Introducción a los autómatas programables en ingeniería (III)

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11)   LÓGICA COMBINACIONAL

Cualquier sistema de control se basa en señales representadas por salidas Z, Y, X, W, etc., cuyo estado es determinado por entradas A, B, C, D, etc. El esquema de control puede operar en una combinación de dos modos básicos.

La forma más simple de la lógica combinacional es el esquema descompuesto en bloques más pequeños con una salida por bloque, cada estado de salida se determina solamente por los estados de entrada correspondientes. La primera etapa de uno de estos procesos comienza descomponiendo el sistema de control en una serie de pequeños bloques, cada uno con una salida y varias entradas. Para cada salida extraemos la llamada tabla truth, en la que registramos todos los estados de entrada posibles y los estados de salida requeridos.

La siguiente cuestión es averiguar la disposición más simple. Para ello existen técnicas como los mapas de Karnaugh y el álgebra booleana. Cuando un circuito se construye con puertas lógicas o relés puede ser muy importante diseñar circuitos con el mínimo número de puertas o contactos para reducir los costes de construcción. Con un programa PLC, sin embargo, el coste de los contactos adicionales es cero, pero es importante clarificar la operación.

12)   LÓGICA EVENT-DRIVEN

Los estados de salidas en lógica combinacional se determinan solamente por las señales de salidas. En la lógica dirigida por eventos o “event-driven” el estado de una salida no solamente del estado de las entradas, sino también de lo que ha ocurrido previamente. No es por lo tanto posible obtener una tabla de verdad o “truth” de la que la lógica requerida puede deducirse.

Estas operaciones pueden describirse por lo que se conoce como diagrama de transición o diagrama de estado.

13)   MICRO PLCs

Una variante de los PLCs fue la introducción de muy pequeños PLCs con un número limitado de entradas y salidas. Estos se diseñaron para aplicaciones tales como sistemas de engrasado, calefacción y aire acondicionado.

En estos equipos los programas se escriben y una vez instalados se venden como parte del producto final.

14)   SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN

Originalmente los fabricantes de PLCs proporcionaban terminales de programas dedicados que eran específicos para sus PLCs. Cuando los ordenadores se abarataron los fabricantes proporcionaban software que podía funcionar en un PC estándar. A menudo la conexión al PLC es vía una conexión punto a punto RS232 estándar usando COM1. Donde PLC y PC se comunican vía una red multi estación se requiere algún driver como una tarjeta interna en un slot PCI o ISA o vía un dispositivo externo conectado en el puerto PCMCIA.

Las primeras versiones de PC basadas en software funcionaban bajo MSDOS, y muchos lo hacen aún. El software basado en DOS es simple, rápido, robusto y sin muchas exigencias al procesador. Es bastante factible hacer funciona al software de programación DOS en una máquina 286 con disco duro de 20 Mbyte.

Actualmente todo el software se basa en un entorno Windows. La naturaleza visual de Windows simplifica muchas tareas que antes eran complejas.

15)   HERRAMIENTAS DE SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN

El software de programación no solamente se usa para escribir el programa, sino que también es una ayuda valiosa para encontrar fallos.

Una vez el software de control se ha depurado, los fallos suelen provenir de los dispositivos de planta (ej. Interruptores limitadores, sensores, solenoides, contactores, etc.). Todo el software mostrará el estado de los dispositivos digitales del diagrama de escalera o diagrama de bloques de función.

16)   ESTRUCTURA DE PROGRAMA EN VARIOS PLCs

En lenguajes de computación de alto nivel, los programadores tienden a preferir lenguajes tales como Pascal o C, en vez de lenguajes no estructurados como BASIC o FORTRAN.

Las mismas observaciones se aplican a los programas PLC. Muchas máquinas de rango medio no tienen elementos de estructura integrados, dejando que el programador decida la disposición.

Las máquinas más grandes y modernas se construyen con una estructura incorporada. Hasta cierto punto esto limita al programador de la misma forma que un programador en Pascal o C tiene menos libertad para cometer errores. Estos PLCs suelen proporcionar métodos para descomponer el programa en pequeños módulos. Los módulos se etiquetan de una forma jerárquica.

Varios autómatas soportan el concepto de subrutinas. Son pequeños programas usados para realizar tareas específicas a las que puede llamarse de forma repetitiva. Por ejemplo, pocos PLCs soportan funciones trigonométricas directamente, pero es relativamente fácil calcular el seno de un ángulo usando series de expansión. La ventaja de las subrutinas es el ahorro de memoria de procesador y la minimización del esfuerzo de programación. Muchos PLCs permiten que un programa se divida en bloques ejecutables.

17)   BUENAS PRÁCTICAS DE SOFTWARE

Todo software de computación debe funcionar con fiabilidad y su comportamiento debe ser predecible, simple y fácil de mantener.

Un software robusto tiene protecciones incorporadas ante la obtención de datos incorrectos por los sensores de planta o errores de de entrada del operador.

18)   PLCs TRABAJANDO A ALTA VELOCIDAD

Un PLC típico tiene un tiempo de exploración o “scan time” que estará entre 10 y 20 ms. Esto es adecuado para la mayoría de las aplicaciones tales como contactores, solenoides y dispositivos electromecánicos similares. Pero si el PLC se usa para materiales que se mueven rápido puede ser muy importante el “scan time”.

Muchos PLCs tienen funciones de control que pueden usarse para reducir el “scan time”. Los más comunes de estas son los Jumps, que permiten se salten partes no usadas de los programas. Algunos PLCs tienen archivos de programa específicos que pueden distribuirse en un “scan time” específico, por ejemplo, hasta 1 ms.

19)   TRABAJANDO CON SEÑALES ANALÓGICAS

En muchos sistemas se requiere que un PLC mida, o controle, señales de planta que pueden asumir cualquier valor en un rango determinado. Señales típicas de este tipo son temperaturas, caudales, presiones, velocidades, etc. Estas se conocen como señales analógicas.

De la misma forma un PLC puede tener que producir señales de salida analógicas para drive meters y válvulas proporcionales, o para proporcionar una referencia de velocidad a un controlador de un motor.

Para cumplir estos requerimientos un PLC necesita tarjetas de salida y entrada analógicas. Estas tarjetas tienen unas características diferentes a las digitales sobre las que hemos hablado hasta ahora.

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