19347226 Plc Curso Automatas Programables

Autómatas programablesISA-UMH © TDOC-99

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Contenido del cursoContenido del curso

Teoría :Teoría :

nn Introducción al Control IndustrialIntroducción al Control Industrialnn Arquitectura de los autómatas programablesArquitectura de los autómatas programablesnn Programación de autómatas: Introducción al Programación de autómatas: Introducción al GrafcetGrafcetnn Diseño estructurado de sistemas de controlDiseño estructurado de sistemas de controlnn GEMMAGEMMAnn Sensores y Sensores y actuadoresactuadores


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Contenido del cursoContenido del curso

Práctica :Práctica :

nn Introducción a los autómatas Siemens S7Introducción a los autómatas Siemens S7--200200nn Lenguajes de programación. Operaciones básicas.Lenguajes de programación. Operaciones básicas.nn Entorno de programaciónEntorno de programación StepStep 77--Micro/Micro/WinWin 3232nn Subrutinas y rutinas de interrupciónSubrutinas y rutinas de interrupciónnn Programación de ejemplos reales.Programación de ejemplos reales.


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BibliografíaBibliografía

nn Título: “Autómatas Programables: Teoría y Práctica”Título: “Autómatas Programables: Teoría y Práctica”Autor: Nicolás García, Miguel Autor: Nicolás García, Miguel AlmonacidAlmonacid, Roque , Roque SaltarénSaltarén, Rafael , Rafael PuertolPuertolEditorial: Universidad Miguel Editorial: Universidad Miguel HernandezHernandezAño: 2000Año: 2000

Texto base de la asignaturaTexto base de la asignatura


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BibliografíaBibliografía

nn Título: “Autómatas Programables”Título: “Autómatas Programables”Autor:Autor: Josep BalcellsJosep Balcells,, Jose Jose Luis RomeralLuis RomeralEditorial:Editorial: MarcomboMarcomboAño: 1997Año: 1997

nn Titulo: “Automatización : Problemas resueltos con autómatas Titulo: “Automatización : Problemas resueltos con autómatas programables”programables”Autor: J. Pedro Romera, J. AntonioAutor: J. Pedro Romera, J. Antonio LoriteLorite,, Sebastian MontoroSebastian MontoroEditorial: ParaninfoEditorial: ParaninfoAño: 1996Año: 1996


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Introducción al Control industrialIntroducción al Control industrial

nn Introducción al Control IndustrialIntroducción al Control Industrial

nn Arquitectura de los autómatas programablesArquitectura de los autómatas programables

nn Programación de autómatas: Introducción alProgramación de autómatas: Introducción al GrafcetGrafcet

nn Sensores ySensores y actuadoresactuadores


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Introducción al Control IndustrialIntroducción al Control Industrial

nn Introducción al Control IndustrialIntroducción al Control Industrial–– IntroducciónIntroducción

nn DefiniciónDefiniciónnn Antecedentes históricosAntecedentes históricos

–– Topología de los sistemas de controlTopología de los sistemas de controlnn Tipos de topologíasTipos de topologías

–– Tipos de sistemas de controlTipos de sistemas de controlnn Lógica cableadaLógica cableadann Lógica programadaLógica programada

–– El autómata programableEl autómata programable–– Control por OrdenadorControl por Ordenador


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IntroducciónIntroducciónDefinición de controlDefinición de control

nn Se puede definir control como “la manipulación indirecta de las Se puede definir control como “la manipulación indirecta de las magnitudes de un sistema llamado planta a través de otro sistemamagnitudes de un sistema llamado planta a través de otro sistemallamado sistema de control”llamado sistema de control”

PLANTA

RESPUESTARESPUESTA

SISTEMADE

CONTROL

SEÑALESSEÑALESDE CONTROLDE CONTROL

CONSIGNASCONSIGNAS

OPERADOROPERADOR


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IntroducciónIntroducciónAntecedentes Históricos (I)Antecedentes Históricos (I)

nn Primeros sistemas de control Primeros sistemas de control ⇒⇒ RevoluciRevolucióón industrial finales del n industrial finales del siglo XIX y principios del XX.siglo XIX y principios del XX.

nn Basados en Basados en componentes mecánicos y electromagnéticos, básicamente componentes mecánicos y electromagnéticos, básicamente engranajes, palancas, pequeños motores, relés, contadores y engranajes, palancas, pequeños motores, relés, contadores y temporizadores.temporizadores.

nn Uso de contadores, relés, temporizadores, ... para automatizar Uso de contadores, relés, temporizadores, ... para automatizar tareas fue tareas fue aumentando a lo largo del tiempo. PROBLEMAS aumentando a lo largo del tiempo. PROBLEMAS DERIVADOS :DERIVADOS :

nn Armarios donde se alojaban muy grandes y voluminososArmarios donde se alojaban muy grandes y voluminososnn Probabilidad de avería muy altaProbabilidad de avería muy altann Localización de la avería muy difícil y complicadaLocalización de la avería muy difícil y complicadann Stock de material muy importante. Costo económico muy altoStock de material muy importante. Costo económico muy altonn No flexiblesNo flexibles


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IntroducciónIntroducciónAntecedentes Históricos (II)Antecedentes Históricos (II)

nn A partir de los años 50 A partir de los años 50 ⇒⇒ semiconductores y los primeros semiconductores y los primeros circuitos integrados. Sustituirían las funciones realizadas por circuitos integrados. Sustituirían las funciones realizadas por los los relés. relés. –– MejorasMejoras

nn Sistemas de menor tamaño y con menor desgaste. Sistemas de menor tamaño y con menor desgaste. nn Reducía el problema de fiabilidad y de stock.Reducía el problema de fiabilidad y de stock.

–– Problema de estos sistemas: su falta de FLEXIBILIDAD.Problema de estos sistemas: su falta de FLEXIBILIDAD.

nn A finales de los años 60, la industria estaba demandando cada veA finales de los años 60, la industria estaba demandando cada vez z más un sistema económico, robusto, flexible y fácilmente más un sistema económico, robusto, flexible y fácilmente modificable.modificable.

nn En 1968 nacieron los primeros autómatas programables (En 1968 nacieron los primeros autómatas programables (APIsAPIs o o PLCsPLCs).).

–– General General Motors Motors y y Ford Ford paralelamente paralelamente Bedford Associates IncBedford Associates Inc. R.E. . R.E. Moreley Moreley


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IntroducciónIntroducciónAntecedentes Históricos (III)Antecedentes Históricos (III)

nn Los primeros Los primeros PLCsPLCs: : memoria cableada y una unidad central memoria cableada y una unidad central constituida por circuitos integrados. constituida por circuitos integrados.

nn A principios de los 70, A principios de los 70, PLCsPLCs incorporan el MICROPROCESADORincorporan el MICROPROCESADOR–– Más prestaciones, elementos de comunicación hombreMás prestaciones, elementos de comunicación hombre--máquina más máquina más

modernos, manipulación de datos, cálculos matemáticos, funcionesmodernos, manipulación de datos, cálculos matemáticos, funcionesde comunicación, etc.de comunicación, etc.

nn Segunda mitad de los 70 Segunda mitad de los 70 nn más capacidad de memoria, posibilidad de entradas/salidas remotamás capacidad de memoria, posibilidad de entradas/salidas remotas, s,

analógicas y numéricas, funciones de control de posicionamiento,analógicas y numéricas, funciones de control de posicionamiento,aparición de lenguajes con mayor número de instrucciones más potaparición de lenguajes con mayor número de instrucciones más potentes entes y, desarrollo de las comunicaciones con periféricos y ordenadorey, desarrollo de las comunicaciones con periféricos y ordenadores.s.

nn Década de los 80 la mejora de las prestaciones seDécada de los 80 la mejora de las prestaciones se refirerefire a:a:nn velocidad de respuesta, reducción de las dimensiones, mayor concvelocidad de respuesta, reducción de las dimensiones, mayor concentración de entración de

número de entradas/salidas en los módulos respectivos, desarrollnúmero de entradas/salidas en los módulos respectivos, desarrollo de módulos de o de módulos de control continuo, PID,control continuo, PID, servocontroladoresservocontroladores, y control inteligente, , y control inteligente, fuzzyfuzzy


1212

IntroducciónIntroducciónAntecedentes Históricos (IV)Antecedentes Históricos (IV)

nn Más capacidad de diagnóstico en el funcionamiento e incremento eMás capacidad de diagnóstico en el funcionamiento e incremento en los tipos de n los tipos de lenguajes de programación : desde los lenguajes de contactos, lelenguajes de programación : desde los lenguajes de contactos, lenguajes de nguajes de funciones lógicas, lista de instrucciones basados en nemotécnicofunciones lógicas, lista de instrucciones basados en nemotécnicos,s, flujogramasflujogramas, , lenguajes informáticos,lenguajes informáticos, GrafcetGrafcet, etc..., etc...

nn Debido al desarrollo de la electrónica. Hoy en día hay distintasDebido al desarrollo de la electrónica. Hoy en día hay distintasvariedades de autómatas que van desde: variedades de autómatas que van desde:

nn MicroautómatasMicroautómatas y y NanoautómatasNanoautómatas que se utilizan en apertura y cierre de que se utilizan en apertura y cierre de puertas, puertas, domóticadomótica, control de iluminación, control de riego de jardines, , control de iluminación, control de riego de jardines, etc.etc.

nn Autómatas de gama alta Autómatas de gama alta ≈≈ prestaciones de un pequeprestaciones de un pequeñño ordenadoro ordenador

nn Principal Virtud de un PLC es su robustez y facilidad de Principal Virtud de un PLC es su robustez y facilidad de interconexión con el procesointerconexión con el proceso

nn Tendencia Actual es: Tendencia Actual es: dotarlo de funciones específicas de control y dotarlo de funciones específicas de control y de canales de comunicación para que puedan conectarse entre sí de canales de comunicación para que puedan conectarse entre sí y con ordenadores en red. Red de autómatas. CIMy con ordenadores en red. Red de autómatas. CIM


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IntroducciónIntroducciónAntecedentes Históricos (V)Antecedentes Históricos (V)

nn Elaboración de un automatismo. ¿ Qué datos debo conocer ?Elaboración de un automatismo. ¿ Qué datos debo conocer ?

INICIOINICIO

Elección de las opciones tecnológicas más eficaces

Evaluación de las opciones desde el punto de vista económico

Toma de Decisiones

Lógica Programada

FINFIN

Estudio preliminarEstudio preliminarConocer con el mayor detalle posible lasConocer con el mayor detalle posible lascarácteristicascarácteristicas, el funcionamiento, las distintas , el funcionamiento, las distintas funciones, etc. , de la máquina o proceso a funciones, etc. , de la máquina o proceso a automatizar.automatizar.

Análisis técnico y económicoAnálisis técnico y económicoEspecificaciones técnicas del automatismo : Especificaciones técnicas del automatismo : materiales, aparatos, su adaptación al materiales, aparatos, su adaptación al sistema, etc.sistema, etc.Valoración económica.Valoración económica.

Toma de la decisión finalToma de la decisión final-- Ventajas e inconvenientesVentajas e inconvenientes-- Posibles ampliacionesPosibles ampliaciones-- Rentabilidad de la inversiónRentabilidad de la inversión-- etcetc

Especificaciones técnicas del sistema o proceso a automatizar

Lógica Cableada


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Topología de los sistemas de controlTopología de los sistemas de controlTipos de topologías (I)Tipos de topologías (I)

nn Objetivo de un sistema de control es:Objetivo de un sistema de control es:–– gobernar la respuesta de una gobernar la respuesta de una plantaplanta, sin que el operador intervenga , sin que el operador intervenga

directamente sobre sus elementos de salida. El operador manipuladirectamente sobre sus elementos de salida. El operador manipulaúnicamente las magnitudes de únicamente las magnitudes de consignaconsigna y el sistema de control se y el sistema de control se encarga de gobernar dicha salida a través de losencarga de gobernar dicha salida a través de los accionamientosaccionamientos..

–– El sistema de control opera, en general, con magnitudes de bajaEl sistema de control opera, en general, con magnitudes de bajapotencia, llamadas genéricamente potencia, llamadas genéricamente señalesseñales, y gobierna unos , y gobierna unos accionamientos que son los que realmente modulan la potencia accionamientos que son los que realmente modulan la potencia entregada a la entregada a la plantaplanta..

nn Tipos de topologías : Tipos de topologías : –– Lazo AbiertoLazo Abierto–– Lazo CerradoLazo Cerrado


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Topología de los sistemas de controlTopología de los sistemas de controlTipos de topologías (II)Tipos de topologías (II)

nn Lazo AbiertoLazo Abierto–– Sistema de control no recibe información del comportamiento de lSistema de control no recibe información del comportamiento de la a

plantaplanta

SISTEMADE

CONTROLPLANTA

SEÑALES DE CONTROL

SEÑALES DECONSIGNAS ACCIONAMIENTOS

Elementos de señal Elementos de potencia

ENERGIA


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Topología de los sistemas de controlTopología de los sistemas de controlTipos de topologías (III)Tipos de topologías (III)

nn Lazo CerradoLazo Cerrado–– Existe una realimentación a través de los sensores desde la planExiste una realimentación a través de los sensores desde la planta ta

hacia el sistema de control. hacia el sistema de control.

RESPUESTAPLANTA

SEÑALES DE SEÑALES DE CONTROLCONTROL

SEÑALES DESEÑALES DECONSIGNACONSIGNA

ACCIONAMIENTOS

Elementos de señalElementos de señal Elementos de potenciaElementos de potencia

ENERGIAENERGIA

SALIDASSALIDAS

SENSORESINTERFACES

REALIMENTACIÓNREALIMENTACIÓN

ENTRADASENTRADASSISTEMA

DECONTROL


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Tipos de sistemas de control (I)Tipos de sistemas de control (I)

nn Clasificación, según el tipo de señales que intervienen en la plClasificación, según el tipo de señales que intervienen en la planta anta a controlar:a controlar:–– Sist. Control Analógicos: señales de tipo continuo (0 a 10 V, 4 Sist. Control Analógicos: señales de tipo continuo (0 a 10 V, 4 a 20 a 20

mAmA, etc.) , etc.) propocionalespropocionales a unas determinadas magnitudes físicas a unas determinadas magnitudes físicas (presión, (presión, temperaoturatemperaotura, velocidad, etc.), velocidad, etc.)

–– Sist. Control Digitales: señales binarias (todo o nada) sólo pueSist. Control Digitales: señales binarias (todo o nada) sólo pueden den representar dos estados o niveles.representar dos estados o niveles.

–– Sist. Control híbridos analógicosSist. Control híbridos analógicos--digitales: Autómatas programablesdigitales: Autómatas programables

nn Unidad de control esta formada por un microprocesador :Unidad de control esta formada por un microprocesador :–– señales digitales de entrada y salidaseñales digitales de entrada y salida–– señales señales análogicas análogicas de entrada previamente convertidas (A/D)de entrada previamente convertidas (A/D)–– señales señales análogicas análogicas de salida previamente convertidas (D/A) de salida previamente convertidas (D/A)


2020

Tipos de sistemas de control (II)Tipos de sistemas de control (II)

nn Unidad de control: señales digitales y analógicasUnidad de control: señales digitales y analógicas

UNIDADUNIDADDEDE

CONTROLCONTROL

ENTRADASENTRADASDIGITALESDIGITALES

SALIDASSALIDASDIGITALESDIGITALES

A/DENTRADASENTRADASANALÓGICASANALÓGICAS A/D SALIDASSALIDAS

ANALÓGICASANALÓGICAS


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Tipos de sistemas de control (III)Tipos de sistemas de control (III)

nn Clasificación de los sistemas de control según la tecnologíaClasificación de los sistemas de control según la tecnología

MicroprocesadorAutómata Prog.

Computadora

EléctricaNeumática

Hidráulica Electrónica

CLASIFICACIÓNTECNOLÓGICA

Lógica Cableada Lógica Programada


2222

Tipos de sistemas de control (IV)Tipos de sistemas de control (IV)

Característica a EstudiarCaracterística a Estudiar Lógica CableadaLógica Cableada Lógica Lógica ProgramadaProgramada

FlexibilidadFlexibilidad BajaBaja AltaAltaPosibilidad de ampliaciónPosibilidad de ampliación BajaBaja AltaAltaConexiones y cableado exteriorConexiones y cableado exterior MuchasMuchas PocasPocasTiempo de desarrollo del sistemaTiempo de desarrollo del sistema MuchoMucho PocoPocoMantenimientoMantenimiento DifícilDifícil FácilFácilHerramientas de simulaciónHerramientas de simulación NoNo SiSiCoste para pequeñas seriesCoste para pequeñas series AltoAlto BajoBajoEstructuración en bloques Estructuración en bloques indepenindepen--dientesdientes DifícilDifícil FácilFácil


2323








2424

El Autómata programableEl Autómata programable

nn Autómata programableAutómata programable–– Juega el papel de UNIDAD DE CONTROLJuega el papel de UNIDAD DE CONTROL–– Incluye total o parcialmente las Incluye total o parcialmente las intefaces intefaces con las señales de la planta con las señales de la planta

(niveles de tensión e intensidad industriales, transductores y (niveles de tensión e intensidad industriales, transductores y periféricos electrónicos)periféricos electrónicos)

–– Programable por el usuarioProgramable por el usuario–– Entradas: señales de consigna y de realimentaciónEntradas: señales de consigna y de realimentación–– Salidas: señales de controlSalidas: señales de control–– Hardware estándar y modular (módulos Hardware estándar y modular (módulos interconectablesinterconectables, configurar , configurar

sistema a la medida de las necesidades)sistema a la medida de las necesidades)


2525








2626

Control por Ordenador (I)Control por Ordenador (I)

nn Procesos complejos Procesos complejos ⇒⇒ sistemas de control con:sistemas de control con:nn gran capacidad de cálculogran capacidad de cálculonn conexión a estaciones gráficasconexión a estaciones gráficasnn múltiples canales de comunicaciónmúltiples canales de comunicaciónnn facilidad de adaptaciónfacilidad de adaptaciónnn capacidad multiprocesocapacidad multiprocesonn etc. etc.

nn Para ellos se han utilizado Para ellos se han utilizado miniordenadoresminiordenadores, con interfaces , con interfaces específicas para la planta a controlar.específicas para la planta a controlar.–– INCONVEIENTE: caro y poco estándarINCONVEIENTE: caro y poco estándar

nn La frontera entre autómatas de gama alta y los La frontera entre autómatas de gama alta y los miniordenadores miniordenadores esta actualmente muy difusaesta actualmente muy difusa


2727

Control por Ordenador (II)Control por Ordenador (II)

nn ActualmenteActualmente–– red de autómatas controlados por red de autómatas controlados por por uno o varios ordenadores, con por uno o varios ordenadores, con

lo que se consigue combinar las ventajas de ambos, facilidad de lo que se consigue combinar las ventajas de ambos, facilidad de interfaces estándar (autómata) y la potencia de cálculo (ordenadinterfaces estándar (autómata) y la potencia de cálculo (ordenador).or).

–– El sistema resultante tiene las siguientes características :El sistema resultante tiene las siguientes características :•• Sistema programable con una capacidad de cálculo elevadaSistema programable con una capacidad de cálculo elevada•• Interfaces hombreInterfaces hombre--máquina estándar, proporcionados por el ordenadormáquina estándar, proporcionados por el ordenador•• Software estándar para el manejo de datos y gestión de la producSoftware estándar para el manejo de datos y gestión de la producciónción•• Posibilidad de control descentralizadoPosibilidad de control descentralizado•• Sistemas de comunicación estándar : LAN o WANSistemas de comunicación estándar : LAN o WAN•• Mantenimiento fácilMantenimiento fácil•• InterfaceInterface con la planta sencillo debido a los autómatascon la planta sencillo debido a los autómatas•• Visualización del proceso en tiempo realVisualización del proceso en tiempo real•• Multitud de herramientas para simulación y mantenimientoMultitud de herramientas para simulación y mantenimiento•• FlexibilidadFlexibilidad


2828

Despertar!!!Despertar!!!

Autómatas ProgramablesISA-UMH © TDOC-99

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MEMORIAMEMORIADEDE

PROGRAMAPROGRAMA

FUENTEFUENTEDEDE

ALIMENTACIÓNALIMENTACIÓN

BATERÍABATERÍA

MEMORIAMEMORIAIMAGEN E/SMEMORIA

DE DATOSDATOS

TEMPORIZADORESTEMPORIZADORES

CONTADORESCONTADORES

INTERFACESINTERFACESDEDE

ENTRADAENTRADA

INTERFACESINTERFACESDEDE

ENTRADAENTRADAUNIDAD UNIDAD CENTRALCENTRAL

CPUCPU

BUS INTERNOBUS INTERNO


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Arquitectura de los autómatas programablesArquitectura de los autómatas programables

nn Arquitectura de los autómatas programablesArquitectura de los autómatas programables–– Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programables

nn Estructura externa del autómataEstructura externa del autómatann Bloques que forman un autómata programableBloques que forman un autómata programable

–– Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programablenn Unidad central de procesoUnidad central de procesonn MemoriaMemoria

–– Memorias internasMemorias internas–– Memoria de programaMemoria de programa

nn Interfaces de entrada salidaInterfaces de entrada salidann Fuente de alimentaciónFuente de alimentación


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Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programables

nn Un autómata programable es:Un autómata programable es:““un equipo electrónico, basado en un microprocesador oun equipo electrónico, basado en un microprocesador o

microcontroladormicrocontrolador, que tiene generalmente una configuración , que tiene generalmente una configuración modular, puede programarse en lenguaje no informático y está modular, puede programarse en lenguaje no informático y está diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente diseñado para controlar procesos en tiempo real y en ambiente agresivo (ambiente industrial)”agresivo (ambiente industrial)”

nn Una característicaUna característica diferenciadoradiferenciadora del autómata programable frente del autómata programable frente a otros sistemas de control programables está en la a otros sistemas de control programables está en la estandarización de su hardware, que permite la configuración de estandarización de su hardware, que permite la configuración de sistemas de control a medidasistemas de control a medida..


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Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programablesEsquema de un proceso controlado por un PLCEsquema de un proceso controlado por un PLC

PROCESOPROCESO SENSORESACTUADORES

AUTOMATA ENTRADASSALIDAS

Información Información suministrada por el suministrada por el procesoproceso

Acciones que se que Acciones que se que se realizan sobre el se realizan sobre el procesoproceso


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Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programables







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Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programablesEstructura externaEstructura externa

nn Aspecto físico exterior del mismo, los bloques en los que esta Aspecto físico exterior del mismo, los bloques en los que esta dividido, dividido, etcetc..

nn ClasificaciónClasificación–– Estructura compactaEstructura compacta

nn en un solo bloque todos sus elementos : fuente de alimentación, en un solo bloque todos sus elementos : fuente de alimentación, CPU, CPU, memorias, entrada/salida,memorias, entrada/salida, etcetc..

nn aplicaciones en el que el número de entradas/salidas es pequeño,aplicaciones en el que el número de entradas/salidas es pequeño, poco poco variable y conocido a priorivariable y conocido a priori

nn carcasa de carácter estanco, que permite su empleo en ambientes carcasa de carácter estanco, que permite su empleo en ambientes industriales especialmente hostilesindustriales especialmente hostiles

–– Estructura modularEstructura modularnn Permite adaptarse a las necesidades del diseño, y a las posterioPermite adaptarse a las necesidades del diseño, y a las posteriores res

actualizaciones. Configuración del sistema variableactualizaciones. Configuración del sistema variablenn Funcionamiento parcial del sistema frente a averías localizadas,Funcionamiento parcial del sistema frente a averías localizadas, y una y una

rápida reparación con la simple sustitución de los módulos averirápida reparación con la simple sustitución de los módulos averiadosados


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Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programablesEstructura externaEstructura externa

nn Estructura modular. Del autómata S7Estructura modular. Del autómata S7--224.224.

CPUCPU

MODULOMODULO

EXPANSIÓNEXPANSIÓN


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1010

Introducción a los autómatas programablesIntroducción a los autómatas programablesBloques que forman un autómata programableBloques que forman un autómata programable

nn Bloques principalesBloques principales–– Bloque de entradasBloque de entradas

nn Adapta y codifica de forma comprensible para la CPU las señales Adapta y codifica de forma comprensible para la CPU las señales procedentes de los dispositivos de entrada o captadores, como poprocedentes de los dispositivos de entrada o captadores, como por r ejemplo, pulsadores, finales de carrera, sensores,ejemplo, pulsadores, finales de carrera, sensores, etcetc..

nn Misión: proteger los circuitos internos del Autómata, proporcionMisión: proteger los circuitos internos del Autómata, proporcionando una ando una separación eléctrica entre estos y los captadores.separación eléctrica entre estos y los captadores.

–– Bloque de salidasBloque de salidasnn Decodifica las señales procedentes de la CPU, las amplifica y laDecodifica las señales procedentes de la CPU, las amplifica y las envía a s envía a

los dispositivos de salida o actuadores, como lámparas, relés,los dispositivos de salida o actuadores, como lámparas, relés,contactorescontactores, arrancadores,, arrancadores, electroválvulaselectroválvulas,, etcetc..

–– Unidad central de proceso (CPU)Unidad central de proceso (CPU)nn Este bloque es el cerebro del autómataEste bloque es el cerebro del autómatann Su función es la interpretación de las instrucciones del programSu función es la interpretación de las instrucciones del programa de a de

usuario y en función de las entradas, activa las salidas deseadausuario y en función de las entradas, activa las salidas deseadas.s.


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nn Bloques principalesBloques principales

CPUBloqueEntradas

BloqueSalidas

Dispositivos de salida o actuadores

Dispositivos de entrada o captadores


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nn Bloques necesarios para el funcionamiento del autómataBloques necesarios para el funcionamiento del autómata–– Fuente de alimentaciónFuente de alimentación

nn A partir de una tensión exterior proporciona las tensiones necesA partir de una tensión exterior proporciona las tensiones necesarias arias para el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos dpara el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos del el autómata. autómata.

nn Batería, condensador de alta potencia: para mantener el programaBatería, condensador de alta potencia: para mantener el programa y y algunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión exalgunos datos en la memoria si hubiera un corte de la tensión exterior.terior.

–– Consola de programaciónConsola de programaciónnn PC o consolas de programaciónPC o consolas de programación

–– PeriféricosPeriféricosnn Son aquellos elementos auxiliares, físicamente independientes deSon aquellos elementos auxiliares, físicamente independientes del l

autómata, que se unen al mismo para realizar una función específautómata, que se unen al mismo para realizar una función específica y ica y que amplían su campo de aplicación o facilitan su uso. Como taleque amplían su campo de aplicación o facilitan su uso. Como tales no s no intervienen directamente ni en la elaboración ni en la ejecuciónintervienen directamente ni en la elaboración ni en la ejecución del del programaprograma


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–– InterfacesInterfacesnn circuitos o dispositivos electrónicos que permiten la conexión acircuitos o dispositivos electrónicos que permiten la conexión a la CPU de la CPU de

los elementos periféricos descritos.los elementos periféricos descritos.

CPUBloqueEntradas

BloqueSalidas

Dispositivos de salida o actuadores

Dispositivos de entrada o captadores

Interfaces

F. Alimentación

Dispositivosperiféricos

Consola de programación


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Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programable

nn Esquema de la arquitectura interna de un PLCEsquema de la arquitectura interna de un PLC

MEMORIADE

PROGRAMA

FUENTEDE

ALIMENTACIÓN

BATERÍA

MEMORIAIMAGEN E/SMEMORIA

DE DATOS

TEMPORIZADORES

CONTADORES

INTERFACESDE

ENTRADA

INTERFACESDE

SALIDAUNIDAD

CENTRALCPU

BUS INTERNO


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Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableUnidad central de proceso (CPU)Unidad central de proceso (CPU)

nn La CPU (La CPU (Crontrol Processing UnitCrontrol Processing Unit) es la encargada de ejecutar el ) es la encargada de ejecutar el programa de usuario y activar el sistema de entradas y salidasprograma de usuario y activar el sistema de entradas y salidas

–– Tiene la misión, en algunos tipos de autómatas, de controlar laTiene la misión, en algunos tipos de autómatas, de controlar lacomunicación con otros periféricos externos, como son la unidad comunicación con otros periféricos externos, como son la unidad de de programación,programación, LCDsLCDs, monitores, teclados, otros autómatas u otros , monitores, teclados, otros autómatas u otros ordenadores,ordenadores, etcetc..

nn La CPU esta formada por el microprocesador (La CPU esta formada por el microprocesador (µµP), la memoria y P), la memoria y circuitos lógicos complementarioscircuitos lógicos complementarios

–– El microprocesador se sustituye por dispositivos lógicos prograEl microprocesador se sustituye por dispositivos lógicos programables (DLP), mables (DLP), o redes de puertas lógicas (o redes de puertas lógicas (gate arraygate array), también llamados circuitos ), también llamados circuitos integrados de aplicación específica ASIC.integrados de aplicación específica ASIC.

nn La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en la memoria,La CPU ejecuta el programa de usuario, que reside en la memoria,adquiriendo las instrucciones una a una.adquiriendo las instrucciones una a una.

nn El funcionamiento es de tipo El funcionamiento es de tipo interpretadointerpretado, con decodificación de , con decodificación de las instrucciones cada vez que son ejecutadaslas instrucciones cada vez que son ejecutadas


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nn Lenguaje compilado Lenguaje compilado vs vs interpretadointerpretado–– CompiladoCompilado

nn programa fuente programa fuente ⇒⇒ compilacicompilacióón n ⇒⇒ programa objeto programa objeto ⇒⇒ enlazado enlazado óólinkado linkado ⇒⇒ programa ejecutableprograma ejecutable

–– InterpretadoInterpretadonn analiza y ejecuta un programa sentencia a sentenciaanaliza y ejecuta un programa sentencia a sentencia

nn Bloques fundamentales de una CPUBloques fundamentales de una CPU–– ALU (ALU (Arithmetic Logic UnitArithmetic Logic Unit))–– AcumuladorAcumulador–– FlagsFlags–– Contador de programa (PC)Contador de programa (PC)–– Decodificadores de instrucciones y Decodificadores de instrucciones y secuenciadorsecuenciador–– Programa ROMPrograma ROM


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nn Esquema de los bloques fundamentales que componen una CPUEsquema de los bloques fundamentales que componen una CPU

CONTADORDE

PROGRAMARELOJ

DECODIFICADOR

PROGRAMA

MONITOR SISTEMA

ALU

ACUMULADOR

FLAGS

REGISTROSDE LA PILA

BUS DE DIRECCIONESBUS DE DIRECCIONES

BUS DE DATOSBUS DE DATOS

BUS DE CONTROLBUS DE CONTROL


2020


nn ALUALU–– unidad aritmético lógica, es la parte de la CPU donde se unidad aritmético lógica, es la parte de la CPU donde se ––realizan los realizan los

cálculos y las decisiones lógicas (combinaciones Y, O, sumas, cálculos y las decisiones lógicas (combinaciones Y, O, sumas, comparaciones,comparaciones, etcetc.)..).

nn ACUMULADORACUMULADOR–– almacena el resultado de la última operación realizada por la ALalmacena el resultado de la última operación realizada por la ALU.U.

nn FLAGSFLAGS–– indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo, indicadores de resultado de operación (mayor que, positivo,

negativo, resultado cero,negativo, resultado cero, etcetc.). El estado de estos.). El estado de estos flagsflags puede ser puede ser consultado por el programa.consultado por el programa.

nn CONTADOR DE PROGRAMA (PC)CONTADOR DE PROGRAMA (PC)–– direccionamientodireccionamiento de la memoria donde se encuentran las de la memoria donde se encuentran las

instrucciones del programa de control, y del cual depende la instrucciones del programa de control, y del cual depende la secuencia de ejecución de ellas.secuencia de ejecución de ellas.


2121


nn DECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES Y SECUENCIADORDECODIFICADOR DE INSTRUCCIONES Y SECUENCIADOR–– cableado y/o programado, donde se codifican las instrucciones lecableado y/o programado, donde se codifican las instrucciones leídas ídas

en la memoria y se generan las señales de control pertinentes.en la memoria y se generan las señales de control pertinentes.

nn PROGRAMA ROMPROGRAMA ROM–– El fabricante suele grabar una serie de programas ejecutables fiEl fabricante suele grabar una serie de programas ejecutables fijos,jos,

firmwarefirmware o software del sistema y es a estos programas a los que o software del sistema y es a estos programas a los que accederá el microprocesador para realizar las funciones ejecutivaccederá el microprocesador para realizar las funciones ejecutivas. as.

–– El software de sistema de cualquier Autómata consta de una serieEl software de sistema de cualquier Autómata consta de una serie de de funciones básicas que realiza en determinados tiempos de cada cifunciones básicas que realiza en determinados tiempos de cada ciclo:clo:nn en el inicio o conexión en el inicio o conexión nn durante el ciclo o ejecución del programa durante el ciclo o ejecución del programa nn y a la desconexión. y a la desconexión.


2222


nn PROGRAMA ROMPROGRAMA ROM–– Este software o programa del sistema es ligeramente variable parEste software o programa del sistema es ligeramente variable para a

cada autómata, pero, en general, contiene las siguientes funcioncada autómata, pero, en general, contiene las siguientes funciones :es :nn Supervisión y control de tiempo de ciclo (Supervisión y control de tiempo de ciclo (watchdogwatchdog), table de datos, ), table de datos,

alimentación, batería,alimentación, batería, etcetc..nn AutotestAutotest en la conexión y durante la ejecución del programa.en la conexión y durante la ejecución del programa.nn Inicio del ciclo de exploración de programa y de la configuracióInicio del ciclo de exploración de programa y de la configuración del n del

conjunto.conjunto.nn Generación del ciclo base de tiempo.Generación del ciclo base de tiempo.nn Comunicación con periféricos y unidad de programación.Comunicación con periféricos y unidad de programación.nn EtcEtc..

–– Hasta que el programa del sistema no ha ejecutado todas las Hasta que el programa del sistema no ha ejecutado todas las acciones necesarias que le corresponden, no se inicia el ciclo dacciones necesarias que le corresponden, no se inicia el ciclo de e programa de usuarioprograma de usuario..


2323








2424

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableMemoriaMemoria

nn DefiniciónDefinición“cualquier tipo de dispositivo que permita almacenar información“cualquier tipo de dispositivo que permita almacenar información en en forma de bits (unos y ceros), los cuales pueden ser leídos posicforma de bits (unos y ceros), los cuales pueden ser leídos posición a ión a posición (bit a bit), o por bloques de 8 (byte) o dieciséis posiposición (bit a bit), o por bloques de 8 (byte) o dieciséis posiciones ciones ((wordword)”)”

nn ClasificaciónClasificación–– RAM (RAM (RandomRandom AccessAccess MemoryMemory)), memoria de acceso aleatorio o , memoria de acceso aleatorio o

memoria de lecturamemoria de lectura--escritura. Pueden realizar los procesos de lectura escritura. Pueden realizar los procesos de lectura y escritura por procedimientos eléctricos. Su información desapay escritura por procedimientos eléctricos. Su información desaparece rece al faltarle la alimentación.al faltarle la alimentación.

–– ROM (ROM (Read Only MemoryRead Only Memory)), o memoria de sólo lectura. En estas , o memoria de sólo lectura. En estas memorias se puede leer su contenido, pero no se puede escribir ememorias se puede leer su contenido, pero no se puede escribir en n ellas; los datos e instrucciones los graba el fabricante y el usellas; los datos e instrucciones los graba el fabricante y el usuario no uario no puede alterar su contenido. Aunque haya un fallo en la alimentacpuede alterar su contenido. Aunque haya un fallo en la alimentación.ión.


2525


nn Clasificación (lectura/escritura)Clasificación (lectura/escritura)–– Memorias de lectura/escritura, Memorias de lectura/escritura, RAMRAM–– Memorias de sólo lectura, noMemorias de sólo lectura, no reprogramablesreprogramables, , ROMROM–– Memorias de sólo lectura,Memorias de sólo lectura, reprogramablesreprogramables, con borrado por , con borrado por

ultravioletas, ultravioletas, EPROMEPROM–– Memorias de sólo lectura,Memorias de sólo lectura, reprogramablesreprogramables, alterables por medios , alterables por medios

eléctricos, eléctricos, EEPROMEEPROM. Tienen un número máximo de ciclos de . Tienen un número máximo de ciclos de borrado/grabado.borrado/grabado.


2626


MEMORIA LECTURA/ESCRITURA SÓLO LECTURA APLICACIONES

VOLÁTIL RAM Datos internosMemoriaImagen E/S

ROM MonitorIntérprete

EPROM Programa de usuario(Lo Guarda una vez depurado)

RAM + BATERIARAM + EEPROM

Programa de usuario(RAM + Batería)Datos internos mantenidosParámetrosMás RAM + EEPROMrespalda a la RAM

NOVOLÁTIL

EEPROM Programa usuarioParámetros


2727


ProgramasProgramas firmwarefirmware y de sistema.y de sistema.(ROM o EPROM)(ROM o EPROM)

Memorias temporalesMemorias temporales(RAM o EPROM)(RAM o EPROM)

Memoria imagen o tabla de estados de E/SMemoria imagen o tabla de estados de E/S(RAM)(RAM)

Memoria de datos numéricos y variables Memoria de datos numéricos y variables internasinternas(RAM)(RAM)

Memoria del programa de usuarioMemoria del programa de usuario(RAM)(RAM)

Programa o memoria del sistemaPrograma o memoria del sistema firmwarefirmware

Memoria de la tabla de datosMemoria de la tabla de datosMEMORIA INTERNAMEMORIA INTERNA

Memoria del programa de usuarioMemoria del programa de usuarioMEMORIA DE PROGRAMAMEMORIA DE PROGRAMA

Memoria de usuarioMemoria de usuario


2828








2929

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableMemorias internasMemorias internas

nn Se almacena el estado de lasSe almacena el estado de las variblesvaribles que maneja el autómata : que maneja el autómata : entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estadoentradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado,,etcetc..

nn Clasificación por el tipo de variables que almacena y el número Clasificación por el tipo de variables que almacena y el número de de bits que ocupa la variable:bits que ocupa la variable:–– Posiciones de 1 bit (bits internos).Posiciones de 1 bit (bits internos).

nn Memoria imagen entradas/salidasMemoria imagen entradas/salidasnn Relés internosRelés internosnn Relés especiales/auxiliaresRelés especiales/auxiliares

–– Posiciones de 8,16 o más bits (registros internos).Posiciones de 8,16 o más bits (registros internos).nn TemporizacionesTemporizacionesnn ContadoresContadoresnn Otros registros de uso generalOtros registros de uso general


3030


nn Las variables contenidas en la memoria interna pueden ser Las variables contenidas en la memoria interna pueden ser consultadas y modificadas continuamente por el programa, consultadas y modificadas continuamente por el programa, cualquier número de veces. cualquier número de veces. RAMRAM

nn Memoria ImagenMemoria Imagen–– almacena las últimas señales leídas en la entrada y enviadas a lalmacena las últimas señales leídas en la entrada y enviadas a la a

salida, actualizandose tras cada ejecución completa del programasalida, actualizandose tras cada ejecución completa del programa..


3131


nn Ciclo de tratamiento de las señales de entrada/salida a través dCiclo de tratamiento de las señales de entrada/salida a través de e las memorias imagen:las memorias imagen:–– Antes de la ejecución del programa de usuario, la CPU consulta lAntes de la ejecución del programa de usuario, la CPU consulta los os

estados de las estados de las entradas físicasentradas físicas y carga con ellos la y carga con ellos la memoria imagen memoria imagen de entradasde entradas..

CPU

MEMORIA DE

DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

INTERFAZDE

ENTRADAS

IMAGEN DEENTRADAS

IMAGEN DESALIDAS

INTERFAZDE

SALIDAS


3232


–– Durante la ejecución del programa de usuario, la CPU realiza losDurante la ejecución del programa de usuario, la CPU realiza loscálculos a partir de los datos de la memoria imagen y del estadocálculos a partir de los datos de la memoria imagen y del estado de de los temporizadores, contadores y relés internos. El resultado delos temporizadores, contadores y relés internos. El resultado de estos estos cálculos queda depositado en la memoria cálculos queda depositado en la memoria imagen de salidasimagen de salidas..

CPU

MEMORIA DE

DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

INTERFAZDE

ENTRADAS

IMAGEN DEENTRADAS

IMAGEN DESALIDAS

INTERFAZDE

SALIDAS


3333


–– Finalizada la ejecución, la CPU transfiere a las Finalizada la ejecución, la CPU transfiere a las interfaces de salidainterfaces de salida los los estados de las señales contenidos en la estados de las señales contenidos en la memoria imagen de salidasmemoria imagen de salidas, , quedando el sistema preparado para comenzar un nuevo cicloquedando el sistema preparado para comenzar un nuevo ciclo

CPU

MEMORIA DE

DATOS

MEMORIA DEPROGRAMA

INTERFAZDE

ENTRADAS

IMAGEN DEENTRADAS

IMAGEN DESALIDAS

INTERFAZDE

SALIDAS


3434


nn Ciclo real (Optimizar)Ciclo real (Optimizar)

Interfaz de entradasa

Memoria imagen de entradas

Memoria imagen de salidasa

Interfaz de salidas

Ejecucióndel

programa


3535


nn Carga en la memoria imagen de entradas de las entradas Carga en la memoria imagen de entradas de las entradas digitales.digitales.

MODULO DE ENTRADAS DIGITALES

E 0

E 1

E 2

E 3

E 4

E 5

E 6

E 7

Masa

00 77

00 77

D

MEMORIA DE ENTRADASMEMORIA DE ENTRADAS(Bit)(Bit)

Byte 0

..

..

..

..

..

..

..Byte NByte N

Cuando se cierra el Cuando se cierra el interruptor se guarda interruptor se guarda un 1 en el Bit 1 del un 1 en el Bit 1 del Byte 0Byte 0


3636


nn Carga en la memoria imagen de entradas de las entradas Carga en la memoria imagen de entradas de las entradas analógicas.analógicas.

00 77

00 77

DD

MEMORIA DE ENTRADASMEMORIA DE ENTRADAS(Bit)(Bit)

Byte 0Byte 0

..

..

..

..

..

..

..Byte NByte N

DD DD DD D DD DD DDEA 0

MasaCONVERSOR

D/A

+

-


3737


nn Esquema de la transferencia de los datos contenidos en la Esquema de la transferencia de los datos contenidos en la memoria de salidas a las salidas digitalesmemoria de salidas a las salidas digitales

MODULO DE SALIDAS

DIGITALES

E 0

E 1

E 2

E 3

E 4

E 5

E 6

E 7

Masa

00 77

00 77

DD

MEMORIA DE SALIDASMEMORIA DE SALIDAS(Bit)(Bit)

Byte 0Byte 0

..

..

..

..

..

..

..Byte NByte N

Si el dato almacenado es Si el dato almacenado es un 1, el contacto E1 esta un 1, el contacto E1 esta cerradocerrado


3838


nn Esquema de la transferencia de los datos contenidos en la Esquema de la transferencia de los datos contenidos en la memoria de salidas a las salidas analógicasmemoria de salidas a las salidas analógicas

00 77

00 77

DD

MEMORIA DE SALIDASMEMORIA DE SALIDAS(Bit)(Bit)

Byte 0Byte 0

..

..

..

..

..

..

..Byte NByte N

DD DD DD DD DD DD DDEA 0

MasaCONVERSOR

A/D00--10V10V


3939

CONVERTIDOR A/DCONVERTIDOR A/D

nn CONVERTIDOR A/DCONVERTIDOR A/D


4040

CONVERTIDOR D/ACONVERTIDOR D/A


4141


n OTRAS VARIABLES QUE SE ALMACENAN EN LA MEMORIA INTERNA :– relés internos ocupan posiciones RAM de 1 bit, y son utilizados como

área de datos temporales, como salida de resultados de operaciones intermedias, y para controlar otros bits o registros, temporizadores y contadores.

– relés auxiliares/especiales se guardan en posiciones de 1 bit, y mantienen información sobre señales necesarias para el sistema, como relojes, bits de control, flags de estados de la CPU, e información sobre el autómata (Run, Stop, Halt, errores, etc.). Estos relés pueden consultarse y utilizarse desde el programa usuario.

– Area de temporizadores y contadores ocupa posiciones de 16 bits o más bits, capaces de almacenar los valores de preselección y estado actualizados de estos elementos.


4242








4343

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableMemorias de programaMemorias de programa

nn Almacena el Almacena el programa de usuarioprograma de usuario. . –– Además puede contener datos alfanuméricos y textos variables, y Además puede contener datos alfanuméricos y textos variables, y

también informacióntambién información parametrizadaparametrizada sobre el sistema, por ejemplo sobre el sistema, por ejemplo nombre o identificación del programa escrito, indicaciones sobrenombre o identificación del programa escrito, indicaciones sobre la la configuración de E/S o sobre la red de autómatas, si existe,configuración de E/S o sobre la red de autómatas, si existe, etcetc..

nn Cada instrucción del programa de usuario ocupa un paso o Cada instrucción del programa de usuario ocupa un paso o dirección del programa y necesita para ser almacenada dos dirección del programa y necesita para ser almacenada dos posiciones de memoria (dos bytes o lo que es lo mismo una posiciones de memoria (dos bytes o lo que es lo mismo una palabra (palabra (wordword) ).) ).


4444



4545


nn memoria de usuario es siempre de tipo permanente RAM + memoria de usuario es siempre de tipo permanente RAM + batería o EPROM/EEPROMbatería o EPROM/EEPROM

nn Secuencia normal de trabajoSecuencia normal de trabajonn en la fase de desarrollo y depuración del programa de control seen la fase de desarrollo y depuración del programa de control se utilizan utilizan

las memorias RAM respaldadas por batería las memorias RAM respaldadas por batería nn una vez se este seguro del funcionamiento correcto del programa una vez se este seguro del funcionamiento correcto del programa se se

pasa este a las memorias no volátiles EPROM o EEPROM. Cartuchos pasa este a las memorias no volátiles EPROM o EEPROM. Cartuchos de de memoriamemoria

nn A todas las posiciones de memoria que es capaz deA todas las posiciones de memoria que es capaz de direccionardireccionar el el autómata se le denomina autómata se le denomina mapa de memoriamapa de memoria. .

nn Depende de varios factores: La capacidad deDepende de varios factores: La capacidad de direccionamientodireccionamiento de la de la CPU, que determina el número de direcciones asignadas a los CPU, que determina el número de direcciones asignadas a los dispositivos internos. El número de entradas/salidas conectadas,dispositivos internos. El número de entradas/salidas conectadas, que que determina la longitud de la memoria imagen de E/S. La longitud ddetermina la longitud de la memoria imagen de E/S. La longitud de la e la memoria de usuario utilizada.memoria de usuario utilizada.


4646








4747

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableInterfaces de entrada y salidaInterfaces de entrada y salida

nn misión establecer un puente de comunicación entre el autómata y misión establecer un puente de comunicación entre el autómata y el procesoel proceso

nn interfaces de interfaces de entradaentrada filtran, adaptan y codifican de forma comprensible filtran, adaptan y codifican de forma comprensible para la CPU las señales procedentes de los elementos de entrada.para la CPU las señales procedentes de los elementos de entrada.

nn Las interfaces de Las interfaces de salidasalida son las encargadas de decodificar, y amplificar son las encargadas de decodificar, y amplificar las señales generadas durante la ejecución del programa antes delas señales generadas durante la ejecución del programa antes deenviarlas a los elementos de salida.enviarlas a los elementos de salida.

nn En los autómatas pequeños, el tipo de interfaces disponibles sueEn los autómatas pequeños, el tipo de interfaces disponibles suele le ser limitado, siendo las más frecuentes, clasificadas por entradser limitado, siendo las más frecuentes, clasificadas por entradas as y salidas:y salidas:

– Entradasn Corriente continua a 24 o 48 Vcc.Corriente alterna a 110 o 220 Vca. Analógicas de

0-10 Vcc o 4-20 mA

– Salidasn Por relé. Estáticas por triac a 220 Vca máximo. Colector abierto para 24 o 48 Vcc.

Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.


4848

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableInterfaces de entrada y salidaInterfaces de entrada y salida

Criterios

Por el tipo de señales - Digitales de 1 bit.- Digitales de varios bits.- Analógicas.

Por la tensión de alimentación - De corriente continua (estáticas de24/110 Vcc)

- De corriente continua a colectorabierto(PNP/NPN)

- De corriente alterna (60/110/220 Vca)- Salidas por relé (libres de tensión)

Por el aislamiento - Con separación galvánica(optoacopladores).

- Con acoplamiento directo.

Por la forma de comunicación con launidad central

- Comunicación serie.- Comunicación paralelo.

Por la ubicación - Locales- Remotos


4949








5050

Arquitectura interna de un autómata programableArquitectura interna de un autómata programableFuente de AlimentaciónFuente de Alimentación

nn Misión: proporcionar las tensiones necesarias pare el Misión: proporcionar las tensiones necesarias pare el funcionamiento de los distintos circuitos del sistemafuncionamiento de los distintos circuitos del sistema

nn Debido a:Debido a:–– autómatas formados por bloques que requieren niveles de tensión autómatas formados por bloques que requieren niveles de tensión y y

de potencia diferentesde potencia diferentes–– están en ambientes con un alto contenido en ruido electromagnétiestán en ambientes con un alto contenido en ruido electromagnético.co.

nn Por estos motivos normalmente la alimentación se obtiene de Por estos motivos normalmente la alimentación se obtiene de diferentes fuentes separadas, procurando aislar o independizar ldiferentes fuentes separadas, procurando aislar o independizar las as siguientes partes del circuito :siguientes partes del circuito :–– Unidad central e interfaces E/S (alimentación autómata).Unidad central e interfaces E/S (alimentación autómata).–– Alimentación de entradas.Alimentación de entradas.–– Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético.Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético.


5151


nn La alimentación de la CPU:La alimentación de la CPU:–– puede ser continua a 24puede ser continua a 24 VccVcc o alterna a 110/220 o alterna a 110/220 VcaVca–– la propia CPU la que alimenta las interfaces conectadas a travésla propia CPU la que alimenta las interfaces conectadas a través deldel

busbus interno.interno.

nn La alimentación de los circuitos de E/S puede realizarse, según La alimentación de los circuitos de E/S puede realizarse, según tipos , en alterna a 48/110/220tipos , en alterna a 48/110/220 VcaVca, o en continua a 12/24/48, o en continua a 12/24/48VccVcc..

nn Formas de de alimentar a un autómata y a sus unidades de Formas de de alimentar a un autómata y a sus unidades de expansión de entradas/salidas locales (unidas por elexpansión de entradas/salidas locales (unidas por el busbus interno interno del autómata), con sus sensores y del autómata), con sus sensores y actuadoresactuadores::– Una única fuente incorporada en el autómata alimenta a la CPU con

sus interfaces de entrada y salida y a los sensores y actuadores. A la unidad de expasión le llega la tensión a través del bus interno.


5252


–– Varias fuentes de alimentación diferentes para :Varias fuentes de alimentación diferentes para :nn La propia del autómataLa propia del autómatann La auxiliar para alimentación de E/S La auxiliar para alimentación de E/S nn Fuente de alimentación CC para losFuente de alimentación CC para los actuadoresactuadores de salidade salidann Fuente de alimentación de CA para losFuente de alimentación de CA para los actuadoresactuadores de salidade salida

nn La elección de uno u otro sistema de alimentación depende de losLa elección de uno u otro sistema de alimentación depende de lossiguientes aspectos :siguientes aspectos :–– Niveles de potencia necesarios para la aplicación.Niveles de potencia necesarios para la aplicación.–– Compatibilidad entre la tensión auxiliar suministrada por el autCompatibilidad entre la tensión auxiliar suministrada por el autómata ómata

y las necesarias en el sistema de E/Sy las necesarias en el sistema de E/S–– Funcionamiento o no de sensores y cargas a igual tensión de Funcionamiento o no de sensores y cargas a igual tensión de

alimentaciónalimentación–– Necesidad de aislamiento galvánico en el sistema de E/SNecesidad de aislamiento galvánico en el sistema de E/S


5353

Despertar!!!Despertar!!!

1


1

BB

A A ⋅⋅ pp

2

YY

0

M

M C BR

ZZ

4

XX

M C BL

M C SR

BB

A A ⋅⋅ pp

2

YY

M+

C+ BR+

ZZ

4

XX

BR- BL+

BL- SR+

3 3

11

0 M- SR- C-


22

Programación de autómatas: Introducción al GrafcetProgramación de autómatas: Introducción al Grafcetnn Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómata

–– Definición del sistema de controlDefinición del sistema de controlnn Descripciones literalesDescripciones literalesnn Funciones algebraicasFunciones algebraicasnn Esquemas de relésEsquemas de relésnn Diagramas lógicosDiagramas lógicosnn Diagramas de flujoDiagramas de flujonn GrafcetGrafcet

nn Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones dDefinir las variables que intervienen y asignarles direcciones de e memoriamemoria

nn Lenguajes de programaciónLenguajes de programaciónnn Lista de instruccionesLista de instruccionesnn Diagramas de contactos y funcionesDiagramas de contactos y funcionesnn Lenguajes de alto nivelLenguajes de alto nivel

2


33

Programación de autómatas: Introducción al GrafcetProgramación de autómatas: Introducción al Grafcet

nn GrafcetGrafcet–– IntroducciónIntroducción–– Símbolos normalizadosSímbolos normalizados–– Reglas de evolución del GrafcetReglas de evolución del Grafcet–– Posibilidades de representación de automatismos con GrafcetPosibilidades de representación de automatismos con Grafcet

nn Estructuras baseEstructuras base–– Estructuras de secuencia únicaEstructuras de secuencia única–– Estructuras de secuencias paralelasEstructuras de secuencias paralelas

nn Estructuras lógicasEstructuras lógicas–– Divergencia ORDivergencia OR–– Convergencia ORConvergencia OR

–– Divergencia en ANDDivergencia en AND–– Convergencia en ANDConvergencia en AND–– Saltos CondicionalesSaltos Condicionales

nn EjemploEjemplo


44


–– Implementación del Grafcet sobre autómatas programablesImplementación del Grafcet sobre autómatas programables–– Niveles de GrafcetNiveles de Grafcet–– Representación de situaciones especiales en GrafcetRepresentación de situaciones especiales en Grafcet

nn Secuencias exclusivasSecuencias exclusivasnn Temporizadores y contadores en Grafcet Temporizadores y contadores en Grafcet

3


55


nn Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómata–– Definición del sistema de controlDefinición del sistema de control

nn Descripciones literalesDescripciones literalesnn Funciones algebraicasFunciones algebraicasnn Esquemas de relésEsquemas de relésnn Diagramas lógicosDiagramas lógicosnn Diagramas de flujoDiagramas de flujonn GrafcetGrafcet


nn Lenguajes de programaciónLenguajes de programaciónnn GrafcetGrafcet


66

Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómata

nn Sistemas y recursos envueltos en la transferencia de informaciónSistemas y recursos envueltos en la transferencia de informaciónque rodean al autómataque rodean al autómata

PROCESO

SEÑALES DE EMERGENCIASEÑALES DE EMERGENCIA--Paradas de urgenciaParadas de urgencia--AlarmasAlarmas

SISTEMA OPERATIVO

PROCESADOR

MEMORIA DEPROGRAMA

AUTÓMATAAUTÓMATA

MODELODE CONTROL

UNIDAD DE UNIDAD DE PROGRAMACIÓNPROGRAMACIÓN

PROGRAMAPROGRAMABINARIOBINARIO

EspecificacionesEspecificaciones AnálisisAnálisis

Asignación deAsignación dedireccionesdirecciones

EditorEditorMonitorMonitor

Lenguaje de Lenguaje de programaciónprogramación

INTERFACESE/S

4


77


nn Podríamos dividir la programación del autómata en varios pasos :Podríamos dividir la programación del autómata en varios pasos :–– Definir el sistema de control ( que debe hacer, en que orden, etDefinir el sistema de control ( que debe hacer, en que orden, etc.): c.):

diagrama de flujo, la descripción literal o un grafo GRAFCET.diagrama de flujo, la descripción literal o un grafo GRAFCET.–– Identificar las señales de entrada y salida del autómata.Identificar las señales de entrada y salida del autómata.–– Representar el sistema de control mediante un modelo, indicando Representar el sistema de control mediante un modelo, indicando

todas las funciones que intervienen, las relaciones entre ellas,todas las funciones que intervienen, las relaciones entre ellas, y la y la secuencia que deben seguir. Algebraica (instrucciones literales)secuencia que deben seguir. Algebraica (instrucciones literales) o o gráfica (símbolos gráficos).gráfica (símbolos gráficos).

–– Asignar las direcciones de entrada/salida o internas del autómatAsignar las direcciones de entrada/salida o internas del autómata a a a las correspondientes del modelo.las correspondientes del modelo.

–– Codificar la representación del modelo. Lenguaje de programaciónCodificar la representación del modelo. Lenguaje de programación..–– Cargar el programa en la memoria del autómata desde la unidad deCargar el programa en la memoria del autómata desde la unidad de

programación.programación.–– Depurar el programa y obtener una copia de seguridad.Depurar el programa y obtener una copia de seguridad.


88


nn Esquema del desarrollo de un proceso controlado por un Esquema del desarrollo de un proceso controlado por un autómataautómata

Documentación del proceso:-Memoria de funcionamiento-Planos-Etc.

-Interpretación del proceso a controlar

-Determinación de E/S, temporizadores, contadores, etc., necesarios

-Elección del autómata

-Asignación de E/S, temporizadores, contadores, etc., necesarios

INICIO

5


99


-Esquema de conexionado E/S al Autómata.-Montaje

FIN

-Esquema eléctrico:-de potencia-de proceso

-Programación :-Diagrama-Lista de instrucciones-Etc.

-Autómata :- puesta en funcionamiento

-Plano distribución componentes del automatismo

-Puesta en modo RUN

-Proceso a Controlar


1010


nn Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómata–– Definición del sistema de controlDefinición del sistema de control

nn Descripciones literalesDescripciones literalesnn Funciones algebraicasFunciones algebraicasnn Esquemas de relésEsquemas de relésnn Diagramas lógicosDiagramas lógicosnn Diagramas de flujoDiagramas de flujonn GrafcetGrafcet


nn Lenguajes de programaciónLenguajes de programaciónnn GrafcetGrafcet

6


1111

Definición del sistema de controlDefinición del sistema de control

nn Sistemas sin complejidad Sistemas sin complejidad ⇒⇒ lenguaje vulgar (descrip. Literal)lenguaje vulgar (descrip. Literal)nn Herramienta de representaciHerramienta de representacióón basadas en sn basadas en síímbolos(+ complejos)mbolos(+ complejos)nn ClasificaciClasificacióón segn segúún los sn los síímbolos utilizados:mbolos utilizados:

–– Preposicional Preposicional : descripciones literales.: descripciones literales.–– Algebraicas Algebraicas : funciones booleanas y aritméticas.: funciones booleanas y aritméticas.–– Gráfica Gráfica : esquemas de contactos, diagramas lógicos o funciones : esquemas de contactos, diagramas lógicos o funciones

lógicas, ordinogramas, técnicas GRAFCETlógicas, ordinogramas, técnicas GRAFCET

nn Descripciones literalesDescripciones literales–– La descripción literal de un proceso y de su control puede hacerLa descripción literal de un proceso y de su control puede hacerse se

enumerando literalmente las acciones a desarrollar por el mismo,enumerando literalmente las acciones a desarrollar por el mismo,expuestas secuencialmente y con indicación de las condiciones deexpuestas secuencialmente y con indicación de las condiciones dehabilitación o validación en cada caso.habilitación o validación en cada caso.

–– Exhaustivamente o no define bien. Si se hace, difícil comprensióExhaustivamente o no define bien. Si se hace, difícil comprensión.n.


1212


–– Se complementa con otras formas de representaciónSe complementa con otras formas de representación

nn Funciones algebraicasFunciones algebraicas–– Las funciones algebraicas de cada una de las salidas se obtienenLas funciones algebraicas de cada una de las salidas se obtienen::

nn o bien directamente de la descripción literal del proceso a conto bien directamente de la descripción literal del proceso a controlarrolarnn o bien se aplican métodos de síntesis basados en el álgebra de Bo bien se aplican métodos de síntesis basados en el álgebra de Boole oole

(tablas de verdad, Karnaugh, etc.).(tablas de verdad, Karnaugh, etc.).

–– Difícil de analizar y sintetizar sistemas secuenciales. LimitadoDifícil de analizar y sintetizar sistemas secuenciales. Limitado a la a la representación de combinaciones de variables independientes del representación de combinaciones de variables independientes del tiempo (condiciones de alarma, operaciones aritméticas con variatiempo (condiciones de alarma, operaciones aritméticas con variables bles analógicas, etc.)analógicas, etc.)

nn Esquemas de relésEsquemas de relés–– Origen: en la representaciones electromecánicas de sistemas de Origen: en la representaciones electromecánicas de sistemas de

mandomando

( ) ACBCBY ⋅+=

7

A u t ó m a t a s P r o g r a m a b l e s

I S A - U M H © T D O C - 9 9

1313


nn Esquemas de relésEsquemas de relés

–– representación de sistemas sencil los: señales lógicas binarias trepresentación de sistemas sencil los: señales lógicas binarias todoodo--nada (digitales), o bloques secuenciales predefinidos, como nada (digitales), o bloques secuenciales predefinidos, como temporizadores y contadores.temporizadores y contadores.

–– Deficiencias en cuanto a la representación de funciones secuenciDeficiencias en cuanto a la representación de funciones secuenciales ales complejas y sobre todo en la manipulación de señales digitales dcomplejas y sobre todo en la manipulación de señales digitales de e varios bits (por ejemplo, las obtenidas de una conversión A/D).varios bits (por ejemplo, las obtenidas de una conversión A/D).

–– Util izado por electricistas o ingenieros con formación eléctricaUtil izado por electricistas o ingenieros con formación eléctrica


I S A - U M H © T D O C - 9 9

1414


nn Esquema de relésEsquema de relés

X1X1

X2X2

X3X3

X4X4

X5X5

Y1Y1

Y1Y1

Función Lógica :Función Lógica :

( ) ( )[ ] 1315421 YXYXXXX =⋅+⋅+⋅

8


I S A - U M H © T D O C - 9 9

1515


nn Diagramas lógicosDiagramas lógicos

–– Este tipo de representación del sistema de control se util iza enEste tipo de representación del sistema de control se util iza en la la documentación de las especif icaciones y representación de los documentación de las especif icaciones y representación de los mismosmismos

–– En muy pocos casos los usuarios finales de autómatas uti l izan esEn muy pocos casos los usuarios finales de autómatas uti l izan esta ta representaciónrepresentación


1616


nn Diagramas de flujoDiagramas de flujo–– Organigrama y flujograma, es un sistema de representación que seOrganigrama y flujograma, es un sistema de representación que se

basa en una serie de símbolos que según un convenio establecido basa en una serie de símbolos que según un convenio establecido tienen un determinado significado.tienen un determinado significado.

–– 2 Niveles :2 Niveles :nn Nivel 1: Nivel 1:

–– secuencia de acciones a realizarsecuencia de acciones a realizar–– representar el funcionamiento general del sistemarepresentar el funcionamiento general del sistema

nn Nivel 2:Nivel 2:–– especificadas las acciones en forma de instrucción: instruccioneespecificadas las acciones en forma de instrucción: instrucciones entendibles s entendibles

directamente por el autómata o en forma de funciones lógicas.directamente por el autómata o en forma de funciones lógicas.

INICIOINICIOFINFIN

ACCIONESACCIONESTOMA DETOMA DE

DECISIONESDECISIONES

SISI

NONO

9


1717


nn Grafcet (Grafcet (Graphe de Comande Etape Transition, cuya traducción Graphe de Comande Etape Transition, cuya traducción literal es Gráfico de Orden Etapa Transición)literal es Gráfico de Orden Etapa Transición)

–– “es una secuencia de etapas que tienen asociadas unas determinad“es una secuencia de etapas que tienen asociadas unas determinadas as acciones a realizar sobre el proceso junto con las condiciones acciones a realizar sobre el proceso junto con las condiciones o o transiciones que provocan que se produzca el paso de una etapa atransiciones que provocan que se produzca el paso de una etapa aotra”otra”

–– Normalizado:International Electrotechnical Commision IEC 848Normalizado:International Electrotechnical Commision IEC 848

–– Una de las mejores herramientas para representar automatismos Una de las mejores herramientas para representar automatismos secuencialessecuenciales


1818


nn GrafcetGrafcet

0

1

2

Acción asociada

Acción asociada

Etapa inicial

Etapa

Transición o Condición asociada

Transición o Condición asociada

10


1919


nn Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómata

nn Definir las variables que intervienen y asignarles Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de memoriadirecciones de memoria

nn Lenguajes de programaciónLenguajes de programación

nn GrafcetGrafcet


2020

Definir las variables que intervienen y asignarles Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de memoriadirecciones de memoria

nn Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones dDefinir las variables que intervienen y asignarles direcciones de e memoriamemoria–– Con los métodos anteriores: Con los métodos anteriores:

nn descripción funcional del sistema de controldescripción funcional del sistema de controlnn fijadas las entradas y salidas que tendrán nombres simbólicosfijadas las entradas y salidas que tendrán nombres simbólicos

–– Ejemplo:Ejemplo:“Control de una puerta corredera accionada por medio de un motor“Control de una puerta corredera accionada por medio de un motor. El . El

contactor S1 produce la apertura de la puerta, el contactor S2 ccontactor S1 produce la apertura de la puerta, el contactor S2 controla el ontrola el cierre de la puerta. El interruptor E3 de final de carrera se accierre de la puerta. El interruptor E3 de final de carrera se activa cuando tiva cuando la puerta esta abierta, y el interruptor E2 de fin de carrera sela puerta esta abierta, y el interruptor E2 de fin de carrera se activa activa cuando la puerta esta cerrada......cuando la puerta esta cerrada......

11


2121


La puerta se abre al aplicar una determinada presión sobre un seLa puerta se abre al aplicar una determinada presión sobre un sensor de nsor de paso de vehículos E1 situado enfrente de la puerta. Si el sensorpaso de vehículos E1 situado enfrente de la puerta. Si el sensor E1 no se E1 no se activa, la puerta se cierraactiva, la puerta se cierra––después de transcurridos 10 segundos. Si se después de transcurridos 10 segundos. Si se activa E1, se cierra el contactor S2 y se mantiene cerrado hastaactiva E1, se cierra el contactor S2 y se mantiene cerrado hasta que el que el interruptor E3 de final de carrera desactive el contacator S2. Cinterruptor E3 de final de carrera desactive el contacator S2. Cuando se uando se esta abriendo la puerta, o bien cuando una vez abierta haya deteesta abriendo la puerta, o bien cuando una vez abierta haya detectado ctado un vehículo con el sensor E1, el temporizador T1 no se activa. Sun vehículo con el sensor E1, el temporizador T1 no se activa. Si no se i no se dan estas circunstancias y la puerta esta abierta E3 activado, sdan estas circunstancias y la puerta esta abierta E3 activado, se activa el e activa el temporizador T1, y transcurridos 10 segundos, la puerta se cierrtemporizador T1, y transcurridos 10 segundos, la puerta se cierra a mediante el contactor S1 por el temporizador T1. La acción de cemediante el contactor S1 por el temporizador T1. La acción de cerrar se rrar se produce hasta que o bien se detecta fin de carrera E2 o bien se produce hasta que o bien se detecta fin de carrera E2 o bien se detecta detecta otro vehículo mediante la activación de E1 en cuyo caso se abre otro vehículo mediante la activación de E1 en cuyo caso se abre la la puerta activando para ello el contactor S2.puerta activando para ello el contactor S2.

Las lámparas LED1 y LED2 indican cuando se está cerrando o abrieLas lámparas LED1 y LED2 indican cuando se está cerrando o abriendo la ndo la puerta respectivamente.”puerta respectivamente.”


2222


nn Tabla de asignación de variablesTabla de asignación de variables

12


2323


nn Posteriormente se asignan las direcciones físicas a estas variabPosteriormente se asignan las direcciones físicas a estas variablesles

nn Además de estas variables: necesitare un contador que cuente losAdemás de estas variables: necesitare un contador que cuente losperiodos de temporización. En las tablas anteriores este contadoperiodos de temporización. En las tablas anteriores este contador r no se ha tenido en consideración.no se ha tenido en consideración.


2424


nn Introducción a la programación del autómataIntroducción a la programación del autómatann Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones dDefinir las variables que intervienen y asignarles direcciones de e

memoriamemoriann Lenguajes de programaciónLenguajes de programación

nn Lista de instruccionesLista de instruccionesnn Diagramas de contactos y funcionesDiagramas de contactos y funcionesnn Lenguajes de alto nivelLenguajes de alto nivel

nn GrafcetGrafcet

13


2525

Lenguajes de programaciónLenguajes de programación

nn “Conjunto “Conjunto de instrucciones y/o símbolos que están disponibles de instrucciones y/o símbolos que están disponibles para escribir el programa, se denomina lenguaje de para escribir el programa, se denomina lenguaje de programación”programación”

nn Si unidad de programación acepta directamente la representación Si unidad de programación acepta directamente la representación del sist. de control, se carga en la CPU. Si no hay que traducirdel sist. de control, se carga en la CPU. Si no hay que traducirla al la al lenguaje de programación pertinente.lenguaje de programación pertinente.


2626

Lista de instruccionesLista de instrucciones

nn “Es un lenguaje booleano al cual se le ha añadido una serie de “Es un lenguaje booleano al cual se le ha añadido una serie de instrucciones que permiten la manipulación de datos y variables instrucciones que permiten la manipulación de datos y variables digitales y gestión del programa.”digitales y gestión del programa.”

( ) ACBCBY ⋅+=LD "B”LD "B”AN "C"AN "C"LDN B"LDN B"A "C”A "C”OLDOLDA "A"A "A"= "Y"= "Y"

14


2727

Diagrama de contactos. Diagrama de funcionesDiagrama de contactos. Diagrama de funciones

nn Es un lenguaje gráfico procedente del lenguaje de relés que en Es un lenguaje gráfico procedente del lenguaje de relés que en base símbolos que representan contactos, bloques funcionales, base símbolos que representan contactos, bloques funcionales, etc. codifican la secuencia de control.etc. codifican la secuencia de control.

nn Diagrama de funciones: deriva de la representación lógica Diagrama de funciones: deriva de la representación lógica utilizada por los técnicos en electrónica digitalutilizada por los técnicos en electrónica digital


2828

Lenguajes de alto nivelLenguajes de alto nivel

nn Lista de instrucciones, diagramas de contactos, ... InsuficienteLista de instrucciones, diagramas de contactos, ... Insuficientes s para programar aplicaciones complejas para autómatas de gama para programar aplicaciones complejas para autómatas de gama media y alta.media y alta.

nn Herramientas de ingeniería: Herramientas de ingeniería: –– S7S7--SCL: lenguaje de alto nivel que se asemeja al PascalSCL: lenguaje de alto nivel que se asemeja al Pascal–– M7M7--ProC/C++: Entorno Borland C/C++ y depurador multitarea.ProC/C++: Entorno Borland C/C++ y depurador multitarea.

nn Casi todos los fabricantes de autómatas este tipo de herramientaCasi todos los fabricantes de autómatas este tipo de herramientas s que permiten programar en Basic, C, Pascal, Fortran, etc. que permiten programar en Basic, C, Pascal, Fortran, etc. mediante el uso de los interpretes o compiladores respectivos. mediante el uso de los interpretes o compiladores respectivos. Estas herramientas permiten resolver tareas de cálculo científicEstas herramientas permiten resolver tareas de cálculo científico o de alta resolución, clasificaciones y tratamiento de datos, de alta resolución, clasificaciones y tratamiento de datos, estadísticas, etc., con acceso a subrutinas específicas de lenguestadísticas, etc., con acceso a subrutinas específicas de lenguajes ajes informáticos.informáticos.

15


2929



memoriamemoriann Lenguajes de programaciónLenguajes de programaciónnn GrafcetGrafcet

–– IntroducciónIntroducción–– Símbolos normalizadosSímbolos normalizados–– Reglas de evolución del GrafcetReglas de evolución del Grafcet–– Posibilidades de representación de automatismos con GrafcetPosibilidades de representación de automatismos con Grafcet–– Implementación del Grafcet sobre autómatas programablesImplementación del Grafcet sobre autómatas programables–– Niveles de GrafcetNiveles de Grafcet–– Representación de situaciones especiales en GrafcetRepresentación de situaciones especiales en Grafcet


3030

GrafcetGrafcetIntroducciónIntroducción

nn El Grafcet es un método gráfico de modelado de sistemas de El Grafcet es un método gráfico de modelado de sistemas de control secuencialescontrol secuenciales

nn Surgió en Francia a mediados de los años 70, y fue creado por Surgió en Francia a mediados de los años 70, y fue creado por una agrupación de algunos fabricantes de autómatas, en concreto una agrupación de algunos fabricantes de autómatas, en concreto TelemecaniqueTelemecanique y y AperAper, junto con dos organismos oficiales, , junto con dos organismos oficiales, AFCETAFCET(Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica y (Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica y ADEPAADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada).Automatizada).

nn Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y con Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y con posterioridad por la Comisión Electrotecnia Internacional ( posterioridad por la Comisión Electrotecnia Internacional ( IEC IEC 848848, en 1998)., en 1998).

nn Describe la evolución de un proceso que se pretende controlar, Describe la evolución de un proceso que se pretende controlar, indicando las acciones que hay que realizar sobre dicho proceso indicando las acciones que hay que realizar sobre dicho proceso y y que informaciones provocan el realizar una u otra acciónque informaciones provocan el realizar una u otra acción

16


3131






3232

GrafcetGrafcetSímbolos normalizadosSímbolos normalizados

nn EtapasEtapas–– La evolución de un proceso representada mediante un gráfico La evolución de un proceso representada mediante un gráfico

Grafcet, esta formada por una sucesión de etapas que representanGrafcet, esta formada por una sucesión de etapas que representancada uno de sus estados, llevando cada una de ellas asociada unacada uno de sus estados, llevando cada una de ellas asociada una o o varias acciones a realizar sobre el proceso.varias acciones a realizar sobre el proceso.

–– Las etapas se representan con un cuadro y un número o símbolo coLas etapas se representan con un cuadro y un número o símbolo con n un subíndice numérico en su interior, en ambos casos el número un subíndice numérico en su interior, en ambos casos el número indica el orden que ocupa la etapa dentro del Grafcetindica el orden que ocupa la etapa dentro del Grafcet

–– Las etapas iniciales, aquellas en las que se posiciona el sistemLas etapas iniciales, aquellas en las que se posiciona el sistema al a al iniciarse el proceso, se representan con un cuadro doble.iniciarse el proceso, se representan con un cuadro doble.

11 00

17


3333


nn Acción asociadaAcción asociada–– Son una o varias acciones a realizar sobre el proceso, cuando laSon una o varias acciones a realizar sobre el proceso, cuando la

etapa de la cual dependen dichas acciones se encuentra activada.etapa de la cual dependen dichas acciones se encuentra activada.–– Dichas acciones correspondientes a una etapa, se simbolizan Dichas acciones correspondientes a una etapa, se simbolizan

mediante rectángulos conectados y situados a la derecha de dichamediante rectángulos conectados y situados a la derecha de dichaetapa. En el interior de estos rectángulos se indica, bien de foetapa. En el interior de estos rectángulos se indica, bien de forma rma literal, bien de forma simbólica, las acciones a realizar.literal, bien de forma simbólica, las acciones a realizar.

Activar Motor1


3434


nn En una primera clasificación se puede dividir las acciones en doEn una primera clasificación se puede dividir las acciones en dos s tipos :tipos :–– Incondicionales : acciones que se ejecutan con solo quedar activIncondicionales : acciones que se ejecutan con solo quedar activadas adas

las etapas correspondientes.las etapas correspondientes.–– Condicionales : son las acciones que necesitan el cumplimiento dCondicionales : son las acciones que necesitan el cumplimiento de e

una condición además de la propia activación de la etapa una condición además de la propia activación de la etapa correspondiente.correspondiente.

1 Activar Motor1 Activar Motor2

A

18


3535


nn Clasificar las acciones en :Clasificar las acciones en :–– InternasInternas : acciones que se producen en el equipo de control, por : acciones que se producen en el equipo de control, por

ejemplo temporizaciones, contadores, cálculos matemáticos, etc.ejemplo temporizaciones, contadores, cálculos matemáticos, etc.–– ExternasExternas : las acciones que se producen sobre el proceso, por : las acciones que se producen sobre el proceso, por

ejemplo abrir o cerrar una válvula, activar o desactivar una bomejemplo abrir o cerrar una válvula, activar o desactivar una bomba, ba, etc.etc.

nn Transición y Condición de transiciónTransición y Condición de transición–– En el diagrama Grafcet, un proceso se compone de una serie de En el diagrama Grafcet, un proceso se compone de una serie de

etapas secuenciales que se activan una tras otra unidas medianteetapas secuenciales que se activan una tras otra unidas medianteuna transición.una transición.

–– El paso de una etapa a la siguiente se realiza dependiendo de siEl paso de una etapa a la siguiente se realiza dependiendo de si se se cumple o no la condición de transición entre ellascumple o no la condición de transición entre ellas.


3636


nn Toda transición lleva asociada una condición de transición o Toda transición lleva asociada una condición de transición o función lógica booleana que se denomina función lógica booleana que se denomina receptividadreceptividad, y que , y que puede ser verdadera o falsa.puede ser verdadera o falsa.

nn Se dice que la transición está validada, cuando la etapa o etapaSe dice que la transición está validada, cuando la etapa o etapas s anteriores a la transición están activadas. El franqueamiento deanteriores a la transición están activadas. El franqueamiento de la la transición se producirá si, y sólo si, la transición esta validatransición se producirá si, y sólo si, la transición esta validada y la da y la receptividad es verdadera.receptividad es verdadera.

1 Activar Motor1

2 Desactivar Motor1

Condición de transición

19


3737


nn Diferentes formas de anotar la receptividad:Diferentes formas de anotar la receptividad:

nn ArcoArco–– Es el segmento de recta que una transición (con su condición de Es el segmento de recta que una transición (con su condición de

transición) con una etapa y viceversa, pero nunca dos elemento transición) con una etapa y viceversa, pero nunca dos elemento iguales entre sí. Los arcos pueden ser o verticales u horizontaliguales entre sí. Los arcos pueden ser o verticales u horizontales, es, además los arcos verticales deben llevar una flecha indicando suademás los arcos verticales deben llevar una flecha indicando susentido en el caso de ser este ascendentesentido en el caso de ser este ascendente

11

LiteralLiteral

11 11

E1E1

11

=1=1

11

11

E1E1↓↓

11

E1E1↑↑

(a)(a) (b)(b) (c)(c) (d)(d) (e)(e)

(f)(f) (g)(g)

E1E1 E1 E2 E3E1 E2 E3

a) Descripción literal.b) Condición de transición activa.c) Condición de transición inactiva.d) Incondicional, siempre se activa la etapa siguiente.e) Condición de transición en forma de función lógica de varias variables.f) Condición de transición de flanco descendente, la señal pasa de 1 a 0.g) Condición de transición de flanco ascendente, la señal pasa de 0 a 1.


3838


nn Esquema de elementos que componen el GrafcetEsquema de elementos que componen el Grafcet

nn Líneas paralelas (concurrencia )Líneas paralelas (concurrencia )

00•• Activar Motor1Activar Motor1

11 Desactivar Motor1 Desactivar Motor1

TransiciónTransición

AcciónAcción

ArcoArcoArco Arco ascendeteascendete

EtapaEtapa MarcaMarca

La situación de etapa activada, se indica mediante la colocaciónLa situación de etapa activada, se indica mediante la colocaciónde una marca en el interior del gráfico representativo de la etade una marca en el interior del gráfico representativo de la etapa pa

1 2

3 4

20


3939






4040

GrafcetGrafcetReglas de evolución del GrafcetReglas de evolución del Grafcet

nn ReglasReglas–– La etapa inicial de un Grafcet se activan de forma incondicionalLa etapa inicial de un Grafcet se activan de forma incondicional. Esta . Esta

situación inicial se corresponde en general con una situación desituación inicial se corresponde en general con una situación dereposo.reposo.

–– Una transición esta en disposición de ser validada cuando todas Una transición esta en disposición de ser validada cuando todas las las etapas inmediatamente precedentes, unidas a dicha transición, esetapas inmediatamente precedentes, unidas a dicha transición, están tán activadas. La activación de una transición se produce cuando esactivadas. La activación de una transición se produce cuando está tá validada y la condición de transición o receptividad es verdadervalidada y la condición de transición o receptividad es verdadera. Se a. Se podría definir una etapa como activable cuando la transición podría definir una etapa como activable cuando la transición precedente esta validada.precedente esta validada.

21


4141

GrafcetGrafcetReglas de evolución del GrafcetReglas de evolución del Grafcet

nn ReglasReglas

–– Franquear una transición implica la activación de todas las etapFranquear una transición implica la activación de todas las etapas as siguientes inmediatas, y la desactivación de las inmediatas siguientes inmediatas, y la desactivación de las inmediatas precedentes.precedentes.

–– Transiciones conectadas en paralelo, se activan de forma simultáTransiciones conectadas en paralelo, se activan de forma simultánea nea si se cumplen las condiciones para ello.si se cumplen las condiciones para ello.

–– Una o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sUna o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sólo ólo están activas cuando la etapa esta activa.están activas cuando la etapa esta activa.


4242

Programación de autómatas: Introducción al GrafcetProgramación de autómatas: Introducción al GrafcetGrafcetGrafcet


nn Estructuras baseEstructuras basenn Estructuras lógicasEstructuras lógicasnn EjemploEjemplo


22


4343

GrafcetGrafcetEstructuras baseEstructuras base

nn Grafcet soporta diferentes tipos de estructura secuencial:Grafcet soporta diferentes tipos de estructura secuencial:–– Estructura base: trata conceptos de secuencialidad y concurrenciEstructura base: trata conceptos de secuencialidad y concurrenciaa–– Estructura lógica: trata conceptos de concatenación de estructurEstructura lógica: trata conceptos de concatenación de estructurasas

nn Estructuras baseEstructuras base

–– Estructuras de Estructuras de secuencia únicasecuencia únicann Son estructuras formadas por secuencias de etapas que se van actSon estructuras formadas por secuencias de etapas que se van activando ivando

una tras otra, sin interacción con ninguna otra estructurauna tras otra, sin interacción con ninguna otra estructura

–– Estructuras de Estructuras de secuencia paralelasecuencia paralelann Son un conjunto de estructuras únicas activadas por una misma Son un conjunto de estructuras únicas activadas por una misma

transición de forma simultanea. Después de la activación de las transición de forma simultanea. Después de la activación de las distintas distintas secuencias su evolución se produce de forma independientesecuencias su evolución se produce de forma independiente


4444

GrafcetGrafcetEstructuras baseEstructuras base

2

1

Estructura de secuencia únicaEstructura de secuencia única

12

11

22

21

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

32

31

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

xx

xx

yy

yy

yy

11

Estructura de secuencias Estructura de secuencias paralelasparalelas

23


4545






4646

GrafcetGrafcetEstructuras lógicasEstructuras lógicas

nn Funciones lógicas OR, AND y saltos condicionalesFunciones lógicas OR, AND y saltos condicionalesnn Divergencia ORDivergencia OR

–– Se utiliza cuando lo que se trata es de modelar la posibilidad dSe utiliza cuando lo que se trata es de modelar la posibilidad de e tomar dos o más secuencias alternativas a partir de una etapa tomar dos o más secuencias alternativas a partir de una etapa común.común.

n

n1

n2

xx yy

La etapa La etapa nn pasará a estar activa si estando activa la etapa pasará a estar activa si estando activa la etapa n1n1, se , se satisface la condición de transición o receptividad satisface la condición de transición o receptividad xx. De igual . De igual forma la etapaforma la etapa n2n2 pasará a estar activa si estando activa la etapa pasará a estar activa si estando activa la etapa n1n1 se satisface la condición de transición o receptividad se satisface la condición de transición o receptividad yy..

24


4747


nn Convergencia ORConvergencia OR

nn Divergencia ANDDivergencia AND

–– Permite la implementación de procesos concurrentes síncronos, dePermite la implementación de procesos concurrentes síncronos, deforma que dos o más subprocesos del sistema, representados por lforma que dos o más subprocesos del sistema, representados por las as secuencias paralelas, pueden activarse de forma sincronizada.secuencias paralelas, pueden activarse de forma sincronizada.

n1

xx yy

n2n la etapa la etapa n1n1 pasará a estar activa, si estando activa la etapa pasará a estar activa, si estando activa la etapa nn se se satisface la condición de transición o receptividad satisface la condición de transición o receptividad xx; o si ; o si estando activa la etapa estando activa la etapa n2n2 se satisface la condición de transición se satisface la condición de transición o receptividad o receptividad yy..


4848


nn Grafcet. Divergencia en ANDGrafcet. Divergencia en AND

nn Convergencia en ANDConvergencia en AND

n1

n n2

d + cd + cLa etapa La etapa n2n2 y y nn pasarán al estado activo, si estando activa la pasarán al estado activo, si estando activa la etapaetapa n1n1 se satisface la condición de transición o receptividad se satisface la condición de transición o receptividad d+cd+c

n1

xx

n2n La etapa La etapa n1n1 pasará a estar activa, si estando las etapas pasará a estar activa, si estando las etapas nn--11 y y nn--22activas se satisface la condición de transición o receptividad activas se satisface la condición de transición o receptividad xx

25


4949


nn Saltos CondicionalesSaltos Condicionales

i+1

i

..

..

..

..

i+j

i+j+1

i+1

i

..

..

..

..

i+j

i+j+1

xx xx

yy yy

zz zz

uu uu

(a)(a) (b)(b)

(a) (a) se implementa un se implementa un salto condicionalsalto condicional a la etapa i+j+1 si esta a la etapa i+j+1 si esta activada la etapa i y se cumple la condición de transición o activada la etapa i y se cumple la condición de transición o receptividadreceptividad(b)(b) se implementa un bucle que permite la repetición de la secuencse implementa un bucle que permite la repetición de la secuencia ia de etapas hasta que x sea igual a 1.de etapas hasta que x sea igual a 1.


5050





26


5151

GrafcetGrafcetEjemploEjemplo

nn El siguiente ejemplo, dos montacargas se mueva cuando se pulsa El siguiente ejemplo, dos montacargas se mueva cuando se pulsa un botón (x1 o x2) en sentido ascendente hasta el final de un botón (x1 o x2) en sentido ascendente hasta el final de recorrido (s,t), y de inmediato se descendiende a la situación recorrido (s,t), y de inmediato se descendiende a la situación inicial (q,r).inicial (q,r).

D1 U1D1 U1

qq

ss

X1X1

D2 U2D2 U2

rr

tt

X2X2


5252


nn Primer supuesto: Primer supuesto: –– La pulsación de x1 o x2 deberá iniciar el movimiento ascendente La pulsación de x1 o x2 deberá iniciar el movimiento ascendente del del

montacargas m1 o m2 respectivamente. Sólo un montacargas debe montacargas m1 o m2 respectivamente. Sólo un montacargas debe estar en funcionamiento a la vez. También inicialmente se suponeestar en funcionamiento a la vez. También inicialmente se suponeque el accionamiento simultáneo de los dos pulsadores no puede que el accionamiento simultáneo de los dos pulsadores no puede ocurrir.ocurrir.

0

X1 X1 ⋅⋅ qq X2 X2 ⋅⋅ rr

U11 U23

ss

D12

tt

D24

qq rr

27


5353


nn Variación: se requiere un sólo pulsador X para iniciar el Variación: se requiere un sólo pulsador X para iniciar el movimiento de los dos montacargas, sincronismo en el inicio del movimiento de los dos montacargas, sincronismo en el inicio del movimiento y la única restricción que se impone es que para cadamovimiento y la única restricción que se impone es que para cadaciclo de funcionamiento ambos montacargas deben estar situados ciclo de funcionamiento ambos montacargas deben estar situados en su posición incial (q y r). Además se deja abierta la posibilen su posición incial (q y r). Además se deja abierta la posibilidad idad de que los dos montacargas posean movimientos con distintas de que los dos montacargas posean movimientos con distintas velocidades.velocidades.

D1 U1D1 U1

qq

ss

XX

D2 U2D2 U2

rr

tt


5454


nn Ejemplo con un solo pulsadorEjemplo con un solo pulsador

nn Con acciones condicionalesCon acciones condicionales

U1 U2

ss

D12

tt

D2

1 3

0 5

X X ⋅⋅ q q ⋅⋅ rr

qq rr

4

U1 U2

ss tt

1 3

0

X X ⋅⋅ q q ⋅⋅ rr

2 4

q ⋅ r

D2D1

qq rr

28


5555


nn Si en el ejemplo anterior se pretende que exista también Si en el ejemplo anterior se pretende que exista también sincronismo en el moviento de descenso del montacargas, para sincronismo en el moviento de descenso del montacargas, para ello el sistema debe esperar a que ambos montacargas se ello el sistema debe esperar a que ambos montacargas se encuentren en la posición (s, t) antes de iniciar el movimiento encuentren en la posición (s, t) antes de iniciar el movimiento de de descenso simultáneo hasta la situación inicial (q, r).descenso simultáneo hasta la situación inicial (q, r).

X X ⋅⋅ q q ⋅⋅ rr

1

s s ⋅⋅ tt

2

q q ⋅⋅ rr

0

U1 U2

D1 D2

ss tt

qqrr


5656


U1 U2

ss tt

1 5

0

D2D1

2 6

11

7

qq rr

4 8

11

3

29


5757


nn GrafcetGrafcet–– IntroducciónIntroducción–– Símbolos normalizadosSímbolos normalizados–– Reglas de evolución del GrafcetReglas de evolución del Grafcet–– Posibilidades de representación de automatismos con GrafcetPosibilidades de representación de automatismos con Grafcet–– Implementación del Grafcet sobre autómatas programablesImplementación del Grafcet sobre autómatas programables–– Niveles de GrafcetNiveles de Grafcet–– Representación de situaciones especiales en GrafcetRepresentación de situaciones especiales en Grafcet


5858

GrafcetGrafcetImplementación del Grafcet sobre A.P.IImplementación del Grafcet sobre A.P.I

nn Diagrama Grafcet que representa el proceso Diagrama Grafcet que representa el proceso ⇒⇒ en un algoritmo en un algoritmo de control y su posterior programación sobre un API.de control y su posterior programación sobre un API.

nn Para ello a cada una de las etapas en las que se divide el GrafcPara ello a cada una de las etapas en las que se divide el Grafcet et se le asocia una variable interna.se le asocia una variable interna.

nn La condición de transición es la encarga de activar la etapa La condición de transición es la encarga de activar la etapa siguiente y desactivar la anterior; para ello se utilizan las siguiente y desactivar la anterior; para ello se utilizan las instrucciones Set y Reset que poseen todos los autómatas instrucciones Set y Reset que poseen todos los autómatas programables. programables.

30


5959


nn En el Siemens S7En el Siemens S7--200 las instrucciones SET y RESET son:200 las instrucciones SET y RESET son:

nn Cuando se ejecutan las operaciones “Set” (Poner a 1 Cuando se ejecutan las operaciones “Set” (Poner a 1 (S)) y “Reset” (Poner a 0 (R)), se activa (se pone a (S)) y “Reset” (Poner a 0 (R)), se activa (se pone a 1) o se desactiva (se pone a 0) el número indicado 1) o se desactiva (se pone a 0) el número indicado de salidas (N) a partir del valor indicado por el bit o de salidas (N) a partir del valor indicado por el bit o por el parámetro OUT.El margen de E/S que se por el parámetro OUT.El margen de E/S que se pueden poner a 0 está comprendido entre 1 y 255. pueden poner a 0 está comprendido entre 1 y 255.

nn Las instrucciones Set y Reset se utilizan para activar Las instrucciones Set y Reset se utilizan para activar o desactivar las variables internas que en este o desactivar las variables internas que en este autómata son las marcas internas (M0.0, M0.1,...., autómata son las marcas internas (M0.0, M0.1,...., etc.).etc.).


6060

..

..

..


cc

dd

0

aa

bb

x

z

y

Activa la etapa Activa la etapa “y” y desactivar la “y” y desactivar la etapa “x”etapa “x”

Activa la etapa Activa la etapa “z” y desactivar “z” y desactivar la etapa “y”la etapa “y”

31


6161


nn Para activar la etapa inicial “0” existen diferentes formas :Para activar la etapa inicial “0” existen diferentes formas :–– Como última línea del programa de control del autómata, se pone Como última línea del programa de control del autómata, se pone a a

cero “Reset” de la marca asignada a la última etapa, siempre quecero “Reset” de la marca asignada a la última etapa, siempre que la la condición de transición se cumpla. Además añadimos una línea máscondición de transición se cumpla. Además añadimos una línea másdonde se active la marca correspondiente a la etapa inicial siemdonde se active la marca correspondiente a la etapa inicial siempre pre que todas las etapas anteriores estén desactivadas.que todas las etapas anteriores estén desactivadas.

. . . .


6262


–– Otra posibilidad es que cuando se cumpla la última condición de Otra posibilidad es que cuando se cumpla la última condición de transición se desactive la última etapa activa y se active la ettransición se desactive la última etapa activa y se active la etapa apa inicial.inicial.

–– Existe otra posibilidad de activación de la etapa inicial, que sExiste otra posibilidad de activación de la etapa inicial, que se realiza e realiza mediante el uso de variables internas del sistema. Esta última omediante el uso de variables internas del sistema. Esta última opción pción depende del tipo de autómata utilizado.depende del tipo de autómata utilizado.

32


6363


nn Varios ejemplos de cómo codificar en lenguajes de contactos Varios ejemplos de cómo codificar en lenguajes de contactos algunos casos que se pueden dar en diagramas Grafcetalgunos casos que se pueden dar en diagramas Grafcet–– Divergencia ORDivergencia OR

n

n1

n2

xx xx


6464


–– caso de secuencias paralelascaso de secuencias paralelas

13

11

14

12

..

..

..

..

..

..

..

..

23

21

24

22

10aa

bb

25

33


6565


–– Saltos condicionales a otras etapas Saltos condicionales a otras etapas

2

1

..

..

..

..

8

9

12

11

..

..

..

..

25

26

xx xx

yy yy

zz zz

uu uu

(a)(a) (b)(b)

(a)

(b)


6666

GrafcetGrafcetImplementación delImplementación del GrafcetGrafcet sobre A.P.Isobre A.P.I

nn Mediante funciones lógicas en un diagrama de escaleraMediante funciones lógicas en un diagrama de escalera–– La La ecuaciecuacióón de activacin de activacióón o desactivacin o desactivacióón asociada a la etapan asociada a la etapa

enenéésima :sima :

"La etapa E"La etapa Enn se activarse activaráá, si estando activada la etapa E, si estando activada la etapa Enn--11 y desactivada y desactivada la Ela En+1n+1 se satisface la transicise satisface la transicióónn TTnn--11.. ApartirApartir de este instante de este instante permanecerpermaneceráá activada hasta que se active la Eactivada hasta que se active la En+1n+1""

–– Aparte se tiene que afrontar las Aparte se tiene que afrontar las ecuaciones de activaciecuaciones de activacióón de las n de las acciones asociadas a las etapasacciones asociadas a las etapas. La expresi. La expresióón de estas ecuaciones n de estas ecuaciones dependerdependeráá del cardel caráácter condicional o incondicional de estas acciones.cter condicional o incondicional de estas acciones.

nnnnn EETEE ⋅+⋅= +−− 111

34


6767


E3

0

E5

E4

TaTa

TbTb

TcTc

TdTd

.

.

.

A1

A2 A3 A4

A5 A6

xx

Etapa nEtapa núúmero 3mero 3

31

4323

EA

EETEE a

=

+⋅=

Etapa nEtapa núúmero mero 44

44

43

42

5434

EA

EA

EA

EETEE b

===

+⋅=

Etapa nEtapa núúmero mero 55

56

55

6545

ExA

EA

EETEE c

⋅==

+⋅=


6868


nn Si Si GrafcetGrafcet ªª estructuras lestructuras lóógicas, saltos, etc gicas, saltos, etc ªª Fun. Log. +ComplejasFun. Log. +Complejasnn Partiendo de Partiendo de EcuacEcuac. General:. General:

–– CondACondA: condici: condicióón de activacin de activacióónn–– CondCondDD, condici, condicióón den de manteniemientomanteniemiento y desactivaciy desactivacióónn

nn DIVERGENCIA ORDIVERGENCIA OR

( ) ( )tECondCondttE nDAn ⋅+=∆+

E1

E0

Ei

x1 xi

E2

x2

( ) ∑=

=+++=i

nniD EEEECond

121 .....

∏=

=i

nnD ECond

1

( ) ( )tEECondttEi

nnA 0

10 ⋅+=∆+ ∏

=

MORGANMORGAN

35


6969


nn CONVERGENCIA ORCONVERGENCIA OR

nn DIVERGENCIA ANDDIVERGENCIA AND

E0E0

x1 xi

E2E2

x2

EiEiE1E1 ∑=

⋅=⋅++⋅+⋅=i

nnnijA xExExExECond

12211 )....(

( ) ( )tECondxEttE Dn

i

nn 0

10 ⋅+⋅=∆+ ∑

=

E0E0

E1E1 EnEn

x

E2E2 .................

∏=

=i

nnD ECond

1

( ) ( )tEECondttEi

nnA 0

10 ⋅+=∆+ ∏

=


7070


nn CONVERGENCIA ANDCONVERGENCIA AND

E0E0

E1E1 EnEn

x

E2E2 .................

xECondi

nnA ⋅

= ∏

=1

( ) ( )tECondxEttE D

i

nn 0

10 ⋅+⋅

=∆+ ∏

=

36


7171


nn Etapas inicialesEtapas iniciales–– La etapa/as inicial/es deben quedar activadas cuando se La etapa/as inicial/es deben quedar activadas cuando se

inicializa el sistema. inicializa el sistema. –– las etapas iniciales no tienen ninguna etapa ni transición las etapas iniciales no tienen ninguna etapa ni transición

precedente que puedan incluirse en las condiciones de precedente que puedan incluirse en las condiciones de activación (activación (CondACondA) de la expresión general.) de la expresión general.

–– Para solucionar este problema se introducen unas condiciones Para solucionar este problema se introducen unas condiciones de activación inicialesde activación iniciales CondAICondAI, adicionales a las condiciones de , adicionales a las condiciones de activación activación CondACondA. .

–– Este tipo de etapas se implementan, mediante la siguiente Este tipo de etapas se implementan, mediante la siguiente expresión:expresión:

( ) AAI CondCondtE +=0


7272


nn La expresiLa expresióón de las condiciones de activacin de las condiciones de activacióón iniciales se puede n iniciales se puede obtener de dos formas:obtener de dos formas:–– Aprovechando el hecho de que, en la fase de inicializaciAprovechando el hecho de que, en la fase de inicializacióón del n del

programa las variables estprograma las variables estáán inicializadas a cero y por tanto, tambin inicializadas a cero y por tanto, tambiéén n todas las variables internas representativas de las diversas etatodas las variables internas representativas de las diversas etapas pas existentes estarexistentes estaráán inicializadas a cero.n inicializadas a cero.

Esta expresiEsta expresióón puede llegar a ser laboriosa de implementar, si eln puede llegar a ser laboriosa de implementar, si elGrafcetGrafcet que se estque se estáá realizando dispone de un gran nrealizando dispone de un gran núúmero de mero de etapas.etapas.

∏=

=i

nnAI ECond

1

( ) A

i

nn CondEtE += ∏

=10

37


7373


–– Otra posibilidad, aparece por el hecho de que los autOtra posibilidad, aparece por el hecho de que los autóómatas matas programables disponen de una serie de marcas del sistema o marcaprogramables disponen de una serie de marcas del sistema o marcas s especiales. Existe una de ellas que estespeciales. Existe una de ellas que estáá activa durante el primer ciclo activa durante el primer ciclo de programa y desactiva en los restantes.de programa y desactiva en los restantes.

SMCond AI =

AD CondtECondSMttE +⋅+=∆+ )()( 00


7474


00

X1X1 X2X2

11 33

X3X3 X4X4

X5X5 X6X6

4422

65)( 4243210 XEXEEEEEtE ⋅+⋅+⋅⋅⋅=

( ) 65)()( 420310 XEXEtEEESMttE ⋅+⋅+⋅++=∆+

( ) 65)()( 420310 XEXEtEEESMttE ⋅+⋅+⋅⋅+=∆+

Ejemplo de implementar las etapas iniciales :Ejemplo de implementar las etapas iniciales :

a)a)

b)b)

óó

38


7575




7676

GrafcetGrafcetNiveles de Grafcet Niveles de Grafcet

nn A la hora de representar mediante un grafcet el sistema de A la hora de representar mediante un grafcet el sistema de control es conveniente estructurarlo dos niveles :control es conveniente estructurarlo dos niveles :

–– Nivel 1Nivel 1 : En este nivel se representa solamente el funcionamiento : En este nivel se representa solamente el funcionamiento lógico del sistema en una terminología próxima al lenguaje corrilógico del sistema en una terminología próxima al lenguaje corriente, ente, se realiza independientemente de las decisiones que a posteriorise realiza independientemente de las decisiones que a posteriori se se tomen en cuanto a la tecnología a utilizar, a la nomenclatura y tomen en cuanto a la tecnología a utilizar, a la nomenclatura y tipo tipo de variables seleccionadas, etcde variables seleccionadas, etc

–– Nivel 2Nivel 2 : En este nivel se tienen en cuenta las decisiones : En este nivel se tienen en cuenta las decisiones tecnológicas tomadas, la nomenclatura y tipo de variables, etc. tecnológicas tomadas, la nomenclatura y tipo de variables, etc. y se y se hace referencia a ellas en el diagrama grafcet de este nivelhace referencia a ellas en el diagrama grafcet de este nivel

39


7777

GrafcetGrafcetNiveles de GrafcetNiveles de Grafcet

nn Ejemplo: Sistema de control de una máquina taladradoraEjemplo: Sistema de control de una máquina taladradora

BBAA

P

X

YZ

C

MBRBLSR


7878


nn Funcionamiento de la taladradora:Funcionamiento de la taladradora:nn existe un pulsador existe un pulsador “B”“B”, de inicialización del sistema, con objeto de que el , de inicialización del sistema, con objeto de que el

motor adquiera una velocidad de giro de régimen permanente, que motor adquiera una velocidad de giro de régimen permanente, que se se obtiene accionando obtiene accionando MM. El taladro posee varias velocidades en el sentido . El taladro posee varias velocidades en el sentido longitudinal del eje, léase bajada lenta del utensilio del taladlongitudinal del eje, léase bajada lenta del utensilio del taladro ro BLBL, , bajada rápida bajada rápida BRBR y subida rápida y subida rápida SRSR..

nn La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta medianLa pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta mediante un te un detector inductivo detector inductivo PP, y se sujeta mediante dos sujeciones accionadas por , y se sujeta mediante dos sujeciones accionadas por CC. La tarea de realizar un taladro sigue la siguiente secuencia: . La tarea de realizar un taladro sigue la siguiente secuencia: primero primero se detecta la pieza mediante el detector inductivo, posteriormense detecta la pieza mediante el detector inductivo, posteriormente se te se pulsa el botón pulsa el botón “A”“A” de inicio de operación con lo que actúan las de inicio de operación con lo que actúan las sujeciones de la pieza y al mismo tiempo se inicia el descenso rsujeciones de la pieza y al mismo tiempo se inicia el descenso rápido de ápido de la broca la broca “BR”“BR”..

nn Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la piAntes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza, el eza, el detector detector “Y”“Y” provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso lento lento “BL”“BL”, el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera , el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera “Z”“Z”. Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta . Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta alcanzar la posición de reposo alcanzar la posición de reposo “X”“X”..

40


7979


nn Grafcet Nivel 1Grafcet Nivel 1

Pulsador de inicializaciónPulsador de inicialización

Inicio de operación y detectada piezaInicio de operación y detectada pieza

2

Fin de descenso rápidoFin de descenso rápido

Motor de giro reg. permanente

Apresar pieza y descenso rápido broca

Final de carrera descendente Final de carrera descendente

4

Final de carrera ascendenteFinal de carrera ascendente

Descenso lento

Ascenso rápido de la broca

3

1

0


8080


nn Grafcet Nivel 2Grafcet Nivel 2

BB

A A ⋅⋅ pp

2

YY

0

M

M C BR

ZZ

4

XX

M C BL

M C SR

BB

A A ⋅⋅ pp

2

YY

M+

C+ BR+

ZZ

4

XX

BR - BL+

BL - SR+

3 3

11

0 M - SR - C -

(a) Pr. monoestable(a) Pr. monoestable (b) Pr. biestable(b) Pr. biestable

41


8181




8282

t / n / temp

GrafcetGrafcetRepresentación de situaciones especiales en GrafcetRepresentación de situaciones especiales en Grafcet

nn Secuencias exclusivasSecuencias exclusivas

nn Temporizadores y contadoresTemporizadores y contadores–– Función temporización en Grafcet se implementa a través del Función temporización en Grafcet se implementa a través del

operador de temporizaciónoperador de temporización

10

9

11

a ba b a ba b

El valor de la temporización en seg, min u hor.El valor de la temporización en seg, min u hor.

Etapa a la cual esta referida la temporización.Etapa a la cual esta referida la temporización.

Indica la operación de temporización.Indica la operación de temporización.

42


8383


nn Clasificación de las temporizaciones:Clasificación de las temporizaciones:–– Temporización con retardoTemporización con retardo: Cada dispositivo de temporización tiene : Cada dispositivo de temporización tiene

asociada una variable que en este tipo de temporización permanecasociada una variable que en este tipo de temporización permanece e en estado bajo “0”, mientras que se efectúa la operación de en estado bajo “0”, mientras que se efectúa la operación de temporización.temporización.

temptemp

Variable de temporizaciónVariable de temporización

Etapa nEtapa n


8484


–– Temporización al arranqueTemporización al arranque: Cada dispositivo de temporización tiene : Cada dispositivo de temporización tiene asociada una variable que en este tipo de temporización permanecasociada una variable que en este tipo de temporización permanece e en estado lógico alto “1”, desde el mismo comienzo de la en estado lógico alto “1”, desde el mismo comienzo de la temporización, pasando a estado lógico bajo “0” cuando ha temporización, pasando a estado lógico bajo “0” cuando ha transcurrido la temporización establecida. Su funcionamiento es transcurrido la temporización establecida. Su funcionamiento es el el mismo que la temporización con retardo si la variable asociada amismo que la temporización con retardo si la variable asociada al l temporizador es complementada, por lo tanto este tipo de temporizador es complementada, por lo tanto este tipo de temporización se denota complementando la notación que temporización se denota complementando la notación que representa la temporización con retardo.representa la temporización con retardo.

temptempVariable de temporizaciónVariable de temporización

Etapa nEtapa n

43


8585


nn Incorporación de las temporizaciones al Grafcet:Incorporación de las temporizaciones al Grafcet:–– Temporización de accionesTemporización de acciones: Es el caso en el cual se pretende : Es el caso en el cual se pretende

temporizar la ejecución de la acción asociada a una etapa, de fotemporizar la ejecución de la acción asociada a una etapa, de forma rma que no se ejecute la acción hasta que transcurra un cierto instaque no se ejecute la acción hasta que transcurra un cierto instante nte de tiempo.de tiempo.

TrTrnn--11

TrTrnn

n A

t / n / tempt / n / temp

temptemp


Etapa nEtapa n

Acción AAcción A

TrTrnn


8686


–– Temporización de la transición de una etapaTemporización de la transición de una etapa: Es el caso en el cual la : Es el caso en el cual la receptividad asociada a una transición depende de que la variablreceptividad asociada a una transición depende de que la variable de e de temporización sea activada. Si se trata de una temporización contemporización sea activada. Si se trata de una temporización conretardo esta transición no será superada hasta que transcurra unretardo esta transición no será superada hasta que transcurra uncierto instante de tiempo.cierto instante de tiempo.

TrTrnn--11

n B

t / n / tempt / n / temp

temptemp


Etapa nEtapa n

Acción AAcción A

44


8787


nn ContadoresContadores–– Hay tres tipos, los que realizan la operación cuenta de forma Hay tres tipos, los que realizan la operación cuenta de forma

ascendente, descendente o ambas a la vez.ascendente, descendente o ambas a la vez.

TrTrnn--11

n B = B+1

TrTrnn

TrTrnn--11

n B = B-1

TrTrnn

11

Autómatas ProgramablesAutómatas ProgramablesISA-UMH © TDOC-2000

1

Grupo de Grupo de Tecnología IndustrialTecnología Industrial


22


ContenidoContenido

nn IntroducciónIntroducciónnn Modos de MarchaModos de Marcha

–– Marchas automáticasMarchas automáticasnn Funcionamiento semiautomáticoFuncionamiento semiautomáticonn Funcionamiento automáticoFuncionamiento automático

–– Marchas de intervenciónMarchas de intervenciónnn Marchas de ajuste del sistemaMarchas de ajuste del sistema

nn SeguridadSeguridad–– Tratamiento de alarmas y emergenciasTratamiento de alarmas y emergencias

nn Diseño estructurado de sistemas de controlDiseño estructurado de sistemas de control–– Macroetapas Macroetapas en los diagramas en los diagramas grafcetgrafcet–– Diagramas Diagramas grafcet grafcet jerarquizadosjerarquizados

22


33


ContenidoContenido





nn Diseño estructurado de sistemas de controlDiseño estructurado de sistemas de control–– MacroetapasMacroetapas en los diagramasen los diagramas grafcetgrafcet–– DiagramasDiagramas grafcetgrafcet jerarquizadosjerarquizados


44


IntroducciónIntroducción

nn AAnteriornteriormente, mente, diagrama diagrama GrafcetGrafcet teniendo en cuenta steniendo en cuenta sóólo lo ffuncionamientouncionamiento normal, sin considerar posibles paradas de normal, sin considerar posibles paradas de emergencia, tipos de funcionamiento manual o automemergencia, tipos de funcionamiento manual o automáático, etc. tico, etc.

nn DDiseiseññoo de los sistemas de control de una forma estructurada, de los sistemas de control de una forma estructurada, –– diagrama diagrama grafcetgrafcet de seguridad(paradas de emergencia)de seguridad(paradas de emergencia)–– de modos de marchade modos de marcha–– de produccide produccióón.n.

nn Ventajas:Ventajas:–– disediseñño mo máás detallado de cada una de las tareas a atender por parte s detallado de cada una de las tareas a atender por parte

del sistema de control del sistema de control –– permite y facilita su representacipermite y facilita su representacióón documentada de forma mn documentada de forma máás s

comprensible y legible para su posterior modificacicomprensible y legible para su posterior modificacióón o n o mantenimiento. mantenimiento.

33


55


IntroducciónIntroducción

nn Como resulta obvio en todo diseComo resulta obvio en todo diseñño estructurado existen relaciones o estructurado existen relaciones de intercambio de informacide intercambio de informacióón y jerarqun y jerarquíía entre cada uno de los a entre cada uno de los subsistemassubsistemas..–– Orden: Seguridad, Modos de marcha y funcionamiento normalOrden: Seguridad, Modos de marcha y funcionamiento normal

Grafcet de Seguridad

Grafcet de Modos de Marcha

Grafcet de

Producción

E1E1

EnEn--11EnEn

.

.

.

S1S1

SnSn--11SnSn

.

.

.


66


ContenidoContenido






44


77


Modos de MarchaModos de Marcha

nn Los modos de marcha son los distintos modos de funcionamiento Los modos de marcha son los distintos modos de funcionamiento que pueden darse en los sistemas automatizados(se excluye de que pueden darse en los sistemas automatizados(se excluye de esta definiciesta definicióón todo comportamiento no determinista del sistema).n todo comportamiento no determinista del sistema).

nn FFuncionamientouncionamiento normal de un sistema de control es normal de un sistema de control es ccííclicoclico. Seg. Segúún n como se ejecute este ciclocomo se ejecute este ciclo, CLASIFICACI, CLASIFICACIÓÓN:N:–– Sistemas que ejecutan el ciclo de funcionamiento indefinidamenteSistemas que ejecutan el ciclo de funcionamiento indefinidamente a a

partir de una autorizacipartir de una autorizacióón del operador.n del operador.–– Sistemas que ejecutan un ciclo y requieren la autorizaciSistemas que ejecutan un ciclo y requieren la autorizacióón del n del

operador, para realizar el siguiente y asoperador, para realizar el siguiente y asíí consecutivamente.consecutivamente.–– Sistemas en los que el operador tiene un control permanente sobrSistemas en los que el operador tiene un control permanente sobre e

la activacila activacióón de cada una de las etapas.n de cada una de las etapas.

nn Con estos modos multitud de combinaciones. Dividir en dos Con estos modos multitud de combinaciones. Dividir en dos grandes grupos: grandes grupos: marchas autommarchas automááticasticas y y marchas de intervencimarchas de intervencióón. n.


88


ContenidoContenido






55


99


Marchas automáticasMarchas automáticas

nn Es el modo de funcionamiento normal, para el cual el sistema ha Es el modo de funcionamiento normal, para el cual el sistema ha sido disesido diseññado.ado.

nn Se puede realizar una clasificaciSe puede realizar una clasificacióón dentro de las marchas n dentro de las marchas automautomááticas en:ticas en:

–– Funcionamiento semiautomFuncionamiento semiautomááticotico

–– Funcionamiento automFuncionamiento automááticotico


1010


Funcionamiento semiautomáticoFuncionamiento semiautomático

nn En este modo de funcionamiento cada ciclo necesita la En este modo de funcionamiento cada ciclo necesita la autorizaciautorizacióón del operador para ejecutarse. n del operador para ejecutarse.

nn LLa ejecucia ejecucióón de cada uno de los ciclosn de cada uno de los ciclos: : mediante la variable CC mediante la variable CC (Comienzo de ciclo)(Comienzo de ciclo). .

nn IIntroducntroducidaida en la transicien la transicióón inicial junto con las condiciones iniciales (CI) n inicial junto con las condiciones iniciales (CI) de inicio de ciclo.de inicio de ciclo.

0

CC ⋅ CI

1

N

FIN

Las condiciones iniciales(CI) pueden ser la Las condiciones iniciales(CI) pueden ser la comprobacicomprobacióón de que los distintos elementos que n de que los distintos elementos que componen el automatismo se encuentran en la componen el automatismo se encuentran en la posiciposicióón inicial para asegurar un correcto n inicial para asegurar un correcto funcionamiento del sistema.funcionamiento del sistema.

Para evitar que el operador no tenga un control total Para evitar que el operador no tenga un control total sobre la ejecucisobre la ejecucióón del ciclo o que se ejecuten ciclos n del ciclo o que se ejecuten ciclos no deseadosno deseados::

Comienzo de Ciclo(CC) mediante un flanco de Comienzo de Ciclo(CC) mediante un flanco de subidasubida

SSe introduce una etapa de "e introduce una etapa de "antianti--repeticirepeticióón" cuya n" cuya acciaccióón asociada consiste en desactivar la condicin asociada consiste en desactivar la condicióón n de comienzo de ciclo (CC) activada al inicio de ciclo de comienzo de ciclo (CC) activada al inicio de ciclo para poder pasar al ciclo siguiente.para poder pasar al ciclo siguiente.

N

N+1

CC

66

Autómatas ProgramablesAutómatas Programables

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1111


Funcionamiento automáticoFuncionamiento automático

nn CCuandouando se ejecuta la orden de comienzo de ciclo(CC), el sistema se ejecuta la orden de comienzo de ciclo(CC), el sistema permanece funcionando de forma permanece funcionando de forma ininterrumpidaininterrumpida, hasta que se , hasta que se produce una orden de parada, complementaria de la anterior.produce una orden de parada, complementaria de la anterior.

nn La parada, es este modo de funcionamiento detiene el s istema al La parada, es este modo de funcionamiento detiene el s istema al final final del ciclo en curso, a diferencia de las paradas de emergencia, cdel ciclo en curso, a diferencia de las paradas de emergencia, cuyo uyo objeto es parar de inmediato la ejecuciobjeto es parar de inmediato la ejecucióón del ciclo sea cual sea su n del ciclo sea cual sea su situacisituacióón.n.

nn Para implementar este modo de funcionamiento se uti l iza una Para implementar este modo de funcionamiento se uti l iza una estructura jerarquizada de estructura jerarquizada de dos diagramas dos diagramas GrafcetGrafcet , donde el de , donde el de orden superior(maestro), controla el funcionamiento del de ordenorden superior(maestro), controla el funcionamiento del de ordeninferior(esclavo).inferior(esclavo).


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1212


Funcionamiento automáticoFuncionamiento automático

nn 22 GrafcetGrafcet , donde el de orden superior(maestro), controla el , donde el de orden superior(maestro), controla el funcionamiento del de orden inferior(esclavo).funcionamiento del de orden inferior(esclavo).

0

E11 ⋅ CI

1

N

FIN

10

CC ⋅ CI ⋅ PC

11

PC Parada de CicloParada de Ciclo

ParadaParada

Marcha AutomáticaMarcha Automática

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1313


ContenidoContenido

nn IntroducciónIntroducción

nn Modos de MarchaModos de Marcha

–– Marchas automáticasMarchas automáticasnn Funcionamiento semiautomáticoFuncionamiento semiautomático

nn Funcionamiento automáticoFuncionamiento automático

–– Marchas de intervenciónMarchas de intervención

nn Marchas de ajuste del sistemaMarchas de ajuste del sistema

nn SeguridadSeguridad

–– Tratamiento de alarmas y emergenciasTratamiento de alarmas y emergencias

nn Diseño estructurado de sistemas de controlDiseño estructurado de sistemas de control

–– MacroetapasMacroetapas en los diagramasen los diagramas grafcetgrafcet

–– DiagramasDiagramas grafcetgrafcet jerarquizadosjerarquizados


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Marchas de intervenciónMarchas de intervención

nn Son modos de funcionamiento especiales, ut i l izados en los Son modos de funcionamiento especiales, ut i l izados en los perper ííodos de ajuste del funcionamiento de los sistemas de control odos de ajuste del funcionamiento de los sistemas de control automautomááticos. ticos.

–– Una vez implementado un sistema automUna vez implementado un sistema automáático, pueden aparecer t ico, pueden aparecer asasííncronismosncronismos en su funcionamiento, de difen su funcionamiento, de dif íí cil previsicil previsióón a priori, n a priori, derivados entre otros motivos de la clase de tecnologderivados entre otros motivos de la clase de tecnolog íía utilizada.a utilizada.

–– AdemAdemáás estos s estos asasííncronismosncronismos tambitambiéén pueden aparecer por n pueden aparecer por envejecimiento, deterioro o falta de mantenimiento de los elemenenvejecimiento, deterioro o falta de mantenimiento de los elementos tos integrantes del proceso.integrantes del proceso.

nn ““Marchas de ajuste del sistemaMarchas de ajuste del sistema””

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Marchas de ajuste del s istemaMarchas de ajuste del s istema

nn El El operador ejerce un control estricto no ya sobre la ejecucioperador ejerce un control estricto no ya sobre la ejecucióón de n de un ciclo, sino sobre un ciclo, sino sobre la ejecucila ejecucióón de una etapa o conjunto de el las n de una etapa o conjunto de el las en un mismo ciclo. en un mismo ciclo.

nn Es la forma de operaciEs la forma de operacióón uti l izada, sobre todo en los n uti l izada, sobre todo en los procesos de procesos de ajuste y puesta a punto de los sistemas automatizadosajuste y puesta a punto de los sistemas automatizados , mediante , mediante el cual se corrigen funcionamientos imprevistos, fal los, averel cual se corrigen funcionamientos imprevistos, fal los, aver íías o as o correcciones precisas en el funcionamiento de las mcorrecciones precisas en el funcionamiento de las máá quinas o quinas o disposit ivos de control.disposit ivos de control.

nn FFrecuentementerecuentemente la parada del sistema, bien sea por inhibicila parada del sistema, bien sea por inhibicióón de n de las acciones asociadas a las etapas, o bien por congelacilas acciones asociadas a las etapas, o bien por congelacióón del n del automatismo impidiendo el franqueamiento de determinadas automatismo impidiendo el franqueamiento de determinadas transiciones. transiciones.

nn Este modo de funcionamiento requiere un conocimiento exhaust ivo Este modo de funcionamiento requiere un conocimiento exhaust ivo del del sistema, por parte del operador, assistema, por parte del operador, as íí como la implementacicomo la implementaci óón del sistema n del sistema mediante una tecnologmediante una tecnolog íí a que haga posible una fa que haga posible una fáácil intervencici l intervencióón.n.


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ContenidoContenido











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SeguridadSeguridad

nn El sistema de control diseEl sistema de control diseññado ha de tener en cuenta situaciones ado ha de tener en cuenta situaciones imprevistas, averimprevistas, aver íías, emergencias, etc de forma que se garantice as, emergencias, etc de forma que se garantice el buen funcionamiento del s istema. el buen funcionamiento del s istema.

nn HH ay del que asegurar la ay del que asegurar la integr idad de los operadores humanosintegr idad de los operadores humanos al cargo al cargo de los sistemas o bien la de los sistemas o bien la seguridad de las propias instalaciones seguridad de las propias instalaciones industrialesindustriales donde se ubique el s istema, cuya reparacidonde se ubique el s istema, cuya reparacióón puede suponer n puede suponer un coste elevado.un coste elevado.

nn SSeguridadeguridad engloba:engloba:–– SeSeguridadguridad: anular el posible peligro para las personas e instalaciones: anular el posible peligro para las personas e instalaciones

–– Disponibil idad: eliminar las paradas como consecuencia de fallosDisponibil idad: eliminar las paradas como consecuencia de fallos del del sistemasistema

nn El estudio de la seguridad del sistemaEl estudio de la seguridad del sistema tiene que abordar tanto el t iene que abordar tanto el ananáálisis de riesgos(probabil idad y gravedad en la aparicil is is de riesgos(probabil idad y gravedad en la aparicióón), asn), as íícomo el cumplimiento de la normativa legal al respecto. como el cumplimiento de la normativa legal al respecto.


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Tratamiento de alarmas y emergenciasTratamiento de alarmas y emergencias

nn SSegegúúnn el grado en que la alarma pueda afectar al sistema:el grado en que la alarma pueda afectar al sistema:–– Alarmas localesAlarmas locales: son las que afectan s: son las que afectan sóó lo parcialmente al sistema.lo parcialmente al sistema.

–– Alarmas generalesAlarmas generales: son las que afectan a la totalidad del sistema y : son las que afectan a la totalidad del sistema y por lo general serpor lo general seráán prioritarias.n prioritarias.

nn IImplementarmplementar mediante la introduccimediante la introduccióón de una nueva variable de la n de una nueva variable de la forma siguiente:forma siguiente:

nn IntroducciIntroduccióón de la variable asociada en las condiciones de desactivacin de la variable asociada en las condiciones de desactivacióón n de la funcide la funcióón ln lóógicagica activadoraactivadora//desact ivadoradesact ivadora de etapa.de etapa.

nn IntroducciIntroduccióón de la variable asociada en las funciones ln de la variable asociada en las funciones lóógicas asociadas a gicas asociadas a las receptividades.las receptividades.

nn IntroducciIntroduccióón de la variable asociada como condicin de la variable asociada como condicióón adicional a la n adicional a la ejecuciejecucióón de las acciones asociadas a las etapas.n de las acciones asociadas a las etapas.

( )111 +−− ⋅+⋅⋅⋅= nnnnTLn EETEAAEAlarma localAlarma local Alarma totalAlarma total

1010


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1919



nn El tratamiento de las alarmas producidas en el sistema frente a El tratamiento de las alarmas producidas en el sistema frente a situaciones de emergencia puede sesituaciones de emergencia puede serr ::

–– Sin secuencia de emergenciaSin secuencia de emergencia : ante una situaci: ante una situacióón de alarma, el n de alarma, el sistema se l imita a detener su evolucisistema se l imita a detener su evolucióón y suspende las operaciones n y suspende las operaciones bbáásicas, asociadas a la etapa donde se produce la suspensisicas, asociadas a la etapa donde se produce la suspensióón.n.

nn InhibiciInhibicióón de accionesn de acciones

nn CongelaciCongelacióón del automatismon del automatismo

3

2

T2

4

T3

T4

A

B

C

TA

TA

TA

3

2

T2 ⋅⋅

4

T3 ⋅⋅

T4 ⋅⋅

A

B

C

TA

TA

TA

TA

TA

TA

InhibiciInhibicióón de accionesn de acciones CongelaciCongelaci óón del automatismon del automatismo


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–– Con secuencia de emergenciaCon secuencia de emergencia : :

nn AAlarmalarma deriva hacia la ejecucideriva hacia la ejecucióó n de una secuencia de emergencia, n de una secuencia de emergencia, constituida por una o mconstituida por una o máás etapas, cuyas acciones ests etapas, cuyas acciones estáán orientadas a n orientadas a situar a los operadores y al proceso mismo en las mejores condicsituar a los operadores y al proceso mismo en las mejores condic iones iones posibles, en orden a salvaguardar su integridad. posibles, en orden a salvaguardar su integridad.

3

2

T2 ⋅⋅

4

T3 ⋅⋅

T4 ⋅⋅

18

10

Secuencia deEmergencia

TA

TA

TA

TA

TA

TA

1111


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ContenidoContenido












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Diseño estructurado de sistemas de controlDiseño estructurado de sistemas de control

nn DDiseiseññoo estructurado de un sistema de controlestructurado de un sistema de control ..

–– representacirepresentacióón separada de los diversos aspectos del modelo del n separada de los diversos aspectos del modelo del sistema, tales como: sistema, tales como:

nn funcionamiento normalfuncionamiento normal

nn modos de marcha posiblesmodos de marcha posibles

nn paradas de emergencia, etc. paradas de emergencia, etc.

–– Este diseEste diseñño se consigue realizar con ayuda de diagramas funcionales o se consigue realizar con ayuda de diagramas funcionales parcialesparciales, , asasíí como las relaciones como las relaciones existentes existentes entre ellos.entre ellos.

1212


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nn MacroetapasMacroetapas

–– LasLas macroetapasmacroetapas , sustituyen secuencias de etapas, cuya aparici, sustituyen secuencias de etapas, cuya aparicióón se n se repite en varias ocasiones a la largo del diagramarepite en varias ocasiones a la largo del diagrama grafcetgrafcet . El objetivo . El objetivo que se persigue es la simplicidad y legibil idad de los diagramasque se persigue es la simplicidad y legibil idad de los diagramasgrafcetgrafcet ..

–– RReglaseglas::nn La expansiLa expansi óó n de unan de una macroetapamacroetapa siempre tendrs iempre tendráá una sola etapa de entrada y una una sola etapa de entrada y una

sola etapa de sal ida.sola etapa de sal ida.

nn La etapa de entrada (E) se activarLa etapa de entrada (E) se activaráá cuando se active lacuando se active la macroetapamacroetapa ..

nn La activaciLa activacióó n de la etapa de salida (S) implicarn de la etapa de salida (S) implicaráá la validacila validacióó n de las transiciones n de las transiciones inmediatamente poster iores a lainmediatamente poster iores a la macroetapamacroetapa ..

M3

2

T2

6

T7

M3

E3

=1

5

T5

=1

3

4

T3

T4

S3


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nn Diagramas Diagramas Grafcet Grafcet JerarquizadosJerarquizados

–– Entre cada uno de estos diagramasEntre cada uno de estos diagramas grafcetgrafcet parciales debe haber una parciales debe haber una relacirelacióón n jerarquicajerarquica.. FForzado de estados de uno u otroorzado de estados de uno u otro gracetgracet ..

nn La La jerarquizaciónjerarquización debe respetar una serie de debe respetar una serie de reglasreglas: :

–– Si unSi un grafcetgrafcet tiene la posibil idad de forzar otro, este no tendrá tiene la posibil idad de forzar otro, este no tendrá ninguna posibil idad de forzar al anteriorninguna posibil idad de forzar al anterior

–– en todo instante unen todo instante un grafcetgrafcet sólo podrá ser forzado por unsólo podrá ser forzado por un unico unico grafcetgrafcet ..

2 F/G2:{8,10} 3 F/G2:{ } 4 F/G2:{ * }

( 1 ) ( 2 ) ( 3 )

Cuando este activa la etapa 3 del grafcet actual, el

grafcet G2 pasa a tener todas sus etapas desactivadas

hasta que se desactiva la etapa 3 del grafcet actual

1313


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0

E11 ⋅⋅ CI

1

N

FIN

10

Rearme

11

PC

F/G2:{0}F/G1:{40}

40

41

Grafcet de Producción (G2)

Grafcet de Modos de Marcha (G1)

Grafcet de Seguridad (G0)

ParadaParada

MarchaMarcha

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