Introducción a programación Ladder
Introducción
Una vez introducido algunos conceptos básicos sobre los PLCs, haremos una introducción a la programación. El más popular lenguaje de programación, es el lenguaje LADDER. Usando ejemplos, el lenguaje será desarrollado desde el diagrama de alambrado de un sistema electromecánico (relés). Después de describir los símbolos para el procesador utilizado en el curso, los mismos serán combinados en un diagrama Ladder. Posteriormente se estudiará el proceso de escaneo de un programa y el acceso a las entradas y salidas físicas.
Elementos Básicos de Ladder Logic
Lógica ladder es el lenguaje de programación primario de los PLC. Dado que los controladores de lógica programable fueron desarrollados para reemplazar sistemas de control lógicos que usaban relés, es natural que el lenguaje inicial tuviera una semblanza cercana con los diagramas utilizados para documentar la lógica de relés. El seguir ese camino permitió a los ingenieros y técnicos que usaron los primeros PLCs entender el programa sin necesidad de entrenamiento. La programación de un PLC mediante lógica ladder consiste en la elaboración de un programa de manera similar a como se dibuja un circuito de contactos eléctricos. El diagrama de escalera consta de dos líneas verticales que representan las líneas de alimentación. Los circuitos se disponen como líneas horizontales, es decir, como si fueran los peldaños de una escalera.
En los ejemplos utilizados en ésta parte se usarán símbolos para todas las entradas, salidas, y memorias internas para evitar el direccionamiento de las entradas y salidas. El direccionamiento es generalmente diferente para cada fabricante.
Ejemplo: Circuito OR Dos switches, etiquetados A y B, son conectados en paralelo y controlan una lámpara tal como se muestra en la figura 8. Implemente la función en lógica Ladder para un PLC donde los dos switches son entradas separadas.
Solución La acción del circuito es descrito de la siguiente forma, “La lámpara está ON cuando el switch A está ON (cerrado) o cuando el switch B está ON (cerrado)”. Elaborar la tabla de verdad. Para implementar la función usando relés, los switches A y B no son conectados directamente a la lámpara, son conectados a las bobinas etiquetadas como AR y BR cuyos contactos normalmente cerrados (NO) controlan la bobina de otro relé, LR, cuyos contactos controlan la lámpara, ver figura 9.a. Los switches, A y B, son las entradas del circuito. Cuando cualquiera de los switches, A o B, está cerrado, la bobina correspondiente AR o BR es energizada, cerrando el contacto y suministrando energía a la bobina LR. La bobina LR es energizada, cerrando su contacto entregando de esta forma energía a la lámpara.
La salida (la lámpara en este caso) es manejada por el relé LR para proveer aislamiento de voltaje con respecto a los relés con los cuales se implementa la lógica. Los switches, A y B, controlan las bobinas de los relés (AR y BR) para aislar las entradas de la lógica. Además, con el arreglo empleado, la conexión de un switch a un relé puede ser usada muchas veces en la lógica. Un relé de control industrial puede tener hasta 12 polos, o conjunto de contactos, por bobina. Por ejemplo, si el relé AR tiene seis polos (en la figura solo se muestra uno), entonces los otro cinco polos están disponibles para ser usados en la lógica de relés sin requerir otras cinco conexiones al switch A. Antes de que los PLCs fueran desarrollados, los ingenieros habían desarrollado una notación eléctrica grafica para el circuito mostrado en a figura 9.a. Dicha notación fue llamada relay Ladder logic diagram, mostrada en la figura 9.b. Los switches son representados mediante sus símbolos usuales, los círculos representan las bobinas de los relés, y los contactos normalmente abiertos (NO) son representados mediante barras verticales paralelas.
La notación Ladder logic para el PLC, figura 9.c, es obtenida del relay Ladder logic diagram, mostrando solamente la tercera línea, los contactos de los relés y la bobina del relé de salida. La notación Ladder logic del PLC asume que las entradas (switches en este ejemplo) están conectadas a canales de entradas discretas (equivalente a las bobinas AR y BR en la figura 9.b). La salida actual (lámpara) está conectada a un canal de salidas discretas (equivalente al contacto normalmente abierto de LR en la figura 9.b) controlado por la bobina. La etiqueta mostrada encima del símbolo de un contacto no es la etiqueta del contacto, es el control para la bobina que maneja el contacto. También, la salida del escalón ocurre en el extremo derecho del mismo y la energía se asume que fluye de izquierda a derecha. La lógica Ladder del PLC es interpretada como: “Cuando la entrada A es on o la entrada B es on entonces la lámpara es on,” que es el mismo enunciado que describe el circuito de la figura 8.
Ejemplo: Circuito AND Dos switches, etiquetados A y B, son conectados en serie y controlan la lámpara tal como se muestra en la figura 10. Implemente la función en lógica Ladder para un PLC donde los dos switches son entradas separadas. Elaborar la tabla de verdad.
Solución La acción del circuito es descrito de la siguiente forma, “La lámpara está ON cuando el switch A está ON (cerrado) y cuando el switch B está ON (cerrado)” Para implementar la función usando relés, el único cambio respecto al circuito de la combinación OR es alambrar los contactos normalmente abiertos de los relés AR y BR en serie para controlar la lámpara, figura 11.a. El alambrado de los switches A y B y el alambrado de la lámpara no cambian.
El diagrama del circuito a base de relés, mostrado en la figura 11.b, es diferente al de la figura 9.b solamente en la tercera línea. Al igual que para el ejemplo anterior, la notación en lógica ladder para el PLC (figura 11.c) es obtenida a partir del diagrama del circuito basado en relés, mostrándose solamente la tercera línea, los contactos de los relés y la bobina del relé de salida.
El escalón de la lógica ladder es interpretado como “Cuando la entrada (switch) A está on Y la entrada (switch) B está on entonces la lámpara está on.
SCAN en el PLC
El programa del PLC es ejecutado como parte de un proceso repetitivo denominado SCAN. El SCAN de un PLC comienza con la lectura del estado de sus entradas. El programa de aplicación es ejecutado basado en la información obtenida. Una vez que el programa es ejecutado el PLC realiza un diagnostico interno y tareas de comunicación. El ciclo del SCAN se completa actualizando las salidas y comenzando el proceso de nuevo. El tiempo requerido para realizar el SCAN en el PLC (scan time) depende del tamaño del programa, el número de entradas y salidas, y la cantidad de comunicación requerida.
Una vez introducido algunos conceptos básicos sobre los PLCs, haremos una introducción a la programación. El más popular lenguaje de programación, es el lenguaje LADDER. Usando ejemplos, el lenguaje será desarrollado desde el diagrama de alambrado de un sistema electromecánico (relés). Después de describir los símbolos para el procesador utilizado en el curso, los mismos serán combinados en un diagrama Ladder. Posteriormente se estudiará el proceso de escaneo de un programa y el acceso a las entradas y salidas físicas.
Elementos Básicos de Ladder Logic
Lógica ladder es el lenguaje de programación primario de los PLC. Dado que los controladores de lógica programable fueron desarrollados para reemplazar sistemas de control lógicos que usaban relés, es natural que el lenguaje inicial tuviera una semblanza cercana con los diagramas utilizados para documentar la lógica de relés. El seguir ese camino permitió a los ingenieros y técnicos que usaron los primeros PLCs entender el programa sin necesidad de entrenamiento. La programación de un PLC mediante lógica ladder consiste en la elaboración de un programa de manera similar a como se dibuja un circuito de contactos eléctricos. El diagrama de escalera consta de dos líneas verticales que representan las líneas de alimentación. Los circuitos se disponen como líneas horizontales, es decir, como si fueran los peldaños de una escalera.
En los ejemplos utilizados en ésta parte se usarán símbolos para todas las entradas, salidas, y memorias internas para evitar el direccionamiento de las entradas y salidas. El direccionamiento es generalmente diferente para cada fabricante.
Ejemplo: Circuito OR Dos switches, etiquetados A y B, son conectados en paralelo y controlan una lámpara tal como se muestra en la figura 8. Implemente la función en lógica Ladder para un PLC donde los dos switches son entradas separadas.
Solución La acción del circuito es descrito de la siguiente forma, “La lámpara está ON cuando el switch A está ON (cerrado) o cuando el switch B está ON (cerrado)”. Elaborar la tabla de verdad. Para implementar la función usando relés, los switches A y B no son conectados directamente a la lámpara, son conectados a las bobinas etiquetadas como AR y BR cuyos contactos normalmente cerrados (NO) controlan la bobina de otro relé, LR, cuyos contactos controlan la lámpara, ver figura 9.a. Los switches, A y B, son las entradas del circuito. Cuando cualquiera de los switches, A o B, está cerrado, la bobina correspondiente AR o BR es energizada, cerrando el contacto y suministrando energía a la bobina LR. La bobina LR es energizada, cerrando su contacto entregando de esta forma energía a la lámpara.
La salida (la lámpara en este caso) es manejada por el relé LR para proveer aislamiento de voltaje con respecto a los relés con los cuales se implementa la lógica. Los switches, A y B, controlan las bobinas de los relés (AR y BR) para aislar las entradas de la lógica. Además, con el arreglo empleado, la conexión de un switch a un relé puede ser usada muchas veces en la lógica. Un relé de control industrial puede tener hasta 12 polos, o conjunto de contactos, por bobina. Por ejemplo, si el relé AR tiene seis polos (en la figura solo se muestra uno), entonces los otro cinco polos están disponibles para ser usados en la lógica de relés sin requerir otras cinco conexiones al switch A. Antes de que los PLCs fueran desarrollados, los ingenieros habían desarrollado una notación eléctrica grafica para el circuito mostrado en a figura 9.a. Dicha notación fue llamada relay Ladder logic diagram, mostrada en la figura 9.b. Los switches son representados mediante sus símbolos usuales, los círculos representan las bobinas de los relés, y los contactos normalmente abiertos (NO) son representados mediante barras verticales paralelas.
La notación Ladder logic para el PLC, figura 9.c, es obtenida del relay Ladder logic diagram, mostrando solamente la tercera línea, los contactos de los relés y la bobina del relé de salida. La notación Ladder logic del PLC asume que las entradas (switches en este ejemplo) están conectadas a canales de entradas discretas (equivalente a las bobinas AR y BR en la figura 9.b). La salida actual (lámpara) está conectada a un canal de salidas discretas (equivalente al contacto normalmente abierto de LR en la figura 9.b) controlado por la bobina. La etiqueta mostrada encima del símbolo de un contacto no es la etiqueta del contacto, es el control para la bobina que maneja el contacto. También, la salida del escalón ocurre en el extremo derecho del mismo y la energía se asume que fluye de izquierda a derecha. La lógica Ladder del PLC es interpretada como: “Cuando la entrada A es on o la entrada B es on entonces la lámpara es on,” que es el mismo enunciado que describe el circuito de la figura 8.
Ejemplo: Circuito AND Dos switches, etiquetados A y B, son conectados en serie y controlan la lámpara tal como se muestra en la figura 10. Implemente la función en lógica Ladder para un PLC donde los dos switches son entradas separadas. Elaborar la tabla de verdad.
Solución La acción del circuito es descrito de la siguiente forma, “La lámpara está ON cuando el switch A está ON (cerrado) y cuando el switch B está ON (cerrado)” Para implementar la función usando relés, el único cambio respecto al circuito de la combinación OR es alambrar los contactos normalmente abiertos de los relés AR y BR en serie para controlar la lámpara, figura 11.a. El alambrado de los switches A y B y el alambrado de la lámpara no cambian.
El diagrama del circuito a base de relés, mostrado en la figura 11.b, es diferente al de la figura 9.b solamente en la tercera línea. Al igual que para el ejemplo anterior, la notación en lógica ladder para el PLC (figura 11.c) es obtenida a partir del diagrama del circuito basado en relés, mostrándose solamente la tercera línea, los contactos de los relés y la bobina del relé de salida.
El escalón de la lógica ladder es interpretado como “Cuando la entrada (switch) A está on Y la entrada (switch) B está on entonces la lámpara está on.
SCAN en el PLC
El programa del PLC es ejecutado como parte de un proceso repetitivo denominado SCAN. El SCAN de un PLC comienza con la lectura del estado de sus entradas. El programa de aplicación es ejecutado basado en la información obtenida. Una vez que el programa es ejecutado el PLC realiza un diagnostico interno y tareas de comunicación. El ciclo del SCAN se completa actualizando las salidas y comenzando el proceso de nuevo. El tiempo requerido para realizar el SCAN en el PLC (scan time) depende del tamaño del programa, el número de entradas y salidas, y la cantidad de comunicación requerida.
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