PLCLECCIÓN Nº2:

LÓGICA DEL P LC Y ES TÁNDAR INTERNACIONAL

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CURSO D E AUTÓMATAS PROGRAMABLES

Luego de haber leído la primera entre-ga ya tendrá una idea clara de lo quees un PLC, es decir, no caben dudas

que un autómata o un PLC es un dispositi-vo que realiza determinadas funciones enbase a instrucciones que están “almace-nadas en algún lado”. También sabemosque hoy es común encontrar a micropro-cesadores que cumplen la función deguardar datos, recibir otros desde las en-tradas, procesar estas señales en funcióndel programa (datos guardados) y arrojar

un resultado conforme con todo el proce-so y todo esto en forma automática. Enesta nota veremos cómo es la lógica defuncionamiento de un PLC realizando unaanalogía con sistemas a relés y qué ele-mentos deben ser tenidos en cuenta paraque el autómata cumpla con especifica-ciones estandarizadas.

Por Horacio D. Vallejoe-mail:hvquark@internet.siscotel.com

¿QUÉ ES UN AUTÓMATA?

Hemos visto que los PLCsnacieron con la necesidad de“emular” a dispositivos construi-dos con relés.

El PLC más elemental esquizá una compuerta AND co-mo la de la figura 1. En este casose tienen dos contactos que alaccionarlos en forma simultáneaharán que se accione el relé desalida que comanda a algún sis-tema. Aquí la condición es quelos dos contactos de entrada de-ban estar presionados en forma

simultánea, “el programa diceque solo se activará el sistema sipresiono los contactos A y B si-multáneamente”.

Aunque parezca muy elemen-tal, es un caso típico en que lasalida responde a una determina-da condición. Es decir, si se pre-siona uno o el otro, entonces nopasa nada, precisamos que se ac-tiven ambos contactos para ha-cer accionar el sistema.

En la figura 2 tenemos unnuevo PLC “elemental”. Se tratade un circuito con memoria queposee dos entradas y una salida.

En este caso, basta con que seactive al menos una entrada paraque la salida ponga en marcha alsistema y, una vez que el sistemase ha activado, por más que dejede presionar el pulsador de en-trada, la salida no cambiará deestado gracias a la acción delcontacto del relé de salida que lomantiene activado.

Se trata de una compuertaOR con memoria.

Ahora bien, hasta ahora estoparece muy fácil e incluso, debe-ría ser entendible por cualquierelectricista, sin embargo, nor-

malmente esto no es así ya quelos técnicos poseen en una exce-siva especialización que les impi-de abordar temas multidiscipli-narios del control automático(mecánica hidráulica, neumática,electromecánica, electrónica,matemáticas superiores, conoci-mientos sobre el proceso en par-ticular a controlar papel, trata-miento de efluentes, etc.), a me-nos que reciban una formaciónespecial.

Además, el PLC requiere al-gunos conocimientos básicos enelectrónica y el lenguaje requierehabilidad para la lectura de lógi-ca de contactos con el cual estánprogramados; y no poseen en ge-neral una formación para manejode conceptos abstractos.

Las ventajas de los PLC res-pecto de los relés son las siguien-tes:

1) Tamaño reducido2) Confiabilidad3) Fácil de reemplazar4) Fácil de programar5) Costo reducido

6) Fácil monitoreo de señales,tanto de entrada como de salida

7) Mantenimiento reducido8) Mínimo tiempo “muerto”

¿QUÉ SE CONSIGUE CON

ESTAS VENTAJAS?

A los fines de dar un ejemplo,digamos que un PLC de 10 x 7

x 5 centímetros contiene el equi-valente a 16 "relés" de entrada, 8relés reales de salida, más de 100relés ficticios internos (1 bit cadauno), 20 temporizadores ó ti-mers, o contadores , ó progra-madores de tambor de 16 bits,etc.

Los contactos de cada reléficticio pueden utilizarse indefi-nidamente, por ejemplo hastacompletar la memoria de progra-ma, (más de 500 veces). Encuanto a la confiabilidad, comolos PLC se fabrican en series, sepuede depurar la calidad del di-seño colocando gabinetes ade-cuados, borneras y conectoresadaptados a la necesidad indus-trial, etc.

Por otra parte, existen muchí-simos equipos similares comer-ciales, que con sólo cargar elmismo programa guardado enun "disquette", funciona exacta-mente igual que el original.También, como son equipos nor-malizados internacionalmente, seasegura continuidad en el tiempoy en cualquier parte del planeta.

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Curso de PLC s

Figura 1

Figura 2

Durante la "puesta en marcha",casi siempre hace falta corregirla lógica, en estos casos intervie-ne sólo el experto que opera so-bre el medio para programacióny no necesita generalmente hacercambios en cableado, como suce-de con las lógicas a relés. Esto, asu vez, reduce costos ya que eldesarrollo de la aplicación re-quiere un experto, pero en lassucesivas máquinas se ahorra to-do el cableado de la lógica a re-lés, pues basta con cargar el pro-grama adecuado.

Otra ventaja que hemos enu-merado se refiere a que no es ne-cesario tener tiempos “muertos”de parada prolongados ya que sies preciso un mantenimiento, és-te normalmente será un testeointerno, un cambio de programa,mejor adaptación de los recursos,etc. “No es preciso cambiar unrelé porque se gastaron sus con-tactos”.

Para el cambio de programapor preelaboración, éste se pue-de estudiar y corregir mientras elPLC está corriendo el programaanterior (la máquina funcionan-do). El nuevo programa se guar-da en la PC, y se carga en unosminutos.

Si la nueva versión no funcio-na mejor, se para la máquina y serecarga el programa anterior enpoco tiempo.

Note que este trabajo de car-ga de programas es mucho másrápido y sencillo que el cableadoentre relés

En cuanto a la verificación delos estados del sistema duranteun determinado proceso, diga-mos que todos los PLCs poseenLEDs para indicar los estadosde las entradas y salidas, no serequiere multímetro, ni punta

lógica y mediante un control deacceso por PC, se pueden saberlos estados de los relés internos yvalores acumulados como tiem-pos o cantidades (esto puedeapreciarlo mejor en el Artículode Tapa de esta edición). El PLCtambién puede ejecutar una tareamucho más rápido que una lógi-ca implementada con relés y estose entiende si pensamos que enlas lógicas a relé electromecáni-cos, en un grupo de contactosNA de un mismo relé, "NOTODOS ABREN Y CIERRANAL MISMO TIEMPO", esto esconocido como "aleatorios deunos y ceros". Si cableo un NAen paralelo con un NC del mis-mo relé, el circuito no deberíaabrirse, pero en la realidad elec-tromecánica puede abrirse; estovirtualmente no sucedería en unPLC ya que los tiempos de pro-pagación en los distintos estadoses el mismo. Del mismo modo sicoloco un NA en serie con unNC del mismo relé, idealmenteel circuito no debería cerrarse,pero en la realidad se puede ce-rrar.

DESVENTAJA DEL PLC RESPECTO DE LA LÓGICA A RELÉS

Aquí tengo un gran proble-ma…

Siendo poco catedrático, diríaque la única desventaja que leveo al PLC respecto de un siste-ma automático con relé es que alos primeros debo saber reparar-los cuando fallan, precisandopersonal especializado, mientrasque cuando hay problemas conun relé un buen electricista pue-de solucionarlo (en la jerga téc-nica, muchas veces decimos “lo

atamos con alambres para que si-ga funcionando”).

Es evidente que también de-bemos realizar comparacionesentre un PLC y un automatismorealizado con lógica digitalCMOS o con un microcontrola-dor, pero de esto nos ocupare-mos en la próxima edición, ahoraavanzaremos en los estándar in-ternacionales.

EL ESTÁNDAR IEC 1131-3

La complejidad cada vez ma-yor en la programación de losautómatas programables requieremás que nunca de la estandariza-ción de la misma. El IEC definióel estándar 1131-3 (IEC 65) parala programación de PLC's queha alcanzado el estado de Están-dar Internacional en Agosto de1992. Los lenguajes gráficos ytextuales definidos en el estándarconstituyen una base para entor-nos de programación potentes enPLC's.

Con la idea de hacer el están-dar adecuado para un gran nú-mero de aplicaciones, se norma-lizaron cinco tipos lenguajes:

Diagrama de contactos.Diagrama de flujo. Gráfico secuencial de funcio-

nes (grafcet). Lista de instrucciones (LDI o

AWL). Texto estructurado.

En cuanto a la “estructura delos lenguajes”, tenemos las si-guientes posibilidades:

Diagrama de contactos (LD)El diagrama de contactos

(ladder diagram LD) es un len-

Lección Nº 2: Lógica del PLC y Estándar Internacional

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guaje que utiliza un juego estan-darizado de símbolos de progra-mación. El estándar prevee unnúmero reducido de símbolos.

Diagrama de funciones (FBD)El diagrama de funciones

(function block diagram o FBD)es un lenguaje gráfico que per-mite programar elementos queaparecen como bloques para sercableados entre sí de forma aná-loga al esquema de un circuito.FBD es adecuado para muchasaplicaciones que involucren elflujo de información o datos en-tre componentes de control.

Texto estructurado (ST)El texto estructurado (struc-

tured text o ST) esun lenguaje de altonivel estructuradopor bloques que po-see una sintaxis pare-cida al PASCAL.Puede ser empleadopara realizar senten-cias complejas quemanejen variablescon un amplio rangode datos, incluyendovalores analógicos ydigitales. También seespecifican los tiposde datos para el ma-nejo de horas, fechasy temporizaciones.

Gráfico secuencial de funciones (SFC)El gráfico secuencialde funciones (SFC oGrafcet) es un len-guaje que proporcio-na una representa-ción en forma dediagrama de las se-

cuencias del programa. Soportaselecciones alternativas de se-cuencias y secuencias paralelas.Los elementos básicos del len-guaje son pasos y transiciones.Los pasos consisten de piezas deprograma que son inhibidas has-ta que se conoce una condiciónespecificada por las transiciones.Como consecuencia de que lasaplicaciones industriales funcio-nan en forma de pasos, el SFC esla forma lógica de especificar yprogramar el más alto nivel deun programa para PLC.

Lista de instrucciones (IL)La lista de instrucciones (IL o

AWL) es un lenguaje de bajo ni-vel, similar al lenguaje ensambla-dor. Con IL solo una operación

es permitida por línea (ej. alma-cenar un valor en un registro).Este lenguaje es adecuado parapequeñas aplicaciones y para op-timizar partes de una aplicación.

ORGANIZACIÓN DE TAREAS

El estándar también defineuna nueva arquitectura para laorganización e interacción de ta-reas con PLC's. Una tarea con-trola la ejecución de un progra-ma ejecutándolo periódicamenteo en respuesta a un evento espe-cífico. Para optimizar los recur-sos del controlador, se puedefragmentar una aplicación en pe-queños programas concretos.Cada programa está bajo el con-trol de una tarea que se ejecuta ala velocidad que requiera la E/Sasociada.

BLOQUES DE FUNCIONES

Los bloques de funciones(FB's) son bloques estándar queejecutan algoritmos como regu-ladores PID. El estándar IECasegura que los FB's son defini-dos empleando una metodologíaestándar. Hay controles em-pleando parámetros externos,mientras que los algoritmos in-ternos permanecen ocultos em-pleando Programación Orienta-da a Objetos.

Lo dado hasta aquí es sólouna guía para que Ud. com-prenda que un PLC comercialdebe reunir ciertos requisitos yque a la hora de diseñar un au-tómata, si será para uso indus-trial, tendrá que preveer las es-pecificaciones enmarcadas en elestándar IEC1131-3. ✪

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