By Leave a Comment on Cuatro lenguajes de programación de PLC más populares para la implementación de diagramas de control

Programas de PLC

Los PLC de diferentes fabricantes pueden programarse de varias maneras. Los lenguajes de programación más populares para los PLC son los diagramas de escalera, los diagramas de bloques de función (FBD) y la lista de sentencias. Salvo algunas excepciones, un programa escrito en un formato puede verse en otro.

4 lenguajes de programación de PLC más populares para la implementación de diagramas de control
4 lenguajes de programación de PLC más populares para la implementación de diagramas de control (crédito de la foto: Green Mamba vía Flickr)

Lenguajes de programación populares para PLC

Tomemos la discusión sobre cada uno de los lenguajes de programación populares para PLC:

  1. Diagramas de escalera
    • Ejemplo
    • Vídeo curso (Fundamentos de los diagramas de escalera)
  2. Diagrama de bloques de función
    • Vídeo curso (Programación de diagramas de bloques de función (FBD))
  3. Lista de sentencias
    • Vídeo curso (Cómo utilizar PLCSIM S7-300 STL)
  4. Funciones Lógicas
    • Curso de Vídeo (Puertas Lógicas vs Circuitos Lógicos de Escalera)

1. Diagramas de Escalera. Diagramas de escalera

Como introducción a los diagramas de escalera, considere el circuito de relé simple que contiene una bobina y contactos como se muestra en la figura 1.

Cuando se aplica un voltaje a la bobina de entrada, la corriente resultante crea un campo magnético. El campo magnético tira de un interruptor metálico (o reed) hacia él y los contactos se tocan, cerrando el interruptor. El contacto que se cierra cuando la bobina está energizada se llama normalmente abierto (NO).

Los contactos normalmente cerrados (NC) se tocan cuando la bobina de entrada no está energizada. Cuando la bobina de entrada no está energizada, los contactos normalmente cerrados estarán cerrados (conduciendo).

El relé mostrado en la figura tiene dos contactos: uno NO otro NC. Cuando la bobina del relé se energiza, los contactos del relé cambian su estado, es decir, los contactos NA se cierran y los contactos NC se abren.

La disposición del relé puede mostrarse con la ayuda de diferentes circuitos esquemáticos como se muestra en la figura 1.

Diseños y esquemas sencillos de relés
Figura 1 – Diseños y esquemas sencillos de relés

Los relés se dibujan normalmente de forma esquemática utilizando un círculo para representar la bobina de entrada. Los contactos de salida se muestran con dos líneas paralelas. Los contactos NA se muestran con dos líneas, y estarán abiertos (no conductores) cuando la entrada no esté energizada. Los contactos NC se muestran con dos líneas con una línea diagonal a través de ellos.

Ahora, si se requiere operar el contacto NO (C) de este relé, conectado a una fuente de CA, a través de dos contactos de relé de entrada, A (NC) y B (NO) entonces el diagrama lógico del relé mostrado en la Figura 2 es el más apropiado para una lógica típica.

Según el diagrama lógico del relé mostrado en la figura, la activación de la bobina del relé de entrada corresponde al contacto B, hace que C (salida) se cierre y la activación de la bobina del relé de entrada corresponde al contacto A, hace que C (salida) se abra.

Este tipo de disposición se emplea normalmente en los circuitos lógicos de relés convencionales.

Un simple controlador de relés y la correspondiente lógica de escalera
Figura 2 – Un simple controlador de relés y la correspondiente lógica de escalera

El mismo esquema se puede implementar siguiendo la lógica de escalera como se muestra en la Figura 2. El diagrama lógico de escalera es el método más utilizado para programar PLCs. El diagrama de escalera consiste en dos líneas verticales que representan los carriles de alimentación. Los circuitos conectados como líneas horizontales entre dos carriles se llaman peldaños de la escalera. Algunos símbolos utilizados para denotar las entradas y salidas de la lógica de escalera se muestran en la Figura 3 y 4 respectivamente.

Tomando en consideración estos símbolos de la lógica de escalera, la lógica de escalera implementada en la Figura 2 imita la misma lógica de relés cableados.

Entradas de la lógica de escalera
Figura 3 – Entradas de la lógica de escalera

Salida normal de la lógica de escalera
Figura 4 – Salida normal de la lógica de escalera

Finalmente, esta lógica de escalera se inserta como un programa de control a un PLC donde, los dispositivos de entrada, y los dispositivos de salida están dispuestos de una manera como se ilustra en la Figura 5.

Así, los programas de lógica de escalera se cargan en el PLC, los dispositivos de entrada y salida se conectan a los módulos de E/S y luego la ejecución del programa actualiza las salidas según el estado de las entradas.

Un PLC ilustrado con relés
Figura 5 – Un PLC ilustrado con relés

Muchos relés también tienen múltiples salidas y esto permite que un relé de salida sea también una entrada simultáneamente.

El circuito que se muestra en la figura 6 es un ejemplo de esto y se llama un circuito de sellado. En este circuito, la corriente puede fluir a través de cualquier rama del circuito, a través de los contactos etiquetados como A o B.

La entrada B sólo estará encendida cuando la salida B esté encendida. Si B está apagado, y A está energizado entonces B se encenderá. Si B se enciende entonces la entrada B se encenderá, y mantendrá la salida B encendida incluso si la entrada A se apaga. Después de que B se encienda, la salida B no se apagará.
Un circuito de cierre
Figura 6 – Un circuito de cierre

¡Nota! Si A está cerrado, la salida B se encenderá, y la entrada B también se encenderá lo que mantendrá la salida B encendida permanentemente – hasta que se quite la alimentación.

Otro ejemplo de lógica de escalera se puede ver en la Figura 7. Para interpretar este diagrama, imagine que la energía está en la línea vertical del lado izquierdo, llamada riel caliente. En el lado derecho está el carril neutro.

En la figura hay dos peldaños, y en cada peldaño hay combinaciones de entradas (dos líneas verticales) y salidas (círculos). Si las entradas se abren o se cierran en la combinación correcta, la energía puede fluir desde el carril caliente, a través de las entradas, para alimentar las salidas, y finalmente al carril neutro. Una entrada puede provenir de un sensor, interruptor o cualquier otro tipo de sensor.

Una salida será algún dispositivo fuera del PLC que se enciende o apaga, como luces o motores. En el escalón superior, los contactos son normalmente abiertos y normalmente cerrados, lo que significa que si la entrada A está encendida y la entrada B está apagada, entonces la energía fluirá a través de la salida y la activará.

Cualquier otra combinación de valores de entrada resultará en que la salida X esté apagada.

Un simple diagrama lógico de escalera
Figura 7 – Un simple diagrama lógico de escalera

¡Nota! La energía tiene que fluir a través de alguna combinación de las entradas (A, B, C, D, E, F, G y H) para encender las salidas (X, Y)

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Ejemplo //

Intenta desarrollar (sin mirar la solución) un controlador basado en relés que permita que tres interruptores de una habitación controlen una sola luz.

Solución

Hay dos enfoques posibles para este problema. El primero asume que cualquiera de los interruptores encendidos encenderá la luz, pero los tres interruptores deben estar apagados para que la luz esté apagada. La lógica de escalera se muestra en la Figura 8.

Lógica de escalera para controlar una luz con tres interruptores
Figura 8 – Lógica de escalera para controlar una luz con tres interruptores

La segunda solución asume que cada interruptor puede encender o apagar la luz, independientemente de los estados de los otros interruptores. Este método es más complejo e implica pensar en todas las combinaciones posibles de las posiciones de los interruptores.

Podría reconocer este problema como un problema exclusivo o. La lógica de escalera es la que se muestra en la Figura 9.

Lógica de escalera para controlar una luz de forma diferente con tres interruptores
Figura 9 – Lógica de escalera para controlar una luz de forma diferente con tres interruptores

¡Nota! Es importante tener claro cómo se espera que funcionen los controles. En este ejemplo, se obtuvieron dos soluciones radicalmente distintas basadas en una simple diferencia de funcionamiento.

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Básicos del Diagrama de Escalera #1

Básicos del Diagrama de Escalera #2 (Circuito de Control de Seguridad)

Básicos del Diagrama de Escalera #3 (Circuito de Control de Motor de 2 Hilos & 3 Hilos)

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2. Diagrama de Bloques de Función Diagrama de bloques de función

El diagrama de bloques de función (FBD) se utiliza para programas de PLC descritos en términos de bloques gráficos. Se describe como un lenguaje gráfico para representar flujos de señales y datos a través de bloques de entrada, siendo éstos elementos de software reutilizables.

Un bloque de función es una unidad de instrucción de programa que, cuando se ejecuta, produce uno o más valores de salida. Así, un bloque se representa de la forma mostrada en la figura 10 con el nombre de la función escrito en el bloque.

Los bloques funcionales pueden tener funciones estándar, como las de las puertas lógicas o el contador o los temporizadores o tener funciones definidas por el usuario, por ejemplo, un bloque para obtener un valor medio de las entradas.

Bloque de funciones
Figura 10 – Bloque de funciones

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Programación con Diagramas de Bloques de Funciones (FBD) – Primera lección

En este vídeo aprenderá los fundamentos de la programación de PLCs con el lenguaje de Diagramas de Bloques de Funciones (FBD). FBD es un lenguaje gráfico, en el que se tratan los bloques y la conexión entre los bloques.

Cómo crear y utilizar bloques de función en el proyecto

En este vídeo aprenderá a crear bloques de función personalizados en el proyecto y llamarlos en el programa principal.

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3. Lista de sentencias

En el enfoque de programación de lista de sentencias, se utiliza un conjunto de instrucciones similar al lenguaje ensamblador para un microprocesador. Las listas de sentencias, disponibles en algunas marcas de PLC, son la forma más flexible de programación para el usuario experimentado, pero no son en absoluto tan fáciles de seguir como los diagramas de escalera o los símbolos lógicos.

La figura 11 muestra una operación sencilla en forma de diagrama de escalera para un PLC Mistsubishi. La lista de sentencias equivalente sería la que se muestra en la Tabla 1.

Diagrama de escalera de Mitsubishi
Figura 11 – Diagrama de escalera de Mitsubishi
Lista de sentencias equivalentes para la figura 11
Lista de sentencias equivalentes para la figura 11

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Cómo utilizar PLCSIM S7-300 STL LESSON 1 Tutorial

En esta lección se habla del Programa STL y del concepto de RLO&STA. Se explica información detallada sobre RLO y STA junto con la simulación.

PLCSIM S7 300 STL LESSON 2 Tutorial…automatización en planta

En esta lección aprenderemos a escribir un programa de PLC utilizando un PLC «S7 300» y el software «STEP 7».

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4. Funciones lógicas

Hay muchas situaciones de control que requieren que se inicien acciones cuando se realiza una determinada combinación de condiciones. Así, para una máquina de perforación automática, podría haber una condición que el motor de perforación debe ser activado cuando se activan los interruptores de límite que indican la presencia de la pieza de trabajo y la posición de perforación como en la superficie de la pieza de trabajo.

Esta situación implica la función lógica AND, la condición A y la condición B tienen que ser satisfechas para que se produzca una salida. Del mismo modo, otras situaciones pueden exigir la implementación de lógicas como OR, NOT, NAND, NOR, XOR.

El circuito eléctrico, la tabla de verdad, el diagrama de escalera y el diagrama de bloques funcionales para diferentes lógicas se presentan en la Tabla 2.

Características para diferentes lógicas
Tabla 2 – Características para diferentes lógicas

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Puertas lógicas frente a circuitos lógicos de escalera

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