UNIDAD1-Contextualización y conceptualización de Lógica Cableada by Rubén Darío Cárdenas Espinosa

Aplicaciรณn de los PLC en la automatizaciรณn de procesos industriales

UNIDAD 1 Contextualizaciรณn y conceptualizaciรณn de lรณgica cableada

UNIDAD 1 - Contextualización y conceptualización de lógica cableada

Tabla de contenidos

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Presentación Compuertas Lógicas o Función Lógica NOT o Función Lógica AND o Función Lógica OR Lógica Cableada o Ejemplo de Función NOT o Ejemplo de Función AND o Ejemplo de Función OR Contactos o Contactos normalmente abiertos o Contactos normalmente cerrados Lógica combinatoria Lenguajes de programación. Plano de contactos Caso 1: Encendido de una lámpara o Paso 1: Conexión o Paso 2: Funcionamiento Caso 2: Autoretención Caso 3: Ecuación de proceso Repaso de la unidad Referencias Cibergrafía Créditos

UNIDAD 1 - Contextualización y conceptualización de lógica cableada

Presentación La aparición y desarrollo de los controladores lógicos programables, ha marcado un nuevo devenir en la sociedad industrial actual, que cambia constantemente. Hablando de la historia de los automatismos, se puede establecer que la forma de entender los mismos, parte de dos conceptos principales: La lógica cableada y la lógica programada. En la lógica cableada intervienen disciplinas como la neumática, la electroneumática, la hidráulica, la electrónica y la electricidad; «…En el caso de la tecnología eléctrica, las uniones físicas se realizan mediante cables eléctricos, relés electromagnéticos, interruptores, pulsadores, etc. En lo que respecta a la tecnología electrónica, las puertas lógicas son los elementos fundamentales…En el caso de la tecnología fluídica, su implementación viene siendo efectuada por tuberías de acero, cobre, P, etc, junto con elementos tales como válvulas, distribuidores, manorreductores, etc...La tecnología neumática ha sido, y es aún frecuentemente utilizada, en los automatismos industriales…»(García: 1999: 2223) Así es que para contextualizar la lógica cableada y los circuitos digitales, es fundamental estudiar las compuertas y funciones lógicas, que se basan en las operaciones binarias booleanas. Entonces, en esta unidad se repasará acerca de los símbolos, tablas de verdad, representaciones de Boole de las compuertas lógicas y conexión de compuertas (circuito lógico combinatorio). De otro lado, se estudiará la lógica de contactos, en la cual el elemento fundamental es el interruptor electromagnético denominado relé , junto con pulsadores, interruptores y contactores., así como el lenguaje de programación en plano de contactos.

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Resultados de aprendizaje

o Aplicar diferentes lenguajes de programación de un PLC. o Brindar soluciones a la automatización de sistemas de eventos discretos.

• Conocimientos de concepto y principios o o o o o

Algebra de Boole. Programación de controladores lógicos programables. Fundamentos de: electrotecnia, electrónica, neumática, hidráulica. Lenguajes de programación de un PLC. Lenguaje LADDER.

• Conocimientos de proceso

o Modelar matemáticamente mediante ecuaciones booleanas de sistemas discretos. o Manejar los diferentes lenguajes de programación de un PLC. o Conceptualizar los fundamentos base de electrotecnia, electrónica, neumática e hidráulica para la programación de un PLC. o Aplicar el lenguaje de programación LADDER en un proceso industrial básico.

• Criterio de evaluación

o Aplica diferentes lenguajes de programación de un PLC.

• Tiempo estimado de estudio: 4 horas.

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Compuertas lógicas El diseño de circuitos combinatorios se basa en la utilización de funciones lógicas de las cuales las más comunes son la OR, la AND y la NOT. Para ver más explicación y ejemplos acerca de compuertas lógicas. Ir a: http://www.dea.icai.upco.es/jarm/Asignaturas/iind_4_AutomatizacionIndustrial/2booleauto matismos.pdf http://www.esi2.us.es/~jaar/Datos/FIA/T3.pdf http://www.zunal.com/zunal_uploads/files/20100507010458yheTa.pdf

Función lógica NOT La función NOT invierte o niega el dato de entrada, es decir si se tiene un uno(1) en la entrada a la que se denomina A, a la salida a la que se denomina B se tiene un cero (o) y viceversa. Cuando se hace referencia a un uno (1) se habla de presencia de un voltaje y al hablar de un cero (o) se especifica la ausencia del mismo; como se puede apreciar en la gráfica 1.1 y demostrando su funcionamiento en la gráfica 1.2. REPRESENTACIÓN

TABLA DE VERDAD

Gráfica 1.1: Representación y Tabla de verdad FUNCIÓN B=A’.

FUNCIONAMIENTO

Gráfica 1.2: Funcionamiento.

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Función lógica AND La función AND también conocida como “función Y” consiste en una operación de mínimo dos entradas, las cuales operan y entregan un resultado de encendido o uno (1) al que se denomina C, solo si cada una de ellas entrada A y entrada B también son iguales a uno (1). Para comprender mejor este principio, en la gráfica 1.3 respectivamente se puede apreciar que la entrada A “Y” y la entrada B son iguales a uno (1), representando este resultado en C, y demostrando su funcionamiento en la gráfica 1.4. REPRESENTACIÓN

TABLA DE VERDAD

Gráfica 1.3: Representación y Tabla de verdad. FUNCIÓN C = A AND B , C = A B o también C = A*B.

FUNCIONAMIENTO

Gráfica 1.4: Funcionamiento.

Función lógica OR La función OR también conocida como “función “O” consiste en una operación de mínimo dos entradas, las cuales operan y entregan un resultado de encendido o uno (1) al que se denomina C, si ambas o alguna de ellas, entrada A o entrada B es igual a uno (1). Para comprender mejor este principio, en la gráfica 1.5 se muestra su representación, y en la gráfica 1.6 su funcionamiento.

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REPRESENTACIÓN

TABLA DE VERDAD

Gráfica 1.5: Representación y Tabla de verdad. C= A OR B o también C = A + B.

FUNCIONAMIENTO

Gráfica 1.6: Funcionamiento.

Lógica cableada Por naturaleza, la lógica cableada es lógica de conmutación donde los elementos de tipo “todo o nada” son implementados mediante contactores, relés y sus contactos asociados. (Guarnizo: 2008). Para ilustrar la metodología general, a continuación se realizan varios ejemplos donde se puede observar la equivalencia de las funciones lógicas en lógica cableada.

Ejemplo de función NOT Como se observa, en la gráfica 1.7 la bombilla a la que se denomina L, solo se enciende si el interruptor al que se denomina K está abierto, porque al cerrar el interruptor L o activarlo, se produce un corto evitando que la bombilla K encienda.

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Gráfica 1.7: Interruptor (K) y bombillo (L).

Ejemplo de función AND Como se observa, en la gráfica 1.8, la bombilla denominada como L solo enciende cuando el interruptor denominado K1 y el interruptor denominado K2 están activados o cerrados.

Gráfica 1.8: Interruptor (K1) y (K2), y bombillo (L).

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Ejemplo de función OR Como se observa en la gráfica 1.9, la bombilla denominada como L solo enciende cuando el interruptor denominado K1 o el interruptor denominado K2 están activados o cerrados. Igualmente, si ambos, K1 y K2, están activados o cerrados, la bombilla encenderá

Gráfica 1.9: Interruptor (K1) y (K2), y bombillo (L).

Contactos En este momento se hará una analogía entre los interruptores anteriormente utilizados con los contactos.

Contactos normalmente abiertos En la gráfica 2.1, se puede apreciar que los contactos normalmente abiertos siguen el comportamiento del elemento asociado.

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Gráfica 2.1: Contactos normalmente abiertos.

Contactos normalmente cerrados En la gráfica 2.2, se puede apreciar que los contactos normalmente cerrados invierten el comportamiento del elemento asociado.

Gráfica 2.2: Contactos normalmente abiertos.

Lógica combinatoria En la gráfica 2.3 se analiza el comportamiento de circuitos lógicos: «Si el sistema no requiere de variables de estado, el análisis de automatismo puede ser tratado según la lógica de circuitos combinatorios (García, 2001, p.51).

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Gráfica 2.3: Diagrama, comportamiento de circuitos lógicos.

Lenguajes de programación. Plano de contactos

El plano de contactos, denominado de escalera o LADDER, es uno de los dos lenguajes gráficos más utilizados en la programación de autómatas programables, por lo que en esta sección se estudiará por medio de varios casos sencillos sus elementos más fundamentales. «El lenguaje de contactos expresa las relaciones entre señales binarias como una sucesión de contactos en serie y en paralelo» (Balcells & Romeral, 1997, p. 204).

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Caso 1: Encendido de una lámpara Paso 1: Conexión. En este paso se muestra la conexión y el programa incluido en el PLC. La línea denominada L1hace referencia a 24 V y la línea denominada L2 a 0 V, como se aprecia en la gráfica 3.2.

Gráfica 3.2: PLC

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Paso 2: Funcionamiento Una vez pulsado el interruptor se activa la bobina denominada X1 y esta activa sus contactos. Al activarse el contacto denominado X1, en el programa, este enciende la salida denominada Y1 y como a esta salida esta conectada una lámpara, la misma se enciende, como se aprecia en la gráfica 3.3.

Gráfica 3.3: PLC

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Caso 2: Autoretención 1. Inicialmente, la única entrada activa es X2 debido a que el pulsador conectado a esta bobina esta normalmente cerrado. 2. Al pulsar el inicio X1 se activa y al estar X2 encendido Y1 enciende y por ende el motor M1. 3. Al pulsar el inicio X1 se activa y al estar X2 encendido Y1 enciende y por ende el motor M1. 4. Por último, la única manera de que Y1 se apague es que pulsemos a X2.

Gráfica 3.4: PLC

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Caso 3: Ecuación de proceso Lo que se quiere es obtener la tabla de verdad o funcionamiento para el esquema mostrado a continuación en la gráfica 3.5.

Gráfica 3.4: PLC

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Vea más ejemplos de lógica LADDER en: http://www.scribd.com/doc/6967056/Plc http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/programacion-ladder/programacionladder.pdf

Repaso de la unidad

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Referencias Balcells, J. & Romeral, J.L. (1997). Autómatas programables. Barcelona: Marcombo. Garcia, E. (2001). Automatización de Procesos Industriales. México: Alfaomega.

Cibergrafía •

Álgebra de Boole y circuitos con puertas lógicas. (s. f.). En Web de José Ángel Acosta. Recuperado de: http://www.esi2.us.es/~jaar/Datos/FIA/T3.pdf

•

Conceptos generales de programación. (s.f.). En Scribd. Recuperado de:

•

Molina,

• •

http://www.scribd.com/doc/6967056/Plc

(s.f.).

Las

compuertas

lógicas.

http://zunal.com/zunal_uploads/files/20100507010458yheTa.pdf

Recuperado

de:

Programación Ladder PLC básica. (s.f.). En monografías.com. Recuperado de: http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/programacion-ladder/programacionladder.pdf

Rodríguez, J. (s.f.). Álgebra de Boole. Automatismos cableados. Recuperado de: http://www.dea.icai.upco.es/jarm/Asignaturas/iind_4_AutomatizacionIndustrial/2boolea utomatismos.pdf

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Le recomendamos consultar el material adicional para profundizar en: •

Fundamentos de: electrotecnia, electrónica, neumática, hidráulica.

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Diagrama de contactos.

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Lógica combinatoria.

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Lenguajes de programación.

Créditos Experto Temático: Wilmar Urrutia Martínez Asesor Pedagógico: Mónica Patricia Osorio Martínez Guionista: Oscar Iván Pineda Céspedes Equipo de Diseño: Leonardo Stiglich Campos Gabriel David Suárez Vargas Jhonny Ronald Narváez Olarte Equipo de Programación: Diego Rodríguez Ortegón Julián Mauricio Millán Bonilla Líder de Proyecto: Jairo Antonio Castro Casas