Lo básico sobre programación de autómatas programables (6ª PARTE)

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Latch

Un latch es como un interruptor trabado – cuando se pulsa se enciende, pero se traba, y debe tirarse para liberarlo y encenderlo. Un latch en la lógica de escalera usa una instrucción para latch, y una segunda instrucción para unlatch, como se muestra en la figura con la que abrimos el artículo.

La salida con una L en el interior enciende la salida D cuando la entrada A es verdad. D permanecerá encendido incluso si A se apaga. La salida D se apaga si la entrada B es verdad y la salida con una U en el interior llega a ser verdad. Si una salida ha sido latched, mantendrá su valor, incluso si se ha desconectado la energía.

La operación de la lógica de escalera se ilustra con un diagrama temporal en la siguiente figura.

Un diagrama temporal muestra valores de entradas y salidas a lo largo del tiempo. Por ejemplo el valor de la entrada A comienza bajo (falso) y llega a ser alto (verdad) durante un intervalo breve, y luego desciende de nuevo.

Temporizadores

Hay cuatro tipos fundamentales de temporizadores (ver figura siguiente). Un temporizador de retardo esperará un tiempo determinado después de que una línea de lógica de escalera haya sido verdad antes de encenderse, pero se apagará inmediatamente. Un retardo a la desconexión se encenderá inmediatamente cuando la lógica de la escalera sea verdad, pero se demorará antes de apagarse.

Un temporizador con retardo a la conexión puede ser usado para permitir que un horno alcance una temperatura antes de comenzar la producción. Un temporizador con retraso a la desconexión puede mantener ventiladores de refrigeración durante un tiempo después de que el horno se haya apagado.

Un temporizador retentivo sumará el tiempo de encendido y apagado de un temporizador. Un temporizador no retentivo comenzará cada vez la sincronización del retraso. Las aplicaciones típicas de los temporizadores retentivos incluyen el rastreo del tiempo transcurrido antes de necesitar mantenimiento. Un temporizador no retentivo puede usarse para accionar un botón para dar un pequeño retraso antes de que un transportador comience a moverse.

Contadores

Hay dos tipos de contadores básicos:  Cuenta ascendente y descendente. Cuando la entrada a un contador que cuenta ascendente toma el valor verdad el valor del acumulador se incrementará en 1.

Relé de Control Maestro (MCRs)

En un sistema de control eléctrico un Relé de Control Maestro (MCR) se usa para apagar una sección de un sistema eléctrico. Este concepto se ha implementado también en la lógica de escalera. Una sección de lógica de escalera puede ponerse entre dos líneas conteniendo MCRs. Cuando la primera bobina MCR está activa, toda la lógica de escalera intermedia se ejecuta a la segunda línea con una bobina MCR. Cuando la primera bobina MCR está inactiva, la lógica de escalera es examinada, pero todas las salidas son forzadas a apagarse.

Relés internos

Las entradas se usan para configurar salidas en programas simples. Los programas más complejos también usan localizaciones de memoria interna que no son entradas o salidas. Estos a veces se refieren como “relés internos” o “relés de control”.

Diseño de lógica estructurada

Tradicionalmente los programas de lógica de escalera se han escrito pensando en el proceso y luego comenzando a escribir el programa. Esto ha llevado a programas que requieren depuración. Y, el programa final está siempre sujeto a algunas dudas. Las técnicas de diseño estructuradas, tales como el álgebra booleana, llevan a programas que son predecibles y fiables.

La mayoría de los sistemas de control son de naturaleza secuencial. Los sistemas secuenciales a menudo se describen con palabras tales como modo y comportamiento. Durante la operación normal estos sistemas tendrán múltiples pasos o estados de operación. En cada estado de operación el sistema se comportará diferentemente. Los estados típicos incluyen arranque, parada, y operación normal. Consideremos una serie de luces de tráfico – cada modelo de luz constituye un estado. Las luces pueden ser verdes o amarillas en una dirección y rojas en la otra. Las luces cambian en una secuencia predecible. A veces las luces de tráfico están equipadas con características especiales.

Los sistemas secuenciales son complejos y difíciles de diseñar. Los sistemas más complejos requieren técnicas más maduras, tales como las mostradas en la siguiente figura. Para los controladores más simples podemos usar técnicas de diseño limitadas tales como process sequence bits y flow charts. Los procesos más complejos, tales como las luces de tráfico, tendrán muchos estados de operación y los controladores pueden ser diseñados usando diagramas de estado. Si el problema de control implica múltiples estados de operación, tales como un controlador para dos luces de tráfico independientes, se prefieren diseños Petri net o SFC

Bits de secuencia de proceso

Una máquina típica usará una secuencia de pasos repetitivos que pueden ser claramente identificados. La lógica de escalera puede escribirse de forma que sigue esta secuencia. Los pasos para este método de diseño son:

1. Comprender el proceso.
2. Escribir los pasos de operación en secuencia y dar a cada paso un número.
3. Para cada paso asignar un bit.
4. Escribir la lógica de escalera para que los bits pasen de posición on/off cuando el proceso se mueve a través de sus estados.
5. Escribir la lógica de escalera para realizar funciones de la máquina para cada paso.
6. Si el proceso es repetitivo, tendremos el último paso que vuelva al primero.

Diagramas de sincronización

Los diagramas de sincronización pueden ser valiosos cuando se diseña una lógica de escalera para procesos que son sólo dependientes del tiempo. El diagrama de tiempo se dibuja con tiempos de arranque y parada claros. La lógica de escalera se construye con temporizadores que se usan para encender y apagar en tiempos apropiados. El método básico es:

1. Comprender el proceso.
2. Identificar las salidas que son dependientes del tiempo.
3. Dibujar un diagrama de tiempo para las salidas.
4. Asignar un temporizador para cada tiempo cuando una salida se enciende o apaga.
5. Escribir la lógica de escalera para examinar los valores del timer y encender o apagar las salidas.

Veamos un ejemplo:

Un mecanismo de apertura de puerta tiene un botón que abrirá dos puertas. Cuando se pulsa el botón (momentáneamente) la primera puerta comenzará a abrir inmediatamente, la segunda puerta comenzará a abrir 2 segundos más tarde. La primera puerta permanecerá abierta durante un total de 10 segundos, y la energía de la segunda puerta permanecerá durante 14 segundos. Se usa el diagrama de tiempo para diseñar la lógica de escalera.

Diseño basado en diagrama de flujo

Un diagrama de flujo es ideal para un proceso que tiene pasos del proceso secuenciales. Los pasos se ejecutarán de forma simple que puede cambiar como resultado de algunas decisiones simples. Los símbolos usados en los diagramas de flujo se muestran en la siguiente figura:

Bloques diferentes implican distintos tipos de acciones del programa. Los programas siempre necesitan arrancar un bloque, pero los programas del PLC raramente paran así que el bloque de parada raramente se usa. Otros bloques importantes incluyen operaciones y decisiones. Las otras funciones pueden ser usadas pero no son necesarias para la mayoría de las aplicaciones del PLC. 

Bibliografía:

Automating Manufacturing Systems with PLCs. Hugh Jack 2003