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17 de diciembre de 2020

Lógica de escalera en controladores lógicos programables (PLC)

 Lógica de escalera en controladores lógicos programables (PLC)


Este artículo describe la lógica de escalera del lenguaje de programación que se utiliza para programar PLC y muestra ejemplos de cómo funciona.


El diagrama de escalera, conocido como lógica de escalera, es un lenguaje de programación que se utiliza para programar PLC (controladores lógicos programables). Este artículo describe brevemente qué es la lógica de escalera y repasará algunos ejemplos de cómo funciona.


Los controladores lógicos programables o PLC  son computadoras digitales que se utilizan para realizar funciones de control, generalmente para aplicaciones industriales. De los diversos lenguajes que se pueden utilizar para programar un PLC, la lógica de escalera es el único modelo directamente a partir de los sistemas de relés electromecánicos.


Utiliza peldaños largos dispuestos entre dos barras verticales que representan el voltaje de alimentación del sistema. A lo largo de los peldaños se agregan contactos y bobinas, siguiendo el modelo de los contactos y bobinas que se encuentran en los relés electromecánicos. Los contactos actúan como entradas y a menudo representan interruptores o pulsadores; las bobinas se comportan como salidas como una luz piloto o un motor. 


Sin embargo, las salidas no tienen que ser físicas y pueden representar un solo bit en la memoria del PLC. Este bit se puede utilizar más adelante en el código como otra entrada. Los contactos se colocan en serie para representar la lógica (AND) y en paralelo cuando se usa la lógica (OR). Al igual que con los relés reales, normalmente existen contactos abiertos y contactos normalmente cerrados.



Un ejemplo de lógica de escalera


Echemos un vistazo a un ejemplo de programación de lógica de escalera:

Un programa de lógica de escalera simple.






Este programa de lógica de escalera tiene tres peldaños. El programa es "escaneado" o ejecutado por la CPU de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Los símbolos colocados a lo largo de los peldaños son en realidad instrucciones gráficas. Los nombres de estas instrucciones son:


XIC (Examinar si está cerrado)

XIO (Examinar si está abierto)

OTE (salida energizada).


 

Primer peldaño


Mirando el primer escalón, observe las dos primeras entradas I: 1/1 e I: 1/2. El símbolo es XIC y la (I) indica que se trata de una entrada. Esta instrucción representa una entrada física que se encuentra en una de las tarjetas de entradas digitales.

 

(I: 1) significa que esta tarjeta de entrada se ha colocado en la ranura 1, directamente adyacente al procesador. El (/ 1)  indica el bit de interés. Las tarjetas de entrada tienen más de un canal y       si la instrucción específica / 1, la instrucción accede al canal 1.


La segunda entrada representa el canal 2 en la misma tarjeta. Una instrucción XIC realmente significa verdadera si está cerrada. Es decir, esta instrucción será verdadera si el dispositivo de entrada que representa está cerrado. Si una instrucción es verdadera, se resalta en verde. La única forma de activar una salida es si se puede trazar una ruta de instrucciones verdaderas desde el riel izquierdo hasta el riel derecho. Por lo tanto, la salida en el escalón uno será verdadera porque existe una ruta de instrucciones verdaderas, I: 1/1 e I: 1/2. Ésta es efectivamente una operación AND.


La salida en este caso, B: 0/1, es en realidad un bit interno almacenado en la memoria del PLC. Es por eso que está etiquetado como B en lugar de O para "salida". Estos bits internos funcionan muy bien cuando es necesario grabar un cierto estado o conjunto de entradas sin encender una salida física.


 

Segundo peldaño


En el segundo renglón, tenemos una tercera entrada etiquetada I: 1/3 y nuestro bit interno ahora se usa con una instrucción de entrada en lugar de una salida.


Estas dos entradas se colocan en paralelo y representan una condición OR. O: 2/1 es una instrucción de salida que representa el canal 1 en una tarjeta de salida digital física colocada en la ranura 2. Este segundo renglón podría reescribirse sin el bit interno reemplazando B: 0/1 con las dos entradas del renglón uno. Por lo tanto, la salida O: 2/1 será verdadera si I: 1/3 es verdadera O si tanto I: 1/1 como I: 1/2 son verdaderas. Ésta es la estructura básica de todos los programas de lógica de escalera.




Tercer peldaño


El tercer renglón presenta la instrucción XIO. Una instrucción XIO se describe mejor como verdadera si está abierta.


 


El XIO será verdadero sólo si la entrada conectada a él está abierta. En el caso de bits internos, esta instrucción es verdadera si el bit interno está desactivado. Por lo tanto, debido a que I: 1/1 e I: 1/2 están ambos cerrados, las instrucciones XIO que representan esas entradas son falsas. El XIO que representa I: 1/3 es verdadero porque el dispositivo de entrada que representa está abierto. Sin una ruta de instrucciones verdaderas de izquierda a derecha, la salida en el escalón tres, O: 2/2, está desactivada.


Instrucciones del sistema PLC


Las instrucciones discutidas anteriormente son las instrucciones más fundamentales en los sistemas PLC, pero representan una pequeña parte del conjunto de instrucciones completas. La mayoría de los PLC incluyen temporizador, contador, enclavamiento e instrucciones lógicas avanzadas.




La Figura 5 muestra un programa de control de nivel un poco más complicado escrito por el autor para un PLC Allen-Bradley.


 



Para empezar, es posible que observe la entrada I: 1/0. De manera confusa, Allen-Bradley nombra el primer canal en cualquier canal de tarjeta 0. Esto es similar a la forma en que los índices de matriz comienzan en cero.


Este programa utiliza dos interruptores de nivel, conectados a un tanque, para activar dos bombas que deben comenzar a funcionar una tras otra en lugar de simultáneamente. Observe que las mismas dos entradas XIC controlan tanto la bomba A como la B. Sin embargo, se usa un bit interno con un XIC para controlar la bomba A y con un XIO para controlar la bomba B. Si el renglón 0000 es verdadero, la bomba A se enclava mediante una instrucción de enclavamiento . 




Si el renglón 0001 es verdadero, la bomba B se bloquea. Una vez que una instrucción de enclavamiento se vuelve verdadera, la salida permanece encendida hasta que se activa una instrucción de desenclavamiento complementaria. El último peldaño controla el cambio de la bomba, usando una instrucción de un disparo y una XOR.


El one-shot, cuando se activa, permanece válido para un solo escaneo de programa, mientras que el XOR se comporta como de costumbre. Esta es una forma fácil de alternar un poco con una sola entrada. 



Las instrucciones que se utilizan aquí siguen siendo solo una fracción de las que están disponibles. La lógica de escalera se puede utilizar para construir máquinas de estado, manipular valores analógicos e incluso realizar control PID. 


Para obtener una visión más detallada de la lógica de escalera, consulte el capítulo 6 del volumen IV del libro de texto de AAC , dedicado a la historia de la lógica de escalera, las funciones de lógica digital y las aplicaciones de lógica de escalera.




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