Operaciones Lógicas con Bits

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1 Operaciones Lógicas con Bits
1 E 0.0 E 0.1 A 8.0 A 8.1 E 1.2 A 0.1 P Indice Pág. Ejecución Cíclica del Programa Imágenes de Proceso Estructura del Programa Tipos de Bloques de Programa Contactos NA y NC. Sensores y Símbolos Ejercicio S7-200: Direccionamiento de Módulos de Expansión Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: AND, OR Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: OR - Exclusiva Resultado de Operación Lógica, Primera Comprobación. Ejemplos Asignación, Set, Reset Salto Incondicional (Independiente del RLO) Salto Condicional (Dependiente del RLO) Funciones de Detección de Flanco Ejercicio: Programa para una Planta Embotelladora (Ciclo de Selección de Modo)

2 Ejecución Cíclica del Programa
Comienzo del Ciclo de Autómata Módulo de Entrada Lectura de los Estados de los Módulos de Entrada, Almacenando los datos en la Imagen de Proceso de Entrada (PAE) Bloque OB 1 LD E 0.1 A E 0.2 = A 0.0 Ejecución del OB1 (ejecución cíclica) Eventos (interrupción de tiempo, hardware, etc.) Rutinas de Interrupción. Ciclo de la CPU max. 300ms Módulo de Salida Se vuelca el contenido de la Imagen de Proceso de Salida (PAA) en los Módulos de Salidas Arranque Al alimentar el Autómata o pasar el selector de STOP --> RUN, la CPU lleva a cabo un rearranque completo. Esto significa que el sistema operativo pone a 0 las marcas, temporizadores y contadores no remanentes, borra la pila de interrupciones y de direcciones de retorno y comienza un ciclo de ejecución del programa de control. Ciclo Scan Tal y como se muestra en el esquema, la CPU ejecuta un ciclo de autómata en tres fases: • La CPU copia los estados de las señales de los módulos físicos de entrada en un área de memoria del PLC que se llama Imagen de Proceso de Entrada (PAE). • Se ejecutan las instrucciones del programa de usuario a partir de la PAE y se almacenan los resultados en otro área de memoria del PLC llamado Imagen de Proceso de Salida (PAA). • Se vuelca el contenido de la PAA en los módulos físicos de salida.

3 Imágenes de Proceso PAE PAA Byte 0 Byte 1 Byte 2 : Memoria de la CPU 1
Programa de Usuario : A E 2.0 = A 4.3 : Introducción La CPU comprueba los estados de las señales de entrada y salida en cada ciclo de autómata. Los datos binarios procedentes de los módulos se almacenan en unas áreas especiales de memoria: La PAE y la PAA. El programa accede a estas áreas durante la ejecución del programa de control. PAE La Imagen de Proceso de Entrada es el área de memoria de la CPU que se utiliza para almacenar los estados de las señales de todas las entradas. PAA La Imagen de Proceso de Salida es el área de memoria de la CPU que contienen los valores obtenidos a partir de la ejecución del programa de control. Al terminar un ciclo de autómata se manda el contenido de la PAA a las salidas físicas. Programa de Control Cuando se utiliza una entrada, p.e. A E 2.0, el estado que se consulta en esa entrada procede de la PAE. Esto asegura que durante la ejecución de un ciclo de autómata (el programa de control se ejecuta una vez) se está utilizando el mismo estado de la señal.

4 Estructura del Programa
Programación Lineal Programación organizada en secciones Programación Estructurada Todas las instrucciones se encuentran en un solo Bloque (normalmente el Bloque de Organización OB 1) Las instrucciones de las funciones individuales se encuentran en Bloques separados. El OB1 se encarga de llamar a esos Bloques uno tras otro. Se escriben funciones reutilizables en Bloques separados. El OB1 (u otros Bloques) llaman a esos Bloques y les pasan los correspondientes datos. OB 1 Recip. A Recip. B MezcKOPor Salida OB 1 OB 1 Bomba Salida Programación Lineal Todo el programa se encuentra en un único bloque. Este tipo de programación equivale a sustituir un circuito compuesto por relés y bobinas por un PLC. La CPU ejecuta la secuencia de instrucciones una tras otra. Programación El programa se divide en bloques, cada uno de los cuales contiene la solución a un Organizada a parte de la tarea completa. Cada bloque se subdivide a su vez en Segmentos (Networks). Cada segmento se encuentra programado en el mismo lenguaje que los demás (KOP/AWL/FUP). El Bloque de Organización (OB1) se encarga de llamar a los otros bloques en un orden establecido. Programación Un programa estructurado contiene bloques con parámetros, llamados bloques Estructurada programables. Esos bloques se diseñan para uso universal. Cuando se llama a un bloque programable, se le pasan los parámetros asociados (las direcciones actuales de las entradas y salidas y los valores de los parámetros). Ejemplo: • Un “Bloque Bomba” contiene las instrucciones necesarias para gestionar una bomba de riego. • Los bloques de programa responsables de controlar determinadas bombas de riego se llaman “Bloques Bomba" y proporcionan la información acerca de la bomba a controlar y los parámetros que deben utilizarse. • Una vez se han completado la ejecución de las instrucciones del “Bloque Bomba“, el programa devuelve al bloque llamante (p.e. El OB 1), y continua la ejecución en el módulo llamante.

5 Tipos de Bloques de Programa
Sistema Operativo Ciclo Scan OB1 SBR0 SBR1 SBR4 Proceso Tiempo SBR3 SBR2 Comunicación OB = Bloque de Organización SBR = Subrutina INT = Rutina de Interrupción Bloques de Usuario Los Bloques de Usuario contienen el código del programa y los datos del programa de usuario. En una programación estructurada, algunos bloques son llamados y ejecutados cíclicamente, mientras que otros solo se ejecutan cuando son requeridos. Máximo 8 niveles de anidamiento

6 Contactos NA y NC. Sensores y Símbolos
Proceso Evaluación del Programa en el PLC Tipo de sensor Estado del Sensor Voltaje en la Entrada Estado de la Señal en la Salida Comprobar el estado “1” Comprobar el estado “0” Símbolo / Instrucción Resultado del cheA. Símbolo / Instrucción Resultado del cheA. Contacto NA Activado Presente 1 “Si” 1 “No” KOP: “Normalmente Abierto” KOP: “Normalmente Cerrado” No Activado No Presente “No” “Si” 1 & FUP: & FUP: Contacto NC Activado No Presente “No” “Si” 1 Proceso Tanto si se trata de contactos Normalmente Abiertos (NA) o Normalmente Cerrados (NC), ambos pueden ser utilizados como sensores en los procesos industriales, y dependen de una serie de normas de seguridad para que puedan ser activados. Los contactos normalmente cerrados son utilizados siempre como interruptores de finales de carrera o como pulsadores de seguridad, para evitar posibles estados peligrosos que puedan darse, tales como la rotura de un cable en uno de estos sensores. Los contactos normalmente cerrados también se utilizan para detener máquinas, por la misma razón. Símbolos En lenguaje KOP, un símbolo de Contacto Normalmente Abierto se utiliza para consultar si el estado de la señal asociada es “1”, y un símbolo de Contacto Normalmente Cerrado para consultar un “0”. Ejemplo El resultado de la comprobación utilizando un contacto Normalmente Abierto es un “1” si el contacto NC de la planta no está activado. No Activado Presente 1 “Si” 1 “No” A E x.y AWL: AN E x.y AWL:

7 Ejercicio Objetivo: Las tres bombillas deben encenderse cuando se active S1 y S2 no esté activado Hardware E 1.0 S1 E 1.1 S2 A 4.0 ControKOPor Programable La Software FUP AWL KOP E 1.0 E 1.1 A 4.0 E 1.0 E 1.1 A 4.0 AND Ejercicio Realizar las modificaciones necesarias a los programas en el esquema para obtener la siguiente funcionalidad: Cuando el interruptor S1 esté activado y el S2 desactivado, la bombilla debería estar iluminada en los tres ejemplos. Recuerde ! Los términos contacto “Normalmente Cerrado” y “Normalmente Abierto” tienen distintos significados, dependiendo de si son utilizados en un contexto hardware o como símbolos de programa para consultar estados de señales.

8 S7-200: Direccionamiento de Módulos de Expansión
CPU 214 Byte 0 Byte 1 Byte 2 : PAE Memoria de la CPU Byte 0 Byte 1 Byte 2 : Memoria de la CPU PAA Introducción El proceso se controla a través de las Entradas y las Salidas. Las Entradas monitorizan las señales procedentes de los dispositivos de campo (p.e. sensores e Interruptores), mientras que las Salidas monitorizan las bombas, motores u otro tipo de dispositivo que intervenga en el proceso. CPU Las CPUs tienen Entradas y Salidas. • CPU Entradas, 6 Salidas • CPU Entradas, 10 Salidas • CPU Entradas, 10 Salidas • CPU Entradas, 16 Salidas Digitales Se proporcionan áreas de 8 bits en la Imagen de Proceso para cada Módulo de Expansión de Digitales. Analogicas Se proporcionan áreas de 16 bits para Módulos de Expansión Analógicas. Direccionamiento Las direcciones de las Entradas y Salidas de los módulos analógicos y digitales son independientes los unos de los otros.

9 Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: AND, OR
KOP FUP AWL Esquema del Circuito E 0.0 E 0.1 A 0.0 = AND LD E 0.0 A E 0.1 = A 0.0 L1 (A 0.0) S1 (E 0.0) S2 (E 0.1) OR AND E 0.2 E 0.3 OR = A 0.2 LD E 0.2 O E 0.3 = A 0.2 L3 (A 0.2) S3 (E 0.2) S4 (E 0.3) Tablas Lógicas AND OR E E A E 0.2 E A 0.2 Convencionalismos • El Símbolo --> indica que es una patilla de salida no obligatoria • El Símbolo -->> indica que es una patilla de salida obligatoria (no puede dejarse desconectada) • El Símbolo ???? indica que la patilla de entrada es obligatoria • El Símbolo #name indica que es una variable local • El Símbolo “name“ indica que es una variable global Box EN ENO << > IN OUT ????

10 Operaciones Lógicas a Nivel de Bit: OR - Exclusiva
KOP OR = A 0.0 AND E 0.4 E 0.5 FUP LD E 0.4 AN E 0.5 LDN E 0.4 A E 0.5 OLD = A0.0 AWL Tabla Lígica XOR E E 0.5 A 0.0 0 0 0 1 1 0 1 1 Regla La regla de una operación XOR de dos operandos es la siguiente: La Salida se pone a "1" cuando los estados de las dos entradas son distintos.

11 Resultado de Operación Lógica, Primera Comprobación. Ejemplos
Estado de la Señal la Comprobación Resultado de RLO Comprobación Primera 1 Ejemplo 2 Estado de la Señal la Comprobación Resultado de RLO Comprobación Primera 1 Ejemplo 3 Estado de la Señal la Comprobación Resultado de RLO Comprobación Primera LD E 1.0 AN E 1.1 A M 4.0 = A 8.0 = A 8.1 LD E 2.0 Estado de la Señal Una operación lógica se compone de una serie de instrucciones para la comprobación del estado de la señal (Entradas (E), Salidas (A), Marcas (M), Temporizadores (T), Contadores (Z) o Variables (V)) e instrucciones para modificar los estados de las A,M,T,Z o V. Resultado de la Cuando el programa es ejecutado, primero se devuelve un resultado de Comprobación comprobación. Si la condición se cumple, el resultado de la comprobación es “1”, si no se cumple, el resultado es “0”. Primera El resultado de la primera comprobación es almacenado como un Resultado Lógico Comprobación de Operación (RLO). RLO Cuando la siguiente comprobación se ejecuta, las operaciones lógicas se llevan a cabo teniendo en cuenta el anterior RLO obtenido. Como resultado se obtiene un nuevo RLO. Una vez se han procesado todas las instrucciones, el RLO no se modifica hasta que no se realiza una nueva primera comprobación (instrucción de primera consulta).

12 Asignación, Set, Reset ( ) (S) (R) KOP FUP AWL Asignación Set Reset
AND = A 8.0 E 1.1 LD E 1.0 A E 1.1 = A 8.0 ( ) Asignación (S) A 8.1 E 1.2 E 1.3 AND S LD E 1.2 A E 1.3 S A 8.1,1 1 N Set E 1.4 OR E 1.5 LD E 1.4 O E 1.5 R A 8.1,1 (R) A 8.1 1 R N Asignación La instrucción de Asignación pasa el RLO a una dirección determinada (A, M, V). Cuando el RLO cambia, la dirección a la que se asignó el RLO también cambia. Set Cuando el RLO="1" la dirección asociada se pone a “1” y permanece en ese estado hasta que se haga un reset en otro segmento. Reset Cuando el RLO="1" la dirección asociada se pone a “0” y permanece en ese estado hasta que se haga un set en otro segmento. Reset

13 Salto Incondicional (Independiente del RLO)
( JMP ) 1 Network 1 Network 2 : Network x LBL KOP SM0.0 1 JMP SM0.0 Network 1 Network 2 : Network x FUP LBL Network 1 LD SM0.0 JMP 1 Network 2 : Network x LBL 1 AWL Instrucción de Salto En KOP/FUP se introduce un número de etiqueta como identificador sobre una bobina o símbolo de salida. En AWL se coloca tras la instrucción de salto. El número de etiqueta se encuentra en un rango entre 0 y 255. La etiqueta marca el punto donde debe continuar la ejecución del programa. Cualquier instrucción o segmento entre la instrucción de salto y la etiqueta no se ejecutan. Los saltos pueden ser tanto hacia delante como hacia atras. La instrucción de salto y el destino del salto deben encontrarse en el mismo bloque. El número de etiqueta debe ser único en cada bloque. Insertar una Etiqueta En KOP y FUP se utiliza el Árbol de Instrucciones para insertar una etiqueta: Operaciones -> Control del Programa -> Etiqueta. En AWL se introduce a la izquierda de la secuencia que debe ser ejecutada. JMP Una instrucción de salto incondicional (JMP) significa que la ejecución del programa salta a una etiqueta independientemente del RLO.

14 Salto Condicional (Dependiente del RLO)
KOP FUP AWL 1 E 0.0 E 0.1 (JMP) AND E 0.0 E 0.1 JMP 1 LD E 0.0 A E 0.1 JMP 1 Salta si RLO=1 JMP El salto condicional “JMP” se ejecuta sólo si el RLO = “1”. Si el RLO = “0”, el salto no se ejecuta, el RLO es puesto a “1” y la ejecución del programa continúa en la siguiente instrucción.

15 Funciones de Detección de Flanco
KOP FUP AWL P E 1.0 E 1.1 M8.0 N M8.1 E 1.0 E 1.1 P = & M8.0 N M8.1 LD E 1.0 A E 1.1 EU = M8.0 LD E 1.0 A E 1.1 ED = M8.1 Ciclo del OB1 E 1.0 E1.1 RLO M1.0 M8.0 M8.1 M1.1 Ejemplo Flanco Un “Flanco" se produce cuando el resultado lógico de una operación cambia. Flanco Ascendente Cuando el RLO cambia de “0” a “1”, La instrucción “P" se pone a “1“ en un ciclo de (Transición Positiva) autómata. Flanco Descendente Cuando el RLO cambia de “1” a “0”, La instrucción “N" se pone a “1“ en un ciclo de (Transición Negativa) autómata.

16 Ejercicio: Programa para una Planta Embotelladora (Ciclo de Selección de Modo)
Planta ON/OFF: Modo Manual/Automático: E 0.0 = Marcha (Pulsador, Contacto NA) E 0.4 = Manual/Automático (Interruptor) E 0.1 = Paro (Pulsador, Contacto NC) E 0.5 = Introducir modo (Pulsador, Contacto NA) E 0.2 = Avance Manual (Pulsador, Contacto NA) E 0.3 = Retroceso Manual (Pulsador, Contacto NC) Sensor de Botellas E 1.2 Objetivo Escribir en el editor de bloques un programa que cumplimente los siguientes requisitos: • La Planta se Conecta con la entrada E 0.0 (Pulsador, Contacto NA). • La Planta se Desconecta con la entrada E 0.1 (Pulsador, Contacto NC).. • Cuando la Planta está en funcionamiento, la Salida A 0.1 se enciende. • Cuando la Planta está en funcionamiento, el Modo Operativo se puede seleccionar: - Si E 0.4=0, se selecciona Modo Manual y si E 0.4=1, Automático. - El modo operativo seleccionado se introduce con un pulso en la entrada E 0.5. • El modo operativo se indica de la siguiente forma: Manual = A0.2, Automático = A0.3. • Si se cambia el modo operativo o se apaga la Planta, se deselecciona el modo operativo anteriormente seleccionado. • En Modo Manual, la cinta puede moverse hacia delante con el pulsador E (A 0.5 ) y hacia atrás con el pulsador E 0.3 (A0.6). Cómo Hacerlo 1. Escribir un programa que controle los modos operativos. Utilice las direcciones E/S mostrados en el dibujo. 2. Escriba el programa de selección de modo en el bloque de Subrutina SBR 1 y el control del motor de la cinta en el SBR 2. 4. Abra el OB 1 e introduzca las llamadas al SBR 1 y SBR 2 . 5. Guarde elprograma en la PG, cárgelo en la CPU y compruebe su funcionamiento con el Estatus de Programa. Resultado Debería funcionar. M A 0.5 Cinta Transportadora hacia delante A 0.6 Cinta Transportadora hacia atrás