QUINTA PARTE: LENGUAJES DE PROGRAMACION CURSO BASICO PLC TWIDO QUINTA PARTE: LENGUAJES DE PROGRAMACION

5.1. Estructura de un Programa La estructura de un programa facilita la depuración y el mantenimiento. Para mejorar la legibilidad, los programas son separados en módulos con módulos que comprenden instrucciones asignadas a una función dada. Modulo de llenado Instrucción 1 Instrucción 2 Modulo de mezclado Modulo de riego Módulo 1 (LD) Módulo 2 (ST) . Procesamiento básico Módulo n (LD)

5.1. Estructura de un Programa Cada módulo puede ser programado en el lenguaje más adecuado al proceso requerido. Algunos son corridos cíclicamente. Otros son disparados por algún evento. Ej: un fallo de potencia.

5.2. Lenguajes de Programación Los lenguajes de programación fueron establecidos en la norma IEC 61131-3. Esta estandarización limita el número de lenguajes de programación usados por las distintas plataformas de PLC. Los lenguajes estandarizados son: Ladder (LD) Bloques de función (FBD) Literal Estructurado (ST) Listas (IL) Grafcet (SFC)

5.2. Lenguajes de Programación Sin embargo, para crear programas de control con Twido sólo se pueden utilizar los siguientes lenguajes de programación: Diagramas Ladder Logic (LD): Un diagrama Ladder Logic es una forma gráfica de mostrar una expresión lógica. Lenguaje de lista de instrucciones (IL): Un programa de lista de instrucciones se compone de una serie de expresiones lógicas escritas como una secuencia de instrucciones boolearias. Grafcet: Twido admite las instrucciones de lista Grafcet, pero no Grafcet gráfico. Se puede utilizar un ordenador personal (PC) para crear y editar programas de control Twido mediante estos lenguajes de programación. La función de reversibilidad de Lista/Ladder Logic permite pasar un programa de Lista a Ladder Logic y viceversa, según convenga.

5.2.1. Lenguaje Ladder (LD) El Lenguaje Ladder abarca una serie de redes o escalones que son ejecutados por el PLC secuencialmente. Un escalón comprende un juego de elementos gráficos que representan las entradas o salidas del PLC (botones de presión, detectores, relés, luces de indicación, etc.) así como las variables internas del PLC. También contiene funciones de automatización. Ej: temporizadores, contadores, operaciones aritméticas y lógicas, etc. Estos elementos gráficos son unidos entre ellos por unas conexiones horizontales (funciones AND) y conexiones verticales (funciones OR). Un escalón contiene especialmente: Contactores y bobinas. Bloques de función Bloques de operación

5.2.1. Lenguaje Ladder (LD) ESCALON o RUNG R E S Cu Cd ESCALON o RUNG Abarca una serie de redes o escalones que sson ejecutados por el PLC. Un escalón comprende un juego de elementos gráficos que representan las E/S del PLC, así como las variables internas del PLC. También contiene funciones de automatización Ej: timers, counters, operaciones aritméticas y lógicas, etc. Estos elementos gráficos son unidos entre ellos por unas conexiones horizontales (funciones AND) y conexiones verticales (funciones OR). Un escalón contiene especialmente: Contactores y bobinas. Bloques de función Bloques de operación ESCALON o RUNG Barras de potencial

5.2.1. Lenguaje Ladder (LD) Los diagramas Ladder Logic (lógica de escalón) son similares a los diagramas de lógica de relé que se utilizan para representar los circuitos de control de relé. Los elementos gráficos, como bobinas, contactos y bloques, representan las instrucciones. A continuación aparece un ejemplo de diagrama Ladder Logic:

Instrucciones básicas en Lenguaje Ladder Contactos Normalmente abiertos Normalmente cerrados Bobinas Directas Inversas SET RESET Temporizadores/Timers TON TOF TP Contadores Representación gráfica Entradas Salidas

a. Contactos Normalmente abiertos Normalmente cerrados

b. Bobinas Directas Inversas

b. Bobinas SET RESET

5.2.1. Instrucciones básicas con TwidoSoft Procesamiento booleano Bloques de función básicos Procesamiento numérico Instrucciones del programa

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder Un programa escrito en lenguaje Ladder está formado por redes de elementos gráficos unidos que se organizan en escalones que el controlador ejecuta de forma secuencial. Un diagrama Ladder es una representación gráfica de un programa Ladder similar a un diagrama lógico de relé. Cada escalón está formado por una red de elementos gráficos unidos que se organizan en un reticulado de programación que comienza con una barra potencial a la izquierda y finaliza con otra a la derecha.

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder Escalones: Cada escalón está formado por: Una cabecera de escalón que indica la función del escalón. Un reticulado de programación de celdas con un máximo de siete filas y once columnas. Las dimensiones de una celda son una fila de alto por una columna de ancho. Los elementos gráficos se insertan en el reticulado y se unen mediante líneas conectoras horizontales y verticales.

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder Elementos gráficos: Los elementos gráficos representan: Entradas y salidas del controlador, como sensores, botones y relés: Todas las entradas están representadas por símbolos de contactos: Todas las salidas están representadas por símbolos de bobinas: Operaciones aritméticas, numéricas y de comparación. Funciones de sistema predefinidas, como temporizadores y contadores. Variables internas del controlador, como bits y palabras.

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder Reticulado de programación: El reticulado de programación de un diagrama Ladder se divide en dos áreas: Área de prueba Contiene las condiciones que se han de probar a fin de realizar acciones. Está formada por las columnas 1 a 10 y contiene contactos, bloques de función y bloques de comparación. Área de actividad Contiene la salida u operación que será realizada según sean los resultados de las pruebas llevadas a cabo en el área de prueba. Está formada por las columnas 9 a 11 y contiene bobinas y bloques de operación.

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder Reticulado de programación:

5.3.1. El editor de lenguaje Ladder

EJERCICIOS SERIE - PARALELO

Ejemplo – Arranque de un motor (Ladder)

5.2.2. Lenguaje de lista de instrucciones (IL) Se trata de una sucesión de expresiones que son ejecutadas secuencialmente por el PLC. Cada sentencia puede comprender comentarios, una o más instrucciones y pueden ser identificadas por una etiqueta.

5.2.2. Lenguaje de lista de instrucciones (IL) Un programa escrito en lenguaje de lista de instrucciones es ejecutado de manera secuencial por el controlador. A continuación aparece un ejemplo de programa de Lista.

Código de instrucción: Número de línea: Los números de línea se generan automáticamente al introducir una instrucción. Las líneas vacías y las líneas de comentario no tienen números de línea. Código de instrucción: El código de instrucción es un símbolo para un operador que identifica la operación que se va a realizar utilizando los operandos. Los operadores típicos especifican operaciones numéricas y booleanas. Por ejemplo, en el programa de ejemplo anterior, LD es la abreviatura del código de instrucción para una instrucción LOAD. La instrucción LOAD coloca (carga) el valor del operando %I0.1 en un registro interno llamado el acumulador. Hay dos tipos de instrucciones básicas: Instrucciones de prueba Estas instrucciones configuran o comprueban las condiciones necesarias para realizar una acción. Por ejemplo, LOAD (LD) y AND. Instrucciones de acción Estas instrucciones realizan acciones como resultado de las condiciones configuradas. Por ejemplo, instrucciones de asignación como STORE (ST) y RESET (R).

Operando: Un operando es un número, dirección o símbolo que representa un valor que puede manipular un programa en una instrucción. Por ejemplo, en el programa de ejemplo anterior, el operando %I0.1 es una dirección que tiene asignado el valor de una entrada del controlador. Una instrucción puede tener de 0 a 3 operandos dependiendo del tipo de código de instrucción. Los operandos pueden representar los siguientes elementos: Entradas y salidas del controlador, como sensores, botones y relés. Funciones de sistema predefinidas, como temporizadores y contadores. Operaciones aritméticas, numéricas y de comparación. Variables internas del controlador, como bits y palabras.

INSTRUCCIONES BASICAS PROCESAMIENTO BOOLEANO Instrucciones de carga (LD, LDN, LDR, LDF) Instrucciones de almacenamiento (ST, STN, R, S) Instrucciones lógicas: Instrucciones AND lógicas (AND, ANDN, ANDR, ANDF) Instrucciones OR lógicas (OR, ORN, ORR, ORF) Instrucciones de OR exclusivo (XOR, XORN, XORR, XORF) Instrucción NOT (N)

Procesamiento booleano Las instrucciones booleanas pueden compararse con los elementos gráficos de Ladder. En la tabla siguiente se muestran estas instrucciones. Elemento Instrucción Ejemplo Descripción Elementos de prueba La instrucción Cargar (LD) equivale a un contacto abierto. LD %I0.0 El contacto se cierra cuando el bit %I0.0 se encuentra en estado 1. Elementos de acción La instrucción Almacenar (ST) equivale a una bobina. ST %Q0.0 El objeto de bit asociado toma un valor lógico del acumulador de bits (resultado de lógica anterior). Comprobación de las entradas del autómata Pueden utilizarse instrucciones de prueba booleana para detectar flancos ascendentes o descendentes en las entradas del autómata. Se detecta un flanco cuando el estado de una entrada cambia de "explorar n-1" a "explorar n". Dicho flanco permanece detectado durante la exploración actual. El resultado booleano de los elementos de prueba se aplica a los elementos de acción como muestran las siguientes instrucciones: LD %I0.0 AND %I0.1 ST %Q0.0

5.3.2. Editor de listas El editor de lista es un solo editor de línea para crear y editar programas de listas de instrucciones en lenguaje de lista.

Instrucciones de carga

Instrucciones de carga

Instrucciones de almacenamiento

Instrucciones de almacenamiento

Instrucciones de almacenamiento

a. Resumen contactos

b. Resumen bobinas

Instrucciones lógicas - AND

Instrucciones Lógicas - AND

Instrucciones lógicas - AND

Instrucciones lógicas - OR

Instrucciones lógicas - OR

Instrucciones lógicas - OR Revisar este esquema (ORN y ORF)

Instrucciones lógicas - XOR

Instrucciones lógicas - XOR

Instrucciones lógicas - XOR

Instrucción NOT (N) La instrucción NOT (N) niega el resultado booleano de la instrucción anterior.

Ejemplo – Arranque de un motor (IL)

5.3.2. Editor de listas Instrucciones básicas para la reversibilidad Las instrucciones que aparecen a continuación son necesarias para la estructura de un bloque de función reversible en lenguaje de lista. BLK : indica el comienzo del bloque y define el inicio del escalón y de la parte de entrada al bloque. OUT_BLK : indica el comienzo de la parte de salida del bloque. END_BLK : indica el final del bloque y del escalón. El uso de las instrucciones del bloque de función reversible no es obligatorio cuando el programa de lista funciona correctamente. Es posible programar en lista algunas instrucciones, lo cual no es reversible.

Principios para programar bloques de función estándar Se pueden usar cualquiera de los siguientes métodos: Instrucciones de bloque de función (por ejemplo, BLK %TM2): método reversible de programación en lenguaje Ladder Logic reversible que permite que las operaciones que se van a realizar en el bloque se lleven a cabo en un único lugar del programa. Instrucciones específicas (por ejemplo, CU %Ci): método no reversible que permite que las operaciones que se van a realizar en las entradas del bloque se lleven a cabo en varias partes del programa (por ejemplo, line 100 CU %C1, line 174 CD %C1, line 209 LD %C1.D).

Programación reversible Se pueden usar las instrucciones BLK, OUT_BLK y END_BLK para programación reversible. BLK: Indica el principio de un bloque. OUT_BLK: Se utiliza para cablear directamente las salidas de bloque. END_BLK: Indica el final de un bloque. El uso de las instrucciones del bloque de función reversible no es obligatorio cuando el programa de lista funciona correctamente. Es posible programar en lista algunas instrucciones, lo cual no es reversible. La reversibilidad de programa es una función del software de programación TwidoSoft que facilita la conversión de programas de aplicación de Ladder Logic a Lista y viceversa. Las preferencias del usuario definidas en TwidoSoft permiten seleccionar el método de visualización predeterminado de los programas: puede ser en formato Lista o Ladder Logic. TwidoSoft también permite alternar las vistas Lista y Ladder Logic.

Ejemplo con salidas cableadas El siguiente ejemplo muestra la programación reversible de un bloque de función del contador con salidas cableadas.

Ejemplo sin salida cableada Nota: Sólo se pueden colocar instrucciones de entrada y de prueba en el bloque relevante entre las instrucciones BLK y OUT_BLK (o entre BLK y END_BLK cuando no se programa OUT_BLK).

5.3.2. Editor de listas Instrucciones no equivalentes que se deben evitar Evite utilizar determinadas instrucciones de lista o determinadas combinaciones de instrucciones y operandos, ya que no tienen ningún equivalente en diagramas Ladder Logic. Por ejemplo, la instrucción N (invierte el valor en el acumulador booleario) no tiene una instrucción Ladder Logic equivalente. La tabla que aparece a continuación enumera todas las instrucciones de programación de lista que no se pueden invertir a Ladder Logic. Instrucción de lista Operando Descripción JMPCN %Li NOT condicional de salto N Ninguno Negación (NOT) ENDCN Condicional de finalización

5.3.2. Bloques de función básicos Bloque de función del temporizador (%TMi) Tipo de temporizador TOF Tipo de temporizador TON Tipo de temporizador TP Programación y configuración de temporizadores Bloque de función del contador progresivo/regresivo (%Ci) Programación y configuración de contadores

a. Temporizadores/Timers Los temporizadores hacen posible manejar retardos durante el ajuste o retardos durante el restablecimiento (retardo al ON o al OFF). Y para hacer esto, ellos tienen sus propios parámetros, entradas y salidas. Para %TMn son: Tipo: TON, TOF o TP Base de tiempos: 1ms, 10ms, 100ms, 1s y 1min. %TMn.P: Valor preestablecido %TMn.V: Valor actual %TMn. Q: Salida del Timer Comando de salida For %TMn these are:      Type : TON, TOF or TP     Timebase : 1ms, 10ms, 100ms, 1s and 1min     %TMn.P : Preset value     %TMn.V : Current value     %TMn.Q : Timer output    

Bloque de función del temporizador (%TMi) Existen tres tipos de bloques de función del temporizador:   TON (temporizador de retraso durante el ajuste): este tipo de temporizador permite gestionar los retrasos durante el ajuste. TOF (temporizador de retraso durante el restablecimiento): este tipo de temporizador permite gestionar los retrasos durante el restablecimiento. TP (pulso de temporizador): se utiliza para generar pulsos de duración determinada. Los retrasos o períodos de pulsos de los temporizadores se pueden programar y modificar mediante TwidoSoft.

Temporizadores/Timers Representación gráfica: %TM0 IN Q TYPE TON TB 1S ADJ Y %TM0.P 4

Programación y configuración de temporizadores Durante la configuración, deben introducirse los parámetros siguientes:   Tipo de temporizador: TON, TOF o TP Base de tiempo: 1 min, 1 s, 100 ms, 10 ms o 1 ms Valor preestablecido (%TMi.P): de 0 a 9.999 Ajuste: comprobado o no comprobado La ilustración siguiente es un bloque de función del temporizador con ejemplos de programación reversible y no reversible.

Bloque de función del temporizador (%TMi) Parámetro Etiqueta Valor Número de temporizador %TMi 0 a 63: TWDLCAA10DRF y TWDLCAA16DRF. 0 a 127 para los demás controladores. Tipo TON Retraso durante el ajuste (predeterminado) TOF Retraso durante el restablecimiento TP Pulso (monoestable) Base de tiempo TB 1 min (predeterminado), 1s, 100ms, 10ms, 1ms Valor actual %Tmi.V Palabra que aumenta de 0 a %TMi.P cuando el temporizador está en funcionamiento. Se puede leer y comprobar, pero no se puede escribir desde el programa. %TMi.V se puede modificar utilizando el editor de tablas de animación. Valor preestablecido %Tmi.P 0 - 9999. Palabra que se puede leer, comprobar y escribir desde el programa. El valor predeterminado es 9999. El período o retardo generado es igual a %TMi.P x Editor de tablas de animación Y Y: Sí, el valor preestablecido %TMi.P se puede modificar mediante el editor de tablas de animación. N: No, el valor preestablecido %TMi.P no se puede modificar. Entrada de validación IN Inicia el temporizador en flanco ascendente (tipos TON o TP) o en flanco descendente (tipo TOF). Salida del temporizador Q El bit asociado %TMi.Q se ajusta a 1 dependiendo de la función realizada: TON, TOF, o TP. Nota: Cuanto mayor sea el valor preestablecido, mayor será la precisión del temporizador.

Temporizador tipo TON Cuando la entrada IN es activada, el temporizador empieza. Este termina cuando %TM0.V = %TM0.P en el cual la salida Q pasa a ser activa. Si la entrada IN no esta activada, el timer se detiene.

Tipo de temporizador TON El temporizador inicia en el flanco ascendente de la entrada IN. El valor actual %TMi.V aumenta de 0 a %TMi.P en incrementos de una unidad por pulso de la base de tiempo TB. El bit de salida %TMi.Q se establece en 1 cuando el valor actual llega a %TMi.P. El bit de salida %TMi.Q permanece en 1 mientras la entrada IN esté en 1. Si se detecta un flanco descendente en la entrada IN, el temporizador se detiene, aun cuando el temporizador no haya alcanzado el valor %TMi.P, y %TMi.V se establece en 0. El tipo de temporizador TON (temporizador de retardo a la conexión) se utiliza para controlar las acciones de retardo a la conexión. Este retardo se puede programar con TwidoSoft.

Temporizador tipo TOFF Cuando la entrada IN es activada, la salida Q queda activa. Cuando la entrada IN se encuentra en bajo, se enciende el timer. Este se detiene cuando %TM0.V=%TM0.P en el cual la salida Q es reseteada. Cuando la entrada IN es activa, el valor actual del timer es colocado en 0 si no lo estaba antes.

Tipo de temporizador TOF El valor actual %TMi.V se establece en 0 en un flanco ascendente en la entrada IN, aun cuando el temporizador se encuentre en ejecución. El bit de salida %TMi.Q se establece en 1 cuando se detecte un flanco ascendente en la entrada N. El temporizador inicia en el flanco descendente de la entrada IN. El valor actual %TMi.V aumenta a %TMi.P en incrementos de una unidad por pulso de la base de tiempo TB. El bit de salida %TMi.Q se restablece a 0 cuando el valor actual llega a %TMi.P. El tipo de temporizador TOF (temporizador de retardo a la desconexión) se utiliza para controlar las acciones de retardo a la desconexión. Este retardo se puede programar con TwidoSoft.

Temporizador tipo TP Cuando la entrada IN es activada, el timer inicia y la salida Q es activada. El timer se detiene cuando %TM0.V=%TM0.P y la salida Q es reseteada. El período de actividad para Q es siempre el mismo.

Tipo de temporizador TP El temporizador se ejecuta en el flanco ascendente de la entrada IN. El valor actual %TMi.V se pone a 0 si el temporizador aún no se ha ejecutado. El bit de salida %TMi.Q se establece en 1 cuando se inicia el temporizador. El valor actual %TMi.V del temporizador aumenta de 0 a %TMi.P en incrementos de una unidad por pulso de la base de tiempo TB. El bit de salida %TMi.Q se establece en 0 cuando el valor actual llega a %TMi.P. El valor actual %TMi.V se establece en 0 cuando %TMi.V es igual a %TMi.P y la entrada IN vuelve a 0.6El temporizador no se puede restablecer en cero. Cuando %TMi.V es igual a %TMi.P y la entrada IN se establece en 0, %TMi.V se ajusta a 0. El tipo de temporizador TP (pulso de temporizador) se utiliza para generar pulsos de duración determinada. Este retardo se puede programar con TwidoSoft.

Ejercicio - Semáforo Diagrama de tiempos t1 t2 t3 t4

Contadores Los contadores son usados para conteo de pulsos ascendente o descendente. Ellos tienen sus propios parámetros internos, entradas y salidas para determinar como trabajan. Para un contador %Cn estos son: Un reset Una entrada predeterminada Una entrada de conteo ascendente Una entrada de conteo descendente Una salida de desborde de conteo regresivo: %Cn.E Una salida de valor preseleccionado alcanzado: %Cn.D Una salida de desborde de conteo progresivo: %Cn.F Un valor preestablecido %Cn.P Un valor actual: %Cn.V Counters are used for upcounting or downcounting of pulses. They have their own internal parameters, inputs and outputs which determine how they work. For a counter %Cn these are :      A reset to 0 input     A preset input     An upcount input     A downcount input     An empty counter output: %Cn.E     An attained preset output: %Cn.D     A counter overflow output: %Cn.F     A preset value %Cn.P     A current value: %Cn.V

Contadores ENTRADAS SALIDAS Reset Set Contador Ascendente Contador Descendente Conteo regresivo desbordado Conteo preseleccionado alcanzado Conteo progresivo

Bloque de función del contador progresivo/regresivo (%Ci) El bloque de función del contador (%Ci) cuenta los eventos de forma progresiva y regresiva. Estas dos operaciones se pueden realizar simultáneamente.

Contadores El valor actual es incrementado en cada pulso de conteo. Cuando %C0.V=%C0.P, %C0.D queda activo. Si el pulso continúa, %C0.D no se activa hasta que no se vuelva a alcanzar el valor prestablecido.

5.4. Grafcet (SFC) El lenguaje Grafcet fue desarrollado para suministrar una descripción gráfica y estructurada de una operación de un sistema automatizado. Esta descripción es producida usando: Número de pasos, en los cuales las asignaciones pueden ser asignadas Número de transiciones, en las cuales condiciones de receptividad son asignados. Número de cada paso y transición es asignado un proceso para ejecutar. Este procesamiento puede ser descrito en un lenguaje conveniente, por ejemplo LD.

5.4. Lenguaje Grafcet (SFC) Grafcet es un método analítico que divide cualquier sistema de control secuencial en una serie de pasos con acciones, transiciones y condiciones asociadas. La ilustración que aparece a continuación muestra ejemplos de instrucciones Grafcet en programas Ladder Logic y Lista respectivamente.

Instrucciones aritméticas Las instrucciones aritméticas se utilizan para realizar operaciones aritméticas en un operando o entre dos. La siguiente tabla enumera los tipos de instrucciones aritméticas.

Estructura de las operaciones matemáticas

Sintaxis operaciones matemáticas La sintaxis depende de los operadores utilizados como se muestra en la siguiente tabla.

Instrucciones lógicas Las instrucciones de lógica se utilizan para realizar operaciones lógicas entre dos operandos de palabra o en un operando de palabra. La siguiente tabla enumera los tipos de instrucciones de lógica.

Instrucciones lógicas

Instrucciones de desplazamiento

Consejos sobre programación Tratamiento de los saltos de programa Utilice los saltos de programa con precaución para evitar bucles largos que prolonguen el tiempo de ciclo. Evite los saltos en las instrucciones ubicadas "detrás" (Aparece una instrucción delante antes de un salto en un programa. Sin embargo, aparece una instrucción detrás después de un salto en un programa). Programación de salidas ‘Los bits de salida, al igual que los bits internos, sólo se deben modificar una vez en el programa. En el caso de los bits de salida, sólo se tiene en cuenta el último valor examinado cuando se actualizan las salidas. Utilización de los sensores de parada de emergencia de cableado directo Los sensores utilizados directamente para paradas de emergencia no deben ser procesados por el controlador. Se deben conectar directamente a las salidas correspondientes.

Consejos sobre programación Tratamiento de recuperación de la alimentación Condicionar una recuperación de la alimentación a una operación manual. Un reinicio automático puede provocar un funcionamiento no deseado de la instalación (utilice los bits de sistema %S0, %S1 y %S9). Gestión de la hora y de los fechadores Se debe comprobar el estado del bit de sistema %S51, que indica los posibles fallos del fechador. Comprobación de errores y sintaxis Cuando se introduce un programa, TwidoSoft comprueba la sintaxis de instrucciones, operandos y sus asociaciones.

5.6. Documentación La utilidad de la documentación es la de poseer un documento en papel que describe en detalle la aplicación. La verdad es que cuando todo comienza a funcionar durante un tiempo, si un error ocurre o es necesario alguna modificación, es muy útil tener un archivo completo que documenta la historia del automatismo creado.

Principio y propósito de una copia en papel de la documentación El software de Twido permite generar una documentación de la aplicación de automatismo creada. Esta documentación se genera automáticamente usando todos los datos desde el sistema, el programa y las funciones configuradas. También ofrece de igual manera personalizar el fichero con la descripción de los elementos de su máquina, de su aplicación.

Impresión de la documentación

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