A R T I C U LODE T A PA P LC C URSO D E A UTÓMATA S P ROGRAMABLES L ECCIÓN Nº1: A UTÓMATA S Y A UTOMATISMOS E l autómata programable (PLC) es el equipo que en un sistema automático nos permite elaborar y modificar las funciones que tradicionalmente se han realizado con relés, contactores, temporizadores, etc. Hay en el mercado autómatas que se adaptan a casi todas las necesidades, con entradas/salidas digitales y/o analógicas, pequeños y grandes. La programación suele ser sencilla, dependiendo básicamente de lo que se pretenda conseguir. A pesar de poder utilizar en cada uno de los distintos lenguajes de programación la misma simbología (esquema de contactos) no es fácil, aprendiendo uno de ellos, saber manejar el de cualquier otro fabricante ya que es aquí donde radica el gran inconveniente, cada fabricante tiene su propio lenguaje de programación. Lo importante es conocer las posibilidades de un autómata y saber como llevarlas a la práctica con cualquiera de los autómatas que existen en el mercado. Con este curso pretendemos enseñarle qué es un PLC, cómo puede construir autómatas, cómo se programan estos elementos, cuáles son las normas internacionales que versan sobre el tema, qué es la programación LADDER, cómo se solucionan conflictos producidos por ruidos e interferencias, cómo se realiza el cableado externo, qué tipos de entradas y salidas se emplean, etc. También daremos proyectos con PLCs de distinta índole. Al finalizar cada capítulo encontrará un cuestionario correspondiente a cada lección. Ud. Podrá realizar consultas por Internet, ingresando a nuestra página WEB. Autor: Horacio D. Vallejo e-mail:
[email protected] En la Web: www.editorialquark.com.ar Saber Electrónica Nº 167 3 Curso de P LC s INTRODUCCIÓN AL PLC La sigla PLC significa “Programable Logic Controler” (en inglés: Controlador Lógico Programable). Es un equipo electrónico, utilizado para “controlar automáticamente”, a través de secuencias lógicas, máquinas y equipos. Basan su funcionamiento en las técnicas digitales con microprocesadores, empleando una estructura similar a la de una computadora hogareña. En principio, el PLC debería sustituir a un conjunto de relés cableados adecuadamente para que cumplan una función determinada. En forma general, podemos decir que un relé es un electroimán que al ser alimentado en los extremos “a y b” empuja a través de la armadura, a un contacto inversor; y lo fuerza a cambiar de estado: es decir, el contacto “Normal Abierto” (NA) pasa a cer cerrado y el “Normal Cerrado” (NC), pasa a ser abierto; cumple de esta forma la función de inversión lógica de estado (función NOT) y de multiplicación de cantidad de contactos, para tener suficientes contactos “libres” para “armar” las combinaciones Lógicas: AND (serie), OR (paralelo), etcétera. En muchas ocasiones es preciso que el PLC aguarde determinados momentos para que se ejecute un proceso, es decir, se requier un temporizador. En procesos industriales anteriores a la década del 70 un temporizador era un elemento electromecánico que cambiaba el estado de un contacto “libre de conexión interna” después de un tiempo de ser alimentado eléctricamente; con el fin de proveer una señal de un retardo o aguardar “un tiempo” en medio de un proceso. Generalmente se implementaba mediante un motor, un electroimán de activación ó embrague y un resorte que lo retornaba al origen al ser desexcitado; produciendo de esta forma el reset. El disco giraba lentamente llegando a dar casi una vuelta en el máximo tiempo del rango, una leva ó promontorio en el camino, empujaba a un contacto inversor. Note que para obtener un retardo se necesitaba un esquema electromecáncio complejo que era fácil de sustituir con la electrónica del estado sólido. de ardilla) son controlados “económicamente” por contactores (que son relés más grandes y especializados para operar con mayor corriente y tensión). Normalmente los electricistas entienden el funcionamieto de un contactor pero “no se meten” con dispositivos electrónicos. Ahora bien, el avance tecnológico no se detiene…, la revolución industrial en 1780 comenzó con el aumento de la producción a través del “automatismo” de los procesos de fabricación, tratando de depender cada vez menos de la mano humana porque en realidad somos más aptos para tareas inteligentes, como la investigación, desarrollo y búsqueda de fallas para la creación; más que para la monotonía; que es la que produce una fatiga muy grande, que a veces lleva a la muerte en forma directa como el “stress”, esta fatiga produce a su vez fallas humanas (las cuales producen cuantiosas pérdidas materiales). La AUTOMATIZACION o AUTOMACION se basó inicialmente en lógicas mecánicas, luego en electromecánicas (como relés timers a motor sincrónico y contadores electromecánicos) e incluso se presentaron comercialmente lógicas neumáticas (AND, OR, NOT) que competían en velocidad con los relés. Pero paulatinamente se impusieron los relés, luego los timers, los contadores, los programadores electrónicos y hoy se utilizan microcontroladores lógicos pro- Sin embargo era necesario “crear” un dispositivo que pudiera parecerse a una lógica a relé. Y esto era así porque al ser la opción de reemplazo de lógicas a relé debía ser comprendido y manejado por electricistas, ya que ellos entendían muy bien las lógicas electromecánicas existentes. Aún hoy este problema de la transición de tecnología sigue siendo un tema “candente”, ya que los accionamienos de Fuerza Motriz como motores trifásicos comunes (asincrónicos o de jaula 4 Saber Electrónica Nº 167 Lección Nº 1: Autómatas y Automatismos gramables que cumplen la misma función lógica que los equipos de más de 1.000 relés. En este curso describiremos el funcionamiento de un PLC paso a paso, comenzando a describir procesos con relés ya que el sistema basado en microprocesadores intentará “emular” la función electromagnética; y por lo tanto la programación se referirá a un elemento electromecánico con todas sus limitaciones. Si consideramos a un circuito electrónico que va a formar parte de un autómata como el equivalente a un relé, estaremos preparados a la hora de la programación y no tendremos inconvenientes en realizar los primeros programas de nuestros PLCs. El PLC posee interfaces de entrada para la lectura de estados, interfaces de salida para el manejo de tensiones y corrientes que actuarán sobre un equipo o proceso industrial, y un microcontrolador con programa almacenado en su memoria. Leerá las entradas y de acuerdo a las instrucciones de procesamiento del programa, se elaborarán las salidas. Figura 1 incorporación del dispositivo, denominado genéricamente automatismo, es capaz de reaccionar ante las situaciones que se presentan, ejerciendo la función de control para la que ha sido concebido. Vea en la figura 1 el esquema en bloques que representa a un sistema automático. Existe una unidad de control encargada de realizar todas las operaciones relacionadas con el proceso que debe realizarse en forma automática; dicha UC recibe las informaciones procedentes de sensores o captores que informan cambios físicos que tienen lugar como consecuencia de la función para la que se diseñó el sistema automático. En función de la información recibida, la UC genera una serie de órdenes que se transmiten al equipo o proceso a través de accionadores que transforman las órdenes recibidas en magnitudes o cambios físicos en el sistema. Esto quiere decir que la automatización consiste en un sistema de lazo cerrado, en el que existe un continuo flujo de información, desde el equipo o proceso a la Unidad de Control, y desde ésta a aquél. La información recibida en la UC se procesa según el programa que contenga el sistema (denominado algoritmo), del que se obtienen las órdenes que fijarán el funcionamiento del equipo o proceso industrial. Por otra parte, la Unidad de Control es capaz de proporcionar información ya elaborada sobre el estado y evolución del sistema, al operador mediante un sistema de monitoreo. Por otra parte el operador puede intervenir en el desarrollo del control mediante las consignas que modifican los parámetros del algoritmo de control, o puede tomar el mando total pasando el sistema a control manual, con lo cual dejará de operar automáticamente (esto significa que el sistema automático también puede operar en forma manual). LA AUTOMATIZACIÓN La automatización de un equipo o proceso industrial consiste en la incorporación de un dispositivo tecnológico que se encarga de controlar su funcionamento en base a una serie de elementos definidos con anterioridad El sistema que se crea con la Saber Electrónica Nº 167 5 recuerdo por ejemplo. tal como puede apreciar en la figura 2. .Ocupa mucho espacio. En aquella época desconocía los alcances de un autómata programable.Interpretar cambios que se produzcan. que costó menos de la mitad que la primera. El nivel de automatización no ha dejado de elevarse. Los automatismos cableados se realizan en base a uniones físicas de los elementos que constituyen la Unidad de Control. . ocupaba la quinta parte del espacio que la primera y tenía 4 veces las prestaciones de la electromecánica. a dicha central se incorporó una nueva con tecnología totalmente electrónica. gran parte de estos problemas fueron rápidamente superados. podemos decir que un automatismo cableado posee las siguientes desventas: . De lo dicho hasta ahora. . que en 1978 trabajaba en una compañía telefónica en la que realizaba el mantenimiento de una central electromecánica totalmente automática.Curso de P LC s Todo sistema automático persigue lo siguiente: . aprendí rápidamente que estaba en las puertas de un cambio importante.Adaptarse con facilidad y en breve tiempo a las cambios del mercado (nuevos productos).Es muy difícil realizar modificaciones o ampliaciones. . ya sean mediante relés o elementos electrónicos pasivos. Tanto los sensores como los actuadores pueden ser neumáticos. Los miniordenadores se aplicaron allí donde la cantidad de información y la complejidad del algoritmo de control hacían extremadamente complicado el empleo de equipos cableados. de programa almacenado. Con el advenimiento de la tecnología programada. petroquímica. los que deben ocasionar acciones que debe realizar el proceso. La evolución tecnológica ha permitido la realización de automatismos cada vez más complejos. las tecnologías cableadas (que eran el corazón de la central electromecánica) ya estaban siendo reemplazadas por programas almacenados. etc. un PLC y ni que hablar de una computadora personal. Esto nos lleva a decir que las tecnologías empleadas en la automatización pueden clasificarse en dos grandes grupos: tecnolo- Figura 2 gías cableadas y tecnologías programadas o programables.). y tomando como base el ejemplo dado con una central electromecánica.Mejorar la productividad y dismimuir los costos.Es casi imposible realizar funciones complejas con moderada cantidad de elementos. un campo particularmente propicio fue el de la industria de proceso (química.Es difícil la identificación y resolución de problemas. Cabe aclarar que la tecnología programada se hizo factible gracias a la aparición de los “Autómatas Programables” entre los que se encuentran los PLC (Controladores Lógicos Programables). si bien paliaban los inconvenientes de las técnicas cableadas. aportaban una nueva problemática para su empleo generalizado en el control industrial debido a que se adaptaban poco a las condiciones del medio 6 Saber Electrónica Nº 167 .Tener un buen sistema de calidad y confiabilidad. . El autómata fue una alternativa a la aplicación de los equipos informáticos en la industria ya que éstos. . hidráulicos o electrónicos. Sin embargo. Así se logra mayor interacción entre el hombre y la máquina. El primer Autómata trabajaba con una memoria de ferritas. el lenguaje empleado era el de las ecuaciones de Boole y posteriormente el esquema de contactos. programable en lenguaje no informático. etc. paralela al desarrollo de los microprocesadores. La aplicación de los primeros autómatas aumentó las prestaciones de la máquina ya que con la ANTECEDENTES DE LOS PLCS A mediados de la década de los 60 la empresa General Motors. manipulación y transmisión de datos y hasta el control de equipos electrónicos de consumo a través de Internet. almacenamiento de material. preocupada por los costos elevados que implicaban los sistemas de control a base de relés decidió investigar en nuevas tecnologías que se adaptara fácilmente a la tecnología reinante en aquella época (vea Saber Saber Electrónica Nº 167 7 . A principios de los 70 se incorpora la tecnología del microprocesador lo que permite aumentar sus prestaciones. Para facilitar su programación y mantenimiento por parte del personal de planta. se comienzan a manipular datos y con ello es más fácil controlar procesos. EVOLUCIÓN DE LOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES industrial. y superaba las exigencias de la General Motors. El Autómata se mostró particularmente adaptado al control en las cadenas de montaje. fácilmente reprogramable. extendiéndose sus aplicaciones al campo del control de procesos que requieren operaciones de regulación. emplean memoria de ferritas y un procesador cableado a base de circuitos integrados para construir la Unidad Central. se hizo posible realizar operaciones aritméticas. diseñado para controlar. cadenas de transporte. aumentando los niveles de seguridad. tenían un costo elevado del equipo. en los procesos secuenciales. etc. es decir. requerían personal especializado para la programación.Lección Nº 1: Autómatas y Automatismos Figura 3 do “insuficiente” por la evolución del producto. Su aplicación se centra en la sustitución de maniobras de relés que controlan máquinas o procesos secuenciales (líneas de montaje. cálculo. Los autómatas aportaron una disminución del costo del equipo haciendo posible la aplicación de un equipo informático en aplicaciones relativamente pequeñas.). Hoy esta definición ha quedaLos primeros equipos aparecen en 1968. en tiempo real y en ambiente industrial. El Autómata Programable de uso industrial es un equipo electrónico. No tardó en extenderse su empleo a otras industrias. procesos secuenciales. pero todavía adolecía de la problemática de adaptación al medio industrial y la necesidad de especialistas para su aplicación y mantenimiento. Electrónica Nº 166). En la figura 3 podemos ver una gráfica que describe cómo fue evolucionando la aplicación de autómatas programables conforme al avance del tiempo. ha hecho que la aplicación se extienda a todos los sectores industriales. . se consiguieron mejoras en el lenguaje de programación (instrucciones potentes). memoria hasta 128kB. son necesarios para su aplicación. el autómata desarrolla el control adaptativo sin intervención del operador.Curso de P LC s Tabla 1 – Clasificación de los PLCs comerciales Factores cuantitativos .Reducción de las dimensiones. CONSTITUCIÓN BÁSICA DEL PLC El Autómata Programable Industrial es una máquina electrónica digital programable que está constituida por dos elementos básicos: . etc.Mayor capacidad de almacenamiento de datos. Los fabricanes han desarrollado familias de productos que comprenden equipos desde 10 entradas/salidas. el 6800 de Motorola o el Z80 de Intel (valuartes de la década del 70) fueron rápidamente superados por prototipos industriales. En la tabla 1 encontramos datos útiles que podemos tener en cuenta cuando hablamos de la clasificación de los PLCs o autómatas industriales. Los sistemas de transmisión inalámbrico posibilitaron el manejo de entrada/salidas (E/S) remotas. se puede accionar sobre la máquina o proceso a controlar. operaciones matemáticas y manipulación de gran cantidad de datos.Mayor capacidad de diagnósticos de funcionamiento. al poder efectuar lazos de regulación trabajando con dispositivos de instrumentación. .Lenguajes alternativos: Lenguaje de bloques funcionales. operaciones aritméticas. la generación de informes de producción.Nivel 1: Control de variables discretas y numéricas. .Entradas y salidas inteligentes. Con el empleo de microcontroladores de estas características se consiguieron PLCs (autómatas) con las siguientes características: . capacidad de tratamiento numérico el autómata pudo desarrollar acciones correctivas sin detener el funcionamiento del proceso. Empleo de E/S inteligentes y comunicaciones transparentes procesador-procesador o en red.Equipos grandes: más de 500 E/S. En los 80 aparecen los microprocesadores comerciales a bajo costo. . .000 E/S y memorias de 128kB. los COP. . el empleo de redes de comunicación. . memoria hasta 32kB. En esta etapa. hasta grandes controladores capaces de gobernar hasta 10. . Con estos dos elementos. y comunicaciones a nivel elemental. memoria de 1 a 4kB. y lenguajes de alto nivel (tipo BASIC). lenguajes de diagrama de fases (GRAFCET). instrucciones de cálculo matemática con datos en notación de coma flotante. Sus aplicaciones se extienden al control de procesos. . Se consiguen diferentes prestaciones gracias al aumento de la capacidad de memoria.Nivel 2: Control de variables discretas y numéricas. . Otros campos de aplicación son el posicionamiento mediante entradas lectoras para codificadores y salidas de control de motores paso a paso. tanto analógicas como numéricas. Factores cualitativos .La unidad Central de Proceso (CPU).El sistema de Entradas y Salidas (E/S).Alta velocidad de respuesta. etc. etc. junto con la reducción de los precios.Equipos pequeños: hasta 128 E/S. El campo de aplicación cubre desde el mínimo nivel de automatización de una secuencia de enclavamientos.Equipos medianos: 128<E/S<500. pero existen otros componentes que aunque no forman parte del controlador como equipo. Estos 8 Saber Electrónica Nº 167 .Mejoras en el lenguaje: instrucciones de bloque. En la segunda mitad de la década de los 70 se mejoran considerablemente las prestaciones y el desarrollo de elementos especializados. Así han aparecido equipos pequeños y compactos que. hasta el control completo de un proceso de producción continua. así aparecen los PICs. . . aptos para uso en la industria (no podría emplearse un CA555 común. El Sistema de Entradas y Salidas se encarga de adaptar la tensión de trabajo de los dispositivos de campo a la tensión con que trabajan los circuitos electrónicos del PLC y proporciona el medio de identificación de esos dispositivos ante el procesador. las ecuaciones de control (circuitos Saber Electrónica Nº 167 9 . con el objeto de aumentar al máximo la fiabilidad del controlador. las unidades de diálogo y prueba. equipos de control numérico (CNC). . ra hacia las salidas.Se comprueban los componentes con simuladores virtuales y computadoras. etc.Una vez en funcionamiento. generalmente denominados periféricos. se siguen entre otros los siguientes procedimientos: . Dijimos que en los sistemas con tecnología cableada. son los equipos de programación. .Se proyectan operaciones de autodiagnóstico. Para ello. las impresoras. En la figura 4 se da el diagrama que representa al PLC con su entorno.Lección Nº 1: Autómatas y Automatismos componentes. Como equipo electrónico constituido por circuitos que trabajan con niveles de tensión bajos. ruidos.Se proyectan los equipos para condiciones extremas de trabajo: pruebas de interferencias. se debe realizar una comprobación constante del sistema de entrada-salida de datos. temperatura no controlada. y la interferencia de radiotiene de las entradas y que gene. También pueden formar parte del sistema de control otros autómatas. por ejemplo. y perturbaciones eléctricas producidas por la interferencia electromagnética (EMI) debida a CÓMO FUNCIONA UN CONTROLADOR PROGRAMABLE Con el tiempo. etc. en el diseño y fabricación de un PLC de uso industrial. robots y ordenadores. La Unidad Central de Proceso. de 5 Vcc en general (aunque los hay de 24V). verificación de funcionamiento bajo condiciones límites de temperatura y humedad. humedad. pruebas de acoplamiento electrostático. dado que se dispararía sólo cada vez que existe una interferencia producida por el encendido de una má- Figura 4 quina de potencia).Se emplean componentes electrónicos confiables. .frecuencia (RFI). y los datos que obgas. lo que configura el sistema automático completo. .Se emplean métodos de montaje automatizados. es la parte inteligente o el “corazón” del sistema y se encarga de realizar las tareas de control interno y externo mediante la interpretación de las instrucciones o códigos de operación almacenados en la conmutación de grandes carla memoria. que se considera formada por el procesador y la memoria.Se realiza la prueba controlada por computadora de todos los subconjuntos funcionales y de los módulos. los PLCs han evolucionado para reducir los problemas que causan las condiciones adversas que se presentan en la industria. lo que significa condiciones adversas por la existencia de vibraciones. en su diseño y fabricación se tiene en cuenta que deben trabajar en un ambiente industrial. el tratamiento de la información se realiza en paralelo de modo que todas las variables ingresadas se procesan de acuerdo a una lógica establecida por el programa con el objeto de tener un resultado que definirá el funcionamiento del sistema (figura 5).Curso de P LC s lógicos). durante la resolución del programa “el equipo ignora la evolución externa de la máquina o proceso”. Una vez finalizada la lectura del programa. En ciertas aplicaciones de evolución muy rápida esto puede llegar a ser un problema ya que llegará a perderse alguna información. tiene lugar la “actualización” de estados de E/S para lo que se transfieren a las salidas los Figura 5 Figura 6 resultados obtenidos y se vuelven a almacenar los estados de las entradas. que se ilustra en la figura 6. Los controladores lógicos programables emplean un procesador binario que es capaz de interpretar una serie de códigos o instrucciones que especifican las acciones a realizar en función del estado de las variables del sistema. esta forma de actuar introduce el concepto de tratamiento secuencial de la información. estamos preparando distintos proyectos para controlar tanto eventos sencillos como procesos industriales. y en consecuencia puede darse un funcionamiento erróneo. contactos de relé. se realizan mediante uniones físicas entre los componentes. arrojando resultados que también serán volcados en posiciones de memoria de datos para formar la tabla de E/S. empleando lenguajes de programación estándar y 10 Saber Electrónica Nº 167 . generalmente. En un Autómata Programable existe un tiempo de respuesta. aunque lo hace a gran velocidad (microsegundos). En esta tecnología. Las instrucciones ingresa una a continuación de la otra para ejecutar operaciones de acuerdo con las sentencias grabadas en la EEPROM. En el PLC las instrucciones se almacenan en una memoria. cuya magnitud es función de la cantidad y complejidad de las instrucciones que forman el programa y de la velocidad con que se ejecutan. resistencia-transistor. El procesador puede interpretar una sóla instrucción en cada instante. PROYECTO DE UN PLC CON PIC En el marco de este curso. que recibe el nombre de memoria de programa y que. El procesador recoge los estados de las señales de entrada y los almacena en otra memoria denominada tabla de E/S. etc. es una EEPROM. quienes deseen conocer más sobre el tema. debe conocer acerca de los PLCs.Debía tener un lenguaje de programación compatible con el estándard y soportar todo tipo de instrucciones. simplemente lo hacemos porque creemos que son los que presentan una mejor relación “costobeneficio”. tales como OMRON.La memoria del PLC tendría que ser no volátil para no perder el programa por un corte de tensión. todos utilizando PICs.Lección Nº 1: Autómatas y Automatismos que sirvan como “entrenamiento” para aprender a utilizar PLCs comerciales de diferentes empresas. Por ejemplo.Debía contemplar la posibilidad del volcado de los programas desde un PC o poder ser en un entorno windows. . contadores y temporizadores.La alimentación se haría a partir de la red eléctrica de 220V ac o 12V DC de una batería. encontramos el proyecto de un PLC con PIC desarrollado por Juan Manuel Rodríguez. justifique la respuesta. En la figura 7 se da el diagrama circuital correspondiente a la CPU de dicho proyecto. Cabe aclarar que aún no contamos con la autorización del autor para la publicación del autómata de su autoría. . razón por la cual no podemos realizar la descripción del mismo.El número de entradas y salidas. navegando por Internet. dado que existe mucha bibliografía y utilitarios gratuitos que permiten su manejo. en un principio sería de 8 E/S. pueden dirigirse a nuestra página WEB. Figura 7 . SIEMENS. . En la próxima edición publicaremos la lección Nº 2 de este curso de PLCs. quien diseñó su sistema partiendo de las siguientes premisas: .Los componentes del hardware deberían ser baratos y fáciles de localizar. ✪ Saber Electrónica Nº 167 11 . . Sin embargo. CUESTIONARIO DE LA LECCIÓN Nº1 1) Defina qué es un PLC 2) Cuál es la diferencia entre un PLC y un microcontrolador. 4) ¿A qué se denomina autómata? 5) ¿Qué tipo de programación se emplea en los PLCs comerciales? 6) Dé 5 ejemplos en los que utilizaría un PLC. Recordamos que el hecho de que empleeemos PICs cada vez que necesitamos microcontroladores no significa que para nosotros sean los mejores. Hasta la fecha hemos confeccionado el diseño de 3 proyectos. BOSCH. donde encontrará un link para el sitio del autor. EBERLY. 3) ¿Un PLC siempre debe tener entradas y salidas?. etc. en la que se verán ejemplos sencillos de autómatas con relés. dado que son los microcontroladores que más estamos empleando para desarrollar las notas de Saber Electrónica. ampliable en el futuro. veremos sistemas lógicos y analizaremos el estándar IEC 1131-3 que define características que Ud. También sabemos que hoy es común encontrar a microprocesadores que cumplen la función de guardar datos. es decir.com ¿QUÉ ES UN AUTÓMATA? Hemos visto que los PLCs nacieron con la necesidad de “emular” a dispositivos construidos con relés. debería ser entendible por cualquier electricista. si se presiona uno o el otro. El PLC más elemental es quizá una compuerta AND como la de la figura 1. Se trata de una compuerta OR con memoria. Aunque parezca muy elemental. entonces no pasa nada. procesar estas señales en función del programa (datos guardados) y arrojar un resultado conforme con todo el proceso y todo esto en forma automática.C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº2: L ÓGICA DEL P LC Y E S TÁNDAR I NTERNACIONAL L uego de haber leído la primera entrega ya tendrá una idea clara de lo que es un PLC. Por Horacio D. por más que deje de presionar el pulsador de entrada. Se trata de un circuito con memoria que posee dos entradas y una salida. es un caso típico en que la salida responde a una determinada condición. En esta nota veremos cómo es la lógica de funcionamiento de un PLC realizando una analogía con sistemas a relés y qué elementos deben ser tenidos en cuenta para que el autómata cumpla con especificaciones estandarizadas. una vez que el sistema se ha activado. Vallejo e-mail:hvquark@internet. En este caso se tienen dos contactos que al accionarlos en forma simultánea harán que se accione el relé de salida que comanda a algún sistema. basta con que se active al menos una entrada para que la salida ponga en marcha al sistema y. precisamos que se activen ambos contactos para hacer accionar el sistema. recibir otros desde las entradas. no caben dudas que un autómata o un PLC es un dispositivo que realiza determinadas funciones en base a instrucciones que están “almacenadas en algún lado”. “el programa dice que solo se activará el sistema si presiono los contactos A y B simultáneamente”. nor- Saber Electr nica N… 168 99 . sin embargo. Ahora bien. En este caso. Es decir. Aquí la condición es que los dos contactos de entrada deban estar presionados en forma simultánea.siscotel. En la figura 2 tenemos un nuevo PLC “elemental”. la salida no cambiará de estado gracias a la acción del contacto del relé de salida que lo mantiene activado. hasta ahora esto parece muy fácil e incluso. y no poseen en general una formación para manejo de conceptos abstractos. (más de 500 veces).). 20 temporizadores ó timers. malmente esto no es así ya que los técnicos poseen en una exce. ESTAS VENTAJAS? matemáticas superiores. a me.Curso de P LC s x 5 centímetros contiene el equivalente a 16 "relés" de entrada. En cuanto a la confiabilidad. como son equipos normalizados internacionalmente. conocimientos sobre el proceso en parA los fines de dar un ejemplo. neumática. por ejemplo hasta completar la memoria de programa. el PLC requiere algunos conocimientos básicos en electrónica y el lenguaje requiere habilidad para la lectura de lógica de contactos con el cual están programados. ó programadores de tambor de 16 bits. se asegura continuidad en el tiempo y en cualquier parte del planeta. Las ventajas de los PLC respecto de los relés son las siguientes: 1) Tamaño reducido 2) Confiabilidad 3) Fácil de reemplazar 4) Fácil de programar 5) Costo reducido Figura 2 100 Saber Electr nica N… 168 . ticular a controlar papel. Los contactos de cada relé ficticio pueden utilizarse indefinidamente. tratamiento de efluentes. o contadores . funciona exactamente igual que el original. electrónica. etc. borneras y conectores adaptados a la necesidad industrial. También. etc. como los PLC se fabrican en series. 8 relés reales de salida. existen muchísimos equipos similares comerciales.digamos que un PLC de 10 x 7 nos que reciban una formación especial. que con sólo cargar el mismo programa guardado en un "disquette". ¿QUÉ SE CONSIGUE CON electromecánica. más de 100 relés ficticios internos (1 bit cada uno). etc.tanto de entrada como de salida 7) Mantenimiento reducido siva especialización que les impi8) Mínimo tiempo “muerto” de abordar temas multidisciplinarios del control automático (mecánica hidráulica. Por otra parte. se puede depurar la calidad del diseño colocando gabinetes adecuados. Figura 1 6) Fácil monitoreo de señales. Además. Para el cambio de programa por preelaboración. pero en la realidad electromecánica puede abrirse. un cambio de programa. pero en la realidad se puede cerrar. atamos con alambres para que siga funcionando”). "NO TODOS ABREN Y CIERRAN AL MISMO TIEMPO". éste normalmente será un testeo interno. etc. El PLC también puede ejecutar una tarea mucho más rápido que una lógica implementada con relés y esto se entiende si pensamos que en las lógicas a relé electromecánicos. En cuanto a la “estructura de los lenguajes”. Otra ventaja que hemos enumerado se refiere a que no es necesario tener tiempos “muertos” de parada prolongados ya que si es preciso un mantenimiento. idealmente el circuito no debería cerrarse. Lista de instrucciones (LDI o AWL). mejor adaptación de los recursos. “No es preciso cambiar un relé porque se gastaron sus contactos”. reduce costos ya que el desarrollo de la aplicación requiere un experto. esto es conocido como "aleatorios de unos y ceros". éste se puede estudiar y corregir mientras el PLC está corriendo el programa anterior (la máquina funcionando). pero de esto nos ocuparemos en la próxima edición. y se carga en unos minutos. EL ESTÁNDAR IEC 1131-3 La complejidad cada vez mayor en la programación de los autómatas programables requiere más que nunca de la estandarización de la misma. digamos que todos los PLCs poseen LEDs para indicar los estados de las entradas y salidas. a su vez. El nuevo programa se guarda en la PC. se pueden saber los estados de los relés internos y valores acumulados como tiempos o cantidades (esto puede apreciarlo mejor en el Artículo de Tapa de esta edición). pues basta con cargar el programa adecuado. El IEC definió el estándar 1131-3 (IEC 65) para la programación de PLC's que ha alcanzado el estado de Estándar Internacional en Agosto de 1992. Esto. precisando personal especializado. Los lenguajes gráficos y textuales definidos en el estándar constituyen una base para entornos de programación potentes en PLC's. ahora avanzaremos en los estándar internacionales. como sucede con las lógicas a relés. no se requiere multímetro. Note que este trabajo de carga de programas es mucho más rápido y sencillo que el cableado entre relés En cuanto a la verificación de los estados del sistema durante un determinado proceso. pero en las sucesivas máquinas se ahorra todo el cableado de la lógica a relés. ni punta lógica y mediante un control de acceso por PC. el circuito no debería abrirse. se normalizaron cinco tipos lenguajes: Diagrama de contactos. Con la idea de hacer el estándar adecuado para un gran número de aplicaciones. mientras que cuando hay problemas con un relé un buen electricista puede solucionarlo (en la jerga técnica. muchas veces decimos “lo Saber Electr nica N… 168 101 . en un grupo de contactos NA de un mismo relé.Lección Nº 2: Lógica del PLC y Estándar Internacional Durante la "puesta en marcha". casi siempre hace falta corregir la lógica. Es evidente que también debemos realizar comparaciones entre un PLC y un automatismo realizado con lógica digital CMOS o con un microcontrolador. se para la máquina y se recarga el programa anterior en poco tiempo. Diagrama de flujo. diría que la única desventaja que le veo al PLC respecto de un sistema automático con relé es que a los primeros debo saber repararlos cuando fallan. Si la nueva versión no funciona mejor. esto virtualmente no sucedería en un PLC ya que los tiempos de propagación en los distintos estados es el mismo. en estos casos interviene sólo el experto que opera sobre el medio para programación y no necesita generalmente hacer cambios en cableado. Texto estructurado. Gráfico secuencial de funciones (grafcet). Del mismo modo si coloco un NA en serie con un NC del mismo relé. tenemos las siguientes posibilidades: Diagrama de contactos (LD) El diagrama de contactos (ladder diagram LD) es un len- DESVENTAJA DEL PLC RESPECTO DE LA LÓGICA A RELÉS Aquí tengo un gran problema… Siendo poco catedrático. Si cableo un NA en paralelo con un NC del mismo relé. cuencias del programa. Puede ser empleado para realizar sentencias complejas que manejen variables con un amplio rango de datos.pecificaciones enmarcadas en el El texto estructurado (strucdor. Hay controles emEl diagrama de funciones pleando parámetros externos. una guía para que Ud. se puede 1 Manual Multimedia de 150 Circuitos Prácticos en fragmentar una aplicación en peDisquete Gráfico secuencial de queños programas concretos.estándar. similar al lenguaje ensambla. También se especifican los tipos de datos para el manejo de horas.selecciones alternativas de se(FB's) son bloques estándar que mación. El estándar prevee un ejecutan algoritmos como regucuencias y secuencias paralelas. mientras que los algoritmos ines un lenguaje gráfico que perternos permanecen ocultos emComo consecuencia de que las mite programar elementos que pleando Programación Orientaaplicaciones industriales funcioaparecen como bloques para ser nan en forma de pasos. fechas y temporizaciones.la forma lógica de especificar y Lo dado hasta aquí es sólo loga al esquema de un circuito.Nuevo!!! Electrónica Audiovisual Curso de P LC s tured text o ST) es un lenguaje de alto nivel estructurado por bloques que posee una sintaxis parecida al PASCAL. ta que se conoce una condición (function block diagram o FBD) especificada por las transiciones. Este lenguaje es adecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar partes de una aplicación. número reducido de símbolos. Para optimizar los recur1 Video sobre Circuitos Integrados 4 Manuales del Mundo de la Electrónica $50 sos del controlador. si será para uso indusAWL) es un lenguaje de bajo ni. Soporta Los bloques de funciones darizado de símbolos de progra. incluyendo valores analógicos y digitales. No se olvina una representade de detallar todos sus datos para que podamos remitirle el pedido. Capital o envíe un giro postal (cómprelo en el correo) o bancario a nombre de Editorial Quark SRL guaje que proporciopor el valor de su pedido. almacenar un valor en un registro). Una tarea controla la ejecución de un prograSe compone de: ma ejecutándolo periódicamente 1 Video de Electrónica General 1 Video de Símbolos Electrónicos o en respuesta a un evento espeTodo 1 Video sobre Transistores por sólo cífico. tendrá que preveer las esTexto estructurado (ST) vel. La lista de instrucciones (IL o tómata. Con IL solo una operación estándar IEC1131-3. ción en forma de BLOQUES DE FUNCIONES diagrama de las seguaje que utiliza un juego estan. el SFC es da a Objetos. cableados entre sí de forma aná. aplicaciones que involucren el debe reunir ciertos requisitos y flujo de información o datos enque a la hora de diseñar un auLista de instrucciones (IL) tre componentes de control. Herrera 761. agregue $5 por gastos de envío. El estándar IEC Los elementos básicos del lenasegura que los FB's son definiguaje son pasos y transiciones. ✪ 102 Saber Electr nica N… 168 . ladores PID. comprogramar el más alto nivel de FBD es adecuado para muchas prenda que un PLC comercial un programa para PLC. Pídalos en Editorial Quark. Diagrama de funciones Los pasos consisten de piezas de dos empleando una metodología (FBD) programa que son inhibidas has. funciones (SFC) Cada programa está bajo el conIdeal para Estudiantes y Hobbistas El gráfico secuencial trol de una tarea que se ejecuta a 4 Videos + 4 Manuales a todo color + 150 Circuitos por sólo: $50 de funciones (SFC o la velocidad que requiera la E/S Grafcet) es un lenasociada.trial. es permitida por línea (ej. ORGANIZACIÓN DE TAREAS El estándar también define una nueva arquitectura para la organización e interacción de tareas con PLC's. 02µS.) los cambios "no siempre" se completan al 100%. no evaluamos las diferencias conceptuales con lógica CMOS o con los clásicos “microcon- troladores”. con un microcontrolador puedo construir un PLC. La respuesta de un PLC puede ser a veces de 1µs (los PLCs modernos trabajan en el modo "interrupción" lo que permite acelerar la respuesta). nos encontramos con una tarea demasiado difícil. mucho más rápido que el más rápido de los PLC.com PLC VERSUS CMOS Cuando se diseña un sistema CMOS. Por otra parte. Saber Electr nica N… 169 89 . pero de por sí sólo. en cambio con la lógica con CMOS aún la más lenta se logran tiempos de solo 0. PLC VERSUS MICROCONTROLADOR En realidad. etc. respecto de un PLC. y los cambios finales. Ahora bien. por ello. protoboard. Por Horacio D. veremos a continuación algunos de estos aspectos para poder describir los elementos componentes de un PLC. Vallejo e-mail:hvquark@internet. si bien un sistema con lógica a CMOS se puede desarrollar sobre cualquier elemento (placa de circuito impreso. normalmente se lo hace para una determinada aplicación. Esto muchas veces obliga a no utilizar componentes demasiado específicos. comparándolo con otras tecnologías. El costo del rediseño y el tiempo necesario para la reconstrucción son los dos puntos "graves" que tiene en contra la tecnología CMOS. y la más rápida: línea 74HC. montaje araña. es decir. ya que éstos pueden quedar en desuso y cuando se los debe reemplazar porque existe algún problema.1µS.siscotel.C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº3: C O M PARACIÓN DEL P LC C O N O TRAS T ECNOLOGÍAS Y C OMPONENTES DEL P LC E n la lección anterior comenzamos a describir las ventajas y desventajas de un autómata programable. cualquier sistema CMOS es rápido. un micro dista mucho de ser un autómata. emplea solo 0. no podemos tener un “componente a medida”. sin embargo. aparecen después de terminado el circuito impreso. por ley de Murphy. como ya hemos dicho en otras oportunidades. Sin embargo. pasando por un módulo procesador y un módulo de memoria.Curso de P LC s En general. Otro caso particular son los controles numéricos computados en los que se emplea un “mixer” entre una interface industrial y programas similares al "AutoCAD". que deben trabajar coordinadamente. La dependencia del experto progamador en lenguaje ensamblador es muy grande. hay que reconocer que es mucho más fácil programar un micro que un autómata porque a estos últimos se los debe programar en lenguaje de contactos. y el Sistema de Entradas/Salidas (E/S). reduciendo el tiempo de espera y el viaje inútil del pasajero. los equipos muy específicos se imponen sobre el PLC. pero en todas ellas se distinguen dos grandes grupos de 90 Saber Electr nica N… 169 . La Unidad Central de Proceso es el corazón del PLC. con equipos programables con microprocesador en "macroasFigura 1 sembler". y en los más pequeños se incluye también parte del sistema de E/S. pedir al operador que verifique una determinada magnitud. En estos casos. el equipo tiene suficiente inteligencia como para hacer el mecanizado a mitad de camino. mientras que se debe conocer muy bien al micro para reemplazarlo por otro de una familia distinta. Pero hay ciertas aplicaciones en las que los micro “específicos” superan a los PLC: En el caso de ascensores. un autómata construido en base a estándares internacionales. Estos elementos se complementan con el conjunto de equipos de programación y periféricos. se puede reemplazar en el tiempo. La forma constructiva con que se presentan las CPU varía desde un módulo único (incluye procesador y memoria). hasta un formato de rack o armario. como en lo que se refiere a funciones internas de vigilancia del adecuado funcionamiento de los compo- Componentes de un PLC Los equipos que responden al concepto de Autómata Programabe Industrial. En casos como éstos. Otra desventaja es que el programa en lenguaje ensamblador no es comprensible por los electricistas de planta. La Unidad Central de Proceso de un Autómata se compone de dos componentes principales que son el microprocesador y la memoria. para aplicaciones en edificios cuyos pasillos poseen dos o más equipos (elevadores). debido a un programa muy bien elaborado. tanto en lo que se refiere a adquisición de información y control de los accionadores del proceso a controlar. pues realiza todas las tareas de control. el costo de desarrollo es alto. para optimizar el servicio. componentes: la Unidad Central de Proceso (CPU). y no puede ser discutido o analizado por ellos en caso de falla. En algunos modelos la unidad incorpora la fuente de alimentación. Por otra parte si el equipo con microcomputador no está predesarrollado o no se amortiza en gran cantidad. se presentan en diversas formas de construcción física y organización interna. y a partir de ese dato evaluar el desgaste de la herramienta para corregir su maniobra y así obtener la pieza con la medida exacta. El procesador es el encarcargado de la adquisición y actualización de los estados de las entradas y salidas.Interpretación de las instrucciones del programa del sistema. como por ejemplo: * Marcha * Parada * Programación * Emergencia La CPU posee uno o varios canales de comunicación serie. que además incorpora circuitos de interconexión a E/S que pueden montarse en el mismo rack. Generalmente. Pero éstas no son las únicas funciones de la CPU. mientras que la “Interconexión a periféricos” establece la comunicación efectiva entre la Unidad Central y los equipos periféricos de programación.Lección Nº 3: Comparación entre Tecnologías nentes del equipo. . que incorpora la fuente de alimentación del sistema. En esas memorias el fabricante ha grabado una serie de programas ejecutivos denominados firmware. en base a la interpretación de las instrucciones de la memoria de programa. Su tarea principal consiste en la lectura de las instrucciones del programa de usuario. al procesador lo constituyen una o varias placas de circuito impreso. o de aplicación. En la figura 2 se ilustra una posible configuración de una CPU.Comunicaciones con el exterior a través de periféricos.Vigilancia y diagnóstico del funcionamiento del sistema. En la figura 1 tenemos el diagrama en bloques de un autómata programable. La memoria almacena las instrucciones del programa. Se trata de una configuración con procesador y memoria en un solo módulo. que permiten la visualización del resultado de las operaciones de vigilancia del procesador: * Memoria * Batería * Funcionamiento OK * Estados I/O El procesador se comunica con los distintos componentes de la Unidad Central mediante el bus. ✪ Figura 2 Saber Electr nica N… 169 91 .Revisión y actualización de estados de las señales de entrada y salida. Entre las tareas de las que se tiene que encargar la CPU se encuentran las siguientes: . estados de E/S estados internos y datos. y su resolución mediante el empleo de los estados de las entradas y salidas del sistema. o barra de datos. o de usuario. en donde alrededor de un microprocesador se agrupan una serie de circuitos integrados (chips). En dicho esquema la “Interconexión de E/S” establece la comunicación efectiva entre la Unidad Central y el Sistema de E/S. destinados a que el microprocesador realice las tareas propias de procesador del PLC. . principalmente memorias. En las tareas que realiza la CPU tiene lugar un intercambio continuo de información entre los distintos componentes de la misma. El procesador dispone de un conmutador/selector del modo de trabajo que permite seleccionar la actividad del mismo. . direcciones y señales de control (figura 1). en este caso en formato de rack. en la próxima entrega continuaremos analizando las tareas de los distintos bloques constituyentes de un PLC. y los indicadores de diagnóstico del sistema. y teniendo en cuenta funciones internas. sador. Las operaciones que definen el ciclo de ejecución de un autómata programable se pueden llevar a cabo de distintas formas.C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº4: E L P ROCESADOR Y LA M EMORIA del Autómata E n la lección Nº 3 de este curso co.com EL PROCESADOR Ya hemos dicho que la Unidad Central de Proceso es el corazón del PLC y hemos descripto las tareas que debe realizar este componente. Veremos entonces estos dos nentes de un autómata progra. De ellos. Si bien ya mencionamos cuáles son las funciones principales de este bloque.las tareas en orden. es decir. instrucción por instrucción. o barra de datos. Debe leer las instrucciones del programa ya sea las correspondientes al usuario o las de aplicación y luego debe ejecutar el programa mediante el empleo de los estados de las entradas y salidas del sistema hasta obtener los datos de la resolución. direcciones y señales de control. es decir.elementos. Vallejo programas y el encargado de llevar e-mail:hvquark@internet. En la figura 1 vemos una forma sencilla en la que se describe Figura 1 Saber Electr nica N… 171 95 . mable. los más importantes son los encargados de “guardar” la información tanto de datos como de Por Horacio D. el procemenzamos a describir los compo. Cada operación se realiza en “ciclo de ejecución del programa (scan)” que queda definido por un conjunto de operaciones y un tiempo de ejecución o tiempo de ciclo (scan time). Esta tarea se efectúa cíclicamente ya que el tratamiento de la información se realiza de forma secuencial.siscotel. diremos que el procesador se comunica con los distintos componentes de la Unidad Central mediante el bus. En la figura 4 se ilustra el desarollo de un ciclo de ejecución típico de un PLC. . Tenga en cuenta que al finalizar cada ciclo. . para la ejecución del próximo ciclo. Una vez que se realizan estas Figura 2 Figura 3 que. encontraremos instrucciones que nos permitirán alterar el ciclo de operación.Se efectúa una comprobación de los elementos de E/S para detectar posibles fallas. el procesador debe ejecutar una serie de secuencias. con lo cual se efectúan una serie de comprobaciones internas.Curso de P LC s Cada vez que se realiza una puesta en marcha o una parada del sistema. . comunicaciones correctas entre los componentes. Algunas de estas secuencias son las siguientes: . que cuando debamos programar un autómata.Primero se energiza al PLC. se tiene en cuenta el estado que ha adoptado cada salida para definir el “nuevo” estado de las entradas. el procesador debe actualizar el estado de las entradas y salidas y debe atender las tareas de diagnóstico interno y a las comunicaciones con periféricos (con el exterior).También se chequea que exista comunicación entre el PLC y los periféricos. tales como comprobaciones de la memoria.Se debe comprobar que todas las salidas estén desactivadas. En las figuras 2 y 3 vemos otras síntesis de ejecución de operaciones. Figura 3 96 Saber Electr nica N… 171 . . interrupciones. Ahora bien.Luego se verifica que esté correcto el programa de aplicación. Son las instrucciones de "salto condicional. Cabe aclarar entonces. en función del estado inicial de una entrada se realiza el tratamiento de la información y se envía una orden a una salida. conforme con el programa cargado en su memoria. o actualización inmediata de estados de E/S". etc. salto a subrutinas o subprogramas. etc. se realizan operaciones de autodiagnóstico. . algunas CPU se construyen alrededor de dos o más procesadores dedicados a funciones específicas. Ahora bien. El tiempo de ciclo es uno de los parámetros que caracterizan a un PLC y se expresa generalmente en milisegundos por cada mil instrucciones (ms/K). Otra variante consiste en la incorporación de módulos inteligentes dedicados a tareas específicas. cuando el procesador ordena la activación o desactivación de una salida. durante el funcionamiento de un autómata. Cabe acotar que también existen períodos de inhibición en el momento de la parada del sistema.Se verifica la memoria de programa mediante el chequeo de la paridad de los códigos de instrucción. trabajando simultáneamente. Para reducir los tiempos de ejecución. se produce la parada total del sistema.Comprobación de la operatividad del "bus" de E/S. LA MEMORIA Todo PLC pose una memoria organizada en áreas de trabajo específicas. ya que en ese caso el procesador deja de correr el programa y se ponen a cero todas las salidas. El tiempo total del ciclo de ejecución está determinado por los tiempos empleados en las distintas operaciones.Lección Nº 4: El Procesador y la Memoria del Autómata verificaciones internas se inicia el ciclo de exploración del programa. y de la ejecución de subrutinas o saltos condicionales. se comprueba que el módulo correspondiente responde adecuadamente y ejecuta la orden. el procesador detiene la ejecución del programa y realiza un chequeo completo de sus circuitos para verificar que no hay problemas. y en su caso. operaciones lógicas. mientras se siguen los pasos establecidos en el programa. La “memoria del sistema” generalmente no es accesible por el usuario y es en donde se almacenan los programas ejecutivos o "firmware". trabajos especiales. dependiendo de la importancia del fallo. Dicha figura indica la organización típica de la memoria de un autómata. El tiempo de exploración del programa es variable en función de la cantidad y tipo de las instrucciones. suele estar en el orden de los milisegundos al que habrá que sumar el de atención a las comunicaciones entre periféricos. excepto aquellas variables internas que han sido seleccionadas como retentivas. Cualquier problema detectado acciona los indicadores de diagnóstico del procesador y se genera un código de error que se almacena en el procesador.Si el tiempo de ciclo de ejecución supera cierto valor. tal como se muestra el esquema de la figura 5. . “Scratch-Pad” es una porción de memoria donde la información se almacena en forma Figura 5 Saber Electr nica N… 171 97 . El tiempo dedicado al final del ciclo para la actualización de E/S y el autodiagnóstico. tales como: . Para las áreas de Memoria "scratch-pad". normalmente tienen que ver con operaciones que deben tener en cuenta los estados tanto de las entradas como de las salidas y como estos datos normalmente se asocian a variables internas o a datos que se encuentran en registros.Curso de P LC s temporal y es empleado por los programas ejecutivos (memoria intermedia). constituidos por palabras de determinada cantidad de bits (8. 16 o 32). constituye una información completa que define una instrucción o un dato numérico. que tiene la ventaja de no precisar batería para conservar el programa pero adolecen de la falta de flexibilidad de las memorias RAM. Cabe aclarar que muchos PLCs emplean otro tipo de memoria (EEPROM. por ejemplo) para que la información contenida en ella no se pierda cuando se quita la alimentación al equipo. por su facilidad de escritura y borrado. La cantidad de palabras de que dispone la memoria se expresa en kilobytes (1kilobyte = 1kB = 1024 posiciones de memoria). tablas de variables de entradas y salidas. El área correspondiente a la Memoria Ejecutiva son de sólo Lectura. los estados internos intermedios originados por la ejecución del programa (variables internas). y los datos o números a ser considerados para realizar una operación (variables numéricas). Cada una de las palabras. Cabe aclarar que las instrucciones que forman parte del programa que debe ejecutar el autómata (el procesador). dependiendo del tipo de procesador que se emplee. se emplean unidades de Memoria de Acceso Aleatorio . esto nos permitirá el estudio del sistema E/S en sus diferentes variantes. En las características del PLC debe quedar claramente especificada la cantidad de memoria disponible para el programa de usuario. La memoria está organizada en palabras y registros. en función del área de memoria a la que pertenezca. además del código de operación correspondiente a esa instrucción deben llevar asociadas las “direcciones” de esas variables. En la “memoria de datos” se almacena información del estado de las entradas y salidas (variables de E/S). ROM (Read Only Memory). denominadas registros. 12. variables internas y registro de datos. En la próxima lección veremos la correspondencia entre las direcciones de “la tabla de entradas y salidas” (en la memoria) y los bornes del equipo para su conexión.RAM (Random Access Memory). La Memoria de Usuario normalmente está constituida por memorias permanentes del tipo EPROM (también llamadas UVPROMUltraviolet Reprogramable Read Only Memory) con borrado por radiación ultravioleta o del tipo EEPROM (Electrically Erasable Read Only Memory) reprogramables eléctricamente. En la “memoria de usuario” residen las instrucciones que definen el algoritmo de control. ✪ 98 Saber Electr nica N… 171 . que se refieren a operaciones con estados tanto de las entradas como de las salidas. Las instrucciones que debe ejecutar la CPU. en función de determinados estados que se encuentran en las entradas. En este capítulo nos ocuparemos del sistema E/S (entradas y salidas). Existe una correspondencia directa entre las direcciones de la tabla de E/S grabada en el interior del autómata y los bornes de los módulos o tarjetas de entradas y salidas. ya que al leer las instrucciones. mediante el uso de registros de datos y variables internas.C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº5: E L S ISTEMA D E E NTRADA/ SALIDA del Autómata T al como hemos definido al comienzo de esta serie. señalando qué zonas corresponden a entradas y cuáles a salidas. Por Horacio D. ya que según como esté definida será el tipo de instrucciones que deberemos emplear para la programación. además del código que define la operación a efectuar llevan asociada la dirección de una variable. tal como se ilustra en la figura 1. El estado de las variables se almacena en la memoria de datos como "1" (activado/ON) cuando existe un nivel de tensión en el borne del circuito de Saber Electr nica N… 172 95 .com L as entradas y las salidas de un PLC son los vínculos con que se comunican los registros de datos y las variables definidas en la memoria de un PLC. un autómata programable es un sistema que basa su funcionamiento en el uso de controladores lógicos programables que realizan tareas de acuerdo con un programa interno. Los fabricantes de PLCs comerciales indican cuál es la relación. sin descuidar la información de dichas salidas.siscotel. la forma en que están definidas tanto las entradas como las salidas es fundamental para definir el funcionamiento del equipo. el procesador acude a las direcciones de la tabla de E/S para tomar el estado de las variables asociadas al código de operación (operandos). Vallejo e-mail:hvquark@internet. Es muy importante tener presente esta correspondencia entre la tabla de datos de E/S y los circuitos físicos del sistema de E/S. De esta manera. y como "0" (desactivado/OFF) cuando no hay tensión. Cuando se accione el interruptor S1. y por tanto se aplique tensión al mismo. Sea el estado de una salida Y que corresponde a la ecuación lógica: — Y = X1 (negado) La salida Y está activada. el procesador examina- rá el estado desactivado (OFF) de la variable. para las salidas asignadas al registro m. El lector puede deducir entonces. cuando el valor del bit 5 sea “1” se activará el circuito correspondiente al borne 5 del módulo de salidas y por tanto se energizará el dispositivo de salida asociado a ese terminal. se activará el circuito de entrada (ON) tomando el valor 1 la variable X1 con lo que dejará de cumplirse la condición de examen programada (NO X1) y en consecuencia se desactiva la salida al tomar Y el valor 0.Curso de P LC s Figura 1 que al especificar la función inversa. el procesador examina el estado desactivado de la variable asociada a la función (X1) que se cumple en dicha situación de reposo. Si se especifica la función inversa o como elemento de la variable. del mismo modo. Normalmente se establece que el procesador vigila el estado activado (ON) de las variables. ya Figura 2 96 Saber Electr nica N… 172 . vea el dibujo de la figura 2. el valor del bit 12 corresponderá a “1” cuando se cierre el contacto del contacto conectado al borne 12 del módulo de entradas (también llamado dispositivo de campo en distintos países del continente). Vea en la figura 1 que en las entradas asignadas al registro n. que el control de un proceso manejado por un autómata se basa en un continuo intercambio de información entre el equipo de control y dicho entrada. Para entender lo que estamos diciendo. etc. reostatos. triacs. 3) Identificar. 6 Saber Electr nica N… 172 97 . mediante el soporte físico del "direccionamiento" la identificación de los dispositivos de E/S para la correcta ejecución de las secuencias de control programadas. mientras que las acciones de control sobre el proceso se denominan Salida y se acciona mediante las SALIDAS. optoacopladores. mientras que los dispositivos de salida se encargan de energizar a los dispositivos constituyentes del sistema de control y corresponden a relés.. 3 Fig. Los dispositivos de entrada corresponden a un amplio conjunto de elementos como. detectores de humo. electroválvulas. interruptores comunes o tipo final de carrera. Note que se pueden ver Fig. 2) Actuar con una debida separación (buffer) eléctrica entre los circuitos lógicos y los circuitos de potencia. 4 y 5 se pueden observar diferentes modelos de autómatas comerciales en los que se puede apreciar el bastidor o rack de E/S. sensores. 4 las siguientes funciones: 1) Preparar los datos suministrados por los diferentes sensores de entrada (señales de entrada) a los elementos electrónicos del PLC. pirómetros.Lección Nº 5: El Sistema de Entradas/Salidas del PLC Fig. o racks. pulsadores. proporcionan un soporte mecánico a los módulos donde se encuentra la denominada "placa base" en la que se encuentran los conectores del bus de datos. En las figuras 3. La información que se recoge del entorno recibe el nombre genérico de Entrada y llega al PLC por medio del sistema de ENTRADAS. etc. Los bastidores . 5 proceso. detectores de posición. El Sistema de E/S de un Autómata Programable comercial o industrial está formado por un conjunto de módulos (rack) que tiene Fig. Los módulos de entradas son tarjetas elecNo lo piense m s. 7 98 Saber Electr nica N… 172 . una señal procedente del PLC puede ser simplemente un estado “1” o “0”. SISTEMAS E/S DISCRETOS Los módulos de entrada pue- Realmente quiere Aprender Electr nica? nica Enciclopedia Visual de Electrónica den ser de 8. pudiendo ser desde 0.Curso de P LC s puede tratarse de un conjunto de bits que representan una palabra de información. La corriente máxima de salida es variable en función del modelo del autómata. o 32 circuitos. tales como: TTL. 16. y 220Vca. que puede ser un circuito de detección de sobrecarga o simplemente un fusible. ción compacta que incluye la En la figura 7 se muestra el Unidad Central de Proceso y esquema circuital típico de los parte del Sistema de E/S en un circuitos de entrada de un mósólo gabinete. En venta nicamente en nuestras oficinas. 24Vca/cc. Lo mismo ocurre con las salidas. por ejemplo. compre este paquete por s lo $25 si es socio del Club Saber Electr nica trónicas enchufables ($40 si no es socio). pag ndolo cuando recibe esta obra (por contrarreembolso). los autómatas Leds que indican la presencia de pequeños poseen una configura. y pueden trabajar con distintos niveles de tensión de trabajo. y un conjunto de Generalmente. en un rack de E/S que Tambi n se lo enviamos a su domicilio. 48Vca/cc. páginas de información y 300 Montajes de Electrónica. Normalmente incorporan algún tipo de protección de la etapa de potencia. Para adquirirlo llame al (011) en su parte frontal dis4301-8804 o env e una carta a Herrera 761 (1295). tanto las entradas como las salidas. Esta es una nica oportunidad: Los sistemas discretos de E/S son aquellos en los que. que a su vez son dulo. 110Vca/cc. la figura 6. Capital ponen de una regleta Federal o escriba un e-mail a: ateclien@vianetworks. Los módulos de salida pueden ser de 8. decir presencia o au2) Video Kit de Electrónica con el que aprende esta materia fácilmente sin cansarse. Los módulos de salidas son tarjetas electrónicas que al igual que las de entrada disponen de una regleta de bornes enchufables y de indicadores LED para la visualización del estado de la salida.señal de entrada. tal como se muestra en del resto del sistema. 110Vca/cc. etc. es presos en papel ilustración a todo color. 16.5A hasta 10A o más. El estado del fusible normalmente es indicado por el encendido de un Led mediante la conexión de un borne del módulo con un punto común de las cargas. tales como: TTL. o 32 circuitos. pero también Fig. 48Vca/cc. pueden tener únicaCONTIENE: 1) Enciclopedia de Electrónica a Color en 3 Tomos immente dos niveles. 24Vca/cc. sencia de un nivel de 3) Video Kit de Computación con el que aprende tensión. etc. También puede ser la activación de un relé o un triac. ✪ La señal de entrada de un PLC puede ser la que suministra un interruptor On-Off o diferentes niveles de tensión suministrados por un sensor de temperatura. 4) CD Manual de Electrónica 2001 con más de 1000 ca. y 220Vca. porciona la separación eléctrica entre el circuito lógico y el de campo.ar de bornes para el coequipos compactos y equipos en nexionado de los dispositivos de el que el bastidor está separado entrada. es decir. y pueden trabajar con distintos niveles de tensión de trabajo.net. hasta agotar stock (300 unidades). ya sea en cc o computadoras y puede armar sus propios equipos. en el que se puede obserexpandibles mediante unidades var el acoplador óptico que procompactas o módulos de E/S. Ya hemos analizado una correspondencia entre las tablas internas que definen el comportamiento de las entradas/salidas del PLC y comenzamos a analizar los módulos discretos.webelectronica. dado que esta es la falla más común que suele presentarse en una instalación.com.) a partir de determinadas señales encontradas en su entrada y de acuerdo con un programa interno. neumática. 1 100 Saber Electr nica N… 173 .ar EL CABLEADO EXTERNO DIN Muchos problemas en instalaciones industrials se producen en el diseño. según sea la norma empleada para el cableado externo del PLC. Por ejemplo. Si no se siguen determinadas reglas básicas. especialmente cuando se trabaja en ambientes húmedos o de calor excesivo. Es imprescindible prestar atención a la confiabilidad y facilidad de reparación.siscotel.Curso de P LC s C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº6: C Ó M O S E R EALIZA E L C ABLEADO D E LA S E NTRADAS / SALIDAS del Autómata E s bien sabido que un autómata va a realizar una acción (mecánica. la incertidumbre que puede generarse a partir de una falla puede ser tan grande que a veces es hasta im- Fig. hidráulica. En esta lección veremos brevemente qué dicen las dos normas internacionales que regulan el comportamiento de los autómatas y daremos las características de los principales sistemas E/S que suelen emplearse. del cableado de un autómata. se deben tener en cuenta las posibles “puesta a masa” de los contactos de un relé o de cualquier elemento de control. ante eventuales fallas. etc.com www. Por Horacio D. Vallejo e-mail:hvquark@internet. Curso de P LC s nueva situación en la que se ha definido una masa como conexión de uno de los bornes del generador pero existe un “error de criterio” al conectar los contactos del lado de masa. salta el fusible y se corta el suministro. Según esta norma. si se produce la puesta a masa de S1. Si hay problemas con los sensores de alarma también podremos detectar la falla sin problemas. en la figura 1 se muestra un circuito típico a relés en el cual no está definida ninguna masa (cableado aceptado por normas ISO). situación no deseada ya que dicho relé solo se debería cerrar en el caso en que ambos contactos (S3 y S4 se cerraran). 3 posible reparar el sistema. cada vez que se acciona el interruptor de puesta en marcha (el autómata automáticamente puede realizar esta función) se permitirá. no habrá tensión y la falla será fácil de localizar. SIEMPRE. un motor se podría poner en marcha aunque un operario esté trabajando en el sistema. Un relé de seguridad dejará activar al sistema de salida siempre que se cumplan las condiciones de seguridad que en nuestro esquema están representadas por un interruptor de tal forma que en estas condiciones. En la figura 3 se muestra una mas. En este caso. Por ejemplo. podríamos demorar días en encontrar la falla. el relé se activa aunque ninguno de los dos contactos se haya cerrado. del lado de masa debe ir la bobina del relé. Por lo tanto. el encendido de un motor. por ejemplo. saltará el fusible y. si se pone a masa la bobina del relé de marcha. un análisis pormenorizado nos permitirá comprender que cualquier falla será fácil de localizar. si se pone un contacto a masa. Al intentar verificar la falla. Esto significa que al realizar el cableado de un sistema E/S. con el cierre de S3 se activaría el relé K2. Tenemos un relé de supervisión de fuente que se encuentra siempre activado mientras la fuente no tenga proble- Figura 2 Fig. Si se abre el cable del relé de supervisión. siempre las bobinas Figura 4 Saber Electr nica N… 173 101 . cuando el circuito posee inconvenientes. sólo la encontraríamos cuando midiéramos cada interruptor hasta encontrar uno en corto y si esto se produce en un sistema de múltiples contactos. midiendo con el téster encontraremos rápido el desperfecto. En definitiva. según lo establece la norma DIN. es decir se tiene un circuito de “masa flotante”. dado que alguno de los interruptores podría haber sido de seguridad y. por ejemplo. cuando éste se excite saltará el fusible (figura 5). lo que puede producir infinidad de inconvenientes y hasta accidentes lamentables. Si por cualquier motivo se pusieran a masa los contactos del interruptor S4 (figura 2). En la figura 4 vemos la representación de un sistema de cableado E/S según la norma DIN. al no actuar correctamente. Se deduce entonces que es aconsejable agrupar contactos por elementos de protección (5 elementos por fusible. vemos que sería posible detectar dónde se produjo falla a masa.blemas. por ejemplo) para minimizar el tiempo de Fig. nuestro autómata tenga pocas Ahora bien. normalmente se deben poder “abrir” todos los interruptores de seguridad de modo que al energizar el sistema se puedan ir cerrando uno a uno hasta detectar la falla. por más que ponga un sensor luminoso. cuando se diseña entradas y yo tenga varios eleun sistema es aconsejable que mentos de supervisión o segurilas protecciones “brinden” indad. el encontrarlo podría demandarnos Figura 5 un tiempo excesivo). reestablecimiento cuando se Ahora bien. hasta que vuelva a saltar y así “aislar” el circuito que presenta inconvenientes). entonces podemos darle al PLC una información ALFA-NUMERICA de AUTO-DIAGNOSTICO tal que en el display del PLC quede indicada la posición del fusible en falla para que sea fácil de localizar (tenga en cuenta que si estoy en una fábrica de grandes dimensiones. es posible que produzca una falla. Si cada sensor tiene un conVeamos entonces qué sucede de relé deberá tener un contacto de referencia a masa y que todos los circuitos de seguridad deberán tener corriente en condiciones normales de funcionamiento para que el sistema haga saltar el fusible en caso de alguna puesta a masa involuntaria. En este pervisión que signifique una en. de producirse una falla. en ese caso se pueden comformación sobre su funcionabinar los sensores mediante el miento. Ahora bien.caso.Lección Nº 6: Cómo se Realiza el Cableado del PLC tacto de supervisión. tema nos ocuparemos más adegran cantidad de fusibles. lante. tal como se dría incluir un contacto de sumuestra en la figura 6. 6 102 Saber Electr nica N… 173 . Cuando se realiza el cableado de un sistema. pero de ese entradas/salidas y. una vez apagado el autómata. por lo tanto. sólo podrá hay inconvenientes. realizando un reestablecimiento gradual del sistema (es decir. se pueden colocar las fusibles y se realiza una puesta en marcha gradual. analizando el circuito de la figura 4.uso de diodos. salvo que tengamos un cho la búsqueda de fallas cuando sistema de supervisión con motenemos un sistema con muchas dulación tipo TDM. saber cuál es la entrada con proEste agregado simplifica mu. el trada adicional de supervisión PLC no sabrá discriminar cuál del PLC para que éste sepa que es el sensor en falla. esto significa que se po. net. pag ndolo cuando recibe esta obra (por contrarreembolso). y las magnitudes de enpresos en papel ilustración a todo color. nuestro autómata maneja dad variaciones de otro tipo de digital/analógico por cada canal). o 16 canae-mail a: ateclien@vianetworks. Capital Federal o escriba un diente a la medida de corresponden a 4. cuando en lugar de tener sistey cuatro canales para las salidas una presión. conversión. 8. No lo piense m s. hasta agotar stock (300 unidades). o bien desde el Esta es una nica oportunidad: valor numérico al código binario. que varía en el mas DISCRETOS (interrupto(que incorporan un conversor tiempo (convierten en electricires). ANALÓGICAS croprocesador. En un módulo de entradas analógicas normalmente hay un sólo conversor analógico/digital CONTIENE: 1) Enciclopedia de Electrónica a Color en 3 Tomos im(A/D). Tambi n tintas ejecuciones de los móduuna tensión o cose lo enviamos a su domicilio. al que corresponde un valor numérico. tal como podeSon módulos destina. Para adquirirlo llame al (011) 4301-8804 o rriente corresponlos. que emplean un registro completo de la Memoria de Datos del Autómata.ar una temperatura o de les analógicos para las entradas.Curso de P LC s En general la conversión se hace a un código binario de 11 a 12 bits. compre este paquete por s lo $25 si es socio del Club Saber Electr nica ($40 Los fabricantes ofrecen disdos a la conversión de si no es socio). otros tipos de señales. magnitud).mos ver en la figura 7. 4) CD Manual de Electrónica 2001 con más de 1000 controlados por su propio miENTRADAS/SALIDAS páginas de información y 300 Montajes de Electrónica. pero las más empleadas env e una carta a Herrera 761 (1295). Las bandas de trabajo que Realmente quiere Aprender Electr nica? nica Enciclopedia Visual de Electrónica ENTRADAS/SALIDAS NUMÉRICAS Las E/S numéricas son un conjunto de módulos que permiten adquirir o generar información en formato de datos. Fig. En venta nicamente en nuestras oficinas. es decir. 3) Video Kit de Computación con el que aprende comLos módulos suelen estar putadoras y puede armar sus propios equipos. trada son multiplexadas para su 2) Video Kit de Electrónica con el que aprende esta materia fácilmente sin cansarse. 7 Saber Electr nica N… 173 103 . ENTRADAS/SALIDAS DE CÓDIGOS NUMÉRICOS Para la adquisición de datos proporcionados a través de codificadores rotativos (Thumbwheel Switches) o instrumentos electrónicos digitales. Figura 9 104 Saber Electr nica N… 173 . tanto de material como de instrucciones de programa. Estos módulos son multiplexados (figura 8). ✪ permiten estos sistemas son los usuales en instrumentación. los fabricantes ofrecen módulos de E/S numérica generalmente para el código BCD (también Gray o complemento a 9). que si bien podrían realizarse con los elementos comentados. algunos fabricantes ofrecen módulos que aceptan directamente la señal débil (del orden de milivoltios) y operan como si se tratara de entradas analógicas. las E/S discretas y numéricas permiten el empleo del PLC en un amplio campo de aplicaciones. pero algunas de és- tas requieren ciertas funciones especiales. El módulo adquiere la información de cada uno de los datos y la transfiere a los registros de la memoria de datos del procesador en forma secuencial a una frecuencia que puede ser de 100Hz. La figura 9 muestra la forma en que se conectan los termopares a uno de esos módulos. Ahora bien. y para generar información numérica a dispositivos visualizadores (display de 7 segmentos) y otros equipos electrónicos.Lección Nº 6: Cómo se Realiza el Cableado del PLC Figura 8 Para la resolución de estas funciones especiales los fabricantes ofrecen una serie de módulos "inteligentes” con los que se reduce la cantidad de componentes del equipo y se descarga el trabajo del procesador del PLC. exigirían un empleo excesivo. En el caso particular de termopares transductores de temperatura. Resultan una alternativa económica al empleo del control numérico en pequeñas aplicaciones que no requieren gran precisión.Curso de P LC s C U R S O D E A U T Ó M ATA S P ROGRAMABLES P LC L ECCIÓN Nº7: M ÓDULO S E SPECIALES D E C ONEXIÓN PARA E L A UTÓMATA E n lecciones anteriores vimos cómo es el sistema de entradas/salidas de un autómata clásico y dimos detalles de la forma en que se debe realizar el cableado. controles proporcionales.webelectronica. Sin embargo. En este capítulo describiremos algunos de estos sistemas y veremos algunos aspectos a tener en cuenta sobre las entradas en función de la tecnología empleada. Un módulo de servo control permite el control de posicionamiento en un eje (o de varios ejes).com. Por Horacio D. la aceleración y la desaceleración del movimiento del equipo. El módulo de control de un motor paso a paso genera los trenes de impulsos necesarios para el control del motor. alta precisión. a tra- vés de un amplificador (driver). el lector debe tener en cuenta que muchas veces el PLC debe controlar módulos especiales como servos. el gobierno de un servo o el control de un proceso requiere del uso de módulos específicos que en la industria suelen venderse para su uso en autómatas.net www. Este tipo de módulo acepta datos desde el programa de control que especifican la posición. Generalmente disponen de entradas de control manual del movimiento para efectuar el po- sicionado en las condiciones iniciales. etc. En la figura 1 se muestra un diagrama en bloques de este sistema de control en forma simplificada. motores paso a paso. proporcionando tiempos cortos de posicionado. Vallejo e-mail: hvquark@ar. como má- Saber Electr nica N… 174 97 . el sentido.ar Módulos Especiales El control de un motor paso a paso.inter. buena fiabilidad y alta repetibilidad. Los fabricantes de estos módulos suelen dar detalles de conexionado que. En la figura 2 se puede ver el diagrama en bloques de un módulo de control proporcional integral y derivativo donde la variable que pone en marcha el proceso se obtiene a través de una entrada analógica y después de ser tratada se compara con el valor de referencia. sistemas de embalaje. Por otra parte. o a los distintos puntos de consigna que se establezcan a lo largo de la evolución del proceso. Integral y Derivativo. se procesa a través de las componentes del módulo. y los resultados se suman para obtener la variable de control. en aplicaciones de control de proceso en las que se requiere una alta precisión en el control de una función de regulación. pueden producir una reducción de la calidad del producto obtenido además de provocar la pérdida de control del sistema. note la forma quinas. siguen lineamientos básicos. Las desviaciones Figura 2 98 Saber Electr nica N… 174 . etc. en general. que se aplica sobre el sistema para anular el error. de forma que la variable de proceso se mantenga lo más ajustada posible al punto de consigna.Curso de P LC s Figura 1 de la variable de proceso respecto del punto de consigna. Como hemos supuesto una variable analógica. se hace necesario la aplicación de un Control Proporcional. La señal de error resultante (desviación respecto al punto de consigna). herramientas. ayudará a dar Saber Electr nica N… 174 99 . Otra forma de ejecución del control PID es mediante el empleo de Unidades de Control de Proceso independientes. las posibilidades de comunicación de un autómata dependen del intercambio de información entre distintos proceTabla 1 sadores de un mismo fabricante o con terminales inteligentes capaces de generar el mismo protocolo que ellos utilizan. es decir. una perturbación nales nerviosas” de un PLC. acoplamiento lógico por emisor ) que es muy rápida. que son las “termi. Tenga en cuenta que en todo caso dependemos de la forma en que el fabricante ha armado su equipo. En la figura 1 podemos observar las características principales de las distintas tecnologías empleadas para la construcción de circuitos integrados. de solucionarlas.equipo digital. Las señales binarias.o ruido puede producir cambios nocer sus limitaciones y la forma indeseados en los estados de su memoria. por ello. es también muy susceptible al ruido razón por la cual no se emplea en aplicaciones industriales y. y el módulo proporcional. A continuación haremos una breve comparación entre tecnologías. y códigos de control o protocolo. De este tema nos ocuparemos más adelante pero da la sensación que cada vez que debo tomar un dato por medio de un sensor. Para permitir el intercambio de datos con periféricos no inteligentes. con uno o más canales de comunicación. los fabricantes ofrecen los módulos ASCII. configurables en cuanto a la velocidad de transmisión. por una perturbación eléctrica externa se obtiene para del Autómata la familia CMOS. por eso la tecnología ECL ( Emitter Coupled Logic. confiabilidad a la instalación del autómata. Co. estructura de la información. de forma que el operador pueda actuar a voluntad sobre el proceso. Cuando mayor es la frecuencia de trabajo. no aparece en la tabla 1. Se debe comparar la "susceptibilidad" al ruido. más angosto puede ser el pulso que perturbe el funcionamiento. El técnico de procesos programará los parámetros de control necesarios para la ecuación de regulación. son las Tenga en cuenta que en un más utilizadas por la mayoría de los sensores. el menor riesgo de que un estado lógico sea considerado erróneo (que un “0” sea interpretado como “1” y biceversa) en una meLas Diferentes Tecnologías Empleadas para las Entradas moria. que es muy lenta. integral y derivativo realizará todos los cálculos sin recurrir a programas residentes en el PLC.Lección Nº 7: Módulos Especiales de Conexión en que se realiza el conexionado entre el autómata y el módulo de control que incorpora una entrada y una salida analógica correspondiente a la variable de proceso y a la variable de control. Por eso. Además el sistema incorpora una estación de control manual de la variable de control. note en la tabla que es decreciente (de izquierda a derecha). que se conectan a la Unidad Central del Autómata mediante un enlace de comunicaciones como se indica en la parte inferior de la figura. éste se limita a brindar una información binaria. por eso nos preguntamos: ¿es lo mismo que se emplee un circuito TTL u otro CMOS para comunicar a los diversos bloques controladores conectados a la entrada y la salida de un PLC?. nectar al sensor con la compuertarse erróneamente como el co. entonces todo el proceso que sigue estará equivocado. 100 Saber Electr nica N… 174 . como se muestra en la figura 4. Note que continuamos teniendo un conductor común de tierra. 3 parte del micro y si no lo recibe envía un pulso de "reset" sobre el micro indicando que algo no anda bien. para luego explicar cómo se resuelve el problema. Como el sistema menos ruidoso es aquel que emplea lógica CMOS.ta de entrada del PLC. puede interpre. puede interferir con el funcionaéste espera un "estímulo" de miento del autómata. por ello debemos saber cómo se realiza la programación de un PLC. 5 sor a los 24V requeridos por el PLC y un filtro para evitar señales espúreas. denEste circuito posee mayor tro de una instrucción real de susceptibilidad al ruido que los dos o más bytes. luego si en una memoria guardé un dato erróneo como consecuencia de un ruido indeseado. la forma en que éste va a operar depende del estado de las entradas y del paso de programa que está ejecutando. a no ser por la acción del mos detalles de cómo el ruido "watch dog" (perro guardián). ✪ Fig. mienzo de una instrucción. si a la entrada del equipo se conecta el sensor por medio de un atenuador que lleve la tensión del senFig.Curso de P LC s Fig. 4 En un PLC con microprocesador. el sistema es algo más vulnerable al ruido. anteriores. y puede ser. La figura 5 muestra una alternativa conocida como “aislación galvánica” que emMuchas veces esta alteración plea un optoacoplador para coen el programa. Ahora bien. Podríamos decir que es el sistema menos ruidoso. que no llegue a "encarrilarse" jaEn la próxima edición veremás. en la figura 3 vemos un circuito con entrada directa a la compuerta de un PLC que emplea un conductor común conectado a masa. Pero este proceso sólo cubre el descarrilamiento del programa y no la alteración de las variables. 12V y 24V para alimentar a sus periféricos. existen configuraciones típicas a las que el técnico puede recurrir en más de una oportunidad. de modo que no es necesario armar una fuente Saber Electrónica Nº 175 CIRCUITO DE ENTRADA PARA CORRIENTE CONTINUA Vimos que los autómatas generalmente disponen de tensiones de 5V.com.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº8: CIRCUITO UNIVERSAL PARA LAS ENTRADAS DE LOS AUTÓMATAS T al como hemos visto en lecciones anteriores. Si bien . por lo cual daremos sugerencias para ambos casos. sin embargo.ar INTRODUCCIÓN Un PLC precisa de sensores que determinen estados en sus entradas para que pueda “procesar la información” y activar las salidas correspondientes. Estas interfases pueden alimentarse con tensiones de corriente continua o corriente alterna. los PLC comerciales pueden operar con entradas y salidas tanto analógicas como digitales. empleando diferentes tecnologías. Vallejo e-mail: hvquark@ar. En todos los autómatas sencillos la fuente conmutada general que opera desde la línea de 220V entrega una salida de 24V para "auto-alimentar" los circuitos de entrada. En esta sección veremos circuitos para corriente continua y corriente alterna.inter. una buena solución para esquemas de corriente continua con una alimentación de 24V es la mostrada en la figura 1.webelectronica. pueden haber circuitos que actúen de interfases. de modo que un problema en una entrada no ponga en riesgo la vida del autómata. entre las entradas propiamente dichas del PLC y los sensores.net www. Por Horacio D. Ahora bien. en las entradas podemos tener diferentes circuitos. si el optoacoplador debe dar una señal correspondiente a un “0” lógico. Para que se entienda mejor. Cuando el opto-transistor se satura . de ahí que el sistema se simplifica. debido a la configuración circuital. se tiene una corriente de emisor de saturación del orden de 5mA. ya que la especificaciones de los fabricantes las fijan en 3V. permite aislar al sensor de la entrada del PLC y. de modo tal que al conectar una resistencia de 820Ω y alimentando al optoacoplador con 5V. Como sabemos. lo que resulta un margen adecuado de saturación. cuando el transistor del opto-acoplador está saturado. R EXT junto con el capacitor C EXT forman un filtro pasabajos con una frecuencia de corte de 1kHz que se encarga de eliminar la posibilidad de disparo por señales espurias. es decir. la resistencia R EXT es generalmente de 2200Ω (2k2). El sensor puede ser un simple inte- rruptor (como el mostrado en la figura) o un circuito que en definitiva comandará a un interruptor. la falta de suministro de energía es una señal a tener en cuenta. no podremos utilizar este filtro. lo que significa que con una tensión de alimentación de 5V. en la familia TTL. externa. En algunos PLC comerciales. El empleo de un optoacoplador “cualquiera” de usos generales y económico. Esta corriente es el 50% del valor máximo que puede circular por un opto-acoplador clásico y también por el LED.8V. También hay que considerar el caso en que no Saber Electrónica Nº 175 . Volviendo al esquema de la figura 1. incluso. entre colector y emisor de dicho transistor habrá una tensión (de saturación) del orden de 1V. el circuito representa el dispositivo que se colocará en una entrada cuando el sensor a tomar en cuenta se alimenta con una tensión continua de 24V. En el esquema. D1 aparece luego del capacitor (D1 protege al circuito de conexiones inversas). Tenga en cuenta que si vamos a considerar eventos muy rápidos.8V necesarios “como máximo” para que un “0” lógico sea considerado como tal. Esto adquiere relevada importancia cuando trabajamos con autómatas cuyas entradas poseen niveles TTL. En lógica CMOS no hay problema dado que el “0” es considerado como tal hasta el 40% de la tensión de alimentación. (Comité Internacional de Ingenieros Electrónicos y Eléctricos) para lograr máxima confiabilidad en el diseño del aparato. ya sea TTL o CMOS. La corriente en el opto-transistor es del orden de los 5 mA. El diodo conectado en antiparalelo protege al opto-acoplador de tensiones inversas. lo que por ley de Ohm nos da una corriente de unos 10mA (descontando aproximadamente 1V de caída en el opto-acoplador y 1V en bornes del Led indicador de encendido). una tensión de 1V es considerada un “0” lógico (hasta 2V es considerado como “0” lógico). si el nivel de transición es el que maneja un microcomputador 8751 (lógica TTL). debiendo colocar un esquema conforme a las circunstancias. entre colector y emisor hay una tensión de 1V. la colocación del optoacoplador del lado de masa superaría los 0. el valor de tensión máximo debería ser 0. coincidiendo con el criterio recomendado por IEEE. se puede conectar tanto a una entrada analógica como digital.Curso de PLCs Figura 1 por tal motivo “siempre” el optoacoplador se debe colocar sobre el lado positivo de la tensión de alimentación y el resistor limitador de corriente (R IN) debe conectarse del lado de emisor. CIRCUITO DE ENTRADA PARA CORRIENTE ALTERNA Muchos PLCs utilizan sensores que se alimentan directamente con la tensión de red de 220V e. Aquí. ésta no será activa (será reactiva) y la potencia no se disipará en calor. Para evitar este inconveniente se emplean configuraciones circuitales diferentes y como ejemplo podemos dar el circuito de la figura 2.2W Esto implica que cada entrada consumiría una potencia de 2. Como en el caso anterior.Lección Nº 8: Circuito Universal para las Entradas de los Autómatas contamos con los 24V de corriente continua y para ello. estaríamos utilizando más de 17W sólo para transformarlos en calor.2W. se deben tomar precauciones tales Figura 2 como protección por medios de circuitos. El funcionamiento es muy sencillo. Si tuviéramos un PLC de 8 entradas. Aplicando ley de Ohm. el capacitor C EXT cumple la función de filtro de espúreos y hace que la tensión a la salida del puente se convierta en continua constante. lo que indica que no es una buena opción. Tomando las debidas Figura 3 precuaciones y teniendo en cuenta que el microprocesador del autómata está tomando sólo muestras de lo que sucede con un sensor.2W sólo para limitar la tensión en el optoacoplador. filtros pasabajos. en casos extremos. luego. luego del cual se coloca un puente rectificador que entrega la tensión continua necesaria para el funcionamiento del diodo del optoacoplador. Si bien tendremos una potencia consumida de 2. como aislación galvánica. En la figura 3 se muestra un circuito alternativo en el que se ha reemplazado el puente de diodos por un sólo componente. la limitación de corriente se realiza por un capacitor. PARA TENER EN CUENTA Para evitar o disminuir la insidencia de ruidos e interferencias. tomas de tierra en toda la instalación y cables bifilar retorcidos y mallados. es muy poco probable que se reconozca una perSaber Electrónica Nº 175 . Si nos basamos en el circuito de la figura 1. la opción disponible es una tensión de corriente alterna de 220V o de 117V según la red local. ahora sobre la resistencia en serie con el optoacoplador (R EXT) debería caer casi toda la tensión con una corriente de 10mA. Para la red de 117V y 60Hz será preciso un capacitor de 0. Para la red de 220V y 50Hz será necesario un capacitor de 0.01A = 2. la resistencia sería de: 220V R = ————— = 22.000Ω R = 22kΩ La potencia en el resistor sería de: P=VxI= P = 220V x 0.068µF x 400V de tensión de trabajo. Sobre este circuito se pueden realizar las mismas consideraciones que para el circuito anterior. esto nos asegura que la corriente a la salida del puente tengamos una corriente de 10mA continua.15µF x 630V de tensión de trabajo. se coloca un capacitor que haga que a la frecuencia de la tensión de red presente una reactancia equivalente a 22kΩ. esta posibilidad no es nula y cuando la decisión que debe tomar el “micro” del PLC es en base a una señal memorizada. indeseada mediante un escaneo En la segunda línea sucede lo múltiple. las condiciones S1. es posible que una perturbación modifique las decisiones a tomar. durante la ejecución del programa una señal es muestreada durante tres escaneos sucesivos (pueden ser más si se desea aumentar la seguridad) para verificar que todos poseen el nivel esperado. de la figura 4). esta bobina está excitada pero no es suficiente junto a la presencia de S1 para excitar a A09.Curso de PLCs Fig. 4 A08. las sentencias. A07.000. pues falta turbación. pero falta A07 y A08. considerar la señal S1 de una en. en el segundo scan. Por ejemplo. ✪ operativo la excitación del bit imagen correspondiente. Se puede aumentar el rechazo de una perturbación mediante un diseño adecuado del programa. y se produce la excitación de A08. Al volver a recorrer el programa. y la bobina A09 no se excita. Por lo tanto los tres relés las condiciones inestables hacen auxiliares están desexcitados. De esta forma las bobinas A07 y A08 quedan excitadas durante la segunda vuelta ó escaneo y al recorrer la primera línea del programa por tercera vez. brindando una respuesta errónea. Recordando el concepto de "scan" y el de memoria imagen en donde se registran los estados anteriores de las señales.cae toda la secuencia en ese estrada está en cero. Dicho de otra forma.cómo se puede evitar una acción pondiente no son excitados. mismo con A08 y luego con las señales espurias.do deseado. que producirá la acción final después de tres scan consecude arriba hacia abajo y de iztivos con presencia del evento quierda a derecha (vea el circuito S1. casi seguro que ésta no va a aparecer. son leídas Saber Electrónica Nº 175 . se comienza a caneo y no se produce el resultarecorrer la línea pero falla la pri. si estamos tomando 3.0000 de muestras por minuto y una perturbación dura menos de 1ns. Sin embargo. En la tercera se ratifica lo del scan anterior. que los errores se minimicen si Pero si se cierra el contacto se toman los recaudos necesarios externo que excita la entrada y mediante la “adecuada prograproduce a través del sistema mación”. mera condición por lo que la boEsto es sólo un ejemplo de bina A09 y el bit imagen corres. Durante el "barrido" del programa. que aún no fue excitado. En la segunda línea están completas las condiciones S1 y A07. al empezar a recorrer la primera línea está la condición inicial S1. se cumplen y así se excita la bobina A09. Lo mismo sucede con la bobina A08. Por ejemplo. Si durante este proceso en En nuestro primer scan a algún momento desaparece S1. A08. es posible “detectar” que algo no anda bien. los ruidos o A07. Pero en la tercera línea las condiciones del programa son suficientes para excitar la bobina A07. primero veremos qué equipos son necesarios para programar un PLC comercial y cuáles son las características que nos brindan los fabricantes de estos equipos. para ello. Vimos que existen Autómatas comerciales para ser aplicados directamente a la industria pero también publicamos el esquema completo de un PLC de 8 entradas y 8 salidas. Ahora debemos encarar la “difícil tarea de programación” pero para ello. Vallejo esta lección veremos qué equipos e-mail:
[email protected]. Sabemos. A partiur de la próxima lección veremos entonces cómo son los pasos a seguir para desarrollar diagramas de flujo con el objeto de aprender a programar un PLC. que estos equipos poseen una unidad de control central y sistemas de entradas y salidas para comunicarse con el exterior.webelectronica.fabricantes brindan sobre sus equicen a los autómatas progra. También hemos dicho que tanto las entradas como las salidas pueden manejar diferentes tecnologías con el objeto de realizar un determinado proceso. EQUIPOS DE PROGRAMACIÓN El equipo de programación de un PLC debe proporcionar el medio para que puedan grabarse en la memoria las instrucciones que definen las secuencias de con- Saber Electrónica .com. en Por Horacio D.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº9: CARACTERÍSTICAS DE LOS PLCS COMERCIALES Y EQUIPOS DE PROGRAMACIÓN E n este curso hemos dado los les son las características que los aspectos generales que ha.pos. A partir de este momento nos dedicaremos a explicar cómo se programa un PLC.net se precisan para esta tarea y cuáwww. mables.ar E n las primeras lecciones de este curso hemos dado aspectos generales que hacen a los autómatas programables. por ejemplo. Con el objeto de reducir costos. en un lenguaje explícito (esquemas de contactos. Los autómatas comerciales pueden trabajar en forma autónoma. Un equipo de programación debe realizar las siguientes tareas: 1) La programación del autómata mediante la introducción de las instrucciones. ecuaciones de Boole.). A diferencia de lo que ocurre en una computadora. Las más modernas poseen la capacidad de realizar determinadas funciones como las operaciones de edición. basados en diferentes microprocesadores. Este es el caso de los fabricantes que ofrecen procesadores con distintas capacidades. dispone de un teclado de instrucciones y un numérico y un pequeño display en el que se visualiza el programa. etc. Square. La conexión de la Unidad de Figura 1 programación a la Unidad Central se hace mediante un enlace serie (RS-232C o RS-422). visualización y acceso a datos del programa. instrucción por instrucción. Todos ellos suelen dar caracte- Saber Electrónica . así la programación y edición pueden desarrollarse en áreas de oficina. 5) Realizar tareas de mantenimiento tendientes a corregir posibles averías. Precisamente. Dadac. Cabe aclarar que existen terminales de programación que mediante técnicas de CAD permiten la programación directa de circuitos eléctricos en formato DIN. etc. Para realizar la programación se suelen emplear consolas específicas que no son más que computadoras tipo PC con teclado y pantalla. CARACTERÍSTICAS DE PLCS COMERCIALES Son muchos los faricantes de autómatas. el trabajo de producción del programa se realiza en un procesador y la ejecución del mismo es tarea de otro µP. bloques funcionales. y posteriormente se puede realizar una transferencia de información a la memoria del Autómata en la fábrica. sin estar conectados al procesador. es decir. que no es directamente interpretable por el procesador. entre los que podemos nombrar Omron. Otra alternativa es el uso de pequeños terminales tipo calculadora de sobremesa. ya sea en la memoria del procesador o en una memoria específica del equipo de programación. análisis de secuencias de E/S. construidas de forma robusta para poder ser empleadas en el lugar de trabajo. que ofrecen la mayoría de operaciones de programación. y de salida a impresora para poder obtener listados del programa. pero que emplean el mismo equipo de programación para todos ellos. La figura 1 muestra un “microautómata” con su terminal para conexión con la Unidad de Programación mientras que en la figura 2 se puede ver un PLC de mejores prestaciones que también posee su unidad de programación y visualización. los diseñadores han desarrollado componentes de interconexión y paquetes de programas que permiten que se emplee una computadora PC cualquiera como terminal de programación. etc. que será interpretado por un programa residente en el procesdor central. edición. 3) Visualizar y verificar la dinámica del programa. 4) Visualizar los códigos de error en el sistema. en cinta o disco. realizar la modificación y edición del programa y hasta detectar los errores de sintaxis o formato. Luego debe visualización del programa en memoria. 2) Realizar un back-up de todo el proceso que lleva a cabo el autómata. acceso a la memoria de datos. El equipo de programación puede producir códigos de instrucciones directamente ejecutables por el procesador central o bien un código intermedio. Honeywell.Curso de PLCs trol del equipo. En general disponen de un dispositivo de archivo de los programas. o en otros más capaces se visualiza un grupo de instrucciones o un circuito lógico. Un programador tipo calculadora (como puede ver en la figura 3). la programación se realiza en la Unidad de Programación y la ejecución del programa se lleva a cabo en la Unidad de Proceso Central del autómata. • Juego de Instrucciones: 79 instrucciones. Los equipos de la figura 2.Lección Nº 9: Características de los PLCs y Equipos de Programación Figura 2 Figura 3 rísticas de sus equipos. • Nº max. • Enlaces punto a punto con otros PLCs. control de sincronismo.2µs instrucción. • Funciones: contadores de alta velocidad. por ejemplo. 048 palabras. • Comunicaciones Host Link con ordenador personal vía RS232C y RS-422. En la tabla 1 se dan los valores nominales correspondientes a las características generales de algu- Tabla 1 Saber Electrónica . de puntos de E/S: 100 puntos. • Comunicaciones Host Link con ordenador personal vía RS232C y RS-422.048 palabras. • Capacidad de Programación: 2. control de sincronismo. • Nº máx. • Funciones: contadores de alta velocidad. • Enlaces punto a punto con otros PLCs. • Velocidad de proceso: 0. el autómata de la figura 1 posee las siguientes características: • Micro PLC de altas prestaciones y conforme a las directivas CE.2 µs instrucción.72 a 16. • Juego de Instrucciones: 79 instrucciones. modelos “CPM1”. • Velocidad de proceso: 0. etc. poseen las siguientes características: • Micro PLC de altas prestaciones y conforme a las directivas CE. de puntos de E/S: 100 puntos. control analógico.72 a 16. • Capacidad de Programación: 2. etc. control análogico. Con las unidades de E/S de alta densidad listadas anteriormente. Operación y diagrama de tiempos Con unidades de E/S estándar. En la tabla 2 se dan las dimensiones de los bastidores y en la tabla 3 las características que hacen al area de programación. Cualquier impulso que sea igual o superior que el tiempo mínimo seleccionado puede afectar al programa durante la siguiente ejecución. una entrada debe estar en ON durante el periodo de refresco de E/S para que pueda ser leída por el PLC. Las unidades de E/S de alta densidad disponen de 32 puntos de entrada o de salida.Curso de PLCs Tabla 2 Tabla 3 nos modelos de Omron. Entradas rápidas La función de entrada de res- puesta rápida permite leer con total seguridad señales de impulsos de corta duración. Las señales de entrada de menor duración pueden perderse a no ser que se produzcan durante el refresco de E/S. Entradas dinámicas Las unidades de E/S mixtas lis- Saber Electrónica . se utiliza un buffer de entrada rápida para retener señales de entrada de duración 1 ms ó 4 ms (seleccionable) para que puedan ser leídas en el área de IR en el siguiente refresco de E/S. mientras que las unidades de E/S mixtas disponen de 16 puntos de entrada y 16 de salida más una serie de funciones especiales descritas a continuación (vea la tabla 4). tales como las procedentes de fotomicrosensores. Cabe aclarar que el fabricante aclara que los componentes internos pueden sufrir desperfectos si se repiten varias veces los ensayos de resistencia de aislamiento con los terminales LG y GR conectados. significa que se pueden introducir al PLC entradas de teclado.Lección Nº 9: Características de los PLCs y Equipos de Programación Tabla 4 Tabla 5 tadas en la tabla 5 se pueden utilizar para entrada dinámica de 128 puntos. Por ejemplo. los datos deberían leerse de DATA0 a DATA7 y el estado de los interruptores A a D deberían reflejarse en bits 00 a 03 del canal 1n0. las señales de datos DATA0 a DATA15 se combinan con señales de strobe STB0 a STB15 para reducir el cableado y aumentar considerable- mente la capacidad de entrada. cuando STB0 está en ON. Operación en modo de entrada dinámico Con entradas dinámicas. Con salidas dinámicas. Cablear señales de entrada de hasta 36 dígitos. en la tabla 6 el fabricante indica la tecnología empleada para el sistema E/S para cada modelo. como se muestra a continuación. donde n es el número de la unidad de E/S especial. etc. El dispositivo de salida debe ser capaz de recibir señales dinámicas. las señales de datos DATA0 a DATA15 se combinan con señales de strobe STB0 a STB15 para reducir cableado y aumentar considerablemente la capacidad de salida. Salidas dinámicas Las unidades de E/S de alta densidad listadas a continuación se pueden utilizar para salida dinámica de 128 puntos. Por último. ✪ Tabla 6 Saber Electrónica . reduciendo con- siderablemente las necesidades de cableado para dispositivos de salida de múltiples dígitos. décadas de selección. tanto para quien da la orden como para quien la recibe y establece un medio sencillo. si no es capaz de explotar los recursos de la Unidad de Control con la que se establece el diálogo. Vallejo e-mail: hvquark@ar. a todo intercambio de información codificada que implique un mensaje que sea comprensible. para la obtención de in- formación de las variables del proceso. para modificar sentencias de control manual. que tienen lugar a nivel del sistema de entradas/salidas. El lenguaje de programación que vayamos a utilizar en un PLC se debe caracterizar por responder en forma clara a los problemas de automatización para los que se diseñó la CPU (Unidad Central de Proceso).inter. etc. A su vez existe una interacción entre el operador y el sistema de control para el establecimiento de pasos a seguir. El lenguaje de programación no asegura la ejecución de las secuencias especificadas por el programador ya que puede crearse un lenguaje muy claro pero que sirve de muy poco si no es coherente con las necesidades del autómata. Todo intercambio de información precisa de una codificación del mensaje que sea comprensible.webelectronica.net www.com. y debe ser coherente con Saber Electrónica . para que el programador pueda especificar la secuencia de tratamiento de la información que se requiere del sistema de control. pero suficientemente preciso. Por Horacio D. es decir. tanto para quien da la orden como para quien la recibe.ar S e denomina lenguaje de programación.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº10: EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN E n los artículos publicados hasta la fecha ha quedado establecido que en un PLC se realiza el intercambio permanente de información entre el proceso y el sistema de control (magnitudes y acciones físicas). esta codificación constituye un "lenguaje" y de este tema nos ocuparemos en adelante. Es decir que el Equipo de Programación debe “traducir o compilar” las instrucciones del programa escrito por el programador en un lenguaje de código binario o lenguaje de máquina. En el conjunto de instrucciones del PLC se pueden considerar los siguientes grupos: . . generalmente posee un conjunto de programas residentes (firmware). Cuando se va a realizar un programa el programador tiene en cuenta que existen distintos tipos de instrucciones ya que no es lo mismo ejecutar una sentencia de temporización que una manipulación de datos con el objeto de tomar una decisión.Instrucciones aritméticas. luego definir un diagrama coherente que explique justamente lo que debe hacer y luego se deberá escribir el programa en un lenguaje de usuario utilizando cualquier sistema de programación. Una vez escrito el programa. acorde con el PLC con que estamos trabajando.Curso de PLCs las capacidades de ésta. Saber Electrónica . aunque la forma de esas instrucciones pueda variar en función del origen del equipo y del tipo de lenguaje que se emplee. cuando el programador realice su trabajo. en función de la tecnología disponible y de las nuevas aplicaciones de los PLC. específicas de esas nuevas áreas de control. Dicho de otra forma. el técinco encargado del área de control es posible que no sepa nada de programación. las variables internas y los registros de trabajo correspondientes. dado que el PLC es un dispositivo programable orientado a entradas y salidas. el autómata podrá interpretar las instrucciones y traducirlas a un lenguaje propio. . . Para ello se debe definir el programa llevando a cabo una “metodología de programación” generalmente con el empleo de los denominados diagramas de flujo (tema del que nos ocuparemos más adelante). es posible ensamblar lo hecho por el programador con el circuito establecido por el técnico. que se suministran con el propio dispositivo. asociando a cada tarea (instrucción o sentencia) la correspondiente identificación de las variables de entrada y salida. . para interpretar esos códigos y traducirlos al código máquina. el conjunto de instrucciones se va ampliando con nuevas sentencias. Para que un PLC comercial trabaje normalmente. Una vez definido el programa. También tiene que seguir las secuencia de proceso y ejecutar las directivas especificadas en el programa de aplicación. 2) Debe grabar el lenguaje de máquina en la memoria del PLC.Instrucciones de comunicación.Instrucciones que permiten el manejo y la transferencia de datos. Se lo debe grabar en la memoria del Autómata para lo cual se precisa un equipo de programación. El código intermedio es un “programa intérprete” que está almacenado previamente en la memoria. Ahora bien. primero tenemos que saber “qué es lo que debe hacer el autómata”. puede que no sepa en qué autómata se va a utilizar. Para programar un PLC hace falta un conjunto de instrucciones único. podemos decir lo siguiente: El lenguaje de programación de un autómata es un lenguaje especializado para resolver determinados problemas. Para llevar a cabo la primer tarea primero realiza un análisis de la sintaxis o formato del programa para poder generar un código intermedio.Instrucciones de control del ciclo de ejecución. por otra parte. Dependiendo de la capacidad de la CPU. que son convenientemente ordenadas para definir una tarea a efectuar por la Unidad Central de Proceso. .Instrucciones de temporización.Instrucciones que hacen referencia a funciones lógicas. denominados lazos de regulación PID. o lenguaje de máquina. que es el único capaz de ser interpretado por el procesador de la Unidad Central. ejerciendo funciones de vigilancia sobre éstos para lograr el correcto funcionamiento del equipo. Esto quiere decir que el Equipo de Programación debe realizar dos tareas a saber: 1) Debe traducir las instrucciones del lenguaje de programación a lenguaje de máquina (códigos binarios). Además. En conclusión. sin embargo. el programador las transcribirá en forma de instrucciones de acuerdo con el lenguaje de programación. Se denomina “programa” a un conjunto de sentencias definidas por el lenguaje de programación. Estos programas deben establecer las condiciones de trabajo de los componentes de entrada y salida del sistema. incluso hasta es posible que no sepa nada de control de sistemas y. En la memoria del Autómata se almacenan las instrucciones en forma de códigos binarios. Variables internas o auxiliares (que son siempre binarias.Variables internas numéricas (que a su vez serán compiladas dentro del procesador). Las instrucciones que hacen referencia a funciones lógicas definen. en este caso actúa como un cronómetro con control "start/stop" y control de puesta a cero. dado que es el lenguaje que entiende el procesador). si partimos del estado “1” la variable temporizada alcanza el estado “0” de la variable de control con un retardo t. Por ejemplo. Ahora. la instrucción le debe asociar la correspondiente "dirección" de una E/S (entrada/salida) o de un registro. por ejemplo). cuando han tenido lugar n transiciones de “0” a “1” del estado de la variable de conteo X.Lección Nº 10: El Lenguaje de Programación Figura 1 cibida la instrucción. tenemos un temporizador que se desactivará luego de un tiempo t de re- Saber Electrónica . A cada variable.Variables de entrada y salida numéricas. luego de un retardo t. . También hay instrucciones de conteo que permiten la función contador/descontador (UP/DOWN). En esta ocasión. . para que las transiciones sean contabilizadas. Es posible encontrar instrucciones de temporización con otra señal de control adicional que les permite actuar como “acumuladores de tiempo”. en el sistema de riego automático de un campo. Por ejemplo. . Las instrucciones de temporización hacen uso de una variable temporizada. Estas instrucciones permiten la resolución de los tratamienos de información correspondientes a procesos lógicos secuenciales. Normalmente. X es una variable temporizada. En la figura 1 se puede apreciar un diagrama de tiempo que explica estos procesos. mediante la implementación de las funciones lógicas o ecuaciones de Boole. la variable que actúa como "start/stop" es la variable que activa la válvula de apertura del sistema de riego. asi tenemos los siguientes tipos de variables: . que una variable se ponga a “0” luego de n cuentas del ciclo de reloj. Vea en la figura 2 cómo responde una variable cuando está “asociada” a una acumulación de tiempo. O (OR) e inversión (NO). Dentro de este juego de instrucciones también se encuentran aquellas que hacen referencia a “cuentas particulares” por ejemplo. se trata de un temporizador con retardo en la activación lo que significa que una vez recibida la orden se deberá esperar un tiempo t definida por la variable para que la misma tome un estado lógico “1”. los operadores lógicos booleanos: Y (AND). Y representa un retardo en la activación y Z un retardo en la desactivación. Algunos PLC permiten otras operaciones lógicas como la O-Exclu- siva. Se dice que son funciones en las que la variable de salida Y adquiere el estado 1. es preciso que la variable de control V (validación y puesta a cero) permanezca en el estado “1”. cuando una variable temporizada adquiere el estado lógico “1” de la variable de control. en el lenguaje empleado.Variables de entrada y salida discretas (todo-nada). en este caso hay dos va- Una instrucción es una sentencia que debe llevar a cabo la CPU de acuerdo a determinadas variables. que adquiere el estado de una variable de control (estado 0 o 1) transcurrido un tiempo t preestablecido. cada X horas se empleará esta instrucción (lógicamente también se tomarán en cuenta otras variables como humedad del suelo. En estas instruccioriables. algunos equipos permiten programar instrucciones con operaciones múltiples. Esto es muy útil en un sis. y el empleo de notación en coma flotante.tros.Curso de PLCs Figura 2 donde se encuentre el número A. si desea sumar un número sible que un operador “cargue” di. otro donde se encuentre el B y un tercero donde se almacenará el resultado (que puede ser alguno de los dos anteriores. Las instrucciones ariméticas involucran las operaciones básicas: suma (+). como la extracción de la "raíz cuadrada". multiplicación (X) Saber Electrónica .A con otro B habrá un registro cho suministro antes de que se dé dicha alarma (y por supuesto el sistema debe contabilizar la nueva existencia). la variable destino adquiere el valor resultante de operaciones aritméticas distintas entre más de dos operandos. la instrucción se completa con una señal de control u orden de ejecución. En equipos de prestaciones superiores hay instrucciones de cálculo. Las instrucciones que permiten el manejo y la transferencia de datos trabajan con variables numéricas o contenidos de los registros de datos. X de conteo y X' de descuento. en cuyo caso se perderá el número anterior). Figura 3 resta (-). pero que es po.nes. se especifica una variable nutema de control de existencia en la mérica de destino de la operación que es preciso que se dé una alerta que tiene lugar entre otras dos vacuando un determinado suministro riables numéricas llamadas regisse está por acabar. Entre ellas hay que considerar las funciones de comparación y división (/). aquí hemos supuesto que la variable Up/Down cuenta o descuenta pulsos mientras existe una variable X pero ésta puede no existir y la variable X siempre estará o bien contando o bien descontando hasta que llegue a la cuenta que le permita cambiar de estado su salida. En el programa. es decir. para aumentar la precisión de los cálculos. Así. En la figura 3 se muestra lo explicado. operaciones matemáticas complejas. o a un conjunto de variables numéricas. funciones de conversión del código de representación de la variable (binario. por medio del enlace a través de un canal de comunicaciones serie. o mediante el “salto” a las denominadas subrutinas. o del valor de otra variable discreta o numérica. BCD. El CD es AUTORUN y muy fácil de explorar. número de datos a transmitir. Para las instrucciones de comunicación es necesario especificar parámetros tales como. que deben ser distintos en función de la secuencia que se esté ejecutando. En el tratamiento de variables numéricas muchas veces es preciso “comparar” dichas variables con “listas” de datos o grupos de datos. 3) Video Kit de Computación con el que aprende computadoras y puede armar sus propios equipos. dirección del primer registro en origen y dirección del primer registro en destino. y escritura de datos en otro procesador. También es posible constituir redes de comunicaciones. control de la transferencia de datos. atendiendo a la resolución de ciertas instrucciones sólo cuando es necesario.). más de 400 proyectos para armar y una guía en videos sobre los temas de mayor interés. Compre los 6 productos por sólo $25 si es socio del Club Saber Electrónica Pídalo en nuestras oficinas o por teléfono al (011)4301-8804 (gastos de envío certificado: $10) o por Internet a: ateclien@webelectronica. En una comunicación de este tipo existen dos tipos de instrucciones: lectura de datos de otro procesador. funciones con operadores lógicos a nivel de registro (AND. 2) Video Kit de Electrónica con el que aprende esta materia fácilmente sin cansarse. 4) CD Manual de Electrónica 2001 con más de 1000 páginas de información y 300 Montajes de Electrónica. uno o varios datos contenidos en la memoria de datos a otros registros de la misma memoria. OR. Para esto es necesario disponer de instrucciones que permiten trasladar o copiar. Por último. Oportunidad única para tener una enciclopedia de consulta constante con información a todo color. velocidad de transmisión. ✪ A sólo Esta es una única oportunidad: $25 Enciclopedia Visual de Electrónica CONTIENE: 1) Enciclopedia de Electrónica a Color en 3 Tomos impresos en papel ilustración a todo color.) y funciones de rotación o desplazamiento de la información (bits) en un registro o grupo de registros. etc.com. mediante saltos condicionales a otras subpartes del programa. éstas son las instrucciones de transferencia que operan a nivel de registro o grupo de registros y con variables numéricas internas. etc. y para llevar a cabo estas tareas normalmente se cuenta con los denominados “protocolos de comunicaciones”. las instrucciones de comunicación permiten la transferencia de información entre dos o más Controladores Lógicos. Las instrucciones de control permiten “alterar” la ejecución secuencial del programa. identificación de los lugares de comunicaciones. Utilizando estas instrucciones se puede optimizar el tiempo de ejecución del programa. También pídalos por pago contrarreembolso .ar. En este caso se reservan determinadas zonas de la memoria del autómata para recibir y transmitir datos al exterior. en las que el acceso a la memoria de datos es prácticamente libre. Cuenta con un video explicativo y apoyo interactivo a través de Internet.Lección Nº 10: El Lenguaje de Programación de variables numéricas. de entrada o de salida. etc. dadas una o más variables. mediante símbolos se establecen condiciones que definen el estado de una salida. se puede considerar que existen dos formas definidas para definir un proyecto (lenguaje).com. Por Horacio D. a los efectos de aprender una metodología de programación.webelectronica.ar uando un proyectista debe dejar por escrito las funciones y características que posee el PLC que ha creado. incluso cada fabricante de equipos comerciales establece un lenguaje de programación propio. En esta nota nos encargaremos del tema.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº11: LENGUAJE DE CONTACTOS Y LENGUAJE LITERAL E C tos. etc. Se trata de un lenguaje gráfico que emplea símbolos para representar contactos. Vallejo e-mail: hvquark@ar. s indudable que cada diseñador empleará una forma personal para “programar” el autómata que está creando. Sin embargo. Los símbolos empleados deben seguir normas internacionales de forma que un plano pueda ser in- Saber Electrónica .net www. Cada símbolo está identificado con la dirección de una variable de entrada o salida de modo que se los puede combinar convenientemente para definir una condición que fije el estado de una variable de salida. Veamos entonces en qué se diferencian unos de otros para luego establecer ejemplos con circuitos reales. Dicho de otra forma.inter. básicamente emplea uno de los dos siguientes lenguajes: 1) lenguaje de circuitos de contac2) lenguajes literales. LENGUAJE DE ESQUEMA DE CONTACTOS Un proyecto expresado en este lenguaje constituye el denominado “Ladder diagram” o circuito maestro. registros. relés. se compara el valor del registro D con el del registro Z de manera que si D<Z se accionará la salida G. A. Esto quiere decir que el esquema de la figura 1 representa una operación de comparación que desencadena una acción de control sobre una o varias variables discretas de salida. las variables discretas de control de estas funciones (expresadas en bloque) continúan graficándose en símbolos de contactos. El esquema de contactos permite la programación de secuencias de una cierta complejidad. entonces se compara el valor almacenado en el registro A con el del registro V. variables discretas que pondrán en marcha la operación que se desencadena en la línea de la que forman parte. almacenando el resultado en el registro H. Por ejemplo. En la figura 2 podemos apreciar cómo se representa una instrucción terpretado por cualquier especialista. temporización. especialmente cuando se deben realizar muchas operaciones. luego si A>V. Cada una de las cuatro líneas del diagrama de la figura 1 pertenecen al mismo autómata. de forma tal que si ahora se activa el contacto o variable B (segunda línea) Figura 2 Figura 1 Saber Electrónica . C y D representan contactos normal abiertos (NA). Note el empleo de símbolos que poseen operaciones literales que describen una función (suma. En la figura 1 hemos reproducido el esquema de un autómata en base a un lenguaje de contactos. se verifica el valor de los registros C y X. pero en todos los casos. etc. para simplificar el esquema se introducen instrucciones que manejan datos y registros. Si se activa el contacto C. entonces se activa la salida B. pero muchas veces el gráfico se complica.Curso de PLCs Tabla 1 -] [-] \ [-( )-(+)-] CMP< [-] GET [-( JSB )-( TON )Contacto NA Contacto NC Salida (variable discreta de salida) Operación suma de contenido de registros Comparación (menor que) Lectura del valor (dato) de un registro Salto a subrutina Temporizador se realiza la suma del contenido de los registros B y W.). lectura de un valor. Se puede utilizar la convención americana según normas NEMA para la representación de esquemas eléctricos. de forma tal que si éstos son iguales se acciona la salida F. B. si se activa el contacto A. Las funciones básicas se expresan mediante combinaciones de símbolos como los mostrados en la tabla 1. es decir. Por último. Esta norma establece un lenguaje que expresa las secuencias de control de forma gráfica similar a la empleada en la tecnología cableada de relés. si el contacto D está cerrado. entonces comienza a funcionar un temporizador interno. Hasta se puede indicar el estado de desborde. El bloque “temporizador" graficado permite seleccionar la base de tiempos TB. En el registro DESTINO está el valor del tiempo transcurrido o acumulado. Por ejemplo. si la línea de RESET está en “0” (bloque habilitado) y hay una validación en la línea de Inicio/Parada. es decir. desactivándose la otra que está activada mientras el temporizador temporiza y no se ha alcanzado el valor de referencia. el rango y precisión del temporizador. de hecho el temporizador no es otra cosa que un contador que cuenta los impulsos de un generador o reloj interno del PLC y la base de tiempos permite seleccionar la frecuencia de ese generador. Se confirma que el formato de bloques permite agrupar en una sola instrucción varias opciones funcionales. tal como queda representado en el símbolo de la figura 3.Lección Nº 11: Lenguaje de Contactos y Lenguaje Literal Figura 3 Figura 4 en formato de bloque. Dos variables discretas pueden incidir sobre una misma salida ya que con la activación de cualquiera de ellas se procede a sumar las cantidades almacenadas en dos registros para guardar el resultado en un tercer registro. Saber Electrónica . El bloque proporciona dos salidas de forma que una está activada cuando se alcanza el tiempo preseleccionado (HABILITACION). en este caso en el bloque funcio- nal se especifican una serie de variables. mientras que en el registro de REFERENCIA está almacenado el valor que debe alcanzar la base de tiempo para activar la salida de HABILITACION. Los lenguajes basados en el esquema de contactos (ladder diagram) se hallan preferentemente en los equipos de fabricación americana. etc. una variable de salida cuyo estado responde a la ecuación de Boole: Z1= Y1 + (X1 . En la figura 4 se muestra el bloque que representa una transferencia de datos. carga de registros. Por ejemplo. dado que en él se expresa claramente qué es lo que se quiere lograr. En la tabla 2 se representa un conjunto de instrucciones con las que se construye el programa de un microcontrolador PIC. diferentes versiones para distintos desarrollos tecnológicos de un PLC. como evolución de las ecuaciones de Boole y los lenguajes de bloques funcionales. este tipo de lenguajes representa la transcripción de sentencias acordes con el set de instrucciones que va a manejar el autómata que describen funciones de suma. en una sola instrucción o símbolo se establece que cuando llega la instrucción de transferencia a través de una línea de control. mientras que los europeos han desarrollado los lenguajes literales. En general podemos decir que habrá tantos lenguajes como equipos e.Curso de PLCs Tabla 3 – Lenguaje booleano típico Instrucción (Nemónico) ADD AND AND NOT AND LD BCD BIN CMP CNT JME JMP LD LD NOT MOV OUT SUB END Descripción Suma Función lógica Y Función lógica NO Y Función lógica Y condicionada Convertidor binario a BCD Convertidor BCD a binario Comparación de variables numéricas Contador Retorno o fin de salto Salto condicional Variable de función lógica Variable de función lógica negada Transferir datos entre registros Variable de salida Resta Fin de un programa dio literal para la transcripción directa de las ecuaciones de Boole o funciones lógicas que definen una secuencia de control. el esquema de contactos es un lenguaje que facilita una tarea de programación. en este caso. operaciones lógicas AND. X2) Esta ecuación se transcribirá en lenguaje nemónico de la forma mostrada en la tabla 4. Para aquellos que están acostumbrados a realizar tareas de programación. LENGUAJES LITERALES Estos lenguajes describen “directamente” o en forma literal las ecuaciones que permiten que se lleve a cabo una operación y reciben el nombre de lenguajes “booleanos” ya que proporcionan un me- Tabla 4 – Ejemplo de aplicación del lenguaje Booleano. Por ejemplo. Es por esto que el lenguaje boolenao o literal se denomina también de lista de instrucciones o de nemónicos. se produce el traspaso de información desde un registro ORIGEN a un registro DESTINO. mientras que en la tabla 3 podemos ver algunas instrucciones de un lenguaje booleano empleado en autómatas. Instrucciones LD X1 AND X2 OR Y1 OUT Y1 Descripción Cargo X1 Hago Operación AND con X2 Al resultado hago operación lógica OR con Y1 El resultado lo envío a la variable Z1 Saber Electrónica . OR. incluso. Podemos decir entonces que lo que se define con cada lenguaje particular es una ecuación booleana que expresa la condición de estado de una variable de salida del sistema. ✪ Como puede apreciar. humedad. Los procesos industriales requieren algún tipo de programa de coordinación. Por Horacio D. o algún otro mecanismo. Hace sólo un par de décadas este proceso requería una secuencia de operación en base a relés que comandaban módulos de control de variables continuas y tableros indicadores. es decir. supervisión o control. interruptores y otros componentes utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. estos indicadores le decían al operador lo que debía hacer.) están definidos para obtener resultados esperados. levas. etc.ar INTRODUCCIÓN En todo proceso industrial existe una secuencia de operaciones en las que las variables del proceso (temperatura. El uso de un lenguaje de programación con una estructura o representación similar a la de los arreglos de relevadores en escalera (diagramas de escalera). ya que facilitó el entrenamiento de los operadores que ya conocían estos diagramas. nivel de unlíquido. Así. Vallejo e-mail: hvquark@ar. En este capítulo hablaremos de los principios de programación LADDER. NOT. Aún hoy se utiliza este lenguaje. etc. así como el "lenguaje Booleano" que se basa en los mismos principios del álgebra booleana. Es evidente que con el avance Saber Electrónica .) enteramente equivalentes al Lenguaje de Escalera.webelectronica.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº12: EL LENGUAJE LADDER PRIMERA PARTE L os controladores lógicos programables son controladores electrónicos digitales aparecidos a comienzos de los 70 para reemplazar a los circuitos de relés electromecánicos. considerado de bajo nivel.net www. fue el "Lenguaje LADDER o de Escalera".inter. fue una buena elección para “construir programas” que manejen a estos dispositivos. Para atender a los sistemas que precisaban cambios constantes.com. OR. Este último utiliza nemónicos (AND. Si se debía modifi- car el proceso de control por algún motivo. el primer lenguaje de programación para PLC's. NAND. se pensó en un sistema donde las variables pudieran ser gobernadas mediante el accionamiento de relés. el sistema era semiautomático. normalmente esto requería un desembolso importante de dinero y realizar el cambio podría demorarse bastante. tiempos. lo cual hace necesario un proceso de automatización de estas funciones que se pueden llevar a cabo de muchas formas. No podemos dejar de lado los pequeños PLCs para uso más personal (que se pueden emplear. ahora muchos PLC's incorporan instrucciones y módulos para manejar señales análogas y para realizar estrategias de control. además. Necesidades de chequeo de programación centralizada de las partes del proceso. capaces de tomar cualquier valor entre determinados máximo y mínimo) o entradas especiales para pulsos de alta frecuencia como los producidos por codificadores. Los PLC's resultaron muy prácticos ya que. esta definición está quedando obsoleta. en la que la corriente de entrada actúa sobre un LED. incluirse entradas y salidas analógicas (o sea. inclusive con múltiples procesadores. Los PLC's pueden realizar operaciones aritméticas. periféricos. maniobra de instalaciones y en aplicaciones de señalización y control. se definen dentro del programa interno de la computadora que ahora realiza el control del proceso industrial. pensada para ser utilizada en un ambiente industrial Dicho de otra manera. más sofisticados que el simple ONOFF. consumen poca potencia. Es más. Precisamente. temporizadores. incluso. ya que han aparecido los micro-plc's. Procesos de producción secuenciales.Curso de PLCs de la tecnología. una a una. si bien uno de los inconvenientes de utilizar estos dispositivos radica en la capacitación del personal que los va a utilizar. Instalaciones de procesos complejos. son ampliamente utilizados en el control de maniobras de máquinas. El tipo más común de entrada lógica es la dada por un interuptor o la optoacoplada. que permite el manejo de corrientes aceptables. poseen sistemas de auto-diagnóstico y tienen un reducido en función de las prestaciones que ofrecen. muchas veces las modificaciones son tantas que es preciso aumentar la capacidad del sistema y en ese caso sólo se puede expandir el hardware para cumplir con las nuevas exigencias. La CPU. pues los elementos “clásicos de control del sistema” tales como relés. El uso de una computadora permite cambiar la funcionalidad del control del proceso si más que cambiar el programa. procesamiento de señales continuas. o salidas para lazos de 4 a 20mA. el estado de una salida queda determinado por el estado de una cierta combinación de entradas sin importar la historia de éstas. las instrucciones cargadas por el usuario y las va ejecutando. Tal como comentamos. es la encargada de ejecutar el programa almacenado en la memoria por el operador. Su principal desventaja es el tiempo de respuesta. es posible realizar modificaciones con el simple comando a través del teclado de una computadora. Los PLC poseen una CPU. como la puerta de un cochera o las luces de la casa). El triac es una llave de estado só- Saber Electrónica . actuación de relés y contactores. En cuanto al costo tampoco hay problema. Sin embargo. un PLC es una computadora fácilmente programable para realizar tareas de control. etc. etc. a diferencia de los antiguos circuitos pueden ser reprogramados en proceso. que puede resultar alto para algunas aplicaciones. en dicho caso se emplean relés electrónicos (tiristores o triacs). tanto continuas como alternas. un controlador lógico programable (PLC) es toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. La CPU toma. Los periféricos constituyen la interfaz entre el PLC y el sistema controlado. En los sistemas de lógica combinacional. La salida más común es el relé. se debe poder disponer de todos los componentes de control sin demoras y con bajo costo. en la mayoría de las universidades de la especialidad se enseña tanto el funcionamiento como su empleo por lo cual es un tema superado. etc. ya que hay PLCs para todas las necesidades y a precios bajos. tratamientos complejos de datos.. La memoria almacena el programa de aplicación o de usuario y guarda el estado de las variables internas del programa como por ejemplo el haber alcanzado una temperatura determinada o haber procesado un número de piezas estándar. un PLC suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades: Espacio reducido. Constituyen entradas y salidas lógicas y pueden también. Cuando termina la secuencia de instrucciones programadas. etc. memoria. La “computadora” o mejor dicho: “el sistema de control computarizado” debe ser programable con facilidad por los técnicos que suelen operar el sistema y. dependiendo de la complejidad de cada PLC. destinados a pequeñas necesidades y al alcance de cualquier persona. conteo de variables. Cabe aclarar que. temporización. con lo cual es posible realizar el sensado de contactos. tales como el control PID. ocupan muy poco espacio. Procesos de producción variables. para automatizar procesos en el hogar. que a su vez ilumina un fototransistor que da el dato a la CPU sobre el estado de dicha variable (entrada). Además. transistores. poseen mayor capacidad de almacenamiento y pueden comunicarse más eficientemente con el programador y con otros controladores y computadoras en redes de área local (LAN). “el contador de programa de la CPU retorna al principio y sigue ejecutándolas de manera cíclica. De esta manera. como por ejemplo control PID. Si tuviéramos la posibilidad de trabajar con un PLC con entradas y salidas analógicas. fue una buena elección para “construir programas” que manejen a estos dispositivos. Así. y una determinada cantidad de entradas y salidas.Lección Nº 12: Programación LADDER Figura 1 conecta cuando es mayor que la deseada. fue el "Lenguaje LADDER o de Escalera". Las salidas del PLC deben protegerse contra las sobretensiones que pueden aparecer sobre ellas. que en el diagrama de escalera aparecen Saber Electrónica . la operación de nuestro control de temperatura con PLC sería la siguiente: “El PLC lee permanentemente la entrada correspondiente al sensor de temperatura. En función de lo dado en este curso.. son cada una un módulo que se elige en función de la aplicación y se montan sobre un rack para conseguir la capacidad de procesamiento adecuada. el primer lenguaje de programación para PLC's. etc. la CPU. etc. En ellos. el lector puede dedcir que un sistema básico de control con PLC posee una arquitectura como la mostrada en la figura 1. con una determinada cantidad de entradas (correspondiendo cada una a un sensor de alguna de las variables del proceso) y otras tantas salidas que comandan los diferentes actuadores. Aún hoy se utiliza este lenguaje. Los PLC modulares son una alternativa que permite la expansión del sistema. el uso de un lenguaje de programación con una estructura o representación similar a la de los arreglos de relevadores en escalera (diagramas de escalera). cuando la temperatura de un horno está baja. etc. ya que facilitó el entrenamiento de los operadores que ya conocían estos diagramas. Por ejemplo. NOT. Al igual que el transistor es rápido y menos robusto que el relé que puede manejar corriente alterna. Un PLC fijo es creado con un propósito determinado y no se puede expandir. conecta el calefactor y lo des- Lenguajes de Programación de un PLC Como dijimos al comienzo de esta nota. Podría. así como el "lenguaje Booleano" que se basa en los mismos principios del álgebra booleana. el programa interno del procesador ejecutará las instrucciones apropiadas y dará una orden a una salida para que se ponga en marcha el mecanismo que acciona el mechero del horno para que levante la temperatura. Con la estructura mostrada en el esquema de la figura 1. por infinidad de causas. con entradas y salidas acordes con las necesidades del sistema. un sensor dará la información al PLC por medio de una entrada. la fuente de alimentación (para el propio PLC y con capacidad de reserva que le permite también alimentar algunos sensores). con la adición de funciones especiales complejas. las salidas. como ser señales interferentes. podríamos implementar estrategias de control mucho más elaboradas.) enteramente equivalentes al Lenguaje de Escalera. Luego aparecieron los lenguajes de alto nivel como el "lenguaje de escalera" pero. Un PLC fijo consiste en un solo gabinete en el que se integran la CPU. OR. el PLC precisa un programa adecuado para funcionar con su máximo rendimiento (vimos en Saber Nº 177 cómo debe ser el lenguaje de programación de un PLC y en Saber Nº 178 el lenguaje de contactos y el lenguaje literal). la fuente de alimentación. Este último utiliza nemónicos (AND. NAND. Los actuadores son dispositivos de diferente tipo que permiten modificar el estado del sistema tal como lo define el conjunto de sus variables características . además utilizarse otra salida para activar un sistema de aviso cuando la temperatura está fuera del nivel de tolerancia por un tiempo superior al máximo permitido”. Como puede apreciar y tal como venimos describiendo desde la lección Nº 10. tensiones inducidas. lido para manejo de tensiones alternas. control adaptativo. El proceso posee N variables. etc. las entradas. cuando encuentra que la temperatura es menor a la deseada. considerado de bajo nivel. en lugar de hacerlo en el flujo y operación del proceso o sistema que se controla. Inclusive los procesos continuos pasan por estados (arranquemanual o automático. Es el conjunto de comandos que describen los estados. en la que describiremos la estructura del lenguaje LADDER. los programas resultantes son difíciles de modificar por no tener una estructura modular. Con el fin de simplificar la tarea de programación. Una tarea es una descripción de una actividad del proceso. para que estemos en condiciones de dar ejemplos ¿Quiere Aprender a Diseñar Circuitos con PIC? Ya está a la venta el segundo texto del Ing. Estas operaciones son del tipo “ MNEMONICOS”. Para disminuir este inconveniente. Con estos lenguajes. Vallejo que trata sobre los Microcontroladores PIC. Los lenguajes de lógica de relevadores en escalera. obedecen a una lógica de estado”. el método de programación más usado es quizá el LADDER.Saber Electrónica Nº 178 -). Los TASKS o Tareas son el elemento primario del modelo de lógica de estado. todas las actividades físicas pueden ser explicitadas en esta forma. la tareas de carga del horno. utilizan un marco de programación que obliga al programador a centrarse en cada salida individualmente. Así. se puede tener en la pantalla de una computadora una gráfica o dibujo que represente el sistema que se está controlando y. por manipulación de estos símbolos. la tarea de encendido de los calefactores. clicar sobre un símbolo que representa a una canilla para controlar la apertura de una válvula. La obra se divide en tres partes: Arquitectura de un PIC Manejo de las Instrucciones Aprendiendo a Programar con Sistemas Prácticos Reales Ya se encuentra en los mejores puestos de venta de revistas: Argentina: $15 . El programador puede olvidarse de los códigos concentrándose simplemente en conocer a fondo el sistema de control. por poder asemejarlo a diagramas eléctricos (en la lección anterior definimos al lenguaje escalera como un lenguaje de contactos.Curso de PLCs en el lugar de las salidas. etc. operación normal y parada). La lógica de estado hace referencia a “lenguajes de alto nivel o lenguajes de máquina”. el desarrollo y modificación del sistema es mucho más fácil y rápida que con lenguajes de nivel más bajo. y de hacerla accesible a quienes no han tenido experiencia previa con computadoras. es la utilización de códigos de operación en la forma de listado que le indica al PLC la secuencia exacta de operaciones a realizar. Este sistema está estandarizado y no depende de la marca de PLC que se está programando. para hacer cada vez más “amigable” la programación. que le enseña a construir programas mediante circuitos prácticos reales. por ejemplo. se realizan “programas a medida” basados en reglas que. arranque el calefactor 1 y encienda la luz indicadora". en el cual existen tareas (tasks). Si estuviésemos describiendo el proceso de horneado de pan tendríamos. utilizando el set de instrucciones del µC. Dicho de otra manera. Sin embargo. Los STATES o Estados describen el valor de una salida. eliminando la posibilidad de una programación sencilla. Cada estado contiene también las reglas de transición de estados. atraviesa una secuencia de estados y cada máquina o proceso es un conjunto de dispositivos o componentes físicos. expresada secuencialmete y en relación al tiempo. LOAD (cargue). Además la operación de cualquiera de estos dispositivos. el proceso en un sistema real. etc. también de alto nivel. como venimos diciendo en este curso. que son muy similares a los lenguajes de programación de computadoras como el Basic y el C. Si se emplea esta lógica de programación. existen programas para computadora que permiten construir los programas de PLC de forma gráfica. Otro método consiste en la utilización de símbolos gráficos que representan determinadas operaciones básicas del PLC.Otros Países: U$S 9 Saber Electrónica . Cada estado implica un conjunto de "tiempos" por los cuales pasa la tarea. los cuales son enunciados (statements) por comandos. vea la figura 1 de dicha lección . Por otra parte. La programación con un método escalera requiere el uso de soluciones de casos especiales. puede ser descrita como una secuencia de pasos con respecto al tiempo. Aquí se utiliza un modelo jerárquico. muchas veces. Los SATEMENTS o Enunciados describen la actividad relacionada con la salida de cada estado. En base a esta técnica se desarrollaron los Lenguajes Especiales de Computadora. Las condiciones de prueba o eventos que causan que un dispositivo cambien de estado también son fáciles de programar. es decir. Pero. Uno de estos métodos. códigos que indican sentencias: GOTO (vaya a). por ejemplo: "si la temperatura está por debajo de T1. En la próxima edición daremos la segunda parte de esta lección. la tarea de control de temperatura. subdivididas en estados (states). la tarea de apagado del horno. se han concebido distintos métodos más o menos estándard de programación de PLC. El nombre del método de progra- mación “ladder” (que significa escalera en inglés) proviene de su semejanza con el diagrama del mismo nombre que se utiliza para la documentación de circuitos eléctricos de máquinas. por ser un lenguaje comprensible por electricistas y técnicos en electrónica que realizan el mantenimiento de empresas que han incorporado automatismos electrónicos en sus procesos de producción. A continuación veremos qué es el lenguaje Ladder y cuál es la sintaxis de la programación. luego estudiamos el lenguaje de contactos. tratando de emplear el léxico comprendido internacionalmente. Vallejo e-mail: hvquark@ar. (que nosostros hemos llamado lenguaje de contactos). dando ejemplos que le permitan al lector comprender fácilmente su sintaxis. Por Horacio D.inter. de qué forma debe conectarse un PLC con el mundo exterior y cómo pue- den ser los equipos comerciales.Curso de PLCs CURSO DE AUTÓMATAS PROGRAMABLES PLC LECCIÓN Nº12: EL LENGUAJE LADDER SEGUNDA PARTE E n la edición anterior dijimos que aún hoy se sigue utilizando la programación tipo “escalera” o Ladder. Es por este motivo que decidimos introducirnos al mundo de la programación a través de este método. etc. Un diagrama que explica un ejemplo de programación ladder se muestra en la figura 2. La línea vertical izquierda represen- Saber Electrónica . Para entender la “estructura” debemos considerarlo como un circuito eléctrico. En este capítulo volveremos a “redefinir” los elementos de esta programación. cómo son las entradas y salidas. tal como se conoce a la forma gráfica de describir la programación escalera (ladder).net www. al principio creí conveniente hablar sobre equipos comerciales pero las primeras consultas realizadas por los lectores me hizo caer en la cuenta que la gran mayoría de las personas que trabajan con autómatas desconocen la capacidad de estos equipos. entre otras cosas. en la lección Nº 10 comenzamos a describir los lenguajes de programación.com. Sin embargo.ar INTRODUCCIÓN Cuando decidí escribir artículos sobre PLC. En estos diagramas se emplean símbolos cuyo significado fue estudiado en la lección Nº 10 y que sintetizamos en la figura 1. Es por eso que a lo largo de las 12 primeras lecciones de este curso he intentado definir qué es un automatismo. introduciendo los conceptos de “señal” y “variable”.webelectronica. En el tercer rung.Curso de PLCs Figura 2 binas de relé). En estas ta un conductor que posee una tensión aplicada respecto de masa. la carga 6 se activará si el contacto 40 no está actuado (vea que es un contacto normal cerrado) y si “además” están cerrados los contactos 30 ó 50 ó ambos. Las líneas horizontales representan “ramas de circuitos” que suelen denominarse líneas de escaneo o rungs. Según la programación ladder. la denominación de la bobina y sus contactos suele ser la misma para que el operador pueda asociarla con facilidad. la carga conectada en un rung puede ser la bobina de un relé cuyos contactos asociados están en el mismo rung o en otro y en ese caso. y la línea vertical derecha representa precisamente el conductor de tierra o masa. línea escaneada o RUNG. Una vez que se activa la carga 1. lámparas indicadoras. Para entender esto. ya que sólo así podrá circular corriente. En el quinto y último rung. En el segundo rung. Con esta simbología. supongamos que la carga no se encuentra activada. Muchas veces. por lo cual no debe estar actuado si queremos que por él circule corriente). El símbolo —( )— representa una carga. la carga 2 se activará sólo cuando el contacto 10 esté cerrado. las cargas 3 y 4 (conectadas en paralelo) se activarán cuando el contacto 20 no esté actuado (20 es un contacto normalmente cerrado. por lo general bobinas de relés. El cuarto rung representa la conexión en serie de dos contactos (denominados 10 y 30) para que sólo se conecte la carga 5 cuando ambos estén cerrados. la salida 1 (carga 1). vea el gráfico de la figura 3. está conectada cuando se activa la bobina del relé 12 (no está presente en el gráfico) cuyos contactos normal abiertos están en serie con dicha carga. Es decir. En el ejemplo de la figura 2 no hay ningún contacto asociado a las cargas (bo- Figura 3 Saber Electrónica . se cierran las contactos 1 y ya no hace falta que esté activado 4 para mantener la carga activada. sus contactos reciben el nombre de la carga. la carga 1 se activará cuando no esté actuado el contacto 5 y se active la bobina del relé 4 (no presente en el circuito) para que se cierren sus contactos. cuando las cargas son bobinas de relés. por lo que el contacto 1 está abierto y el contacto 5 está cerrado. El símbolo —l l— representa un contacto normalmente abierto y el símbolo —l/l— representa un contacto normalmente cerrado. Figura 1 en el primer renglón. etc. Recuerde que. Lección Nº 12: Programación LADDER do un oscilador a relés cuyo ciclo de activación depende de la demora en la activación de los contactos una vez que hemos energizado Figura 4 la carga. Con este tipo de diagramas se describe normalmente la operación eléctrica de distintos tipos de máquinas, y puede utilizarse para sintetizar un sistema de control y, con las herramientas de software adecuadas, realizar la programación del PLC o autómata. Esto es particularmente útil para quienes están habituados a realizar proyectos o el mantenimiento eléctrico de máquinas. Ahora bien, a la hora de tener que construir o interpretar el programa de un PLC debemos recordar que mientras que en el diagrama eléctrico todas las acciones ocurren simultáneamente, en el programa se realizan en forma secuencial, siguiendo el orden en el que los rungs fueron escritos, y que a diferencia de los relés y contactos reales (cuyo número está determinado por la implementación física de estos elementos), en el PLC podemos considerar que existen infinitos contactos auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar, carga, etc. Además, todo PLC cumple con un determinado ciclo de operaciones que consiste en leer las entradas, ejecutar todo el programa y actualizar las salidas tal como hayan resultado de la ejecución del programa. Como consecuencia, si una determinada salida toma dos valores diferentes durante la ejecución de una “rutina” del programa, solo aparecerá a la salida el último de los valores calculados, excepto que en el programa se especifique lo contrario. Para entender esto, Fig. 5 vea “el programa” descripto por el circuito de la figura 5. El contacto 1 se encuentra abierto y la salida 2 aparece como permanentemente desactivada. Sin embargo, internamente el PLC puede hacer que 2 oscile, pero por actualizar la salida sólo una vez por ciclo de programa, este efecto no es visible. Se deduce entonces que el procesamiento de entradas y salidas de un PLC no es "en paralelo" como en un sistema no programado sino que debe seguirse una secuencia de instrucciones denominado “programa” y que suele llevarse a cabo a una gran velocidad. Por lo dicho, el tiempo empleado por el PLC en ejecutar el programa es un parámetro importante ya que de eso depende muchas veces la eficiencia de un sistema automático. El tiempo empleado por el PLC para ejecutar determinado programa es lo que se conoce como TIEMPO DE SCAN (scan = barrido en inglés). Los fabricantes de autómatas suelen especificar este tiempo de diversas formas, como por ejemplo indicando el tiempo necesario para ejecutar una sola instrucción y el tiempo para ejecutar un programa completo en toda su longitud (tiempo de ciclo y período total de ejecución respectivamente). Cuando se habla del tiempo de ejecución de una sola instrucción, este NO es el mismo tiempo que el necesario para ejecutar un programa completo. condiciones si se actúa momentáneamente el contacto 4, la carga 1 queda energizada y el contacto auxiliar 1 se cierra. Ahora, si se libera el contacto 4, sigue existiendo un camino para la corriente, por lo que una vez conectada la carga sólo se la puede desconectar actuando el contacto 5. Por lo dicho, este esquema eléctrico representa un sistema de encendido y apagado de una carga con un pulsador de arranque y otro de parada. Antes de continuar con la explicación de nuestra “forma” de programación, observe atentamente el circuito eléctrico representado en la figura 4 e intente explicar su funcionamiento… Bien, veamos si lo que ha deducido es lo correcto. Suponemos que inicialmente ninguna de las salidas está activada, ya que acabamos de alimentar al sistema, por lo que el contacto 10 permite el paso de corriente y se activa la carga 20. Esto permite que se cierren los contactos 20 del segundo rung con lo cual se activa la carga 10, haciendo que se abran los contactos del primer rung. Al suceder esto, se interrumpe la alimentación de la bobina 20, con la consecuente liberación de su contacto auxiliar y la desconexión posterior de la bobina 10. A partir de este momento el ciclo se repite indefinidamente por lo cual hemos construi- DEL LA SINTAXIS Y EL VOCABULARIO LADDER No quedan dudas que hasta ahora, el sistema de programación ladder tiene una gran similitud con un circuito eléctrico. De esta manera se simplifica muchísimo el aprendizaje por parte de personas que tengan una mínima familiaridad con sistemas eléctricos y electromecánicos. Por otra parte, todos los lenguajes, sean naturales como el castellano o el inglés; o artificiales, como lo Saber Electrónica Curso de PLCs Figura 7 Figura 6 son todos los lenguajes de programación, tienen un vocabulario y un conjunto de reglas para combinar las palabras en sentencias comprensibles. No pretendo que aprenda a programar un PLC pero si quiere manejarlo es preciso que conozca cuáles son los elementos disponibles por el programador para expresar lo que la máquina debe hacer y la sintaxis del lenguaje que ha de utilizar o sea, las formas permitidas de conectar los elementos para poder expresar acciones que no resulten redundantes o ambiguas. Cada rung del programa ladder, tiene en el margen izquierdo un conjunto de condiciones que deben cumplirse para activar las salidas que se encuentran en el margen derecho. Por lo tanto, la primera regla consiste en saber que todas las entradas deben “escribirse” sobre el margen izquierdo y todas las salidas sobre el margen derecho. También dijimos que los elementos a evaluar para decidir si se debe activar o no las salidas en determinado rung, son variables lógicas o binarias, que pueden tomar sólo dos estados: abierto o cerrado (“1” ó “0”), y que provienen de entradas asociadas al autómata o de relés internos del PLC. En la programación ladder, estas variables se representan por contactos, que pueden estar en solo dos estados: abierto o cerrado. La combinación de las variables de entrada se realiza a través de las llamadas "Funciones Lógicas", que suelen representarse por cuadros conocidos como "Tablas de Verdad". Existe una equivalencia entre las tablas de verdad, la lógica de contactos y la forma en que expresamos verbalmente la operación de una función lógica. En la figura 6 se observa la equivalencia entre la función “negación” y la lógica de contactos empleada por ladder, vea que esta función representa un contacto normal cerrado de modo que la salida está activada sólo si la entrada está desactivada. En la figura 7 se observa la función lógica AND que se representa por medio de dos contactos en serie con la carga de modo que hace falta ¿Quiere Aprender a Diseñar Circuitos con PIC? Ya está a la venta el segundo texto del Ing. Vallejo que trata sobre los Microcontroladores PIC, que le enseña a construir programas mediante circuitos prácticos reales, utilizando el set de instrucciones del µC. La obra se divide en tres partes: Arquitectura de un PIC Manejo de las Instrucciones Aprendiendo a Programar con Sistemas Prácticos Reales Ya se encuentra en los mejores puestos de venta de revistas: Argentina: $15 - Otros Países: U$S 9 Saber Electrónica Lección Nº 12: Programación LADDER Figura 8 de este circuito paralelo, representará el cumplimiento de uno solo de los renglones, sin embargo, si se cumplen los dos renglones también se activará la salida Z. Las salidas de un programa ladder son equivalentes a las cargas (bobinas de relés, lámparas, etc.) en un circuito eléctrico. Como indica esta analogía, dos o más salidas pueden programarse en paralelo siempre que querramos activarlas y desactivarlas a la vez. Como salidas en el programa del PLC tomamos no sólo a las salidas que el equipo provee físicamente hacia el exterior, sino también las que se conocen como "Relés Internos". Los relés internos son simplemente variables lógicas que podemos usar para memorizar estados o como acumuladores de resultados que utilizaremos posteriormente en el programa. Existen dos formas básicas de activar o desactivar las salidas: con retención y sin retención. La forma más común es la de salida no retenida, lo que significa que la salida es activada si se cumplen las condiciones del rung en el que está programada y se desactiva inmediatamente cuando las condiciones dejan de cumplirse. Las salidas retenidas se activan y desactivan en rungs diferentes y por instrucciones diferentes. Cuando se cumple el rung en el que la salida debe activarse, ésta lo hace y permanece así, aún cuando la condición de activación deje de cumplirse. El único modo de apagar o desactivar la salida retenida es programar un rung con la correspondiente instrucción de apagado de la salida en cuestión. Las instrucciones de retención y liberación de salidas se usan siempre por pares tal como estudiaremos oportunamente. ✪ que ambos contactos (entradas) estén activados para que se active la salida. En la figura 8 se observa la función lógica OR que se representa por medio de dos contactos en paralelo que están en serie con la carga de modo que hace falta que sólo un contacto (entradas) esté activado para que se active la salida. Para construir el diagrama de lógica de contactos debemos fijarnos en los renglones de la tabla de verdad Si Ud. es suscriptor de la obra, reclámelo GRATIS!!! en los que la salida debe esC ONTIENE : tar activada. En la figura 8 Fascículos 1 a 4 de la Enciclopedia resultan ser el primero, el seTomo 1 de “Electrónica en Acción” (que trata temas tales como: gundo y el cuarto. Cómo evaluar las características de un equipo de audio, Memorias, Sintetizador para Música Electrónica, Tecnología de fabricación de componentes, Como existe más de una Montajes, etc.). situación en la que la salida Tomo 1 de “Circuitos Integrados” con la explicación, características y montajes con los integrados más utilizados en electrónica. debe activarse, vemos que Video Presentación: a través del cual el Ing. Vallejo lo guía paso a pala salida se activará cuando so para el estudio de la obra. Video de Electrónica Básica: para que Ud. aprenda electrónica mediante un se cumpla la condición del método audiovisual sencillo y fácil de comprender. primer renglón de la tabla de Programas: 1) Laboratorio Virtual con la posibilidad de diseñar circuitos verdad, O (OR) la condición impresos. 2) DEMO clásico del laboratorio explicado en Saber Electrónica. 3) Programa para crear el circuito imprede los proyectos creados en el Workbench. 4) Compresor-descompresor de archivos+parche para español+videl segundo renglón, O (OR) so deo demostrativo. 5) Programador de microcontroladores y memorias. 6) Lector de Tarjetas: carpeta que contiene la condición del cuarto ren- diferentes archivos sobre tarjetas telefónicas, incluyendo varios programas lectores. glón. Comparando esto con la tabla de verdad de la función OR, vemos que tendremos que poner circuitos en paraValor del CD: Argentina: $15, México: $10 M.N., Otros Países: U$S15. Si es suscriptor, reclámelo GRATIS. lelo. Cada una de las ramas Si aún no está suscripto a esta enciclopedia, hágalo llamando ahora al 4301-8804 y reciba sin cargo los 6 CDs de la obra. Éste es el CD Nº 1 de la Enciclopedia “Teoría, Servicio y Montajes” Saber Electrónica Los lenguajes de programación de alto nivel suministran una solución más general para resolver el problema de co- municación hombre-robot. Esta circunstancia. entonces se hace funcionar al robot a la velocidad correcta en el modo repetitivo. Sin embargo. es la solución más común utilizada en el presente para los robots industriales.. Los sistemas de reconocimiento de la voz en la tecnología moderna son bastante primitivos y suelen depender de quien habla. Guiar al robot en movimiento lento. aunque en la actualidad es posible reconocer las palabras separadas en tiempo real debido a los cada vez más rápidos componentes de las computadoras y algoritmos de procesamiento más eficientes. etc. ha obligado a los constructores de robots e investigadores a diseñar lenguajes propios de la Robótica.CURSO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE PLC Lección Nº 13 Lenguaje de Programación de los Robots Un autómata programable es una máquina que recibe órdenes y actúa en consecuencia para cumplir un proceso en función del programa almacenado. también conocido como guiado. Estas tareas no requieren interacción entre el robot y su entorno y pueden ser programadas fácilmente por guiado. 2) reproduciendo y repitiendo el movimiento enseñado. enseñanza y repetición y lenguajes de programación de alto nivel. La enseñanza y repetición.com INTRODUCCIÓN En las máquinas controladas por sistemas informáticos. BASIC. los robots fueron utilizados con éxito en áreas tales como soldadura por arco voltaico o pintura con spray utilizando el guiado (Engelberger [1980]). los lenguajes desarrollados hasta el momento. y tres soluciones generales para lograrlo. 3) si el movimiento enseñado es correcto. son programados mediante técnicas usuales. En la década anterior. lo que ha impedido la Saber Electrónica . se han dirigido a un determinado modelo de manipulador y a una tarea concreta. Estos sistemas pueden reconocer un conjunto de palabras concretas de un vocabulario muy limitado y en general exigen al usuario una pausa entre las palabras. la utilización de robots para llevar a cabo las tareas requieren técnicas de programación en lenguajes de alto nivel ya que el robot de la línea de producción suele confiar en la realimentación de los sensores y este tipo de interacción sólo puede solo puede ser mantenida por métodos de programación que contengan condiciones. un conjunto de botones (uno para cada movimiento) o un sistema de manipulación maestro-esclavo. para aproximarse a su configuración y a los trabajos que han de realizar. Existen tanto en la industria como en el mercado. La enseñanza y repetición se lleva a cabo normalmente con los siguientes pasos: 1) dirigiendo al robot con un movimiento lento utilizando el control manual para realizar la tarea completa y grabando los ángulos del movimiento del robot en los lugares adecuados para que vuelva a repetir el movimiento. Hay varias maneras de comunicarse con un robot. PASCAL. Este método implica enseñar al robot dirigiéndole los movimientos que el usuario desea que realice. que son reconocimiento de palabras separadas. Autor: Samuel Candelas Rodríguez email: scaronline@hotmail. Los lenguajes clásicos empleados en informática. puede ser en general llevado a cabo de varias maneras: usando un joystick. como el FORTRAN. no disponen de las instrucciones y comandos específicos que necesitan los robots. En esta lección volcamos los conceptos vertidos por el autor en su monografía redactada para la UNAM Campus Aragón. por lo que su correcta adaptación con la tarea a realizar y la sencillez de manejo. son factores determinantes del rendimiento obtenido en los robots industriales. PLCs que responden al diseño de robots y éstos a su vez. Sin embargo. la utilidad del reconocimiento de palabras separadas para describir la tarea de un robot es bastante limitada. el lenguaje es el medio que utiliza el hombre para gobernar su funcionamiento. Por el contrario. cuya confección no requiere de la intervención del robot. en la puesta a punto final. Cartesiano. de características netamente diferentes: 1. la labor del tratamiento de las situaciones anormales. pueden confeccionarse programas de trabajo complejos. mediante el sistema de transformación correspondiente. sin poseer una unidad formal y careciendo de estructuras a nivel de datos y de control. independizando a la programación del modelo particular del robot.CURSO DE AUTÓMATA PROGRAMABLE PLC Lección Nº 13 . etc. Este hecho confiere "popularidad" al programa. empleo de bases de datos. colisiones. las acciones del brazo manipulado. similares a los de la programación gestual. que van definiendo con rigor las operaciones necesarias para llevar a cabo la aplicación. En la programación textual. hay dos niveles: 1º. sólo. Programación textual especificativa.Conclusión Características del Lenguaje Ideal para Robótica En la edición anterior dimos la primera parte de esta lección en la que “procuramos” delinear las características de un lenguaje de programación óptimo para utilizar en un robot o un autómata. en coordenadas cartesianas. con inclusión de saltos condicionales. Dentro de la programación textual. posibilidad de creación de módulos operativos intercambiables. queda a cargo del programador. puede utilizarse en otro. debiendo ser sustituidos por cálculos más perfectos y por una comunicación con el entorno que rodea al sistema. los posicionamientos seleccionados mediante la programación gestual no son suficientes. puesto que un programa confeccionado para uno. la posibilidad de edición es total. En una aplicación tal como el ensamblaje de piezas. prácticamente. Los lenguajes del tipo cartesiano utilizan transformaciones homogéneas. Articular. A continuación seguiremos con el análisis de los diferentes lenguajes en busca de nuestros objetivo. Aunque esta acción es bastante simple para motores de paso a paso y corriente continua. sino que se calculan en el programa. Se puede decir que la programación explícita engloba a los lenguajes que definen los movimientos punto por punto. con diferentes coordenadas. Programación textual explícita. El robot debe intervenir. 2. Con este tipo de programación. existen dos grandes grupos. es decir. Existen dos tipos de movimientos: a. Autor: Samuel Candelas Rodríguez email: scaronline@hotmail. cuando el lenguaje se dirige al control de los movimientos de las diversas articulaciones del brazo. el programa consta de una secuencia de órdenes o instrucciones concretas. b. se efectúan "off-line". Según las características del lenguaje. Son lenguajes que se parecen al BASIC. En la programación textual explícita. los lenguajes del tipo articular indican los incrementos angulares de las articulaciones. el operador no define. los del punto final del trabajo (TCP). Nivel de movimiento elemental Comprende los lenguajes dirigidos a controlar los movimientos del brazo ma- nipulador. mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas. capacidad de adaptación a las condiciones del mundo exterior. Con este tipo de programación. etc. al no tener una referencia general Saber Electrónica .com PROGRAMACIÓN TEXTUAL EXPLÍCITA El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias. pero bajo la forma de un lenguaje formal. en la que se requiere una gran precisión. Dentro de la programación explícita. es decir. cuando el lenguaje define los movimientos relacionados con el sistema de manufactura. FF (adelantar). Los lenguajes correspondientes al nivel de movimientos elementales aventaja. éste resolverá la mayoría de los problemas. o mundo donde se encuentra el robot. RADIOS DE FM DE BAJA POTENCIA. Nivel estructurado Intenta introducir relaciones entre el objeto y el sistema del robot. para ajustar el programa al entorno del robot. Además. así como de tratar informaciones sensoriales. se precisa de una ejecución previa. GUITARRA. En el lenguaje FUNKY se usa un mando del tipo "joystick" para el control de los movimientos. INDICACIONES DE PRUEBA Y AJUSTE... En los lenguajes estructurados. no físico. Este modelo será. en la que el usuario describe las especificaciones de los productos mediante una modelización. relaciones entre ellos. PAUSE.. disponiendo.. La programación se realiza "off-line" y la conexión CAM es posible. permitiendo expresar las sentencias en un lenguaje similar al usado comúnmente. Dada la inevitable imprecisión de los cálculos del ordenador y de las medidas de las piezas. hay dos clases. ETC. al igual que las tareas que hay que realizar sobre ellos. Por este motivo dichos lenguajes no son populares hoy en día. es típico el empleo de las transformaciones de coordenadas. se define el producto final. CONTROLADO DIGITALMENTE CON TONO DE GRAVES Y AGUDOS. MANUAL DE REPARACIONES. RECORD (grabar). Los lenguajes más conocidos en programación gestual punto a punto son el FUNKY. obstáculos. computadoras potentes para el procesado de una abundante información. FR (atrasar). pero que requiere. una base de datos más o menos compleja. Dentro de la programación textual especificativa. El sistema informático para la programación textual especificativa ha de disponer del modelo del universo. lo que supone poder llevar a cabo trabajos complicaKIT CONSISTENTE EN: dos. etc. STOP. PROGRAMACIÓN TEXTUAL ESPECIFICATIVA Se trata de una programación del tipo no procesal. Se puede decir que los lenguajes correspondientes a este tipo de programación adoptan la filosofía del PASCAL. como INSERT (insertar un punto o una operación de trabajo) y DELETE (borrar). los movimientos pueden tener lugar en sis- El trabajo de la programación consistirá. cuando el modelo se orienta hacia los objetivos.PLC de la posición de las articulaciones con relación al entorno. al estar el manipulador en línea funciona como un digitalizador de posiciones. principalmente. según que la orientación del modelo se refiera a los objetos a los objetivos. el lenguaje trabaja con ellos y establece las Saber Electrónica . mientras que el T3 dispone de un dispositivo de enseñanza ("teach pendant"). simplemenen la descripción . y el T3. CONSULTE PRECIOS PARA SOCIOS DEL CLUB SABER ELECTRONICA. QUE INCLUYE: PLANOS DE ARMADO Y LISTA DE MATERIALES TEXTO CON LA TEORIA DE FUNCIONAMIENTO ARCHIVOS DE SIMULACIÓN COMPUTADA.. cámaras de TV. es difícil relacionar al sistema con piezas móviles. y en los dos lenguajes mencionados. ya que disponen de unas instrucciones similares: PLAY (reproducir). los modelos del universo son del tipo geométrico. original de CINCINNATI MILACROM para su robot T3. puede disponer de instrucciones auxiliares. AMPLIFICADOR DE AUDIO KIT . Describen objetos y transformaciones con objetos. para que los lenguajes se desarrollen sobre una estructura formal. El uso de lenguajes con programación explícita estructurada aumenta la comprensión del programa. etc. 2º. siempre . TAMBIEN DISPONIBLE LA PLAQUETA ARMADA (su costo es de $125). en la posibilidad de realizar bifurcaciones simples y saltos a subrutinas.. Por otra parte. ESTUDIOS DE GRABACION. que exigen un cierto nivel de conocimientos..AUDI 60W. EN DIFERENTES MODELOS PARA EL HOGAR. Como en un grabador de cassettes.. de una estructura de datos arborescente. desde el usuario hasta el sistema informático... a los de punto a punto.LANZAMIENTO. te. combinando la Automática y la Inteligencia Artificial. normalmente. muchos de ellos. Si el modelo se orienta al nivel de los objetos. creado por IBM para uno de sus robots. Conceptualmente. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN GESTUAL PUNTO A PUNTO Se aplican con el robot "in situ". de las tareas a realizar. Actualmente. La creación de lenguajes de muy alto nivel transferirá una gran parte del trabajo de programación. reduce el tiempo de edición y simplifica las acciones encaminadas a la consecución de tareas determinadas.EXTRAORDINARIO. Los lenguajes con un modelo del universo orientado a los objetos son de alto nivel. recordando a las normas de funcionamiento de un magnetofón doméstico. según la clase de aplicación. Adquiera el curso de amplificadores con el kit completo por sólo $100 FORMA PARTE DE UN FUTURO PROYECTO COMPLETO QUE INCLUYE: PREAMPLIFICADOR SIN POTENCIOMETROS. EN VENTA EN EDITORIAL QUARK Y LOCALES AUTORIZADOS. DE 60W SOBRE 8 OHM. PLACA DE CIRCUITO IMPRESO Y COMPONENTES. Aplicado al robot PACS y desarrollado por RPI. EMILY. los saltos condicionales y a subrutina. SIGLA. mientras que en el FUNKY está constituido por el IBM SYSTEM-7 (Macintosh).0 6. aunque siguen manteniendo pocas posibilidades de programación "off-line".Fue diseñado por UNIMATION INC para sus robots UNIMATE y PUMA.Dotado con un LSI-II como procesador central. Es un lenguaje del tipo intérprete. RCL. ha sido diseñado por SRI INTERNATIONAL.. cilíndricas o de unión. tienen. así como revisar el programa paso a paso.0. pero el más usado es el DIP de 64 Pines. es del tipo intérprete. Viene en varios encapsulados. capaz de seleccionar una pintura y reconocer objetos presentes en su base de datos. 32 bits internos) cabeza de la familia M68K. por lo general. como ventajas destacables. 25. Posee 19 registros de los cuales 17 pueden ser usados por el programador. emplea un mini-ordenador con 8 K de memoria.0 5. 12. 100. movimiento. son sencillas e intuitivas. CLOSE.. -100. Estos lenguajes son. fuerza. Otros datos interesantes de este grupo de lenguajes son los siguientes: ANORAD.Características del Lenguaje Ideal para Robots temas de coordenadas cartesianas. En comparación. ya sea en coordenadas articulares. al microprocesador 68000 de Motorola de 16/32 bits (figura 1). utilizado para robot ANOMATIC. que se comunica con procesadores individuales que regulan el servocontrol de cada articulación. hacia delante y hacia atrás.. Usa el procesador IBM 370/145 SYSTEM 7 y está escrito en Ensamblador. 0.. 10. APRO PART. con excepción del RPL. también. -50. Es del tipo intérprete y está escrito en Ensamblador. proximidad y presencia. su espacio de direccionamiento es de 16 MBytes.. APRO PART. Utiliza. El Motorola MC68000 es un microprocesador de 16/32 bits (16 bits externos. (figura 2). siendo posible insertar y borrar las instrucciones que se desee. 0.5 y 16MHz.0 8. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN A NIVEL DE MOVIMIENTOS ELEMENTALES Como ya se mencionó. MAL.Se trata de una transformación de un lenguaje de control numérico de la casa ANORAD CORPORATION. VAL. Se citan. El RPL dispone de un sistema complejo de visión. entre los más importantes: ANORAD EMILY RCL RPL SIGLA VAL MAL Figura 1 LENGUAJES ESTRUCTURADOS DE PROGRAMACIÓN EXPLÍCITA Teniendo en cuenta las importantísimas características que presenta este ti- Saber Electrónica . MOVES DROP 7. como CPU.. un PDP 11/03. con un Mini-multiprocesador.Se ha creado en el Politécnico de Milán para el robot SIGMA. como CPU. tiene 56 instrucciones con 14 modos de direccionamiento. Todos ellos mantienen el énfasis en los movimientos primitivos. o cartesianas. APRO DROP.0. se tratan los movimientos de punto a punto. APRO DROP. Es posible. OPEN. Escrito en Ensamblador. La mayoría dispone de comandos de tratamiento a sensores básicos: tacto. un LSIII. emplea. en idioma inglés. del tipo intérprete. como procesador. implementar funciones relacionadas con sensores externos.0 .Desarrollado por OLIVETTI para su robot SUPER SIGMA. expresados en forma de lenguaje. El lenguaje FUNKY dispone de un comando especial para centrar a la pinza sobre el objeto. como se puede apreciar por el programa siguiente: Figura 2 LISPT PROGRAM PICKUP 1.0 4.Es un lenguaje creado por IBM para el control de uno de sus robots. además de un aumento de las operaciones con sensores.0 2. El procesador usado en T3 es el AMD 29000 ("bit slice"). MOVES PART 3. Las instrucciones. que tiene un compilador. y aplicado a los robots PUMA. escrito en FORTRAN. Hay modelos para frecuencias de reloj de 8..END RPL. Los lenguajes EMILY y SIGLA son transportables y admiten el proceso en paralelo simple. Emplea. cilindros y esferas. se puede lograr una estructura superior que los relacione..Creado por GENERAL ELECTRIC para su robot ALLEGRO y escrito en PASCAL/FORTRAN. como CPU a un IBM 370/145 SYSTEM 7. Los lenguajes AL. po de programación. y el HELP carecen de capacidad de adaptación sensorial. lenguaje en el que se escribió. merecen destacarse los siguientes lenguajes: AL HELP MAPLE PAL MCL MAL EXTENDIDO Un sencillo ejemplo.. todos los lenguajes de este grupo están provistos de estructuras de datos del tipo complejo. planos y posiciones. la parte superior e inferior del objeto 01. Sólo el PAL. AFFIX 01B TO ARM Fija el sistema de coordenadas de 01 con el de la pinza del brazo.Procede del Politécnico de Milán. A continuación.Su filosofía se basa en definir una serie de planos. al igual que el MAL. MAL EXTENDIDO. RELEASE Suelta 01 sobre 02. es procesada para que satisfaga la ecuación del procesamiento.Lo creó la compañía MC DONALL DOUGLAS. asimismo.Trata de proporcionar definiciones acerca de los movimientos relacionados con los elementos sobre los que el brazo trabaja. Se aplica. UNIFIX 01 Destruye la relación entre el sistema de coordenadas del brazo y 01. respectivamente..Escrito. como ampliación de su lenguaje de control numérico APT. el MCL posee comandos de visión para identificar e inspeccionar objetos. y se intenta colocar al primero encima del segundo. al robot SIGMA. Así. es un intérprete escrito en FORTRAN y Ensamblador..PLC Figura 3 HELP. podría ser: MOVE ARM TO 01AS El brazo se desplaza hasta la posición de asimiento de 01. puede mostrar el interés del control estructurado. de un conjunto especial de subrutinas para la ejecución de cualquier tarea. Dispone. Fue diseñado por el laboratorio de Inteligencia Artificial de la Universidad de Stanford. como intérprete. Es un lenguaje compilable que se puede considerar apto para la programación de robots "off-line". al que incorpora elementos de programación estructurada que lo potencian notablemente. con estructuras de bloques y de control similares al ALGOL. transformaciones y el MAPLE permite la definición de puntos. Utilizando como CPU. Como CPU. Con excepción de HELP. MAPLE y MCL. Un programa "orientativo". por IBM para el robot de la misma empresa. proximidad. MCL. utilizando como procesadores centrales. mientras que 01AS indica su posición de asimiento. movimiento. en AL. se exponen las características más representativas de los lenguajes dedicados a la programación estructurada. también. capaz de aceptar sensores de fuerza y de visión. utilizando el lenguaje AL. etc. de carácter didáctico.. 01T y 01B señalan. MAPLE. en lenguaje PL-1. MOVE 01B TO 02T Mueve la parte inferior de 01 hasta la parte superior de 02. GRASP agarra a 01. Supongamos que se dispone de los objetos 01 y 02. para mover el brazo del robot en coordenadas cartesianas. posiciones y transformaciones. Cada una de sus instrucciones. permite el movimiento simultáneo de varios brazos. que coloque 01 sobre 02. tiene capacidad para soportar informaciones de sensores externos. tienen comandos para el control de la sensibilidad del tacto de los dedos (fuerza. Además. Está dedicado al manipulador de Stanford. a un PDP 11.. PAL. líneas. Partiendo de la definición de unos objetos. usan un PDP 11/70.Desarrollado por la Universidad de Purdure para el manipulador de Stanford. el PAL usa. AL.. En la figura 3 se muestra la configuración del sistema de este ejemplo. Las partes del objeto 02 se denominan de la misma forma. que dan lugar a otros cuerpos deri- Saber Electrónica . LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN ESPECIFICATIVA A NIVEL OBJETO En este grupo se encuentran tres lenguajes interesantes: RAPT AUTOPASS LAMA RAPT. fundamentalmente. el AL utiliza vectores. a un PDP 11/45 y un PDP KL-10. Utiliza.). . a un PDP 10. en la Universidad de Stanford. Prevén. Precisa de un ordenador de varios Megabytes de capacidad de memoria y. 5. utiliza. de tipo natural. 4. HILAIRE. CARACTERÍSTICAS DE UN LENGUAJE IDEAL PARA ROBÓTICA Las seis características básicas de un lenguaje ideal.Transportabilidad sobre cualquier equipo mecánico o informático. de una estrategia de realimentación para la adaptación al entorno de trabajo.Adaptabilidad a sensores (tacto. suponiendo una potenciación extraordinaria de la Inteligencia Artificial. está escrito en lenguaje LISP. como el C2. colisiones y genera acciones a partir de las situaciones reales. al ensamblaje de piezas. Destinado al robot FREDY. Claridad y sencillez. para el robot SILVER. AUTOPASS. expuestas por Pratt. AGAINST / BOT / OF C1.Procedente del laboratorio de Automática Y Análisis de Sistemas (LAAS) de Toulouse. para descargar al usuario de las labores de programación. es el programa siguiente. por ejemplo: P1 = < x. etc. a un PDP-10 y un PDP-15. se especifican seguidamente: C1 = CIRCLE/P2. 0 > P3 = < x/2. de una forma interactiva. que puede proporcionar una idea de la facilidad de relacionar objetos. se define los movimientos que ligan a los cuerpos a ensamblar (alinear planos. Así. Para modelar a un cuerpo. en el cuerpo. A continuación.). Se basa en un modelo del universo ligado a un conjunto de planteamientos aritmético-lógicos que se encargan de obtener las subrutinas que conforman el programa final. está orientado. como el RAPT. etc.. Aporta más inteligencia que el AUTOPASS y permite una buena adaptación al entorno. Saber Electrónica . Los lenguajes más conocidos de este grupo son: STRIPS HILAIRE STRIPS. orientándose hacia el ajuste de conjuntos mecánicos. utilizando. Asimismo. son: 1. El lenguaje RAPT fue creado en la Universidad de Edimburgo. Estos lenguajes. Esto se escribiría. puntos específicos. el programa de trabajo. Eficacia.Posibilidad de descripción de todo tipo de herramientas acoplables al manipulador.. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN EN FUNCIÓN DE LOS OBJETVOS La filosofía de estos lenguajes consiste en definir la situación final del producto a fabricar. Claridad de la estructura del programa. Es intérprete y compilable. Es uno de los lenguajes naturales más interesantes. que define a los objetos como poliedros de un máximo de 20. muy comunes. C2 = CIRCLE/P4. análogamente al cuerpo C1. visión. existen círculos de interés. una acción entre ambos podría consistir en colocar la cara inferior de C1 alineada con la superior de C2. se determinan sus aristas: L1 = L/P1. Es un intérprete y está escrito en lenguaje APT.Interacción con otros sistemas. en especial. por sus posibilidades de ampliación e investigación. R.Fue diseñado. . obteniéndose. como procesadores. para el robot móvil SHAKEY.Características del Lenguaje Ideal para Robots vados. 0 > P4 = < 0. z > Si. además de indicar. y. Estas características son insuficientes para la creación de un lenguaje "universal" de programación en la robótica. R. PLACE C1 SUCH THAT C1 BOT CONTACTS C2TOP AND B1 A1 IS ALIGNED WITH C2A1 AND B1 A2 IS ALIGNED WITH C2A2 El AUTOPASS realiza todos sus cálculos sobre una base de datos. se define otro. . P2. 0 > P2 = < 0. 3. Un pequeño ejemplo. también. en el idioma inglés. . a partir de la cual se generan los planes de acción tendentes a conseguirla. alinea los orificios A1 y A2 de C1. 2. 3º Interpretación y desarrollo. por lo que es preciso añadir las siguientes: . La operatividad del LAMA se basa en tres funciones principales: 1º Creación de la función de trabajo. departamento de Inteligencia Artificial. P4. se comienza definiendo sus puntos más importantes.Procede del laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT.. TOP / OF C2. encajar cilindros. Seguidamente. incluso. finalmente. Facilidad de corrección y mantenimiento. como procesador central. Si. Sencillez de aplicación. 0. 6. con los correspondientes de C2.). se confecciona una biblioteca con sus rasgos más representativos. si se desea definir un cuerpo C1. que coloca la parte inferior del cuerpo C1 alineada con la parte superior del cuerpo C2. utiliza instrucciones. la comunicación hombre-máquina a través de la voz. Está escrito en PL/1 y es intérprete y compilable. L2 = L/P3. 2º Generación de la función de manipulación. Operación inteligente. y. Facilidad de ampliación.000 caras. prevé. 0.Creado por IBM para el ensamblaje de piezas. LAMA. PLC En el aspecto de claridad y sencillez. que posee un juego de comandos con una sintaxis similar a la del inglés corriente. disponen de bastantes comandos para definir acciones muy parecidas que fueron surgiendo según las necesidades y que. en gran medida. Los lenguajes a nivel de movimientos elementales. como el VAL. positivamente. 4º) Finalmente. sólo es adecuado para quienes están familiarizados con el empleo de este tipo de transformaciones. Aunque los intérpretes son más lentos que los compiladores. por lo que se les debe dotar de una estructura modular. ya que un cambio en una de ellas no supone la compilación de las demás. Las razones son las siguientes: 1º) El intérprete ejecuta el código como lo encuentra. Respecto a la sencillez de aplicación. como es el caso del AUTOPASS. resultan más adecuados para las aplicaciones de la robótica. extraordinariamente. algo muy interesante en las labores de ensamblaje. 3º) La modificación de alguna instrucción es más rápida con intérpretes. ✪ Saber Electrónica . que pueden ser valorados. Uno de los lenguajes más fáciles de utilizar es el AUTOPASS. la comprensión y corrección de los programas. la programación gestual es la más eficaz. hay algunos lenguajes (como el MCL) dedicados a las máquinas herramienta (APT). pero impide la confección de programas propiamente dichos. a la hora de la ejecución de un programa. Esta facultad precisa de un modelo dinámico del entorno. facilitan. Es imprescindible que los lenguajes para los robots sean fácilmente ampliables. antes de generar el código ejecutable. El PAL. 2º) Los intérpretes permiten una ejecución parcial del programa. el camino para la superación de los problemas propios de los lenguajes actuales ha de pesar. necesariamente. con inclusión de subrutinas definidas por el mismo usuario. por los usuarios conocedores de este campo. La adaptabilidad a sensores externos implica la posibilidad de una toma de decisiones. acompañado de un aumento sustancial de la Inteligencia Artificial. estructurado sobre la matemática matricial. mientras que el compilador recorre el programa varias veces. así como de una buena dosis de Inteligencia Artificial. inicialmente. Aunque. oscurecen su comprensión y conocimiento. por la potenciación de los modelos dinámicos del entorno que rodea al robot. las técnicas de programación estructurada son más difíciles de dominar. aquí. ya que. usando un dispositivo de enseñanza. o sea. pero con exTONO DE GRAVES Y AGUDOS. La técnica de . que controlan directamente el movimiento de las articulaciones del manipulador. Programación Textual. aprendizaje directo se utiliza. cierta cantidad de PLACA DE CIRCUITO IMPRESO Y COMPONENTES. inexcusablemente. sino que pueden. el propio brazo interviene en el trazado del camino y en las acciones a desarrollar en la tarea de la aplicación. Saber Electrónica .. INDIdebe expulsar una CACIONES DE PRUEBA Y AJUSTE. TAMBIEN DISPONIBLE LA PLAQUETA ARMADA (su costo es de $125). En la programación textual. las acciones que ha de realizar el brazo se especifican mediante las instrucciones de un lenguaje. o estar basada en la modelación del mundo exterior. En este caso. 2. Lenguajes elementales. las operaciones ordenadas se sincronizan para conformar el programa de trabajo. 3. 4. es preciso almacenar o definir una gran cantidad de puntos. también. B. a través de un elemento especial para este cometido. exige el empleo del manipulador en la fase de enseñanza. Dependiendo del algoritmo de control que se utilice. La programación gestual se subdivide en dos clases: * Programación por aprendizaje directo.. Los lenguajes de programación textual se encuadran en varios niveles. la programación "on-line". El dispositivo de enseñanza suele estar constituido por botones. cuando se describe la tarea y el entorno y el propio sistema toma las decisiones. Este tipo de programación... según el nivel y complejidad del lenguaje y de la base de datos que requiera. Lenguajes enfocados a la tarea que realiza el robot. Adquiera el pintura.. Lenguajes dirigidos a posicionar el elemento terminal del manipulador. El "software" se organiza. los FORMA PARTE DE UN FUTURO operarios sin conoPROYECTO COMPLETO QUE INCLUYE: cimientos de "softPREAMPLIFICADOR SIN POTENCIOMETROS. La programación. o utilizando un brazo maestro o maniquí. en el que el operador es el responsable de las acciones de control y de las instrucciones adecuadas que las implementan. La programación gestual consiste en guiar el brazo del robot directamente a lo largo de la trayectoria que debe seguir.LANZAMIENTO. para generar una trayectoria continua. consiste en determinar las acciones y movimientos del brazo manipulador. En esta labor no participa la máquina (off-line). Con esta curso de amplificadores con el kit completo por sólo $100 programación. ETC.. GUITARRA. La programación explícita es la utilizada en las aplicaciones industriales y consta de dos técnicas fundamentales: A. en forma de intérprete. sobre el que se efectúan los desplazamientos que. EN DIFERENTES MODELOS PARA EL HOGAR. cuya reducción origina discontinuidades.. Los puntos del camino se graban en memoria y luego se repiten. CLASIFICACIÓN DE LA PROGRAMACIÓN USADA EN ROBÓTICA La programación empleada en Robótica puede tener un carácter explícito. pueden preparar CONSULTE PRECIOS PARA SOCIOS DEL CLUB SABER ELEClos programas efiTRONICA. La estructura del sistema informático del robot varía notablemente. como: PROGRAMACIÓN GESTUAL O DIRECTA En este tipo de programación.. Las trayectorias del manipulador se calculan matemáticamente con gran precisión y se evita el posicionamiento a ojo. trabaja "on-line". CONTROLADO DIGITALMENTE CON ware". ESTUDIOS DE GRABACION. muy corriente en la programación gestual.. cazmente. ejes giratorios o "joystick".AUDI 60W.. La programación por aprendizaje directo tiene pocas posibilidades de edición. pulsadores. Esta característica determina. MANUAL DE REPARACIONES. Lenguajes orientados hacia el objeto sobre el que opera el sistema. determiTERIALES nando los tramos a TEXTO CON LA TEORIA DE FUNCIONAMIENTO recorrer y aquellos ARCHIVOS DE SIMULAen los que la pistola CIÓN COMPUTADA. extensamente. Hay que tener en cuenta que los dispositivos de enseñanza modernos no sólo permiten controlar los movimientos de las articulaciones del manipulador. en orden creciente de complejidad: 1. El opeKIT CONSISTENTE EN: rario conduce la AMPLIFICADOR DE AUDIO DE 60W SOBRE 8 OHM. tras ser memorizados. en labores de pintura. generar funciones auxiliares. RADIOS DE FM DE BAJA POTENCIA.EXTRAORDINARIO. serán repetidos por el manipulador. * Programación mediante un dispositivo de enseñanza. el punto final del brazo se traslada con ayuda de un dispositivo especial colocado en su muñeca. teclas. En el aprendizaje directo. KIT . luces indicadoras. Programación Gestual. el robot pasa por los puntos finales de la trayectoria enseñada. EN VENTA EN EDITORIAL QUARK Y LOCALES AUTORIZADOS.PLC aparición de lenguajes transportables entre máquinas y por lo tanto de carácter universal. muñeca del maniQUE INCLUYE: PLANOS DE pulador o del brazo ARMADO Y LISTA DE MAmaestro. periencia en el trabajo a desarrollar. Se relacionan a continuación. según se realice la descripción del trabajo del robot. Dentro de la programación explícita. debe habituarse al empleo de los elementos que constituyen el dispositivo de enseñanza. en coordenadas cartesianas. se pueden editar programas. principalmente. disponiendo. b. mediante el empleo de las instrucciones textuales adecuadas. reduce el tiempo de edición y simplifica las acciones encaminadas a la consecución de tareas determinadas. la labor del tratamiento de las situaciones anormales.. obstáculos. Por este motivo dichos lenguajes no son populares hoy en día. Se puede decir que la programación explícita engloba a los lenguajes que definen los movimientos punto por punto. la posibilidad de edición es total. aunque como es lógico. el sistema operativo que controla el procesador puede poseer rutinas específicas. En la programación textual. con diferentes coordenadas. En la programación textual explícita. Son lenguajes que se parecen al BASIC. muy simples. el usuario no necesita conocer ningún lenguaje de programación. cuando el lenguaje se dirige al control de los movimientos de las diversas articulaciones del brazo.Borrado y modificación de los puntos de trabajo . es típico el empleo de las transformaciones de coordenadas.Funciones especiales Al igual que con la programación directa. en la posibilidad de realizar bifurcaciones simples y saltos a subrutinas. puede utilizarse en otro. Articular.El Lenguaje de Programación de los Robots . El uso de lenguajes con programación explícita estructurada aumenta la comprensión del programa. interacciones de emergencia. Por el contrario. hay dos niveles: 1º. Según las características del lenguaje. ✪ PROGRAMACIÓN TEXTUAL EXPLÍCITA El programa queda constituido por un texto de instrucciones o sentencias. Existen dos tipos: a. a los de punto a punto. así como de tratar informaciones sensoriales. pueden confeccionarse programas de trabajo complejos. al no tener una referencia general de la posición de las articulaciones con relación al entorno. en la puesta a punto final. Programación textual explícita. En la próxima edición publicaremos la segunda y última parte de este capítulo destinado a la programación de los robots. En una aplicación tal como el ensamblaje de piezas. De esta forma. Los lenguajes de programación gestual. es decir. Cartesiano. en el programa. similares a los de la programación gestual. muchos de ellos. etc. sino que se calculan. mediante el sistema de transformación correspondiente. intervenir. los del punto final del trabajo (TCP). La estructura del "software" es del tipo intérprete. 2. posibilidad de creación de módulos operativos intercambiables.Selección de velocidades . se efectúan "off-line". carecen de adaptabilidad en tiempo real con el entorno y no pueden tratar. cámaras de TV. capacidad de adaptación a las condiciones del mundo exterior. cuando el lenguaje define los movimientos relacionados con el sistema de manufactura. 2º. independizando a la programación del modelo particular del robot. Programación textual especificativa. en la que se requiere una gran precisión. con facilidad. Nivel de movimiento elemental Comprende los lenguajes dirigidos a controlar los movimientos del brazo manipulador. además de necesitar al propio robot en la confección del programa. En los lenguajes estructurados. puesto que un programa confeccionado para uno. Nivel estructurado Intenta introducir relaciones entre el objeto y el sistema del robot. sólo. El robot debe Saber Electrónica . Simplemente. que exigen un cierto nivel de conocimientos. sin embargo. Dentro de la programación textual. el programa consta de una secuencia de órdenes o instrucciones concretas. queda a cargo del programador. existen dos grandes grupos. Los lenguajes correspondientes al nivel de movimientos elementales aventaja. sin poseer una unidad formal y careciendo de estructuras a nivel de datos y de control. el operador no define.Señalización del estado de los sensores . es decir. los posicionamientos seleccionados mediante la programación gestual no son suficientes. cuya confección no requiere de la intervención del robot. los lenguajes del tipo articular indican los incrementos angulares de las articulaciones. Se puede decir que los lenguajes correspondientes a este tipo de programación adoptan la filosofía del PASCAL. las acciones del brazo manipulado.Generación de retardos . Este hecho confiere "popularidad" al programa. que van definiendo con rigor las operaciones necesarias para llevar a cabo la aplicación. Los lenguajes del tipo cartesiano utilizan transformaciones homogéneas. de una estructura de datos arborescente. pero bajo la forma de un lenguaje formal. en la que se emplea un elemento de enseñanza. Con este tipo de programación. con inclusión de saltos condicionales. debiendo ser sustituidos por cálculos más perfectos y por una comunicación con el entorno que rodea al sistema. es difícil relacionar al sistema con piezas móviles. de características netamente diferentes: 1. prácticamente. empleo de bases de datos. Con este tipo de programación. Aunque esta acción es bastante simple para motores de paso a paso y corriente continua. para que los lenguajes se desarrollen sobre una estructura formal. colisiones. Describen objetos y transformaciones con objetos. etc. que suponen la posibilidad de realizar operaciones muy eficientes. etc.