Curso PLC Modicon

Programa de Perfeccionamiento Fundamental

Departamento de Electricidad

UtemSantiago - Chile

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I N D I C E

CAPITULO 1

¿Qué es un Controlador Lógico Programable?1.1 Estructura de un PLC.1.2 Clasificación

1.2.1 Clasificación por Construcción1.2.2 Clasificación por Capacidad1.2.3 Clasificación por Cantidad de E/S

1.3 Entradas y Salidas1.3.1 Entradas Discretas1.3.2 Salidas Discretas1.3.3 Entradas Analógicas1.3.4 Salidas Analógicas1.3.5 Entradas / Salidas BCD1.3.6 Entradas / Salidas Especiales1.3.7 Módulos Inteligentes

1.4 Unidad Central de Procesos (CPU)1.4.1 Procesador1.4.2 Memoria

1.4.3 Fuente de Alimentación1.4.4 Procesador de Entradas y Salidas1.4.5 Procesador de comunicaciones

CAPITULO 2

Descripción del Software2.1 Capacidad de memoria2.2 Utilización de memoria2.3 Set de Instrucciones

CAPITULO 3

Asignación de DireccionesResumen de la sección3.1 Direccionamiento de Bobinas3.2 Direccionamiento de Contactos3.3 Direccionamiento de Registros3.4 Direccionamiento de módulos de E/S

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CAPITULO 4

Conversión de diagrama escalonado serie a lenguaje del controlador (lenguaje en escalera)

CAPITULO 5

Programación del PLC5.1 Formato de Programación5.2 Solución de la lógica5.3 Manejo de instrucciones5.3.1 Contactos y bobinas5.3.2 Temporizadores (TX.XX)5.3.3 Contador creciente (UCTR)5.3.4 Contador decreciente (DCTR)5.3.5 Funciones Aritméticas

5.3.5.1 Suma (ADD)5.3.5.2 Resta (SUB)5.3.5.3 Multiplicación (MULT)5.3.5.4 División (DIV)

5.3.6 Movimientos de Registros5.3.6.1 Movimiento de Registro a Tabla (R – T)5.3.6.2 Movimiento de Tabla a Registro (T – R)5.3.6.3 Movimiento de Tabla a Tabla (T – T)5.3.6.4 Movimiento de bloques (BLKM)

5.3.7 Instrucciones lógicas5.3.7.1 Función lógica AND5.3.7.2 Función lógica OR5.3.7.3 Función lógica XOR5.3.7.4 Función lógica COMP5.3.7.5 Función lógica SENS

5.3.8 Instrucciones aritméticas en doble precisión (suma, resta, multiplicación, división)

5.3.8.1 Suma en doble precisión5.3.8.2 Resta en doble precisión5.3.8.3 Multiplicación de doble precisión5.3.8.4 División en doble precisión

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CAPITULO 6

Software de Documentación, Configuración, Programación y Monitoreo Modsoft. (incluye ejemplos y problemas propuestos)

6.1 Descripción del Modsoft6.2 Requerimientos para la Instalación del Software Modsoft6.2.1 Instalación del MODSOFT6.3 Programando con Modsoft

6.3.1 Descripción del Menú Principal6.3.1.1 Menú Utility6.3.1.2 Menú OFFLINE6.3.1.3 Menú ONLINE6.3.1.4 Menú Convined6.3.1.5 Menú Transfer

6.4 Aplicación y ejemplo de un Control ON- OFF a través de un PLC

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INTRODUCCIÓN

El desarrollo e introducción de los relés, hace muchos años, fue un paso gigantesco hacia la automatización e incremento de la producción. La aplicación de relés hizo posible añadir una serie de lógica a la operación de las máquinas y de esa manera reducir la carga de trabajo en el operador, y en algunos casos eliminar la necesidad de operadores humanos. Por ejemplo, los relés hicieron posible establecer automáticamente una secuencia de operaciones, programar tiempos de retardo, conteo de eventos o hacer un evento dependiente de que ocurrieran otros.

Los relés con todas sus ventajas, tienen también naturalmente sus desventajas, tienen sólo un período de vida; su naturaleza electromecánica dictamina, que después de un tiempo de uso serán inservibles, sus partes productoras de corriente pueden en un momento quemarse o fundirse, desbaratando la lógica establecida y requiriendo su reemplazo.

Tal vez la inconveniencia más importante de la lógica con relés es su naturaleza fija. La lógica de u panel de relés es establecida por los ingenieros de diseños, se implementa entonces colocando los relés en el panel y se alambran como se prescribe.

Mientras que la máquina dirigida por el panel de relés continúa llevando a cabo los mismos pasos en la misma secuencia, todo está perfecto, pero cuando existe u re-diseño en el producto o un cambio de producción en las operaciones de esa máquina o en su secuencia, la lógica del panel debe ser re-diseñada. Si el cambio es lo suficientemente grande, una opción más económica puede ser desechar el panel actual y construir uno nuevo.

Esto fue el problema encarado por los productores de automóviles a mediados de os sesenta. A lo largo de los años se habían altamente automatizado las operaciones de producción mediante el uso de los relés, cada vez que se necesita un cambio, se invertía en él una gran cantidad de trabajo, tiempo y material, sin tomar en cuanta la gran cantidad de tiempo de producción perdido.

La computadora ya existía en esos tiempos y le dio la idea a los fabricantes de que la clase de control que ellos necesitaban podría ser llevado a cabo con algo similar a la computadora. Las computadoras en sí mismas, no eran deseables para esta aplicación por un buen número de razones. La comunidad electrónica tenía enfrente un gran reto: diseñar un artefacto que, como una computadora, pudiese efectuar el control a nivel industrial, sin destacar la posibilidad de ser fácilmente re-programada. El reto fue enfrentado y alrededor de 1969, se entregó el primer controlador programable en las plantas ensambladoras de automóviles de Detroit, Estados Unidos.

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CAPITULO 1

¿ Que es un Controlador Lógico Programable?

Un Controlador Lógico Programable (Programable Logic Controler “PLC”), es un dispositivo digital utilizado para el control de máquinas y operación de procesos. Según lo define la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de Estados Unidos (National Electrical Manufacturers de Association, NEMA), se trata de un “aparato digital electrónico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones permitiendo la implementación de funciones específicas como: lógica, secuencias, temporizado, conteo y aritmética; con el objeto de controlar máquinas y procesos”.

Los controladores lógicos programables son utilizados en donde se requieran equipos con capacidad de control lógico y/o secuencial. También pueden utilizarse en donde se debe implementar un control regulatorio sencillo. Aplicaciones típicas son: envasadoras, inyectoras de plásticos, plantas automotrices, sistemas de seguridad y encendido de hornos de procesos, transportes de materiales, etc..

Un Controlador Programable consta de 3 elementos principales: El primero es el procesador, la unidad central de control del controlador programable. El procesador o CPU (Central Processing Unit) es el “cerebro” del controlador programable. Una vez que un programa (en la forma de diagrama de escalera) es introducido en el procesador, éste reside en la memoria hasta que sea cambiado por el usuario. El segundo elemento principal es la estructura de entrada / salida (E/S). Esta provee la interfase entre la CPU y el proceso o maquinaria. La adición de los microprocesadores ha aumentado las posibilidades de simples funciones ON/OFF hasta hacer posible generación de reportes, control analógico, etc.. El tercer elemento es el equipo de programación. Este por lo general es un terminal tipo tubo de rayos catódicos (CTR).

1.1 Estructura de un PLC.

Para poder interpretar la estructura de un PLC utilizaremos un sencillo diagrama en bloques. En la figura 1.1 se muestran las tres partes fundamentales: las entradas, la unidad central de procesos (CPU) y las salidas. Más adelante nos dedicaremos a ampliar detalles de estas partes y agregaremos algunas otras, pero éste diagrama servirá para explicar el principio de funcionamiento de un PLC.

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Figura 1.1: Diagrama de un PLC


La CPU es el cerebro del PLC, responsable de la ejecución del programa desarrollado por el usuario. Es la unidad principal de coordinación de todas las funciones o recursos de los distintos Procesadores Periférico, Procesador de entrada /salida, Procesador de Comunicaciones, Unidad de Memoria y Fuente de alimentación.

Las Entradas (interfases o adaptadores de Entrada) se encargan de adaptar señales provenientes del campo o niveles que la CPU pueda interpretar como información. Las señales del campo pueden implicar niveles y tipos de señal eléctrica diferentes a los que maneja la CPU. En forma similar, las Salidas (interfases o adaptadores de Salida) comandan dispositivos de campo en función de la información enviada por la CPU.

La CPU se comunica con las interfases de I/O por medio de un bus paralelo, que incluye un bus de datos y un bus de direcciones. Adicionalmente, un bus de alimentación provee alimentación eléctrica a las interfases de I/O.

A las entradas se conectan sensores que pueden ser: Pulsadores Llaves Termostatos Presostatos Límites de carrera Sensores de Proximidad Otros elementos que generan señales binarias (ON-OFF)

Las salidas comandan distintos equipos, por ejemplo:

Lámparas Sirenas y Bocinas Contactores de mando de Motores Válvulas Solenoide Otros elementos comandados por señales binarias

Cuando un sensor conectado a una entrada se cierra, permite que aparezca entre los bornes de esa entrada una tensión (por ejemplo 24 Vcc), ver figura 1.2. Esta tensión es adaptada por la interfase de entrada al nivel y tipo de tensión que la CPU puede leer a través del bus de datos. Cuando la CPU lee éste nivel de tensión, recibe la información de que dicha entrada está en el estado activado, o sea en el estado lógico 1.

Cada entrada es reconocida por la CPU mediante una identificación. Si la entrada activada se denomina X1, podemos decir que X1 está en el estado lógico 1 (X1=1). Cuando el sensor conectado al borne de entrada se abre, X1 estará en el estado 0 (X1=0).

En forma similar, cuando la CPU desea que una salida se active (pase a estado lógico 1), modifica los niveles de tensión en el bus de datos. La tarjeta de salida, que está conectada al bus de datos, cierra entonces el circuito de conexión, energizando el dispositivo de campo.

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Cada salida está identificada, por ejemplo una salida podría denominarse Y2. Podemos decir entonces que la salida Y2 está energizada (Y2=1) o desenergizada (Y2=0).La identificación que la CPU utiliza para cada punto de entrada / salida en la memoria se conoce como direccionamiento (o adressing) de la entrada / salida.

Un programa muy sencillo podría ser: “ Cuando X1=1, se debe hacer que Y2=1”. Este podría ser el caso en que se enciende una lámpara al presionar un pulsador. El pulsador deberá estar conectado a la entrada X1 y la lámpara a la salida Y2. Al presionar el pulsador, la CPU leerá en la interfase de entrada que X1=1. Resolverá el programa, y pondrá un 1 en la salida Y2. Como secuencia, la salida cerrará el circuito de conexión y encenderá la lámpara.

La convención por la cual un “1” indica la presencia de señal, mientras que un “0” indica su ausencia, se denomina lógica positiva. En forma inversa, la lógica negativa utiliza un “0” para indicar la presencia de señal, y un “1” para indicar su ausencia.Las interfases de entrada / salida pueden tomar solo uno de dos estados: “1” ó “0”. Otras interfases pueden tener como entrada o salida a variables analógicas, las que se caracterizan por tomar valores intermedios en forma continua entre dos límites. Un ejemplo de una variable analógica la presión de un reactor, que varia en forma continua entre 0 y 10Kg/cm 2

(g). Dado que la naturaleza de una señal de presión no es eléctrica, se requiere un transmisor de presión. Este convierte la presión medida en una señal eléctrica, que puede ser de 4 a 20 mA, 0 a 10 Vots, etc.

Las interfases de entrada analógica convierten una señal analógica eléctrica en un número binario, cuya cantidad de dígitos depende de la resolución de las interfases de entrada / salida (por ejemplo, un rango de 0000000 a 11111111, con una resolución de 8 bits). Es evidente que la interfase maneja en realidad valores digitales, pese a lo cual se las denomina interfases de entrada / salida analógicas.

El conjunto de entradas y salidas se denomina a veces “estructura de entradas / salidas”, o también “periferia de entradas / salidas”, aunque es más frecuente que se lo abrevie como E/S, o I/O por su sigla en inglés (input / output). Cada entrada o salida se denomina canal o punto de E/S.

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Figura 1.2: Ejemplo de Encendido y Apagado de una lámpara a través del PLC


1.1 Clasificación

Si deseamos establecer una clasificación de PLC’s, podemos considerar distintos aspectos:

Por su Construcción Integral Modular Por su Capacidad Nivel 1: Control de variables discretas y pocas analógicas, operaciones aritméticas y capacidad de comunicación elementales Nivel 2: Control de variables discretas y analógicas. Matemáticas de punto flotante. E/S inteligentes. Conexión en red. Gran capacidad de manejo de datos analógicos y discretos. Por Cantidad de E/S Micro PLC (hasta 64 E/S) PLC pequeño (65 a 255 E/S) PLC mediano (256 a 1023 E/S) PLC grande (más de 1024 E/S)

1.2.1 Clasificación por Construcción

La clasificación por su construcción distingue a los PLC’s que integran todas sus partes (E/S, CPU, Fuentes; Puertos de Comunicación, etc.) en una misma caja o gabinete, de los que están formados por módulos.

Denominaremos PLC integral a aquel que integra todas sus partes en una misma caja o gabinete. Se suele utilizar también la denominación de Compacto, pero la aparición de PLC’s modulares de pequeño tamaño hace que ésta resulte inadecuada. El PLC integral suele tener muy pocas E/S, clasificándose en general como micro PLC. Tiene como ventajas un bajo costo y un pequeño tamaño. Una desventaja es la imposibilidad de expandir un equipo en forma gradual. En general se parte de un equipo básico que puede ampliarse mediante el agregado de unas pocas unidades de expansión con cantidad y tipo de E/S fijo. Otra desventaja es la escasa variedad disponible de tipos de E/S, ya que, al estar éstas integradas en un gabinete, es imposible cubrir una amplia gama de opciones.

Un PLC modular, como su nombre lo indica, está formado por módulos. El equipo se arma sobre un bastidor o base de montaje (también llamada chasis o rack) en el cual se instalan la CPU, los módulos de entrada, los módulos de salida y otros periféricos. El chasis contiene en su parte posterior los buses de datos, direcciones y alimentación del PLC, con conectores apropiados a los que se conecten los distintos módulos.

Por la forma que tienen estos módulos, es usual que se les denomine “tarjeta”. Así es muy frecuente encontrar la frase “tarjetas de entrada / salida en referencia a los módulos de entrada / salida.

La principal ventaja de un PLC modular frente a uno integral es evidente: el usuario puede componer su equipo con la cantidad y tipo de entradas y salidas que necesite, y luego puede ampliarlo agregando los módulos necesarios.

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La desventaja, en equipos pequeños, es su mayor costo. En general, este mayor costo tiene dos razones: mayor cantidad y costo de los componentes utilizados en la fabricación y ensamblado del equipo (conectores, chasis, plaquetas, etc.), y la mayor capacidad que suele tener un PLC modular. Esta mayor capacidad se evidencia en un lenguaje de programación más potente y con instrucciones para aplicaciones más complejas, mayor capacidad de comunicación etc.

1.2.2 Clasificación por Capacidad

La clasificación por capacidad distingue dos niveles, en función de la complejidad de las instrucciones que el PLC puede manejar. El nivel 1 identifica a un PLC con instrucciones sencillas y no muy potentes, mientras que el nivel 2 identifica a los PLC’s con funciones de mayor complejidad.

Algunas de las aplicaciones que podemos encontrar en un PLC de nivel 2, y que en general no estarán en un PLC de nivel 1 son: raíz cuadrada, logaritmo, antilogaritmo, aritmética de doble precisión y de punto flotante, funciones trigonométricas, diferenciación e integración, lazos PID, etc.

Es usual que a mayor cantidad de E/S, corresponda mayor capacidad del PLC. No obstante, la tendencia actual es hacia familia de PLC’s con equipos de diversos tamaños, que disponen de todas las funciones. Así, es posible portar un programa de aplicación de un PLC a otro, ya que todos ellos tienen el mismo conjunto de instrucciones.

1.2.3 Clasificación por Cantidad de E/S

La clasificación por cantidad de E/S es arbitraria. A pesar de ello, este parámetro es el indicador que habitualmente define el PLC. Los fabricantes ofrecen características tales como capacidad de memoria, operaciones aritméticas, etc., en directa relación a la cantidad de entradas y salidas que el controlador puede manejar.

Así, por ejemplo, suele haber una directa relación entre la clasificación de PLC’s como integrales, y los clasificados como micro PLC por la cantidad de E/S. Más aún, este PLC clasificado como integral por su construcción y como micro PLC por su cantidad de E/S, probablemente deba ser clasificado como de nivel 1 en cuanto a su capacidad.

1.2 Entradas y Salidas

Las entradas y salidas son los elementos del PLC que lo vinculan al campo. En el caso de las entradas, adaptan las señales de sensores para que la CPU las reconozca. En el caso de las salidas, activan un circuito de conexión (transistor, triac o relé) ante una orden de la CPU.

No todas las señales que vienen desde, o van hacia el campo son iguales, ni tampoco responde al tipo de nivel de señal que la CPU puede leer o escribir. Por ello existen interfases de entradas / salidas adecuadas para los tipos de señales más comunes. Por supuesto, para un PLC estas señales deben ser eléctricas, para lo cual se utilizan transductores de diversos tipos: Presostatos, Interruptores de Posición, Transmisores de Caudal, Presión o Humedad, Transductores de Corriente a Presión para comando de válvulas con actuador neumático, etc. También son necesarios transductores cuando se

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desea medir una variable eléctrica como tensión o corriente, en niveles incompatibles con los que maneja la interfase de entrada salidas

Discretas: También llamadas digitales, lógicas, binarias u “on-off ”, pueden tomar solo dos estados. La denominación de digital es más común que las discretas, aún cuando es incorrecta, ya que todas las funciones de un PLC, incluidas las E/S, son digitales. Analógicas: Pueden tomar una cantidad de valores intermedios dentro de un cierto límite, dependiendo de su resolución. Por ejemplo: 0 a 10 Vcc, 4 a 20 mAcc, etc. Especiales: Son variantes de las analógicas, como las entradas de pulso de alta frecuencia, termocuplas, RTDs, etc. Inteligentes: Son módulos con procesador propio y un alto grado de flexibilidad para su programación. Durante su operación intercambian datos con la CPU.

Un término comúnmente utilizado en los PLC modulares es el de densidad de la tarjeta de E/S. La densidad define la cantidad de puntos de entradas/ salidas que contiene un mismo módulo. Según el fabricante, de modelo del PLC y el tipo de tarjeta, se puede disponer de tarjetas de 4,8,16 ó 32 puntos de E/S en un mismo módulos. Se suele denominar como de alta densidad a los módulos de 32 puntos.Para poder acomodar los componentes de un módulo de alta densidad en el espacio disponible en la tarjeta, es usual que los puntos compartan algunos componentes. Por ejemplo, en un módulo de 16 entradas discretas, éstas se pueden distribuir en 2 grupos de ocho. Cada grupo dispone de un solo borne de tensión de referencia o común. Esto obliga a que todos los puntos de un mismo grupo utilicen el mismo tipo y nivel de tensión, obtenido de la misma fuente.

En forma similar, en las tarjetas de salidas discretas, en las tarjetas de salidas discretas, el fusible de protección puede ser compartido por todos los canales de un grupo. Esto significa que, si el fusible se funde, todo el grupo sale de servicio.La ventaja que ofrecen loa módulos de alta densidad es que se reduce el tamaño del equipo, y se pueden colocar más puntos en un mismo chasis; por ende, el costo por punto se reduce.En algunos PLC integrales, los bornes de conexionado de los cables que traen o llevan la señal de campo forman parte del gabinete del equipo. En caso de que deba repararse o remplazarse el PLC, será necesario desmontarlo. Para ello se deben desconectar previamente todos los cables del equipo, repararlo o remplazarlo, y volver a conectar todos los cables. Es evidente que en este proceso pueden ocurrir errores debido a una confusión en el conexionado.

En los PLC modulares (y en muchos integrales), este trabajo es más sencillo. La bornera es un bloque que se conecta directamente al módulo de E/S. A este bloque se conectan los cables de campo. Este bloque recibe la denominación de bornera o bloque terminal (por su denominación en inglés: “terminal block”. En caso de que sea necesario reemplazar una tarjeta, se extrae la bornera, se reemplaza el módulo defectuoso y se encastra la bornera existente en el nuevo módulo. Se reemplaza así la tarjeta sin que se haya desconectado de la bornera un solo cable de campo, evitando el riesgo de errores en la desconexión y conexión de cables, y el trabajo correspondiente.

Un error que puede ocurrir en el trabajo de mantenimiento de un PLC es la confusión respecto al modelo de módulo a reemplazar. Podría ocurrir que el técnico de

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mantenimiento intente reemplazar un módulo de 16 entradas on – off de 220 Vca, por otro de 16 entradas on- off que tomó apresuradamente del taller, sin observar que éste corresponde a señales de 24 Vcc. Para evitar que este módulo que no corresponde sea insertado en el chasis, muchos PLC’s disponen de una clave mecánica que impide la inserción de un módulo distinto al inicialmente previsto en esa posición del chasis. También se puede encontrar este concepto de clave mecánica en la bornera de la tarjeta.

Un aspecto que debe considerarse en los módulos de alta densidad es el espacio que ocupa la bornera. En algunos casos, el espacio requerido por los bornes es superior al espacio disponible en la tarjeta, por lo que se debe recurrir a una solución alternativa. Esta solución consiste en el uso de borneras separadas del módulo e E/S, y conectadas al mismo por medio de un cable prearmado y un conector especial.

Cuando un solo chasis no alcanza para aloja a los módulos de E/S necesarios para una configuración, muchos PLC’s permiten el agregado de más chasis que pueden contener más módulos de E/S, y que son comandados desde la CPU que está en el chasis inicial. Es frecuente que el chasis que contiene la CPU se le denomine Primario o Principal, mientras que a los demás chasis se les denomina Secundarios o de Expansión. Es posible que algunos módulos (como los de comunicación o los BASIC) puedan ser instalados sólo en el chasis principal.

El uso de chasis de expansión tiene dos posibilidades: una conocida como local, y la otra como remota

La expansión local consiste simplemente en la interconexión de los buses paralelos que corren en la parte posterior delo chasis, por medio de cables apropiados. Esta aplicación está severamente limitada por la distancia, que en el mejor de los casos no puede superar algunas decenas de metros. También puede estar limitada por la cantidad de tarjetas que se pueden conectar al bus local.

La expansión remota utiliza procesadores de comunicaciones especiales, uno en el chasis principal (a veces incluido en la CPU), y uno en cada chasis de expansión (éste se denomina, en estos casos, chasis remoto). Entre ambos procesadores se establece una comunicación que típicamente tiene las siguientes características: serie, propietaria ( la especificación no está disponible para el desarrollo de productos según este protocolo), de alta velocidad ( por encima de los 300 kbaudios) y con procedimientos de chequeo para asegurar la calidad de la información transmitida.

Los medios físicos de transmisión más usuales son: cable coaxil, par de conductores trenzados con malla, o fibra óptica. La distancia que se puede abarcar utilizando chasis remotos llega en algunos casos hasta más de 5 Km.Con este concepto de E/S remotas llega se logran importantes ahorro de cableado e instalación

Consideremos por ejemplo una planta con una sala de control donde se aloja el chasis principal con la CPU; y un centro de control de motores con unos 200 puntos E/S distantes a sólo 50m. Vemos que si utilizamos un PLC con todas sus entradas y salidas en la sala de control, el tendido será de 10 Km.de cable bipolar.

Usualmente se asocia el uso de chasis remotos a la distribución geográfica de las tarjetas de E/S. Sin embargo, éstos también se utilizan en los casos en que se requieran más módulos de E/S que los soportados por chasis locales. En éste caso se instalan chasis “remotos” vecinos al chasis principal.

Desde el punto de vista de la programación de software de aplicación, el uso de chasis remotos es totalmente transparente para la CPU; y ella ordena sólo activar una salida, sin importar físicamente donde está ubicada.

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1.3.1 Entradas Discretas

Existe una variada gama de alternativas para éstos módulos, con lo que se puede optar por módulos con distintas cantidades de entradas y para distintos niveles de voltaje; las más comunes son: 24 Vcc, 24 Vca, TTL (5 Vcc), 110 Vca, 220 Vca, etc..

La estructura típica de una entrada discreta puede separarse en varios bloques por donde pasará la señal, hasta convertirse en un 0 o un 1 lógico para la CPU. Estos bloques son:

Rectificador: En el caso de una entrada de corriente alterna, convierte la señal en continua. En el caso de una señal de corriente continua, limita o impide daños por inversión de polaridad. Acondicionador de señal: Elimina ruidos eléctricos, detecta los niveles de señal para los que conmuta el estado lógico (umbral en on-off), y lleva la tensión al nivel manejado por la CPU. Indicador de estado: En general se dispone de un indicador luminoso por canal, que está encendido mientras exista tensión en la entrada, y apagado en caso contrario. Un indicador adicional señala el correcto funcionamiento de la tarjeta, permaneciendo encendido si la tarjeta y su comunicación con la CPU no presentan fallas. Aislamiento: Las entradas de la mayor parte de los PLC’s son opto aisladas para que, en caso de sobre tensiones externas, el daño causado no afecte más que a ese punto, sin perjudicar el resto de la tarjeta ni programarse al resto de PLC. Circuito lógico de entrada: Es el encargado de informar a la CPU el estado de la entrada cuando ésta la interrogue.

El paso de la señal por todos estos bloques insume un tiempo que se conoce como tiempo de respuesta de la entrada. Este tiempo (y el del barrido) debe tenerse en cuenta en el diseño del sistema. Un aspecto a analizar el mínimo tiempo de permanencia o ausencia de una señal requerido para que el PLC la interprete como un 0 o un 1. Si una variable de proceso pasa al estado lógico 1, y retorna al estado 0 en un tiempo inferior al tiempo de respuesta de la entrada, es posible que el PLC no llegue a leerla. Por ejemplo, si una tarjeta tuviera un tiempo de respuesta de 10 ms., no será capaz de identificar con certeza una señal que presentó un pulso de 10 ms.. Para aquellos casos en que se produzca esta situación, se requieren tarjetas con capacidad de retención, en las que en estado lógico es sostenido por un período mayor que la duración del pulso de señal.

Como referencia, podemos indicar que el tiempo de respuesta en la lectura de un contacto que se abre puede no ser el mismo que el tiempo de respuesta en la lectura de un contacto que se cierra. En general, el tiempo de respuesta de una tarjeta de entrada discreta no es superior a los 20 ms., pudiendo ser de unos pocos ms.

1.3.2 Salidas Discretas

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Al igual que en el caso de las entradas discretas, la estructura típica de una salida discreta puede separarse en varios bloques por donde pasará la señal, hasta convertirse en un 0 o un 1 lógico para la CPU. Estos bloques son:

Circuito lógico de salida: Es el receptor de la información enviada por la CPU. Aislamiento: Cumple una función análoga a la aislación de una tarjeta de entradas discretas. Indicador de estado: generalmente se utiliza un indicador de estado por canal, que se enciende cuando la salida está cerrada, y se apaga cuando está abierta. Un indicador adicional señala el correcto funcionamiento de la tarjeta, permaneciendo encendido si la tarjeta y su comunicación con la CPU no presentan fallas. Circuito de conexión: Es el elemento de salida a campo, que maneja la carga conectada por el usuario. Como veremos luego, se dispone de tres opciones de circuitos de conexión: transistor, triac y relé. Protección: Puede consistir en un fusible en serie con los contactos de salida, una protección electrónica por sobrecarga, o circuitos RC (resistivos-capacitivos), para eliminar picos generados por la naturaleza de la carga, en el caso de que ésta sea inductiva y la alimentación sea en corriente continua.

Un aspecto a considerar es que, dependiendo del modelo de módulo utilizado, se puede disponer de un fusible por módulo o por grupos de puntos de un módulo. En éste caso los puntos de un módulo no están protegidos individualmente, por lo que en caso de que actúe la protección por fallas es un punto (se funde un fusible), quedarán inhabilitadas todas las salidas del grupo.

En forma similar a las entradas, se denomina tiempo de respuesta de la salida al tempo que insume una señal para pasar por todos los bloques Las alternativas de selección para el circuito de conexión son tres: Salidas por relé, por triac, o por transistor.

Las salidas de relé pueden utilizarse para cargas en corriente alterna o continua, las de transistor en corriente continua, y las de triac sólo para corriente alterna. En todos los casos debe verificarse si la potencia a manejar es compatible con el circuito de conexión seleccionado.

Las salidas por triac o transistor, se prefieren a las de relés en los casos que requieran mayor velocidad de operación. El tiempo típico de respuesta para un transistor es de 1 ms., tanto para conexión como para desconexión, mientras que la salida de triac se aproxima a los 10 ms., para la conexión o desconexión. Adicionalmente los módulos de salida a triac o transistor suelen ser de mayor densidad que los de salida a relé, redundando en diseños más económicos.

1.3.3 Entradas Analógicas

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El PLC fue originalmente diseñado para el control de estados lógicos (si-no), y es un equipo de tecnología digital. Por lo tanto la única manera que tiene de trabajar con valores analógicos es que éstos se representen internamente por medio de números en formato binario.

La principal tarea de una tarjeta de entrada analógica es precisamente la de convertir un valor analógico en un número de formato binario, por medio de un conversor A/D. Una entrada analógica con un conversor de 8 bits podrá dividir un rango de 4 a 20 mA. en 256

valores, o sea que la resolución será de . En cambio, con un

conversor de 12 bits, tendrá una resolución de una parte en 4096, o sea 0.0039 mA.. Se define justamente como resolución al mínimo cambio que un conversor puede discriminar en su entrada.

Generalmente, el conversor A/D se especifica indicando su resolución en bits, expresando así el menor cambio de tensión que tiene capacidad de distinguir. La exactitud de la tarjeta debe ser especificada por separado, normalmente como porcentaje del alcance. La exactitud de una tarjeta es peor que la resolución del conversor utilizado, debido a los demás componentes que la integran, y a inexactitudes del propio conversor. Por ejemplo, una tarjeta puede utilizar un conversor A/D de 16 bits, pro ser exacto tan sólo hasta los 12 bits.

Cabe señalar que el componente de mayor costo de una entrada analógica es el conversor A/D, y resultará más caro aún, si su resolución es mayor. Por ello, los PLC’s más pequeños utilizan conversores de 8 bits (más económicos), mientras los medianos y más grandes utilizan conversores de 10 hasta 16 bits.

En la estructura de una entrada analógica podemos distinguir las siguientes partes básicas:

Protección: Impide daños al módulo y al resto del PLC por conexión con polaridad invertida o fuera del rango permitido. Filtro Analógico: Elimina posibles ruidos que ingresen por la instalación. Básicamente consiste en un filtro pasabajos, que permite que las señales de baja frecuencia lleguen al conversor A/D, evitando el paso de las señales de alta frecuencia. Multiplexado: Esta etapa consiste en un selector que envía un canal de entrada por vez al conversor A/D. Conversor A/D: Es el encargado de transformar la señal analógica en un número binario interpretable por la CPU. Aislación: En algunos equipos se dispone de opto-aisladores luego de conversor A/D, para separar la CPU del campo. Buffer: Memoria donde se almacenan los valores que provienen del conversor, mientras éste opera sobre los demás canales. Aquí es donde la CPU lee los valores numéricos convertidos.

Las señales de entrada pueden ser por tensión o por corriente; en este último se utiliza una resistencia calibrada donde se mide la caída de tensión. Los valores comunes de señal son 4 a 20 mA., 1 a 5 Vcc, -5 a +5 Vcc ó 0 a 10 Vcc.

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1.3.4 Salidas Analógicas

El concepto básico de funcionamiento es inverso al de una entrada analógica. Aquí la CPU emite un número binario a través del bus de datos, que debe convertirse en una señal analógica de corriente o de tensión.

Para las salidas analógicas valen las mismas consideraciones sobre resolución y exactitud explicadas para las entradas analógicas.

A diferencia del módulo de entradas analógicas, es frecuente que en el de salida analógica se disponga de un conversor D/A por canal.

Los módulos de salidas analógicas ofrecen 2, 4 ú 8 canales, en tensión o en corriente. La composición en bloques de un módulo de salida analógica incluye:

Buffer: Memoria donde la CPU escribe los valores binarios a convertir por el conversor, mientras éste opera sobre los demás canales. Aislación: Optoaislación para separar la CPU del campo. Conversor D/A: Es el encargado de transformar el número binario enviado por la CPU en una señal analógica. Protección: Se encarga de impedir daños al módulo por conexión con polaridad invertida o fuera del rango permitido.

1.3.5 Entradas / Salidas BCD

Muchos PLC’s pueden interpretar como números BCD (Binary Coded Decimal) las señales presentes en grupos de entradas discretas, o decodificar valores numéricos desde la CPU y convertirlos en un número BCD en salidas discretas. En la codificación BCD, cada cifra del sistema es representada por un número binario de cuatro cifras, desde 0000 (en correspondencia con el 0), hasta el 1001 (en correspondencia con el 9).

Esto permite conectar al PLC dispositivos tales como llaves BCD, teclados de ingresos de datos y displays que utilicen esta codificación.

Para la implementación de E/S del tipo BCD pueden utilizarse módulos de E/S discreta, con una adecuada programación, o módulos especiales diseñados para este fin.

1.3.6 Entradas / Salidas Especiales

Dentro del sistema de E/S de un PLC se pueden instalar módulos dedicados a tareas especiales que no pueden ser resueltas eficientemente por la CPU.

Así es que podemos encontrar algunos módulos denominados especiales, como los siguientes:

Entradas de termocuplas: incluye un microprocesador para linealización de la señal de entrada, y una junta fría para compensación. Entradas de RTD: Incluye un microprocesador para linealización de la entrada. Entrada de pulsos de alta velocidad: El tiempo que le insume a la CPU resolver el programa del usuario hace que ésta no pueda leer pulsos de alta velocidad. Estos módulos

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poseen un procesador dedicado a esta función y pueden dar señales al campo y a la CPU al alcanzar valores prefijados.

1.3.7 Módulos Inteligentes

Con el objeto de descargar a la CPU de tareas que le insumen un tiempo que no es aceptable, o para las que ésta no está preparada, se dispone de módulos inteligentes. Algunos de estos módulos cuentan con sus propias E/S, mientras que otros aprovechan la estructura de E/S que ofrece el PLC. Una característica de estos módulos es que su funcionamiento es independiente de la CPU, por lo que, en caso de fallas de ésta, los módulos siguen operando.

Los módulos inteligentes poseen un procesador propio que funciona en forma asincrónica con el de la CPU. Ambos procesadores intercambian datos a través de la capacidad del módulo inteligente de leer y escribir ciertas posiciones de la memoria de la CPU principal. En algunos casos, la cantidad de datos que un módulo inteligente puede intercambiar con la CPU principal está limitada por el diseño del módulo.

Algunos de estos módulos inteligentes son:

Módulo BASIC: Programable en lenguaje BASIC, posee uno o varios puertos de comunicación RS-232 ó RS-422. Se pueden utilizar para resolver ecuaciones complejas, para estadísticas, para adquisición de datos, como ingreso de datos desde lectores de código de barras, para ingreso de datos manuales, para almacenamiento de receta, impresión de reportes, etc.. También se utilizan para la implementación de protocolos de comunicaciones que permiten la comunicación del PLC con otros equipos digitales. Esta aplicación es útil en aquellos casos en que el PLC no disponga en forma standard de software de comunicaciones requerido, resultando una implementación razonablemente económica. En estos casos se programa el protocolo en éste módulo utilizando el lenguaje BASIC. En general, el módulo no cuenta con canales de E/S propios, excepto los puertos de comunicación. Por otra parte, en algunos casos incluye un módem o módem fax para conectarse con otros equipos digitales remotos. Módulo PID: Este módulo resuelve uno o varios lazos PID en forma separada de la CPU principal. La configuración de os lazos se efectúa desde la CPU principal o directamente a través de un puerto RS-232 ó RS.422 que el módulo posee. A éste puerto se conecta un PC con software adecuado, permitiendo la configuración con independencia de la CPU principal. Este módulo descarga a la CPU principal del cálculo del algoritmo PID, que insume un tiempo importante, haciendo el tiempo de barrido de la CPU más lento. Adicionalmente, la distribución de varios lazos PID en varios módulos disminuye la posibilidad de falla de varios lazos. Algunos módulos cuentan con canales de E/S analógicos y discretos propios, haciéndolo totalmente independiente del resto del PLC. Otros módulos PID utilizan la estructura de E/S del PLC. Módulo ASCII: Almacenan mensajes que pueden emitirse a través de sus puertos de comunicaciones por orden del programa de la CPU principal. Ante determinados eventos como alarmas o simplemente a requerimiento del usuario, el programa de la CPU principal le ordena a éste módulo emitir uno de los mensajes prealmacenados en su memoria. Estos mensajes pueden contener textos fijos, datos variables tomados de la memoria de la CPU, hora y fecha, etc., y pueden emitirse en display alfanuméricos, impresoras, terminales, etc..

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Módulo de posicionamiento: Es una combinación de un módulo contador de alta velocidad con salida para motores. Se utilizan para resolver lazos de posicionamiento en aplicaciones de control numérico o robótica. Módulo computador integrado: Son verdaderas computadoras, con teclado, pantalla, impresoras, conexión en red y almacenamiento masivo (ya sea en los clásicos discos rígidos o en disco RAM que emulan un disco rígido utilizando memoria RAM). Módulos de comunicación: Son módulos inteligentes especialmente dedicados a tareas de comunicación. Algunos de éstos tipos de módulos son:

- De propósito general: Para conectar computadoras, con fines de programación, supervisión, adquisición de datos, etc.. Son de tipo RS-232 ó RS-422. Utilizan protocolos relativamente sencillos, de baja velocidad y de tipo maestro-esclavo. En general, el protocolo de acceso a los datos contenidos en la CPU es abierto. No ocurre lo mismo con el protocolo de programación, que no es abierto. Este tipo de comunicación se incluye en muchos casos en la CPU. Ejemplo: Modbus de Modicon.

- Peer to Peer: Estos protocolos son de mayor velocidad y sofisticación que los anteriores. Permiten el intercambio de datos, la programación remota de CPU’s y otras funciones. Las estaciones tienen todas las mismas jerarquías, no existiendo una estación que concentre funciones especiales desde el punto de vista de la comunicación. Este aspecto es una clara diferencia respecto de los protocolos de propósito general, que suelen ser de tipo maestro-esclavo. Utilizan protocolos propietarios. Ejemplos: Modbus, Modbus Plus de Modicon y Data Highway II de Allen Bradley.

- Redes abiertas: Permiten la integración de los PLC’s, computadoras y equipos especiales de distintos proveedores por medio de un protocolo abierto. Por el momento, las redes abiertas están en una etapa de desarrollo, aunque existen importantes esfuerzos para generar una norma que permita este nivel de conectividad. Ejemplo: MAP.

1.4 Unidad Central de Procesos (CPU)

La CPU (Central Processing Unit) es la unidad principal de coordinación de todas las funciones o recursos de los distintos procesadores periféricos, procesador de I/O, procesador de comunicaciones, unidad de memoria y fuente da alimentación.

La CPU de un PLC está compuesta por dos partes fundamentales: el procesador y la memoria. Pueden contener también otros elementos, como puertos de comunicación, o incluso la fuente de alimentación.

1.4.1 Procesador

El procesador tiene como tarea principal ejecutar el programa de aplicación escrito por el usuario. También cumple con otras tareas importantes, como ser la de administrar las tareas de comunicación y ejecutar programas de autodiagnóstico.

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Los PLC’s más sencillos poseen un solo procesador, pero en la medida que su capacidad de control aumenta pueden tener varios procesadores dedicados a tareas específicas como resolución de lazos, comunicaciones, diagnósticos, etc..

Para poder gobernar todo el sistema, el procesador necesita de un programa escrito por el fabricante. Este programa contiene el conjunto de instrucciones utilizado para ejecutar el programa de aplicación, una rutina de autodiagnóstico y el sistema básico de interacción con los periféricos: tarjetas de E/S, puertos de comunicaciones, etc.. A este programa se le denomina programa ejecutivo o sistema operativo. El sistema operativo no es accesible al usuario y se encuentra almacenado en la memoria no volátil que forma parte de la CPU.

Las tareas asignadas al procesador son ejecutadas por éste secuencial incesantemente mientras el equipo está conectado a la alimentación.

Esta secuencia se denomina Barrido o Scan. Una secuencia típica de Barrido o Scan se muestra a continuación:

Consultar el estado de las entradas y almacenar éstos estados en la memoria. Resolver el programa de aplicación. Atender las comunicaciones con módulos inteligentes. Atender las comunicaciones de los puertos de la CPU. Ejecutar un auto diagnostico. Actualizar las salidas a partir de los resultados almacenados en la memoria Volver a empezar el ciclo.

El tiempo que necesita el procesador para llevar a cabo éste ciclo se denomina tiempo de Barrido o Scan time.

1.4.2 Memoria

Es la encargada de almacenar la aplicación de control, los datos calculados o asignados, funciones básicas y el Firmware ejecutivo del sistema.

La unidad de memoria se compone de dos partes, una RAM (CMOS RAM), y una memoria ROM.

El almacenamiento de la información en formato binario requiere de 16 bits por palabra de memoria.

La memoria RAM es la porción de memoria donde se almacena la configuración del sistema, la aplicación, los datos calculados y los prefijados.

Por tratarse e una memoria del tipo CMOS RAM, requiere ser respaldada en forma constante a través de una batería. En el caso de que la batería sea removida y el equipo se encuentre apagado, la aplicación es borrada.

La memoria RAM puede ser dividida de la siguiente forma: RAM de Estado (State RAM), que almacena todos los datos o valores de las variables programadas y configurables.

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RAM de Usuario (Usser Logic), que contiene todo el programa de aplicación. Típicamente la configuración del sistema ocupa entre 800 y 1500 palabras de memoria, dependiendo de la cantidad de Drops y módulos de I/O.

En la porción de memoria tipo ROM, se almacena el Firware ejecutivo del sistema, es decir, el Set de instrucciones, las funciones básicas para el Test del sistema y Boot-up.

Esta porción de memoria no es volátil y normalmente viene con el PLC desde fabrica.

En la actualidad, la gran mayoría de los controladores programables traen una memoria base de 16 K. expandible dependiendo del modelo a 128 K. Todos los datos que el PLC maneja, su sistema operativo, el programa de aplicación, la tabla de estado de las entradas y salidas, etc., se almacenan en la memoria. En realidad deberíamos decir las memorias, porque son varias. En efecto, el sistema operativo, el programa de aplicación, las tablas de E/S y los registros internos (variables no asociadas a E/S) pueden estar en memorias separadas y de distinto tipo.Según el tipo y capacidad del PLC, este puede manejar mayor o menor cantidad de datos y a su vez datos con formato más o menos extenso.El formato con que se agrupan los datos pueden ser en grupos de 8 bits llamados byte, o en grupos de 16 bits llamados generalmente palabra Word.

La memoria total de un equipo tiene distintas zonas en las que se almacenan datos: Área de programas de aplicación o memoria de usuario Registro de E/S discretas Registro de E/S analógicas Registro de temporizadores y contadores Registro de variables Área auxiliar (Scratch pad) Sistema Operativo

La figura 1.3 muestra un esquema básico de una Unidad Central de Procesos (CPU) y su relación con los demás componentes.

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Como podemos ver en la figura existen otros elementos que tienen directa comunicación con la unidad central de procesos. En los siguientes puntos, se dará una breve explicación de éstos.

1.4.3 Fuente de alimentación

Es la unidad encargada de suministrar los voltajes requeridos por la CPU, tarjetas especiales, procesadores periféricos y los módulos de E/S local.

Esta fuente es de tipo fuente conmutada con protección de sobrecarga y cortocircuito.

Requieren de una alimentación de 120 Vac a 230 Vac +/- 10% con una frecuencia de línea de 47 Hz a 67 Hz en AC, o 24 Vdc +/- 10% en DC, para entregar una tensión de calidad continua de +5 Vdc + 4.3 Vdc y –5 Vdc (tensiones requeridas por los módulos de I/O y tarjetas especiales).

Existen 2 tipos de fuentes: internas y externas. Fuentes Internas: Estas fuentes vienen incorporadas en la unidad principal y son de menor capacidad de corriente que una externa. Fuentes Externas: Son fuentes adicionales que están ubicadas en celdas locales como fuentes adicionales para suministrar el consumo adicional de los módulos de I/O o e celdas remotas para proporcionar la alimentación a la interfase remota y los módulos de I/O.

1.4.4 Procesador de Entradas y Salidas

El procesador de I/O es el encargado de administrar el flujo de datos de lectura desde las celdas de entrada hacia la unidad central de procesos (CPU), y los datos de

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Figura 1.3: Esquema básico de una CPU


escritura desde la CPU hacia las celdas de salida, es decir realiza una interfase entre la CPU y las celdas que contienen los módulos de I/O, ya sean éstos locales o remotos.

Se define celda como un conjunto de módulos que permiten canalizar un número variado y definido de señales digitales y analógicas desde los dispositivos de terreno hacia el PLC.

En el caso de las celdas locales, los módulos de I/O están conectados al PLC a través de un bus de fuerza y uno de datos.

Si la celda es remota, la unión física con el procesador de I/O es por medio de un cable coaxial de alta velocidad (1.544 Mbps en PLC Modicon).

Los cables coaxiales más utilizados en esta comunicación son el RG-6, RG-11, Semi-Rígido y excepcionalmente se puede utilizar la fibra óptica para aumentar la distancia.

La figura 1.4 muestra en forma esquemática el procesador de I/O y su entorno.

1.4.5 Procesador de Comunicaciones

El procesador de comunicaciones, es el encargado de proporcionar la interfase física y lógica de comunicación requerida, como también administrar el flujo de datos desde y hacia la CPU con os equipos periféricos conectados a los puertos de comunicación.

En el caso de los PLC’s Modicon, proporcionan típicamente 2 interfases:

Interfase Serial RS-232 en protocolo Modbus: Destinada a operar como interfase de configuración, programación y monitoreo de la aplicación del PLC a través de un computador con software Modsoft, Lmodsoft o supervisor de PLC Factory Link u otros.

Sus especificaciones físicas corresponden a la norma RS-232 que entre otras cosas define la velocidad que va desde los 110 a 19.200 bps, la distancia típica de 25 mts., asignación de pines, y tipo de conectores, etc.. Interfase de red del tipo RS-422 en protocolo Modbus Plus (MB+): Destinada a la implementación de una red local de control industrial (LAN) con 32 nodos o 1.500 pies

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Figura 1.4: Diagrama de un Procesador de I/O y su entorno


inicialmente, en una configuración de Multi Drop, utilizando cable BELDEN apantallado de 2 hilos, un Shield y una velocidad de 1Mbps.

Con esta interfase, se puede realizar todo lo anteriormente descrito en la Modbus, además de implementar una LAN industrial con PLC’s, equipos de medida, computadores, etc..

La figura 1.5 nos muestra un diagrama básico de un procesador de comunicaciones.

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Figura 1.5: Diagrama básico de un Procesador de Comunicaciones


CAPITULO 2

Descripción del SOFTWARE

En el capítulo anterior se estudió el Controlador Lógico Programable (PLC) bajo el punto de vista del Hardware, es decir, su construcción y partes que lo forman, las cuales son inherentes y no pueden ser modificadas por el usuario, en cambio, ahora entraremos al interior de la máquina, o sea al Software, esta herramienta poderosa que hace que la máquina se ponga al servicio del hombre, y algo que es importante, se pone a nuestro servicio para realizar tareas por nosotros especificadas, es por ello que el buen aprovechamiento de la “máquina” estará en la inventiva e imaginación del hombre (con ciertas restricciones por supuesto).

El Software propiamente tal de un controlador programable lo conforma su set de instrucciones, pero antes de conocer éste set de instrucciones, veremos un punto que se asocia con el Software, este es, la capacidad de memoria.

2.1 Capacidad de Memoria

Como se mencionó en secciones anteriores, las tareas (las cuales llamaremos “programas”) que se desea que realice el controlador programable quedan almacenadas en una unidad llamada memoria, por lo tanto, de lo anterior se desprende que el tamaño del programa que puede resolver un controlador programable estará directamente relacionado con la capacidad de memoria de éste.

2.2 Utilización de Memoria

El programa lógico ingresado, se almacena en la memoria de usuario en sucesivas palabras de memoria. La lógica se almacena siguiendo el número de la red, con la red del número más bajo en las direcciones de memoria más bajas. Cada red se almacena en la memoria por columnas. Primero la primera columna completa, después la segunda, etc., y después las bobinas si las hay. Cada elemento de la red (contacto, bobina) hace uso de una palabra de memoria, los contadores y temporizadores hacen uso de dos palabras de memoria, las funciones aritméticas y otras, hacen uso de tres palabras de memoria y las conexiones verticales, por cada columna, hacen uso de una palabra de memoria. Además, una vez que se comienza una nueva red, se hace uso de una palabra de memoria. A modo de ejemplo, ver la figura 2.1 y explicación que a continuación se entrega para determinar cantidad de palabras de memoria que se utilizan.

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Determinación de palabras de memoria utilizada:

Columna 1: El elemento A hace uso de una palabra de memoria.Columna 2: El elemento B hace uso de una palabra de memoria.Columna 3: El elemento C hace uso de una palabra de memoria. La conexión Vertical necesita una palabra de memoria.Columna 4: Cada elemento D, E, F necesita una palabra de memoria, además para indicar que el elemento E no comienza en la 1ª columna se hace uso de una palabra de memoria, lo mismo ocurre con el elemento F.Columna 5: Cada elemento G, H e I necesita una palabra de memoria.Columna 6: El elemento J necesita una palabra de memoria, el temporizador necesita dos palabra de memoria y la conexión vertical necesita una palabra.Columna 7: El elemento K necesita una palabra de memoria.Columna 8: El elemento L necesita una palabra de memoria.Columna 9: No necesita memoria.Columna 10: No necesita memoria. Columna 11: Cada elemento M y N necesita una palabra de memoria

Como podemos ver, se utilizarán para la red del ejemplo 21 palabras de memoria.

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Figura 2.1: Ejemplo de determinación de Palabra de Memoria


2.3 Set de instrucciones

A continuación se entrega un listado de instrucciones típicas de los controladores lógicos programables.

Contactos (N.O.; N.C.) Bobinas (Standard, Retentiva) Temporizador (1 segundo; 0,1 segundo; 0, 01segundo) Contadores (Crecientes, Decreciente) Funciones aritméticas en simple precisión (4 dígitos)(Suma, Resta, Multiplicación, División) Funciones aritméticas en doble precisión (8 dígitos)(Suma, Resta, Multiplicación, División) Extracción de raíz cuadrada decimal Extracción de raíz cuadrada de procesos Obtención de Logaritmo Obtención del Antilogaritmo PID Contactos transicionales (ON-OFF; OFF-ON) Movimientos(Registro a Tabla, Tabla a Registro, Tabla a Tabla, Bloques) Operaciones lógicas(AND, OR, XOR, Complemento, Comparación, Modificar bits, Sensar bits, Rotaciones izquierda-derecha) Función de saltoRead, Write (manejo de puestas ASCII)

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CAPITULO 3

Asignación de Direcciones

3.1 Direccionamiento de bobinas

En un programa lógico las bobinas representan las salidas hacia el mundo exterior, por lo que una bobina dentro de un programa está relacionada con la salida de algún módulo de salida discreta, sin perjuicio de lo anterior, también es posible el uso de bobinas internas, las cuales son usadas para indicar estados parciales dentro de un programa, éstas bobinas internas no tienen necesidad de contar con un módulo de salidas discretas. Para efectos de programación, las bobinas de salida y las bobinas internas se programan igual.

3.2 Direccionamiento de contactos

La operación de un contacto puede estar comandada por bobinas (internas y de salida) o estradas físicas (módulos).

3.3 Direccionamiento de registros

Los registros son básicamente posiciones de memoria en las cuales se almacenan valores numéricos enteros en el rango de 0000 a 9999.

Los registros dentro de un controlador programable los podemos dividir en: Registros de entrada: usados para almacenar datos provenientes de un módulo de entrada (módulos de registro o módulos analógicos) Registros de salida: Usados para almacenar datos que se enviarán al mundo exterior vía módulos de salida (módulos de registro o módulos analógicos). Registros internos: Usados para almacenar datos que se utilizan en forma interna en un programa, por ejemplo: tiempo acumulado de temporizadores, eventos contados por un contador, resultados de operaciones aritméticas, etc..

3.4 Direccionamiento de Módulos de Entrada / salida

En las tres secciones anteriores se vio que tipo de dirección se le asigna a cada tipo de señal que entra y sale del controlador programable, por lo que ahora es necesario indicarle a cada módulo de I/O que direcciones son los que a él le corresponde o dicho de otra forma, hay que indicarle al módulo a que direcciones el responderá.

Lo anterior es muy sencillo y muy flexible, y se realiza a través de la consola de programación (o computador en caso de programarse con él), es decir, la asignación de direcciones es por Software.

En forma paralela a la asignación de direcciones de cada módulo, es necesario indicarle, a cada interfase o módulo cual es el canal o DROP al cual pertenecen, para lo

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anterior cada interfase posee un DIP-SWITCH de 8 interruptores de los cuales se usan sólo 5 y por medio de notación binaria.

Puesto que en un programa lógico existirán una serie de contactos, bobinas y registros, se hace necesario que a cada uno de ellos se le asigne un “nombre”, pero considerando que a un controlador programable es una unidad electrónica se hace más conveniente asignarle a cada elemento o registro un número en lugar de un nombre, el cual consistirá de una cifra de 5 dígitos. De los cinco dígitos que componen la asignación de dirección de cada elemento o registro, el primero de ellos (dígito izquierdo) indica que tipo de elemento o registro es.

A este número se le llama dirección. Para el PLC Modicon, sólo existen 4 tipos de direcciones: 0xxxx: Dirección de salidas digitales, bobinas físicas y contactos referidos a bobinas 1xxxx: Dirección de entradas digitales o de contactos referidos a entradas discretas 3xxxx: Dirección de entradas Analógicas 4xxxx: Dirección para registros de almacenamiento internos y salidas analógicas

Dirección 0xxxx: Dirección de las salidas digitales, bobinas de programa y de comunicación. Si bien el PLC Modicon, trae un rango predeterminado desde 00001 a 01536, este puede ser aumentado. Este mapa de memoria puede ser separado de forma conveniente en las tres partes, como muestra la figura 3.1.

Bobinas físicas I/O Map: Se define como física a todas las bobinas que tengan una tarjeta de salida asociada en el I/O Map., y por ende que realicen una acción directa sobre dispositivos de terreno. Bobinas Internas: Definiríamos una bobina como interna, como toda aquella que no tiene una tarjeta de salida asociada y por ende son utilizadas principalmente en programación.

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Figura 3.1: Mapa de Memoria


Bobina de comunicación: Definidas como direcciones de memoria, donde se encuentran todas las posiciones utilizadas en el proceso de comunicación entre el programa y los periféricos de supervisión, intercambiando datos digitales tales como alarmas, estatus, comandos de operación y reconocimiento.

Estas bobinas no deben ser ocupadas en el diagrama escalera como bobinas.

Dirección 1xxxx: Dirección de memoria donde se ubican todas las entradas de tipo digital (ON-OFF). Estas señales vienen siempre desde los dispositivos de terreno como señales de voltaje en los rangos de +/- 24 Vdc., 0 a 120 Vac., 0 a 230 Vac., TTL, etc..Dirección 3xxxx: Dirección de memoria donde se ubican todas las entradas de tipo análogo. Esta dirección ocupa siempre una palabra de memoria para su almacenamiento. Vienen siempre desde los dispositivos de terreno como señales de: +/- 20 mA., 4-20 mA., 1-5 Vdc., +/- 10 Vdc., etc..

Las señales de tipo análogo son convertidas a través de un conversor A/D, formándose una palabra binaria de 11 bits más un presigno, con un equivalente de 0 a 4095 cuentas para el rango a convertir.

Para todos los efectos de cuantificación binaria, estos registros ocupan 16 bits de almacenamiento.Dirección 4xxxx: Dirección de memoria que es utilizada para referenciar los registros Holding para cálculos y resultados tales como Timers, Contadores, Funciones Matemáticas, Bloques PID, etc..

Al igual que el registro 3XXXX, ocupa una representación en memoria de 16 bits.Además la dirección 4XXXX es utilizada como salidas analógicas que a partir de 0000 a 4095 cuantas generan en módulos de salidas 4-20 mA., +/- 5 Vdc., +/- 10 Vdc..

Adicionalmente, la dirección 4xxxx puede ser ocupada como un registro Holding para lectura o escritura a través de la comunicación Modbus o Modbus Plus (MB+)

La figura 3.2 muestra el mapa de memoria para las direcciones 4xxxx.

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Figura 3.2: Mapa de Memoria


CAPITULO 4

Conversión de Diagrama Escalonado Serie a Lenguaje del Controlador (lenguaje escalera)

El lenguaje de programación que utilizan los controladores programables de denomina “LADDER DIAGRAM” (Diagrama Escalera), el cual es muy similar al diagrama convencional de relé.

Con el objeto de familiarizarse con el Diagrama Escalera, se entregan a continuación una serie e ejemplos de conversión.

Ejemplo 4.1

Ejemplo 4.2

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Equivalente

Equivalente


Ejemplo 4.3

Ejemplo 4.4

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Equivalente

Equivalente


CAPITULO 5

Programación del PLC

Vistos y comprendidos los capítulos anteriores, nos encontramos en condiciones de proceder a programar la “Máquina”, esto es, introducir un programa lógico en la memoria del controlador de manera que éste realice las tareas señaladas. Para poder realizar esta programación son necesaria dos herramientas: Conocimiento de los alcances de cada una de las instrucciones y dominar el uso de la consola de programación.

5.1 Formato de programación

Él o los programas del usuario son introducidos usando un formato “multi-nodal” como lo muestra la figura 5.1.

Este conjunto de 77 nodos (11 x 7) lo llamaremos “RED” o “NETWORK”, dentro de esta red se programa la lógica del usuario, donde contactos y bobinas ocupan 1 nodo, temporizadores y contadores ocupan 2 nodos y cálculos aritméticos y otros ocupan 3 nodos; en una red se admite cualquier mezcla entre los elementos nombrados anteriormente.

El número de redes que pueden programarse dependerá de la complejidad de éstas y de la capacidad de memoria del controlador. Las redes se van numerando en forma

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Figura 5.1: Formato de Programación


ascendente, es decir, la primera red ingresada lleva el número 1, la segunda el número 2 y así hasta la última red a programar, la asignación de número de red es automática.

El formato de programación mostrado en la figura 5.1, la columna número 11 está reservada sólo para la ubicación de bobinas (tanto internas como de salida), ningún otro elemento puede ser ubicado en esta columna, del mismo modo, las bobinas no pueden ser ubicadas en otro lugar que no sea la columna 11.

5.2 Solución de la lógica

Como se mencionó anteriormente, el controlador lee las entradas del segmento, realiza un BARRIDO o SCAN de toda la lógica programada perteneciente al segmento, y luego de acuerdo a ella actualiza las salidas del segmento.

En cuanto al desarrollo de la lógica, ésta se realiza por red, donde la primera red del segmento es la primera en solucionarse, luego la segunda y así sucesivamente hasta llegar a la última red del segmento para continuar luego con la solución del siguiente segmento, o bien como lo indique el segment scheduler. Es importante hacer notar que las redes se resuelven sucesivamente de acuerdo con su orden numérico y NO de acuerdo al orden numérico asignado a sus bobinas.

El barrido o solución de cada red se realiza a una velocidad muy alta, por lo que se considera que todas las redes se resuelven en forma simultánea.

La solución de cada red comienza con el elemento ubicado en la fila 1 y columna 1, luego se resuelven en orden todos los elementos de la columna 1, luego la columna 2 y así hasta el elemento ubicado e la columna 11 fila 7, pasándose luego a resolver la siguiente red y así sucesivamente. Los resultados o estados obtenidos en la primera red están inmediatamente disponibles para ser usados en la segunda red, o cualquiera de las siguientes, y así con todas las redes. La figura 5.2.1 nos resume lo antes señalado.

Además se hace notar que los resultados de la columna 1 están disponibles para ser usados en la columna 2 y así hasta llegar a la columna 11.

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Figura 5.2.1: Solución de la lógica


Respecto a las bobinas, se dijo que su ubicación sólo era en la columna 11, aunque para efectos del desarrollo de la lógica o de la red, la bobina se ubica después del último elemento dispuesto en la línea correspondiente. Lo anterior se verá más claro si nos referimos a la figura 5.2.2 y a su comentario posterior.

Comentario: Para efectos del desarrollo de la lógica, la bobina 00033 se encuentra ubicada en la columna 6 (fila 1) y la bobina 00036 se encuentra ubicada en la columna 3 (fila 2), por lo tanto, si seguimos el recorrido del SCAN que nos muestra la figura 5.2, nos damos cuenta que la bobina 00036 se resuelve en la columna 3, por lo tanto su estado estará disponible para ser usado en la columna 4 o siguientes, por lo que el contacto normal cerrado ubicado en la fila 1 columna 5 con referencia 00036, tomará el estado que le ordene la bobina 00036 que se desarrolló en la fila 2 columna 3.

5.3 Manejo de Instrucciones

En las siguientes líneas veremos la operación de los diferentes elementos o instrucciones que nos permitirán configurar una programa lógico.

5.3.1 Contactos y Bobinas

Contactos y Bobinas son los elementos básicos de programación y como se vio en el capítulo anterior, su simbología es fácilmente asociada a la lógica de relé convencional.

Se pueden usar, a lo menos, cuatro diferentes tipos de contacto, los cuales son: contacto normalmente abierto (N.O.), normalmente cerrado (N.C.), contacto transicional OFF – ON y contacto transicional ON – OFF. La figura 5.3.1.1 muestra la simbología usada para cada uno de los contactos nombrados anteriormente.

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Figura 5.2.2: Orden de solución de la lógica (ejemplo)


Contacto N.O.Este tipo de contacto permitirá la continuidad entre “a” y “b” solamente si el

elemento que comanda (0XXXX ó 1XXXX) está en estado ON. Contacto N.C.

Este tipo de contacto permitirá la continuidad entre “a” y “b” solamente si el elemento que lo comanda (0XXXX ó 1XXXX) está en OFF. Contacto Trans. Off – On

Este tipo de contacto permitirá la continuidad entre “a” y “b” durante 1 SCAN cada vez que el elemento que lo comanda (OXXXX ó 1XXXX) pase de estado Off a estado On. La figura 5.3.1.2 (a) ilustra esta situación.

La acción de este tipo de contacto también se conoce con el nombre de “ONE – SHOT” activado con canto de subida o contacto de transición positiva. Contacto Trans. On – Off

Este tipo de contacto permitirá la continuidad entre “a” y “b” durante 1 SCAN cada vez que el elemento que lo comanda (OXXXX ó 1XXXX) pase de estado Off a estado On. La figura 5.3.1.2 (b) ilustra esta situación.

La acción de este tipo de contacto también se conoce con el nombre de “ONE – SHOT” activado con canto de bajada o contacto de transición negativa.

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Figura 5.3.1.1: Simbología de contactos


Los contactos (de cualquier tipo), pueden tener en su punto “b” una línea de conexión vertical, de manera de poder configurar lógica de ramas paralelas, como lo muestra a modo de ejemplo la figura 5. 3.1.3.

La bobina, como se dijo en capítulos anteriores, es un elemento de salida, el cual estará en estado ON si las condiciones que la proceden en un programa lógico están en estado ON.

En los controladores se pueden programar dos tipos de bobinas, ellas son: normales y enclavadas (Latches), la simbología usada para cada una de ellas la muestra la figura 5.3.1.4.

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Figura 5.3.1.2: Diagrama temporal de contactos transicionales

Figura 5.3.1.3: Ramas de lógica paralela


Cualquier bobina lógica (interna o de salida) puede ser enclavada, de manera que después de una interrupción de tensión en el controlador, ésta vuelva a su estado anterior, sea este ON u OFF. Por lo que, si una bobina enclavada estaba en ON y falla la tensión, volverá a estar en ON cuando la tensión se restablezca. Todas las bobinas que no estén enclavadas, quedarán en estado OFF al restablecimiento de la tensión. Nota: Cada bobina puede ser usada solamente 1 vez en un programa, pero contactos referidos a cada bobina pueden usarse las veces que se desee.

5.3.2 Temporizadores

El temporizador es un elemento de programa en que su función es acumular tiempo cuando sus condiciones de entrada cumplen con ciertos requisitos. El valor de tiempo acumulado es almacenado en un registro interno del controlador (registro tipo 4xxxx).Una vez que el valor almacenado (tiempo acumulado) llega a un valor determinado (tiempo de preset) las condiciones de salida del temporizador cambian, las cuales pueden ser usadas por el usuario para generar por ejemplo: temporizadores a la energización, temporizadores a la desenergización, relojes de tiempo real, etc.

El símbolo de un temporizador es el que se muestra en la figura 5.3.2.1El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente a dos contactos.

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Figura 5.3.1.4: Simbología de bobinas


A continuación se entrega la función de cada unas de las partes que componen el temporizador.

Entradas

ControlComo su nombre lo indica, esta entrada controla el funcionamiento de

temporizador. Mientras esta entrada esté energizada, el temporizador acumulará tiempo, lo anterior siempre y cuando la entrada de Reset esté energizada.

ResetSi esta entrada se desenergiza, no importando la condición de la entrada Control, el

temporizador se irá a cero, es decir, el registro que contiene el valor de tiempo acumulado se pondrá en cero.Mientras esta entrada se mantenga energizada, el temporizador está en condiciones de acumular tiempo, siempre y cuando no se haya llegado al valor del Preset.

De lo anterior se puede concluir que mientras la entrada de Reset esté energizada, el temporizador mantendrá su valor de tiempo acumulado, no importando si la señal del control sea una señal pulsante, en este último caso, el temporizador acumulará tiempo durante los períodos en que la señal de Control esté en estado ON, por lo tanto, los temporizadores son siempre retentivos mientras se mantenga la entrada de Reset energizada.

Salidas

Salida1Esta salida se activará o energizará una vez que el Tiempo Acumulado del

temporizador sea igual al Tiempo de Preset, tan pronto sucede lo anterior, el temporizador

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Figura 5.3.2.1: Simbología de un Temporizador


se detiene y no hay más acumulación de tiempo. Esta salida se desenergizará una vez que el tiempo acumulado se va a cero, esto es, cada vez que de Reset se desenergiza.

Salida2Esta salida opera de forma inversa a la salida 1, es decir, estará activada o

energizada mientras el temporizador no llega al Tiempo de Preset, y se desenergizará cuando el Tiempo Acumulado sea igual al Tiempo de Preset.

A cualquiera de estas dos salidas se puede conectar cualquier otro elemento de programa; por nombrar algunos: bobinas, contactos, bloques aritméticos, contadores, temporizadores, etc.

Componentes del temporizador:

Tiempo de preset

En esta posición del temporizador va ubicado el Tiempo de Preset o Tiempo Prefijado, el cual limitará el máximo tiempo de acumulación, y por lo tanto, de acuerdo a este valor será cuando las Salidas 1 y 2 cambien su estado.

Para determinar el valor del Tiempo de Preset del temporizador, se permiten las siguientes posibilidades:

-Un valor fijo entre 0 y 999 ó 0 y 9999, según sea el tipo de módulo del PLC.

-Un registro interno o salida (4XXXX)

-Un registro de entrada (3XXX)

Al referirnos a un registro, nos estamos refiriendo al contenido de ese registro; lo anterior permite poder Presetear un temporizador de acuerdo a cierta lógica interna, por ejemplo, como el resultado de una comparación, de una suma, etc., o bien de acuerdo a una señal análoga o tipo BCD proveniente de terreno e ingresado al controlador por medio de un modulo.

Base de tiempo

Los controladores lógicos programables disponen de tres señales pulsantes controladas con cristales de cuarzo, estas señales tienen frecuencia de 1 Hz, 10 Hz y 100 Hz, con las cuales se obtienen tres bases de tiempo para usar en temporizadores, ellas son de: 1.0, 0.1 y 0.01 segundos (T1.0, T0.1, T.01), por lo tanto, dependiendo de la base de tiempo que se seleccione será el tiempo que podrá acumular el temporizador, teniendo su limite superior en 9999 segundos; en caso de querer obtener tiempos superiores, se pueden conectar en cascadas el numero de temporizadores que se desee.

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Tiempo acumulado

En esta posición del temporizador va la referencia de un registro (4xxxx), el cual tendrá en su contenido el tiempo acumulado que lleva el temporizador (o mejor dicho, lleva la cuenta del número de veces que la base de tiempo ha transcurrido).

Se hace notar además, que el contenido de este registro puede ser usado en cualquier parte de la lógica del controlador, como por ejemplo, ser parte de uno de los sumandos de un bloque sumador, u otra aplicación.

A continuación se entregan 2 ejemplos elementales de aplicaciones de temporizadores, estas son: bobinas temporizadas a la energización (figura 5.3.2.2) y bobinas temporizada a la desenergización (figura 5.3.2.3), en ambas figuras se entrega un diagrama temporal de las señales con el objeto de visualizar en forma más clara la operación del temporizador.

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Figura 5.3.2.2: Bobina temporizada a la energización


5.3.3 Contador creciente

Al igual que el temporizador, el contador es un elemento de programa en que su función es contar eventos cada vez que sus condiciones de entrada cumplan ciertos requisitos. El número de eventos contados es almacenado en un registro interno del controlador (registro tipo 4xxxx). Una vez que el valor almacenado (eventos contados) llegue a un valor determinado (eventos de preset), las condiciones de salidas del contador cambian, las cuales pueden ser usadas por el usuario para producir por ejemplo: alarmas, detener máquinas, etc.

El símbolo de un contador creciente es el que se muestra en la figura 5.3.3.1. El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente al de un temporizador o 2 contactos.

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Figura 5.3.3.3: Bobina temporizada a la desenergización


A continuación se entrega la función de cada una de las partes que componen el contador de la figura 5.3.3.1.

Entradas

ControlComo su nombre lo indica, esta entrada controla el funcionamiento del contador;

cada vez que esta entrada realice una transición de OFF a ON, el contador aumentará en 1 unidad el contenido del registro que almacena los eventos contados. Cabe hacer notar que no importa el tiempo que la señal permanezca en ON u OFF, sólo importan las transiciones de OFF a ON.

Para que el contador pueda contar bajo las condiciones anteriores, es necesario que la entrada de Reset esté energizada.

ResetAl desenergizar esta entrada, no importando el estado de la entrada de Control, el

contador se irá a cero, es decir, el registro que contiene el número de eventos contados se pondrá en cero.

Mientras esta entrada se mantenga energizada, el contador está en condiciones de contar eventos, siempre y cuando no se haya llegado al valor del Preset.

Salidas

Salida 1Esta salida se activará o energizará una vez que el número de eventos contados por

el contador sea igual al número de eventos de Preset, tan pronto sucede lo anterior, el

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Figura 5.3.3.1: Simbología de un Contador Creciente


contador se detiene y no hay más cuenta e eventos. Esta salida se desenergizará una vez que el número de eventos contados se va a cero, esto es, cada vez que la entrada de Reset se desenergiza.

Salida 2Esta salida opera en forma inversa a la salida 1, es decir, estará activada o

energizada mientras el contador no llegue al número de Eventos de Preset, y se desenergizará cuando las cuentas acumuladas sean iguales a las cuentas de Preset.

A cualquiera de estas dos salidas se puede conectar cualquier otro elemento de programa, por nombrar algunos: bobinas, contactos, bloques aritméticos, temporizadores, contadores, etc..

Componentes del Contador

Eventos de Preset

En esta posición del contador va ubicado el número de Eventos de Preset, el cual limitará el máximo número de eventos que se podrán contar, y por lo tanto, de acuerdo a este valor será cuando las Salidas 1 y 2 cambien su estado. Para determinar el valor de Eventos de Preset del contador, se permiten las siguientes posibilidades:

- Un valor fijo entre 0 y 999; 0 y 9999, según el tipo de módulo de PLC.- Un registro interno (4XXXX)- Un registro de entrada (3XXXX)

Al referirnos a un registro, nos estamos refiriendo al contenido de ese registro; lo anterior permite Presetear un contador de acuerdo a cierta lógica interna, por ejemplo, como el resultado de una comparación, de una suma, etc., o bien de acuerdo a una señal análoga o tipo BCD proveniente de terreno e ingresada al controlador pro medio de un módulo.

Eventos Acumulados

En ésta posición del contador va la referencia de un registro (4XXXX), el cual tendrá en su contenido el número de eventos contados.

Se hace notar además, que el contenido de este registro puede ser usado en cualquier parte de la lógica del controlador, como por ejemplo, ser parte de uno de los sumandos de un bloque sumador, u otra aplicación.

A continuación se entregan dos ejemplos de contadores, el primero de ellos es un contador con vuelta a cero en forma forzada (por medio de 10002, figura 5.3.3.2) y el otro es un contador con vuelta a cero en forma automática (por medio de 00001, figura 5.3.3.3).

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Figura 5.3.3.2: Contador con vuelta a cero forzada

Figura 5.3.3.3: Contador con vuelta a cero automática


5.3.4 Contador Decreciente

El contador decreciente funciona en forma similar al contador creciente, la diferencia radica en que inicialmente en el registro que se almacenan los Eventos Contados se almacena (en forma automática) el mismo valor que se puso como Evento de Preset, y cada vez que la entrada de Control sufre una transición de OFF a ON, el registro que contiene los Eventos Contados se decrementará en una unidad, el cambio en las salidas se producirá cuando el contenido de registro de Eventos Contados llegue a cero.

El símbolo de un contador decreciente es el que se muestra en la figura 5.3.4.1

5.3.5 Funciones Aritméticas

A continuación se estudiarán las 4 operaciones aritméticas de que dispone el controlador, ellas son: Suma, Resta, Multiplicación y División.

5.3.5.1 Suma

Como su nombre lo indica, este elemento de programa realiza la suma decimal entre dos cantidades, almacenando el resultado en una posición de memoria, esto es, es un registro tipo 4XXXX.

El símbolo de un sumador es el que se muestra en la figura 5.3.5.1.1.El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente a tres contactos.

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Figura 5.3.4.1: Simbología de un Contador Decreciente


Los Operandos 1 y 2 pueden ser: un valor fijo (entre 0 y 999 ó 0 y 9999, según el módulo de PLC), el contenido de un registro tipo 3XXXX ó 4XXXX, se permite cualquier combinación. El resultado es siempre almacenado en un registro 4XXXX.

La forma de operar de este elemento es la siguiente:

Cada vez que la entrada Control se energiza, se realiza la suma entre las cantidades de los operandos 1 y 2, almacenándose la suma en el Registro del Resultado. La Salida (que es única), se activará cuando el resultado de la suma sea mayor que 9999, esto es, cuando existe un Overflow.

En el ejemplo siguiente (figura 5.3.1.1.2), se muestra el comportamiento de este bloque, presentándose una situación en que se produce un Overflow.

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Figura 5.3.5.1.1: Simbología de un sumador

Figura 5.3.1.1.2: Ejemplo de suma con detección de Overflow


Para el ejemplo de la figura 5.3.1.1.2 consideremos que el contenido del registro 40001 es 7500 (40001 7500) y que el contenido del registro 40010 es 5350 (40010 5350).

Cuando la entrada del bloque sea activada, por medio de 10001, se realizará la suma de los contenidos de 40001 y 40010, depositándose el resultado en el registro 40015. De acuerdo a los valores anteriores tendremos: 7500 + 5350 = 12850, como se puede ver, el resultado es mayor de 9999, por lo que en el registro 40015 quedará almacenado el valor 2850, en tanto que la bobina 00001 se energizará pues ha existido condición de Overflow.

5.3.5.2 Resta

Semejante a lo visto para la Suma, este bloque realiza la diferencia de los contenidos del Operandos 1 y Operando 2, es decir, al contenido del registro del Operando 1 se le resta el contenido del registro del Operando 2, almacenándose el resultado (el valor absoluto) en un registro tipo 4XXXX. Los valores que pueden tomar los Operandos 1 y 2 son idénticos a los descritos a los bloques de Suma.

La entrada del bloque Resta opera de igual forma que la del bloque Suma, es decir, cada vez que se energiza, la Resta se realiza. Referente a las Salidas, en este caso, se hace uso de tres Salidas, la Superior se energizará si el Operando 1 es mayor que el Operando 2 (Resta con resultado positivo, > 0); La Salida del Medio se energizará si el Operando 1 y 2 son iguales (Resta con resultado cero = 0) y La Salida Inferior se energizará si el operando 1 es menor que el Operando 2 (Resta con resultado negativo, < 0).

Las situaciones anteriores las ilustraremos con el siguiente ejemplo (referido a la figura 5.3.5.2.1).

Para la figura 5.3.5.2.1 considerar las siguientes situaciones:

Operando140020

Operando 240030

Resultado40040

Estado de bobinas00001 00002 00003

8500 3500 5000 ON OFF ON8500 8500 0000 OFF ON OFF3500 8500 5000 OFF OFF ON

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Figura 5.3.5.2.1: Ejemplo de Resta


Del ejemplo anterior se puede concluir, que además de usarse el bloque como restador, se puede usar como un comparador, con el cual se puede obtener las condiciones de: Mayor que, Menor que, Igual que, Mayor o Igual que, Menor o Igual que (estas dos últimas se logran uniendo la salida superior con la salida media (figura 5.3.5.2.2) y la salida inferior con la salida media (figura 5.3.5.2.3) respectivamente).

5.3.5.3 Multiplicación

Como su nombre lo indica, este elemento de programa realiza la multiplicación entre dos cantidades, almacenando el resultado en dos posiciones consecutivas de memoria, esto es, en dos registros tipo 4XXXX.

El símbolo de un multiplicador es el que se muestra en la figura 5.3.5.3.1.El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente a tres contactos.

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Figura 5.3.5.2.2: Restador usado como Comparador con resultado Mayor o Igual Que.

Figura 5.3.5.2.3: Restador usado como Comparador con resultado Menor o Igual Que.


Los Operandos 1 y 2 pueden ser: un valor fijo (entre 0 y 999 ó o y 9999, según sea el módulo del controlador), el contenido de un registro tipo 3XXXX o 4XXXX, se permite cualquier combinación. El resultado es siempre almacenado en dos registros consecutivos, esto es, en 4XXXX y 4XXXX + 1, esto se debe a que si se multiplican dos cantidades de 4 dígitos cada una, el resultado tendrá 8 dígitos, por lo que se hace necesario disponer de dos registros para poder almacenarlos.

La operación de Multiplicación entre los Operandos 1 y 2 se realiza cada vez que la entrada Control está activada. La Salida de este bloque es sólo seguidora de la entrada de Control, esto es, se activará si la señal de Control está activa, y se desactivará cuando la señal de Control se desactive.

En el ejemplo siguiente (figura 5.3.5.3.2), se muestra el comportamiento de este bloque.

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Figura 5.3.5.3.1: Simbología de un Multiplicador

Figura 5.3.5.3.2: Ejemplo de Multiplicación


Para el ejemplo de la figura 5.3.5.3.2 consideremos que le contenido del registro 40030 es 3275 (40030 3275) y que el contenido del registro 40060 es 6238 (40060 6238). Cuando la entrada del bloque sea activada, por medio del contacto N.O. 10002, se realizará la Multiplicación de los contenidos de 40030 y de 40060, depositándose el resultado en los registros 40090 y 40091.

De acuerdo a los valores anteriores tendremos: 3275 6238 = 20429450, este resultado se almacenará de la siguiente forma: en el registro 40090 se almacenarán los cuatro dígitos más significativos, esto es, en 40090 quedará el valor 2042, en tanto que en el registro 40091 se almacenarán los cuatro dígitos menos significativos, esto es, en 40091 quedará el valor 9450.

Ahora bien, si para el mismo ejemplo anterior, consideramos que el registro 40030 contiene el valor de 0041 (40030 – 0041) y el registro 40060 contiene el valor 0023 (40060 – 0023), el resultado de la Multiplicación de ambos valores es 0943 por lo que este resultado se almacenará del siguiente modo: en el registro 40090 se almacenará el valor 0000 y en el registro 40091 se almacenará el valor 0943.

De os ejemplos anteriores se desprende que SIEMPRE el resultado hace uso de dos registros consecutivos para almacenar el resultado de una Multiplicación, no importando si el resultado es mayor o menor que 9999.

5.3.5.4 División

Este elemento de programa realiza la división entre dos cantidades, almacenando el resultado en dos posiciones consecutivas de memorias, esto es, en dos registros tipo 4XXXX.

El símbolo de un divisor es el que se muestra en la figura 5.3.5.4.1.El espacio que ocupa en un circuito es el equivalente a 3 contactos.

El operando 1 puede ser un valor fijo entre 0 y 999 ó 0 y 9999, según el módulo del PLC, es decir, el operando 1 es siempre un número de doble precisión (8 dígitos) cuando se

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Figura 5.3.5.4.1: Simbología de un Divisor


hace referencia a un registro. El Operando 2 puede ser un valor fijo entre 0 y 999 ó 0 y 9999, o bien el contenido de un registro tipo 3XXXX ó 4XXXX.

El resultado es siempre almacenado en dos registros consecutivos tipo 4XXXX de los cuales en el primero de ellos se almacena la parte entera, en tanto que el segundo se almacena el resto, esto es, si por ejemplo el resultado de la división es 32,256, lo que se almacenará en el primer registro de resultado será el valor 0032 en tanto que en el segundo registro se almacenará el valor 0256.

La operación de división entre los Operandos 1 y 2 se realiza cada vez que la entrada control es activada.

La entrada del medio se usa para determinar si el resultado se desea con fracción decimal o resto. Si la entrada está energizada el resultado se entregará con fracción decimal, en tanto que si no está energizada el resultado se entregará con resto. Tanto la fracción decimal o el resto se almacenan en el segundo registro del resultado.

La Salida 1 de este bloque se activará cuando la división entre los operandos 1 y 2 se ha realizado sin problema alguno, esto es que el resultado no es mayor que 9999 o infinito y en caso que el resultado fuere mayor que 9999, pero no infinito, se activará la Salida 2 y en caso que el resultado sea infinito (Operando 2 igual a cero) se activará la Salida 3; si cualquiera de estas últimas 2 situaciones se produce, en el registro de resultado se pondrá el valor 0000.

Las situaciones vistas anteriormente se ilustran en el siguiente ejemplo de la figura 5.3.5.4.2.

Para le figura anterior consideremos las siguientes situaciones:

Operando 140100 40101

Operando 240200

ResultadoReal

Resultado40300 40301

Estado de Bobinas00500 00501 00502

0056 5710 0583 970,3430 0970 3430 ON OFF OFF0056 5710 0048 11785,625 0000 0000 OFF ON OFF0056 5710 0000 Infinito 0000 0000 OFF OFF ON

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Figura 5.3.5.4.2: Ejemplo de División


5.3.6. Movimientos de registro

Estas funciones permiten que valores numéricos contenidos en registros de entrada, salidas o internos sean trasladados o movidos a otros registros. Los valores no se modifican, sólo se trasladan.

Antes de ver las diferentes formas de movimientos de registros, explicaremos algunos conceptos básicos comunes a estas instrucciones.

Un registro es una localización en la memoria del controlador en la cual se almacena un valor en forma binaria (16 bits), aunque el usuario puede acceder este valor en formato Decimal ( máximo 9999), Hexadecimal (máximo FFFF) o ASCII.

Los registros en el controlador programable tienen direcciones tipo 3XXXX y 4XXXX. Una tabla es un grupo de registros consecutivos. El largo máximo permitido como tabla es de 255, es decir, una tabla puede tener un máximo de 255, registros, en caso que deseen tablas de mayor longitud existen formas de hacerlas. El formato general de una instrucción de movimientos está conformado por 4 elementos:

- Una tabla o registro origen - Una tabla de o registro destino- Un puntero - Un largo de tabla- La tabla o registro origen puede ser: registro tipo 4XXXX, registro tipo

3XXXX, grupo de 16 entradas discretas tipo 1XXXX o grupo de 16 salidas discretas tipo 0XXXX.

- La tabla o registro destino es siempre un registro tipo 4XXXX, excepto en una instrucción en que también pueden ser 16 salidas discretas tipo 0xxxx.

- El puntero es siempre un registro tipo 4XXXX. - El largo de tabla es un valor fijo entre 1 y 255, excepto para una instrucción en

que el valor máximo es 100.

Es importante señalar que cuando se usan señalar discretas (ON – OFF) como parte de alguna instrucción de movimiento, estas señales ON – OFF se consideran en grupos de 16 señales, siendo la primera referencia válida a usar aquellas que sean divisibles por 16 y resto 1, por ejemplo: 00001, 00017, 00033, ....., 10001, 100017, 10033, ....., etc..

Al usar referencias discretas (0XXXX, 1XXXX) en bloques de movimiento, un largo de tabla igual a 1 implica 16 referencias discretas; un largo de tabla igual a 2 implica 32 referencias discretas y en el caso extremo de largo de tabla igual a 255 implica 4080 referencias discretas.

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5.3.6.1 Movimiento de Registro a Tabla (R – T)

Este elemento o instrucción de programa copia un registro origen en un registro dentro de una tabla.

El símbolo de Movimiento de Registro a Tabla es el que se muestra en la figura 5.3.6.1.1. El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente a tres contactos.

A continuación se entrega la función de cada una de las partes que componen la instrucción de la figura 5.3.6.1.

Componentes del bloque

Registro Origen

En esta posición del bloque se especifica el registro de origen, es decir, el contenido del registro aquí especificado será copiado en alguno de los registros perteneciente a la tabla.

El Registro Origen puede tener como referencia: 3XXXX, 4XXXX, 0XXXX (en grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Registro Destino

En esta posición del bloque se especifica el registro que almacenará el valor del puntero de la instrucción en forma implícita, del registro siguiente al especificado al comienzo la tabla destino.

El registro aquí especificado puede tener como única referencia 4XXXX.

Largo Tabla

En esta posición se especifica el número de registros que contiene la tabla destino. El valor a poner aquí puede ser entre 1 y 255.

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Figura 5.3.6.1.1: Simbología de Movimiento de Registro a Tabla


Entradas

Control 1

Cuando esta entrada está en estado ON, el contenido del registro Origen será copiado en la tabla destino, en el registro siguiente al que indica el valor del puntero. Además automáticamente el valor del puntero se incrementará en una unidad en cada scan.

Control 2

Cuando esta entrada está en estado ON, evita que el valor del puntero se incremente cuando la entrada Control 1 esté en ON.

Cuando esta entrada esté en OFF, el valor del puntero se incrementará en una unidad en cada scan en forma automática cada vez que Control 1 esté en ON.

Reset

Cada vez que seta entrada se ponga en estado ON, el valor del puntero se irá a cero, no importando las condiciones de las otras entradas.

Salidas

Salida 1

La Salida 1 es seguidora de la entrada de Control 1, es decir, si Control 1 está ON, la Salida 1 estará también en ON.

Salida 2

La Salida 2 se pondrá en estado ON cuando el valor del puntero sea igual al largo de la tabla, es decir, indicará que la tabla se ha llenado.

La figura 5.3.6.1.2 muestra en forma esquemática la operación de la instrucción Movimiento de Registro a Tabla (R – T).

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Ejemplo: Sea la lógica de la figura 5.3.6.1.3

Consideremos los siguientes valores en los registros ANTES de que la instrucción se ejecute:30001 = 3721 (Registro Origen)40010 = 0003 (Puntero)40011 = 008740012 = 135640013 = 400640014 = 052440015 = 2701

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Tabla Destino

Figura 5.3.6.1.2: Esquema de instrucción R - T

Figura 5.3.6.1.3: Ejemplo de instrucción R - T


Cuando se cierre el contacto 10015, se ejecutará el bloque, por lo que los contenidos de los registros serán:

30001 = 3721 40010 = 0004 (Aumento en una unidad)40011 = 008740012 = 135640013 = 400640014 = 3721 (Modificó su valor por el que tenía el registro 30001)40015 = 2701

Si en el ejemplo de la figura 5.3.6.1.2 tuviésemos un contacto normal abierto (N.O.) en lugar de un contacto transicional OFF – ON, y el registro del puntero con valor cero ANTES de ejecutarse la instrucción, lo que habría ocurrido en caso de dejar carrada un largo tiempo la entrada 10015 es que el primer scan el contenido de 30001 se copia en el registro 40011, en el segundo scan el contenido de 30001 se copia en el registro 40012 y así hasta llegar al quinto scan en que el contenido de 30001 se copia en el registro 40015. Al finalizar el quinto scan, el valor del puntero es 0005, el cual es igual al largo de la tabla, por lo que la Salida 2 del bloque se pondrá en ON. Si transcurrido el quinto scan la entrada de Control 1 sigue ON (10015 sigue cerrado), el valor del puntero ya no aumentará y los valores almacenados en la tabla no se modifican. Las únicas formas de llevar el valor del puntero a cero u otro valor menor a 5 es por medio de la consola de programación u otro dispositivo externo, o por otra instrucción de programa o bien aplicando un estado ON a la entrada de control 2.

5.3.6.2 Movimiento de Tabla a Registro (T – R)

Este elemento o instrucción de programa copia un registro perteneciente a una tabla en otro registro denominado destino.

La instrucción de programa copia un registro perteneciente a una tabla en otro registro denominado destino.

El símbolo de movimiento de registro a tabla es el que se muestra en la figura 5.3.6.2.1. El espacio que ocupa en el circuito lógico es el equivalente a 3 contactos.

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Las 3 entradas y las 2 salidas de esta instrucción operan de igual forma que la instrucción R –T.

Componentes del bloque

Registro Origen

En esta posición del bloque se especifica el primer registro donde comienza la tabla.Los contenidos de la tabla pueden tener como referencia: 3XXXX, 4XXXX,

0XXXX (en grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Registro Destino



Largo Tabla


La figura 5.3.6.2.2 muestra la operación de la instrucción T – R.

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Figura 5.3.6.2.1: Simbología de movimiento Tabla a Registro


Ejemplo: Sea la lógica programada de la figura 5.3.6.2.3.

Consideremos las siguientes condiciones en los registros y señales ON – OFF ANTES de que la instrucción de ejecute:

10001: ON10002: OFF10003: OFF10004: ON10005: ON

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Figura 5.3.6.2.2: Esquema de instrucción T - R

Figura 5.3.6.2.3: Ejemplo de instrucción T - R


10006: ON10007: ON10008: OFF10009: ON10010: OFF10011: OFF10012: OFF10013: ON10014: ON10015: ON10016: OFF

40010 = 0000 (Puntero)40011 = 0000000000000000 (registro destino en formato binario)

Cuando se cierre el contacto 10015 se ejecutará el bloque, por lo que los contenidos de los registros serán:

40010 = 0001 (aumenta en una unidad)40011 = 1001111010001110

Si en el ejemplo de la figura 5.3.6.2.3 tuviésemos un contacto normal abierto (N.O.) en lugar de un contacto transicional OFF – ON, y el registro del puntero con el valor cero ANTES de ejecutarse la instrucción, lo que habría ocurrido en caso de dejar cerrada un largo tiempo la entrada 10015 es que en el primer scan los estados de 10001 a 10016 se copian en el registro 40011, en el segundo scan los estados de 10017 a 10032 se copian en el registro 40011 y en el tercer scan los estados de 10033 a 10048 se copian en el registro 40011. Al finalizar el tercer scan, el valor del puntero es 0003, el cual es igual al largo de tabla, por lo que la Salida 2 del bloque se pondrá en ON.

5.3.6.3 Movimiento de Tabla a Tabla

Este elemento o instrucción de programa en cierta forma conjuga las dos instrucciones vistas anteriormente (R – T, T – R).

Esta instrucción copia un registro perteneciente a una tabla origen en otro registro perteneciente a una tabla destino.

El símbolo de Movimiento de Tabla a Tabla es el que se muestra en la figura 5.3.6.3.1. El espacio que ocupa en un circuito lógico es equivalente a 3 contactos.

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10001 10016


Las tres entradas y las dos salidas de esta instrucción operan de igual forma que las instrucciones R – T, T – R.

Registro Origen

En esta posición del bloque se especifica el primer registro donde comienza la tabla.Los contenidos de la tabla pueden tener como referencia: 3XXXX, 4XXXX,

0XXXX (en grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Registro Destino



Largo Tabla


La figura 5.3.6.3.2 muestra en forma esquemática la operación de la instrucción en estudio (T – T).

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Figura 5.3.6.3.1: Simbología de Movimiento de Tabla a Tabla


Ejemplo: Sea la lógica programada de la figura 5.3.6.3.3

Sean los siguientes contenidos de los registros ANTES de que la instrucción se ejecute:

30010 = 238030011 = 192730012 = 405630013 = 0891

40100 = 0002 (Puntero)

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Figura 5.3.6.3.2: Esquema de instrucción T - T

Figura 5.3.6.3.3: Ejemplo de instrucción T -T

Tabla Origen


40101 = 000840102 = 152640103 = 006840104 = 0000

Cuando se cierre en contacto 10015 se ejecutará el bloque, por lo que los contenidos de los registros serán:

30010 = 238030011 = 192730012 = 405630013 = 0891

40100 = 0003 (Aumenta en una unidad)

40101 = 000840102 = 152640103 = 4056 (Modificó su valor por el que tenía 30012)40104 = 0000

Si en el ejemplo anterior tuviésemos un contacto normal abierto (N.O.) en lugar de un contacto transicional OFF – ON, y el registro del puntero con valor cero ANTES de ejecutarse la instrucción, lo que habría ocurrido en caso de dejar energizada un largo tiempo la entrada de Control 1 (contacto 10015) es que en primer scan el contenido de 30010 se copia en el registro 40101, en el segundo scan el contenido de 30011 se copia en el registro 40102, en el tercer scan el contenido de 30012 se copia en el registro 40103 y en el cuarto scan el contenido de 30013 se copia en el registro 40104. Al finalizar el cuarto scan el valor del puntero es 0004, el cual es igual al largo de tabla, por lo que la Salida 2 del bloque se pondrá en ON.

5.3.6.4 Movimiento de Bloques

Este elemento o instrucción es muy similar al movimiento de tabla a tabla, la diferencia es que en este caso no se hace uso de puntero.

Esta instrucción copia una tabla de origen completa en otra tabla destino en un solo scan.

El símbolo de Movimiento de Bloque es el que se muestra en la figura 5.3.6.4.1. El espacio que ocupa en un circuito lógico es el equivalente a 3 contactos.

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Tabla Destino


Las entradas media e inferior y las salidas madia e inferior no se usan.

Registro Origen

En esta posición del bloque se especifica el primer registro donde comienza la tabla.El Registro Origen puede tener como referencia: 3XXXX, 4XXXX, 0XXXX (en

grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Registro Destino

En esta posición del bloque se especifica el primer registro donde comienza la tabla destino. El registro destino puede tener como única referencia 4XXXX ó 0XXXX (e grupos de 16).

Largo Tabla

En esta posición se especifica el número de registros que poseen las tablas origen y destino. El valor a poner aquí puede ser entre 1 y 100.

Control 1

Cuando esta entrada está en ON, los contenidos de los registros de la tabla origen son copiados en los registros de la tabla destino. La transferencia se realiza en un solo scan.

Salida 1

La salida 1 es seguidora de la entrada Control 1, es decir, si Control 1 es ON, Salida 1 es ON.

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Figura 5.3.6.4.1: Simbología de Movimiento de Bloques


La figura 5.3.6.4.2 muestra en forma esquemática la operación de la instrucción BLKM.

Ejemplo: Sea la lógica programada de la figura 5.3.6.4.3.

Sean los siguientes los contenidos de los registros y estados de las salidas ANTES de ejecutarse el bloque:

40200 = 1110010110000111 (Notación binaria)40201 = 0101011110110100 (Notación binaria)

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Figura 5.3.6.4.2: Esquema de instrucción BLKM

Figura 5.3.6.4.3: Ejemplo de instrucción BLKM


00097 = ON00098 = OFF00099 = OFF00100 = ON00101 = OFF00102 = OFF00103 = ON00104 = ON00105 = OFF00106 = ON00107 = OFF00108 = ON00109 = OFF00110 = ON00111 = OFF00112 = OFF00113 = OFF00114 = OFF 00115 = OFF00116 = OFF00117 = ON00118 = ON00119 = ON00120 = OFF00121 = OFF00122 = ON00123 = OFF00124 = ON 00125 = OFF00126 = OFF00127 = ON00128 = ON

Cuando se cierre el contacto 10015 se ejecutará el bloque, por lo que los estados de las salidas ON – OFF serán:

00097 = ON00098 = ON00099 = ON00100 = OFF00101 = OFF00102 = ON00103 = OFF00104 = ON00105 = ON00106 = OFF00107 = OFF

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00108 = OFF00109 = OFF00110 = ON00111 = ON00112 = ON00113 = OFF00114 = ON 00115 = OFF00116 = ON00117 = OFF00118 = ON00119 = ON00120 = ON00121 = ON00122 = OFF00123 = ON00124 = ON 00125 = OFF00126 = ON00127 = OFF00128 = OFF

Los contenidos de los registros 40200 y 40201 no se modifican.

5.3.7 Instrucciones lógicas

El set de instrucciones que comenzaremos a estudiar permiten al usuario manejar información bit a bit; Estudiaremos operandos lógicos tales como AND, OR, XOR, etc..

Cabe señalar que existen una gran variedad de funciones según el requerimiento del usuario, pero en ésta parte del capítulo sólo se nombrarán y explicarán las más conocidas y comunes en la aplicación.

Antes de comenzar a ver cada una de las funciones nombradas enunciaremos algunos puntos básicos que son comunes en todas ellas.

Las instrucciones lógicas trabajan en base a arreglos de bits, donde el arreglo más pequeño está formado por 16 bits (1 arreglo tipo 4XXXX). El arreglo más grande que se puede manejar en forma directa es de 1600 bits (100 registros tipo 4XXXX).

Un arreglo está formado por 1 o más registros consecutivos.

Cada bit dentro de un arreglo tiene un número asignado, siendo el bit número1 el de más a la izquierda.

La figura 5.3.7.1 muestra un número de bit asignado a cada uno de los bits que componen un arreglo de 3 registros.

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Cada bit dentro de un arreglo puede tomar el valor cero (0) ó uno (1).

Cada bit dentro de un arreglo tiene un correspondiente valor decimal tal como se indica a continuación:

Bit Valor1 327682 163843 81924 40965 20486 10247 5128 2569 12810 6411 3212 1613 814 415 216 1

Por ejemplo el arreglo 0001011001111011 equivale al valor decimal 5755 (4096 +

1024 + 512 + 64 + 32 + 16 + 8 + 2 + 1).

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Figura 5.3.7.1: Arreglo formado por 3 registros


5.3.7.1 Función lógica AND

Esta función realiza la operación lógica AND entre 2 arreglos y deposita el resultado en el segundo arreglo. Este operando se aplica bit a bit de cada arreglo, es decir, se realiza la operación AND entre el bit 1 del primer arreglo con el bit 1 de segundo arreglo, el bit 2 de primer arreglo con el bit 2 del segundo arreglo, y así sucesivamente hasta llegar al último bit del arreglo.

Recordemos que en una operación lógica AND, resultado es 1 si ambos bits son 1 y será cero en los otros casos.

El símbolo de la función AND es el que se muestra en la figura 5.3.7.1.1. El espacio que ocupa en un circuito es equivalente a 3 contactos.

Arreglo 1

En esta posición del bloque se especifica el primer registro que compone el arreglo 1. este registro puede tener como referencia: 3XXXX, 4XXXX, 0XXXX (en grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Arreglo 2

En esta posición del bloque se especifica el primer registro que compone el arreglo 2. Además, en el mismo arreglo 2 se almacena el resultado de la operación AND. Este registro puede tener como referencia: 4XXXX ó 0XXXX (en grupos de 16).

Largo Arreglos

En esta posición del bloque se especifica el número de registros que tendrá cada arreglo. El valor aquí puede ser entre 1 y 100.

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Figura 5.3.7.1.1: Simbología de la función AND


Control

Cada vez que esta entrada está en estado ON, se aplicará la operación AND entre el Arreglo 1 y e Arreglo 2, el resultado se almacenará en el Arreglo 2, es decir, el Arreglo 2 se modifica permaneciendo el Arreglo 1 invariable.

Salida

La Salida es seguidora de la entrada de Control, es decir, si Control está en ON, la Salida estará en ON.

La figura 5.3.7.1.2 ilustra en forma esquemática la operación lógica AND.

A continuación veremos un ejemplo en que se ilustra la forma de operar la instrucción lógica AND.

Ejemplo: Sea la lógica programada de la figura 5.3.7.1.3:

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Figura 5.3.7.1.2: Esquema de instrucción AND

Figura 5.3.7.1.3: Ejemplo de instrucción AND


Sean los siguientes los contenidos de los registros (Arreglos) ANTES de ser ejecutada la instrucción:

Arreglo 1 1010100011110110 1010110011000001 1011110001101011

Arreglo 2 1001001111101010 0000011110011101 1111100000111001

Cuando se cierre el contacto 10015 (entrada de Control), se ejecutará la instrucción AND, y el contenido de los registros será el siguiente:

Arreglo 1 1010100011110110 1010110011000001 1011110001101011

Arreglo 2 1000000011100010 0000010010000001 1011100000101001

5.3.7.2 Función lógica OR

Esta función realiza la operación lógica OR entre 2 arreglos y deposita el resultado en el segundo arreglo. Este operando se aplica bit a bit de cada arreglo, es decir, se realiza la operación OR entre el bit 1 del primer arreglo con el bit 1 de segundo arreglo, el bit 2 de primer arreglo con el bit 2 del segundo arreglo, y así sucesivamente hasta llegar al último bit del arreglo.

Recordemos que en una operación lógica OR, el resultado es 1 si cualquiera de los dos bits es 1 y será cero cuando ambos sean cero.

El símbolo de la función OR es el que se muestra en la figura 5.3.7.2.1. El espacio que ocupa en un circuito es equivalente a 3 contactos.

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40100 40101 40102

40110 40111 40112

40100 40101 40102

40110 40111 40112

(Resultado)

Figura 5.3.7.2.1: Simbología de la función OR


La función de las entradas y salidas y los componentes del bloque son iguales que las vistas para la función AND, esto es:

Arreglo 1


Arreglo 2

En esta posición del bloque se especifica el primer registro que compone el arreglo 2. Además, en el mismo arreglo 2 se almacena el resultado de la operación OR. Este registro puede tener como referencia: 4XXXX ó 0XXXX (en grupos de 16).

Largo Arreglos


Control

Cada vez que esta entrada está en estado ON, se aplicará la operación OR entre el Arreglo 1 y e Arreglo 2, el resultado se almacenará en el Arreglo 2, es decir, el Arreglo 2 se modifica permaneciendo el Arreglo 1 invariable.

Salida


La figura 5.3.7.2.2 ilustra en forma esquemática la operación lógica OR.

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Figura 5.3.7.2.2: Esquema de instrucción OR


A continuación veremos un ejemplo en que se ilustra la forma de operar la instrucción lógica OR.



Arreglo 1 1001100011100101 0110011001101010

Arreglo 2 0001011100110010 0111010101001010

Cuando se cierre el contacto 10015 (entrada de Control), se ejecutará la instrucción OR, y el contenido de los registros será el siguiente:

Arreglo 1 1001100011100101 0110011001101010

Arreglo 2 1001111111110111 0111011101101010

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Figura 5.3.7.2.3: Ejemplo de instrucción OR

10033 10048 10049 10064

00065 00080 00081 00096

(Resultado)

10033 10048 10049 10064

00065 00080 00081 00096


5.3.7.3 Función XOR

Esta función realiza la operación lógica XOR (OR Exclusivo) entre 2 arreglos y deposita el resultado en el segundo arreglo. El operador se aplica bit a bit de cada arreglo, es decir, se realiza la operación XOR entre el bit 1 del primer arreglo con el bit 1 de segundo arreglo, el bit 2 de primer arreglo con el bit 2 del segundo arreglo, y así sucesivamente hasta llegar al último bit del arreglo.

Recordemos que en una operación lógica XOR, resultado es 1 si SOLAMENTE UNO de los bits de 1 y será cero si AMBOS bits son cero o AMBOS bits son 1.

El símbolo de la función XOR es el que se muestra en la figura 5.3.7.3.1. El espacio que ocupa en un circuito es equivalente a 3 contactos.

La función de las entradas y salidas y los componentes del bloque son iguales que las vistas para la función AND y OR, esto es:

Arreglo 1


Arreglo 2

En esta posición del bloque se especifica el primer registro que compone el arreglo 2. Además, en el mismo arreglo 2 se almacena el resultado de la operación XOR. Este registro puede tener como referencia: 4XXXX ó 0XXXX (en grupos de 16).

Largo Arreglos

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Figura 5.3.7.3.1: Simbología de la función XOR



Control

Cada vez que esta entrada está en estado ON, se aplicará la operación XOR entre el Arreglo 1 y e Arreglo 2, el resultado se almacenará en el Arreglo 2, es decir, el Arreglo 2 se modifica permaneciendo el Arreglo 1 invariable.

Salida


La figura 5.3.7.3.2 ilustra en forma esquemática la operación lógica XOR.

A continuación veremos un ejemplo en que se ilustra la forma de operar la instrucción lógica XOR.


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Figura 5.3.7.3.2: Esquema de instrucción XOR



Arreglo 1 0011100110001110 0011110101000101

Arreglo 2 1011010011100101 1100101010100110

Cuando se cierre el contacto 10015 (entrada de Control), se ejecutará la instrucción OR, y el contenido de los registros será el siguiente:

Arreglo 1 0011100110001110 0011110101000101

Arreglo 2 1000110101101011 1111011111100011

5.3.7.4 Función lógica SENS

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Figura 5.3.7.3.3: Ejemplo de instrucción XOR

00129 00144 00145 00160

40526 40527

(Resultado)

00129 00144 00145 00160

40526 40527


La función lógica SENS examina y reporta el estado de un bit individual dentro de un arreglo, el bit a examinar lo determina el usuario. Esta instrucción permite que 1 bit sea examinado por scan.

El símbolo de la función SENS es el que se muestra en la figura 5.3.7.4.1. El espacio que ocupa dentro de un circuito lógico es equivalente a tres contactos.

Puntero

En esta posición del bloque se especifica qué número de bit del arreglo será modificado. Como puntero se puede usar un valor fijo (entre 0 y 999 ó 0 y 9999, según el módulo del PLC) o bien el contenido de un registro tipo 3XXXX ó 4XXXX.

Arreglo

En esta posición se especifica el primer registro que compone el arreglo sobre el cual se aplicará la función SENS. Este arreglo puede tener como referencia: 4XXXX ó 3XXXX, 0XXXX (en grupos de 16) ó 1XXXX (en grupos de 16).

Largo Tabla

En esta posición del bloque se especifica el número de registros que tendrá el arreglo. El valor a poner aquí puede ser entre 1 y 255.

Control 1

Cada vez que esta entrada esté en estado ON se examinará y reportará a través de la Salida 2 el estado del bit dentro del arreglo especificado por el puntero.

Control 2

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Figura 5.3.7.4.1: Simbología de la función SENS


Si esta entrada está en estado ON junto con la entrada de Control 1 y si se está usando un registro tipo 4XXXX como puntero, lo que sucederá es que el valor del puntero se incrementará en 1 unidad. Si el valor del puntero tiene como referencia un número fijo o registro tipo 3XXXX esta entrada ON se puede usar.

Control 3

Si esta entrada está en estado ON, el valor del puntero se irá a cero (se reseteará). Lo anterior es solamente válido si se usa como puntero u registro tipo 4XXXX.

Salida 1

Esta salida es seguidora de la entrada Control 1, es decir, estará en ON si Control 1 está en ON.

Salida 2

Esta salida reporta el estado del bit que es examinado. Se pondrá en ON si el bit examinado es 1 y se pondrá OFF si el bit examinado es cero.

Salida 3

Esta salida se pondrá en estado ON si el valor del puntero es mayor que el número de bits que tiene el arreglo. De estar presente esta situación, la instrucción NO se ejecuta.

A continuación veremos un ejemplo en que se ilustra la forma de operar la instrucción SENS.


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Sea el siguiente el contenido del arreglo ANTES de que la instrucción se ejecute.

Arreglo: 0100100101101101

Al cerrarse la entrada Control 1 (contacto 10015) se examinará el bit 8 del arreglo formado por el registro 40001, puesto que el bit 8 es 1, la bobina 00126 se energizará y considerando que la entrada 10015 está actuando como contacto transicional es que la bobina 00126 permanecerá en estado ON durante 1 scan. Si se quisiera mantener energizada siempre la bobina 00126 cuando el bit 8 sea 1, sería necesario sustituir el contacto 10015 por un cortocircuito u otra referencia que mantenga siempre en ON la entrada Control 1.

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Figura 5.3.7.4.2: Ejemplo de función SENS

40001

Bit a examinar


5.3.8 Instrucciones Aritméticas de Doble Precisión

Estas instrucciones permiten realizar los cuatro cálculos básicos con doble precisión, es decir, usando operandos y resultados con 8 dígitos.

Las cuatro operaciones se agrupan en un solo bloque llamado EMTH. Su simbología es la mostrada en la figura 5.3.8.1.

En la sección de función (función EMTH) el usuario debe poner un número entre 1 y 4 para indicar que tipo de operación realizará el bloque. Los números con su correspondiente operación son:

1. SUMA ADDDP2. RESTA SUBDP3. MULT. MULDP4. DIVISIÓN DIVDP

En un programa lógico se puede usar el número de veces que se desee este tipo de bloque, con cualquier combinación de funciones.

5.3.8.1 Suma en Doble Precisión

Basándose en la figura 5.3.8.1, veremos la función de cada una de las partes del bloque.

Operando 1En esta posición se especifica el primero de 2 registros consecutivos tipo 4XXXX.

En el registro 4XXXX van los cuatro dígitos más significativos del operando 1 y en el registro 4XXXX + 1 van los cuatro dígitos menos significativos del mismo operando. El operando 1 puede estar en el rango 00000000 a 99999999.

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Figura 5.3.8.1: Simbología de la función EMTH


Operando 2En esta posición se especifica el primero de cinco registros consecutivos tipo

4XXXX. La función de cada uno de estos registros es la siguiente:

4XXXX y 4XXXX + 1: Guarda el Operando 2, el cual puede estar en el rango 00000000 a 99999999. 4XXXX + 2: Este registro se pondrá en 1 cuando exista condición de Overflow, es decir, resultado mayor que 99999999. Este Overflow puede ser usado como noveno dígito del resultado. 4XXXX + 3 y 4XXXX + 4 : Aquí se almacena el resultado de la Suma del Operando 1 con el Operando 2.

Número de FunciónComo se trata de una Suma, es necesario poner aquí el número 1, ADDDP.

Control 1Al estar en estado ON, se realiza la suma entre los Operandos 1 y 2, almacenándose

el resultado en los registros asignados.

Salida 1Esta salida es seguidora de la entrada de control 1, es decir, si Control 1 está en ON,

Salida 1 también estará en ON.

Salida 2Esta salida se pondrá en estado ON, cuando uno de los operandos esté fuera de

rango. De ocurrir lo anterior, la suma no se realiza y los registros de resultado no se alteran.

Control 2 y Salida 3No se usan en la operación Suma.En la figura 5.3.8.1.2 se muestra un ejemplo de suma en doble precisión.

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Figura 5.3.8.1.1: Ejemplo de Suma en Doble Precisión


Operando 1 : 98361698 (Reg. 40100, 40101)Operando 2 : 07019642 (Reg. 40200, 40201)

Al cerrarse el contacto 10015 se ejecutará la función y los contenidos de os registros serán.

Operando 1 : 98361698 (Reg. 40100, 40101)Operando 2 : 07019642 (Reg. 40200, 40201)Overflow : 0001 (Reg. 40202)Resultado : 05381340 (Reg. 40203, 40204)

5.3.8.2 Resta en Doble Precisión




Operando 2En esta posición se especifica el primero de cinco registros consecutivos tipo


4XXXX y 4XXXX + 1: Guarda el Operando 2, el cual puede estar en el rango 00000000 a 99999999. 4XXXX + 2 y 4XXXX + 3: Aquí Se almacena el resultado de la Resta entre el Operando 1 y el Operando 2 (Operando 1 – Operando 2). 4XXXX + 4 : Este registro se pondrá en 1 cuando alguno de los Operandos está fuera de rango, además, los registros de resultado no se alteran. Si este registro tiene un cero, querrá decir que la resta se realizó correctamente.

Número de FunciónComo se trata de una Resta, es necesario poner aquí el número 2, SUBDP.

Control 1Al estar en estado ON, al operando 1 se le Resta el Operando 2, almacenándose ael

resultado en los registros asignados.

Salida 1Esta salida se pondrá en ON cuando el Operando 1 es MAYOR que el Operando 2,

es decir, Resta con resultado positivo.

Salida 2

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Esta salida se pondrá en estado ON cuando el Operando 1 es igual que el Operando 2, es decir, Resta con resultado negativo.

Control 2 y Salida 3No se usan en la operación Resta.En la figura 5.3.8.2.1 se muestra un ejemplo de suma en doble precisión.

Al cerrarse el contacto 10015 y considerando las situaciones más abajo mostradas, los resultados y estados de bobina serán:

Operando 1 Operando 2 Resultado Estados 40100 40101 40200 40201 40202 40203 40204 00001 00002 00003 9763 1839 0026 9738 0000 9736 2101 ON OFF OFF 0000 1897 0000 1897 0000 0000 0000 OFF ON OFF 0106 0095 8057 0001 0000 7950 9906 OFF OFF ON

5.3.8.3 Multiplicación en Doble Precisión




Operando 2

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Figura 5.3.8.2.1: Ejemplo de Resta en Doble Precisión


En esta posición se especifica el primero de seis registros consecutivos tipo 4XXXX. La función de cada uno de estos registros es la siguiente:

4XXXX y 4XXXX + 1: Guarda el Operando 2, el cual puede estar en el rango 00000000 a 99999999. 4XXXX + 2 a 4XXXX + 5 : Estos cuatro registros almacenan el resultado de la multiplicación entre el Operando 1 y Operando 2.

Número de FunciónComo se trata de una Multiplicación, es necesario poner aquí el número 3, MULDP.

Control 1Al estar en estado ON, se realiza la Multiplicación entre los Operandos 1 y 2,

almacenándose el resultado en los registros asignados.

Salida 1Esta salida es seguidora de la entrada de control 1, es decir, si Control 1 está en ON,

Salida 1 también estará en ON.

Salida 2Esta salida se pondrá en estado ON cuando uno de los operandos esté fuera de

rango, de ocurrir lo anterior, la Multiplicación no se realiza y los registros de resultado no se alteran.

Control 2 y Salida 3No se usan

En la figura 5.3.8.3.1 se muestra un ejemplo de Multiplicación en doble precisión.

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Figura 5.3.8.3.1: Ejemplo de Multiplicación en Doble Precisión


Sean los siguientes los contenidos de los operandos 1 y 2 ANTES que la función se ejecute.

Operando 1 : 01234592 (40100, 40101)Operando 2 : 48196381 (40200, 40201)

Al cerrarse el contacto 10015 se ejecutará la función y los contenidos delos registros serán:

Operando 1 : 01234592 (40100, 40101)Operando 2 : 48196381 (40200, 40201)Resultado : 0059610217108712 (40201, 40203, 40204, 40205)

5.3.8.4 División en Doble Precisión




Operando 2En esta posición se especifica el primero de seis registros consecutivos tipo


4XXXX y 4XXXX + 1: Guarda el Operando 2, el cual puede estar en el rango 00000000 a 99999999. 4XXXX + 2 y 4XXXX + 3 : Guarda la parte entera del resultado de la División. 4XXXX + 4 y 4XXXX + 5 : Guarda el resto en forma de fracción decimal o resto (igual que lo visto para la división simple).

Número de FunciónComo se trata de una División, es necesario poner aquí el número 4, DIVDP.

Control 1Al estar en estado ON, se realiza la División entre los Operandos 1 y 2, es decir, de

divide el Operando 1 por el Operando 2 almacenándose el resultado en los registros asignados.

Control 2

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Si esta entrada está en ON al momento de estar Control 1 en ON, el resto de la División es almacenado como fracción decimal, para lo cual sólo se usa el registro de almacenamiento 4XXXX + 4. En tanto que si esta entrada está en OFF, la parte decimal de la división se almacena como resto en los registros 4XXX + 4 y 4XXXX + 5.

Salida 1Esta salida se pondrá en ON cuando la División se haya realizado sin problemas.

Salida 2

Esta salida se pondrá en estado ON cuando uno de los operandos esté fuera de rango, de ocurrir lo anterior, la Multiplicación no se realiza y los registros de resultado no se alteran.

Salida 3Esta salida se pondrá en ON cuando el Operando 2 sea cero, de ocurrir lo anterior

los registros de resultado no se alteran.

En la figura 5.3.8.4.1 se muestra un ejemplo de División en doble precisión.

Sean los siguientes los contenidos de los Operandos 1 y 2 ANTES que la función se ejecute:

Operando 1 : 12345678 (40100, 40101)Operando 2 : 00567890 (40200, 40201)

Al cerrarse el contacto 10015 se ejecutará la función y los contenidos de los registros serán:

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Figura 5.3.8.4.1: Ejemplo de División en Doble Precisión


Operando 1 : 12345678 (40100, 40101)Operando 2 : 00567890 (40200, 40201)Resultado : 00000021 (40202, 40203)

00419988 (40204, 40205) --- Resto

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CAPITULO 6

Software de Documentación, Configuración, Programación y Monitoreo MODSOFT

6.1 Descripción del Modsoft

Años Atrás la programación y el monitoreo de la aplicación en un PLC no dejaban de ser una labor tediosa, debido principalmente al poco desarrollo alcanzado en lo referente al manejo computacional de tareas gráficas interactuando con tareas de comunicación sobre un dispositivo periférico.

Por otro lado, el desarrollo del Hardware computacional no introdujo grandes cambios, hasta después de los ochenta, debido a lo cual cualquier interfase para PLC se convertía en un dispositivo electrónico de gran tamaño, peso y normalmente utilizando cintas magnéticas en mini casetes.

En la actualidad, cada fabricante de una línea de PLC desarrolla en forma paralela soluciones de Software para simplificar la programación y mantención de sus equipos.

Modsoft, aparece como las alternativas de programación para controladores programables.

El Software de Programación Modsoft 984, para servidores DOS es una herramienta que permite a través de menús interactivos documentar, programar, forzar y monitorear la lógica y los datos de un Controlador Lógico Programable Modicon, conectado en línea a través de una puerta serial.

Cabe Señalar que también existe la alternativa de programar y documentar la aplicación del PLC sin necesidad de estar conectado físicamente a él, en modo denominado OFF – LINE (fuera de línea).

Se incluyen dentro de este Software las siguientes potencialidades: Editores gráficos y de texto. Utilidades de configuración. Facilidades para transferir código y datos hacia y desde el controlador. Documentación Ayuda en línea para el usuario. etc..

6.2 Requerimientos para la instalación del Software Modsoft

Normalmente la aplicación Modsoft trae dos juegos de Disquetes originales (3 de

) y dos juegos de disquetes de Buckup (actualización).

Los disquetes originales permiten la instalación de 1,2 y 3 aplicaciones ó una instalación de recinto que permite la instalación en todos los PC’s de una empresa.

Estos disquetes deben ser tratados con sumo cuidado, ya que contienen una protección del Software (Soft Key), llamada Everlock, con un número de serie registrado en el disco original y en u directorio de clientes en Modicon USA, que permite la ejecución de la aplicación una vez instalada.

La actualización del Software puede ser retirada o instalada a través del utilitario EVMOVE, disponible en los disquetes originales.

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Si los disquetes originales son destruidos o inutilizados, la autorización no puede ser retirada del disco duro, debiendo gestionar su reemplazo con el representante.

Para la instalación se deben tener presente los siguientes requerimientos mínimos:

Hardware: Computador IBM AT o compatible, disco duro con 10 Mbyte libres, 640 Kbyte de memoria RAM como mínimo y puerta serial disponible.

Software: MS – DOS 3.1 o versiones posteriores, el disco duro no puede operar con DOS Double Space, Staker o cualquier otro aumentador del espacio del disco duro.

6.2.1 Instalación del Modsoft

Antes de iniciar el procedimiento de instalación se debe revisar los parámetros del entorno del DOS ubicado en el archivo CONFIG.SYS.

Se debe asegurar al parámetro FILE = 25 y BUFFER = 25 como mínimo.

Instalación

Colocar en la unidad A el disco original de instalación 1 de 3 y editar INSTALL, luego presionar ENTER. Confirmar disco y directorio de instalación. Mover protección desde el disquete original: A to C: Yes? Y, luego ENTER. Insertar el disco de instalación siguiente. Si un computador tiene pantalla monocromática o de cristal líquido, crear un archivo ejecutable con los siguientes comandos:

- cd Modsoft- set screen = mono- set power 984 = RV- modsoft- cd \

6.3 Programando con MODSOFT

Una vez terminado el procedimiento de instalación, se debe digitar Modsoft para entrar a la aplicación.

Lo primero que debe aparecer es la página o menú de presentación (ver figura 6.3.1), que indica la versión del Modsoft (1.2, 2.0, 2.11, 2.62, etc., CMODSOFT, LMODSOFT o Modsoft.

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Una vez verificada la información presionar ENTER para entrar en el menú principal. La figura 6.3.2 muestra la pantalla de interfase general de usuario.

La línea de menú se puede activar en cualquier momento a través de la tecla TAB. El desplazamiento a través de este menú es posible con las flechas de movimiento horizontal y vertical, las cuales sirven para desplegar los menús escondidos.

Las figuras 6.3.3 y 6.3.4 nos muestran un ejemplo de la aplicación de la tecla TAB y los Movimientos a través de la flecha vertical.

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Figura 6.3.1: Presentación del MODSOFT

Figura 6.3.2: Pantalla de interfase general del usuario


Cabe señalar que también es posible realizar operaciones a través de las teclas de funciones F1 a F9, que permite acceder a las mismas prestaciones anteriores.

6.3.1 Descripción del Menú PrincipalA continuación se describirán las diferentes funciones y sub funciones del menú

principal.

6.3.1.1 Menú Utility

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Figura 6.3.3: Aplicación de la tecla TAB

Figura 6.3.4: Movimiento a través de la flecha vertical

Figura 6.3.1.1.1: Menú de Utilidades


Key Help

Proporciona información referente a las teclas de ayuda.

PLC & I/O Status

Esta función lee los datos del controlador. Se muestra la configuración actual del PLC. No es necesario estar “coged in” al PLC. Si no se establece la conexión es porque el cable no está bien o los parámetros de comunicación son erróneos (un error de TIME – Out #199, aparecerá).

Cuando se elige esta opción aparecen dos opciones:

- Select Program : En la cual se debe elegir el programa que contiene los parámetros de comunicación con el PLC.

- Direct to PLC : En la cual se deben especificar los parámetros.

Program Information

Entrega información del ambiente de desarrollo fuera de línea (Offline). Esta pantalla despliega el tipo de controlador, rango de configuración, información de archivos, información del número de revisión y fecha.

El número de revisión se incrementa cada vez que el archivo *. PRG es grabado: En Online Direct, la revisión siempre es cero.

DOS

Cuando se elige esta opción se llama a un “shell” de ambiente DOS, en el cual se pueden ingresar comandos DOS, como copiar y cambiar de nombre. Esta opción se puede ejecutar solamente si existe memoria suficiente para realizarla. No se pueden abrir archivos que están siendo usados por Modsoft pues puede causar problemas con el sistema. Para volver al Modsoft, escriba exit.

6.3.1.2 Menú OFFLINE

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Figura 6.3.1.2.1: Menú OFFLINE


Este modo permite crear, documenta, programar, configurar y guardar una nueva aplicación sin estar conectado al PLC.

Esta es la principal forma de desarrollar aplicaciones. Se debe tener precaución al cargar el programa si este se desarrolló en el directorio \Modsoft\PROGRAMS, no existirá problema con los archivos adicionales que acompañan el programa. En cambio, si el programa fue creado en otro directorio, se debe cambiar la ubicación en la opción Location of Program Names.

El archivo donde se guarda la información del ambiente de desarrollo, tiene extensión .ENV y puede ser cargado cuando se llama al Modsoft:

C:\Modsoft\Modsoft Mysetup.

Si no está definido Mysetup, por defecto se carga el Modsoft.ENV.

Select Program

Se elige algún programa existente, al marcarlo se ingresa al modo Offline. New Program

Los pasos para crear un programa Offline son los siguientes:

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Figura 6.3.1.2.2: Asignar un nombre al programa

Figura 6.3.1.2.3: Asignar el directorio donde el programa será guardado. Se recomienda la ruta que se muestra: \Lmodsoft\programs\


El seteo Default es el que se muestra en la figura:- Address = 1- Protocol = Modbus 1- Mode = RTU 8 bits- Parity = Even- Stop Bits = 1- Baud Rate = 9600- Device = Com1

Nota: El seteo de los DIP Switch se muestra gráficamente y corresponde a los parámetros que se están ingresando, se debe verificar que corresponda a los de su PLC.

Se pueden crear o alterar los parámetros de configuración si se desea.Se puede usar el editor de Lógica Escalera.Se puede volver al menú principal y guardar el programa y su ambiente.

Una vez terminada la configuración de parámetros se muestra una pantalla con el resumen de las variables de ambiente con las cuales trabajará el sistema.

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Figura 6.3.1.2.4: Asignar los parámetros de comunicación

Figura 6.3.1.2.5. Resumen de la configuración


En esta pantalla se debe realizar el resto de la configuración del PLC, por ejemplo, el Tipo de PLC (PLC Type), en el sub menú OverView, y los módulos de I/O, en el sub menú I/Omap. Las figuras 6.3.1.2.6 y 6.3.1.2.7 muestran las pantallas de los Sub Menús OverView y I/Omap.

Luego de finalizar la configuración, al realizar ESC entrega la opción de crear o No el primer segmento del programa (figura 6.3.1.2.8), elija Y (Yes) ó N (No). Si se elige la

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Figura 6.3.1.2.6: Sub Menú OverView

Figura 6.3.1.2.7: Sub Menú I/OMap


opción de crear el primer segmento de red del programa, el cursor se encuentra en la columna 1 fila 1 (figura 6.3.1.2.9), del área de trabajo, listo para empezar la programación en Lógica Escalera.

La pantalla generalmente es particionada en dos secciones. Una contiene la Línea de Menús y la segunda es el Área de trabajo.

Con la tecla TAB, el puntero se desplaza al Menú de Elementos a utilizar en la etapa de programación. La figura 6.3.1.2.10 muestra un ejemplo Menú Elementos, donde se encuentran los diferentes tipos de relés, contadores, timers, funciones aritméticas, etc..

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Figura 6.3.1.2.8: Pregunta antes de ingresar al área de trabajo.

Figura 6.3.1.2.9: Área de trabajo del Modsoft


Save Changes

Esta función permite grabar los cambios realizados a los archivos. Los cambios son automáticamente grabados en el actual camino de los programas.

Solamente los archivos cambiados durante la edición actual son guardados.

Save All Files

Se graban todas las modificaciones realizadas en el programa, se sobrescriben todos los archivos involucrados.

- *. PRG- *. PCM- *. RFS- *. CFG- *. RFD- *. ASC

Se debe recordar que si no se realiza la grabación de los cambios, estos desaparecerán al cambiarse a otro programa o salir del Modsoft.

Save As

Realiza todas las operaciones para grabar un programa con un diferente nombre. Se copian todos los archivos asociados al antiguo programa con el nuevo nombre.

Change PLC Address

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Figura 6.3.1.2.10: Menú Elements


Este servicio entrega la facilidad de modificar los parámetros de comunicación del controlador, tanto para red como para comunicación serial.

Existen cinco protocolos de comunicación, por defecto el protocolo es Modbus 1.

AddressLa dirección puede ser desde 1 a 255. Esto implica que se pueden direccionar 255

PLC’s. Modbus 1

Protocolo de comunicación serial. Se deben setear los parámetros como: dirección, baudios, paridad, etc..

Modbus PlusSi el Modbus Plus es seleccionado, se debe seleccionar la dirección del controlador,

la ruta, y el adaptador LAN.El campo de dirección define el dispositivo de destino. Los parámetros de ruteo son

necesarios solamente si se está pasando a través de un dispositivo intermedio, tal como un bridge.

Si se posee un adaptador interno Modbus Plus, este puede actuar como un Host y si se selecciona el modo Online y se escribe un ? en el campo de dirección, las direcciones de las otras unidades en la red son mostradas. Default

Los valores incorporados son iguales a los que lleva el PLC cuando es construido.

Location Of Program Names

Se informa donde en el disco y directorio se encuentra el archivo .ENV. El directorio base está en \Modsoft\Programs\, el cual se puede modificar. Es necesario que el directorio exista previamente.

6.3.1.3 Menú ONLINE

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Figura 6.3.1.2.10:: Pantalla de parámetros de comunicación


Cuando se ingresa el nombre del programa, los archivos de Símbolo de Referencia y Comentarios de red son cargados desde el disco duro y el archivo de configuración es transferido desde el PLC al sistema.

Mediante Select Program se elige el programa a ser cargado. Si el PLC ha sido bien configurado, es decir, es capaz de correr un programa (RUN), los archivos .PCM (Comentarios de Red) y .RFS (Símbolos) son cargados en la pantalla de estados de los segmentos. El cursor se ubica en la primera red del primer segmento, presionando cualquier tecla se puede ver la Lógica de Programación Escalera.

Cuando se selecciona la opción Direct To PLC se puede observar el Ladder (Escalera) y el flujo de energía, pero sin comentarios. Se requiere confirmar os parámetros de comunicación. Los cambios realizados en la configuración o en el programa solamente son escritos en el controlador (PLC). En este modo no están disponibles las tablas de símbolos y los Comentarios de Red.

Nota: Si se realizan cambios al programa del controlador en modo Direct To PLC y se desea grabar los contenidos del controlador, se debe salir del modo Direct To PLC, seleccionar el Menú Transfer y elegir PLC to File.

6.3.1.4 Menú Combined

El modo combinado entrega los medios de depuración a un programa durante la fase de instalación. La idea básica es que todos los cambios se realicen directamente en el controlador y que sea concordante con el programa en el sistema.

Se realiza la verificación tomando las primeras 128 palabras de la tabla de configuración, si no existe concordancia entre ambos programas se puede elegir entre.

- Transfer the program to the PLC o Transfer the program from the PLC

Al salir del modo combinado, se debe transferir la Tabla de Estados (State Table), que se grabará en el archivo con terminación .RFD. Se debe grabar el programa, por si hubo cambios en él.

6.3.1.5 Menú Transfer

Operación del menú de transferencia de información desde y hacia el PLC.Con este procedimiento, se transfiere la aplicación respaldada en al disco duro al

PLC. Comprende el programa, la configuración y los últimos datos respaldados.Cabe señalar que para ejecutar éste comando el PLC debe estar detenido.

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PLC to File

La transferencia del Software del PLC al panel es ejecutado con la selección de Select Program o New Program. La transferencia al archivo graba los contenidos del PLC directamente al archivo especificado.

Select ProgramUtiliza el conjunto de parámetros de comunicación previamente definidos. Al

seleccionar el archivo, éste se sobrescribirá con e contenido del PLC. New Program

Solicita el nombre del archivo, parámetros de comunicación y el camino del directorio.

Verify PLC

Se realiza la verificación (comparación de byte) del software del panel (incluyendo el estado de la RAM) con el software de PLC.

File to PLC

La transferencia del archivo de programa al controlador se realiza con esta opción. Si el controlador está corriendo debe ser detenido, la opción es mostrada por el Modsoft.

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Figura 6.3.1.5.1: Menú Transfer

Figura 6.3.1.5.2: Selección de un programa para transferencia.


Download Exec

Es una herramienta Modsoft para entregar capacidades de descarga a los equipos de la serie E, controladores Quantum o módulos de I/O con PROMS flash.

El requisito para realizar esta función es que los archivos, que se desean descargar, tengan formato .bin y que el dispositivo esté disponible.

PLCCon esta elección se indica que la intención es descargar el controlador y el Modsoft

responde con la pantalla de comunicaciones. Para el direccionamiento se debe considerar en el Address la dirección del dispositivo y la dirección de ruteo serán las direcciones de los distintos bridge separados por u punto. Recuerde que si desea revisar los dispositivos en la red escriba ? en el campo Address. Remote I/O

Después de setear las comunicaciones se debe definir el número de Drop y Slot. Se debe recordar que el Drop 1 es el Drop Local así que este número es invalido para un remote I/O Drop. El número máximo se limita a 32 y de los Slot a 16. Distributed Drop

Se debe ingresar el número de Drop, donde se encuentra el dispositivo I/O. Local Head

Solamente debe ser especificado el Slot y los datos son transferidos sobre el backplane. Direct Modbus Device

Solamente la dirección de la red es necesaria ser especificada para continuar con el proceso. En esta configuración la descarga es sobre un cable punto a punto entre e panel y el Micro HandHelp.

Tools

Se entrega información sobre las funcionalidades de impresión y macros.

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6.4 Aplicación y Ejemplo de un Control ON – OFF a través de un PLC.

El objetivo es realizar un control ON – OFF a través un PLC Modicon, con el cual se pueden controlar indeterminadas variables, tales como Temperatura, Presión, etc..

El control a realizar será enfocado a una variable de temperatura, la que puede perfectamente estar simulando cualquier variable a controlar. Además de lo anterior se incrementará un control de una alarma de intrusos.

Para éste sistema de simulación se utilizarán básicamente los siguientes componentes:

- Un PLC Modicon (Modular ó Integral)- Una PC con software de programación Modsoft- Una fuente de Alimentación (24 Vdc)- Un Patrón de Temperatura. También puede ser una fuente de tensión regulada

(12 Vdc max.) - Una RTD ó Termocupla (4 a 20 mA.)- Un Sensor de Movimientos (12 Vdc ó 24 Vdc)- Una bocina ó instrumento sonoro (12 Vdc ó 24 Vdc)- Cuatro Ampolletas (12 Vdc, 24 Vdc ó 220 Vac), las cuales simularán una

válvula, un ventilador, un calefactor y una alarma de advertencia

La figura 6.4.1 muestra el diagrama del sistema de control que se desea implementar.

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Figura 6.4.1: Diagrama del Sistema de Control ON – OFF a implementar.


Cabe señalar que si alguno de los instrumentos de entrada o salida es de 12 Vdc, se necesitará otra fuente de alimentación con dicho voltaje, o bien hacer un arreglo con el voltaje de la fuente de alimentación del PLC (divisor de tensión por ejemplo).

El siguiente paso es la programación del PLC en el Software Modsoft. Para esto se deben realizar la siguiente secuencia:

1- Entrar al Software Modsoft

2- Realizar un Nuevo programa

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3- Dar Nombre al Programa y configurar los Parámetros de Comunicación

4- Configurar el Tipo de PLC y los Módulos de Entradas y Salidas (Digitales y Análogas). Esto último se realiza siempre y cuando el PLC sea Modular. En nuestro caso configuraremos un PLC tipo Compact 984 E-241 (Modular), el Módulo DAP 212 para las Entradas y Salidas Discretas y el Módulo ADU 206 para las Entradas Analógicas, los cuales son montados en un Rack de 5 Slot. La figura 6.4.2 muestra un esquema del Tipo de PLC.

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Figura 6.4.2: Rack, PLC y Módulos de Entrada y Salida


Luego de la secuencia anterior estamos en condiciones de programar el PLC.

Como primer paso en la programación del PLC, realizaremos un pequeño control de Temperatura, el cual puede simular un sistema de refrigeración o simplemente un sistema de aire acondicionado de un automóvil. Para esta simulación usaremos el Patrón de Temperatura, la Termocupla o la RTD, una ampolleta que representará una alarma de advertencia y las dos ampolletas que simularán el encendido y apagado tanto de un calefactor como de un ventilador.

La Temperatura será controlada en un rango de 40 ºC y 60ºC.. Esto quiere decir que si la Temperatura se encuentra fuera de el rango establecido, se activará una alarma

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conjuntamente con la señal que activará la luz correspondiente al calefactor o al ventilador, según sea el nivel de Temperatura.

Los siguientes segmentos muestran la programación realizada para el control de Temperatura.

Este primer segmento tiene como objetivo realizar la transformación de unidades (cuentas a ºC).

Cabe señalar que la dirección 30001 corresponde a la entrada analógica de la RTD, los registros 40010 y 40025 corresponden a valores prefijados (Set Point) y el registro 41100 representa el valor de la temperatura en ºC. El contacto 10001 es el Switch Principal.

Este segundo segmento es el encargado del control de la temperatura en el rango establecido (40 ºC a 60 ºC).

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Este tercer segmento se encarga de Sensar los niveles altos y bajos de temperatura, para luego comandar la alarma de advertencia (bobina 00001), el encendido o apagado del calefactor (bobina 00002) y el encendido y apagado del ventilador (bobina 00003) según corresponda. El contacto 10002 corresponde al Switch de reconocimiento de alarmas.

Este cuarto y último segmento tiene como objetivo entregarle una secuencia de pulsos de 1 segundo a la alarma de advertencia (bobina 00001), esto es, si se produce un nivel bajo o alto de temperatura, la señal de alarma parpadeará a una frecuencia de 1 Hz..

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El siguiente paso es el control de la alarma de intrusos.

Este control es mucho más sencillo que el anterior, el segmento que viene lo demuestra.

Este segmento es el encargado de enviar una señal al sistema si el sensor de movimiento se acciona (contacto 10003), la bobina 00004 se encarga de accionar la bocina durante 30 segundos, siempre y cuando no sea reconocida la alarma antes de culminar este tiempo (contacto 10002).

De esta forma se pueden tener diversos diseños de control para distintas variables. Como tarea se invita al lector a implementar sistemas de control sencillos, con el objetivo de tener un mayor dominio tanto del software como de la lógica aplicada.

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Bibliografía

Sistemas Digitales de Control de Procesos “Sergio Szklanny y Carlos Behrends”.

Análisis y Aplicaciones con PLC en Sistemas “Process (Ingeniería para el desarrollo)”.

Manual del Usuario Modsoft “ Universidad Tecnológica Metropolitana”

User Guide Modicon “Groupe Schneider”.

Experiencia proyectos y laboratorio

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Departamento de Electricidad

Utem

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Curso PLC Modicon

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