control automàtic d'un pas de peatons amb semàfors · 2018-09-03 · control automàtic...

Control Automàtic d'un Pas de Peatons amb Semàfors Demotec

Escola Politècnica Superior (EPS-UIB)

Control automàtic d'un pas de peatons amb semàfors

Comentaris previs L'objectiu d'aquesta petita pràctica és el de donar-vos a conèixer el funcionament i algunes pinzellades de programació d'un disposititiu de control molt habitual en la indústria: l'autòmat programable industrial o PLC. Per tal d'assolir aquest objectiu, trobareu una breu introducció que enmarca aquest dispositiu en el context actual i proporciona alguns detalls sobre el PLC concret amb el qual treballareu.

Després, veureu com es desenvolupa un programa per a un PLC i en fareu alguns de propis. Per a acabar, tindreu l'oportunitat de jugar amb un programa de control concret, encarregat de gestionar un pas de peatons amb semàfors, i de fer-hi modificacions i ampliacions.

Al ll arg del document trobareu requadres com aquest. Quan en vegeu un, sabreu que es demana la vostra participació. Llegiu-lo amb atenció, intentau fer el que se vos demana i respondre a les qüestions que es formulen. Ja que treballareu en grups de dues o tres persones, comentau les preguntes entre voltros.

En algun moment del document es farà referència al programa d'exemple semafors.lsc. Si no el trobau a la carpeta de treball del vostre ordinador, el vos podeu descarregar de la següent adreça web:

http://dmi.uib.es/~burguera/demotech/semafors.lsc

Finalment, recordau que haurieu de deixar el punt de treball tal i com l'heu trobat voltros. Això fa referència tant al maletí de pràctiques com a l'ordinador i als seus continguts.

Introducció Un sistema automatitzat és aquell que és capaç de realitzar un conjunt d'accions i, a vegades, de prendre algunes decisions sense intervenció humana. Són moltes les situacions de la vida quotidiana en les quals ens trobam amb sistemes automatitzats. Així, una porta automàtica d'un garatge és un exemple de sistema automatitzat. És capaç de realitzar una seqüència d'accions, com ara obrir-se, esperar i tancar-se. I sovint



és capaç de prendre decisions, com ara la de no tancar-se si hi ha un cotxe al mig. Els semàfors en són un altre exemple. Duen a terme l'encesa i apagada dels seus llums seguint una seqüència predeterminada i, a més, sovint prenen decisions com ara la de canviar el seu mode de funcionament durant la nit o quan el tràfic està congestionat. D'altres exemples són els llums d'una escala comunitària, les barreres de molts aparcaments o els caixers automàtics.

En la majoria de processos industrials actuals els sistemes automàtics hi prenen part important. Moltes de les tasques que es duen a terme, per exemple, en les fàbriques de cotxes es realitzen de manera automàtica. En el procés de fabricació de molts productes electrònics la intervenció humana és mínima. Fins i tot indústries tradicionalment artesanals, com ara la de fabricació de sabates, es basen ja en gran mesura en l'ús de sistemes automàtics. El gran avantatge d'aquests sistemes és que permeten als treballadors centrar-se en tasques menys feixugues i més creatives, com ara el disseny dels productes o el manteniment de les màquines, en comptes d'haver-se de dedicar a tasques pesades i repetitives.

En tot sistema automàtic es distingeixen quatre components bàsics:

1) La planta: La planta conté tot allò que es vol controlar. Per exemple, en una fàbrica de cotxes, els propis cotxes que s'hi estan fabricant formen part de la planta.

2) Els sensors: Els sensors són dispositius que observen la planta i en proporcionen informació. Per exemple, en una escala comunitària pot haver-hi sensors de presència que permeten saber si hi ha algú per tal d'encendre els llums. Les faroles del carrer poden incorporar sensors de llum per tal de decidir si és de dia o de nit.

3) Els actuadors: Els actuadors són els dispositius que provoquen canvis en la planta. En l'exemple de la fàbrica de cotxes, els braços robot que s'encarreguen de pintar els xasis dels vehicles es consideren actuadors. Els llums dels semàfors, que es poden encendre o apagar, també es consideren actuadors.

4) L'element de control: L'element de control és el dispositiu que s'encarrega d'observar la planta a través dels sensors, de decidir les accions que s'han de realitzar i de fer que es duguin a terme mitjançant els actuadors. En poques paraules, l'element de control és la intel·ligència de tot sistema automatitzat.

Al llarg d'aquesta guia ens centrarem, sobretot, en l'element de control. Els distints elements de control que s'han fet servir al llarg de la història han depès, sempre, de la tecnologia existent en cada moment. Així, els primers elements de control eren completament mecànics, semblants a un mecanisme de rellotgeria. Aquests dispositius eren, bàsicament, seqüenciadors de tasques. És a dir, únicament permetien realitzar



seqüències predefinides d'accions amb molt poca capacitat de decisió. A la Figura 1 podeu veure una imatge d'un sistema automàtic de principis del segle XIX. Concretament, el teler de Jacquard, emprat per a fabricar teles i que, a més a més, fou un dels primers dispositius programables. El programa s'introduia mitjançant tarjetes perforades com les que podeu veure a la mateixa figura.

Figura 1: El teler de Jacuard i les seves tarjes perforades.

Posteriorment, i fins als anys 70 del segle XX la majoria d'elements de control es basaven en la tecnologia de relés. De fet, els sistemes basats en relés es poden veure com l'equivalent electromecànic dels circuits electrònics actuals. Aquests sistemes eren, en general, molt grans i molt poc flexibles. A la Figura 2 podeu veure un exemple d'element de control basat en tecnologia de relés, així com l'aspecte d'un relé individual.

Figura 2: Un element de control basat en relés i un relé.

Actualment, gràcies als avenços en tecnologia electrònica, en microprocessadors i microcontroladors la majoria d'elements de control són totalment electrònics i ténen capacitats de càlcul i de presa de decisions molt elevades. Els elements de control actual més emprats en la indústria són els anomenats Autòmats Programables Industrials (API ). Aquests dispositius són també coneguts per la seva denominació anglesa, Programmable Logic Controller (PLC). La Figura 3 mostra dos PLCs.



Figura 3: Exemples de PLCs. Un microautòmat i un autòmat de gama mitjana.

El nostre objectiu serà el d'entendre un poc el funcionament dels PLCs com a elements de control. Per a això es comentaran algunes particularitats sobre la programació de PLCs i es realitzaran alguns petits programes sobre un d'aquests dispositius. Finalment, podreu provar un petit programa de control d'un pas de peatons controlat per semàfors, fer-hi unes quantes modificacions i jugar-hi un poc. L'autòmat programable industrial amb el qual treballarem és un model Logo! del fabricant Siemens.

L'Autòmat Programable " Logo! " L'empresa alemanya Siemens fabrica PLCs per a un gran rang d'aplicacions. Des dels models S7-400, pensats per a grans processos industrials, fins als microautòmats Logo!, pensats per a automatizar petits sistemes, com ara l'encesa i apagada de llums d'una escala o el control de la porta d'un garatge. A la Figura 4 podeu veure una imatge d'un microautòmat Logo! com el que fareu servir avui. A la imatge s'hi han assenyalat els principals elements, els quals s'explicaran més avall.

Figura 4: Microautòmat Logo! de Siemens.

ALIMENTACIÓ

ENTRADES LÒGIQUEENTRADES

ANALÒGIQUES

DISPLAY

LCD

SORTIDES LÒGIQUE



La diferència entre un PLC de gama alta i un microautòmat és, en línies generals, quantitativa però no qualitativa. Els grans PLCs són més ràpids, més potents i disposen de major capacitat d'interconnexió amb els sensors i actuadors que els microautòmats. Tanmateix, els principis de funcionament dels grans PLCs són molt semblants, si no idèntics, als dels microautòmats. Per tant, el que veureu avui referent als microautòmats és també aplicable als grans sistemes de control industrial.

L'autòmat Logo! amb el qual treballareu és, concretament, el model 0BA6. Les característiques més rellevants d'aquest model són les següents. Fixau-vos en la Figura 4 per tal d'identificar cada un dels components.

1. Entrades lògiques: Les entrades són aquells punts als quals es connecten sensors i elements d'interacció amb l'usuari, com ara polsadors o interruptors. Les entrades lògiques són aquelles que només poden prendre dos valors, que anomenarem '0' i '1' lògics. Així, per exemple, un polsador només ens proporciona dos possibles valors: o està pitjat (proporciona un '1' lògic) o no està pitjat (proporciona un '0' lògic). Un sensor de presència d'una escala comunitària també ens proporciona un valor d'entre dos possibles: o be hi ha algú a l'escala (proporciona un '1' lògic) o be no hi ha ningú (proporciona un '0' lògic). Si mirau a la part superior del Logo! veureu que, just davora l'alimentació (punts L+ i M) hi han 8 punts més etiquetats de I1 a I8. Aquests punts són les entrades lògiques. Per tant, l'autòmat Logo! 0BA6 disposa de 8 entrades lògiques.

2. Entrades analògiques: Una entrada analògica és aquella que pot llegir valors d'un domini continu. Es a dir, no hi ha només dos possibles valors, sinó una infinitat de possibles valors entre dos llindars. Per exemple, un sensor de temperatura ens proporciona un número que indica la temperatura. Aquest número no és únicament '0' o '1', sinó que pot ser, per exemple, '24.3412 graus'. Els sensors analògics codifiquen la seva sortida en forma de voltatge o d'intensitat de corrent elèctric. Per exemple, el sensor de temperatura anterior podria indicar que la temperatura és de 32.5 graus generant una diferència de potencial de 32.5 volts. Les entrades d'un autòmat que són capaces dellegir aquests tipus de valors s'anomenen entrades analògiques. Si mirau a la part superior de l'autòmat Logo! veureu un text on s'indica que els punts d'entrada lògica I1, I2 i I7, I8 poden actuar, a la vegada, com a entrades analògiques. Per tant, l'autòmat Logo! 0BA6 disposa de 4 entrades analògiques. Teniu en compte que, si es volen fer servir aquestes entrades es reduirà el nombre d'entrades lògiques disponibles.

3. Sortides lògiques: Les sortides són aquells punts de l'autòmat als quals es connecten els actuadors. Les sortides lògiques són aquelles que proporcionen un valor d'entre dos possibles valors, que anomenarem '0' lògic i '1' lògic. Així, per exemple, a una sortida lògica s'hi podran connectar actuadors lògics com ara bombetes, que només poden estar en dos estats: enceses (un '1' lògic) o apagades



(un '0' lògic). En molts casos, un motor elèctric o un cilindre pneumàtic també es consideren actuadors lògics ja que sovint es fan servir en un de dos possibles modes: en moviment (un '1' lògic) o aturats (un '0' lògic). Les sortides a les quals es connecten actuadors lògics s'anomenen sortides lògiques. Existeixen dos grans grups de sortides lògiques: les estàtiques i les basades en relés. En línies generals, les estàtiques són més ràpides i les basades en relés molt més robustes en front a curtcircuits i problemes elèctrics. Si mirau a la part inferior del Logo! veureu que hi han vuit punts diferenciats. Cada dos punts consecutius es corresponen a una sortida lògica. Per tant, el Logo! 0BA6 disposa de 4 sortides lògiques. A més a més, aquestes sortides estan basades en relés.

4. Display LCD: Haureu vist que el Logo! disposa d'una petita pantalla de cristall líquid. Aquesta característica és habitual en microautòmats, però sovint no es troba present en autòmats de gama mitjana i alta. En concret, la pantalla del Logo! és una matriu de 12x4 caracters als quals es pot mostrar informació textual.

Tot i que també existeix el concepte de sortida analògica, els autòmats Logo! 0BA6 no disposen de cap sortida d'aquestes característiques. Relacionant-ho amb el concepte d'entrada analògica, podeu dedicar uns minuts a pensar com serien aquestes sortides i en quins casos serien útils. Quins tipus d'actuadors creis que s'hi podrien connectar?

Els microautòmats Logo! es poden programar de dues formes. D'una banda, es poden programar directament gràcies a les tecles que incorporen, juntament amb el display LCD. Aquesta forma de programar-los és molt incòmoda. D'altra banda, es pot realitzar el programa sobre un ordinador i, posteriorment, transferir-lo al Logo! a través de la connexió USB de l'ordinador. Aquesta forma és molt més còmoda i és la que farem servir nosaltres.

L'aplicació d'ordinador que es fa servir per a programar el Logo! s'anomena entorn de programació o entorn de desenvolupament. En concret, l'entorn de programació proporcionat per Siemens per a programar els microautòmats Logo! s'anomena LOGO! Soft Comfort. Aquest entorn de programació és gratuït i es pot descarregar des de la pròpia pàgina web de Siemens. Així que, si el voleu fer servir a casa només l'heu de descarregar de la web.

L'Entorn de Programació LOGO!Soft Comfort L'entorn de programació LOGO!Soft Comfort ofereix moltes possibilitats i formes de realitzar els programes. Ja que l'objectiu d'avui és, precisament, realitzar alguns programes per a l'autòmat Logo!, la millor forma d'entendre l'entorn de programació és



emprant-lo. Si en algun moment el que veis no concorda amb el que estau llegint, consultau-ho amb el vostre monitor.

Començarem engegant l'aplicació LOGO!Soft Comfort. Per a això, engegau l'ordinador i anau a Inicio->Programas->Siemens LOGO!Soft->LOGO!Soft Comfort v6.1. Vos trobareu amb una finestra buida. En el cas que no ho estigui, anau al menú Archivo i sel·leccionau Cerrar. Fet això, començarem creant un document en blanc on introduir el programa. Si anau al menú Archivo i sel·leccionau l'opció Nuevo veureu que apareixen dues opcions: Diagrama de funciones i Esquema de contactos. Nosaltres ens centrarem en la programació mitjançant diagrames de funcions, també anomenats diagrames de blocs de funcions. Per tant, heu de sel·leccionar Diagrama de funciones. Fet això, haurieu de veure una pantalla semblant a la que veis a la Figura 5. En aquesta Figura, a més, s'hi han marcat els principals elements de l'entorn.

Figura 5: Pantalla inicial de LOGO!Soft

Els components més importants de l'entorn de programació són els següents:

1. Barra d'eines: La podeu veure assenyalada a la Figura 5. Si no vos apareix la barra d'eines en pantalla, anau al menú Ver, després a Barras de Herramientas i marcau Herramientas. A la barra d'eines s'hi mostren les distintes funcions que ens proporciona LOGO!Soft Comfort per tal de programar l'autòmat. En general, per tal de fer servir una determinada funció, aquesta s'ha de sel·leccionar d'entre les disponibles a la barra d'eines i després fer click a l'àrea de programació. Per exemple, feis click sobre I-Entradas i just després tornau a fer click sobre l'àrea de programació. Veureu que vos apareix un rectangle etiquetat I1. A la barra d'eines també veureu la icona de sel·lecció (vegeu la Figura 5). L'eina de sel·lecció serveix per a modificar el programa. Feis click sobre Sel·lecció i

FINESTRA D'INFORMACIÓ

ÀREA DE PROGRAMACIÓ

BARRA D'EINE

S

SEL·LECCIÓ

CONNECTAR

LLISTAT DE FUNCIONS



després provau d'arrossegar el rectangle I1 de l'àrea de programació. Finalment, feis click una vegada sobre el rectangle I1 i pitjau la tecla Suprimir. D'aquesta manera podeu eliminar els distints elements de l'àrea de programació.

2. Àrea de programació: És la zona on s'aniran col·locant els distints elements que defineixen el programa. Com heu vist, gràcies a l'eina de Sel·lecció podeu moure i eliminar els distints elements que hi pugui haver dins de l'àrea de programació.

3. Finestra d'informació: La podeu veure assenyalada a la Figura 5. En cas que no la pogueu veure en pantalla, anau al menú Ver i marcau Ventana de Información. En aquesta finestra, LOGO!Soft Comfort anirà mostrant diversos missatges durant el desenvolupament del programa.

Ja hem arribat al punt en qual podem començar a programar! Als següents apartats s'anirà fent referència a la Figura 5, així que no la perdeu de vista. A grans trets, realitzar un programa per a un autòmat significa que hem de realitzar les següents passes:

• Introduir el programa en l'entorn de programació.

• Simular el programa, per tal d'assagurar-mos que funciona correctament.

• Transferir el programa a l'autòmat, mitjançant la connexió USB.

• Executar el programa sobre l'autòmat i comprovar-ne el funcionament.

A les següent seccions es descriuen cada una d'aquestes passes.

Introducció del programa Un programa per a un autòmat Logo! consta d'un conjunt de blocs i d'una sèrie de connexions entre ells. Per tal de poder introduir un programa, heu de tenir en compte el que es comenta a continuació:

1. Podeu introduir qualsevol element del llistat de funcions (vegeu Figura 5) dins de l'àrea de programa. Per a fer-ho, simplement heu de fer click sobre la funció que volgueu fer servir i, després, tornar a fer click sobre un lloc buid dins de l'àrea de programació. Veureu que la majoria de funcions consten d'un rectangle amb un text que l'identifica i una sèrie de potetes a la seva esquerra i a la seva dreta. A partir d'ara, parlarem de les potetes de l'esquerra com de les línies



d'entrada. A les potetes de la dreta les anomenarem les línies de sortida. Compte! No confongueu els conceptes d'entrada i sortida que s'han esmentat abans amb els conceptes de línies d'entrada i de sortida.

2. Podeu moure, seleccionar o borrar qualsevol element que apareixi dins l'àrea de programació. Per a fer-ho, primer heu de fer click sobre l'eina de sel·lecció que apareix a la barra d'eines (vegeu Figura 5). Després, podeu sel·leccionar, moure o borrar de la mateixa manera que ho feis amb qualsevol altre aplicació d'ordinador.

3. Podeu establir connexions entre els blocs que apareixen dins de l'àrea de programació. Per a establir una connexió, primer heu de fer click sobre l'eina connectar de la barra d'eines. Després, dins de l'àrea de programació, heu d'arrossegar el punter del ratolí des d'una línia de sortida d'algun bloc fins a una línia d'entrada d'un altre bloc. Teniu en compte que no totes les connexions són possibles, i que l'efecte d'una connexió depèn dels blocs que involucri.

Jugau uns minuts amb l'entorn. Mirau d'introduir diferents blocs i de connectar-los entre ells. Mirau també de sel·leccionar diferents blocs i borrar-los. Observau que en eliminar un bloc també desapareixen les connexions associades.

Començarem ara a realitzar un programa. Més concretament, realitzarem el programa més senzill que es pot concebre. Qualsevol programa per a un autòmat, encara que sigui el més simple de tots, necessita consultar l'estat de les entrades i modificar l'estat de les sortides. Un programa que no faci això no podrà interactuar amb la planta i, per tant, no serà un programa de control. Per a poder consultar l'estat de les entrades i modificar el de les sortides, LOGO!Soft Comfort ens proporciona, dins del seu llistat de funcions, dos blocs fonamentals:

• I-Entrada : Un bloc I-Entrada és la representació, dins del programa, de les entrades físiques de l'autòmat. Cada bloc I-Entrada que s'introdueixi en un programa estarà vinculat a una entrada concreta. Introduiu un bloc I-Entrada dins de l'àrea de programació. Veureu que apareix amb l'etiqueta I1. Això vol dir aquest bloc està vinculat a l'entrada etiquetada I1 en la carcassa de l'autòmat. Si tornau a fer click sobre l'àrea de programació veureu que vos apareixen blocs etiquetats I2, I3, ... i així successivament. Aquesta és la forma d'accedir a les distintes entrades de que disposa l'autòmat.



• Q-Salida: Un bloc Q-Salida és la representació, dins del programa, de les sortides físiques de l'autòmat. Cada bloc Q-Salida que s'introdueixi en el programa estarà vinculat a una sortida concreta. Introduiu un bloc Q-Salida dins de l'àrea de programació. Veureu que apareix amb l'etiqueta Q1. Això vol dir que aquest bloc està vinculat a la sortida etiquetada Q1 en la carcassa de l'autòmat. Si tornau a fer click sobre l'àrea de programació veureu que vos apareixen blocs etiquetats Q2, Q3, ... i així successivament. Aquesta és la forma d'accedir a les distintes sortides de que disposa l'autòmat.

Després de fer unes quantes proves amb l'entorn de programació segurament tindreu l'àrea de programació plena de blocs i connexions. Per tal de començar, ara, el nostre primer programa netejarem tota la pantalla. Res més fàcil: anau a Edición->Seleccionar Todo i, després, pitjau la tecla Suprimir.

Fet això, i amb els coneixements que heu adquirit fins ara, introduiu el programa que es mostra a la Figura 6. Quan l'hagiu introduit, guardau-lo en disc (Archivo->Guardar). Ho heu aconseguit? Idò aquest és el programa més senzill que es pot implementar, tant per aquest com per a qualsevol altre autòmat. Què pensau que farà aquest programa?

Figura 6: Connectant una entrada amb una sortida.

Simulació del programa Una vegada escrit i guardat el programa, el primer que heu de fer sempre és comprovar que funciona correctament. Això ho podeu fer mitjançant les funcions de simulació que proporciona LOGO!Soft Comfort. Anau al menú Herramientas i feis click sobre l'opció Simulación. A la part inferior de l'àrea de programació vos apareixerà un botó per a cada



entrada i un indicador d'una bombeta per a cada sortida. Això és el que es coneix com a controls de la simulació. En aquest cas, únicament veureu un botó de simulació d'entrada per a I1 i un indicador de simulació de sortida per a Q1. És a dir, els controls de la simulació que hauríeu de veure haurien de tenir un aspecte semblant al que es mostra a la Figura 7.

Figura 7: Els controls de la simulació.

Nosaltres ens centrarem únicament en el botó de simulació d'entrada i en l'indicador de simulació de sortida. La resta d'icones dels controls de simulació, com ara el rellotge o ens botons de play, stop i pausa no els farem servir.

Per tal de fer la simulació el més realista possible, indicarem a LOGO!Soft Comfort que volem que el botó de simulació d'entrada es comporti com un polsador. Per a fer això, feis click amb el botó dret del ratolí sobre el botó de simulació d'entrada I1. Sel·leccionau l'opció parámetros de simulación. Veureu que vos sortirà un quadre de diàleg com el de la Figura 8.

Figura 8: Paràmetres de simulació d'una entrada.

Com veis, podem simular distits tipus d'elements connectats a una entrada. D'entre els que hi apareixen, a nosaltres només ens interessen els dos primers:

• Interruptor : Si simulam un interruptor, l'estat del botó de simulació d'entrada

BOTÓ DE SIMULACIÓ D'ENTRADA

INDICADOR DE SIMULACIÓ DE SORTIDA



canviarà cada vegada que hi facem click a sobre amb el ratolí. Es a dir, si el botó de simulació d'entrada està pitjat i hi feim click a sobre, deixarà d'estar pitjat. Si no està pitjat i hi feim click a sobre, aleshores el botó de simulació passarà a estar pitjat.

• Polsador (contacte normalment obert): Si simulam un polsador normalment obert, el botó de simulació d'entrada estarà pitjat únicament mentre hi facem click a sobre.

D'ara endavant només farem servir les opcions Interruptor i Polsador normalment obert. Per tant, si en algun moment durant aquest enunciat llegiu que heu de configurar una entrada com a polsador o com a interruptor voldrà dir que heu de accedir a aquest quadre de diàleg (Figura 8) i sel·leccionar una de les dues primers opcions.

Configurau la simulació de l'entrada I1 com a Polsador normalment obert i potjau el botó Aceptar.

Ara ja podem fer la simulació. Ja que el programa que hem fet és molt senzill, tampoc podem esperar una simulació gaire espectacular. Feis click sobre el botó de simulació d'entrada I1. Què passa? I si manteniu el botó pitjat? Fixau-vos en el que passa tant en els controls de simulació com dins de la pròpia àrea de programació. Ha fet el programa el que esperaveu?

Fixau-vos que l'únic que fa el programa és associar l'entrada I1 amb la sortida Q1. L'efecte d'això és, senzillament, que cada vegada que s'activi I1 també s'activarà Q1 i que cada vegada que es desactivi I1 també es desactivarà Q1.

Simular un programa no és sempre tan senzill. En programes més complexos, la simulació pot arribar a ser una tasca molt llarga i cansada. Tanmateix, una vegada hem comprovat que el programa funciona ja estam en disposició de transferir-lo a l'autòmat. Abans, emperò, és indispensable aturar la simulació. Per a fer-ho, anau a Herramientas i desactivau l'opció Simulación.

Transferència del Programa Una vegada hem comprovat que el programa funciona correctament en simulació estam en disposició de transferir el programa a l'autòmat. A continuació es descriu el procediment per a dur a terme aquesta tasca.



• Engegada de l'autòmat: Si l'autòmat està aturat, l'haureu d'engegar. Podeu veure fàcilment si està engegat observant el display LCD. Si no hi apareix res a dins vol dir que està aturat. Si està aturat, deis-ho al vostre monitor.

• Transferència del programa: A LOGO!Soft Comfort, anau a Herramientas/Tranferir/PC->Logo!. Si teniu algun problema, consultau-ho al vostre monitor.

Fet això, ja heu transferit el programa a l'autòmat. Ara, també podeu activar l'opció Herramientas/Test online per a veure sobre LOGO!Soft Comfort tot el que passa a l'autòmat.

Execució del programa sobre l'autòmat Si tot ha anat be, el funcionament del programa sobre l'autòmat haura d'esser idèntic al funcionament que hem obervat en simulació. L'únic que hem de tenir en compte és la forma en que l'autòmat està connectat als distints polsadors i interruptors que tenim al maletí de pràctiques. La Figura 9 mostra la disposició dels elements que tenim en el maletí. Alguns dels elements no els farem servir fins més endavant, així que no perdeu de vista aquesta Figura.

Figura 9: Connexionat de les entrades i sortides

Ara que ja sabeu que l'entrada I1 es correspon al polsador que podeu veure a la Figura 9 i que la sortida Q1 es correspon amb els llums vermells dels semàfors de peatons, podeu imaginar què hauria de fer el programa. Comprovau-ho. Pitjau el polsador corresponent i comprovau que els semàfors de peatons s'encenen com s'espera. Si no és així, consultau-ho amb el vostre monitor.



A més a més, si escoltau amb atenció, cada vegada que s'encén el llum dels semàfors sentireu un "click" que surt de l'autòmat. Es un renou semblant al de l'intermitent d'un cotxe. Aquest renou es deu a que les sortides del Logo! són relés. Si, en arribar a casa, cercau informació sobre els relés veureu el perquè d'aquest renouet que fan.

Experimentem amb l'autòmat Arribats a aquest punt, podreu experimentar una mica amb l'autòmat. A continuació es mostren algunes propostes de programa. Cercau una mica per tot l'entorn de programació, especialment entre el llistat de funcions, per tal d'implementar els programes que se us mostren. Fet això, simulau-los i transferiu-los a l'autòmat. Intentau respondre a les preguntes que es fan després de cada proposta.

Exemple 1

Introduiu, simulau, transferiu i executau els tres programes que es mostren a continuació.



Dedicau uns minuts a reflexionar sobre les següents preguntes:

• Quina és la funció del bloc AND? (& )



• Quina és la funció del bloc OR? (>=1)

• Quina és la funció del bloc XOR? (=1)

Exemple 2

Introduiu, simulau, transferiu i executau el programa que es mostra a continuació.

Dedicau uns minuts a reflexionar sobre les següents preguntes:

• Quina és la funció del bloc Relé Autoenclavador?

• Per què creis que als relés autoenclavadors també sel's anomena biestables RS?

• En quines aplicacions creis que poden ser útils?

Un cas realista: control de semàfors Ara que heu fet algunes proves amb l'entorn de programació, i heu introduït i comprovat alguns programes bàsics, segurament vos podeu imaginar com realitzar programes més complexos. En el fons, qualsevol programa que realitzeu per a un autòmat Logo! no és més que un conjunt de blocs connectats entre ells.

Des de LOGO!Soft Comfort obriu l'arxiu semafors.lsc que trobareu a la carpeta de treball. Una vegada obert, guardau-lo amb un altre nom, per exemple, semafors2.lsc. Després vos podreu moure per tot el programa amb les barres de desplaçament de la finestra. Veureu que el programa presenta un aspecte semblant al que podeu veure a la Figura 10.

Que no vos preocupi l'aspecte del programa. Si ho mirau detingudament, veureu que



només apareixen blocs i connexions entre blocs. Si ho mirau amb més calma, veureu que la majoria de blocs que apareixen són, precisament, els que heu provat abans, molt especialment blocs AND, OR i Relés Autoenclavadors. La resta de blocs que hi apareixen es comentaran més endavant.

Figura 10: Codi en LOGO!Soft Comfort per al control d'un pas de peatons amb

semàfors.

També veureu que apareixen amb bastanta freqüència símbols com els que es mostren a continuació:

Aquests símbols no duen a terme cap tasca. Simplement són una forma de representar les connexions entre dos blocs de manera que no tinguem tota la pantalla plena de línies. Per tant, com hem dit abans, el programa no és més que un conjunt de blocs connectats entre ells.

Feis click sobre els símbols de la lupa que teniu a dalt del tot fins que pogueu veure tot el programa en la pantalla. Fet això, simulau el programa (Herramientas->Simulación). Observau el següent:

• Apareix una finestra amb un text escrit a dins. Aquesta és la forma que té LOGO!Soft Comfort de simular els textos que s'han de mostrar per la pantalla de l'autòmat (Display LCD a la Figura 4).

• Veureu com els distints elements del programa es van il·luminant, seguint una seqüència.



• Veureu també com els indicadors de simulació de sortides també es van encenent i apagant.

Mirau ara la Figura 9. Allà hi teniu la relació entre les entrades i sortides de l'autòmat i els distints elements que composen el maletí de pràctiques. Dedicau uns minuts a esbrinar què fa aquest programa. Per a fer-ho, mirau d'activar i desactivar els botons de simulació d'entrada i fixau-vos en quin efecte produeixen. Teniu present en tot moment que el sistema que es pretén controlar és el que es mostra a la Figura 9.

Es una mica complicat, no creis? Això es deu a que és difícil visualitzar, amb el format de simulació que ofereix l'entorn de desenvolupament, què és cada entrada i cada sortida. Per tant, el següent que heu de fer és transferir el programa a l'autòmat i executar-lo.

Execució del control dels semàfors Ara que s'està executant segurament teniu més clar què fa el programa. El funcionament bàsic del programa és el de seqüenciar l'encesa i apagada dels semàfors de peatons i de cotxes.

Feis el següent:

• Comprovau què passa en canviar el commutador diurn/nocturn.

• Comprovau què passa quan pitjau el polsador dels peatons (I5 a la Figura 9). Comprovau-ho tant si el commutador està en mode diurn com si està en mode nocturn.

• Feis passar el vostre dit sobre la carretera, de manera que passi pels sensors I7 i I8 (vegeu Figura 9). Provau-ho vàries vegades, movent el dit a poc a poc les primeres vegades i molt aviat al final. Què passa?

Haureu vist que, fins i tot amb un autòmat senzill com Logo! es poden controlar processos reals. En particular, el programa que estau executant permet definir el comportament dels semàfors tant de dia com de nit, permet implementar un polsador per a que els peatons sol·licitin pas i, també, permet dur a terme un control de velocitat del cotxes.

El següent que fareu és experimentar una mica amb aquest programa.



Modificant el control dels semàfors A la part superior dreta del programa trobareu un conjunt de blocs etiquetats en vermell com a Temporitzadors. A més de blocs OR, veureu també els anomenats Retardo a la Conexión. Aquests són els rellotges que controlen el temps en que cada semàfor està encès o apagat. Ténen un aspecte semblant a aquest:

Si feis doble click sobre algun d'ells, vos apareixerà un quadre de diàleg com el de la Figura 11.

Figura 11: Configuració dels temporitzadors de retard a la connexió.

Feis algunes proves modificant els valors que apareixen dins el requadre Retardo a la Conexión. Posau valors que tenguin sentit. Si posau valors massa petits no veureu res, i si posau valors massa grans no tindreu temps a comprovar-ho. Introduiu, per exemple, valors entre 5 i 30 segons. Simulau el programa, per tal d'assagurar-vos que funciona, transferiu-lo a l'autòmat i observau l'efecte de canviar els temps. Intentau esbrinar quin semàfor està controlat per cada temporitzador.

Tornau a la versió original del programa. És a dir, obriu semafors.lsc i guardau-lo amb un altre nom, com ara semafors3.lsc.

Si anau a la part inferior dreta del programa veureu un grup de blocs etiquetats en vermell com a Funcionalitats Especials. Entre ells veureu que hi ha un Generador d'Impulsos Asíncron. Té un aspecte semblant a aquest:



Aquest bloc és el que permet que els semàfors parpallegin. Si hi feis doble click a sobre veureu que hi ha dos camps: longitud impulso i longitud pausa. Estan configurats a mig segon cada un d'ells. Això indica que durant el parpalleig, els llums estaran mig segon encesos i mig segon apagats.

Feis algunes proves canviant aquests valors i observau-ne l'efecte. Introduiu valor raonables. Si introduiu valors molt baixos, no podreu veure el parpalleig. A més a més, les sortides per relé no estan preparades per canvis molt ràpids. Per tant, provau valors entre una dècima de segon i uns pocs segons.

Fet això, tornau al programa original. És a dir, tancau el programa que teniu obert (Archivo->Cerrar), obriu el programa semafors.lsc i guardau-lo amb un altre nom (per exemple, semafors4.lsc).

Cercau la zona del programa etiquetada en vermell com a Etapes. Veureu que hi apareixen uns blocs anomenats Texto de Aviso. Tenen un aspecte semblant a aquest:

Aquests blocs permeten especificar els textos que volem que es mostrin al Display LCD de l'autòmat (vegeu Figura 4). Si hi feis doble click veureu que surt un quadre de diàleg amb moltes opcions. Nosaltres ens centrarem en el que podeu veure a la Figura 12.



Figura 12: Configuració del text d'avís

Modificau els distints textos dels distints blocs de text d'avís. Comprovau en simulació que es visualitzen correctament i després, transferiu el programa a l'autòmat.

Ampliant el programa Per a acabar, vos proposam algunes modificacions i ampliacions al programa. En cada proposta de modificació, començau per retornar a la versió original del programa. Tancau el programa (Archivo->Cerrar), obriu la versió original (semafors.lsc) i guardau-lo amb un altre nom (per exemple, semafors5.lsc, semafors6.lsc, ...). Intentau implementar les següent modificacions. Una vegada fetes, simulau el programa i, finalment, transferiu-lo a l'autòmat per tal de veure'n el funcionament. En tot moment teniu en compte la distribució d'entrades i sortides que es mostra a la Figura 9.

límit de velocitat ha augmentat en un 50%. Modificau el temporitzador de limitació de velocitat (Tvel) en conseqüència. Comprovau l'efecte passant el dit ràpidament o lentament entre els sensors I7 i I8.

S'ha incorporat un telèfon d'assistència en carretera. Modificau el programa de manera que, en pitjar-se el polsador I1 es mostri un text d'avís en el display LCD amb les paraules "Assistència en carretera".

S'han incorporat quatre telèfons d'assistència en carretera. Modificau el programa de manera que, en pitjar-se algun dels polsadors I1, I2, I3 o I4 es mostri un text d'avís en el display LCD amb les paraules "Assistència en



carretera".

S'ha incorporat un polsador per obres. Modificau el programa de manera que, mentre I1 estigui actiu tots els semàfors es posin en vermell. Nota: Aquesta modificació és més complexa que les anteriors. No vos preocupeu si no ho aconseguiu.

S'han incorporat dos polsadors per obres. Modificau el programa de manera que en pitjar-se I1 tots els semàfors es posen en vermell i es queden així fins que es pitgi I2. Quan es pitgi I2, tot tornarà a funcionar normalment. Nota: Aquesta modificació és més complexa que les anteriors. No vos preocupeu si no ho aconseguiu.

Comentaris Finals Arribats a aquets punt, ja heu vist el funcionament bàsic d'un dels elements de control més habituals avui en dia: l'autòmat programable o PLC. Tot i que sistemes senzills com el que hem vist són molt habituals, la complexitat dels programes de control emprats en la indústria és molt més elevada. Per mor d'això, sovint es fan servir llenguatges de programació més adequats. Si sentiu curiositat, en arribar a casa podeu cercar informació sobre llenguatges com ara:

• Diagrama de contactes o Ladder Diagram.

• Llenguatge ensamblador o assembler.

• Llenguatges d'alt nivell, com ara C o C++ .

Així mateix, el llenguatge de programació no ho és tot. En processos més complexos es fa necessari disposar d'eines i metodologies que facilitin el disseny del programa. Si sentiu curiositat, podeu cercar informació sobre:

• Màquines d'estats o autòmats finits deterministes.

• GRAFCET

• GEMMA

En particular, el programa de control dels semàfors ha estat dissenyat seguint la



metodologia GRAFCET.

control automàtic d'un pas de peatons amb semàfors · 2018-09-03 · control automàtic...

Documents