Tutorial de lógica de escalera con símbolos y diagramas de lógica de escalera

Los PLCs han explotado en el mercado de los controles y se utilizan en todo el mundo. Con el tiempo han avanzado para ser más fáciles de usar, eficientes, más pequeños y menos costosos. También se han desarrollado diferentes tipos de lenguajes de programación para PLCs, pero el más utilizado sigue siendo la lógica de la escalera.

Los orígenes de la lógica de la escalera – Lógica de relé

Imagínese por un segundo que es 1980. Usted está navegando en su nuevo Ford Pinto en el camino a su trabajo en la planta local de cubo de Rubik. Usted tiene un día ocupado por delante desde que la planta está siendo rediseñado para el nuevo modelo de venganza de Rubik para el próximo año. Los paneles de relé que usted trabaja necesitan ser cableados para adaptarse al cambio en el tamaño de producción, desde el tamaño 3x3x3 original al nuevo modelo 4x4x4.

Estos paneles de relé consisten en numerosos relés electromecánicos que se conectan para realizar una determinada función en la planta. La simple apertura y cierre de contactos de relé en el panel da al sistema el control ON / OFF que necesita en el proceso de fabricación. Por ejemplo, cuando el molde del cubo está en posición un interruptor se cerrará. Este interruptor energiza una bobina de relé, que a su vez cierra el contacto normalmente abierto para la bomba de inyección. La bomba llena el molde con plástico fundido y el cubo comienza a tomar forma.

El uso de esta combinación de interruptores, relés, bobinas y contactos se conoce como Relay Logic. La lógica de relé es un método de controles confiable todavía en uso limitado hoy en día. Pero el costo asociado con él en términos de cambios lógicos que consumen mucho tiempo, fallas mecánicas a lo largo del tiempo y amplios requisitos de cableado y espacio ha obligado a muchas industrias a reconsiderar sus necesidades de control. Lo que descubrieron fue el PLC.

La estructura de la lógica de la escalera / Cómo leer la lógica de la escalera

La estructura detrás de la lógica de la escalera se basa en los diagramas de la escalera eléctrica que se utilizaron con la lógica del relé. Estos diagramas documentan cómo se hicieron las conexiones entre los dispositivos en los paneles de relé; se llaman diagramas de la escalera porque se construyen de una manera que se asemeja a una escalera con dos carriles verticales y peldaños entre ellos. El carril de potencia positivo (a la izquierda) fluye hacia el carril de potencia negativa (a la derecha) a través de los dispositivos físicos conectados en el peldaño. El ejemplo siguiente muestra un diagrama de escalera con pulsadores (PB), relés de control (CR), un motor (M) y una luz (L).

Similitudes con los diagramas de la escalera

La lógica de escalera fue diseñada para tener el mismo aspecto y sensación que los diagramas eléctricos de escalera, pero con la lógica de escalera, los contactos físicos y las bobinas son reemplazados por bits de memoria. Echemos un vistazo.

Para este programa, el diagrama de la escalera de la lógica de relé se duplica con la lógica de la escalera; no más lógica cableada, sino ubicaciones de memoria en su lugar. Algunas de estas ubicaciones de memoria se utilizan internamente y otras se utilizan con entradas y salidas externas.

Para este PLC en particular, estas entradas y salidas se asignan a direcciones de memoria X e Y como el X001 visto con PB1. Este estado de contacto normalmente abierto se lee desde la entrada en el módulo E/S donde se conecta el pulsador físico. Por otro lado, cada bit Y tendrá un dispositivo de salida conectado a él como se ve con la luz controlada por Y001. Todas las otras ubicaciones se asignan a bits internos que podemos utilizar según sea necesario.

Una nota adicional, las CPU PLC de hoy en día ofrecen muchos tipos de funciones, no sólo contactos simples y bobinas. Math, Shift Registers, Drum Sequencers, etc., están disponibles para ayudar en la programación.

Ejecución de la lógica de la escalera

Normalmente antes de empezar a ejecutar la lógica, la CPU lee las entradas físicas atadas a los módulos de E/S para actualizar su estado en la tabla de memoria de la CPU. Entonces, comenzando en la parte superior izquierda del programa, la CPU trabaja su camino por el carril que ejecuta cada peldaño o sub peldaño de izquierda a derecha. Así que si se presiona PB1, la CPU encenderá CR1. Puesto que CR1 ha cambiado de estado, en peldaño 3 la CPU activará CR3. El estado normalmente cerrado de CR3 se utiliza en peldaño 4, por lo que la CPU se apagará L1.

A pesar de que todavía nos referimos a bobinas y contactos en la lógica de la escalera, recuerde que son representaciones de memoria, no dispositivos reales. Una vez que la CPU alcance el último peldaño actualizará las salidas del mundo real, luego loop back y ejecutará todo de nuevo. Este proceso continuará mientras la CPU esté alimentada y en el modo RUN.

El tiempo que toma la CPU para ejecutar un paso y bucle de vuelta al principio se conoce como tiempo de exploración. El tiempo de exploración puede ser importante para las aplicaciones donde el tiempo es crítico. Las subrutinas y los módulos de E/S de propósito especial se pueden utilizar para ayudar a reducir el tiempo de exploración si es necesario.

La lógica detrás de la escalera

Con la creciente demanda de funcionalidad y facilidad de uso, muchos de los PLCs actuales incorporan bloques de funciones con lógica de escalera. La estructura del programa sigue siendo escalera con las instrucciones más complejas siendo bloques de funciones. Así que para responder a la pregunta, veamos algunos ejemplos:

  1. Lógica booleana: El ON/OFF, álgebra VERDADERA/FALSE de sistemas binarios, cuyos fundamentos son Y, O NO operadores. Para decirlo simplemente, rung 5 en nuestro código necesita CR1(C1) Y CR2(C2) para encender el motor M1 (Y002).
  2. Calendario: Las instrucciones del temporizador están disponibles para permitir eventos en espera o fuera de espera. Una vez activado, el temporizador activará su salida asociada (en espera) o OFF (off-delay) después de que haya transcurrido el tiempo establecido.
  3. Conteo: Las funciones de Conteo y Cuenta Regresiva aumentan o disminuyen el valor del contador en cada transición de la entrada.
  4. Comparaciones: Las instrucciones de comparación están disponibles para determinar si los valores son menores, iguales o mayores que los demás.
  5. Matemáticas: Estas instrucciones no sólo permiten la simple suma y resta, sino también operaciones más complejas como tangentes, raíces cuadradas, etc.
  6. Funciones especiales: Incluyen bucles PID, instrucciones de comunicación, registros de cambios, secuenciadores de tambor, generadores de rampas, etc.

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Más información sobre la lógica de la escalera

Video: Tutorial de Lógica de Escalera con Símbolos y Diagramas de Lógica de Escalera

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