curso de automatas

8/6/2019 curso de automatas

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Curso de programacin de autmatas Pg. 1

Resumen

El presente Proyecto Final de Carrera ha consistido bsicamente en la redaccin de

un Curso de programacin de autmatas programables. El objetivo principal del trabajo es

proporcionar una herramienta eminentemente prctica para iniciarse en las tcnicas de

programacin de autmatas. El tratado est dirigido a estudiantes, tcnicos, ingenieros y

cualquier otra persona interesada en el conocimiento y utilizacin de los citados dispositivos.

El trabajo se estructura en tres partes. La primera de ellas consiste en una

introduccin a la estructura y funcionamiento de los autmatas. Partiendo de una brevsima

pincelada histrica se presentan los componentes y estructura de los autmatas, loslenguajes de programacin habituales, la utilizacin de estos aparatos en redes de control

ms complejas y otros aspectos relacionados con los mismos. Se hace especial hincapi en

las unidades de entradas y salidas que son los elementos ms caractersticos de los

autmatas.

La segunda parte introduce los conceptos bsicos de programacin centrndose en

el lenguaje de diagrama de contactos o ladder que es el que se utiliza a lo largo de todo el

trabajo. Se presentan los elementos bsicos empleados en los algoritmos redactados en

este lenguaje (contactos, bobinas, temporizadores y contadores) y se desarrollan losconceptos fundamentales de la programacin de autmatas tales como circuito marcha-

paro, ciclo de ejecucin y mapa de memoria. Se presta especial atencin a la doble

dimensin del diagrama de contactos, como esquema elctrico y como lenguaje lgico, por

resultar particularmente instructiva.

En la tercera parte, la ms extensa del trabajo, se proponen una serie de 27

ejercicios de programacin destinados a que el lector ponga en prctica y desarrolle los

conocimientos adquiridos. Aunque los ejercicios estn resueltos y comentados, se presentan

con la intencin de que el lector los resuelva y aborde las dificultades que plantean, que sersin duda la mejor manera de aprender a programar un autmata. La mayora de ejercicios

estn inspirados en automatismos habituales en la vida cotidiana y se dividen en tres

bloques: problemas genricos, problemas de temporizadores y problemas de contadores.


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Sumario

RESUMEN ____________________________________________________ 1SUMARIO_____________________________________________________ 31 INTRODUCCIN______________________________________________ 5

1.1 Objetivo y origen del proyecto .............................................................................. 51.2 Alcance del proyecto............................................................................................. 51.3 Apartados del texto................................................................................................ 61.4 Metodologa utilizada ............................................................................................ 71.5 Criterios de elaboracin ...................................................................................... 11

2 CURSO DE PROGRAMACIN DE AUTMATAS___________________ 13

2.1 Introduccin a los autmatas..........................................................................13

2.1.1 Que es un autmata?.............................................................................................13

2.1.2 Perspectiva histrica de los autmatas....................................................................142.1.3 Arquitectura de un autmata programable..............................................................172.1.4 Consola de programacin y perifricos....................................................................26

2.1.5 Redes y comunicaciones..........................................................................................272.1.6 Lenguajes de programacin.....................................................................................28

2.2 Programacin de autmatas............................................................................332.2.1 Algebra de Boole......................................................................................................332.2.2 Materializacin fsica de las ecuaciones lgicas......................................................352.2.3 El diagrama de contactos.........................................................................................372.2.4 El circuito bsico: marcha-paro................................................................................402.2.5 Ciclo de ejecucin.....................................................................................................452.2.6 Mapa de memoria.....................................................................................................46

2.2.7 Temporizadores y contadores .................................................................................482.2.8 Tratamiento de datos................................................................................................542.2.9 Otros recursos de programacin..............................................................................58

2.3 Ejercicios de programacin.............................................................................632.3.1 Ejercicios genricos..................................................................................................642.3.2 Ejercicios de temporizadores....................................................................................802.3.3 Ejercicios de contadores...........................................................................................962.3.4 Variables alfanumricas y otras herramientas.......................................................120


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3 CONCLUSIONES ___________________________________________127

ANEXOS____________________________________________________129ANEXO 1. GOBIERNO DE UN ASCENSOR ___________________________ 131ANEXO 2. REGULACIN SEMAFRICA ADAPTATIVA _________________ 149ANEXO 3. ESTUDIO ECONMICO __________________________________ 171ANEXO 4. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL _______________________ 173ANEXO 5. RIESGOS LABORALES __________________________________ 175

AGRADECIMIENTOS__________________________________________177BIBLIOGRAFA ______________________________________________179


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1 Introduccin

1.1 Objetivo y origen del proyecto

El objetivo del presente proyecto es la elaboracin de un texto didctico que pueda ser

de utilidad para los estudiantes de ingeniera que se inician en el conocimiento y progra-

macin de autmatas.

El departamento de Ingeniera Elctrica de la ETSEIB dispona de un curso sobre el

lenguaje de programacin Grafcet elaborado por un antiguo alumno y se consider

conveniente completarlo con un curso sobre de autmatas.

La bibliografa sobre autmatas es abundante y en la red se pueden encontrar

numerosos trabajos de calidad muy desigual, sin embargo casi todos ellos se centran en los

aspectos tcnicos, estructurales y funcionales de los autmatas dejando de lado la

programacin de los mismos. Por otro lado los manuales de programacin y uso facilitados

por los fabricantes ofrecen una relacin detallada y exhaustiva de todas las funciones y

recursos del autmata pero no son una herramienta pedaggica til. Por este motivo se

decidi dedicar el trabajo a la programacin de autmatas dando especial relevancia a una

serie de ejercicios propuestos para que el lector pueda aprender, desarrollar y practicar las

distintas tcnicas de programacin.

1.2 Alcance del proyecto

El texto que aqu se presenta no pretende ser un tratado amplio y pormenorizado

sobre autmatas sino un herramienta util para aprender a programar estos dispositivos. Por

esta razn la primera parte del proyecto, en la que se expone la estructura y funcionamientode los autmatas, no es particularmente extensa sino que se limita a proporcionar los

conocimientos bsicos que permitan abordar a posteriori los apartados de programacin.

Por el contrario, la coleccin de ejercicios que conforma la tercera parte del texto es

la mas extensa del trabajo y con ella se pretende que el aprendizaje se fundamente en la

realizacin prctica de algoritmos. Quien hace un cesto hace ciento dice un refrn y del

mismo modo se puede decir que se aprende a programar haciendo programas. Esa es la

filosofa que preside este trabajo. La intencin ltima es que el estudiante se enfrente a las


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diversas dificultades que se pueden plantear al elaborar programas para autmatas de

manera que al finalizar el curso pueda abordar cualquier caso real que se presente.

As pues, se puede definir el alcance del proyecto como el de un texto acadmico

que pretende ser una herramienta til para aprender a programar autmatas en base a unabreve introduccin terica y a una amplia coleccin de ejercicios prcticos.

1.3 Apartados del texto

El texto se estructura en tres partes: una introduccin terica a los autmatas, los

conceptos bsicos de programacin y una coleccin de ejercicios de programacin.

La primera parte constituye una breve introduccin a los automtas programables

tambin conocidos como PLCs (Programmable Logic Controler) por sus siglas en ingls.

Despues de una sucinta perspectiva histrica se detallan las partes constituyentes del

autmata, se repasan los lenguajes de programacin utilizados y se comentan otros

aspectos como su empleo en redes de control de nivel superior en combinacin con

ordenadores. En esta parte se hace especial hincapi en las unidades de entradas y salidas

del autmata, tal vez por ser los elementos peor comprendidos y peor explicados en la

mayora de los tratados sobre estos dispostivos.

La segunda parte introduce los conceptos bsicos de programacin relacionados con

los autmatas. Tras una breve exposicin del algebra de Boole se analiza el principio sobre

el que descansan todos los sistemas lgicos de tratamiento de datos tales como la

electrnica digital y se muestra que tambin se pueden implantar mediante circuitos

elctricos. A continuacin se exponen los conceptos habituales en programacin de autma-

tas como puede ser el ciclo de ejecucin o de scan, mapa de memoria, circuito marcha-paro,

temporizadores y contadores y tratamiento de datos.

Aunque hasta ahora se ha hablado de programacin de autmatas en general, enrigor habra que decir que se trata de un curso de programacin de autmatas en diagrama

de contactos ya que este lenguaje es el que se utiliza a lo largo de todo el texto, tanto para

las partes tericas como para los ejercicios resueltos. El gran inters del diagrama de

contactos reside en su doble faceta de esquema elctrico y a la vez de lenguaje lgico ya

que se puede contemplar desde ambos puntos de vista. El diagrama de contactos

representa de una manera simblica un circuito elctrico, muestra como se deberan

conectar una serie de rels, contactores y bobinas para obtener un determinado resultado.

Desde esta perspectiva nos acerca a una visin fisica del sistema de control, a los cables,


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contactos y circuitos con los que se materializa el control de un dispositivo. Por otra parte es

simplemente un lenguaje de programacin, un lenguaje lgico que muestra la relacin entre

una serie de seales o bits y cuando deben ser activados o desactivados. Esta doble

dimensin del diagrama de contactos lo hace particularmente instructivo y pedaggico.

Sobre este hecho se ha insistido y profundizado a lo largo de todo el tratado.

La tercera parte est compuesta por una coleccin de problemas propuestos para

que el lector se ejercite en la programacin de autmatas. Todos los ejercicios estn

resueltos y acompaados de un comentario sobre la resolucin para iluminar los puntos que

puedan resultar de ms difcil comprensin. A travs de estos comentarios se abordan los

aspectos ms complejos de la programacin de autmatas y constituyen en conjunto una

gua para afrontar las dificultades que presenta la elaboracin de algoritmos en diagrama de

contactos. A pesar de ello, tal como ya se ha dicho, el fin ltimo de los ejercicios es que el

estudiante intente resolverlos por si mismo y que la solucin ofrecida y el comentario sirvan

nicamente a efectos de comparar ambas resoluciones y de profundizar en el anlisis del

problema. La mayora de los ejercicios estn inspirados en automatismos de nuestra vida

cotidiana (tneles de lavado, ascensores, semforos, acceso a garajes, etcetera) lo cual le

da profundidad a las cuestiones planteadas tal como se ver ms adelante.

El conjunto de ejercicios esta dividido en tres bloques dedicados a los principales

elementos utilizados en la programacin en diagrama de contactos: ejercicios genricos

sobre contactos, bobinas y circuitos marcha-paro (10), ejercicios de temporizadores (8) y

ejercicios de contadores (8). Finalmente se presenta un nico ejercicio destinado a mostrar

como se efecta el tratamiento de datos en el lenguaje de diagrama de contactos.

1.4 Metodologa utilizada

En la redaccin de las dos primeras partes se ha utilizado la metodologa habitual en

la elaboracin de textos de consulta de carcter cientfico o tcnico que es el estudio dediversas fuentes de documentacin, bsicamente bibliogrficas. El texto presentado no es

lgicamente una copia de ninguna de estas fuentes sino una reelaboracin enfocada al

objetivo propuesto que es el disponer de un tratado especfico sobre programacin de

autmatas.

Tambin se han consultado manuales y catlogos de fabricantes que proporcionan

una gran cantidad de detalles y datos precisos sobre PLCs pero que no constituyen

evidentemente un texto adecuado para introducirse en la materia.


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Los trabajos y monografas hallados en internet suelen tener una calidad muy baja

incurriendo incluso en errores graves, aparte de plagiarse continuamente entre s. A pesar de

ello se han localizado algunas fuentes de informacin valiosa normalmente vinculados a

webs de universidades o a trabajos acadmicos.

Bibliografa. A lo largo del curso no se ha citado la bibliografa utilizada pues se ha

ido espigando de muy diversas fuentes y redactando en base a multitud de referencias por lo

cual se incluye en este punto una mencin a los principales textos de los que son deudoras

las dos primeras partes de este trabajo.

En cuanto a la definicin de los elementos de programacin se ha tomado como

base el libro Automatismes elctrics programables[1] en el que se describe en profundidad

un autmata de Telemecanique. Aunque se ha intentado elaborar un tratado genrico que

sirva para cualquier modelo de autmata, los bloques de funcin, las letras que caracterizanentradas y salidas y la notacin en general corresponden a este modelo concreto.

En cuanto a la estructura de los autmatas y en especial a las unidades de entradas

y salidas se ha tomado como referencia principal el texto Autmatas programables[2]. Tal

como ya se ha comentado, uno de los aspectos sobre los que suelen ser ms confusos los

tratados sobre autmatas es el referido a las entradas y salidas. El texto citado es

especialmente clarificador al respecto y cuenta con grficos muy ilustrativos sobre el modo

en que operan dichos dispositivos. Por este motivo se ha tomado tambin como orientacin

general para los grficos incluidos en el proyecto.

En cuanto a la breve introduccin histrca sobre los autmatas, el texto en el que se

ha hallado una informacin ms completa y rigurosa es Evolucin histrica de la Ingeniera

de Control [3]. No es propiamente una historia de los PLCs pero permite contextualizar la

aparicin e importancia de los autmatas dentro de la evolucin general de los sistemas de

control.

Ejercicios. A diferencia de las dos primeras partes, la coleccin de problemas que

constituye la tercera parte del proyecto es absolutamente original. En todo caso, losejercicios propuestos guardaran similitud con algunas prcticas acadmicas que se

presentan en diversos textos para apoyar el contenido terico auque no son comparables en

cuanto a variedad y extensin.

La mayora de los ejercicios estn inspirados en diversos automatismos corrientes en

nuestro entorno tales como cruces de semforos, contadoras de billetes, hornos microondas,

el ratn del ordenador, etcetera. Aunque la intencin primera era hallar una variedad de

temas, el hecho de buscar la inspiracin en automatismos ya existentes ha tenido la gran


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virtud de plantear una serie de dificultades que no se habran presentado en ejercicios

inventados (del tipo activar un temporizador durante 30 segundos) que suelen resultar

mucho ms simples y faltos de inters. Los casos reales suelen plantear una serie de

cuestiones dificiles de imaginar a priori y que proporcionan a los ejercicios una profundidad y

un inters inesperados.

Aunque los automatismos corrientes se han tomado como como punto de partida, el

proyecto no pretende resolver problemas concretos de ingeniera sino solamente ensear a

programar. As pues, los ejercicios que se proponen son idealizaciones de esos problemas

reales, modelos simplificados de los automatismos tomados como inspiracin que se

abordan desde un punto de vista lgico. El automatismo propuesto se reduce a sus elemen-

tos esenciales pues el objetivo no es tanto entender su funcionamiento en profundidad sino

desarrollar un algoritmo capaz de gobernarlo. Si se toma por ejemplo el caso del ascensor,

en lo que respecta a su control se puede reducir a una serie de pulsadores de llamada que

indican el destino de la cabina, una serie de finales de carrera que indican la posicin de la

misma y un motor que debe girar en un sentido u otro o bien detenerse en funcin del estado

de pulsadores y finales de carrera. La ingeniera de un ascensor real ser mucho ms

compleja ya que debe contar con sistemas de posicionamiento y de seguridad, pero en este

trabajo solo nos interesa desde el punto de vista del algoritmo necesario para efectuar un

control eficaz.

Todos los ejercicios estn compuestos por el enunciado, el algoritmo que resuelve la

cuestin planteada y un comentario sobre la solucin propuesta. A travs de estos

comentarios se ha intentado aclarar los puntos ms difciles o que pudiesen resultar ms

oscuros de la resolucin. Se ha tenido presente que leer y comprender un programa

redactado por otra persona suele resultar arduo. En algunas ocasiones se han utilizado

tambin para proporcionar alguna pista o clave que facilite el planteamiento y la resolucin

del problema. Asimismo se ha intentado transmitir a travs de dichos comentarios toda la

experiencia adquirida en la elaboracin de los ejercicios, tratar en profundidad los aspectos

ms complejos de la programacin de autmatas y abordar temas que suelen generar dudas

y confusin tales como la ejecucin cclica del algoritmo. El conjunto de los comentarios y

observaciones realizados constituyen pues una ayuda para afrontar las principales

difiicultades que se plantean al iniciarse en la programacin de autmatas en diagrama de

contactos.

Restricciones a la resolucin de los problemas. En cuanto a los ejercicios es

importante sealar que se ha aplicado una restriccin en los recursos utilizados a la hora de

resolverlos. Se ha prescindido de una serie de herramientas que proporcionan los autmatas

para utilizar nicamente contactos, bobinas, temporizadores y contadores.


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Los modernos autmatas, basados en microprocesadores, ofrecen una serie de

herramientas que no existan en los antiguos sistemas de control. Los autmatas permiten

utilizar variables alfanumricas y efectuar clculos complejos e incluso establecer

comunicaciones entre si, recursos todos ellos que simplifican muchas tareas y que permiten

abordar problemas que de otra manera seran irresolubles.

Por el contrario, en los sistemas de control anteriores a la aparicin de los autmatas,

solo se podan utilizar rels o contactores y temporizadores y contadores electromecnicos,

lo cual no era impedimento para elaborar complejos sistemas de control. Estos dispositivos

se corresponden con los contactos, bobinas, temporizadores y contadores del diagrama de

contactos. As pues, la utilizacin en exclusiva de estos elementos plantea el interesante reto

de resolver los problemas a la antigua y ofrece la oportunidad de comprobar que con tan

escasos medios era posible configurar prcticamente cualquier sistema lgico de control.

Sin embargo la razon fundamental para adoptar la mencionada restriccin es la de

profundizar en el empleo de los elementos ms caractersticos del lenguaje de diagrama de

contactos. Cualquier estudiante de ingeniera est, a buen seguro, familiarizado con los

lenguajes informticos corrientes y est habituado a trabajar con variables alfanumricas y a

a efectuar operaciones entre ellas. En cambio, el empleo de variables binarias representadas

por contactos y bobinas, el manejo de temporizadores y contadores, su activacin y

desactivacin o su puesta a cero, resultan mucho ms infrecuentes. Estas peculiaridades de

la programacin de autmatas en diagrama de contactos son las que interesaba poner en

prctica y por tanto se ha considerado oportuno abordar la resolucin de los problemas

utilizando estas herramientas en exclusiva prescindiendo de otros recursos ms conocidos.

La explotacin a fondo de los instrumentos que ofrece un autmata hubiese simplificado sin

duda la resolucin de algunos de los problemas pero nos hubiese alejado del objetivo

principal del curso que era el aprendizaje de la programacin en diagrama de contactos.

Por ltimo, y esta es tal vez una apreciacin muy subjetiva, la resolucin clsica

resulta mucho ms ingenieril, mucho ms industrial, ms hard que soft, mucho ms cercana

al cable y a la mquina, frente a la resolucin informtica mucho ms frecuente hoy en da

pero tambin mucho ms abstracta.


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1.5 Criterios de elaboracin

Adems de las consideraciones expuestas hasta ahora conviene mencionar algunos

de los criterios generales que han orientado la elaboracin del curso.

Se ha pretendido hacer un tratado genrico sobre programacin de autmatas que

no se limitase a describir un modelo concreto. Por este motivo se han utilizado los ele-

mentos, temporizadores y contadores, ms simples presentes en todos los autmatas

huyendo de las herramientas y funciones especficas que ofrecen los distintos fabricantes.

Los algoritmos se han reducido a su mnima expresin presentando nicamente los

elementos esenciales (contactos, bobinas, bloques de funcin y etiquetas) para centrar la

atencin en exclusiva en la secuencia lgica de instrucciones. Han sido realizados medianteun programa sencillo de dibujo ya que el software comercial de autmatas incluye

numerosas funciones, grficos e informacin complementaria, necesarios para desarrollar un

algoritmo completo y funcional pero que en este caso distraen del objetivo fundamental.

La mayora de las suites de programacin de autmatas ofrecidas por los fabricantes

permiten hoy en da asignar nombres nemotcnicos a las variables utilizadas en el algortimo

para facilitar la elaboracin y depuracin de los mismos. En este tratado se ha renunciado a

utilizar esta herramienta y se ha optado por mantener las etiquetas habituales de las

variables a fin de que el lector sepa en todo momento si se trata de una entrada, un bit

interno o una salida. Se ha considerado que a efectos didcticos era preferible esta opcin a

la de utilizar nemotcnicos. En cambio, se ha utilizado una notacin recortada en la numera-

cin de las etiquetas lo cual permite identificar mejor las variables y fcilitar as la

comprensin del algoritmo. La etiqueta completa suele incluir el mdulo al que pertenece la

entrada o salida, informacin esta que no tena ninguna utilidad en el contexto del trabajo y

que solo dificulta la lectura del algoritmo, razn por la cual se ha prescindido de ella.

En resumidas cuentas, se ha adaptado el diagrama de contactos a las necesidades

del proyecto, simplificando al mximo la notacin y los grficos utilizados a fin de centrar la

atencin en el objetivo principal que era la redaccin del algoritmo. En cualquier caso, al

comenzar a trabajar con un autmata concreto se hace necesario estudiarlo a fondo y

habituarse a su suite de programacin ya que cada fabricante e incluso cada modelo tiene

sus particularidades. Dicha adaptacin no debera resultar particularmente compleja si se

parte de una slida base terico-prctica como la que pretende proporcionar este tratado.


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2 Curso de programacin de autmatas

2.1 Introduccin a los autmatas

2.1.1 Que es un autmata?

Un autmata es un ordenador sin ojos y sin manos. Sin ojos para ver ni manospara hacer. Internamente es muy similar a un ordenador, es un dispositivo electrnicodigital compuesto por chips y circuitos, tiene un microprocesador donde se ejecutan losprogramas, una memoria donde se almacena la informacin y buses por donde circulanlos datos. Pero a diferencia de un ordenador no cuenta con teclado, ni disquetera, nilector de discos, los ojos para ver (introducir) datos. Tampoco dispone de una pantalla por

la que devolver informacin o imgenes, ni altavoces por los que emitir sonidos, nisiquiera impresora con la que escribir, las manos del ordenador.

Sin embargo si no tuviese la posibilidad de comunicarse con el exterior servira demuy poco. Los elementos ms caractersticos de un autmata, los que le distinguen enmayor medida de un ordenador, son las unidades de entradas y de salidas, com-puestaspor una serie de bornes a los que se puede conectar elctricamente toda clase dedispositivos y que adaptan la seal externa recibida para ser tratada por los circuitosinternos. A la unidad de entradas se pueden conectar pulsadores, detectores,termostatos, sensores, los ojos que permiten ver el estado del sistema y a travs de la

unidad de salidas se pueden activar motores, electrovalvulas, contactores o rels, lasmanos con las que actuar. Es decir est preparado para recibir informacin del entorno atraves de las entradas y para actuar sobre l mismo activando o desactivando distintosdispositivos conectados a las salidas. Aunque dichas unidades no tienen un equivalenteen los ordenadores se podran asimilar a los diversos puertos (pcmcia, usb, firewire) deque stos disponen para conectar perifricos.

Ensayando una definicin ms formal, diremos que un autmata programable esun dispositivo electrnico concebido para ser utilizado como controlador lgico en laautomatizacin de procesos industriales, capaz de recibir informacin del sistema a

gobernar para conocer el estado del mismo, capaz de almacenar y procesar informacinpara tomar decisiones y capaz de actuar sobre el proceso activando diversos dispositivos.

Tal como indica su nombre, el autmata programable, tambin conocido por sussiglas en ingls PLC (programable logic controller) y que aqu llamaremos en general"autmata", es capaz de ejecutar una serie de instrucciones, un programa, que ademsse puede modificar tantas veces como sea preciso, lo cual le proporciona una granversatilidad y la posibilidad de adaptarlo a la resolucin de muy diversos problemas. Dadasu utilizacin en entornos industriales est preparado para soportar condiciones detrabajo muy exigentes como pueden ser vibraciones, humedad, perturbaciones


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electromagnticas o impactos.

Un ejemplo de la utilizacin de un autmata podra ser su aplicacin al control deun tunel de lavado de automviles. Las seales que el autmata recibira del sistemaseran el pulsador de puesta en marcha, los finales de carrera, el detector de la altura del

automovil, etcetera. En funcion de estas seales que indican la posicin del automovil, elautmata decidira los dispositivos que se tienen que activar en cada momento, espitas deagua, sistema de traccin, cepillos giratorios, secador, y los ira poniendo en marcha unotras otro mediante las salidas a las que estn unidos elctricamente.

2.1.2 Perspectiva histrica de los autmatas

Se tiene conocimiento de artefactos automticos creados por ingenieros e

inventores desde muy antiguo. Relojes de agua conocidos como clpsidras, sistemashidrulicos para elevar agua desde los ros, muecos mecnicos que imitaban elmovimiento de animales o personas, demuestran el ingenio y el talento de sus creadores.La mayora de ellos no tuvieron una aplicacin prctica y se utilizaban para deleitar yasombrar al pblico o como mera curiosidad cientfica. El ms destacable de estosartilugios podra ser el reloj mecnico, del que se sabe que apareci durante la EdadMedia aunque no se conoce a su inventor, utilizado todava hoy y al que, tomando elpunto de vista de este trabajo, se puede considerar como un automatismo para medir eltiempo.

Con la llegada de la revolucin industrial se empezaron a crear mquinas capacesmultiplicar la capacidad del hombre y se concibieron sistemas para regularlas yautomatizar su funcionamiento. El ms clebre estos sistemas es el regulador centrfugoque Watt incorpor a las mquinas de vapor para controlar su velocidad y que se trata delprimer sistema de regulacin realimentado. Ms all de su importancia tcnica, esteinvento tuvo un enorme impacto simblico ya que por primera vez era posible observar enfuncionamiento un mecanismo capaz de autoregularse. Prueba de ello es que todavafigura en el escudo de numerosas escuelas de ingenieros.

Durante la segunda mitad del siglo XIX y la primera del XX se desarroll la Teorade Control, uno de los hitos de la ciencia, las matemticas y la ingeniera y sin la cual nohubiese sido posible la llegada del hombre a la Luna por ejemplo. Este campointerdisciplinar de lmites difusos, que abarca desde la idea de realimentacin y el estudiode la estabilidad de los sistemas hasta los servomotores y el posicionamien-to de ejes, esuna de las bases del espectacular desarrollo industrial y tecnolgico actual y en concretode los automatismos y los sistemas de control.


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2.1.2.1 Las tecnologas cableadas

La realizacin fsica de los automatsmos ha estado condicionada por lastecnologas disponibles en cada momento de la historia. Durante el primer tercio del sigloXX, la naciente industra del automvil supuso un impulso importantsimo para el

desarrollo y utilizacin de automatismos que se basaban en las comnmentedenominadas tecnologas cableadas: la neumtica y la electromecnica.

Los sistemas neumticos, con la ayuda de secuenciadores y temporizadores, erancapaces de realizar series encadenadas de operaciones que permitan automatizarmuchos procesos. Hoy en da diramos que ejecutaban un programa. Era una solucinacorde con la tecnologa utilizada en las mquinas ya que muchas de ellas se accionabany gobernaban con cilindros neumticos.

Los dispositivos electromecnicos, ms verstiles todava, hacan posible la

conmutacin de grandes corrientes para activar motores y aparatos elctricos a distancia.Ademas la interconexin de rels electromagnticos entre s permita la creacin de unsistema lgico capaz de controlar un proceso complejo. En las plantas de produccin deautomviles se instalaban grandes armarios en paralelo con las lneas de montaje, dentrode los cuales se elaboraba mediante circuitos de rels la inteligencia que controlaba elproceso de fabricacin.

Sin embargo las tecnologas cableadas presentaban algunos inconvenientes:

Los elementos electromecnicos solo permitan un nmero limitado de maniobras,ya que se desgastan y se rompen, e implicaban la necesidad de implantar progra-mas de mantenimiento preventivo para sustituirlos peridicamente.

La deteccin de averas era extremadamente dificultosa. Un cable que no hace unbuen contacto, por ejemplo, puede seguir estando en apariencia bien colocado.Para facilitar la localizacin de averas se instalaban contactores y rels que sea-lizarn los fallos.

A veces se deban realizar conexiones entre cientos o miles de rels, lo que

supona un enorme esfuerzo de diseo y realizacin.

Cuando se cambiaba el proceso de produccin se tena que modificar tambintodo el sistema de control.


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2.1.2.2 La irrupcin de la electrnica

Poco despues de la aparicin de los transistores se empezaron a utilizar circuitoselectrnicos para realizar las funciones de los controladores de procesos industriales. Losautomatismos que hasta ese momento se realizaban con rels se empezaron a efectuar

con resistencias, transistores y diodos. Posteriormente se incorporaron con rapidez loscircuitos integrados.

La utilizacin de la electrnica supuso ante todo una disminucin de volumen,quedaban obsoletos los aparatosos cuadros de reles. Adems la utilizacin decomponentes estticos disminua significativamente los problemas de mantenimiento alno haber partes mviles sujetas a desgaste. Por ltimo los elementos electrnicosproporcionaban una mayor velocidad de respuesta. Sin embargo persista un problema,cada vez que haba que cambiar el proceso productivo era necesario volver a disear unnuevo circuito de control.

A finales de los aos 60 el fabricante de automviles General Motors convoc unconcurso para crear un controlador que fuese facilmente programable, con una vida utilprolongada y que fuese resistente en entornos industriales. El ganador fue la empresaBedford Associates que cre el Modicon 084 (Modular Digital Controller), el primerautmata programable producido comercialmente.

A principios de los aos 70 se introdujo en los autmatas la posibilidad deestablecer comunicacines entre ellos abriendo el paso al control distribuido. Por esamisma poca se incorporaron los microprocesadores que supusieron la implantacindefinitiva de los autmatas. Los microprocesadores proporcionarn una variedad derecursos (memoria, capacidad de clculo) enormes y la posibilidad de desarrollarcontroles mucho ms sofisticados.

Con los autmatas se resolva finalmente el problema de las cada vez msfrecuentes modificaciones de los procesos de produccin al disponer de un aparato decontrol programable y por tanto adaptable y reutilizable para cualquier montaje.


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2.1.3 Arquitectura de un autmata programable

2.1.3.1 La estructura externa. Los mdulos.

En cuanto a su estructura externa existen bsicamente dos tipos de autmatas:

los compactos y los modulares. Los autmatas compactos incluyen en un solo aparatotodos los elementos necesarios para su funcionamiento: la fuente de alimentacin, lacircuitera de proceso (CPU y memoria), las entradas y salidas y los puertos de conexin.Los autmatas modulares en cambio estn constituidos por diversos mdulos, la fuentede alimentacin por un lado, la unidad de procesamiento de la informacin por otro y lasentradas y salidas en un mdulo aparte. Sin embargo esta clasificacin es un tantoarbitraria ya que incluso los autmatas compactos tienen la posibilidad de ser ampliadoscon nuevos mdulos.

Al mdulo principal se le pueden aadir otros especficos en funcin de lasnecesidades que imponga el proceso a controlar. Los mdulos pueden ser de entradas osalidas analgicas, de entradas y salidas digitales adicionales, de comunicaciones,fuentes de alimentacin adicionales y otros para finalidades muy concretas comoposicionamiento de ejes, servo controladores, entradas de termopar o control PID. Losdistintos mdulos se conectan al principal a traves de un bus externo.

La estructura modular proporciona flexibilidad y permite adaptar el autmata adistintas necesidades. Gracias a los diversos mdulos es posible confeccionar un equipode control a medida para cada finalidad especfica. Adems permite efectuar posteriores

actualizacines y ampliaciones sin necesidad de modificar todo el sistema de control.Tambin facilita una reparacin rpida sustituyendo simplemente los mdulos averiados.

Los autmatas disponen de una gua en la parte posterior para montarlos sobrecarril DIN y puntos de anclaje para fijarlos en placa perforada que son los sistemashabituales de sujecin en cuadros y armarios elctricos.

Los autmatas estn diseados para trabajar en ambientes industriales quepueden generar condiciones adversas para el equipo tales como vibraciones, impactos,humedad elevada, temperaturas extremas, gases corrosivos, polvo metlico o mineral y

perturbaciones electrcas. Los de mayor calidad, destinados a estar expuestos a lascondiciones ms exigentes, se fabrican con tcnicas especiales, como el barnizado decircuitos, para garantizar su fiabilidad y resistencia. A pesar de su robustez esconveniente tratar de minimizar el impacto de los medios agresivos y seguir lasrecomendaciones de instalacin y mantenimiento de los fabricantes.


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2.1.3.2 Fuente de alimentacin

La fuente de alimentacin proporciona las tensiones necesarias para elfuncionamiento de los distintos circuitos del sistema. Es la encargada de convertir latensin de la red, 220V en corriente alterna (c.a.), a la tensin que precisa la CPU,

normalmente 24 V en corriente continua (c.c.). Aparte de los circuitos internos delautmata, tambin se puede utilizar para alimentar los dispositivos que se conectan a lasentradas tales como detectores inductivos, volumtricos, finales de carrera o pulsadores.Con este fin el autmata dispone de un borne que est a 24 V c.c. tensin proporcionadapor la misma fuente.

La fuente de alimentacin forma parte generalmente del mdulo principal delautmata aunque en algunos casos los fabricantes la suministran en un mduloseparado. Es usual que las unidades de entradas / salidas adicionales tengan su propiafuente de alimentacin para proporcionar la potencia suficiente a los accionamientosconectados a ellas.

El autmata suele incorporar tambin una batera tampn, que se utiliza paramantener algunas posiciones de la memoria RAM cuando se apaga el autmata o falla laalimentacin.

2.1.3.3 Unidad central de proceso

La unidad de proceso o CPU (Central Processing Unit) es el cerebro del autmata,la parte inteligente capaz de ejecutar las instrucciones del programa y controlar todo el

sistema. La CPU esta constituida fsicamente por el microprocesador, las memorias y loscircuitos electrnicos complementarios.

Mediante el programa bsico del autmata, grabado por el fabricante en lamemoria ROM y equivalente a lo que en un ordenador denominamos sistema operativo,la CPU se encarga en primer lugar de ejecutar el programa del usuario. Adems seencarga tambin de efectar la supervisin y autoevaluacin de todo el sistema, gestionarlas comunicacines con los perifricos y otros autmatas, controlar el tiempo de duracindel ciclo y de otra serie de funciones necesarias para el correcto funcionamiento delautmata.

La ejecucin del programa del usuario se hace mediante un proceso cclicodenominado scan o ciclo de ejecucin (lectura de las entradas, ejecucin de lasinstrucciones y escritura de las salidas) y que ser comentado extensamente msadelante.


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2.1.3.4 La memoria

La memoria del autmata sirve para almacenar los programas y los datos delproceso. Se utilizan siempre varios tipos de memoria de distinta tecnologa (RAM, ROM,EEPROM) para cubrir diferentes funciones y necesidades. A pesar de estar fisicamente

en chips diferentes, para el microprocesador constituyen un bloque nico accesible atraves del bus.

Como es bien sabido existen bsicamente dos tipos de memoria: voltil y novoltil. Las memorias voltiles se pueden leer y escribir fcilmente pero tienen elinconveniente de pierder la informacin grabada si no se mantiene la alimentacin. Por elcontrario, las memorias no voltiles mantienen la informacin aunque se desconecte elautmata o falle la alimentacin pero su lectura y escritura es mucho ms lenta. En elautmata, se utilizar una u otra segn el tipo de datos y la funcin que deba ejercer.

Los distintos tipos de memoria que se utilizan y sus funciones son los siguientes:

RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) Es una memoriarpida pero volatil en la que los procesos de lectura y escritura se efectan elctri-camente. Es la que utiliza la CPU durante la ejecucin del programa del usuario paraalmacenar las variables, el valor de los contadores y temporizadores, las imgenes deentradas y salidas y todos los resultados intermedios. En muchos casos est conectada auna pequea batera para mantener ciertas posiciones de memoria cuando falla laalimentacin y que estas pueden ser leidas en la reinicializacin si fuera necesario.

ROM (Read Only Memory, memoria de solo lectura). Se puede leer su contenidopero no se puede escribir en ella, los datos que contiene son grabados por el fabricante.Se utiliza para almacenar el sistema operativo y el usuario no tiene acceso a ella. Es unamemoria no volatil por lo que mantiene la informacin aunque no tenga alimentacin.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM, ROM programable yborrable elctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser escrita y borradaelctricamente. Se trata de la misma tecnologa de las cada vez ms extendidasmemorias flash que utilizan los lpices de memoria y otros dispositivos. La lectura se

puede efectuar un nmero ilimitado de veces pero slo se puede grabar y borrar entre100 mil y un milln de veces. Se emplea para almacenar el programa de usuario. Enalgunos casos se utiliza como mtodo alternativo a la batera tampn para guardar unacopia de la memoria RAM cuando se pierde la alimentacin. Los mdulos y cartuchos dealmacenamiento externo que se pueden aadir al autmata estn constituidos por estetipo de memoria.


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Figura 1. Configuracin externa de un autmata. Tomado de REEA [5]

2.1.3.5 Entradas y salidas

El control de una mquina o proceso no es posible sin un continuo intercambio deinformacin entre el equipo de control y dicho proceso. En primer lugar es preciso que elautmata reciba informacin sobre el estado del sistema a gobernar y por otro lado debe

ser capaz de actuar sobre el mismo. En el caso de los autmatas, este intercambio dedatos y rdenes se realiza a traves de las unidades de entradas y salidas.

La unidad de entradas y la unidad de salidas son los elementos ms caracters-ticos de un automata, los que en mayor medida le distinguen de un ordenador. En cuantoa memoria y a capacidad de tratamiento de datos un ordenador es netamente superior aun autmata, en cambio carece de una interfaz capaz de recibir seales digitales yanalgicas procedentes del entorno, de convertirlas y adaptarlas para que sean tratablespor la CPU y de activar y desactivar dispositivos externos mediante una serie deinterruptores.

La parte externa de las citadas unidades esta constituida por una serie de bornesa los que se pueden conectar elctricamente distintos dispositivos. A las entradas seconectan los detectores colocados en el sistema que nos informan de la situacin ymagnitudes del mismo (temperaturas, presiones, posiciones, niveles, velocidades,etcetera). A las salidas se conectan los actuadores (rels, contactores, electrovlvulas,motores, luces) que nos permiten intervenir en el proceso. Sin embargo la partefundamental de ambas unidades no son los bornes sino los circuitos electrnicos queadaptan las tensiones externas para ser tratadas por la CPU, los circuitos de proteccin

que proporcionan separacin elctrica y los circuitos de conversin analgico / digital.


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Normalmente tambin incorporan una serie de leds en la carcasa del autmata paraindicar si cada una de las entradas y salidas se encuentran o no activadas.

En los autmatas compactos las unidades de entradas y salidas forman parte delmdulo principal mientras que en los modulares pueden constituir un mdulo aparte. En

cualquier caso se pueden aadir mdulos adicionales con entradas y salidas de distintostipos: analgicas o digitales y salidas a transistor, triac o rel.

Hay que tener siempre presente que la misin de un autmata no es proporcio-narpotencia sino actuar como equipo de control de un sistema. Los elementos de potencia seactivarn indirectamente a traves de contactores y contarn con su propia alimentacin.Si en una instalacin industrial, por ejemplo, se utiliza un motor trifsico que consuma unapotencia elevada no estar evidentemente conectado al autmata sino que ser activadopor ste a traves de un contactor.

2.1.3.5.1 Entradas

Las entradas sirven para que el autmata reciba informacin procedente delsistema que se desea controlar a traves de detectores y sensores colocados en el mismo.

Las entradas pueden ser digitales o analgicas. Las entradas digitales o binariasse caracterizan por tener solo dos estados posibles que corresponden a la presencia oausencia de tensin o corriente. A ambos estados se asocian los valores lgicos 1 y 0siguiendo el criterio de lgica positiva, es decir si tenemos tensin (24V) en bornesrepresenta un 1, si no hay tensin equivale a un cero. A cada entrada digital le

corresponde un bit en la memoria del autmata.

Los principales elementos que se pueden conectar a una entrada digital son:

- Pulsadores e interruptores. Permiten transmitir rdenes al autmata por parte deun operario humano, por ejemplo un paro de emergencia o el arranque de una operacin.

- Final de carrera. Es un dispositivo que detecta el paso de un objeto por contactofsico con el mismo. Mediante un mecanismo se cierra una conexin elctrica al pasar elobjeto.

- Detectores de proximidad. Son dispositivos electrnicos que detectan el paso opresencia de una pieza u objeto sin necesidad de contacto fsico. Los ms utilizados sonlos inductivos para detectar piezas metlicas y los fotoelctricos que se activan al sercortado un haz de luz. Al tratarse de circuitos electrnicos necesitan alimentacin elctricaque puede ser suministrada por el propio autmata.

- Detector de proximidad mgntico. Es un dispositivo basado en un relmagntico (tipo reed) que se coloca al paso de la pieza a detectar. Dicha pieza debellevar adosado un imn que activa el rel cuando pasa a su lado. No hay contacto fsico.


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- Detector de proximidad inductivo. Est formado por un circuito LRC oscilanteque genera un campo magntico y cuya impedancia vara al aproximarse una piezametlica.

- Detector de proximidad capacitivo. Est formado por un circuito oscilante basado

en un condensador cuya capacidad vara al acercarse un objeto. No hace falta que lapieza sea metlica pero no es tan preciso como el detector inductivo.

- Detector de proximidad fotoelctrico. El dispositivo emite un haz de luz que al sercortado o reflejado indica la presencia o el paso de un objeto.

- Termostatos y presostatos. Nos indican si se ha alcanzado una determinadatemperatura o presin.

- Fusibles, magnetotrmicos y diferenciales. En muchos casos los elementos de

proteccin de los circuitos de potencia se conectan, a traves de un contacto auxiliar, a lasentradas del autmata para que este sepa que se ha producido una determinadacircunstacia y pueda actuar en consecuencia.

Tal como se ha mencionado, los dispositivos que se conectan a las entradas sepueden alimentar desde el propio autmata. Con este fin dispone de un borne, conec-tado internamente a la fuente de alimentacin, que proporciona una tensin de 24V.

Se pueden distinguir dos tipos de captadores: pasivos y activos. Los captadorespasivos son aquellos que cambian su estado lgico (activado / no activado) por medio de

una accin mecnica tales como interruptores, pulsadores y finales de carrera. Loscaptadores activos son dispositivos electrnicos que necesitan alimenta-cin elctricapara funcionar y cambiar su estado lgico. Este es el caso de los diferentes tipos dedetectores de proximidad, inductivos, capacitivos y fotoelctricos. En las siguientes figurasse muestra el modo de efectuar la conexin de cada uno de ellos.

Figura 2. Conexin de captadores pasivos


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Figura 3. Conexin de captadores activos

Las variaciones bruscas de tensin en las seales externas que se reciben en elautmata podran daar los circuitos internos por lo cual es preciso protegerlos. Por estemotivo los bornes de entrada no estn conectados directamente a los circuitos internosdel autmata sino que estn separados electricamente mediante un optoacoplador.Gracias a este aislamiento elctrico se evitan sobretensiones y ruido en los circuitoslgicos de la CPU.

Figura 4. Circuitos de entrada y optoacoplador.


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Las entradas analgicas permiten la lectura de una magnitud elctrica (tensin ocorriente) que vara continuamente en el tiempo y que puede adoptar cualquier valordentro de un rango determinado. La variable elctrica es a su vez la medida de unamagnitud fsica (temperatura, caudal, presin) que es la que interesa conocer y esproporcionada por un dispositivo medidor. La magnitud electrica que se recibe en laentrada se transforma mediante un convertidor analgico / digital en un valor numricocodificado binariamente, es decir en una palabra de 8 o 16 bits, que ya puede ser tratadopor la CPU del autmata. Las entradas analgicas aceptan seales de tensin o corrientecuyos valores varen en los intervalos: 0 a 10Vcc, -10 a +10 Vcc y 4 a 20 mA.

2.1.3.5.2 Salidas

Al igual que las entradas, las salidas digitales se caracterizan por tener dosestados posibles correspondientes a los estados lgicos 1 y 0 y que fisicamente setraduce en que el contacto est a tensin (24V) o sin ella (0V). Cuando el autmata ponela salida a tensin se activa la carga unida a ella y se desactiva en caso contrario. Esdecir, las salidas binarias se utilizan para conectar o desconectar los dispositivos unidoselctricamente a ellas y actuar de esta manera sobre el sistema a controlar.

En los bornes de salida del autmata se pueden conectar directamenteactuadores de pequea potencia como pueden ser pilotos luminosos, electrovlvulas omotores paso a paso. Sin embargo, dado que la corriente que puede soportar la salidaesta limitada, en la mayora de los casos la conexin es indirecta y se hace a traves de uncontactor que es el encargado de activar la carga. El dispositivo que se debe poner en

marcha tendr una alimentacin independiente, puede ser trifsica por ejemplo, y es labobina del contactor la que se une directamente a los bornes del autmata.

Existen tres tipos de salidas:

A) Salida por transistor. El elemento interno del autmata que efecta la conmutacin esun transistor por lo que solo se pueden conectar a l cargas en corriente continua. Estassalidas son apropiadas para accionar dispositivos de pequea potencia que requieranuna conmutacin rpida. Las salidas suelen estar asociadas en grupos de 4 u 8 con unpolo de tensin en comn por lo que todas tienen que trabajar a la misma tensin.

B) Salidas por triac. El triac es un dispositivo semiconductor similar a un transistor pero adiferencia de ste es bidireccional, es decir permite el paso de la corriente en ambossentidos. Este tipo de salida se utilizar para conectar cargas en alterna pues el triacpermite conmutar esta corriente. Al tratarse de un semiconductor la frecuencia deconmutacin puede ser muy elevada, su vida util es mucho mayor que la de un rel y laintensidad soportada suele ser del mismo orden e incluso superior. Igual que en el casoanterior todas las salidas tienen que trabajar a la misma tensin.


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C) Salidas por rel. El elemento que efecta la conmutacin es un rel. Este tipo decontacto es el ms versatil pues cada salida es independiente, puede trabajar a unatensin diferente y se puede utilizar tanto para corriente continua como para alterna. Altratarse de un elemento electromecnico su vida util es mucho menor que la de unsemiconductor. Este tipo de salida suele utilizarse cuando el consumo alcanza cierto valory la frecuencia de conmutacin no es crtica.

Las salidas por transistor y triac tienen todas un polo en comn que procede de lafuente de alimentacin por lo que todas trabajan a la misma tensin. A cada salida lecorresponde un nico borne y la carga es alimentada por el propio autmata. Por elcontrario, las salidas por rel son independientes unas de otras y a cada una de ellas lecorresponden dos bornes. En este caso la carga deber tener su propia alimentacin y elrel actuar exactamente igual que un interruptor al cerrar un circuito. En las imgenessiguientes se ilustra la diferente manera de conectar la carga segn el tipo de salida.

Figura 5. Conexin de la carga en salidas por transistor y triac.

Figura 6. Conexin de la carga en salidas por rel.


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Los circuitos internos del autmata no estn conectados directamente a la salida.Igual que en el caso de las entradas, la conexin entre la parte lgica y el circuito depotencia se establece mediante un optoacoplador que proporciona una separacinelctrica entre ambos. Las salidas cuentan adems con circuitos de protec-cin paraatenuar los picos de tensin transitorios que se generan al desconectar una carga de tipoinductivo que suelen ser las ms habituales.

Las salidas analgicas proporcionan seales de tensin o corriente variables,tiles para accionar valvulas proporcionales, variadores de velocidad para motores y otrosdispositivos similares. La CPU calcula el valor numrico de la tensin que hay queproporcionar en cada momento y este dato es tratado por un circuito conversor digital /analgico que genera en la salida la tensin variable deseada. Los intervalos de tensin ycorriente que generan estas salidas son: de 0 a 10V, de -10 a 10 V, de 4 a 20 mA y de 0a 20mA, que son los usuales en instrumentacin y control.

2.1.4 Consola de programacin y perifricos

La programacin de un autmata no se efecta sobre l mismo pues no poseeuna interfaz adecuada ni memoria suficiente para escribir, desarrollar y depurar unprograma.

Las consolas de programacin son pequeos aparatos de bolsillo, similares a unacalculadora, que permiten efectuar la programacin, ajuste y diagnostico del autmata.Dichas unidades de programacin cuentan con un teclado alfanumrico y una pantallaLCD de varias lneas con los que se puede redactar el programa de usuario e introducirloen el autmata. Es la manera ms directa de efectuar la programacin pero supone unprocedimiento engorroso y poco intuitivo. Su uso ha sido ampliamente sustituido por losordenadores y se reservan solo para realizar pequeos ajustes en planta, la puesta apunto y lecturas de datos.

Actualmente se utilizan los ordenadores como terminales de programacin. Supotencia de calculo y versatilidad los convierten en ideales para desarrollar est funcin.

Las herramientas de programacin son mucho ms potentes, los entornos grficospermiten visualizar los diagramas completos, se puede monitorizar el proceso mediantesoftware de adquisicin de datos (SCADA), es posible trabajar en mas de un lenguaje deprogramacin, etctera. Los autmatas poseen un puerto, normalmente un RS232, atraves del cual se transimite el programa de usuario una vez elaborado en el ordenador.

Adems de los equipos de programacin existe un amplio nmero de dispositivosauxiliares que se pueden conectar al autmata para realizar distintas funciones. Entreellos los ms usuales son displays, teclados alfanumericos, lectores de cdigos de barrasy otros.


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2.1.5 Redes y comunicaciones

Los autmatas tienen la posibilidad de comunicarse e intercambiar datos no solocon el proceso que controlan sino tambin con otros autmatas y con ordenado-res.Gracias a esta capacidad los autmatas no trabajan solos, se integran en redes quecontrolan conjuntamente procesos industriales complejos o plantas de produccinenteras. Las comunicaciones permiten disear sistemas de automatizacin de nivelsuperior que efectan adems del control del proceso otras funciones avanzadas como lamonitorizacin y la adquisicin de datos.

La facilidad a la hora de comunicar ordenadores y autmatas ha conducido alconcepto de control distribuido muy en boga hoy en da. Tradicionalmente los procesosindustriales estaban controlados por un sistema centralizado que reciba datos y enviabardenes a cada una de las etapas del mismo. Esto supona utilizar un solo autmata con

un gran nmero de entradas y salidas y un algoritmo largo y complejo que tena elinconveniente aadido de detener toda la planta si fallaba el sistema central. La tendenciaactual es la contraria. El control distribuido consiste en utilizar numerosos autmatas mspequeos, integrados en una red, y donde cada uno de ellos controla un punto o seccinde la factora. De este modo se consigue una mayor flexibilidad en la produccin, laprogramacin y el mantenimiento son mucho ms sencillos y al ser cada etapaindependiente, un problema en una de ellas no afecta al resto. Un factor econmico hacontribuido de manera decisiva al desarrollo del control distribuido y es la progresivadisminucin en los precios de los equipos informticos y electrnicos que ha facilitado lautilizacin de muchos ms aparatos.

Conjugar ordenadores y autmatas permite aprovechar las ventajas de cada unode ellos. Los ordenadores no disponen de interfaces adecuadas para recoger, tratar yenviar las seales de planta. Las unidades de entradas y salidas de los autmatas, encambio, estn especialmente diseadas para ello. Adems los PLCs estn preparadospara ser utilizados en ambientes industriales exigentes y para responder en tiempo real acualquier evento del proceso. Por el contrario los ordena-dores son capaces de tratargrandes cantidades de datos, permiten la programacin de alto nivel, la utilizacin deentornos grficos y sobre todo pueden ser utilizados de una manera cmoda y sencillapor los programadores y operarios. Por lo tanto la solucin ideal en el control de procesoses utilizar conjuntamente autmatas y ordenadores conectados en red, con lo cual secombina la potencia de clculo de estos ltimos y las interfaces estndar que ofrecenaquellos.

Para intregar un autmata en una red informtica es necesario aadirle un mduloespecial que efecta la gestin de las comunicaciones. Cada fabricante suele tenerdisponibles varios tipos de mdulos para los diferentes sistemas de conexin de loscuales los ms habituales son la red ethernet y el bus de campo.


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La conexin a una red tambin permite la carga remota del programa de usuarioen el autmata desde un ordenador central sin necesidad de utilizar el puerto RS232 deconexin directa y facilita el intercambio de datos entre ambos. La red ms utilizada es laethernet, ampliamente extendida en la industria y en las aplicaciones informticas con lasventajas de disponibilidad de componentes y estandarizacin que esto supone.

Un bus de campo es otro sistema de transmisin de datos, similar en sufuncionamiento a los buses internos de autmatas y ordenadores, pero utilizado paraconectar diversos dispositivos de planta como PLCs, transductores, actuadores ysensores. Aunque no tiene la potencia y versatilidad de una red es muy utilizado cuandohay que intercoconectar varios dispositivos para intercambiar rdenes y datos entre ellosy el volumen de informacin no es elevado.

2.1.6 Lenguajes de programacin

Para elaborar los algoritmos que ejecutarn los autmatas, existen varioslenguajes de programacin muy distintos entre si ya que se desarrollaron bajo enfoquesdiferentes. Por un lado estn los lenguajes literales, similares a los que se utilizan en losordenadores y microprocesadores y que consisten en una serie de instruccionesformadas por cdigos alfabticos y operandos. Por otro lado estan los lenguajes grficosque nacieron como una evolucin de los esquemas elctricos de uso comn enautomatizacin y que intentan representar de una manera simblica los circuitos elctricos

reales que deberamos realizar para controlar un determinado proceso.

La mayora de los fabricantes permiten utilizar varios de los lenguajes mshabituales. El uso de uno u otro lenguaje no depende ms que de las preferencias yconocimientos del programador. Los ms utilizados son el diagrama de contactos y la listade instrucciones aunque tambin son frecuentes el diagrama de funciones y el Grafcet.Veamos a continuacin una descripcin bsica de cada uno de ellos.

2.1.6.1 Diagrama de contactos

Tambin se conoce como diagrama de rels, KOP por sus siglas en aleman o

ladder por su nombre en ingls. Se trata de un lenguaje grfico que expresa lasrelaciones entre las seales binarias que intervienen en el algoritmo como una sucesinde contactos en serie y en paralelo.

Hasta la aparicin de los PLCs, los automatismos se realizaban mediante circuitosformados por rels, contactores, temporizadores y contadores por lo cual los ingenierosque los diseaban y los operarios encargados de su instalacin y manteni-miento estaban

habituados a trabajar con esquemas elctricos. Para facilitar la progra-macin siguiendo


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las mismas tcnicas utilizadas hasta ese momento se desarrollaron los lenguajes grficosque trasladan los diagramas elctricos al interior del autmata.

Cada una de las seales binarias que se han de manejar se representagrficamente mediante un contacto o una bobina. La lgica que se desea implantar se

expresa mediante una sucesin de contactos en serie y en paralelo que activan lasbobinas o rels de salida. La combinacin de contactos ( variables, seales) con dosestados (abierto / cerrado) permite definir cualquier tipo de funcin lgica. Adems sedispone de contadores y temporizadores que unidos a contactos y bobinas permitenelaborar cualquier circuito de control.

El diagrama de contactos es el lenguaje ms intuitivo ya que permite visualizargrficamente el circuito de control que se realizara en la prctica. La programacin seefecta desde un punto de vista mucho ms cercano al montaje fsico, ms en trminosde elementos a conectar, relacionar, activar y desactivar que en trminos de instruccinesde programa y variables. Es el lenguaje que se utilizar en el apartado de programacinde este manual.

Figura 7. Ejemplo de algoritmo en diagrama de contactos.

2.1.6.2 Lista de instrucciones

Tambin se conoce como lenguaje nemnico o por sus siglas en aleman AWL yes un lenguaje literal.

Es similar a los lenguajes ensambladores utilizados en los sistemas digitalesprogramables como microprocesadores y microcontroladores. Cada operacin bsica seindica mediante un cdigo alfabtico o nemnico que va seguido de los parmetros u


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operandos necesarios. Los cdigos que definen las operaciones lgicas (and, or, not) secompletan con otras expresiones para describir las funciones de contaje, temporizacin,operaciones aritmticas, saltos, etctera. Se puede considerar como una transcripcin aun cdigo literal de las ecuaciones de Boole que definen una secuencia de control.

Figura 8. Ejemplo de algoritmo en lista de instrucciones.

A pesar de ser menos intuitivo, mucho ms difcil de interpretar en especial si nose ha redactado el algoritmo y resultar la depuracin de errores mucho ms tediosa, los

defensores de la utilizacin de la lista de instrucciones afirman que este lenguaje permiteun control mas completo y profundo de las funciones del autmata.

2.1.6.3 Diagrama de funciones

Es un lenguaje grfico tambin conocido como plano de funciones, diagramade

puertas lgicas o por sus siglas en alemn FUP.

La programacin en este lenguaje consiste en hacer un esquema del circuito de

control utilizando las puertas lgicas caractersticas de los diagramas electrnicos. Esusado por aquellos programadores habituados a disear circuitos electrnicos digitales. Aligual que sucede con otros lenguajes, las puertas lgicas no abarcan todas las funcionesque puede realizar el autmata por lo que se completa con instruc-ciones especficas paramanejo de datos, clculos aritmticos, etctera.


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Figura 9. Ejemplo de algoritmo en diagrama de funciones.

2.1.6.4 Grafcet

El grafcet no es propiamente un lenguaje de programacin sino ms bien unmtodo para analizar, desarrollar y estructurar un programa. El grafcet ("graphe decommande etape-transition" o "grfico de mando etapa-transicin" en espaol) es unprocedimiento grfico que permite representar cualquier proceso secuencial, de modoque no solo sirve para describir un automatismo sino que se podra utilizar para elaboraruna receta de cocina, organizar un proyecto de construccin o pormenorizar un ensayode laboratorio. Es similar a un diagrama de flujo o a un arbol de decisin pero mucho msformalizado y estructurado. La creacin del grafcet fue motivada por las dificultades que

comportaba la descripcin de automatismos con varias etapas simultneas utilizando loslenguajes normales.

En sntesis consiste en dividir un determinado proceso en etapas durante cadauna de las cuales se ejecutan una serie de acciones. El paso de una etapa a otra seefecta siempre mediante una transicin en la que deben cumplirse una o variascondiciones para que tenga lugar. El proceso es cclico ya que la etapa final siempredirige a la inicial. El proceso se puede bifurcar en varias ramas simultneas queconcurrirn posteriormente. En la representacin grfica se observa la concatenacin delas etapas, las transiciones y las ramas en que se divide el proceso, proporcionan-do unavisin general del mismo. El grafcet es pues un mtodo que nos ayuda sobre todo aanalizar a fondo el proceso, ver cuales son sus diferentes fases y estructuraradecuadamente el algoritmo ya que una vez hecho esto, la programacin de las accionesa realizar en cada una de las etapas se efecta ya en diagrama de contactos o en lista deinstrucciones. Lgicamente el empleo del grafcet se justifica cuando se trata de analizarprocesos complejos con muchas operaciones simultneas, diferentes fases y etapasparalelas.


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Figura 10. Ejemplo de algoritmo en grafcet.

2.1.6.5 La norma IEC 1131-3

A pesar de que hablemos de lenguaje de programacin como si hubiese unnico estandar perfectamente definido, en realidad existen tantos lenguajes comofabricantes. Histricamente cada compaa ha desarrollado un lenguaje adaptado a suproducto con nomenclaturas, funciones y sintaxis propias. Esta situacin intent serresuelta por la IEC (International Electrotechnical Commission) con la publicacin de lanorma IEC 1131-3 que pretende estandarizar los lenguajes de programacin utilizados enlos autmatas. Las ventajas de la normalizacin de los lenguajes son evidentes ya queuna misma aplicacin se podra ejecutar en cualquier aparato y los programadores no severan obligados a adaptarse a las peculiaridades de cada equipo. Aunque la norma datadel ao 1993, a da de hoy todava no se ha conseguido la convergencia completa entrelas distintas versiones de los lenguajes para autmatas.


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2.2 Programacin de autmatas

2.2.1 Algebra de Boole

El lgebra de Boole se denomina as en honor a George Boole, matemtico inglsque la desarrollo a mediados del siglo XIX. Su objetivo inicial era aplicar las tcnicasalgebraicas al terreno de la lgica proposicional. En la actualidad, ha hallado un campo deaplicacin inesperado en el mbito del diseo electrnico y los sistemas digitales.

El lgebra de Boole se aplica sobre variables binarias, es decir aquellas que solo

pueden adoptar dos valores que designaremos por 0 y 1. Entre dichas variables sedefinen dos operaciones que son la suma lgica u operacin OR y la multiplicacin lgicau operacin AND. La tabla de la verdad de cada una de ellas nos indica el resultado dedichas operaciones en funcin de los valores de entrada de las variables.

Operacin OR

c = a OR b = a + b

a b c

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


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Operacin AND

c = a AND b = a b

a b c

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

De una variable tambin se puede considerar su inversa o negada que es aquellavariable cuyo valor binario es el contrario al de la variable original. Si la variable es a, sunegada se indica por a' o bien por .

a a

0 1

1 0

Hechas estas definiciones, se demuestra que el lgebra de Boole cumple laspropiedades y postulados que se relacionan a continuacin. No se van a demostrar puesno es el objeto de este curso pero son de fcil verificacin por el lector.

- Teorema de idempotencia: a + a = a ; a a = a

- Ley de involucin: (a')' = a

- Propiedad conmutativa: a + b = b + a ; a b = b a

- Propiedad asociativa: a + (b + c) = (a + b) + c ; a (b c) = (a b) c

- Propiedad distributiva: a + b c = (a + b) (a + c) ; a (b + c) = a b + a c

- Teorema de absorcin: a + a b = a ; a (a + b) = a

- Ley de de morgan: (a + b)' = a' b' ; (a b)' = a' + b'

- Axioma del complemento: a + a' = 1 ; a a' = 0


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2.2.2 Materializacin fsica de las ecuaciones lgicas

Como se aplica el lgebra de Boole a los circuitos elctricos o electrnicos?

Ntese en primer lugar que todos los elementos de un circuito elctrico son

tpicamente binarios, es decir pueden adoptar nicamente dos estados. Un interruptorpuede estar abierto o cerrado, una bombilla puede estar encendida o apagada, unabobina puede estar excitada o desexcitada, un detector puede estar activado odesactivado, un motor puede estar conectado o desconectado, un circuito puede estarsometido a tensin o sin ella. El primer estado (abierto, encedido, excitado, activado,conectado) lo representamos por el valor 1 y el segundo estado (cerrado, apagado,desexcitado, desactivado, desconectado) por el 0.

En segundo lugar veamos como las operaciones AND y OR definidas en ellgebra de Boole pueden ser implantadas mediante un circuito elctrico.

Operacin OR

Figura 11. Implantacin operacin OR con pulsadores.

Dos pulsadores conectados en paralelo constituyen efectivamente una operacinOR. Al activar el pulsador P1 se cierra la rama superior del circuito y se enciende labombilla B. Lo mismo suceder si pulsamos P2 solamente o si cerramos los dospulsadores simultneamente. Solo en el caso de que ambos pulsadores permanezcan

abiertos la bombilla estar apagada. Si identificamos P1, P2 y B con tres varibles binariasse cumple la tabla de la verdad de la operacin OR que hemos visto anteriormente ypodemos escribir algebraicamente:

B = P1 OR P2 = P1 + P2

Del mismo modo la operacin AND la podemos implantar mediante dos pulsa-dores en serie.


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Operacin AND

Figura 12. Implantacin operacin AND con pulsadores.

Se verifica facilmente que este circuito cumple la tabla de la verdad de laoperacin AND. Si ninguno de los dos pulsadores est activado la bombilla no seenciende. Si pulsamos solamente P1 o P2 la bombilla sigue apagada. Se encender soloen el caso de que pulsemos simultneamente P1 y P2. El circuito responde pues a laecuacin:

B = P1 AND P2 = P1 P2

Vemos pues que gracias a sus caractersticas, los circuitos elctricos se pueden

representar perfectamente mediante ecuaciones booleanas. El lgebra de Booleproporciona un instrumento lgico-matemtico para describir rigurosamente las maniobraselectricas. A la inversa, tambin se advierte que cualquier algoritmo lgico se puedematerializar mediante circuitos elctricos o electrnicos. Esta es la base de toda laelectrnica digital actualmente tan extendida.


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2.2.3 El diagrama de contactos

Tal como se ha expuesto anteriormente, hasta la aparicin de los autmatas, elgobierno de un determinado proceso se realizaba mediante un circuito de control formadopor un conjunto de rels conectados en serie y paralelo junto con otros elementosauxiliares como temporizadores y contadores. Este circuito de control reciba una serie deseales externas procedentes de pulsadores, finales de carrera, detectores de presencia,termostatos y otros sensores que informaban del estado del proceso. En funcin dedichas seales de entrada el sistema de control decida que seales de salida haba queactivar en cada momento para poner en marcha motores, electrovlvulas y otrosactuadores que intervenan sobre el proceso. El circuito lgico era el cerebro, lainteligencia que controlaba el proceso. Actualmente, el autmata ha sustituido al circuito

de control, hace exactamente la misma funcin y curiosamente uno de los lenguajes deprogramacin, el denominado diagrama de contactos, consiste precisamente enreproducir de un modo virtual el circuito de control en la memoria del automata. Medianteel diagrama de contactos representamos de una manera simblica el circuito fsico, real,formado por rels, contadores y temporiza-dores que deberamos realizar para controlarun determinado proceso.

En el diagrama de contactos todas las seales o variables binarias que intervienenen el algoritmo, ya sean externas o internas, se representan mediante un "contacto" o

una "bobina". Los contactos y las bobinas llevan una etiqueta que indica de que variable

se trata. Los contactos se disponen en serie y paralelo formando una ecuacin lgicacuyo resultado ser la activacin o no de una bobina. En cada instruc-cin pueden habertantos contactos como sea preciso pero solo puede haber una bobina ya que sta es elresultado de la operacin. El estado de una bobina depende-r del estado de loscontactos asociados a ella. La variable asociada a una bobina se puede utilizar comocontacto en las instrucciones posteriores. El diagrama de contac-tos nos muestra de unamanera grfica la relacin que se establece entre las seales binarias que intervienen enel sistema de control.

Los temporizadores y contadores se representan mediante "cuadros" que sepueden intercalar en las ecuaciones lgicas y conectar a los contactos. El autmatapermite utilizar adems una serie de recursos que no estaban presentes en los circuitosde control tradicionales, como registros, operaciones aritmticas o manejo de datos, quese vern ms adelante.


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As pues, los elementos bsicos del diagrama son:

Contacto. Mediante un contacto representamos cualquier variable o

seal binaria que intervenga en el algoritmo. Puede representar unaseal de entrada procedente de un pulsador, un final de carrera o undetector externos, pero puede representar tambin el valor de unaposicin de memoria interna, un bit. Las seales externas las recibe elautmata a traves de la unidad de entradas. Cada contacto lleva unaetiqueta que indica de que variable se trata. Cuando el contacto estcerrado su valor es 1 y cero cuando se encuentra abierto. Lainstruccin es cierta cuando todos los contactos (bits) estn a 1.

Contacto invertido o negado. Es la inversa de una variable o seal, es

decir, el contacto toma el valor contrario a dicha variable. Si el valor dela seal es 1 el contacto negado vale cero y viceversa. La instruccinser cierta cuando la variable valga 0 pues en ese caso el contactonegado valdr 1.

Bobina. Las bobinas o electroimanes reales son dispositivos electro-mecnicos que abren o cierran un interruptor o una vlvula al serexcitados por una corriente elctrica. En el diagrama representa unavariable cuyo valor es el resultado de una instruccin o ecuacin lgica.

La bobina se activar o desactivar en funcin del valor de las sealeso variables (contactos) a las que est asociada. La bobina puederepresentar a una de las salidas del autmata o a uno de los bits de lamemoria. Tambin se le denomina rel interno.

Bobina invertida. Su valor es el resultado de la evaluacin del estadode las variables a las que est asociada igual que una bobina normal,solo que si tal evaluacin resulta falsa se activa el bit correspondiente ysi resulta verdadera se desactiva.

Bobinas set / reset. La bobina set se activa si la condicin asociada aella es cierta y permanece activada aunque posteriormente dichacondicin deje de serlo. Para desactivarla har falta una bobina resetque tendr su propia condicin y que desactivar el bit activado con labobina set.


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Los contactos se conectan en serie y paralelo formando una sentencia lgica quetendr como resultado la activacin o desactivacin de la bobina conectada a ellos, situadasiempre a la derecha del grfico.

Figura 13. Instruccin en diagrama de contactos.

En la figura 13 se observa una instruccin o sentencia expresada en diagrama decontactos. Se pueden escribir tantas instrucciones anlogas a esta como sea necesario.Cada instruccin se compone de 10 columnas, las 9 primeras para contactos y la dcimaqueda reservada para las bobinas resultado de la operacin. La barra vertical de la izquierdarepresenta el punto comn situado a tensin de 24 V y la barra de la derecha est conectada

a tierra, es decir a tensin nula.

Cada contacto o bobina lleva una etiqueta que indica la variable binaria a la querepresenta. El valor de dicha variable estar almacenado en una posicin de memoria por loque a dicha etiqueta se le denomina tambin direccin y se habla de direccionamiento de lamemoria. Una misma variable se puede utilizar como bobina, para establecer su propio valor,y como contacto para determinar otros valores.

Una bobina de cualquier tipo puede representar una salida del autmata, un relinterno o cualquier otro bit direccionable en la escritura. Cada bobina normal solo puede

aparecer una vez a lo largo del programa. Una misma direccin o etiqueta tampoco puededesignar a una bobina normal y a una set / reset. En cambio una bobina set / reset si puedeaparecer varias veces con la misma direccin a lo largo del programa.

Analicemos ahora esta instruccin desde dos puntos de vista distintos paraprofundizar en la interpretacin de la misma.

Podemos entender esta instruccin como la rama de un circuito elctrico anlogo alos de las figuras 11 y 12 donde los tres contactos representan a sendos interruptores opulsadores, dos de ellos del tipo normalmente abierto (NA) y el tercero del tipo


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normalmente cerrado (NC). Al estar la barra de la izquierda a 24 V de tensin, si se cierrauno de los interruptores I1 o B3 y el pulsador B7 no est activado, circular una corriente porla rama que activar la bobina Q1 que a su vez cerrar el contacto Q1 asociado a ella. En elmomento en que se abrn los dos interruptores I1 y B3 o bien se pulse B7 (con lo cual se

abre ese contacto), dejar de pasar corriente por la rama, la bobina Q1 quedar desactivaday se abrir el contacto asociado a ella. Este circuito se podra implantar fisicamente concomponentes elctricos como rels, contactores y bobinas o bien con elementos electrnicoscomo transistores y diodos.

Tambin podemos interpretar la instruccin desde un punto de vista lgico. Los trescontactos representan a tres seales binarias I1, B3 y B7 que pueden tomar el valor 0 o 1. Elvalor de la seal Q1 ser funcin del valor que tengan en cada momento las otras tresvariables y responder a la ecuacin booleana indicada a continuacin. La instruccin endiagrama de contactos es simplemente otra manera de expresar la misma ecuacin.

Q1 = B7 AND (I1 OR B3)

Haciendo hincapi en el aspecto lgico del diagrama de contactos, veamos como seescribira la misma ecuacin en uno de los lenguajes informticos habituales para poner demanifiesto que no son ms que distintas formas de expresar lo mismo, la relacin entre unaserie de seales, variables binarias o bits. El diagrama de contactos es el lenguaje que msnos acerca a la materializacin fsica de esas sentencias lgicas ya que lo expresa en

trminos de circuitos elctricos o electrnicos. En un lenguaje de alto nivel como Basic laexpresin resultara:

IF (I1=1 OR B3 =1) AND (NOT B7)=1 THEN Q1=1 ELSE Q1=0

2.2.4 El circuito bsico: marcha-paro

Si se conecta un pulsador directamente a una bobina, esta permanecer activadasolo mientras se mantenga presionado el primero. En muchas ocasiones la orden de puestaen marcha solo dura un instante y sin embargo interesa que la bobina se mantenga activadaindefinidamente hasta recibir una orden de paro. Cuando el paso de una pieza activa un finalde carrera, por ejemplo, la duracin de ese lapso de activacin es muy breve y en cambio elproceso que se desencadena deber tener generalmente una duracin muy superior ydetenerse en un momento posterior coincidiendo con otro suceso. Para controlar conprecisin el momento de activacin y desactivacin de una bobina (seal, proceso, fase ociclo) se utiliza el circuito marcha-paro que se muestra a continuacin.


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Figura 14. Circuito marcha - paro.

A la entrada 1 del autmata se ha conectado el pulsador de marcha y a la entrada 2

el de paro. Tal como se ver en el mapa de memoria, el contacto I1 corresponde a la sealde la entrada 1, el contacto I2 a la seal de la entrada 2 y la bobina Q1 a la salida 1 delautmata. Cuando se presiona el pulsador de marcha se activa I1 y por tanto se activatambin la bobina Q1 que cierra el contacto Q1 que lleva asociado. Dicho contacto Q1 se hadispuesto en paralelo con I1 de modo que al dejar de pulsar I1 la bobina seguir activada yaque el contacto Q1 sigue cerrado. Se utiliza el propio contacto de la bobina para mantenerlaactivada indefinidamente. Para desactivar la bobina se deber presionar el pulsador de paroque activa I2, es decir desactiva I2 que abre el circuito. Aunque el paro se pulse solo duranteun instante, la salida quedar desactivada permanentemente ya que se habr abierto almismo tiempo el contacto Q1. Se ha logrado el objetivo perseguido, al pulsar marcha seactiva la salida Q1 y al pulsar paro se desactiva.

Aunque pueda parecer uno ms, el circuito marcha-paro se utiliza constan-tementeen el diagrama de contactos. Sirve para activar y desactivar una bobina en dos instantesprecisos mediante dos seales independientes, una de marcha y otra de paro, sea cual seala duracin de stas. Cualquier proceso, fase, ciclo o maniobra cuyo inicio y final sea preciso

controlar ir asociado a la activacin y desactivacin de una bobina, de ah la utilidad de estecircuito.

Sin embargo un anlisis superficial de este circuito puede conducirnos a un errorhabitual ya que existe la tendencia a confundir el algoritmo que se ha escrito para elautmata con los dispositivos y circuitos externos conectados a l. Por este motivo vamos aconsiderar el caso de los pulsadores normalmente abiertos (NA) y los pulsadoresnormalmente cerrados (NC) para profundizar en el anlisis del circuito marcha-paro y evitarque pueda inducir a cometer errores de montaje o de interpretacin.


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2.2.4.1 Pulsadores abiertos y cerrados

En los montajes elctricos se suelen utilizar pulsadores para transmitir rdenes alproceso por parte de un operario humano. Bsicamente existen dos tipos de pulsadores:

Por abuso del lenguaje, en muchas ocasiones se habla indistintamente de pulsadorI1, entrada I1 y contacto I1 cuando en rigor son tres cosas diferentes. El pulsador es unelemento externo al autmata, podra ser cualquier otro dispositivo, que al ser activado dejapasar la corriente. La entrada del autmata es el borne al que se conectan los dispositivosexternos, que estar sometida a tensin (activada) si le llega corriente y no lo estar en casocontrario. Si la entrada est sometida a tensin, gracias a los circuitos internos del autmata,una de las posiciones de memoria se pondr a 1 y es a este bit al que se hace referenciamediante el contacto I1. Conviene pues no confundir el elemento externo con el contactoasociado a l an cuando la activacin de aquel provoque el cambio de estado de ste.

Esta confusin viene alimentada porque al contacto normal se le suele denominarcontacto normalmente abierto NA y al contacto negado se le denomina contactonormalmente cerrado NC exactamente igual que a los pulsadores. En este tratado se hapreferido denominarlos contacto normal y contacto invertido o negado para evitarprecisamente esa confusin.

Pulsador normalmente cerrado (NC). Actua a la inversa queel anterior. En estado de reposo mantiene el circuito cerrado,permitiendo el paso de corriente. En el momento en que esactivado, abre el circuito interrumpiendo la circulacin de lacorriente. Si se encuentra conectado a una entrada delautmata esta permanecer sometida a tensin, su valorlgico ser 1, hasta que sea pulsado, momento en que dichaentrada pasar a valer 0.

Pulsador normalmente abierto (NA). En estado de reposomantiene el circuito abierto. Cuando es presionado cierra elcircuito elctrico dejando pasar la corriente y transmitiendo laseal. Si se conecta a una entrada del autmata y se activa elpulsador, dicha entrada se pondr a tensin y su valor lgicopasar a ser 1.


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Por otra parte, una de las caractersticas del diagrama de contactos es que elalgoritmo representa simblicamente un circuito elctrico que podra ser llevado a la prctica.El circuito marcha-paro mostrado en la figura 14 se podra montar fsicamente con unpulsador NA, un pulsador NC y un contactor puenteado en paralelo con el primer pulsador y

funcionara perfectamente. Sin embargo no es un circuito real, solo es un circuito simblico,una instruccin de programa, pero puede inducirnos a pensar equivocadamente que elcircuito externo conectado al autmata es anlogo al algoritmo interno. En este casoconcreto, los pulsadores que habra que conectar al autma-ta para que funcionasecorrectamente el circuito marcha-paro deberan ser ambos de tipo NA tal como se aprecia enla figura 15.

Figura 15. Pulsadores NA y circuito marcha-paro.

No hay que olvidar nunca que el autmata no sabe

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