Sistemas lgicos y secuencialesProf. Cesar de PradaDpt. Ingeniera de Sistemas y AutomticaFacultad de CienciasUniversidad de Valladolid

IndiceSistemas de eventos discretosLgica combinacionalSistemas secuencialesAutmatas programablesArquitectura y FuncionesProgramacinControl de procesos batch

Sistemas de eventos discretosMuchos procesos no son continuosSus variables solo admiten un nmero finito de valoresLos valores de las variables no cambian de forma continua en el tiempo, sino en instantes determinados.Problemas de control lgicos y secuenciales

Estados discretosMotor: En marcha o paradoDepsito: Con lquido o vacioVlvula:Abierta o cerrada

InstrumentacinCircuito cerradoCircuito abiertoDetector de nivel mnimo: cuando el nivel desciende del valor mnimo se activa / o desactiva la seal del sensor

InstrumentacinProcesoPSTSTermostato: Cuando la temperatura supera un lmite se activa/desactiva el sensorPresostato

InstrumentacinDetector de presenciaEmisorReceptorFinal de carrera

InstrumentacinVlvula on/offElectrovlvulaArrancador de motor~

Sistemas combinacionalesAsociados a alarmas o lgicas de operacinLas respuestas dependen solo de las entradas a travs de las funciones lgicas Y, O, NOSI ( condiciones lgicas ) ENTONCES ( acciones)

Lgica combinacionalA.B ANDA+B ORA NOTLeyes de Morgan

AND

1

0

1

1

0

0

0

0

OR

1

0

1

1

1

0

1

0

NOT

1

0

0

1

Puertas lgicas&AB 1ABA.BA+B 1AANomenclatura DINLas expresiones lgicas pueden asimilarse a circuitos elctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a presencia o ausencia de seal y la conclusin se expresa en trminos de la seal de salida

Circuitos lgicos& 1BC(C+B).A 1&ABD&CA.B + C.D 1AA

Diagramas de contactos+-CorrienteLas expresiones lgicas pueden asimilarse a circuitos elctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a contactos cerrados o abiertos y la conclusin se expresa en trminos de circula corriente o noSi el interrurptor est cerrado circula corriente y se activa la bombilla

Diagramas de contactosContacto normalmente abiertoContacto normalmente cerradoNormalmente est abierto pero si se cumple una condicin lgica se cierra y se activa la conclusin+-Normalmente est cerrado y se activa la conclusin, pero si se cumple una condicin lgica se abre y se desactiva la conclusin

Lgica combinacional con contactosAABBA.BA+BLa lampara se enciende si A y B estn cerradosLa lampara se enciende si A B estn cerrados

Diagramas de contactosABCD+-Funcin lgica: (A+B).C.DElemento a activar

Diagramas de contactosbobina de relS1S2X1+Normalmente, la corriente que circula por un circuito lgico es muy pequea como para activar la mayora de los dispositivos (Bombillas, motores, sirenas, etc.) Por eso se utilizan rels como elementos de activacin.

RelsDispositivo que permite implementar acciones lgicas y actuar sobre elementos fsicos ~CargaS1S2SI (S1= cerrado y S2= cerrado)ENTONCES carga activadabobina

Diagrama de contactosbobina de relS1S2X1Pulsador normalmente abiertoPulsador normalmente cerradoS1 S2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una seal lgica 0 - 1+-

EjemploM~Rel inversoS1P1X1+-S1P1X1X2X2S2S2La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de productoS1+ -

Ejemplo: sistema de seguridadReactorTTTVaporProductoTCuReactanteTSTSX1+-LSX1Se cierra el vapor si la temperatura o el nivel estn fuera de lmites LS

Procesos SecuencialesABDescargaSucesin de etapas de operacin con acciones especficas y condiciones de transicin entre ellas1 Espera 2 Carga 3 Operacin 4 Descarga M

Grafos de transicin de estadosABM1234ArranqueTanque llenoOperacin terminadaTanque vacioEstadosTransicionesEsperaCargaOperacinDescarga

Grafos de transicin de estadosLas transiciones se formulan como funciones lgicas de las entradas. Una transicin se activa cuando se est en el estado y la funcin lgica asociada tiene un valor cierto.Cada estado lleva asociadas una serie de acciones especficas

Procesos sncronos y asncronosSncronos: Los cambios de estado ocurren solo en instantes determinados establecidos por los pulsos de sincronizacin de un circuito relojAsncronos: Los estados cambian en funcin del valor de las entradas, sin requerir tiempos especficos

Autmatas programablesDispositivos programables orientados a implementar funciones lgicas y secuenciales conectados a un procesoCPUComunicacionesTarjetas I/OAlimentacin

TSX Nano

ArquitecturaICPUORAMbusROMAA: Alimentacin y BateriaDistintos tipos de tarjetas de entrada/salida

Ciclo de trabajoMemoria Imagen de las entradasMemoria Imagen de las salidasTarjetas de entradaSensores del ProcesoCPUMemoria de datosMemoria de programaTarjetas de salidaActuadores del Proceso

ProgramacinProgramacin mediante software de configuracinTransferencia al PLC mediante conexin RS-232 o redDistintas formas de ejecucin del programa: cclica, a una hora, por evento, etcPosibilidad de supervisin/ depuracin desde el PCPC consola

PC + autmata

Lenguajes IEC 61131-3Texto estructurado (ST)Diagramas de bloques funcionales (FB)Diagramas de escalera (LD)Lista de instrucciones (IL)Grafcet (SFC)

Diagramas de escalera (Ladder Diagrams)Programacin grficaUsados por la semejanza con los diagramas de contactosLos escalones se ejecutan secuencialmenteS1P1X1X1X2

AutomantenimientoAPXXArranque y parada de un motor con dos pulsadores

Diagramas de contactosEn procesos secuenciales:Escalones para activar las etapas Escalones para activar las transiciones entre etapasEscalones para implementar las acciones asociadas a cada etapa

Ejemplo: etapasE2E2T2E3E3E3T3E4E4E4T4E1E1E1T1E2E etapaT condicion de salto de etapaInicializacinEtapas...AMTSCDB

Salto de etapaABMT2E1ArranqueT3E2T4E3E etapaT condicion de salto de etapaT1E4Depsito vacoDepsito llenoTSTermostato......Condicin de salto de etapa

AccionesAMVlvulaE etapaA,B,C,D ElectrovlvulasTSAE2BCDBCE3MDE4...

TemporizadoresTMRnTMRAnTon Timer on delay. La salida se activa n periodos despus de que se active la entrada. El temporizador se resetea si la entrada se desactiva antes de n.resetLa salida se activa n periodos despus de que se active e. Si e se desactiva antes de n, el temporizador conserva el tiempo acumulado. El temporizador solo resetea si se activa la entrada de reset.ee

Salto de etapaABMT2E1ArranqueT3E2T4E3Se requiere permanecer un cierto tiempo en la etapa 3 antes de iniciar la descargaT1E4Depsito vacoDepsito llenoTSTermostato......Condicin de salto de etapaTMR 20

ContadoresCTUnreseteLa salida se activa cuando ha cambiado n veces de valor de falso a cierto. El valor del contador se pone a cero cuando se activa la linea de reset.UDCnresetupdown

IEC SFCSFC Sequential Function ChartLenguaje grfico para describir secuenciasAntecedentes: Redes de PetriMuy similar a GrafcetPuede usarse a distintos niveles Estados, transiciones y acciones

SFCLlenadoOper1Cuando la condicin lgica asociada a una transicin es cierta (y el proceso se encuentra en el estado anterior) se desactiva la etapa anterior y se activa la siguiente, ejecutndose las acciones asociadas a esta. La condicin lgica puede expresarse en varios lenguajes IEC Variables asociadas a una etapa:etapa.X = 1 si el proceso est en esa etapa, 0 si no estetapa.T = tiempo transcurrido desde que se activa

SFC / GrafcetStartLlenadoOper1DescargaAcciones de una etapaTransicinCondicin lgica asociada a una transicinOper2Caminos divergentes y convergentes (solo uno est activo simultneamente)StopComienzo

Secuencias simultaneasStartLlenadoOper1DescargaOper2Oper3Oper4Divergencia simultanea: se activan Oper1 y Oper2 en paraleloConvergencia simultanea: cuando Oper3 y Oper4 estn activas y se cumple la transicin se pasa a Descarga

AccionesEtapaNCualificador: indica cuando se ejecuta la accinAccin: Nombre nico que describe la accin, bien en el SFC, o mediante alguno de los lenguajes IECAbrir vlvulaVariable indicadora opcionalvalveAValveA := ON

Acciones / CualificadoresNAbrir vlvulavalveANSe ejecuta cuando la etapa est activaSSe comienza a ejecutar cuando la etapa est activa y continua hasta un resetRreset de una accin anteriorD xComienza a ejecutarse x sg despus de que la etapa est activa y mientras est activaL Se ejecuta solo una vez al activarse la etapa

EjemploE1E2E3E4Tanque lleno = 1Temperatura alta = 1 & han trancurrido 20 minArranque = 1Tanque vacio =1Vlvulas A y B abiertasVlvula C abierta, Motor M arrancadoVlvula D abiertaNNN

TSX NanoNmero de entradas: 9 (%I0.0 a %I0.8). (Lgica positiva)Nmero de salidas: 7 (%Q0.0 a %Q0.6), todas digitales a rel.

Posibilidades de expansin:1 autmata como extensin de entradas/salidas.3 autmatas como extensin de autmata.

Semforos

TSX NanoCada autmata dispone de un selector que indica su configuracin.Posicin en 0: autmata individual maestro.Posicin en 1: autmata como extensin de entradas/salidas del maestro.Posicin en 5, 6 y 7: autmata configurado como extensin de autmata.

Extensin de E/S

Extensin de autmata y E/S

Nomenclatura de E/S

Conexionado

Nomenclatura de variables

Bloques funcionales

SIF SIS SILSistemas para asegurar una operacin segura y un parada controlada cuando sea necesarioIEC 61508 (ISA S84.01), IEC61511 standards SIF Safety Instrumented Function (Conjunto de acciones que protegen frente a un determinado riesgo)SIS Safety Instrumented Systems (Sistemas Instrumentados de Seguridad) (compuestos por varios SIF)SIL Safety Integrity Level (1, 2, 3) (Nivel de proteccin de un SIF)El diseo del sistema de control y el sistema de seguridad ha de hacerse conjuntamente pero la implementacin debe ser separada.

SIS1 Sensores (distintos de los del sistema de control y cableados independientemente)2 Lgica de actuacin implementada en un PLC independiente 3 Actuadores Debe proporcionarse el dato de tiempo medio entre fallos

SIS

SIL de un SIF