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7. DIAGRAMA DE FUNCIONES (FBD) Es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos (bloque de funciones del PLC) en tal forma que ellos aparecen interconectados al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque. El diagrama de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente. Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa de control.

Ejemplo de programación mediante diagrama de funciones:

I 2.3 I 4.1 I 3.2

& ≥1 Q 1.6

DIAGRAMA DE BLOQUES DE FUNCIONES (FBD) Este segundo lenguaje de programación es también de tipo gráfico y permite al usuario programar rápidamente, tanto expresiones como en lógica booleana. FBD proviene del campo del procesamiento de la señal y su utilización es conveniente cuando no hay ciclos pero existen, sin embargo, varias ramas en el programa a crear. Se trata de un lenguaje de alto nivel que permite resumir funciones básicas en bloques de modo que el usuario solo se preocupa por una programación funcional de su rutina. De este modo, es ideal para usuarios que no tengan habilidades avanzadas en programación y para aquellos procesos de baja complejidad Actualmente es un lenguaje muy popular y muy común en aplicaciones que implican flujo de información o datos entre componentes de control. Las funciones y bloques funcionales aparecen como circuitos integrados y es ampliamente utilizado en Europa. A continuación puede observarse un esquema con un extracto de un programa construido utilizando este lenguaje de programación

MARCO TEÓRICO Lenguajes de programación orientados a PLC El lenguaje de programación de un PLC permite la creación del programa que controlará su CPU. Mediante este lenguaje el programador podrá comunicarse con el PLC y así confiarle un programa para controlar las actividades que debe realizar el autómata. Dependiendo del lenguaje de programación empleado, se podrá realizar un programa más o menos complejo. Junto con el lenguaje de programación, todos los fabricantes de PLC suministran un software de entorno para que el usuario pueda escribir sus programas de manera confortable. Este software es normalmente gráfico y funciona en ordenadores personales con sistemas operativos habituales. Los sistemas de programación más habituales para programar los PLC son: 

Programación con diagrama de escalera



Programación con bloques funcionales



Programación con lógica boolena. [1]

Diagrama de bloques funcionales (Function block diagram – FBD) Es un lenguaje gráfico que permite al usuario construir procedimientos complejos mediante la unión de bloques funcionales prediseñados. Este lenguaje gráfico también describe una función entre las variables de entrada y variables de salida, como un conjunto de bloques elementales, que están conectados por líneas de conexión, al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque. El diagrama de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente. Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa de control.[2] A continuación puede observarse un esquema con un extracto de unprograma construido utilizando este lenguaje de programación.

Lenguaje FBD, Ejemplo: Norma IEC 1131-3 bloques de funciones [2]

1

http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/es/component/content/article/502-monograficolenguajes-de-programacion. 2 http://datateca.unad.edu.co/contenidos/2150512/ContenidoLinea/leccin_1632__diagrama_de_bloques_func ionales_function_block_diagram__fbd.html

Los bloques funcionales son los equivalentes de los circuitos integrados usados en electrónica, IC’s, que representan funciones de control especializadas. Los bloques funcionales contienen tanto datos como instrucciones, pudiendo guardar los valores de dichas variables entre sucesivas ejecuciones (que es una de las diferencias con las funciones). Se dice por tanto que los bloques funcionales tienen “memoria”, característica que les confiere un gran potencial de uso. Presentan una interfaz de entradas y salidas bien definida y un código interno oculto, como un circuito integrado o una caja negra. De este modo, establecen una clara separación entre los diferentes niveles de programadores, o el personal de mantenimiento. Un lazo de control de temperatura, PID, es un excelente ejemplo de bloque funcional. Una vez definido, puede ser usado una y otra vez, en el mismo programa, en diferentes programas o en distintos proyectos. Esto lo hace altamente reutilizable.3

Programación con bloques funcionales Hoy en día, para programar PLC, como también otros equipos, se usa una interface gráfica de bloques funcionales. Este tipo de programación ha sido diseñado para describir, programar y documentar la secuencia del proceso de control, todo en sencillos pasos. En Europa, se utiliza el lenguaje de programación llamado GRAFCET (creado en Francia, Gráfico de Orden Etapa Transición). Es un lenguaje extraordinariamente sencillo y fácil de entender por personas sin demasiados conocimientos de automatismos eléctricos. Está especialmente diseñado para resolver problemas de automatismos secuenciales. En la lógica secuencial, la programación con bloques funcionales es muy superior a otras formas de programación, mientras que los diagramas escalera y booleanos son mejores en lógica combinacional.

3

http://isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/IEC%2061131-3%20%28Lenguajes%29.pdf

Dado que hoy en día el control de procesos se programa principalmente con lógica secuencial, la programación con bloques funcionales se convierte en el estándar para programar PLC.

Este lenguaje incluye un conjunto de símbolos y convenciones tales como pasos, transiciones, conectividades (también llamados enlaces) y condiciones. 1 Pasos Los pasos son una serie de símbolos secuenciales individuales, que se representan por cuadrados numerados, cuadrados que pueden contener nombres que describen la función del paso. Transiciones Las transiciones son los elementos del diagrama que describen el movimiento de un paso a otro. Su representación es una línea horizontal corta. Enlaces Los enlaces muestran el flujo del control, el que va desde arriba hacia abajo, salvo que se indique lo contrario. Condiciones Las condiciones están asociadas a las transiciones y deben ser escritas a la derecha. Describen el entorno que se debe cumplir en un momento dado. 1 Simuladores PLC con Diagrama de bloques funcionales ZelioSoft 4.3 Software de programación para los autómatas Zelio de Schneider Electric. Permite simular el funcionamiento de los programas sin necesidad de disponer del PLC. La Programación se puede hacer en modo contactos (LD) o funciones lógicas

(FBD). Además permite introducir los programas dibujándolos, mediante el editor, o a través de un interfaz que simula el aspecto físico de la controladora Zelio elegida. LogoComfort 5 Versión demo del software de programación para los autómatas LOGO! de Siemens. Esta versión no permite conectar con el autómata real, pero permite simular los programas. Por tanto, es ideal para aprender a programarlo. La programación se puede realizar en contactos (KOP) o funciones lógicas (FUP). Existen versiones para Windows, Linux y Mac.4 UnityPro Unity es el entorno software/hardware de Schneider Electric para la gestión de sus plataformas de automatización. El mismo entorno sirve para las diferentes gamas de PLC de la marca: Quamtum, Premium, Modicon 340 y Atrium. Dentro de Unity, la herramienta gráfica UnityPro es la que se utiliza para el desarrollo, explotación y mantenimiento de aplicaciones para los PLCs. Esto es, UnityPro es una herramienta “todo en uno” que permite se puede configurar, programar, simular, depurar y monitorizar un PLC. Además, es posible hacer todo ello de una forma bastante independiente del hardware del PLC, después de haber realizado una configuración inicial. 5

4 5

http://olmo.pntic.mec.es/jmarti50/descarga/simu_plc.htm http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/18971/1/AA-pmanual.pdf

Bloques de Funciones

Se basa en bloques que realizan operaciones matemáticas simples para poder determinar una salida. Su estructura describe las funciones entre entradas y salidas. Una función es descrita como un grupo de bloques elementales. Las entradas y salidas están conectadas con líneas conectoras:

 

La ejecución automática en orden predeterminado por las interconexiones simplifica la creación y la modificación de programas. Descripciones de bloques de etiquetas y cajas de texto flotantes y ancladas permiten la fácil documentación y mejoran el entendimiento.

Se puede definir un programa como un conjunto de instrucciones, órdenes y símbolos reconocibles por el PLC, a través de su unidad de programación, que le permiten ejecutar una secuencia de control deseada. El Lenguaje de Programación en cambio, permite al usuario ingresar un programa de control en la memoria del PLC, usando una sintaxis establecida.

Lenguajes de programación orientados a PLC El lenguaje de programación de un PLC permite la creación del programa que controlará su CPU. Mediante este lenguaje el programador podrá comunicarse con el PLC y así confiarle un programa para controlar las actividades que debe realizar el autómata. Dependiendo del lenguaje de programación empleado, se podrá realizar un programa más o menos complejo. Junto con el lenguaje de programación, todos los fabricantes de PLC suministran un software de entorno para que el usuario pueda escribir sus programas de manera confortable. Este software es normalmente gráfico y funciona en ordenadores personales con sistemas operativos habituales. Los sistemas de programación más habituales para programar los PLC son:

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Programación con diagrama de escalera

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Programación con bloques funcionales

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Programación con lógica boolena.

El diagrama de bloques de funciones (FBD) es un lenguaje de programación basado en gráficos. Generalmente, se utiliza para la programación de funciones lógicas y para llamar bloques de funciones.

Objetivos y contenido       

Características y funciones de editor en Diagrama de bloques de funciones Llamar funciones y bloques de funciones Orden de ejecución y realización de diagnósticos de red Funciones lógicas: negación, configuración y reajuste, funciones extensibles Controlar el flujo del programa y las instrucciones de salto Bloques de acción Ejercicios adicionales para una mejor comprensión

Transiciones: Las transiciones son los elementos del diagrama que describen el movimiento de un paso a otro. Su representación es una línea horizontal corta. Enlaces: Los enlaces muestran el flujo del control, el que va desde arriba hacia abajo, salvo que se indique lo contrario. Condiciones:Las condiciones están asociadas a las transiciones y deben ser escritas a la derecha. Describen el entorno que se debe cumplir en un momento dado.

Simuladores PLC con Diagrama de bloques funcionales: ZelioSoft 4.3 LogoComfort 5 UnityPro