CONTENIDO:
El PLC en los sistemas automatizados
Fundamentos
Operaciones Booleanas
Diseño y modo de funcionamiento de un PLC
Programación de un PLC
Elementos comunes de los lenguajes
Diagramas de escalera
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CONTENIDO:
Sistemas de control lógico
Programación de temporizadores
Programación de contadores
Sistema de control secuencial
Puesta a punto y seguridad en el manejo de un PLC
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Introducción
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Automatización ó Automación
Realización autónoma del
trabajo.
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Automatización
Descarga de trabajo.
Aseguramiento de la calidad.
Aseguramiento de la productividad.
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El Control Lógico Programable (P.L.C.)
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P L C
Programmable Logic Controller
Control Lógico Programable
Aparición de los primeros Controles Programables en la década de los
‘70 en la industria Automotriz
Programación similar a los circuitos electromagnéticos de control (Diagrama
de contactos ó de escalera)
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Aplicaciones del P.L.C.
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¿ Qué es una señal ?
Señal: Es la representación de
una información, con medios de
transmisión físicamente medibles
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Señales
Las señales se clasifican en:
Analógicas
Discretas
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Señal analógica
t
Una señal analógica es una señal CONTINUA con respecto al tiempo.
Tiene una cantidad INFINITA de valores.
Ejemplos: Temperatura, Velocidad, Caudal, etc.
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Señal Discreta
Clasificación de las señales
Señal Discreta
Señal Binaria Señal Digital
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Señal Binaria
1
0
t1 t2 t3 t
La señal binaria es una señal discontinua (0=Inactivo 1=Activo). Todos los
PLC’s procesan señales binarias. Es más fácil manejar sólo 2 valores (0 ó
1, 0V ó 24V, No ó Sí, Apagado ó Encendido).
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¿ Qué es Control ?
Es aquel proceso en un sistema, en
el cual influyen magnitudes de
entrada sobre magnitudes de salida
debido a la lógica intrínseca del
sistema.
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Clasificación del Control
CONTROL
CONTROL DE LAZO CONTROL DE LAZO
ABIERTO CERRADO
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Control de lazo abierto
Señal de entrada Sistema Señal de salida
de
control
En el control de lazo abierto ó mando regularmente se emplean señales binarias
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Control de lazo cerrado
Señal de entrada Sistema Señal de salida
de
control
Señal de
Retroalimentación
En el control de lazo cerrado regularmente se emplean señales
analógicas.
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Tipos de Control de acuerdo con su programación
CONTROL
PROGRAMA MEMORIA
CABLEADO PROGRAMABLE
FIJO REPROGRAMABLE PROGRAMAS MEMORIA DE LIBRE
INTERCAMBIABLES PROGRAMACIÓN
(RAM)
MEMORIA MEMORIA
NO BORRABLE BORRABLE
(PROM) (EPROM)
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El Control Lógico Programable (P.L.C.)
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¿ Qué es un P.L.C. ?
Un sistema electrónico de funcionamiento digital, diseñado para ser utilizado
en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el
almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para la
realización de funciones de: enlaces lógicos, secuenciación, temporización,
recuento y cálculo, para controlar a través de entradas y salidas digitales o
analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos.
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Ventajas del P.L.C.
Elevada seguridad de funcionamiento
Localización sencilla de averías
Sencilla instalación
Reducida necesidad de espacio
Reducido consumo de energía
Rápida modificación del programa
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Desventajas
Elevados costos de adquisición
Ausencia de normalización
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Sistema completo de control con PLC
El sistema con P.L.C.
consta básicamente de:
Hardware (parte tangible, por
ejemplo: los circuitos eléctricos y
electrónicos)
Software (parte no tangible, por
ejemplo: los programas)
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Componentes de un sistema de control con PLC
Sensores: En general, nos referimos a
todos los elementos de introducción de
señal
Actuadores ó elementos de trabajo,
como por ejemplo: motores eléctricos,
cilindros neumáticos, focos piloto,
alarmas sonoras, etc.
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Componentes de un sistema de control con P.L.C.
Programador exclusivo para digitar e
introducir los programas a la memoria del
P.L.C.
Computadora personal con el Software de
programación previamente cargado (por
ejemplo: FST)
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Diagrama a bloques de un PLC
Memoria de
Programa
Entradas Procesador Salidas
(sensores) (CCU) (Actuadores)
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Algunos términos empleados
Bit: Dígito binario (0 ó 1).
Byte: Agrupamiento de 8 bits; también se le conoce como palabra de
información (word)
Datos: Representación de información por medio de cantidades en base
binaria, octal ó hexadecimal.
Programa: Conjunto de instrucciones ó datos que procesan de manera
lógica y matemática las señales para obtener un funcionamiento deseado.
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Bit
Dígito binario, es decir, 0 ó 1, Apagado ó Encendido, Inactivo ó
Activo, Falso ó Verdadero, Etc.
Todos los PLC’s procesan señales binarias
15 4 3 2 1 0
1 0 1 0 1 0 1 1 0 0
Organización por bit (bit 3 activado)
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Byte
Agrupamiento de información en 8 bits. También se le conoce como
palabra de información (Word)
Siempre que no se indique otra cosa, una palabra equivale a un byte
(en los PLC’s de FESTO).
7 6 5 4 3 2 1 0
0 1 0 1 1 0 1 0
Organización por byte (por palabra)
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Lenguajes de programación
Los controles FPC de FESTO pueden ser programados en:
Diagrama de escalera (Ladder Diagram ó Kontaktplan) LDR ó KOP
Lista de instrucciones (Statement List ó Anweisungsliste) STL ó AWL
Diagrama de funciones (Function Chart ó Funktionplan) FCH ó FUP
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OPERANDOS DEL FEC
PROGRAMAS P0 a P63.
MÓDULOS DE PROGRAMA CMP0 a CMP99
(Definidos por el
usuario).
MÓDULOS DE FUNCIÓN CFM0 a CFM99
(Definidos por FESTO).
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Programación en diagrama de escalera (KOP) (LDR)
Programación
combinatoria
Similar a un
diagrama eléctrico
de contactos
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Programación en Lista de Instrucciones (AWL) (STL)
Programación
secuencial
Similar a la
programación de alto
nivel
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REGLAS DE EJECUCIÓN DE UN
PASO
Primera frase o anterior
en el Paso X
¿Parte NO
condicional
cierta?
SI ¿OTHRW
SI en esta
frase?
Ejecuta la
Acción instrucción OTHRW NO
¿Es esta NO NO ¿Es esta
la última frase en el la última frase en el
Paso X? Paso X?
SI SI
Siguiente frase
Ir al Paso siguiente del Paso X Vuelve al inicio del Paso X
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ESTRUCTURA DE PROGRAMACIÓN
LISTADO DE INSTRUCCIONES
(Paso)
STEP (Etiqueta)
(Frase)
IF (Parte condicional)
THEN (Parte ejecutiva)
OTHRW (Ejecución opcional)
(Frases)…
(Pasos) ...
STEP
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COMANDOS
AND Realiza la función lógica and (multiplicación)
CMP n Empieza la ejecución de un módulo de programa.
DEC Decrementa un operador multibit.
IF Marca el inicio de la parte condicional.
INC Incrementa un operando multibit.
JMP TO Salto a un paso.
SWAP Intercambia el Byte alto por el Byte bajo.
TO Indica el destino de la carga.
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COMANDOS
NOP No hacer nada, sin condiciones.
OR Realiza la operación lógica or (suma)
OTHRW Aplica cuando la condición es falsa.
RESET Para cambiar a estado lógico “0”.
ROL Gira a la izquierda los bits de un acumulador.
ROR Gira a la derecha los bits de un acumulador.
SET Para cambiar a estado lógico “1”.
THEN Indica el inicio de la parte ejecutiva.
WITH Para indicar parámetros de funciones.
LOAD Carga un valor en el acumulador.
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OPERADORES
N NOT Mayor que
V$ Asignación hex. Diferente
+ Suma = Mayor o igual
* Multiplicación
/ División
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CAPACIDAD DE EXPANSION
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Descripción física
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Distribución FEC20
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Características técnicas
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Características técnicas
Control con el IPC@CHIP de FESTO
Conexión de E/S vía conectores
con LED integrado y conexión
para sensores de forma directa
(Conector Sensor- Actuador )
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Características técnicas
Dos Opciones:
1 Línea con LEDs
3 Líneas con LEDs conexión
alimentación para sensores
Ahorra hasta un 40% de costos
instalación (menor cableado)
Ahorra hasta un 50% de espacio
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Características técnicas
Tan solo se requiere empujar el
cable para insertarlo
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Características técnicas
FEC-FC400 16/8 E/S Digitales
FEC-FC440 16/8 E/S Digitales
+ Ethernet
FEC-FC520 16/8 E/S Digitales
E/S
+3/1 analógicas
FEC-FC560 16/8 E/S Digitales
E/S
+ 3/1analógicas
+ Ethernet
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Características técnicas
FEC-FC600 32/16 E/S Digitales
FEC-FC620 32/16 E/S Digitales
+ 3/1 E/S
analógicas
FEC-FC640 32/16 E/S Digitales
+ Ethernet
FEC-FC660 32/16 E/S Digitales
+ 3/1 E/S
analógicas
+ Ethernet
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Características técnicas
Switch Rotativo
“ Posición STOP en posición 0
“ RUN en cualquier otra posición
“15 posiciones para se usados en
su aplicación como selector de
operación, ajuste de timers etc.
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Características técnicas
Entradas/Salidas Analógicas con 1mSeg de
conversión, 12 bits de resolución,señales de 0-20
mA o 4-20 mA.
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LED de ‚RUN‛
3 estados posibles
Verde Programa ejecutándose.
Naranja Programa en paro,
almacenamiento de programa.
Rojo Error,
sin programa.
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CONEXIÓN DE ENTRADAS (configuración PNP)
Conexión de Botones 24V
0V
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
PRIMER GRUPO
I0.4 DE 8 ENTRADAS
I0.5
I0.6 (p.ejemplo N.A.)
I0.7
S0
I1.0
I1.0 SEGUNDO GRUPO
I1.0 DE 4 ENTRADAS
I1.3
(p.ejemplo N.C.)
S1
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CONEXIÓN DE ENTRADAS (SENSORES)
TIPO PNP TIPO NPN
24V 24V
0V S1 0V S1
I0.n I0.n
S2
S2
S0 S0
I1.n I1.n
S1 S1
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Conexión de salidas FEC20
120 V CA (24v) L1 (24v)
N (0v) N ( 0v)
CARGA O0.0
Ejemplo de O0.1
Conexión de
O0.2
salidas a +24V CD
O0.3
24 V CD C0
Ejemplo de N CARGA O0.4
Conexión de O0.5
salidas a 120V CA L1 120 V CA C1
L1 CARGA O0.6
Ejemplo de O0.7
Conexión de
L2 220 V CA C2
salidas a 220V CA
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Método para el diseño de programas para un P.L.C.
Paso No. 1
Definición del problema
Paso No. 2
Consideraciones previas
Paso No. 3
Lista de asignaciones
Paso No. 4
Programación:
LDR, STL
Paso No. 5
Carga del programa a la
Memoria del P.L.C.
Paso No. 6
Prueba del programa y
Puesta en Marcha
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Paso 1: Consideraciones previas
Diagrama de situación
Esbozo de secuencia
Diagrama de contactos
Modo de funcionamiento y
actuación de los sensores y
actuadores
Diagrama de conexionado
Tabla de verdad
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Lista de asignaciones (Allocation List)
Operando Operando Comentario
Absoluto Simbólico
O0.2 Motor 1=Activa movimiento
de banda
I0.0 Inicio 1=Manda inicio del ciclo
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Operando simbólico
Para el software FST hay que observar las siguientes reglas:
Longitud de hasta 9 caracteres.
No se permiten espacios entre caracteres.
No se permiten caracteres especiales (-, /, *, etc.)
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Funciones lógicas básicas
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Función lógica Identidad ‚Sí‛
E S
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Función lógica Identidad ‚Sí‛
E S
E S
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Función lógica Identidad ‚Sí‛
E S
E S
Tabla de
Verdad 0 0
1 1
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Función Negación ‚No‛
E S
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Función Negación ‚No‛
E S
E S
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Función Negación ‚No‛
E S
E S
E S
Tabla de
Verdad 0 1
1 0
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Función Conjunción ‚Y‛
E1 E2 S
E1 E2 S
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Función Conjunción ‚Y‛
E1 E2 S
E1 E2 S
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Función Conjunción ‚Y‛
E1 E2 S
Diagrama de escalera (LDR) ó (KOP)
E1 E2 S
0 0 0
Tabla de
0 1 0
Verdad
1 0 0
1 1 1
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Función Disyunción ‚O‛
E1 S
E2
E1 S
E2
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Función Disyunción ‚O‛
E1 S
E2
E1 S
E2
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Función Disyunción ‚O‛
E1 S
E2 Diagrama de escalera (LDR) ó (KOP)
E1 E2 S
0 0 0
Tabla de 0 1 1
Verdad 1 0 1
1 1 1
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Temporizadores (Timers)
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Temporizadores (Timers)
El control FEC permite programar 256 temporizadores (del 0 al 255).
Cada temporizador puede programarse desde 0.01 hasta 655.35 segundos.
Es posible programarlos como:
Temporizador de impulso (T)
Con retardo a la conexión (TON)*
Con retardo a la desconexión (TOFF)*
*Directamente, sólo en diagrama de escalera
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Estructura de un temporizador
Los temporizadores están estructurados de la siguiente manera:
T255 T4 T3 T2 T1 T0
1 0 1 0 1 0 1 1 0 0
Como bit de estado (0= Inactivo 1= Activo)
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Preselector del temporizador TP
TP
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1
255 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor preseleccionado para cada
temporizador (de 0 a 655.35)
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Palabra del temporizador TW
TW
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1
255 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor actual de tiempo del temporizador
correspondiente (TW)
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Temporizador de Impulso (T)
Parte ejecutiva
1
‚Bobina‛
0
t
Parte condicional 1
‚Contactos‛
0
Tiempo programado t
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Temporizador de Impulso (T)
Parte ejecutiva
1
‚Bobina‛
0
t
Parte condicional 1
‚Contactos‛
0
t
Tiempo programado
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Programación de temporizadores en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte ejecutiva (Inicialización):
T0
25.7 S
TIMER
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Programación de temporizadores en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte condicional (Contactos):
T0
T0
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Programación de temporizadores en Lista de Instrucciones (AWL)
Como parte ejecutiva (Inicialización):
STEP 1
IF NOP
THEN LOAD V2570 *
TO TP0
SET T0 **
* Valor de tiempo en centésimas de segundo (25.7 s)
** El encendido del temporizador se puede
realizar en cualquier paso
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Programación de temporizadores en Lista de Instrucciones
Como parte condicional (Contactos):
STEP 1
IF T0 Condición verdadera si T0 = 1
THEN SET SOL_1
STEP 2
IF N T0 Condición verdadera si T0 = 0
THEN RESET SOL_1
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Temporizador con retardo a la conexión (TON)
1
Parte ejecutiva
‚Bobina‛
0
t
Parte condicional 1
‚Contactos‛
0
Retardo programado t
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Programación de temporizadores TON en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte ejecutiva (Inicialización):
TON1
25.7 S
TIMER
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Programación de temporizadores TON en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte condicional (Contactos):
TON1
TON1
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Temporizador con retardo a la desconexión (TOFF)
1
Parte ejecutiva
‚Bobina‛
0
t
Parte condicional 1
‚Contactos‛
0
Retardo programado t
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Programación de temporizadores TOFF en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte ejecutiva (Inicialización):
TOFF2
25.7 S
TIMER
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Programación de temporizadores TOFF en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte condicional (Contactos):
TOFF2
TOFF2
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Ejercicios de aplicación de temporizadores: T, TON y TOFF
Por medio de un botón pulsador se deberá controlar la apertura de
una compuerta, la cual será activada por un actuador de doble efecto
y una electroválvula 5/2 monoestable.
Al alcanzar su posición final, la compuerta deberá permanecer 10
segundos abierta y posteriormente deberá cerrar automáticamente.
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Contadores (Counters)
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Contadores (Counters)
El control FEC permite programar 256 contadores (de C0 a C 255).
Cada contador puede programarse desde 1 hasta 65535 eventos (de 1
a +32767 ó de -1 hasta -32768)
Es posible programar contadores:
Incrementales (INC)
Decrementales (DEC)
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Estructura de un contador
Los contadores están estructurados de manera similar a los temporizadores:
C255 C4 C3 C2 C1 C0
1 0 1 0 1 0 1 1 0 0
Como bit de estado (0= Inactivo 1= Activo)
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Preselector del contador CP
CP
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1
255 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor
preseleccionado para cada contador (de 0 a 65535)
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Palabra del contador CW
CW
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1
255 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor actual
de eventos del contador correspondiente (CW)
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Programación de contadores en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte ejecutiva (Inicialización):
C0
5
COUNTER
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Instrucciones de INCremento y DECremento
Condiciones C0
( INC )
Condiciones C0
( DEC )
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Programación de contadores en Diagrama de Escalera (LDR)
Como parte condicional (Contactos):
C0
C0
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Programación de contadores en Lista de Instrucciones
Como parte ejecutiva (Inicialización):
STEP 1
IF NOP
THEN LOAD V5
TO CP0
SET C0 **
** El encendido del contador se puede realizar en cualquier paso
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Programación de contadores en Lista de Instrucciones
Como parte condicional (Contactos):
STEP 1
IF C0 Condición verdadera si C0 = 1
THEN SET SOL_1
STEP 2
IF N C0 Condición verdadera si C0 = 0
THEN RESET SOL_1
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Bits internos (banderas)
Una bandera es un bit interno de
control, el cual también se conoce
como:
Marca
Recordador
Relevador interno
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Bits internos (banderas)
Las banderas se utilizan como:
Detectores de flanco
Recordadores de paso
A nivel palabra, como memorias de estados operativos del proceso
Aplicaciones en donde se requiere memorizar ciertos eventos (por ejemplo, en
un teclado-display)
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Bits internos (banderas)
La forma de utilizar las banderas en un programa de control puede resumirse como
a continuación se indica:
La bandera no está activada
Se activa la bandera
Se utiliza la señal de la bandera
Se desactiva la bandera
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Organización de las banderas
Están organizadas en 10,000 palabras de 16 bits
Palabra
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1
1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0
9999
Direccionamiento a nivel palabra: FW0
Direccionamiento a nivel bit: F1.12
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Sistemas secuenciales
Un sistema secuencial es aquel que se ejecuta en un orden cronológico y lógico.
Por lo que se requiere que la programación se lleve a cabo tomando en cuenta lo
anterior.
Se propone un método secuencial PASO A PASO para tal fin.
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Método paso a paso en Diagrama de Escalera (KOP)
De acuerdo con la propuesta del problema, dibujar un croquis de situación.
Realizar el diagrama de movimientos o de espacio-fase.
Proponer el diagrama de potencia correspondiente (diagrama neumático y sensores de
final de carrera).
Desarrollar el diagrama de funciones correspondiente.
Identificar en el diagrama anterior la Sección de Control y la Sección de Operación.
Para la programación en diagrama de escalera, se procederá de la siguiente forma:
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Programación de la sección de Control
Definir tantas banderas como pasos existan en la secuencia. Por ejemplo: F0.1 =
Paso1, F0.2 = Paso2, etc., en la lista de asignaciones.
En la sección de control, activar las ‚bobinas‛ de dichas banderas tomando en
cuenta la información proporcionada por el diagrama de funciones.
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Activación del paso 1
El paso 1 se activará cuando:
No esté activado el paso 1
Se cumplan las condiciones de este paso
Y no se halla activado el último paso
Todos los pasos, a excepción del último se activarán de manera
memorizada ó retentiva.
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Activación de los siguientes pasos
Los siguientes pasos se activarán si:
Se cumplen las correspondientes condiciones y siempre y cuando el
paso anterior ya esté activo.
El encendido de dicha bandera (paso) se hará de manera retentiva o
memorizada.
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Activación del último paso
El último paso se activará cuando:
Se cumplan las condiciones de este paso
Y el paso anterior ya esté activado
Este último paso se activará de manera NO Retentiva.
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Programación de la sección de Operación
En la sección de Operación es donde se activarán las salidas físicas, así como los
temporizadores, incrementos o decrementos de contadores, y en general todas las
acciones.
Esta información también la proporciona el diagrama de funciones.
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Programación de la sección de Operación
Se utilizará un contacto N.A. del paso en el que la salida en cuestión tiene que
Activarse.
Se programará en serie con el contacto anterior, un contacto N.C. del paso en el
que la salida en cuestión tiene que Desactivarse.
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Programación en Lista de instrucciones (AWL)
Tomando en cuenta el diagrama de funciones correspondiente, se procederá con el
desarrollo del programa de manera textual.
Recuerde que en lista de instrucciones solo es posible programar temporizadores de
impulso.
Al finalizar el ciclo es necesario indicar la instrucción JMP TO etiqueta
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GRACIAS
POR ASISTIR AL SEMINARIO E-
311. NOS VEREMOS EN EL
SIGUIENTE
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