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• Mauricio Valencia

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CONTENIDO:

El PLC en los sistemas automatizados Fundamentos Operaciones Booleanas Diseño y modo de funcionamiento de un PLC Programación de un PLC Elementos comunes de los lenguajes Diagramas de escalera Festo Didactic México

15/04/2002

CONTENIDO:

Sistemas de control lógico Programación de temporizadores Programación de contadores Sistema de control secuencial Puesta a punto y seguridad en el manejo de un PLC

Festo Didactic México

15/04/2002

Introducción

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15/04/2002

Automatización ó Automación

Realización autónoma del trabajo.

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15/04/2002

Automatización

Descarga de trabajo. Aseguramiento de la calidad. Aseguramiento de la productividad.

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15/04/2002

El Control Lógico Programable (P.L.C.)

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15/04/2002

PLC Programmable Logic Controller Control Lógico Programable Aparición de los primeros Controles Programables en la década de los ‘70 en la industria Automotriz Programación similar a los circuitos electromagnéticos de control (Diagrama de contactos ó de escalera) Festo Didactic México

15/04/2002

Aplicaciones del P.L.C.

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15/04/2002

¿ Qué es una señal ?

Señal: Es la representación de una información, con medios de transmisión físicamente medibles

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15/04/2002

Señales

Las señales se clasifican en: Analógicas Discretas

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Señal analógica

t Una señal analógica es una señal CONTINUA con respecto al tiempo. Tiene una cantidad INFINITA de valores. Ejemplos: Temperatura, Velocidad, Caudal, etc. Festo Didactic México

15/04/2002

Señal Discreta

C la s i f i c a c ió n d e l a s s e ñ a l e s S e ñ a l D is c r e t a S e ñ a l B in a r ia Festo Didactic México

S e ñ a l D ig i t a l 15/04/2002

Señal Binaria

1 0

t1

t2

t3

t

La señal binaria es una señal discontinua (0=Inactivo 1=Activo). Todos los PLC’s procesan señales binarias. Es más fácil manejar sólo 2 valores (0 ó 1, 0V ó 24V, No ó Sí, Apagado ó Encendido). Festo Didactic México

15/04/2002

¿ Qué es Control ?

Es aquel proceso en un sistema, en el cual influyen magnitudes de entrada sobre magnitudes de salida debido a la lógica intrínseca del sistema.

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Clasificación del Control

CONTRO L CO NTRO L DE LAZO A B IE R T O

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CO NTRO L DE LAZO CERRADO

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Control de lazo abierto

Señal de entrada

Sistema de control

Señal de salida

En el control de lazo abierto ó mando regularmente se emplean señales binarias Festo Didactic México

15/04/2002

Control de lazo cerrado Señal de entrada

Sistema de control

Señal de salida

Señal de Retroalimentación

En el control de lazo cerrado regularmente se emplean señales analógicas. Festo Didactic México

15/04/2002

Tipos de Control de acuerdo con su programación CONTRO L PRO G RAM A CABLEADO

F IJ O

M E M O R IA PRO G RAM ABLE

REPROGRAM ABLE

PROGRAM AS IN T E R C A M B IA B L E S

M E M O R IA NO BORRABLE (P R O M ) Festo Didactic México

M E M O R IA D E L IB R E P R O G R A M A C IÓ N (R A M )

M E M O R IA BORRABLE (E P R O M ) 15/04/2002

El Control Lógico Programable (P.L.C.)

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15/04/2002

¿ Qué es un P.L.C. ? Un sistema electrónico de funcionamiento digital, diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para la realización de funciones de: enlaces lógicos, secuenciación, temporización, recuento y cálculo, para controlar a través de entradas y salidas digitales o analógicas, diversos tipos de máquinas o procesos.

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15/04/2002

Ventajas del P.L.C. Elevada seguridad de funcionamiento Localización sencilla de averías Sencilla instalación Reducida necesidad de espacio Reducido consumo de energía Rápida modificación del programa

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Desventajas Elevados costos de adquisición Ausencia de normalización

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15/04/2002

Sistema completo de control con PLC El sistema con P.L.C. consta básicamente de: Hardware (parte tangible, por ejemplo: los circuitos eléctricos y electrónicos) Software (parte no tangible, por ejemplo: los programas)

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15/04/2002

Componentes de un sistema de control con PLC Sensores: En general, nos referimos a todos los elementos de introducción de señal Actuadores ó elementos de trabajo, como por ejemplo: motores eléctricos, cilindros neumáticos, focos piloto, alarmas sonoras, etc. Festo Didactic México

15/04/2002

Componentes de un sistema de control con P.L.C. Programador exclusivo para digitar e introducir los programas a la memoria del P.L.C. Computadora personal con el Software de programación previamente cargado (por ejemplo: FST)

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Diagrama a bloques de un PLC

Memoria de Programa

Entradas (sensores)

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Procesador (CCU)

Salidas (Actuadores)

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Algunos términos empleados Bit: Dígito binario (0 ó 1). Byte: Agrupamiento de 8 bits; también se le conoce como palabra de información (word) Datos: Representación de información por medio de cantidades en base binaria, octal ó hexadecimal. Programa: Conjunto de instrucciones ó datos que procesan de manera lógica y matemática las señales para obtener un funcionamiento deseado. Festo Didactic México

15/04/2002

Bit Dígito binario, es decir, 0 ó 1, Apagado ó Encendido, Inactivo ó Activo, Falso ó Verdadero, Etc. Todos los PLC’s procesan señales binarias

15 1

4 3 2 1 0 0

1

0

1

0

1 1

0

0

Organización por bit (bit 3 activado) Festo Didactic México

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Byte Agrupamiento de información en 8 bits. También se le conoce como palabra de información (Word) Siempre que no se indique otra cosa, una palabra equivale a un byte (en los PLC’s de FESTO).

7 6 5 4 3 2 1 0 0

1

0

1

1

0

1

0

Organización por byte (por palabra)

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Lenguajes de programación Los controles FPC de FESTO pueden ser programados en: Diagrama de escalera (Ladder Diagram ó Kontaktplan) LDR ó KOP Lista de instrucciones (Statement List ó Anweisungsliste) STL ó AWL Diagrama de funciones (Function Chart ó Funktionplan) FCH ó FUP Festo Didactic México

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OPERANDOS DEL FEC PROGRAMAS

P0 a P63.

MÓDULOS DE PROGRAMA

CMP0 a CMP99 (Definidos por el usuario).

MÓDULOS DE FUNCIÓN

CFM0 a CFM99 (Definidos por FESTO).

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Programación en diagrama de escalera (KOP) (LDR)

Programación combinatoria Similar a un diagrama eléctrico de contactos

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Programación en Lista de Instrucciones (AWL) (STL)

Programación secuencial Similar a la programación de alto nivel

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REGLAS DE EJECUCIÓN DE UN PASO Primera frase o anterior en el Paso X

¿Parte

NO

condicional cierta?

SI

SI

¿OTHRW en esta frase?

Ejecuta la Acción

¿Es esta la última frase en el

instrucción OTHRW

NO

NO

NO

Paso X?

¿Es esta la última frase en el Paso X?

SI

SI Siguiente frase

Ir al Paso siguiente Festo Didactic México

del Paso X

Vuelve al inicio del Paso X 15/04/2002

ESTRUCTURA DE PROGRAMACIÓN LISTADO DE INSTRUCCIONES (Paso) STEP (Etiqueta) (Frase) IF

(Parte condicional)

THEN

(Parte ejecutiva)

OTHRW

(Ejecución opcional)

(Frases)… (Pasos) ... STEP Festo Didactic México

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COMANDOS AND

Realiza la función lógica and (multiplicación)

CMP n

Empieza la ejecución de un módulo de programa.

DEC

Decrementa un operador multibit.

IF

Marca el inicio de la parte condicional.

INC

Incrementa un operando multibit.

JMP TO

Salto a un paso.

SWAP

Intercambia el Byte alto por el Byte bajo.

TO

Indica el destino de la carga.

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COMANDOS NOP

No hacer nada, sin condiciones.

OR

Realiza la operación lógica or (suma)

OTHRW

Aplica cuando la condición es falsa.

RESET

Para cambiar a estado lógico “0”.

ROL

Gira a la izquierda los bits de un acumulador.

ROR

Gira a la derecha los bits de un acumulador.

SET

Para cambiar a estado lógico “1”.

THEN

Indica el inicio de la parte ejecutiva.

WITH

Para indicar parámetros de funciones.

LOAD

Carga un valor en el acumulador.

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OPERADORES N

NOT




Mayor que

V$

Asignación hex.

Diferente

+

Suma

=

Mayor o igual

*

Multiplicación

/

División

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CAPACIDAD DE EXPANSION

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Descripción física

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Distribución FEC20

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Características técnicas

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Características técnicas Control conelIPC@CHIP de FESTO

Conexión de E/S vía conectores con LED integrado y conexión para sensores de forma directa (Conector SensorActuador) Festo Didactic México

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Características técnicas

Dos Opciones: 1 Línea con LEDs 3 Líneas con LEDs conexión alimentación para sensores Ahorra hasta un 40% de costos instalación (menor cableado) Ahorra hasta un 50% de espacio

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Características técnicas

Tan solo se requiere empujar el cable para insertarlo Festo Didactic México

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Características técnicas

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FEC-FC400

16/8 E/SDigitales

FEC-FC440

16/8 E/SDigitales + Ethernet

FEC-FC520

16/8 E/SDigitales +3/1 E/S analógicas

FEC-FC560

16/8 E/SDigitales + 3/1 E/S analógicas + Ethernet

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Características técnicas

FEC-FC600

32/16 E/S Digitales

FEC-FC620

32/16 E/S Digitales + 3/1 E/S analógicas

FEC-FC640

32/16 E/S Digitales + Ethernet

FEC-FC660

32/16 E/S Digitales + 3/1 E/S analógicas + Ethernet

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Características técnicas

Switch Rotativo • Posición STOP en posición 0 • RUN en cualquier otra posición •15 posiciones para se usados en su aplicación como selector de operación, ajuste de timers etc. Festo Didactic México

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Características técnicas

Entradas/Salidas Analógicas con 1mSeg de conversión, 12 bits de resolución,señales de 0-20 mA o 4-20 mA. Festo Didactic México

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LED de “RUN” 3 estados posibles

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Verde

Programa ejecutándose.

Naranja

Programa en paro, almacenamiento de programa.

Rojo

Error, sin programa.

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CONEXIÓN DE ENTRADAS (configuración PNP) Conexión de Botones

24V 0V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 S0 I1.0 I1.0 I1.0 I1.3 S1

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PRIMER GRUPO DE 8 ENTRADAS (p.ejemplo N.A.)

SEGUNDO GRUPO DE 4 ENTRADAS (p.ejemplo N.C.)

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CONEXIÓN DE ENTRADAS (SENSORES) ( TIPO PNP 24V 0V

TIPO NPN

S1

I0.n

24V 0V

I0.n

S2

S2

S0

S0

I1.n S1

I1.n S1

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S1

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Conexión de salidas FEC20 120 V CA (24v) N (0v) CARGA

Ejemplo de Conexión de salidas a +24V CD

24 V CD

Ejemplo de Conexión de salidas a 120V CA

Ejemplo de Conexión de salidas a 220V CA Festo Didactic México

N

CARGA

L1 120 V CA

L1

CARGA

L2 220 V CA

L1 (24v) N ( 0v) O0.0 O0.1 O0.2 O0.3 C0 O0.4 O0.5 C1 O0.6 O0.7 C2

15/04/2002

Método para el diseño de programas para un P.L.C. Paso No. 1 D e f i n i c i ó n d e l p r o b le m a

Paso No. 2 C o n s i d e r a c io n e s p r e v i a s

Paso No. 3 L i s t a d e a s i g n a c io n e s

Paso No. 4 P r o g r a m a c ió n : LD R , S TL

Paso No. 5 C a r g a d e l p r o g r a m a a la M e m o r ia d e l P . L .C .

Paso No. 6 P ru e b a d e l p ro g ra m a y P u e s ta e n M a rc h a Festo Didactic México

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Paso 1: Consideraciones previas Diagrama de situación Esbozo de secuencia Diagrama de contactos Modo de funcionamiento y actuación de los sensores y actuadores Diagrama de conexionado Tabla de verdad

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Lista de asignaciones (Allocation List) Operando Operando Comentario Absoluto Simbólico

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O0.2

Motor

1=Activa movimiento de banda

I0.0

Inicio

1=Manda inicio del ciclo

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Operando simbólico

Para el software FST hay que observar las siguientes reglas: Longitud de hasta 9 caracteres. No se permiten espacios entre caracteres. No se permiten caracteres especiales (-, /, *, etc.)

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Funciones lógicas básicas

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Función lógica Identidad “Sí”

E

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S

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Función lógica Identidad “Sí”

Festo Didactic México

E

S

E

S

15/04/2002

Función lógica Identidad “Sí”

E

Tabla de Verdad Festo Didactic México

S

E

S

0 1

0 1 15/04/2002

Función Negación “No”

E

Festo Didactic México

S

15/04/2002

Función Negación “No”

Festo Didactic México

E

S

E

S

15/04/2002

Función Negación “No”

E

S

E

S Tabla de Verdad

Festo Didactic México

E

S

0 1

1 0 15/04/2002

Función Conjunción “Y”

Festo Didactic México

E1

E2

S

E1

E2

S

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Función Conjunción “Y”

Festo Didactic México

E1

E2

S

E1

E2

S

15/04/2002

Función Conjunción “Y”

E1

E2

S

Diagrama de escalera (LDR) ó (KOP)

E1 Tabla de Verdad Festo Didactic México

0 0 1 1

E2

S

0 1 0 1

0 0 0 1 15/04/2002

Función Disyunción “O”

E1

S

E2 E1

S

E2 Festo Didactic México

15/04/2002

Función Disyunción “O”

E1

S

E2 E1

S

E2 Festo Didactic México

15/04/2002

Función Disyunción “O”

E1 E2

S Diagrama de escalera (LDR) ó (KOP)

E1 Tabla de Verdad Festo Didactic México

0 0 1 1

E2

S

0 1 0 1

0 1 1 1 15/04/2002

Temporizadores (Timers)

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15/04/2002

Temporizadores (Timers) El control FEC permite programar 256 temporizadores (del 0 al 255). Cada temporizador puede programarse desde 0.01 hasta 655.35 segundos. Es posible programarlos como: Temporizador de impulso (T) Con retardo a la conexión (TON)* Con retardo a la desconexión (TOFF)* *Directamente, sólo en diagrama de escalera

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15/04/2002

Estructura de un temporizador Los temporizadores están estructurados de la siguiente manera:

T255 1

T4 T3 T2 T1 T0 0

1

0

1

0

1

1

0

0

Como bit de estado (0= Inactivo 1= Activo)

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15/04/2002

Preselector del temporizador TP TP 0 0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0 1

1 0

1 0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1 0

1 1

255 1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1 0 0

Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor preseleccionado para cada temporizador (de 0 a 655.35) Festo Didactic México

15/04/2002

Palabra del temporizador TW TW 0 0 1 0

0 1

0 0

1 0

0 0

0 0

0 1

0 1

1 0

1 1

0 0

1 0

0 1 1 0

255 1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1 0 1 1

1 0 0

Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor actual de tiempo del temporizador correspondiente (TW) Festo Didactic México

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Temporizador de Impulso (T) Parte ejecutiva “Bobina”

1 0

t

Parte condicional 1 “Contactos”

0 Festo Didactic México

Tiempo programado

t 15/04/2002

Temporizador de Impulso (T) Parte ejecutiva “Bobina”

1 0

t

Parte condicional 1 “Contactos”

0

Tiempo programado Festo Didactic México

t 15/04/2002

Programación de temporizadores en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte ejecutiva (Inicialización):

T0 25.7 S TIMER Festo Didactic México

15/04/2002

Programación de temporizadores en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte condicional (Contactos):

T0

T0

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15/04/2002

Programación de temporizadores en Lista de Instrucciones (AWL) Como parte ejecutiva (Inicialización):

STEP 1 IF NOP THEN LOAD V2570 * TO TP0 SET T0 ** * Valor de tiempo en centésimas de segundo (25.7 s) ** El encendido del temporizador se puede realizar en cualquier paso Festo Didactic México

15/04/2002

Programación de temporizadores en Lista de Instrucciones Como parte condicional (Contactos):

STEP 1 IF T0 Condición verdadera si T0 = 1 THEN SET SOL_1 STEP 2 IF N T0 Condición verdadera si T0 = 0 THEN RESET SOL_1 Festo Didactic México

15/04/2002

Temporizador con retardo a la conexión (TON) Parte ejecutiva “Bobina”

1 0

Parte condicional “Contactos”

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t

1 0 Retardo programado

t 15/04/2002

Programación de temporizadores TON en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte ejecutiva (Inicialización):

TON1 25.7 S TIMER Festo Didactic México

15/04/2002

Programación de temporizadores TON en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte condicional (Contactos):

TON1

TON1

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15/04/2002

Temporizador con retardo a la desconexión (TOFF) Parte ejecutiva “Bobina”

1 0

Parte condicional “Contactos”

t

1 0 Retardo programado

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t

15/04/2002

Programación de temporizadores TOFF en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte ejecutiva (Inicialización):

TOFF2 25.7 S TIMER Festo Didactic México

15/04/2002

Programación de temporizadores TOFF en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte condicional (Contactos):

TOFF2

TOFF2

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15/04/2002

Ejercicios de aplicación de temporizadores: T, TON y TOFF Por medio de un botón pulsador se deberá controlar la apertura de una compuerta, la cual será activada por un actuador de doble efecto y una electroválvula 5/2 monoestable. Al alcanzar su posición final, la compuerta deberá permanecer 10 segundos abierta y posteriormente deberá cerrar automáticamente.

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15/04/2002

Contadores (Counters)

Festo Didactic México

15/04/2002

Contadores (Counters) El control FEC permite programar 256 contadores (de C0 a C 255). Cada contador puede programarse desde 1 hasta 65535 eventos (de 1 a +32767 ó de -1 hasta -32768) Es posible programar contadores: Incrementales (INC) Decrementales (DEC) Festo Didactic México

15/04/2002

Estructura de un contador Los contadores están estructurados de manera similar a los temporizadores:

C255 1

C4 C3 C2 C1 C0 0

1

0

1

0

1

1

0

0

Como bit de estado (0= Inactivo 1= Activo)

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15/04/2002

Preselector del contador CP CP 0 0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1 0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

255 1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor preseleccionado para cada contador (de 0 a 65535) Festo Didactic México

15/04/2002

Palabra del contador CW CW 0 0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1 0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

255 1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

Palabra de 16 bits en donde se almacena el valor actual de eventos del contador correspondiente (CW) Festo Didactic México

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Programación de contadores en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte ejecutiva (Inicialización):

C0 5 COUNTER Festo Didactic México

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Instrucciones de INCremento y DECremento

Condiciones

C0 ( INC )

Condiciones

C0 ( DEC )

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Programación de contadores en Diagrama de Escalera (LDR) Como parte condicional (Contactos):

C0

C0

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Programación de contadores en Lista de Instrucciones Como parte ejecutiva (Inicialización):

STEP 1 IF NOP THEN LOAD V5 TO CP0 SET C0 **

** El encendido del contador se puede

realizar en

cualquier paso Festo Didactic México

15/04/2002

Programación de contadores en Lista de Instrucciones Como parte condicional (Contactos):

STEP 1 IF C0 Condición verdadera si C0 = 1 THEN SET SOL_1 STEP 2 IF N C0 Condición verdadera si C0 = 0 THEN RESET SOL_1 Festo Didactic México

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Bits internos (banderas)

Una bandera es un bit interno de control, el cual también se conoce como: Marca Recordador Relevador interno

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15/04/2002

Bits internos (banderas)

Las banderas se utilizan como: Detectores de flanco Recordadores de paso A nivel palabra, como memorias de estados operativos del proceso Aplicaciones en donde se requiere memorizar ciertos eventos (por ejemplo, en un teclado-display)

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15/04/2002

Bits internos (banderas)

La forma de utilizar las banderas en un programa de control puede resumirse como a continuación se indica: La bandera no está activada Se activa la bandera Se utiliza la señal de la bandera Se desactiva la bandera

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15/04/2002

Organización de las banderas Están organizadas en 10,000 palabras de 16 bits

Palabra 0 0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0 1

1 0

1 0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1 9999

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

Direccionamiento a nivel palabra: FW0 Direccionamiento a nivel bit: F1.12

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15/04/2002

Sistemas secuenciales

Un sistema secuencial es aquel que se ejecuta en un orden cronológico y lógico. Por lo que se requiere que la programación se lleve a cabo tomando en cuenta lo anterior. Se propone un método secuencial PASO A PASO para tal fin.

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Método paso a paso en Diagrama de Escalera (KOP) De acuerdo con la propuesta del problema, dibujar un croquis de situación. Realizar el diagrama de movimientos o de espacio-fase. Proponer el diagrama de potencia correspondiente (diagrama neumático y sensores de final de carrera). Desarrollar el diagrama de funciones correspondiente. Identificar en el diagrama anterior la Sección de Control y la Sección de Operación. Para la programación en diagrama de escalera, se procederá de la siguiente forma: Festo Didactic México

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Programación de la sección de Control Definir tantas banderas como pasos existan en la secuencia. Por ejemplo: F0.1 = Paso1, F0.2 = Paso2, etc., en la lista de asignaciones. En la sección de control, activar las “bobinas” de dichas banderas tomando en cuenta la información proporcionada por el diagrama de funciones.

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Activación del paso 1

El paso 1 se activará cuando: No esté activado el paso 1 Se cumplan las condiciones de este paso Y no se halla activado el último paso Todos los pasos, a excepción del último se activarán de manera memorizada ó retentiva.

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Activación de los siguientes pasos

Los siguientes pasos se activarán si: Se cumplen las correspondientes condiciones y siempre y cuando el paso anterior ya esté activo. El encendido de dicha bandera (paso) se hará de manera retentiva o memorizada.

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Activación del último paso

El último paso se activará cuando: Se cumplan las condiciones de este paso Y el paso anterior ya esté activado Este último paso se activará de manera NO Retentiva.

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Programación de la sección de Operación

En la sección de Operación es donde se activarán las salidas físicas, así como los temporizadores, incrementos o decrementos de contadores, y en general todas las acciones. Esta información también la proporciona el diagrama de funciones.

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Programación de la sección de Operación

Se utilizará un contacto N.A. del paso en el que la salida en cuestión tiene que Activarse. Se programará en serie con el contacto anterior, un contacto N.C. del paso en el que la salida en cuestión tiene que Desactivarse.

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Programación en Lista de instrucciones (AWL)

Tomando en cuenta el diagrama de funciones correspondiente, se procederá con el desarrollo del programa de manera textual. Recuerde que en lista de instrucciones solo es posible programar temporizadores de impulso. Al finalizar el ciclo es necesario indicar la instrucción JMP TO etiqueta

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GRACIAS

POR ASISTIR AL SEMINARIO E-311. NOS VEREMOS EN EL SIGUIENTE

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