Funciones logicas de un PLC

Para programar un PLC es necesario el empleo de un lenguaje especifico el cual por lo general solo entiende éste.  El lenguaje de programación de cada PLC cambia de acuerdo al creador del producto, y aunque se utilizan los mismos símbolos en los distinto lenguajes, la forma en como se crean y almacenan cambia de fabricante a fabricante, por lo tanto la manera de como se interpretan las instrucciones por medio de un PLC es diferente, dependiendo de la marca.

Existen comercialmente tres lenguajes que la mayoría de los fabricantes de los PLC ponen a disposición de los usuarios, estos lenguajes son:

• Diagrama de Contactos también conocido como Lenguaje en Escalera.
• Listado de Instrucciones
• Diagramas de Funciones

En primera instancia se hará una descripción del Lenguaje en Escalera. Este lenguaje es una representación gráfica que por medio de software se implementan tanto los contactos físicos que posee un rele (Variables de Entrada), así como también las bobinas (Variables de Salida) que lo constituyen, las actividades que realizan estas representaciones se materializan a través de las líneas de entrada y salida del PLC.

En el  Lenguaje en Escalera son muy bastos los símbolos empleados, pero como introducción en primer término explicaremos los símbolos que relacionan las entradas con las salidas.

Los elementos básicos correspondientes a las entradas, son los que a continuación se muestran:

• Contacto normalmente abierto  
• Contacto normalmente cerrado 

Contacto normalmente abierto (NA) Este tiene la misma función de un botón real, el cual cuando no es accionado se reposiciona automáticamente a su estado natural que es encontrarse abierto o desconectado, ver figura 6.1.  En otras palabras cuando el usuario presiona el interruptor hace que exista una unión entre los dos contactos internos que tiene el botón, cambiando su estado lógico de abierto (desconectado)  a cerrado (conectado), ver figura 6.2.

Figura 6. 1 Interruptor con contacto normalmente abierto en reposo.

Figura 6. 2 Interruptor con contacto normalmente abierto activado.

Contacto normalmente cerrado (NC) Igualmente funciona como un botón real, pero de manera inversa al contacto normalmente abierto, esto es que cuando no es accionado se reposiciona automáticamente a su estado natural que es el encontrarse cerrado o conectado, ver figura 6.3.

Cuando el usuario presiona el interruptor abre la unión que existe entre los dos contactos internos del botón, cambiando su estado lógico de cerrado (conectado)  a abierto (desconectado), ver figura 6.4.

Figura 6. 3 Interruptor con contacto normalmente cerrado en reposo.

Figura 6. 4 Interruptor con contacto normalmente abierto activado.

De acuerdo a la convención establecida por los fabricantes de los PLC se sabe que la correspondencia que tienen los estados lógicos cerrado y abierto con los dígitos binarios «0» y «1» es la siguiente:

• Abierto equivale a «0» lógico
• Cerrado equivale a «1» lógico

Ya que conocemos los símbolos básicos correspondientes a las entradas en el Lenguaje en Escalera, debemos de encontrar la manera de obtener una respuesta en base a nuestras entradas.  La solución la hallamos en el mismo Lenguaje en Escalera, ya que para representar una salida se emplea el símbolo   el cual tiene una función  similar a la de una bobina en un relevador, la cual una vez energizada provoca un cambio de estado en el (los) interruptor(es) que se encuentran bajo su influencia.

Para programar un PLC, primeramente se deben tener contempladas las entradas y las salidas totales que estarán interactuando en el sistema que se va a automatizar, posteriormente es necesario plantear el procedimiento mediante el cual se relacionaran las entradas con las salidas de acuerdo a las respuestas que se esperan del sistema.

Una herramienta que se emplea frecuentemente para programar un PLC son las Tablas de Verdad, ya que en estas se observa la respuesta que debe emitir el PLC en función de las combinaciones de los estados lógicos de las entradas. La combinación generada por la forma en como se conecten las variables de entrada da origen a funciones lógicas estandarizadas como por ejemplo: AND, OR, INVERSOR, etc.

Tanto las funciones lógicas mencionadas en el párrafo anterior como todas las que faltan tienen asociado un símbolo por medio del cual se identifican en el área de la electrónica, cabe aclarar que en esta  área estas funciones son llamadas por su nombre en inglés, por lo tanto así nos referiremos a ellas.

Cuando se utiliza el Lenguaje en Escalera para programar un PLC no se emplean los símbolos de las funciones lógicas por lo tanto debemos ser capaces de implementarlas utilizando las variables de entrada y salida que de acuerdo a cierto arreglo se comportaran como las funciones lógicas: AND, OR, INVERSOR, NOR, etc.

Existen tres funciones lógicas a partir de las cuales se generan todas éstas las cuales son: AND, OR e INVERSOR. Por lo que a continuación se explicara como se implementan con el Lenguaje en Escalera, así como su comportamiento.

FUNCIÓN LÓGICA AND (Y)

La función lógica AND tendrá la salida activada (energizada) solo si ambos contactos (normalmente abiertos) tienen el nivel lógico de 1, en todos los otros casos la salida estará desactivada (desenergizada). Ver Figura 6.5, 6.6, 6.7 y 6.8.

Figura 6. 5 Función Lógica AND (Y) con las entradas A y B en «0».

Figura 6. 6 Función Lógica AND (Y) con entrada A  en «0» y B en «1».

Figura 6. 7 Función Lógica AND (Y) con entrada A  en «1» y B en «0».

Figura 6. 8 Función Lógica AND (Y) con las entradas A y B en «1».

Nota: Los símbolos iluminados se encuentran activos.

Las Figuras 6.5, 6.6, 6.7 y 6.8 generan la siguiente tabla de verdad:

Tabla 6. 1 Función lógica AND (Y)

FUNCIÓN LÓGICA OR (O)

Con una función lógica OR la salida se presenta activada (energizada) si uno o todos sus contactos (normalmente abiertos) se encuentran en el estado de «1» lógico. En contraparte la salida se presentara desactivada (desenergizada) cuando todos los interruptores tienen un estado lógico «0». Ver Figura 6.9, 6.10, 6.11 y 6.12.

Figura 6. 9 Función Lógica OR (O) con las entradas A y B en «0».

Figura 6. 10 Función Lógica AND (Y) con entrada A  en «0» y B en «1».

Figura 6. 11 Función Lógica AND (Y) con entrada A  en «1» y B en «0».

Figura 6. 12 Función Lógica AND (Y) con las entradas A y B en «1».

La tabla de verdad que se desprende de las figuras 6.9, 6.10, 6.11 y 6.12 es la siguiente:

Tabla 6. 2 Función lógica OR (O)

FUNCIÓN LÓGICA INVERSORA (NOT)

La función lógica INVERSORA (NOT), a diferencia de las funciones AND y OR, solo requiere un contacto en la entrada, el cual debe ser normalmente cerrado. La salida se presenta activada (energizada) si el contacto se encuentra en el estado de 0 lógico, ver Figura 6.13.  En contraparte la salida se presentara desactivada (desenergizada) cuando el interruptor tiene un estado lógico «1», ver Figura 6.14.

De acuerdo a lo explicado en el párrafo anterior se observa que la finalidad de esta función lógica es presentar en la salida el estado lógico del contacto de manera invertida.

Figura 6. 13 Función Lógica Inversora (NOT) con las entrada A  en «0».

Figura 6. 14 Función Lógica Inversora (NOT) con las entrada A  en «1».

Las Figuras 6.13 y 6.14 se resumen en la tabla 6.3.

Tabla 6. 3 Función Lógica Inversora (NOT)

FUNCIÓN LÓGICA NO INVERSORA

La función lógica NO INVERSORA requiere de únicamente de un contacto el cual debe ser normalmente abierto. La salida es el reflejo del estado lógico en el que se encuentre el contacto, ver Figura 6.15 y 6.16.

Figura 6. 15 Función Lógica NO Inversora con las entrada A  en «0».

Figura 6. 16 Función Lógica NO Inversora con las entrada A  en «1».

La tabla de verdad de la función lógica NO INVERSORA es la que se presenta a continuación:

Tabla 6. 4 Función Lógica NO Inversora.