" Tecnologías Emergentes en Automatización " Profesores: Israel Benítez Pina Luis Vázquez Seisdedos Luisa Villafruela Loperena Enrique Castro Orlando Obregón Pacheco Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad de Oriente -2002-

" Programación IEC1131 compatible " Profesor: Luisa Villafruela Loperena Centro de Estudios de Automatización Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad de Oriente -2002-

IEC 1131 Métodos de diseño y lenguajes de programación propios Características de los PLCs y exigencias de su aplicación Métodos de diseño y lenguajes de programación propios Rápido desarrollo de los PLCs Se expanden algunos Objetivo Estandarizar los lenguajes de programación para PLCs IEC 1131 TC 65 del IEC

I E C 1 3 Parte 1 - “Informaciones generales” Parte 2 - “Requerimientos de los equipos y test” Parte 3 - “Lenguajes de programación” Parte 4 - “Recomendaciones al usuario” Parte 5 - “Comunicaciones” Parte 7 - “Control Fuzzy” Director: O. Struger

 Ampliado el uso de estos equipos Solución: Utilización de los PLCs en redes de control distribuido Ampliado el uso de estos equipos Diseño actual de los sistemas automatizados depende de la experiencia del programador Solución: Empleo de BF como bibliotecas estructuradas  Calidad masiva de las automatizaciones resultantes

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001 Tendencias actuales Convertir la PC en PLC Estandarizar el uso de los PLCs El control basado en computadoras jugará un importante papel hasta que los PLCs y los sistemas basados en estos se hagan más abiertos, inteligentes, económicos, y no empleen redes propietarias. Los usuarios demandan el tipo de flexibilidad que los sistemas basados en computadoras ofrecen, la posibilidad de cambiar las capas de software sin cambiar el hardware y emplear la tecnología comercialmente disponible

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001

Resultados de la encuesta realizada por la CE Febrero 2001 Es fundamental brindar facilidades de diseño y programación de algoritmos de control sobre PLCs por el alto uso de estos dispositivos en dichas aplicaciones

Importancia de la utilización de la IEC 1131 según encuesta realizada por la CE Marzo 2000 Otros datos: 1999 alcanza gran popularidad. 93% programan en LD. 1 de cada 5 usan FB (incremento de 3 ptos).

El uso de lenguaje de programación estandarizado permite: Extensibilidad de los programas de aplicaciones a otros PLCs IEC compatibles. Facilidades para elaborar BF, utilizar los propios del sistema o los suministrados como bibliotecas estructuradas. BF parametrizables como mejor opción para la reusabilidad y extensibilidad del lenguaje.

I E C 1 3 - LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). IL: Lista de Instrucciones (Instruction List). FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram). ST: Texto Estructurado (Structured Text). SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart). Es una representación gráfica de expresiones booleanas, combinando contactos (condiciones) con bobinas (resultados) similar a un diagrama de contactos eléctricos.

I E C 1 3 - LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). IL: Lista de Instrucciones (Instruction List). FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram). ST: Texto Estructurado (Structured Text). SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart). Su estructura principal es una lista de instrucciones, donde cada instrucción debe ocupar una nueva línea. Cada línea contiene un operador, que es completado por modificadores opcionales y uno o más operandos, si la operación específica lo requiere.

I E C 1 3 - LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). IL: Lista de Instrucciones (Instruction List). FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram). ST: Texto Estructurado (Structured Text). SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart). Consiste en una representación gráfica de diferentes tipos de ecuaciones. Los operadores son representados por cajas rectangulares de funciones y los operandos se conectan a sus lados izquierdo (entradas) y derecho (salidas).

I E C 1 3 - LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). Un programa en ST es una lista de sentencias ST. Cada sentencia termina en un separador “;” y se incluye dentro de uno de los tipos básicos de: asignación, selección, iteración, control o especiales. Los nombres usados en el código fuente (identificadores de variables, constantes, palabras reservadas del lenguaje, ...) se desagrupan usando separadores inactivos o activos. I E C 1 3 - LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). IL: Lista de Instrucciones (Instruction List). FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram). ST: Texto Estructurado (Structured Text). SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

I E C 1 3 - Es un conjunto gráfico de pasos y transiciones enlazados por conexiones orientadas. Cada transición es atada a una condición booleana. Las acciones de los pasos son detalladas usando otros lenguajes (ST, IL, LD, FBD). LD: Diagrama a contactos o de escalera (Ladder Diagram). IL: Lista de Instrucciones (Instruction List). FBD: Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram). ST: Texto Estructurado (Structured Text). SFC: Carta de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart).

Tipos de operandos de uso común en PLCs La IEC 1131-3 recoge todos los tipos de operandos de uso común en PLCs. En su apartado 2.2 (Representación exterior de los datos) se establece que dicha representación deberá consistir en literales numéricos, literales de cadenas de caracteres y literales de tiempo. A partir de ello en el sistema ISaGRAF (IEC 1131-3 compatible) de CJ International se agrupan en cuatro tipos básicos: Booleano, Analógico, Temporizado y Mensaje.

Lenguaje LD Barra de alimentación izquierda (con enlace horizontal acoplado) Contactos Bobinas Bloques funcionales Símbolo de salto Símbolo de retorno Entrada “EN” Salida “ENO”

Lenguaje LD Contactos: Contacto normalmente abierto Contacto normalmente cerrado Contacto detector de transición positiva (flanco ascendente) Contacto detector de transición negativa (flanco descendente)

Lenguaje LD Bobinas: Bobina accionamiento directo Bobina accionamiento inverso Seteo de una salida (condicionado) Reseteo de una salida (condicionado) Accionamiento directo frente a detección de flanco ascendente Accionamiento directo frente a detección de flanco descendente

Lenguaje LD Enlaces:

Lenguaje IL Una línea de programa esta formada por: Operador modificadores operandos [; ó retorno] opcionales Operadores de IL: Operador Modificadores Operando Semántica LD N NOTA 1 Poner el resultado actual igual al operando ST N NOTA 1 Almacenar el resultado actual en el emplazamiento del operando S NOTA 2 NOTA 1 Poner el resultado booleano en 1 R NOTA 2 Poner el operando booleano a 0

Lenguaje IL Operadores de IL: Operador Modificadores Operando Semántica AND N,( BOOL AND Booleano & N,( BOOL AND Booleano OR N,( BOOL OR Booleano XOR N,( BOOL OR exclusivo Booleano ADD ( WORD Suma SUB ( WORD Resta MUL ( WORD Multiplicación DIV ( WORD División

Lenguaje IL Operadores de IL: Operador Modificadores Operando Semántica GT ( WORD Comparación > GE ( WORD Comparación >= EQ ( WORD Comparación = NE ( WORD Comparación <> LE ( WORD Comparación <= LT ( WORD Comparación < JMP C, N LABEL Saltar a la etiqueta CAL C, N NAME Llamar al bloque funcional RET C, N Regresar de la función o BF que ha sido llamado ) Evaluar la operación aplazada

Lenguaje IL

Lenguaje FBD

Operadores del lenguaje ST Expresiones: Una expresión es una construcción sintáctica que al ser evaluada suministra un valor correspondiente a uno de los tipos de datos definidos en la norma (BOOL, INT, REAL, TIME, BYTE, WORD, STRING). Operadores del lenguaje ST Operación Símbolo Prioridad Puesta entre paréntesis Expresión Máximo Evaluación de la función Identificador (lista de argumentos) Ejemplos LN(A), MAX(X,Y), etc. Elevación a exponentes **

Operadores del lenguaje ST Operación Símbolo Prioridad Negación - Complemento NOT Multiplicar * Dividir / Módulo MOD Sumar, Restar +, - Comparación <, >, <=, >= Igualdad, Desigualdad =, <> AND Booleano &, AND OR exclusivo Booleano XOR OR Booleano OR Mínimo

Sentencias del lenguaje ST Tipo de sentencia/referencia Ejemplos Asignación A:=B; CV := CV+ 1; Invocación de FB y CMD_TMR(IN := %IX5, PT:=T#300ms) utilización de salida FB A := CMD_TMR.Q; RETURN RETURN;

Sentencias del lenguaje ST Tipo de sentencia/referencia Ejemplos IF <expresión booleana> THEN D:= B*B - 4*A*C; <instrucción>; IF D < 0.0 THEN NROOTS := 0; <instrucción>; ELSIF D = 0.0 THEN ... NROOTS := 1 ; ELSIF <expresión bool.> THEN X1 := -B/ (2.0*A) <instrucción>; ELSE ... NROOTS := 2 ; ELSE X1 := (-B+SQRT(D))/(2.0*A) <instrucción>; X2 := (-B-SQRT(D))/(2.0*A) END_IF; END_IF ;

Sentencias del lenguaje ST Tipo de sentencia/referencia Ejemplos CASE <expresión entera> OF TW := BCD_TO_INT (THUMBWHEEL) ; <valor>: <instrucción>; TW_ERROR := 0 ; <valor>, <valor>: <instrucción>; CASE TW OF ... 1,5 : DISPLAY := OVEN_TEMP ; ELSE 2: DISPLAY := MOTOR_SPEED ; <instrucción>; 3: DISPLAY := GROSS_TARE ; END_CASE; 4,6..10: DISPLAY := STATUS (TW-4) ; ELSE DISPLAY := 0 ; TW_ERROR := 1 ; END_CASE ; QW100 := INT_TO_BCD (DISPLAY) ;

Sentencias del lenguaje ST Tipo de sentencia/referencia Ejemplos FOR<índice>:=<mini>TO<maxi> J := 101 ; BY <paso> DO FOR I := 1 TO 100 BY 2 DO <instrucción>; IF WORDS[I] = ‘’KEY’’ THEN <instrucción>; J := I ; END_FOR; EXIT ; END_IF ; END_FOR ; WHILE <expresión bool.> DO J := 1 ; <instrucción>; WHILE J <= 100 & WORDS [J] <>’’KEY’ DO <instrucción>; J := J+2 ; END_WHILE; END_WHILE ;

Sentencias del lenguaje ST Tipo de sentencia/referencia Ejemplos REPEAT J := -1 ; <instrucción>; REPEAT <instrucción>; J := J+2 ; UNTIL <expresión booleana> UNTIL J = 101 OR WORDS[J] = “KEY” END_REPEAT; END_REPEAT ; EXIT EXIT ; Sentencia vacío ;

Lenguaje SFC El lenguaje SFC es usado para describir operaciones de procesos secuenciales. Utiliza una simple representación gráfica de diferentes pasos de un proceso, y de las condiciones que habilitan el cambio (transición) de los pasos activos. Sus principales elementos son: Paso inicial Paso Transición Salto a un paso Macro paso Inicio del macro paso Fin del macro paso

Lenguaje SFC Las representaciones de los pasos tienen dos niveles

Lenguaje SFC

Lenguaje SFC

Lenguaje SFC Acciones asociadas a los pasos: Acciones Booleanas: Directa (N), Inversa (/), Seteo (S), Reseteo (R).

Lenguaje SFC Acciones asociadas a los pasos: Para asociar funciones analógicas o de cualquier otro tipo a un paso pueden agruparse en un programa ST que se acopla al paso mediante las acciones P (PULSE) o N (Directa).

Lenguaje SFC Se pueden utilizar las acciones booleanas N, S y R para activar programas SFC hijos.

Lenguaje SFC A las transiciones se le pueden asociar operaciones en lenguaje: LD IL ST

Trabajando con el ISaGRAF V3.3

ISaGRAF V3.3

Fin