Estas operaciones permiten comparar dos variables o una variable con un valor numérico. Todas estas operaciones son condicionales, es decir, cuando se cumple la relación de comparación, se activará una señal del tipo binaria. En algunos casos es necesario que la primera variable sea netamente variable, mientras que la segunda puede ser variable o constante.

 

Las operaciones de comparación posibles son:

 

•Igualdad.

•Desigualdad.

•Menor que.

•Menor o igual que.

•Mayor que.

•Mayor o igual que.

 

La representación en la norma IEC 61131-3 se representa de la siguiente forma:

 

 

Los operandos de entrada pueden ser de tipo BYTE, WORD, DWORD, INT, DINT o REAL. El operando de salida siempre será una variable del tipo BOOL.

 

A continuación, mostramos en la Tabla 2 la representación de las operaciones de comparación usadas para los PLCs. Simatic, Telemecanique y Allen Bradley.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TIPOS DE SEÑALES

 
Existen dos tipos de señales bien definidas que un PLC puede procesar, estas son:
  
1. SEÑAL DISCRETA
 
Este tipo de señal es conocida también con los siguientes nombres:
 
•Señal binaria.
 
•Señal lógica.
 
•Señal todo o nada (TON).
 
Se caracteriza porque sólo pueden adoptar uno de dos posibles estados o niveles: el estado de señal "0" y el estado de señal "1". Asimismo, estos estados cuando se relacionan, de acuerdo a su condición eléctrica, se dice: no existe tensión y existe tensión, la magnitud de la tensión no interesa, ya que dependerá del componente electrónico que pueda asumir esta tensión nominal.
 
Como ejemplo, citaremos aquellos dispositivos de campo de entrada y salida de donde provienen o se asignan una señal discreta, respecto a un PLC:
 
Entrada                                                   Salida
 
-Pulsador.                                                  - Contactor.
                                                      
-Interruptor de posición.                         - Lámpara indicadora, etc.
                                                      
-Interruptor fotoeléctrico, etc.

 

 

 

2. SEÑAL ANÁLOGA

 

Se conoce a la señal análoga como aquella cuyo valor varía con el tiempo y en forma continua, pudiendo asumir un número infinito de valores entre sus límites mínimos y máximos.

A continuación se citan algunos parámetros físicos muy utilizados en los procesos industriales, tal que, en forma de señal análoga pueden ser medidos y controlados.

 

•Temperatura.

 

•Velocidad.

 

•Presión.

 

•Flujo.

 

•Nivel, etc.

 

 

 

 

REPRESENTACIÓN DE LAS CANTIDADES BINARIAS

 

El PLC recibe la información proveniente del proceso, ya sea como señales discretas o análogas, a través de las tarjetas de entrada, que luego son transformadas en el CPU y almacenadas como una agrupación binaria (agrupación de unos y ceros), por lo tanto, es necesario disponer de un medio de representación que facilite su manejo y mejore la capacidad de procesamiento.

 

Para ello se emplean con mayor frecuencia tres tipos de representaciones, éstas son: el bit, el byte y la palabra, en algunos casos se utiliza la doble palabra.

 

BIT

El bit es la unidad elemental de información que sólo puede tomar dos valores: "1" ó "0"; es decir, un bit es suficiente para representar una señal binaria.

 

BYTE

El byte es una unidad compuesta por una agrupación ordenada de 8 bits, es decir, ocho dígitos binarios. Los bits se agrupan de derecha a izquierda tomando como número de bit del 0 al 7.

En un byte se puede representar el estado de hasta ocho señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería:

Número máximo de un byte = 1 1 1 1 1 1 1 1 = 28 - 1 = 255

 

PALABRA

Para obtener mayor capacidad de procesamiento a veces se agrupan los bytes, formando lo que se denomina la palabra.

La palabra es una unidad mayor compuesta de 16 bits = 2 bytes. Los bits de una palabra se agrupan de derecha a izquierda, tomando como número de bit del 0 al 15.

En una palabra se pueden representar hasta 16 señales binarias, puede usarse para almacenar un número cuya magnitud como máximo sería:

Número máximo de una palabra = 216 - 1 = 65 535

 

 

 

 

OPERACIONES DIGITALES

 

Así como la información proveniente del proceso la podemos representar mediante los bits, los bytes y las palabras, también podemos efectuar operaciones entre ellas, tales como: comparaciones, cálculos, conversiones, movimientos, etc. Estos tipos de operaciones son necesarias utilizarlas, fundamentalmente, cuando se manejan señales análogas en aplicaciones avanzadas.

Del mismo modo, como en las operaciones binarias, el usuario deberá tener presente que no todas estas funciones son posibles de programar, en la mayoría de PLCs dependerá de la habilidad del programador para combinarlas convenientemente y resolver los problemas con las operaciones disponibles.

Los operandos del tipo palabra y bit interno que se utilizarán de ahora en adelante como ejemplo para programar las operaciones digitales se muestra en la Tabla 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En la programación es muy utilizada la operación del contador, para resolver muchas aplicaciones.

 

Pero... ¿Qué es un contador?

 

Un contador es una función de cómputo que permite efectuar la cuenta de acontecimientos o efe impulsos. La cuenta se puede programar en forma progresiva (ascendente) o regresiva (descendente).

La operación de conteo consiste en incrementar 1 al contenido del contador, mientras que la operación de descuento consiste en decrementar 1 al contenido del contador, ambos al presentarse un pulso o un acontecimiento.

La función del contador, permite activar salidas o memorias internas, en el momento que su registro de conteo coincide con el valor presente previamente definido. Por otro lado si el registro es diferente al valor de presente la salida asociada al contador no se activara.

Es importante señalar, que la cantidad de contadores que se pueden programar con el PLC, depende del tamaño de éste, pudiendo ser desde 16 hasta miles.

 

 

A continuación se muestran los 3 tipos de contadores que se pueden encontrar en los PLC.

 

CTU Contador Ascendente

 

 

Descripción General:

CU Incrementa en 1 con un flanco.

RESETColoca el valor corriente a 0.

PV VALOR PRESET.

CV VALOR CORRIENTE Q Output, es TRUE si CV = PV (CTU).

CU, RESET y Q son de tipo BOOL; PV y CV son de tipo INT.

Significa:

Si esta RESET entonces CV=0;

Pero si esta CU entonces CV := CV + 1;

Q es TRUE si CV >= PV



CTD Contador Descendente

 


Descripción General:

CD Decrementa en 1con un flanco.

LOAD Carga el VALOR CORRIENTE con el valor del PRESET. PV VALOR PRESET.

CV VALOR CORRIENTE..

Q Output, es TRUE si CV = 0 (CTUD).

CD, LOAD y Q son de tipo BOOL; PV y CV son de tipo INT.

Significa:

Si esta LOAD entonces CV =PV ;

Pero si esta CD entonces CV := CV - 1;

Q es TRUE si CV <= 0.

 

CTUD Contador Ascendente y descendente 

 

 

 

 

Descripción General:

CU Incrementa en 1 con un flanco.

CD Decrementa en 1 con un flanco.

RESET Coloca el valor corriente a 0.

LOAD Carga el VALOR CORRIENTE con el valor del PRESET. PV VALOR PRESET.

CV VALOR CORRIENTE.

Q Output, es TRUE si CV = PV (CTU), es TRUE si CV = 0 (CTD).

QUOutput, es TRUE si CV = PV (CTUD).

QDOutput, es TRUE si CV = 0 (CTUD).

CU, CD, LOAD, RESET, QU y QD son de tipo BOOL; PV y CV son de tipo INT.

Significa:

Si esta RESET entonces CV = 0;

Si esta LOAD entonces CV = PV;

Pero si esta CU entonces CV = CV + 1;

Pero si esta CD entonces CV = CV - 1;

QU es TRUE si CV >= PV QD es TRUE si CV <= 0.

 

Para una mejor comprensión del principio de funcionamiento veremos el desarrollo de un ejemplo:

 

 

APLICACIÓN DEL CONTADOR

 

DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA:

 

Se desea contabilizar eventos cuando se activa una entrada S1Q, así mismo decrementar con la señal de entrada S2Q. Por otro lado, es preciso resetear a cero el contador cada vez que aparece la señal S0Q. Contemplar una entrada S3Q para que se pueda cargar al contador un valor preseteado de 10. Finalmente, una lámpara H1H se encenderá cuando el contador tenga en su registro contabilizado 10 eventos.

Se pide:

 

 

1. LISTA DE ORDENAMIENTO

 

ENTRADAS

 

 

2. SALIDAS

 

 

3. DIAGRAMA DE CONTACTOS

 

 

 

PLANO DE FUNCIONES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Los temporizadores son funciones de programación que permiten el control de acciones específicas en función del tiempo.

 

Tipos:

TON: ON-DELAY (temporizador con retardo a la conexión) TOF: OFF-DELAY (temporizador con retardo a la desconexión) TP: MONOESTABLE

 

 

Por otro lado, la cantidad de temporizadores que se podrá programar con el PLC dependerá de su tamaño.

A continuación, desarrollaremos un ejemplo donde seexplica claramente cómo programar un temporizador del tipo ON-DELAY.

 

DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA:

Se desea activar un motor accionado por un contactor (K1M), el motor debe funcionar al cabo de 10 segundos de haber cerrado el selector S1Q.

 

CIRCUITO ELÉCTRICO

 

 

Se pide:

 

 

1. LISTA DE ORDENAMIENTO 

 

ENTRADAS

 

 

SALIDAS

 

 

2. DIAGRAMA DE CONTACTOS

 

 

3. PLANO DE FUNCIONES

 

 

 

Son aquellos PLCs que utilizan poco espacio en su construcción y reúnen en la estructura básica del hardware todas las tarjetas electrónicas que describimos anteriormente, tal como la fuente de alimentación, la CPU, la memoria y las interfases de E/S.

 

Las principales ventajas que presentan estos PLC compactos, denominados así por su tamaño, son:

 

•Más económicos dentro de su variedad.

•Menor espacio por su construcción compacta.

•Su programación es bastante sencilla.

•No requiere conocimientos profundos para su selección.

•Fácil instalación.

•Soportan contingencias extremas de funcionamiento tales como, temperaturas <60°C, fluctuaciones de tensión, vibraciones mecánicas, humedad, etc.

 

Actualmente se diseñan equipos, que por su tamaño reducido, pero con características de funcionamiento cada vez más complejos, son denominados Nano-PLC1 para la marca Telemecanique, Micrologix 10002 para la marca Allen Bradley, etc.

Por otro lado, su bajo costo permiten ser los más solicitados del mercado, utilizándose, inclusive, en las "viviendas inteligentes". Algunos consideran que utilizar esta configuración ya es rentable cuando reemplazan a unos cinco relés, por encima de él se abre toda una variedad de tareas. Su uso radica en aplicaciones simples y en numerosos sectores, siendo los más comunes:

 

•Arrancadores de motores.

•Mando de bombas.

•Máquinas de embolsado.

•Mando de compuertas.

•Centros de formación.

•Calefacción, climatización, ventilación.

•Embotelladoras.

•Transporte.

•Sistemas automáticos de equipos, etc.

 

En las figuras siguientes se muestran el TSX 07 y el TSX 17-20 de la marca Telemecanique.

 

 

 

 

Configuración: Plc Modular

 

Son aquellos PLCs que pueden ser configurados (armados) de acuerdo a las necesidades, para "armar" al PLC utilizamos las tarjetas (o módulos) electrónicos estudiados anteriormente, logrando mayor flexibilidad.

Cada configuración es diferente, según la tarea de automatización. Cuando se decide instalar PLC modulares, hay que seleccionar cada uno de los componentes, empezando, en primer lugar, por el cerebro del PLC, esto es, la unidad central (CPU), ellos varían de acuerdo a la capacidad de memoria del usuario, tiempo de ejecución y software requerido, en otras palabras, de acuerdo a la complejidad de la tarea o tareas de automatización.

En segundo lugar, hay que tener presente el tipo y cantidad de módulos de Entrada/Salida (E/S) digitales y análogas, módulos inteligentes, etc., de acuerdo a los requerimientos.

En tercer lugar, la fuente de alimentación, según la potencia que consume la CPU, módulos de E/S, periféricos, más módulos futuros.

Y finalmente, el tamaño del rack, conociendo de antemano todos los módulos involucrados y pensando también en expansiones futuras.

En la página siguiente se muestra una tabla comparativa que resume algunos datos técnicos de los PLC modulares existentes en el mercado local:

 

Valores comparativos de tres marcas de PLC en configuración modular

 

 

*Tiempo de ejecución, en promedio, para 1K de instrucciones con aproximadamente 65% de operaciones binarias y 35% de operaciones del tipo palabra.

Las ventajas y desventajas de la configuración modular son:

•Son más caros que los compactos y varían de acuerdo a la configuración del PLC.

•Las ampliaciones se hacen de acuerdo a las necesidades, por lo general, se incrementan los módulos de E/S discreto o analógico.

•En caso de avería, puede aislarse el problema, cambiando el módulo averiado sin afectar el funcionamiento del resto.

•Utiliza mayor espacio que los compactos.

•Su mantenimiento requiere de mayor tiempo.

 

Las aplicaciones que se pueden desarrollar con estos tipos de PLC son

más versátiles: van desde pequeñas tareas, como los del tipo compacto,

hasta procesos muy sofisticados.

La figura siguiente muestra un tipo de PLC en configuración modular:

 

 

Configuración: Plc Compacto-Modular

 

Una configuración compacto-modular está constituida, básicamente, por un PLC del tipo compacto, que se ha expandido a través de otros módulos, por lo general, entradas y salidas discretas o analógicas, módulos inteligentes, etc. El uso de las expansiones se debe a que la unidad básica que contiene la CPU, generalmente está diseñada con pocas E/S, y cuando la aplicación a automatizar contiene muchos sensores y actuadores, es necesario ampliar el controlador, utilizando solamente módulos de E/S gobernados por la misma unidad básica. Esta configuración destaca por las siguientes características:

•Son más económicos que los PLC de tipo modular.

•La selección es sencilla ya que la CPU está seleccionada.

•Soportan contingencias extremas de funcionamiento.

•Su programación es fácil, donde solamente se debe tener en cuenta el direccionamiento de las instrucciones, según  la unidad de extensión a la que se refiere.

 

 

Resumen

1.Existen tres tipos de configuraciones del PLC:

-Compacto.

-Modular.

-Compacto-modular.

2.El PLC compacto reúne todas las partes del PLC en un sólo bloque.

3.El PLC modular divide sus partes en módulos para ser armados según los requerimientos del usuario.

4.El PLC compacto - modular es una combinación de compacto y el modular.

 

 

 

 

 

 

 

El principio de funcionamiento de esta memoria denominada SET / RESET consiste:

Con la presencia de una señal discreta del tipo permanente (interruptor, conmutador, etc.) o mediante un pulso por el lado Set de la función, se produce una memorización de la salida; esto significa que dicha salida queda activada permanentemente, aún cuando está señal desaparezca después, siempre y cuando por el lado del Reset no se active la señal que lo afecta.

Cuando se desea borrar la memorización de la salida, es decir dasactivarlo, será necesario aplicarle por el lado del reset de la función la condición lógica 1 a través de la entrada que lo afecta. Solamente es necesario, al igual que para el set aplicar un pulso.

Finalmente, si existiera la simultaneidad de señales tanto por el lado set como reset, la activación de la salida se producirá o no, conforme estén ordenadas las instrucciones de set y reset en la función; esto significa, que si el set esta primero que el reset, la salida no se activa, y si la orden de reset está primera que la del set la salida se activa.

Para una mejor compresión del tema, explicaremos mediante un ejercicio como se aplica la función set / reset.

 

ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR ELÉCTRICO

 

DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA

 

Se desea arrancar un motor eléctrico trifásico en directo que cuenta con:

•Relé térmico de protección contra sobrecarga.

•Pulsadores de arranque y parada.

 

 CIRCUITOS

 

 

Se pide:
 
 
 
1. LISTA DE ORDENAMIENTO
 
 
ENTRADAS
 
 
SALIDAS
 
  
 
2.DIAGRAMA DE CONTACTOS
 
 
 
3.PLANO DE FUNCIONES
 
 
 
4. DIAGRAMA DE CONEXIONES
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

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