruptor de arranque NC y un interruptor deesto sera imposible, pero con el PC es una tarea fcil.

Supongamos que queremosparada NO. Elctricamente,

EJEMPLO 7.2

Dado un SLC@ 100 en el que unalmpara conectada ala salida 11 se enciendecuando se presiona el interruptor p NC, y se apaga cuando se presiona el interruptor10 NO (figura 7.91t), dibuiar el diagrama en escalera del pC.

Solucin

Para que la instruccin sea falsa con el interruptor 009 cerrado y verdadera cuan-do est abierto, debemos seleccionar una instruccin examine-oFF (figura 7.5A). paraque la instruccin sea verdadera con el interruptor 010 abierto y falsa cuando estcerrado, debemos elegir una instruccin examine-oFF (figura 7.5A). El diagrama enescalera correcto del PC se muestra en la figura 7.98.

Figura 7.9. Ejemplo 7.2- Estacin de ananque-parada:(a) Diagrama de crnexionado del PC; (b) Diagrama lgico en escalera del pC.

448 / onaoral paraninfo

(b)


TIMPORIZADORES

Despus de las bobinas y contactos, el temporizador es el dispositivo ms comn-mente usado en un sistema lgico en escalera. De las funciones de temporizacin uti-lizadas, la ms comn es el temporizador con retardo de activacin. Debe saber queel temporizador con retardo de activacin inicia una accin despus de transcurridoun retardo especificado (puede ampliar informacin sobre este tipo de temporizado-res en el captulo 6 del libro "Electrnicalnclustrial: Dispositiuosymquinas" de Ed.Paraninfo). El SLC@ 100 tiene un temporizador retentivo con retardo de activacin(retentive timer on-delay, RTO) y un tempoizador retentivo con retardo de desacti-vacin (retentive timer off-delay, RTF). El temporizador funciona como un reloj inter-no, contando a intervalos de 0.1 s. La cantidad de intervalos de 0.1 s contados sellama ualor tcum.ula,do. Las condiciones bajo las que se realiza la cuenta se indicanen la tabla 7.1.

Condiciones del escaln del temporizadorRT() RTFVerdadera El temporizador est contando Falsa El temporizador est contandoFalsa Se detiene la cuenta Verdadera Se detiene la cuentaVerdadera Se reanuda la cuentaEl valor AC representa el tiempo acumuladodurante el cual el escaln es verdadero

Falsa Se reanuda la cuenta

El valor AC representa el tiempo acumuladodurante el cual el escaln es falso

Tabla 7.1. Condiciones para contar

El retardo de tiempo se fija programando un valor prefijado (preset, PR). Ambostemporizadores tienen un valor acumulado de reset (reset accumulated, RAC). El valorRAC se fija automticamente cuando se programa la instruccifl para resetear el con-tador. En la mayoira de los casos, el valor RAC se fija en 0000, pero usted puede cam-biarlo a cualquier valor hasta 9999. Si programa el valor RAC, el retardo de tiemposer igual aI valor prefijado (PR) menos el valor acumulado de reset (RAC).

En la figura 7.10, se muestra un sencillo temporizador con retardo de activacin.Cuando el interruptor 001 se cierra, se aplica potencia al temporizador. En ese mo-mento, la instruccin examine-ON 901 es falsa. Cuando el valor acumulado alcafizael valor PR menos el valor RAC (40 s). la instruccin examine- ON en 901 ser ver-

@E

7 coNtRoTeDoRESpRocRAMABLES

dadeta. El temporizador se resetea cerrando los contactos 002 normalmente abiertos.Con RAC = 0000, el temporizador se resetear para 0 s.

Flgura 7.1O. Funcin del temporizador con retardo de actiuacin

COI\IADORES

El contador del PC es muy similar en funcin al femporizador. El contador es unafuncin de control del evento, mientras que el temporizador es una funcin de con-trol del tiempo. El SLC@ 100 tiene dos funciones contadoras, el contador ascenden-te y el contador descendente. Como su nombre sugiere, el contador ascendente incre-menta o aade a la cuenta de un registro cuando el escaln de la instruccin decontador pasa de falso a verdadero. En otras palabras, el contador cuenta las transi-ciones de falso a verdadero. Como en el temporizador, cuando el acumulador alcan-za el valor prefijado, el bit de estado de Ia instruccin de contador pasa a on.Cualquier instruccin examine-ON que se realice ser entonces verdadera. Cualquierinstruccin examine-OFF ser falsa.

Veamos un ejemplo. Programamos un contador ascendente que se incrementacadavez que se presiona el interruptor 010, y actival^ salida 011 alllegar a 20. Re-setearemos el contador con el interruptor 009 al valor de 10. En Ia figura 7.11 semuestra el programa que realiza esto. Observe que presionar el interruptor 010 haceque el escaln pase de falso a verdadero. Cada vez que el escaln es verdadero, elacumulador se incrementa. Cuando el acumulador contiene el valor 20, el bit de esta-do en 901 pasa a on. La instruccin examine-ON del escaln 2 ser entonces verda-dera, haciendo que todo el escaln sea verdadero. Esta accin aplcala alimentacina cualquier dispositivo de salida conectado ala salida 011. El acumulador se reseteacon el valor 10, cuando se presiona el interruptor 009.

45O / anattorial Paraninfo

H',__(;:lFJI pn oo.o I| ,0, 015 I1..:.:1--f,H

CONTROT.DORESPROGRAMABLES 7

0 901J---{cruPR 20.0

011H901,RST

RAC 10

Flgura 7.11. Diagrama en escalera del PC para un contador ascendente

ESIRUCTIJRA DE IA MEMORIA PLC.2@DE ALLEN-BRADLE"T

Como hemos visto, cada smbolo del diagrama del PC representa una instruccin.Adems, cada instruccin tiene reservada una posicin de la memoria que contieneel estado del bit de la instruccin. El estado del bit se muestra por un 1 un 0 bina-rio: el L representa una condicin verdadera, y el 0 representa una condicin falsa.Cuando las instrucciones de entrada de un escaln son lgicamente verdaderas (o losbits de la memoria para esas instrucciones son todos unos, debido a que sus dispo-sitivos de entrada tienen continuidad elctrica), se establece la continuidad lgica. Asu vez, la instruccin de salida es verdadera, y el dispositivo de salida se activa.

Cada posicin del bit de estado de la instruccin en memoria tiene una direccinde bit representada por un nmero octal de cinco dgitos. El sistema de numeracinoctal utlliza los dgitos de 0 a 7 para representar cualquier combinacin de nmeros,(el sistema decimal utiliza los dgitos de 0 a 9). Los nmeros del 0 al 7 en el sistemaoctal son lo mismo que los nmeros O a 9 en sistema decimal, por lo que el nmerodecimal 8 se representa en octal por 10, el decimal 9 pot el octal 11, y as sucesiva-mente (un subndice 8 al lado de un nmero indica numeracin octal, diferencin-dola de |a numeracin decimal). En la figura 7.1.2, las posiciones del bit de estado dela instruccin se muestran en octal dentro de cada palabra de memoria de 16 bits.En este caso, una palabra se determina por el nmero de lneas de conexin en elbus de datos del microordenador. Este microordenador tiene un bus de datos de 16bits. Existen seis diferentes tamaos para PCs; '!., 4, 8, 12, 1,6 y 24. Los ms comunesson los de 8 y 16 bits. La posicin de un bit especfico se puede identificar combi-nando los tres dgitos primeros de la direccin de palabra y los dos dgitos del nme-ro de bit, para fotmar los cinco dgitos de direccin del bit. Ia figura 7."1.2 ptesenta la

@Edirorial Panninf o / 451

7 coNrnorDoRES pRocRAMABLES

direccin de bit 0150146. Como se indica en la figura 7.13, cada dispositivo de entra_da y de salida se asocia con una direccin de bit, que se presenta junto al dispositi-vo en el diagrama lgico en escalera del pC.

17 16 15 14 13 12 11 10 07 06 05 04 03 02 o.t oo Posicin del bitoctal dentro de lapalabraDireccin de lapalabra 014 8

Direccin de bit 01514 8

+ Direccin de laI palabra 015 8

LSB

Figura 7.72. Estructura de la palabra de memoria y de la direccin de bit

i


La figura 7.I4 muestra el espacio de memoria dividido en dos grandes reas: lamatriz de datos y.el rea de programas de usuario. El tamao de cada rea puedevariar dentro de los lmites que cumplan las necesidades del usuario, pero el total nopuede exceder el tamao de la memoria del procesador. La matriz de datos almace-na la informacin necesaria para la ejecucin de los programas de usuario, tales comoel estado de los dispositivos de entrada y salida, los valores acumulado y prefijadodel contador y temporizador, almacenamiento de datos, etc. Cualquier instruccin deun programa de usuario puede acceder a cualquier palabra o bit de la matriz dedatos, excepto en el rea de trabajo del procesador. El programa de usuario es la lgi-ca que controla la operacin de la mquina. La lgica est formada por instruccionesque son programadas segn el formato lgico en escalera del PC. Cada instruccinrequiere una palabra de memoria.

111417

000 00s

007 178

010 008

o:,.:'"020 008

0?9 !7"027 008

oi bo,o!!17"1 00 00"107 17:1 10 00s117 17 e1 20 008.?!:r,130 0081!!!7,200 008

Primeradireccinde bit enla palabra00os

ltmadireccinde bit enla palabra007s

. Primeradireccinde bit enla palabra01 08

Matriz dedatos

1 l1 I0l1 l0l0l1 l0lr lr ll lol0l1 lolorea de trabajo del procesador

011 l0l0l1 l1 l0l1 l0l1 l0l0l1 l0l1 l0

(Palabra de datos de 16-bits)Matriz imagen de salida

Almacenamento de datos(no para valores acumulados)

Reservado para condicin de batera, etc.

Valores acumulados del temporizador/contador (AC)

rea de trabajo del procesador

Matrz imagen de entrada

Almacenamiento de datos(no para valores acumulados)

Valores prefijados del temporizador/contador (PR)

Area de programa de usuario

Figura 7.14. Mapa de memoria de una memoria de un PC.

Fin de memoria

@Eclitorial P aranif o / 453

7 coNtRoreDoRES pRoGRAMABLES

INITREAZ IIARDVARE-MEMORIA

El procesador monitoriza las condiciones de entrada y controla los dispositivos desalida de acuerdo con un programa introducido por el usuario. La interfaz entre elhardware y el programa se hace en la matriz imagen de l/O (figura 7 .1,4). El prop-sito de la matriz imagen de entrada es duplicar el estado de los dispositivos de entra-da conectados a los terminales del mdulo de entrada. Si un dispositivo de entradaest elctricamente cerrado, su correspondiente bit en la matriz imagen de entradaest a 7. Si un dispositivo de entrada est abierto, su correspondiente bit en la matrizimagen de entrada est a 0. Los bits de la matriz imagen de entrada se monitorizanen conjuncin con el programa de usuario. La matriz imagen de salida contiene elestado de los dispositivos de salida conectados a los terminales del mdulo de sali-da. Los bits de la matriz imagen de salida se controlan mediante el programa deusuario-

Las direcciones de la instruccin de la mafriz imagen de l/o tienen un papeldoble: la direccin de bit de cinco dgitos referencia una direccin de la matriz ima-gen de l/o, y una posicin hardware, como se muestra en la figura 7.15. El dgitoms significativo indica un dispositivo de entrada o de salida. El ejemplo de la figu-ra7.1.58 es para un dispositivo de salida. consultando Ia figura 7.14, podemos verpor qu se trata de una salida. La matriz imagen de salida empieza en la direccin010008 y termina en la direccin 01717s. El dgito ms significativo en estas direccio-nes es un 0. El dgito ms significativo en el rea de memoria de la matriz imagen deentrada es un 1. Cada direccin de bit de cinco dgitos de Ia mafriz imagen de I/O serelaciona directamente con un terminal del mdulo de l/O, como muestra la figura7.16.

Entrada (1) o salida (0)

Nmero de carcasa (siempre 1)Nmero del grupo del mdulo (0-7)Nmero del terminal del mdulo(00-07, 10-17)

Salida (0)

Nmero de carcasa (siempre 1)Nmero del grupo del mdulo (0)Nmero del terminal del mdulo112l

(a) (b)

Figura 7.15. Estructura bardware de la direccin: (a) Estructura genrica;fu) Posicin bardware especfica.

45 4 / aqaio, ial Parzninfo

CONTROI-A.DORES PROGRAMABTES 7

Bastidor izquierdo del mdulo grupo 0 Bastidor derecho del mdulo grupo 0

Figura 7.16. Relaciones del bit de direccin y la posicin barduare.

Mdulo Mdulogrupol ruPo2

oooooooooo

oooooooooo

ooooooooo

oo

/o

oooooooooo

eTOeTe

aeaeOa

@Editorial P aranif o / 45 5

Alimentacin

7 coNrnor,DoRESpRocRAMABLES

externa

E ntradacerrada

I

LSl

de memoria parcial del PC

Terminal de entrada 112128

tLS111212

Salida carcasa 1,mdulo grupo 3

\

Palabra 013,

Palabra 1 1 2,

tI

Entrada carcasa 1,mdulo grupo 2

L101306

l_tt-1,_lEscaln lgico del PC

Retorno de laalimentacinexterna

Figura. 7. 1 7. Interfaz barduare-memoria.

La figura 7.77 tlustra la interfaz hardware-memoria. Cuando un dispositivo de en-trada conectado al terminal ll2lZs se cierra, la circuitera del mdulo de entrada de-tecta una tensin. La condicin lgica verdadera se introduce en el bit ll212g de lamatriz imagen de entrada. Durante la ejecucin o exploracin del programa, el pro-cesador examina elbLt 772128 para v si es verdadero. Si el bit es verdadero (en estecaso, 1o es), la instruccin examine-ON es lgicamente verdadera. El escaln es ver-

45 6 / aeit", ial Paraninfo

Matriz magen de salida

Terminal de memoria de salida 01306,

Matriz imagen de entrada


dadero porque elbit tL212o es verdadero. Entonces, el procesador pone como ver-dadero el bit 01306s de la maiz imagen de salida. El procesadot activa el terminal013068 durante la siguiente exploracin de las I/O, y el dispositivo de salida conec-tado a este terminal se excitar. Este proceso se repite mientras que el procesadorest en modo ejecucin. Si se abriera el dispositivo de entrada, se colocara un 0 enla matriz imagen de entrada, haciendo que la matriz imagen de salida pasara a 0 y, asu vez, desactivando el dispositivo de salida.

CONCLUSINHace aproximadamente 12 aos, la industria del automvil de U.S. necesitaba un

sistema de control que fuera fcilmente programable, de alta ftabllrdad, pequeo,capaz de comunicarse con un ordenador y barato. De estos requerimientos naci elcontrolador programable. El controlador programable ha demostrado ser efectivo yha reemplazado al rel electromagntico en la mayora de las aplicaciones. A pesarde sus pocos aos, los controladores programables se han ganado una buena repu-tacin y han sido rpidamente aceptados en industrias distintas de la del automvil.Actualmente, el controlador programable es ms flexible y ms fiable que los de lasprimeras generaciones. Sus usos han llegado ms lejos de lo que se poda imaginar.Ha demostrado ser una herramienta importante para resolver los problemas de con-trol en la mayoira de las plantas industriales y su popularidad, probablemente, au-mentar en el futuro.

CUESTIO1ES

Los primeros PCs fueron instalados en el ao

Las tres ventajas que tiene el PC sobre los controles por rel en la industria defabricacin del automvil son ,y _.

realiza las operaciones necesarias3. Generalmente, una industria de procesospara convertir un material bien en

Enumerar seis elementos fsicos bsicos de un PC.

Cmo se introduce en la memoria el plan de control del PC?

Los dispositivos de entrada y de salida tambin se designan como dispositivosde

Las velocidades de exploracin son una medida exacta del funcionamiento delPC?

L.

2.

4.

5.

6.

1

@Editorial P aratfo/ 457

7 cottnoreooREs pRocRAMABLES

8. Los dispositivos industriales baio control se conectan al bastidor o mdulo del

9. Dnde se almacena el plan de control en el pC?10. Que significan las siglas RAM y ROM?1.L. Qu parte del PC organiza todas las actividades?12. Enumerar tres tipos de lenguajes de programacin de pC.13. Enumerar dos factores importantes que hay que considerar cuando se selec-

ciona un PC.

14. Qu tres preguntas se debera responder usted mismo cuando programa cadaescaln en el PC?

PROBLEMAS

L. Dibujar el diagrama lgico del PC para el diagrama lgico de rels de la figu-ra 6.1.4.

Dibujar el diagrama lgico det PC para el diagrama lgico de rels de Ia figu-ra 6.26.

Dibujar el diagrama lgico del PC para el diagrama lgico de rels del proble-ma 2 al final del captulo 6.

Escribir un programa PLC para las siguientes situaciones.

La bobina A del rel se excita inmediatamente despus de pulsar un interrup-tor NO. La bobina B se excita 11 s ms tarde.Las bobinas C y D se excitan inmediatamente cuando el interruptor de fin derecorrido se activa. cuando se desactiva, D permanece excitada durante 5 sms y luego se desactiva.

Las bobinas E y F se excitan cuando un interruptor se activa. La bobina E sedesactiva 5 s despus, y la bobina F contina excitada hasta que se desactivael interruptor.

Tres mezcladores (,4, B, A se encuentran en una lnea de proceso. El procesoaffaflca cuando se presiona el interruptor maestfo de arranque. cuando ste seactiva, el mezclador ,4 funciona durante 30 s, y luego deja de funcionar. Mien-tras que el mezclador ,4 funciona, una luz piloto est encendida. El mezclador

2.

3.

4.

5.

6.

1

458 / ar.ttora I Paraninfo

1.


B funciona durante 20 s despus de que el mezclador A deja de funcionar. Unaluz se enciende cuando el mezclador B est funcionando. El mezclador C seactiva despus de que el B deia de funcionar, y permanece en funcionamien-to hasta que se presiona el interruptor maestro de parada.

SOLUCIONIES DE LOS PROBLEMAS

Observe que 1TR se usa en ambas condiciones, examine-on y examine-off. Silos contactos LTR representan una posicin de memoria, entonces examine-on yexamine-off, representan condiciones opuestas para la misma funcin, lo cual,algunas veces, es necesario.

@Eclitorial P aaninfo / 459

7 coNrnoreDoREs pRocRAMABLES

3. il!ilMa

media

R 1CR mxin

L-l t-1. .

R 3cR 1cR ,etoydo.t!'H,HHR4cRlr_lr I

tLS 2cRr--

10 seg.temporizador

1 min.temporzador

' Lmpara de laescala de la balanza

46O / azaoal paraninfo

5.

CONTROLADORESPROGRAMABLES 7

lnterruptormaestro(START)

1.0

010

1.0

010

04

010

lnterruptormaestro(STOP}

lnterruptorfn derecorrido

1 11O ,z

looL,oI .t /.looI o.o

l.I 15 ,,/

Bobina D

O1O ,//01

030

1.0

010

02

PR OO5AC OOO

PR O3OAC 000

PR O2OAC 000

@Eclitorial P arantf o / 461

7 corrnoraDoREs pRoGRAMABLES

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462 / aqairial Paraninfo

Documents

Controladores programables