CONTROL LOGICO PARA PROCESOS NEUFIATICOS

LINEY SORAYA VALENCIA

OSCAR HERNAN VELASQUEZ BOTEROtl

Trabajo de grado presentadocomo requisito parcial Faraoptar aI titulo deIngen iero Electr i cista.

Director: FABIO ALMANZARI. E.

f ql e,ñr-roiEcaIrv'

ilil[lilJlultr!|ululuilJlulil

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOI'IA DE OCCIDENTE

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRICA

Cal i r 1988

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Aprobado For eltrabajo de GradocurTrp I i nr i en to de

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DEDI CATORIA

A Ia nrerrroria del INGENIERO ALBERT(] FRANC{:}

Lineg Ssraga H {:)scar Hernan

iii

AGRADECIHIENTOS

Querenrog de una fnanera rrruU especial expresar nuestro

agradecimiento:

A FAEIO ALMANZAR, Ingeniero Electrónico. Profesor deMicroprocesadores de Ia Universidad Autononra deOccidente g Director de la tesis.

A RCTBERTO VEGAr Ingeniero Electricista. Frofesor deLaboratorio de Electrónica de 1a Universidad Autonomade Occidente C Asesor de la tesís.

A HUMBERTO GIRtINZAI Inseníero Electrón ico. Prof esmr deTiempo corrpleto de 1a Un iversi dad Autononra de t-lcci dente¡.

A ABEL MTINTES DE OCCAI Técnico Auxi l iar. del L¿rborator.iode Circuitos g Electrónica de Ia Universj.dad Autonorrade t'tcci dente,

A Ia UNIVERSIDAD AUTONC)MA DE TICCJDENTE.

A todas las personas que de una u otra fornra colaboraronpara la realización de esta tesís.

IV

TABLA DE CONTENIDO

I NTRC)DUCC I C¡N

I. CONTROL NEUI',IATICC) Y ELECTRONEUMATIC(]

1 . 1 , NOC I C}NES BAS I CAS DEL MANDÚ AUT{)IIAT I CO

1.1.1 Introducción

1.1.? Def inición de rrando

1.1.3 Definición de resulación

1.1.4 Téi'¡ninos utili¡ados en las técnicasregu laci ón u n¡ando

1.1.5 Descomposición de cadena de n¡ando

1.1.ó Posibilidades de rep¡^esentación de losdesarrol Ios secuenci"rles deI movimiento cI os estados de conrrru tac i ón

l. 1.7 Tratamiento de un pr-oblenra de rnando

1 . E DESCRI PCION DEL EQUI PO NEUMATI CC'ELECTRC'NEUI,IATI CO

l. I. t Unidad de rrantenimiento

Ll.? Válvula de accionamiento electromagnético

1. ?.3 Ci I indro de sinrple efecto

1.?.4 Citindro de doble efecto

1.2.5 Finales de carrera

1.1.6 Tipos de relés

1.3 I"IANDO NEUMATICO

pág.

1

3

:l

3

3

4

6

13

l5

l8

3ó

3É

37

37

4A

4@

48

4q

1.3. I Introducción

I . 3. 2 Trazado de esquerlras neurTrát i cos

1 . 3. 3 l'landos de eI inrinaci ón de seña I

T .4 MANDOS ELECTRCINEUMAT I CC¡s

I .4. I Circu i tos bási cos

1.4.? Realización del esquerra de un circuito

? CC'NTROL CON EL HICR(IPRO'g56PT-IR

2. 1 I"II CRüPROCESADOR

l. 1. I Estructura del sigterra

?.1.? Estructura interna del micrc¡ProceEador

t. 1.3 Operación del sisterrra

?.? EL I"IICROPRC)CESADOR Z-A@

:.3.1 Arquitectura de Ia CPU Z-AA

!.I.l Instrucciones del 7-A@

=.3 INTERFACES DE ENTRADA_SALIDA PARALHL']

?.3.1 Interfaces

1.3.? Interface Z-A@ PIt)

?.3.3 Registros de un Puerto de la PICr

3.3.4 Modos de oFeración de Ia PI(l

?.3.5 Prosramando la Z-A@ PIÓ

1.3.6 Circuito util izado Para interfa¡ entre elPIO c el equiFo a controlar

7,4 I,IEMORIAS EPR':II'I Y RAM

1.4. I Memoria ROFI

:.4. ? l"lemor ia EPROI'I

?.4.3 Progranración de una rremoria EPRC)M

49

5?

5ó

ó3

á3

7?.

B3

83

g3

Bd¡

q@

9T

95

1A;'

114

114

114

115

tL7

119

t7.u

l?3

L?4

1"é

1::7

vi

2.4.4 Borrado de una EPROM

l. 4.5 Mer¡or ia RAM

2.5 PRCTGRAMAS Y LC¡GI CADESARROLLC, DEL CC'NTROL

2716

APLI CADALOGI CO

PARA

1t8

1=9

131

142

183

1Bó

ta7

3 CONCLUSIONESGLOSARIO

BIBLIO6RAFIA

ANEXOS

vl l

FIGURA 1.

FIGURA 3.

FIGURA 3.

FIGURA 4.

FI6URA 5.

FIGURA 6.

FIGURA 7.

FIGURA B.

FIGURA 9.

FI6URA IA.

FIGURA 1 1.

FIGURA II.

LISTA DE FIGURAS

Esquema simplificado de mando

Esquefrra de n¡ando

Esquema de regulación

Señal analógica

Gráfico de señal discreta

SeñaI dieital

Señal binaria

Campo de valores de una señal binaria

Señal binarÍa

Descon¡posi ci ón del la caden¿r de nr¿r¡rdo

E-jenrplos de Ia descomposición de l¿.rcadena de nrando

Diagrama espacio - tienrpo para tres

PáS.

5

5

7

I

I

11

11

l:

t4

t4

16

18

33

?3

ci I indros

FIGURA 13. Diagrama espacie - fase Para unci I indro

FIGURA l3a. Diagranra espacio - fase para tresci I indros

FIGURA t4. Diagrama espacio - tiempo para tresci I indros

FIGURA 15. Diagrama de manrjc¡

?5

:i:7

v11l

FIGURA lá. Dispositivo papa doblar

FIGURA L7. Diagranra espacio t ienrpo para tresci I indros

Unidad de nranteninriento

34

35

38FIGUBA 18.

FIGURA Lq.

FI6URA 2@.

FIGURA ?1.

FIGURA ??.

FI6URA ?3.

FI6URA 24.

FIGURA 25.

FI6URA 26.

FIGURA 17.

FIGURA 38.

FIGURA ?9.

FIGURA 30.

FIGURA 31.

FIGURA 3I.

FIGURA 33.

FIGURA 34.

FIGURA 35.

FIGURA 3ó.

FIGURA 37.

FIGURA 38.

Válvula con acc i onam i en toelectromagnét i co

Ci I indro de sinrple ef ecto

Cilindro de doble efecto

Sinrbolo fin,¡I .Je carrera

Diagra¡na en bloque del final decarPera tipo inductivo

Bobina polari¡ada

Bobina de inrpu lso

Bobina de renranencia

Realiración de un esquema

Designaci ón pcrr letra:;

l"landos sin eliminaciún de señaI

Dispositivo pc{ra doblar

Diagrama e,spacio - t iempo para tresci I indros

Esquema de cone){ i ones¡ con anu I ac i ón desefiales

Esquema de coneiíiones rjon condicionesadicionalesl

Mando de un ci I inrJro de ginrple erf ecto

Mando de un cilindrc¡ de doble efecto

Mando indirecto en arrbos lados

l'lovin¡iento osci lanl:e de un ci l indro dedoble efecto. Diagnama de nrando

Dispositivo para doblar^

39

4L

4-¿

4?

46

5A

50

5El

53

55

57

59

6@

ól

64

óó

67

ó?

7A-7 |

73

lií

FIGURA 39. Esquerna de ubicación de cilindros celectroválvulas 74

FIGURA 40. Prir¡er trazado del circuito de mando gpPincipal 73

FIGURA 41. Segundo tnazado del circu i to de rrando cprincipal 7'7

FIGURA 4?. Tercer tra¡ado del circuito de nrando cprincipal 78

FIGURA 43. Cuarto tra¡ado del circuito des rrando sprincipal A@

FIGURA 44. Qu into trazado del circu i to de nra¡rdo spr inci pal B I

FIGURA 45. Sexto trazado del circuito de mando gprincipal B:

FIGURA 4ó. Configuración básica de lacomputadora 85

FIGURA 47. Diasrama de bloque g funciones del ALU Ag

FIGURA 48. Distribución de patas del Z-BA 94

FIGURA 49. Confisuración de la CPU Z-AB 96

FIGURA 5CIl. Avance automático del contador deProgrerT¡a l@9

FIGURA 51. Señales de la interfaz ZA@ -PI(r tló

FIGURA 51. Interface entre el microprocesador 9el equipo neumático f3É

FIGURA 53. Dispc¡si tivo paFa doblar ?O1

FIGURA 54. Taladrado de Fie¡as para bisasras lA5

FIGURA 55. Digpositivo de estanrpado z@a

FIGURA 56. Dispositivo paFa estampación Z1l

FIGURA 57. Fresado de ranuras tl4

RESU¡.IEN

El obJetivo prÍmordial del presente trabajo de tesis

consiste en eI diseño c construcción de un CCINTROL LOGIC0

PARA PROCESOS NEUI",IATICOSI basado en eI circuito intesrado

que constituge el microprocesador Z-AB.

En el pr irre¡^ capí tu lo se hace un estudio pormenor i:ado de

la técnica neurráticar para comprender bien el control

neunrático g electroneumáticor c poder hacer

compapacioneE con Ia técnica de control a través del

rri croprocesador Z-Ag.

En el segundo capí tu lo Ee descr i ben los elen¡entos básr cos

del microprocesador ?-F,E t Fara así poder comprender su

funcionan¡iento g manejar su lógica.

lfediante la uti I ización de los diagranras en bloque que se

inclugen en el segundo capítulo Ee puede analizar de

rrranera secuencial e interrelacionada Ia lógica nequerida

para conformar el controlador lógico,

xt

INTRODUCCION

Con el presente progecto de grado se pretende lograr losiguienter con un p¡.oceso ga montador colocarle uncontrol lógico prograr¡able para que este procesodesarrolle ciertas funcionrsr variaciones de acuerdo a suPFograrraciónr con ésto también facilitar la utilizaciónde un solo monta.je para ob.jetivos diferentesipermitiéndose variar la secuencia de este proceso c deotros que se puedan montar.

Este progecto se real izó de una manera totalmenteoriginal lográndose su fabricación e implementaciónteórico-práctico.

El progecto en si es un sister¡a lógico progra¡nable paFa

controlar un pFoceso neumático en el cual interactuan elsistema neumático a controlar c el microprocesador Z-fl¡0 tque con una interfaz c un Eaft¡¡tBEe adecuado pern¡ite

nealizar el control Iógico programable.

control del procego será de la siguiente rranera¡

Se manejarán tres cilindrosr el primero será uno de

ET

a.

2

doble efecto con vástago simpler el segundo también dedoble efecto con vástago simple g el tercero de simpleefecto de retorno por muelle.

b. Estos cil indroE originalmente van e tener lasiguiente Eecuencia A + B + B - C + C - A -i los cualesestán manejados por eletroválvulas 9 finales de carrepa.

c. La secuencia antes rnencionada se puede variar

acuerdo al gusto o necegidades del progran¡ador.

3

I. CONTROL NEUIIATICO Y ELECTRONEUI'IATICO

I. T. NOCIONES EASICAS DEL T.IANDO AUTOT.IATICO

1.1.1. Introducclón. En la actualidad la importancia dela técnica del mando es evidente pa¡^a toda la sociedadindustrial izada. La conEtante evoluciónr á ¡nenudoincluso impetuosa en estos campos Es una consecuencialógica de esta neceEidad.

El desarrollo de estas técnicas

9 aparatos totalmente ñuevosrer¡pl iaci ón constante de losex istenteg.

ha conllevado a sister¡ascomo también a una

sistemas C elementos

Es así corro día a día se utilizan más los ordenadorespara el control de procesos.

1.1.2- Definición de mando. l'landar o controlarr es elfenómeno engendrado en el interior de un sister¡ar duranteel cual uno o varios parámetros considerados de entradaractuan sobre (según leges propias del sistema) otrosparámetrosr considerados de salida. Este fenómeno origina

4

una acción a través del órgano de transferenciar como tal

o a travée de la cadena de rnando.

Este siste¡na está sir¡pl if icado en un bloque. Los

Parárretros de entrada designados po¡^ Xe... introducen Ias

señales de informaciónr son tratadas g restituidas batjo

la forma de parámetros de salidar designados por Xa...

estos tlltinros intervienen entonces en el gobierno directo

del flujo energético considerado. Ver figura 1.

El esquema d* principio r v€p figura 7t da una visión

más ampl ia del nrando propiamente di chor con el

dispositivo de control.

1.1.3. Definición de regulación. Regular eE el

fenómenor mediante el cualr el Farár¡etro de salida se

toma constanterrente en consideración g co¡¡¡parado a otro

de referenciar antes de ser adaptador Eln función del

resultado¡ a otro valor del parán¡etro de entrada. El

desarrollo funcional que resulta entonces es un circuito

cerrado. La regulación tiene por fÍnalidad adaptar eI

valor del pará¡r¡etro a regu lar r a pesar de inf luenciasparásitas o perturbadorasr eI valor predeterrrinado corropará¡rretro de referencia.

En el caso de la regulaciónr los parárretros disponibles a

la Ealida deL dispositivor intervienen igualmente en el

flu.jo energÉticor pero en este caso eI parámetro de

XolXo2

XclXeZXe3

Figuro I Esquemo simPlificodo de mondo

Perlurbocim z2

Poromefros de entrodo Xe

FlujoEnergelico

Perturbqcion z,

Figuro 2 Esquemo de mondo

entrada del sistema estácon el valor de salida.

ó

influenciado por la comparación

Ver figura 3.

Én la figura 3 se aprecia con claridad el desarrollosecuencial en circuito cerrador mientras que en Ia figura2 se realiza en circuito abierto.

En uno de los casos Ee habla de un ,,circu i to,,r el

'circuito regulador,,r en el otro de una "cadena',r Ia

"cadena de nrandon. Condicionado a la disposición puede

recalcarse además un hecho importanter que por cierto

existe f orzosamente¡ !Log pará¡r¡etros parasitarios quedan

en la regu laci ón el inrinadosr en el mando pasan sin

encontrar obstáculo!.

1.1.4. Términos utilizados en las técnicas de regulación

c mando. Los térrrinos más importantes g de uso nrás

frecuent€r son los siguientes:

Señales

Las señales Eon inforrracionesr se repr€tsentan por el

valor o variación del valor de una caracteristica física.

Esta variación puede afectar a la transmisiónr el

tratamiento o Ia meorori¡ación de informaciones.

En una conten¡plación ideal no es necegario ton¡ar

dimetrsiones físicas como referenciar pudiéndose Ilamar

señales al valor o vaFiación de valor de una magnitud

matemát ica deterr¡inada.

Porlmefo perlurbodor z¡

fuomelro regulodo

co'oI3cDo

c)TI

ooEoLofL

Flujo

Energelico

foromdm ds rsfcrencio w

Porometro perturbodor z2

Figtro 3 Esquemo de rogulocion

SISTEMA

A

REGULAR

DISPOSITIVO

DE

REGULACION

I

Señal analógica

Una señal analógica es

están coordinadasinf orrraciones en unparámetro de señales de

una señal de entradar

punto FoP punto

campo continuo de

salida. Ver figura 4.

en Ia cual

di ferentes

valores del

El ctrnteni do de inf orrnaciones I p ( parámetro de

informaciones) de estas señales pueder puesr adoptar

dentro de ciertos Iínrites un valor cualquiera.

Señal Discreta

Bajo este norrbre se entienden señalesr cugo parár¡etro de

informaciones Ip sólo puede adoptar un n(rnrero de valores

dentro de determinados limites. Los valores no tienen

relación alguna entre si. A cada valorr copp€sponde una

determinada información. Conro e.iemplo tenenros la densidad

de tráfico según las horas del día. Ver figura 5,

Señal Dieital

Una sefial dieital eE una señal discreta con un número

definido de valores del Farámetro de señales Ip. A cada

uno le corresponde una información bien determinadar pepo

cc¡n la diferenciar de que los valores son un mdrltiplo de

un n(tmero entero de Ia unidad base E. Como ejemplos

tenemos¡ Relo.j cJigitalr contadorr apal'ato dieital de

9

P

al,

-g3(,.c,o

t¡,EeoE5z

ü-)I p = pcometro de irformajqr

Figuro 4 Senol onodgico

P

ti

ssñol discrcloFigro 5 Grofico delp: poromdrc de informai,ones

1A

medida. Ver figura 6.

Señal binaria

Una señal binaria es una señal disitalvalores del parámetro de señales.

con sóIo dos

Se tratar pu€sr de una señal con dos informaciones por

e.jemplor HARCHA-PAROT SI-NO' l-Et. Ver figura 7.

l'lientras que en regulaci ón se trabajó pr incipalmente con

señales analógicasr en la técnica de mando con más

frecuencia g¡e recurre a las seña1es dieitales, con lo

cual predor¡inan aquí las señales binarias. Estas sefrales

binarias tienen una gran irrportancia para el tratamiento

de la informaciónr puesto que son fáciles de representar

atendiendo la técnica de los aparatos (por e..lien¡p1o

interruptores) g también son fáciles de procesa¡^. En la

Práctica es indispensable atribuir a cada señal un carrrpo

de valores bien determinados.

Para evitar interferenciasr debe er:istir entre ambos

carrrpos de valores una zona de seguridad relativar¡ente

eNtensar por ejemplor papa la sefial cero de O-80tkPa (0-

OrBbar)r para la sefral 1 de 30lül-EOOkPa (3-8bar). La

f igura El ¡nuestra un carrpo de valores de una señal

binar ia. Dentro del carÍrpo super ior de valores puede

fluctuar el valor de la señal (por e..jenrplor presión)r

1l

t --!,Figuro 7 Señol Binorio

t2

lrfsior de wbres 3 O

)n

)n

¡l

Figum I CnmPo de

t---------+

de rm señol binorio

l3

pese a la f luctuación queda éste arln reconocido como 1.

Lo r¡ismo rige para el cafi¡po inferior de valores. De este

modo se obtiene una seguridad contra la perturbación.

El valor de la señal debe estar situador o en eI carrrpo

inferior de valores o en el superior. Si el valor de Ia

señal se situase en 1a zona de seguridad ( zona

prohibida) I Ee originaríar por eJenrplor en una válvula un

estado indiferenter que puede conducir a conexiones

erróneas.

Para ambos valores de señal son usuales adenrás de CIt g I

otras des ignaciones r si n e¡rrbargor no es conven iente

utilizarlas. Ver figura g.

1.1.5. Descon¡posición de la cadena de mando. En lospuntos anter.iores se ha t"eppesentado un dispositivo de

rrando ccfio un bloque cerrado. EEte bloque se Fuededescomponer detalladamente. Entoncesr haciendo estor se

desprende también el sentido de la fluencia de sefiales.

La figura 10l muestra una especificación de este tipo.

El esquema de fluencia de señales muestra el recorrido de

una seña I desde su i n trodu cc i ón , pasan do po¡^ sutratanrientor hasta la salida de la señal. En el disefro

del circu i to conduce la especi f i caci ón ¡^eseñada a una

separación general i¡ada entre el tratarriento de la señal

c la parte de mando de accionamiento. En cuanto a los

I4

H

L

J-

o

I

o

Figuro Señol binorio

Ejecucion de lo orden

Solido de lo señol

Trotomienlode lo señd

Inlroduccim de lo se¡iol

Fluencio de lo señol

Elemenlo de occionorrienlo

Elemenlo de mordo

Elemento de proceso(Elemenio de conlrol)

Elemenfo de señol

Descomposcrón lecnologico

Figuro lO Descomposición de lo mdem rje rundo

15

órganos de mando g de accionar¡iento es Preciso Prestar

una atención especial a los intereses relativos a la

técnica energética c a la de los elementos. En lapráctica resulta bien diferenciada la citada separación.

En instalaciones grandes está el mando Por lo general

localr¡ente separado de Ia parte de control de

accionamiento.

En la figura 11 Ee facilitan al€unos eien¡plos sobre la

coordinación de los ele¡nentos a la afluencia de sefral.

1.1.6. Posibilidades de r^epl^esentación de los

desarrollos secuenciales del ¡novimiento g los estadog de

conmutación. Es importante controlar el desarrol lo

Eecuencial del ¡r¡ovir¡iento de los elementos de trabajo c

los estados de conrnutación de los elementos de mando.

Cuando se presenta un problema cor¡pl icador las

cot^relaciones no pueden establecerse con rapidee c

seguridadr si no ser eI ige una forma aFropiada de

representación. Una representación senci I Ia faci I i ta

adenrás una co¡nprensión en un mapco mAs anrplio.

Con aguda de un eJemplo s€! Pasa a e)íPoner las

posibilidades más usuales de representación.

Con un tltit de accionamiento neun¡ático ha de doblarse

pie¡as de chapa. Suieción de 1a Piera n¡ediante el

cilindro de simple efecto A. Primer doblado Por la

ElemrÍog de occicror¡¡

Elementos de mondo

Elemerlos de qoceso(Elsmenlos dc óoniol)

Elemenlc dc crlrodo

cíündroo

Mof oros

Unidodcg opcrolorios

Vólwlos diskibuldaos

Vólvuhs di¡tibuidcss

Vóvub dc bloquoVólvulo¡ de prcsim

ltlcrnptons

PubdorcsFinoles dc corrcroPrcgrcmodores

RcAistrodorcs rrulorn¡ -lricoc

Sensores

Neumotico/H¡dm¡lico

t6

Mdorc¡Elechcimonss

fvlolqs¡ [neoles

Conloctses de pofercioTronsisfores de pofencioTiri¡tores de polencio

Cmloctaes ou¡ilorcs

Relds

Uddode¡ elocfronios

Inlcrruptorcr

R¡lsodorcs

Findes dc corrsroProgromodorel

Sensorss

Avi sodores/ trorwni s ore s

Electricidod / Eleclronico

Noumotico/ Electpnico

Figuro ll E¡emplos de descomposición de lo codsno de mondo

t7

acción de un cilindro B g segundo doblado por el cilindrocr ambos de doble efecto. El ciclo se inicia accionandoun pulsador de marcha g está concebido de rranera qu€!real i=a todas las operaciones automáticamente. Verfigura t?.

Representación de las Fases pot^ orden ct^onológico.

Cilindro A su.jeción de la chapa

Cilindro B primer proce:¡o de doblado

ci I indro B vuelta del riti I de curvar a la posición

inicial

Citindro C segundo proc€rso de doblado

ci I indro c vuelta del ttti t de curvar^ a la posición

inicial

Cilindro A aflojado de la chapa tern¡inada

Representación en forma de TabIa

Escritura cilindro A cilindro B cilindro c

I

?

3

4

5

6

Avance

Avance

Retroceso

Avance

Retroceso

Retroceso

l8

A

B

c

F--J--¡-J-l---l-l-l-ll ¡r I l ¡ | l , , I

Figuro 12 Diogromo espocio tiempo poro lres cilindros

l9

- Representación en forr¡a vectorial

Representación simpl if icada:

Avance del vástago representada por --r

Retroceso del váEtago representada por

Cilindro fi --rCi I indro l, --r

Cilindro g o--

Cilindro Q --r

Cilindro Q e--

Cilindro A r--

Representación en forma abreviada

Designación para

Designación para

Cilindro A +

Cilindro B +

Citindro B -

Cilindro C +

Cilindro C -

Citindro A -

EI diagrama

proceso de un

real i zaci ónr

avance del vástago! +

retroceso del vástago¡

el

el

- DiaErama de funcionami en to

de funcionamiento

problema de r¡andor

por e.lienrplor de los

es una t^epresentación aI

independientenrente de su

utillaJes empleados¡ del

_-,. * 1'

, nr de (,Ccide¡t¿ ilt;n ?:b'!rlrrfo - l_i..¿'.;i'

tendi do de las conduccic¡nes o

Egte esquefrra sust i tuge o

verbal del conret i do de nrando.

El diagra¡r¡a de funcionamiento es en

para la elaboración de los esquemas

7.4

del lugar de incorporación.

compl erren ta I a descr i pc i ón

muchos casos la base

de funcionamiento.

El diagrama de funcionamiento sirve como nredio de

entendin¡Íento entre eI fabricante g el usuario. Facilita

la acción de conjunto de diferentes disciplinas técnicasr

PoP ejemplor construcción de nráquinasr Tl€url¡áticar

hidráulicar técnica de procesosr electricidad electrónica

etc. El diagrarra de funciona¡rriento t.ePresenta en forma

sipnótica un cometido de n¡ando con sus características

esenciales (estructura ordinaria) o con los detal les

precisos para la aplicación (estructura pormenorizada).

Es uffa especie de plan independiente g un complenrento de

los docun¡entos relativos a los circuitos.

Representación gráfica en forn¡a de diagrama

Los diagramas de funcionamiento se emplean para la

representación de las secuencias funcionales de nrandos

nrecán i cosr neumáticosr hidrául icosr e1ÉctrÍcos c

electrónicos asi como papa combinaciones de estoE tipos

de mandor por ejemplor e I ectroneur¡át i cog r

electrohidrául icosr etc.

En Ia representación de las secuencias funcionalesdistingue entre: Diagpama de nrovimientos g diagramamandos.

Mientras que el diagranra de movimientos sEr representanIos estados de los elenrentos de traba..lio g las unidadesoperatoriasr informa el diagranra de nrando sobre eI estadode los distintos órganos de nrando, Ambos diagranras Eecalifican de diagrama de funcionamiento o tanrbién dediagranra de estados.

Diagrar¡a espacio-fase

Aquí se reppesenta er cicro de un eremento de trabaJorquedando en función de las fases respectivas ( fase:car¡bio del estado de cualquier unidad operatoria) anotadoel Espacio recorrido. cuando para un mando e¡:isten varioselementos de trabajor quedan representados éstos de lamisma manelr^a g dibujados uno ba.jo el otro. La relaciónqueda establecida por las fases.

?t

se

de

Para un cilindro neumático A resultardiagra¡r¡a de espacio g fase mostrado en

Por e,.lienrplor

la figura 13.

erl

De la fase 1 a la faseposición final trasera

estando alcan¡ada ésta en

ó vuelve a retroceder el

2 marcha el ci t indro desde la

a la posición final delanterar

la fase ?. A partir de la fase

ci I indror alcan=arrdo en Ia f ase

z7

7 Ia posición final trasera.

Et diagra¡na esPacio-f aser PáFá el eiemplo anter ior r

Fepresentado en Ia figura l3 tiene una estructura segftn

la figura 134.

Recor¡endaciones Para eI trazado del diagrar¡a:

Las fases deberán quedar rePre5¡entadas horizontalnrente g

con distancias idénticas.

El esFacio no :¡e FePresentará a escalar sino en magnitud

idéntica Pa¡^a todas laE unidadeg oFeratorias.

Con varias unidadesr rtc] €!5 conveniente elegir demasiado

pequeña la distancia vertical entre los recorridos (L/? a

I faEe).

Cuando durante el rrovin¡iento se nrodi f i ca eI estador PoP

erjemplor pot el accionan¡iento de un detector en la

posición intermedia del cilindro o poF modificaciÓn de la

velocidad de avancer Pueden quedat^ introducidas fases

internredias.

La nurreración de las faEes es a voluntad.

La designación del estado tambiÉn e5 libre. Puede tener

lugar cor¡o ejenrPlo Por indicación deI ci I indro ( detrás-

delanter arriba-abaior etc. ) o también Por n(tmeros (Por

23

Figwo 13 Diogromo espocio fose pora un cilindro

o

I

o

I

o

Fiquro l3 a Dilgromo espoc¡o fose poro fres cilind/os

24

ejemplor g para la posi ción vástagc¡ entradc¡ g I para laposición vástago salido).

La designación de la unÍdad respectiva se ápuntará a lairquierda en el diagranrar poF eJenrplor cilindro A.

Diagrama esFacio-t ienrpo

El espacio de una unidad operatoria es representado enfunción del tierrpo. En contraposición al diagran¡a deespacio-f ase se apl ica aquí el tienrFo t a escalar

Fepresentando la unión entre las distintas unidades.

Para el e-ienrplo det diagrama espacio-t ienrpo ver f igura

14.

Para la rep¡^esentación gráfica rige apro)íinradanrente lo

mismo que para el diagranra de espacio-fase. La relacióncon el diagrama de espacio-fase queda de rranifiesto por

las líneas de unión ( líneas de intersección)r cugadistancia corresponde ahora sin enrbargo al tiempo

respectivamente necesario g at ier¡po.

Ia escala elegida de

l'lientras que el diagranra de espacio-fase ofrece una

orientación más fáci I r pueden FepresentarEe en eI

diagrar¡a de espacio-tiempo con más claridad las

interferencias g las diferentes velocidades de trabajo.

25

A

B

c

r---l,r-rl r ll¡llll I I ¡ I ¡ ¡ |

Figuro 14 Diogromo espoc¡o iiempo poro lres cilindros

?6

Se recor¡ienda lo siqu iente:

LoE diagranras de espacio fase es conveniente enrplearlos

Preferentemente para el diseño g la repnesentación de

mandos pop pl ograma de movin¡ientos (n¡.rndos de desarrollo

secuencial controlados pot^ eI proceso), puesto que aquijuega el tien¡po un papeL secundar io.

Los diagranras de espacio-tiempo es conveniente enrplearlospreferentemente para el diseño g la reppesentación de

nrandos programados (mandos de desarrollo secuencial ern

función del tienrpo) r puesto que en este diagranra está

clara¡¡rente representada la dependencia temporal de las

secuencias del programa.

si e¡e han de hacer diagran¡as para ele¡rrentos rotativos detrabajo ( por ejemplor r¡otores el éctr i cos, frrotoresneumáticos)r se emplearán las rrismas forrras básicas. sin

Érrbargor no Ee tendrá en cuenta el desarrollo cronolóeico

de las modificaciones de estado,

Diagrama de mando

En el diagranra de r¡ando queda repregentado el estado de

connrutación de un elemento de control en función de Ia

fase o tie¡npor no considerándose el tierrpo de

conrrrutaciónr por ejemplor estado de la váIvula al en Ia

figura 15. La válvula abre en la fase 3 g vuelve a cerrap

en la fase ó.

27

Estodo

Abierlo

Cerrodo

tI

I

Fose

->

Figum 15 Diogrorm de Mmdo

?8

5e lecomienda lo siguienter

Et diagrama de mando se

combinación con el diagrama

trau ará en Lo posible

de movimientos.

en

Las fases o

hor i zontalmente.

bien los tiempos apI i carán

La distancia vertical de las I íneas de rrovimientos esvoluntadr sin embargo¡ es conveniente nrantenerla clarales i ble.

1.1.7. Tratamiento de un problema de mando. Un plan de

estudio del probler¡a es conveniente en la práctica, Los

diferentes puntos del problenra deben Eer^ claramente

definidos c los factores inrportantes correctarrenteprecisados.

Datos del problema

Ya desde el principio ha de tener una mug clara e

inequívoca determinación del cor¡€'-.tido g sohre todo de los

ob.jetivos. Mug importante es tan¡bién una Elxacta relación

de las condiciones preliminaresr pot eJer¡plor respecto a:Simplicidad del rranejo

Seguridad de la instalación

Fiabilidad r etc

Con el f in de lograr una forn¡a de' e>lpresión unifornrer €Spreciso conocert^ las definiciones siguie¡rtegr nrás las

a

I

?,9

corregpondientes a Ia especificación.

condiciones preliminares para el desarrollo funcional!

Condiciones de arranque g regulación

Funcionanriento AUTOMATICO: AUT

Ciclo úrnico: Una sola secuencia de trabajo

Ciclo continuo: Marcha continua

l*lando pclr actuación sucesiva en un circuito: Mando paso apaEio de las fases de trabajo en el orden establecido.

FuncÍonar¡iento MANUAL¡ t'lAN

Regular¡ Cada elenrento de trabajo puede ser gobernado

individualmente en cualquier orden.

Posi cionan: Al accionar el pu Lsador pcrsl crONAR se

coloca la instalación en una posición definida.

Condiciones de seguridad:

Paro de emergencia: Todos los elementos de trabajopasan a la posición 'PARC! DE EMERGENCIA', previamente

definida de forma inequívoca.

Desbloqueo paro de errergencia: La instalación queda

nuevamente disponible para continuar el servicio. Tambiénaqui hace falta la exacta definición de la posición.

Energía de trabajor elen¡entos de trabajo

Como paso siguiente se escogerá la energía de trabaJo.

Aquí es preciso considerar

condiciones de explotación.

tener lugar la elección celementos de trabajo. Aquí Ecrnelección tecnológicos.

3A

sobre todo también las

Una ver determinadar puede

el dimensionado de losdecisivos los criterios de

Para el progectista del nrando es inrportante la clase de

energía de trabajo empleadar ga guÉ incluso la concepción

misr¡a del Eisten¡a puede pasarr rn la n¡agoría de los

ca5o5¡ á un se€undo lugar o no ge¡^ necesario más que un

estudio aproxir¡ado.

Croquis de situación

Se recomienda en todos los casos¡ confeccionar un croquis

de situacÍón de los elenrentos partiendo deI Flanteamiento

del p¡^oblErrrár aunque sea de manera mug esquematizada.

Esto ha de ser una aguda para conrprender mejor la acción

de los ele¡nentos de trabajor c el funcionamiento del

mando. Este croquis de situación puede servir

naturalmente también como base para posibleE r€lunionesr o

co¡rro recordatorio al tratar nuevamente eI asunto.

Determinación del desarrollo secuencial de las fases

En este paso es preciso definir el desarrollo del ciclo g

consi cierar lo inmutable para cont inuar el estudio. Para

31

establrcerlo Ee Fecurr€! a diferentes métodos ga tratadosanteriormenter gá sea el diagranra de n¡ovimientos g larepresentación de una tabla Fara facilitar eI progecto ccálculo.

Esquema de montaje

Una vez concretados g definidos todos los puntos r puede

empezaFse con la realiración del esquema de montaje. para

lograr un mando fiable g que responda a los imperativosr

es necesario el conocimiento g acción conjunta de los

di ferentes componentes.

Como ejemplo se tratará el estudio de un Étt i Iaccionamiento neumático donde han de doblarse pie¡as

chapa. El ci clo del proceso debe ser auton¡át i co.

de

de

Mater ial ¡

Presión necesaria de sujeciór¡¡

Dimensiones de Ia chapa!

Solución del problema

Hierro

éOO KPa

Largo

Ancho

Espesor

a cont inuaci ón:

traba..lio

10 cm

5cm

5 rrm

Una de las

Fi.jación de

soluciones se elrpone

Ias condiciones de

32

Fases a realizar:

Sujeción de la pie¡e

Primer dobles

Segundo doble¡

Soltar la píeea

Fi.liación de las condiciones prelinrinares:Et accionamiento matenidr¡ del pulsador de marcha no clebeconducir a una reFetición del ciclo.

El cilindro de doblar E debe salir cuando el cilindro defijación A haga alcan¡ado la posición final delantera Iexistiendo la necesaria presión de suJeción.

Elección de la energía de trabajo g dinrensionado de Euselerrentos.

Todas las fases de trabajo a reali¡ar pueden solucionarsepop elementos de movimiento Iineal.

Fuersas necesarias: l"ledianas (fuer=a para el doblez1300 N)

Longitud de carreras! Háxinra !0tO - 30tO r¡m

Tiempo necesario¡ 5.Ct Eegundos pctr FiezaEnergía elegida: Neunrática

Ele¡nentos de trabajo: Ci I indro A (suJeción )

Ci t indro B ( pr imer dobler )

Cilindro C (segundo doblee)

33

Cilindro A (soltar)

se utiriza un ciLindro de simple efecto con retorno pormuelle g dos de doble efector Ésto con el fin de prestaratención a la velocidad g fiabilidad de trabajo,

CroquiE de situaciónVer figura 16.

Determinación det desarrollo de las fases

Fases !

Su-jetar A

Doblar EDoblar C

Soltar A

Desarrollo del movimiento!

A+ B+ B C+ C. A-

Diagrama de espacio-fase:

Ver figura Iz

Elecci ón det t i po de rrando

Coordinación al grupo principal:

Se trata de un mando progranrador puesto que trabaja segúnune disposición claramente preestablecida.

34

Cilindro B

GtndroC

Scaurt& doblodo

Cilindro A

Suiccion

Figuro 16 Dispositivo poro doblor

35

A

B

c

Figuro /Z Diogromo espocio tiempo poro tres cilindros

el

3ó

eJ errp I o

En

de

Elección del tipo de mando programado pa¡^apresente;

Mando en función del movimiento.

Razones !

Seguridad en desarrollo secuencial.

este caso es la solución más racionalr sin transmisorórdenes.

No es necesario ning{rn cambio de prograrras.

Energía de mando

Energia neumática.

I.2. DESCRIPCION DEL EQUIPO NEUMATICO Y ELECTRONEUMATICO

1.3. 1. Unidad de mantenimiento. La unidad demarltenimiento es un montaje en bloque que se compone def i Itros de aire corrrp¡^imidosr váIvulas t^Eguladoras depresión con manórretro g lubricador de aire corrprimido, Elaire co¡Trp¡^imido f luge a través det f i ltro del airecorüp¡^imidor en el cual s€! puri f ica el aire r hacia laválvula reguladora de presiónr que proporciona una

Presión constante¡ c penetra er¡ el lubricador de aireconrpr imi do. Ver f igura 18.

1.2. ?. Válvula con accionamientosVálvula Eervopi lotada de 4/?electromagnético por ambos lados.

32

electromagnÉt i cos.

con accionamiento

Los dos nrlcleos

excitar una de las

aire a presión

corredera (ó) c la

( 13) cierran Ios asientos (AAt).

bobiñár¡ se absorbe el nrjrcleo ( tg),pasa a través del asiento (10) a

conmu ta.

AI

el

la

Las conexiones son de p aRr o bienrP con A c B con

Las cámaras de

vástago de bobina

A está en escaFe a través deP.rR.

mandoZgYseponen

(15). Ver figura lg.

€!n escaPe el

1.?.3. Cilindro de simple efecto

Este cilindro tiene una sola conexión de aire comprinrido.No pueden realizar trabajos más que en un sentido. senecesita aire sólo para un movinriento de traslación. Elvástago retorna por el efecto de un rruelle incorporado ode una fuer¡a externa,

El resorte incorponado se calcula de modoregresar el émbolo a su posición inicial a unasuf i cientemente grande.

que haga

velocidad

38

oE.Ecc,coEc)T'

Eo!,5ee5ct¡

lJ.

39

Figuro 19 Vólvulo con qccionomienfo electromógner¡ól

-. .:---':1 4, ... tnr de Ot¡ilanta ;i

ir l';l"l4i:r0 .i- -i--a i

En los ci I indros de silnple

la longitud de éste limita

ci I indros no sobrep¿¡san

mi I irretros.

efecto con muel le

Ia caPrera. Por

Ll¡'¡a uarrt3r'.t dr¡

4A

incorporado

ESor estos

t.l tll]5 c l tif rl

se utilizan principalnrente para sujetarr ápF€tápr

exFulsarr levantar¡ etc. . Ver figura IO.

l-2-4. cilindro de doble efecto. La fuerua ejercida por

el aire cornprimido aninra eI ér¡bolor en ci I indros de doble

ef ector a t.eal i zar un ¡novinriento de traslaci ón en los dos

sentidos. Se dispone de una fuerra Cltil tanto en la idacoffio en el retorno.

Los ci I indros de doble ef ecto se enrplean especialnrente en

los casos en que eI Énrbolo t iene que real i ¡ar una nrisión

tar¡bién al. retornar a Eu posición inicial. En principior

la cart^era de los cilindros no está limitadar Fr¡^o hagque tener en cuenta el pandeo g doblado que puede sufrir

el vástago sal ido. Tanrbi én en este caso sirve deempaquetadura los labios g Émbolos de las membranas. Ver

figura 31.

t .2. 5. Finales de car¡ eFa

Final de carrera de contacto

Con los finales de carrera detectan deternrinadas

41

oE0)b

q,-aE'6

o!,

e!,coa\lP5.9]!

42

tFiguro 2l Cilindro de doble efecto

4

Ffgun¡ 22 Simfon finol de correro

43

POsr clones

traba.jo.

de piezas de maquinaria u otrc¡s elementos de

En la elección de tales elementos introductores de

señales es preciso atender especialmente la solución

mecánicar la seguridad de contacto g la exactitud delpunto de conmutación.

En su eJiecución normal estos interr'-rptores finales tienen

un contacto conmutado, En ejecución especial son posibles

otras cor¡binaciones de coner:ión.

Los finales de carre¡.a Ee distinguen también segrjn la

introducción de contactosr contacto lento o contacto

rápido. En el contacto lento¡ la velocidad de apertura o

cierre de los contactos es idéntica a la det

accÍonamiento del pulsador (apropiado para bajas

velocidades de acceso). En el contacto rápido no tiene

importancia Ia velocidad de accesor ga que en un punto

frrug detern¡inador eI conmutador t iene lugar bruscanrente.

EI accionamiento del final de car¡^era puede tener lugar a

través de una pieza f i Jiar por eJen¡plor leva o palanca con

rodillo, Para el monta'je c el accionamiento de los

finales de carrera hag que fi.jarse en las indicaciones

del fabricanter siendo preciso regtar el ángulo de acceso

c el sobrerecorrido. Ver figura l!.

44

Contacto hermético tipo Reed

Los finales de carrera sin contacto se Pueden accionar

¡nagnéticamente. Son especialmente ventaioEoEr cuártdo l-¡acÉ

falta un alto núnrero de maniobras. Tanrbién encuentran

aplicaciónr cuando no existe sitio para el fiiontaie de un

interruptor final n¡ecánico o cuando lo exigen

deter¡rrinadag inf Iuencias ambientales ( polvor áFtnar

hunredad ) .

En un bloque de resina sintética ingectados dos

contactosr junto con un tubito de vidrÍo lleno de gas

protector. Por 1a prox ir¡i dad de un énrbolo con inrán

permanenter lo extren¡os de las lengiietas solapadas de

cc¡ntacto se atraen c conectan, Por el alejamiento del

imán Ee separan las lengüetas de contacto.

Los datos

sensible se

Medi o

Construcción

Potencia de

I ntensi dad

mando máx in¡a

de mando máxima

indicación de posición

sin contacto,¡ mediante

campo magnético.

?4 t^t - 3a vA1r5 A

característicos de un final de carrera

muestra en la siguiente tabla:

Campo magnético

Enrisor el éctr i co de

señales PArA Ia

45

Tensión de mando máxima ll0Picos de tensión máxinra adn¡isible i@OResistencia de paso lA@Precisión reproductible de conexión +Frecuencia de conexiones 50EtTiempo de conexión = !

v

Vs

ó -. Or 1 nrnr

Hz n¡áx imo

mseg

Tipo inductivo

En la práctica a menudo se han de detectar o contar laspie¡as movidas en máquinas o dispositivos. En la nragoría

de los casos ga no pueden utili¡arse para eEtos procesclg

los f i na les de carrera nrecán i cos n i tampoco I os

magnÉticos. En el prinrer caso por que ga no suele Eer

suficiente la fuerza de accionamiento de la F¡iera, para

acciona¡ los finales de carrerai ern el segundo caso por

que la detección de la piera ga no suele halleFse en el

carrrpo de acción del ci I indror para f aci I i tar. un detectado

magnético. Entonces se ofrece la posibilidad de nealizar

esta detección sin contacto.

Los interruptores de pFct)íimidad inductivos constanosci ladorr un disparador de nivel deternrinadoamplificador. Ver figura 13.

un

un

Ef osci ladorr cotl aguda de su bobina c¡sci ladorar 9GIñelFá

un canrpo alterno de alta frecueinciar que erTrerge en fornra

de ca¡oleta de la cara frontal del sensor. AI introducir

46

o

o5!t.goo

$E'boL¡-C'(J

o!,oC

6!to)c,oñc(l,C,

Eocrl.9o

tr¡\

P:'.9t¡-

o!touk6-Eo

oT'c.oEo,T'0go

{_:}

A

¿

47

en este campc, al terno una pie¡a n¡etÁl i ca ésta resta a I

osci lador energ ía debi do a corr ientes Foucau I t

resultantes. Por el lo desciende la tensión en el

oscilador g el pas;o basculante siguiente dispara una

señal. Los interruptores de pro)íimidad inductivos

reaccionan só Ie a nretaleE,

Los datos característicos de un

inductivo se muestran en la tabla

Distancia de Reacción Sn

Canrpo de tensiones

Corr i en te de r Ég i nren en vac í o

Corr iente de cerga nráx ir¡a

Capacidad en paralelo a lacarga admisible

Histéresis

Frecuencia de conexiones

final de carrera tipo

siguiente:

:l 15 rrm

1@-30 V

10 nrA

4@@ mA

luF

15 7. de Sn

jl ltHr nrálr i nro

- Tipo capacitrvo

Los interruptores de pro)íinridad capacitivos reaccionan

en contraposición a Ios interruptores der proxinri.dad

inductivos a todos Ios materiales (también a los no

n¡etálicos) ¡ cugas propiedades dieléctricas provocan una

r¡odificación de la superficie activa.

Pero esto significa tanrbiénr que

perturbadoras cambiantesr corrro polvo g

las magn i tudes

virutasr pueden

4B

rnfluirlos.

Datos tÉcnicos:

Distancia de accionamientomáxirra ajustable -5- l5mn¡Tensióndealirnentación ?.4 V=+6-t3ZIntensidad de trarga máxirra 30CI nrAConsu¡¡ro de coFriente propio 15 mAFrecuencia de conex ioneg má;.1inra 10t0t He

l.?.6. Tipos de relés

Polar i zados

Son de ba¡ia potencia de mando para Ia excitación (CI,1

Or 5 mtf ) . Mediante muel Il. puede ajustarse a tres

posiciones diferentes de reFoso. Ver figura ?4.

De impulsos de cort^iente

Son aparellaJes telegobernados. Al retirar 1a energía

nrant ienen la posi ci ón de cone¡l i ón ocupada en rir I t imo

término. Ver figura 35.

De remanencia (polariración biestable)

Posee alto magnetismo remanenter nrantiene su posición

después de anulado *i impulso de mando. El impulso

49

POSrtf vo cOnecta aI t'ti¡Ig flál'a ui1 tIt=',lir:rr-r i IrlrItrir.L-\ r.¡ r.lll

i¡npulso negativo lo desconecta. Ver f rEura fo.

Durac.ión del impulso: minimo JO mseq papa la

nr;rgnet i iac r órr

nrírrino tO ¡rrseg para ladesmagnet i ¡aci ón

rrá¡limo l minutos con unper í odo de coner: i ón de I S@y..

I.3. MANDO NEUI.IATI CO

1.3. 1. rntroducción. Et término neumática ton¡ado engentido general no es hog día suficiente para definir gdelimitar el vasto campo de tnabajar c rlrandar por mediodel airer puesto que se e¡ttiende continu¿rn¡ente.

Er:isten multitud de e)ípresiones pára denonrinan losdiferentes apartadoE de la neunráticar entendiénd'se engeneral como la apI icación industrial del aire comofluído energético.

seguidamente se tratarán diversas definiciones con Iafinalidad de ordenar ideas.

La presión det aire delimita 9 facilita la prir¡eradivisión.

., i rnt rJe ? 61¡dr¡r.n,, l.;t,..r_.^ru

'n-= .

50

Figuro 24 Bot¡im pohrizodo

Figuro 26 f3rtlino

Fqtro 26 Bobino de Remonencio

;,,

/

P'

L--..-r]:

),-

de lmpulso

I,.

\

51

Neumática a baja presión

Conocida tan¡bién baJo Ia denon¡onación de " f luídica" r c

equívocamente a veces como " Iógica nei¡mAtitra".

Campo de presión hasta 1r5 bar aproliimadamente.

Recaen en esta caiegoría todos los sistemas para resolver

Ios problerras de mando a las presiones mencionadas. En el

plano tecnológico no inrporta si se trata de elementr¡s

estáticosr dinánricos o senriestáticos,

Neumática convencionalr presión normal

Campo de pregión de 1t5 a 16 bar.

Ensloba a toda Ia neunrática "normal " ¡ los elementos de

nrando c trabajo funcionan dentro de estas presiones

consi deradas.

Neumática alta presión

Canrpo de presión superior a 1ó bar.

Engloba las apl icaciones especialeg respecto a los

elenrentos de trabajo.

\'

1.3. ?. Trazado de esquemas neumáticos

Realización de un esquema.

La disposición gráfica de los diferentes elenrentoE esanáloga a la Fepresentación esquerrática de la cadena derrando; es decir que las señales deben dirigirge de abajohacia arriba. La al irrentación es un f actor inrportante cdebe hacerse figurar también. Es recomendable representarlos elerrentos necesarios a la al imentaci ón en ra parteinferior I distribuir la energía de rranera ascendente.

Para circuitos relativamente grandes puede sirrplificarsedi bu .iando en una parte del esquefrrá la f uente deabastecimiento de ene'gía señalando en los diferenteselementos las conex iones de al inrentaci ón. Ver f igura 17.

- Designación de loE elementos

Dos tipos de designación han resultado ser favonablesse encuelntran a menudo:

a. Designación por cifraEi en ésta senu¡neración continua que es recc¡mendable paraconrple-ios.

Numeración continua¡

.02 Organos de

utili:a la

Ios mandos

trabaJr¡r por e*ienrplor l.@t I. O.

ELEMENTOS DE ORGANOS DETRABAJOACCO{AMIENTO

Cilindros

Motores

ELEMENTOS DEMANIOBRA

MGANOS DEPOTENCIA

Vávuhs de Vios

ELEMENTOS DETRATAMIENTO

ELEMENTOS DEMANDO

Vólvulos de ViosVólvulqs de EoqueoVtÍlvulos de presionVtfvr¡los de Coudol

ELEMENTOS

EMISORES DE

SEÑALES

ELEMENTOS DE

INTRODUCCION

Pulsodores

ñnoles de correro

Emisoresde señolessh contoctoProgronndores

ftodrccior¡ frofomienlo del oirecornprimido

Ejecqción deordenes

Solido delos senoles

Trotmriento delos señoles

lntrodr¡ccion

de Señoles

53

Figuro 27

Reolizoción de un

esquomo

.l!

. ?.4:

.3.5 !

Ar Br Cr

€rOr bOr

0l . 1rO.2..!

( números irrpares ) .

Elerrentos situados entre 1a regulación c el

elemento de trabaior Por eiemFlor válvulas

de estrangu laci ón 1. A. 1 r 1. O. !.

b. Designación pot^ letrass este nrétodo sls mug utilizado

en el estudio del esquema Para los ¡nandos Programados

en f unci ón del despla¡arniento.

Los elenrentos de trabaio se identifican Pclr letras

magÉrsculas c los de fin de carFera Por nrÍndtsculasr

numeradas en función de su posición respecto al cilindro

que los acciona. Ver figura ?8.

54

Organos de potenciar PoF eierrPlor 1- I r ?. 1-

Elementosr que rnandan la f ase activa (sal ida

del vástago) del elemento de trabaior Por

ejer¡plor L 3r ?..4 ( ndtmeros Pares ) .

Elementos que mandan la fase Pasiva deI

eler¡ento de trabaior poP eienrplor 1.3r ?- 3

CO. .

Elementos de traba.jo.

Captadores de inf ornraci ón colocados en 1a

posición de vástago entrado.

Captadores de infornración colocados en Ia

posición final de vástago salido.

atr blr cl..

La ventaia de este tipo de identificación tronsister en

que de inmediato puede decir^ser qué órgano de señal queda

55

AO¡ og

Figuro 28 Designoción por letros

accionador cuando un cilindro pasa a una .deterrrinada

posición. Así rsr que por ejemplor aI movi¡niento A + leda EofirI cI firrnl dt cüt,y.Hr,{r gl \.f al thrrvlrrrictrlrr }\ le rl;.r

señal eI final de cerFera bo.

r.3.3.3?.

l"landos Ein el iminación de señal. f igura

función delReal ización de un mando programado

desplazamiento

una vez concretado con claridad el diagrama demovimientos g las condiciones marginales¡ puede emperapsecon la realización del esquemá de coneliiones. De acuerdocon este esquema tiene lugar ahora la composición delcircu i to.

Esta composición c por Io tanto también el cuadro basepaFa la realización del esquema de con€lxiones depende dela clase de anulación de sefrales utili¡ada.

Para mandos más bien sencillos g principalmente en todosaquellos casos donde las desventajas de la anulación deseñales a travÉs de rodi I los con retorno en vacío noconstitugen un impedimento insalvabler puede defendersela apl icación de estas válvulas con accionamiento através de rodiIlos con retorno en vacío (abatibtes).

57

C'rcc,u,

oEcoC)oc

:Eo

.cov,€coé.

\\oL-3ctri;

ooEa

¡¡oC!ConoAto!

|,l¡lJ

a,zt¡¡3t,l¡lut

ooú¡z,I

P.9g$() a¡toóH:?u,E{o,,>fu

FÉG6d

IT

€rIiiE?

.9o5aa!cGl,oIoo

oc¡

NEoIa¡¡aooa7

5B

Un punto importante en el progecto del ntando es la

incorporación de condiciones rTrargÍnales, Estasr sin

enrbargor sel plantearán e incorporarán no antes de eetar

elaborado el cuadno base para eI ciclo respectivo. Luego

se Íncorporarán estas exigencias FoF separado, "= decirr

el esquefrra de conexiones se ar¡pliará en forn¡a escalonada.

5ólo así se conservará una buena visual idacj tan¡bién en

mandos comple.jos.

Por e.liemplor con un rjrti I de accionamiento neumático han

de doblarse piezas de chapa. Sujeción de la piesa

nrediante el cilindro de sinrple efecto A. Primer doblado

pop Ia acción de un cilindro B g segundo doblado por el

cilindro Cr ambos de doble efecto. El ciclo se inicia

accionando un pulsador de marcha g está concebido de

rnaneFa que realiza todas las operaciones autonráticamente.

Croquis de situación:

Ver figura 3CI.

Diagrama de movimientos:

Ver figura 31.

Tra¡ado del esquema de conexiones

Como ga ha quedado mencionador el procedinriento Fara

trazado del esquema de conexiones depende de las clase

anulación de las señales.

el

de

59

Cilindro B

CilndroC

Scgurr& doblodo

Glindro A

Suiecion

Figuro 30 Dispositivo poro doblor

. '= " 4,ni*t ds 0ai{cnr't

r,, n;li.,trft

60

A

B

c

Figuro 3l Diogromo espocio ticmpo poro frs¡ cilindro¡

á1

Para este progecto se ha hecho de Ia siguiente nranera!

Delineap eI diagranra de movimientos (figura Jl ).

Aplicar al diagrama de movimientos la situaciónr er

n{tmero c la línea de acción de los órganos de señal( figura 31 ) .

Dibujar los elementos de trabajo.

Dibu.jar los órganos de nrando correspondientes.

Dibujar los órganos necesarios de señal sin los símbolos

de accionamiento.

Del ineap el abastecinriento de energ ía.

Empalmar los conductos de mando g los conductos de

traba.jo.

Numerar los elementos.

corregpondencia del diagrama de movimientos al esquema de

conexionesr indicando la posición real de Iog finales rje

carrera.

De acuerdo a lo anterior resulta entoncels el circuito

según la figura 3t.

62

bbb

I

2

32Figuro Esquemo de coneliones con onuloci6n de señolos

63

Examinar si t^esulta necesaria alguna anulación de señalPerrranente¡ a la vista det diagrama f uncional.

Determinar las clases de accionamiento de los emisores deseñal.

Incorporar Ias condiciones adicionales.

De acuerdo a lo anteriorr ver figura 93.

I.4. MANDOS ELECTRONEU]'IATI CC,S

1.4.1. Circuitos básicos

- Hando de un ci I indro de simple efecto

El vástago de un cilindro de sin¡ple efecto ha de sEiir alEer accionado un pulsador. At soltar el pulgador elémbolo ha de regresar a la posi ci ón f inal traser¿r.

Soluci ón:

Por el contacto del pulsador Sj., el circuito queda

ceFpado. En la bobina Yl se genera un cefrrpo nragnét i co,La armadura en la bobina franquea el paso Fara eI airecofTrp|^imido. El aire coffrp¡ inrido f luge de ( 1) hacia (l)

I legando al ci I indror cugo énrbolo eE enviado a Iaposición de salida del vástaso.

64

Figuro 33 Esquemo de coneriones con condiciones odicionoles

65

Soltando el pulsador Slr eI circuito queda interrumpido.

El ( Yl ) canrpo magnét i co en la bobina desaparecer I la

válvula distribuidora 3./r vuelve a la posición inicial rel émbolo regresa a la posición retraída. Ven figura 34.

- Mando de un cilindro de doble efecto

El vástago de un cilindro de doble efecto ha de salirraccionando un pulsador¡ soltando el puls.rdmr l-¡a deregresar a la posición inicial.

Solución!

El mando del cilindro de doble efecto tiene 1ugar á

través de una válvula distribuidora 4/¡. 6 Z/'J.. por eI

accionanriento del pulsador 51 la bobina Yl atrae. A

través de un servopi lotaje por aire corrprimido esgobernada la válvula distribuidora, A1 soltar sl puede

surtir efecto el rruel le recuperador en la válvula

distribuidora. El émbolo regresa a la Fosición inicial.

Ver fisura 35.

Mando indirecto en ambos lados

El érrbolo del ci I indro ha de avanzar a la posición f inal

delantera pprvio accionado del pulsador Sl. Alli ha de

Permanecerr hagta que es accionada la cal^l^era de

retroceso á través del pulsador Sl.

66

o(,C,

o,

octEoo€o!tE(,

cao!t

o!tco

=

\ltf)

t.gl!

67

Figuro 35 Mondo de un cilindro de doble efeclo

6A

Solución:

Al accionar el pulsador Slr Ia bobina Yl atrae. La

válvuIa sale g perrr¡anece en la posición final delanterar

hasta que va a través del pulsador SI actua una señal

sobre la bobina Y2. La bobina YI atrae c por el

conn¡utado de Ia válvu Ia distr i bu i dc¡ra 3/1. 6 4/= regresa

el Émbolo a la posición base (pogición final trasera).

Ver figura 3ó.

- lvlovir¡iento osci lante de un ci l indro de doble ef ecto

Después de conectado un interruptor ha de sal ir c entrar

el vágtago continuamenter hasta que vueLva a quedar

desconectado el interruptor. El Émbolo ha de volver a

ocupar su posición inicial (posición final tragera),

Solución!

En ambas Fosiciones finales se encuentran finales de

carrera 51 c S2r accionados nrecánican¡ente. Estos emiten

respectivanrente una sefial par.a la carrera de avance c de

retroceso al quedar alcanrados. Pero el pulsador S1

en¡i te solanrenter si el interruptor 53 está conectado.

Por cone;igu iente eJecuta eI émbolo un nrovimiento de

vaivé¡r. Al volver a quedar desconectado el interruptor

S3r ga ni¡rguna señal puede alcan¡ar a la bobina Yl r es

decinr el énrbolo perfrranece parado en la posición

trasera. Ver figura 37.

69

srE szt

Figwo 36 Mondo lndireclo en ombos lodos

--.-.._ ..*'.,ncmo de Cccidar:t,,

; , ";l¡i.t,fC

t3

K¡t4

t3

K2t4

70

r3Figuro 37 Movimiento oscilonfe de un cilindro de doble efccto

7l

o!tcoE

€,T'

oEC'

CD

9o

N.lr,

ot-=.9tr

72

1.4.7. Real ización de el esquenra de un circuito. Con

e-ierrplo de tres ci l indros se pasa a eliponer

real ización de un esquefna en fornra sistenrática.

Un tlti I de accionamiento neumático ha de doblar pie¡as de

chaPa. Sujeción de Ia pieza mediante el cilindro de

simple efecto A. Primer doblado por la acción de un

cilindro B c segundo por el cilindro Cr ambos de. doble

efecto. El ciclo se inicia accionando un pr¡isador de

nrarcha 9 está concebido de n¡anera que reali¡a todas las

operaciones automáticanrenter. Ver f igura 38.

Pr i n¡er paso !

Tra=ado de los ci I indros Ar Br C¡ con válvulas

distribuidoras 4/2 6 =/7 de accionarrriento eléctrico

bi lateral. Designación de los finales de cáFrera

elÉctricos. Ver figura 39.

Segundo paso!

Trarado del circuito de mando g det circuito principal.

En el circuito de mandor El relé l{1 es e}ícitado a travás

del pulsador rnarcha S g a través de la consulta por medio

del final de carrera ao. En el circuÍto principalr un

contacto de cierre de Hl cierra el circuito. La bobina

Yl se e;

73

Cilindro B

GlndroC

Scgundo dot¡lodo

Figuro 38 Dispositivo poro doblor

74

()

oot

rc,

o¡-C'{,C,

oo¡¡!.guo!CroC'C'(,¡l=o,ÍtoEo=C'ol¡J

(htt\

o=.9|¡.

I()--r(J

I

fD-:r

(D

+

75

Figuro 40 Primer trozodo del circuito de mondo

y principol

76

Tercer paso!

Tra¡ado del segundo circuito en el. circuito principalen el circuito de mando.

Err la posición f rlral del crltlrdr.r'A ur., r¡rr..

de carrera al. A través de éste se e)ícitaIa consulta deI contacto not^rralnrentecontacto de cierre de l{': e¡lci ta la trobinainvierte¡ el vástago del ci I indro E sale.

(..lr.lrr,trlo r.,l I trr,rl

eI reIÉ l\*r con

cerrado l.r:3. Un

Y3' Ia váIvula

Ver figura 41.

Cuarto Faso:

Tra¡ado del tercer circuito en eI circuito principal g enel de mando.

En 1a posición final det citindro p,¡ es accionado elfÍnal de caFFeFa bl. A través de éste ,,e er{cita eI relét{3r que con un contacto de cierre se automantiener g uncontacto de apertura desenergi¡a y3r c 'tro contacto decierre energira y4, para que el ámbolo det citindro Bregrese. Ver figura 4?,

tluinto pasio:

Trarado del cuarto circuito en el circuito principal g enel de mando.

Por el ci l indro B es accionado el f inal de+la posición final trasera. El contacto delá través de Ia consulta del contacto de

carrEra bo, en

c i er.rer de K4 r

aFertura N5

77

o!tcc'E

o,!,

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o!to!toNctEc'.F O.-cl(,

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78

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I

fD¡ftoG¡

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-r--r(\,

79

sa le.conecta a la bobina Y5 c el vástaso del ci I indro CVen figura 43.

Sexto paso!

Tra=ado del circuito quinto en eI circuito prrncipal g Ernel de mando.

En la posición final det cilindro c es accionado el finalde carrera cl. A travÉs de éste se excita el. relé tts quecon un contacto de cierre 5e automantiene N5, I otrocontacto de cierre energira yó g el v.{stago del ci I indroC entra. (Un contacto de apertura de K5 desenergi¡a y5).

Ver figura 44.

Sé pt i n¡o paso !

Tra¡ado del sexto circuito en el circuito princípal cel de mando.

En Ia posición final del circuito c es accionado el finalde carrera co. A través de éste g del contacto de cierrede tt5 se e¡íci ta el rel é ttór el cual con el cnntacto decierre ltó en€lrgiza a yl g el cilindro A retorna a suposición inicial. Ver figura 45.

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B3

2. CONTROL CON EL ]'IICROPROCESADOR

2. l. TIICROPROCESADOR

Un ¡nicroprocesador es un elemento que poselJ funcionesequivalentes a la unidacJ central de proccso ( cpu) de. unPequeño computador. Es por !o tanto capar de desenrpeñarlas funciones básicas de un computador c puede serincorporado dentro de siEtenras ga disefiados que pequieran

da sus funciones.

Ya que el microProcesador Es esencialmente un corTrputadorde un solo ghier g'an parte de la ternrinología utirirarjaPará describir las características 9 operación de dichoelemento provienen del sector de la industr i.¡ dedi carja ala fabricación u comerciali¡ación de los computadores.

?. 1.1. Estructura del sistema. un :¿istenra en er que seuti I ice un microprocesadorr tiene básican¡er¡te Ia mismaestructura que conforma un computador, o sefl que estáconrpuesto Fclr tres bloques básicos a saber:

-El CPU o cora¡ón del gistema o corrrputadorr €l cual eEcapar de desarrollar muchas funciones como aritméticasr

84

manipulación de datosr Etc.. El CPU es controlado pop unconjunto de instruccionesr laE cuales son suministradas

en secuencia.

- Asociado al CPU debe er:istir alguna forma para

almacenar datos. A esta área se le. denomina ,'Area deAlmacenan¡iento de Datos" g en eIla se pueden guardar los

datos que están siendo trabajados en el instante g

ta¡r¡bién alnracenar los resultados de las operaciones.

Adicional a las funciones anterioresr también se

almacenan las instrucciones con las cuales se controla la

operación del CPU.

El tercer bloque en el si stenra es la f unci ón de Entradag Sal ida de informaciónr puertos E/5. La clase deinformación puede sen datos o instrucciones que entran

dentro de la memoria g el CPUr pero tambiÉn é,stas debenEer trapaces de salir a Ia parte exterior del sistemarelementos periféricos de salida.

El arreglo o distribución de las tres funcionesnrisnro sistema pueden sel. vistas en la f igura 46.

Las ragas punteadas entre el CpU g -,1 puepto E,/S indicanque en muchos casos el dato pu,.¡d€t estar entrando o

saliendo directamente a g desde el CPU sin necesidad depasar For la memoria o sitio de Aln¡acenamiento de Datos.

85

Figuro 46' CO.IFIGURACION BASICA DE LA COMPUTADORA

C PU- - -l

II

¡

I

t/oSolido

Entmdo

ALMACENAMIENTO

DE

DATOS

Bó

3.1.t. Estructura interna del microprocesador. Asociadoal diseño del microFrocesador hac un conjunto deinstruccionesr las cuales él deberá reconocer gresPonder. Al suministrar estaE instnucciones almicroprocesador en una deternrinada secuenciar eI sÍstenrapuede efectuar el desarrollo de una tarea en partÍcular.

A la secuencia de las instruccio¡res par.a una tarea dadase le denomina 'PRCIGRAMAU c el trabajc¡ de determrnarinicialmente la secuencia de las instrucciones Bsdenominado 'ESCRITURA', del prosramar o " pRC¡GRAmACI(JN" .un término genérico para identif icar los p¡ og¡ arr¡as einformación relacionada es denominado :EAEfHA8E: c corrrotÉrmino opuesto¡ la palabra que cobi.ja a todos loselementos físicos que intervienen en eI sisten¡a sedenom i na ,,HADIdABE: .

El r¡icroprocesador responde a las instrucciones delProg¡ amar g en concordancia con éste desarrol la Eusfunciones básicas sobre eI d.eto en la menroria c els i sten¡a de en trada c sa I i da. E I prügrar¡a deinstrucciones no solarrente debe ser presentado almicroprocesador en la se*cuencia correctar sino quetambién debe estar en el tiemFo correcto. La forma comoes efectuado el aI¡r¡acenanriento del prograrra en laslocal izaciones de nremoria det sistema ha sido predef inidode alguna manera.

Normalmente eI programa se arnracena secuencialmenter ga

a7

que las instrucciones Eucesivas en el prograrrra sonalmacenadas en local i¡aciones de memoria sucesivasrconcordando con alguna f ornra conoci da dedireccionamiento en secuencia. La secuencra que seutili=a para el direccionanriento es er conteo binarionormal.

una vet las instrucciones Eon aln¡acenadas en la secuenciarequerida en un bloque de locali¡ación de memoriar elProcesador puede consultar estas locali:aciones cada ve=que Io requiera una nueva instrucción. Esto se ejecutanorr¡almente al tener un contador dentro del procesador elcual puede ser seleccionadsr cargador increrrrentador etc.La señal de salida de este contador es utiri¡ada panadireccionar la local i =aci ón de nremor ia que cont Íene Iainstrucción. A este cclntador se le conocür c'rrro er"Contador de Programa,, (pC) en todos los procesadores.

El contador de programa normalnrente es un registro queposee capacidad aritnrética para adicionar a su contenidoeI incremento de una determinada cantidad que se Ieordene. Por lo tanto el contenido del pc es fácilmenterrodificado por uná cantidad positiva o negativa deacuerdo a como esté siendo incren¡ent¿rdo.

Al obtenerse entonces una instrucción de la nremoniar eIProcesador ejecuta la tarea definida por esa instrucción.

Bg

Para el desarrol lo de las funciones lógicas caritméticasr €I procesador posee unct de los magores

bloques dentro de su estructura conocido cclrro "UnidadAritmética g Lógica,' (ALU),

El ALU es un circu i to; el cual t iene rjos con juntos de

datos a la entrada g un conjunto de datos a la salida c

se desarrollan funciones lógicas g aritnrÉticas entre los

dos datos de entrada para ofrecsrr un resultado comcl dato

de salida. Et circuito ALU también puede responder a una

requisición de prioridades establecidas por un control de

entrada el cual determina qué función el ALU ejecuta.

Las funcioneg típicas que puede ejecutar eI ALU son:

- Funciones lógicas:

ANDr NANDI QB' NQB' 0B e¡rcluEiva,

- Funciones aritméticas:

Adicionarr F€starr invertir A o

rotar a la derechar identificarpara A o B,

Er rotar a la irquierdar

cofT¡FáPñC i OneS ver daderas

En la f igura 47 se nruestra un diagrama

funciones del ALU.

de bloques

E¡:iste una función prinrordial dentro de1 CpUr c ésta Eisposeer un área de alnracenarriento para direcciones que han

89I7oɿ IigrtH

,,;FiÉÉEanl¡¡2o(,-P

?<

doot¡J

6ozf,t¡'

¡r;)go-Jol¡Jo

ásgot\\ret.9L

JoÉ.FzoC)

o

oÉ.Fzl¡l

sa

sido seleccionadas r¡ediante instnucciones de salvador

I lanrado o retorno en el mi smo instante de la ejecuci ón de

la instrucción. Esta función se real i¡a uti I izando una

mer¡oriar la cual es conectada aI Procesador Para eiecutar

el almacenarriento deI dato.

Existe un registro dentro del procesadorr Ilamadn ISIACN:

el cual tiene un dato almacenado dent¡ o de él para

indicar el área que está siendo utili:acJa en la memoria

al eJecutarse la instrucción.

Una Farte final dentro de la construcción del

microPocesador e5 eI "REGISTRO DE ESTADC¡ o REGISTRI] DE

ELAGS:.Este es un registro de alnrcanamiento dedicado a

mantener 1¡3 información conceFniente al Ll ttifrro evento que

ha tenido lugar. Por ejemplor si una función nratemática

resu I ta al comperare;e que está por encinra del I ínri te de

rebo¡amiento (QVEBELQId)r entonces un bil en el 'REGISTRO

DE ESTADC}' podría seleccionarse. De igual formar si el

resultado de Ia comparación es de igualdadr er¡tonces el

estado de igualdad podría seleccionar otro determinado

bit.

I. 1.3. Operación del sistema. Log elenrentos de nremoria

conectados al microprocesador necesitan transferir tres

tipos de inforrración.

El los t^equieren set^ direccionados des¡der e1 proceEador

91

pat.a deterrrinar cual local i zaci ón de alnracenanriento está

siendo accesada.

- EIIos requieren un tipo de control en Ia infornración

para detern¡inar exactan¡ente cirando el elemento va a ser

activado C también si la nrenioria accegada ES uncl función

de "lectura" o 'escritura". Por e-jenrplor si el dato está

siendo transferido desde la localización de nrenroria

direccionada al procesador o viceversa.

Ellos necesitan transferir el dato de merncria hacia

desde el procesador.

Para poder establecerEe una corrunicación entre eI

¡r¡icropocesador 9 los elementos exteriores t;e necesitan

unas conex iones pctr las cuales se transnri t irá

información. Es decir se establece un canal de

información el que se denomina "buE". Detrendiendo del

tipo de infornración eI bus se¡ á de direccionanrientor de

control o de datos.

EI bus de direcciones es unidiFeccional

información de salida desde eI procesadorc

a

div'ecciona 1a

la nremclria.

- Et bus de

r¡emor iar Cinforn¡ación

control r rrráñda

puede también

de retorno desde

i nformaci ón

comunicar al

la men¡oria

de control a

misn¡o t iempo

al procesador.

la

la

q2

El bus de datos es bidireccional c es utilizado para

transf er ir datos hacia g desde Ia nreÍTror ia. Una de las

señales de control de] bus de control ir¡di ca sí lasconexiones del bus de datos al procesador están en elmodo de entrada o en el modo de sali.da a un determinadot iempo.

2.2. EL T.IICROPROCESADOR Z-A[D

EI microprocesador Z-AA es una unidad centrat de procesos(CPU) de B bilE paralelos . Se fahrrca en un solo

circuito integrado de alta escala (LSI ). El z-a@ contiene

18 reEistros de B bils g 4 resistros de 16 b¿tsr Eñ total3? registros. De los 18 registros 14 son de propósitos

general c se pueden direccionar individualmente ó enpares de registros pt^oporcionando al operador precisión

senci I la g doble Eln sus operaciones. Tiene un regiEtro de

ó banderas para indicar el estado del resultado de unaoperación (si €ls cero, el signor ácarreor ptsridad /

sobref Iu .jo¡ ácápFro n¡edio g substracci ón ) .

El Z'A@ tiene una caraterística se $tash (pila dealmacemaniento) externor puede utilirar una parte de lamemoria RAH cofrro un Etagti de 'Crltimg en I legar / pr imero

en salir" para almacenar / obtener en forma rápida el

contenido de los registros. Los 16 bils del apuntador del

EltsCk controlan la dirección de este Et6cb externc¡. Este

stagE permite al Z-8¡0 Ia habilidad pa¡^a un manejo fácit

93

de las interrupciones al poder salvar c rescatar en forn¡a

rápida los contenidos de los registroE del Z*gO.

Proporciona también una cantidad ilimitada de nudos en

subrutinas. Utiliza un bus de dirección de 1ó líneag c un

bus de datos de I líneas para la cclrTrunicación del Z-AVJcon la n¡en¡oria g los dispositivos de E/3. El control

final de loE buses de dirección c de datos reside en Ia

señal de control BUSRQ la cual propor^ciona la habi I idad

de suspender las operaciones del procesador c for:ar a

los buses de dirección C de datos á s,u estado de alta

in¡pedancia. Esto pernri te que se real i ce Ia f unci ón aB de

estos buses con otros dispositivos de control para acceso

directo a ¡nen¡oria (DMA) u oper^aciones de multiproceso. El

microprocesador Z-A6 se implenrenta en un circuito

integrado de 40t Fatasr vet^ f igura 48 cor.¡ la siguiente

distribución¡

Un bus de direcci ón de 16 líne¿rs.

Un bus de datos de E} bits.

B salidas de control desde Z-AU.

5 entradas de control al Z-AA.

3 entradas de energía.

I entrada de reloj.

94

rlrol dcl.

ilcmo

tml dcCPU

RESH

HALT

WAIT

MREO

toRo

RD

WR

Ao

ArA2

A3A4A5A6A7AgA9A|oAllAEArgAt4Alo

Do

D¡

D2

D3D4

D5DsD7

BUS DE

DATOS

BUS DEDIRECCION

INT

NMI

RESET

'rol dc los lauSeosdc to CpU IzuSAK

5V

Tisr ro

Fisuro 48 Distrlbucidn de pofos del Z- gO

c PU Z-80

?5

?.2.1. Arquitectura de la CPU Z-8O

Registros de Ia CPU 7-8,¡A c sección de control

El arreglo de registrosr figura 49t consiste de los

siguientes registros!

Contador del prosrama (PC) de 1ó bitE.

Apuntador de s.tEck (SP) de t6 bilE.

Catorce registros de propósi tp generáI de El bilsarpegladas como Ar Br Cr Dr E, l.lr Lr A', P.', C', D,, E, ,H'r C Lt.

Dog registros de índices (IX e Iv) de 1ó bitg sada une.

Un registro pal.e dirección a pÁgina de interrupcción de g

hit=.

Dos registros de bandera, F g F'.

Un resistro de refrescar nrenroria (R) de 7 hits.

La figura 49 ilustra la configuración de los registros dela CPU Z-8,@.

Ahora se hará una descripción del funcionan¡iento de estos

registros en combinación con eI registro de instrucciónr

96

oq,IN

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go!t

Gr.oC'oacrlco(J

Ol\tC'3CD

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\,_.,/

-oFq6 H -EE2

¡

97

decodificador de inEtrucción c la sección de control.

Un programa eE una serie de actividades que tiene que

efectuar el microFocesador. Estos pasos se le ordenan por

medio de t."= instruccionesr las cuales tienen un códigoún i co.

Los códigos de las instruccionee que fornran el prograrra

se deben almacenar en Ia memoriar en local idadescont iguas.

una ver que se ha cargado Ia memoria con los códigos deinstrucción c con los datos¡ debemos Índicarle alnricroprc¡cesador a partir de.lue localidad se encuentra elprograma. Esto se realiza cargando un registro de 16 bitsque se le da el nombre de contador de prograrra pc con elvalor de la dirección de la localidad que contiene elprimer código de instrucción deI progra¡Tra.

Contador del programa (pC).

EI contador det programa es un re€istro de 1ó bits quecontinuamente tiene la dirección de la localización clen¡emoria quE se va a accesaF para obtener el código de lapróxima instrucción a e'jecutarse en la cpu. Al conrienzodel ciclo de la instrucciónr la Z-A@ envía el contenido

del contador del progranra al bug de direcciónr eI cual esIa direcci ón de una local i dad especí f i ca de n¡en¡or ia.

98

El contador del progt^ama se increcrenta en uno cada velzque el microFocesador lee eI códiso de la instrucción

contenida en la local idad direccion¿lda. De esta f ornra eI

contador del programa direcciona secuencialmente las

localidades de Ia memoria donde se encuentra almacenado

el progra¡rra.

Registro de instrucción

Una ver que se carga el contador del progr.aÍrra con la

dirección de la primera locatidad del trrograrrar el

n¡icroprocesador inicia la ejecuación del prcgrama

enviando al buffec de dirección el cruntenido del pC, el

cual se transmite por eI bug de dir ección fracia lanren¡oria. Aderrásr eI nricroprocesador envia a nivel ba'jolas sefrales l"lEf"lR c RD. La n¡enror ia responde a estas

señales de control enviando el contenido de la localidad

direccionada al bus de datos. Posteriormente la cpu lee

este contenido en un regístro conocido corrro ', Registro rje

instrucción" r IR.

cada ver que llega un valor al registro de instrucciónmicroprocesador 1o interFreta como un código

i nstru cc i ón.

Registror control de dirección g de datoE

eI

de

La memoria no únicamente se carga con los códigos de las

99

instrucciones del programar Eino que también almacena

datos. Cuando la CPU lee los datos ncl los debe aln¡acenar

en los registros de instrucción por que los interPretaría

como códigos de instruccionesr g cofTro tales los

ejecutará. Por Io tantor la CPU debe contar trcln algunos

registros especiales para recibir eete tipo de datog.

EI microprocesador Z-A@

separados en dos grupos:

Grupo unoi Ar Br Cr Dr Er

Grupo dos: A'r S'r C'r D"

tiene L4 registros de bitE

HrC

Etr

L.

Ht : I L".

Las instrucciones trabaJan con Ios registros del grupo

uñor p€il o con las instrucciones EX C EXX se logra e5 I

intercambio entre los contenidos de 1o:; regigtros deI

grupo uno con los contenidos de loe registros del grupo

dos. EI grupo dos se uti I i¡a en cierta farma coffro Etag,li

del grupo unor dentro de la proFia CPIJ.

Estos registros se pueden utili¡ar en forn¡a individual

corrre registros de B bits'r ó en pares de registros para

manejarse conro registros de 16 l¡itE en la gigu iente

forma: B-Cr D-E c H-L. En cada pápr los registros P.r Dr c

H contienen los bitE de más alto orden u los regi:itros Cr

E u L los bitE de más baio orden. Estc¡s registros en

fornra de parejas toman los non¡bres de BCr DE c HL.

Se puede transferir datos de B bitE entre el bus interno

100

de la CPU g cualquiera de los registros; inclugendo alcontador del prograrnar g al apuntador cle EtEqlir g losregistros de índice Ix e Iy. E:¡tos cuatro rirltimosregistrog requieren de dos datos Je B hit¡. Las selecciónde los registros se Feali¡a por medio de un registro¡nultiplexor selector que recibe los comandos desde lasección de control. El contador del Frogramiqr elaPuntador del Etagli C los registr{trs, IX e Iv al inrentan alregistro de contrc¡l ile dirección. Et registro de contralde dirección también recibe datos de 1ó bits decualqu iera de los tre= pare-¡ de reg istros3.

Con log 14 registros de proFógito Eeneral .se pelrmitenefectuarr po'^ medio de las ine;trucciones las siguientesfunciones!

Recibir datos desde la menroria.

Enviar datos a Ia nrenroria.

fncrerrentar ó decrementar en uno su contenido.

Formar unareg istros ) .

dirección sus contenidos ( par de

Transferir datos entre eI 1os.

Tener un operando durante Ias funciones de la ALU.

101

- Unidad Aritmética c Iógica

Las operaciones de Los datos dentro rje Ia CpU Z-A@ se

realiran pop un grupo de corrrponerltesi 1ógic¿tg conocidas

conrunnrente corTro unidad aritniética c lógic¿rr ALU. La ALUtiene Ia Ióeica Fara L levar ¿t c¿rbo las siguiernters

operáciones:

Suma binaria.

tJperaciones aritnrética c lógicas.

Compler¡entar una palabra de d.eto.

Correr un hit a la derecha o a la i¡quierda una

de dato.

pa I abra

R*gistrar ciertos resultados inrportantes de lasoPeraciones aritnréticas c Iógicas comn ácarrec¡r signoracat^r"e,cr aux i 1 iar, par i dadr g si el resju l tado es cero. ElPegistro que alrnacena esta información se conoce trtrmo

"Registro de banderas".

Corrparar.

Poner o limpiar un bil.

Probar un bit.

1@?

Si se nÉcesita cualquier otra manipulación más completa

de una palabra de datos se debe recurrir a la conrt¡ir¡ación

de estaE funciones de la ALU.

Controles de los buses de dirección c de datos

Estos controlesr de tres estadosr sE usan p3Fc1 aisl¿rr los

buses internos de la cPU de los buses e¡:ternos. Elcontrol del bus de datos Fermite a l¿r cpur en eI rrodo cjesalidar cargar el contenido de un registro en el buse;rterno g¡ en el nrodo de entradar leer en un registro erlcontenido deI bus externo.

El control det bus de dirección permite enviar unadirección al bus de dirección externa desde eI contadordel programar ápuntador del Elagbr Fegistros pal ESrregistros de índice o de el reqistro vector deinterrupción. cada uno de estos registros puede enviaruna dirección de 1ó bitsr dependiendr: rjel ciclo der,áqu ina en e.liecución.

l. ?. l. fnstrucciones del 2-A0,

Conformación de un programa

El mnemónico de una instrucción es un térmÍnc¡ que au¡li I iaal Frogramador a recordar 1as operaciones que realira lainstrucción. Por ejemplor mnemónico de instrucción

1@3

decrementar es DEC U la de nrover es LD. Para el

prograrrador es más práct i co ut i I i rar los n¡nenrón i cos de

las instrucciones cuando está desarrollando en eI papel

un programar gut uti I i ¡ar los códigog binar ios. Es ÍfráE

fácil recordar quc! mnemónico INC A es una instruceiónpara incrementar en uno el contenido de-, I acunrulador que

recordar que el códieo 3CH es Ia ¡nisma instrucción.

Aunque el progranrador puade

microprocesador únicamente

binar ios. Por 1o tantor rina

su programa Io debe convertir

el Z-A@ 1o pueda ejecutar.

ut i I i rar los mnemóni cosr el

puede manejar los códigos

ve¡ que el progranrador tiene

a códigos binarios paFa que

Cuando se disefra una computadc¡rar los ingsrnieros

desarrollan lo que se conoce cclmo la unidad central de

procesos CPU de Ia corrputadora que tiene Ia habiliad de

ejecutar una serie particular de inEtrucr:iones. La CPU

está diseñada en tal forma que una operación especifica

se ejecuta cuando la lógica de control det la CPU recibe c

decodif ica el código de una inst¡^ucción par ticular.

ConEecuentenrenter Ias operaciones que s3e pueden e*riecutar

For la CPU definen la "serie de instruciones" de la

cofl¡pu tadora.

Cada instrucci ón de 1a computadora Ie pernri te al

Progranrador ordenar e iniciar la eJecución de una

operación específica. Todas las corrrputador¿rs tienen

LA4

implementadas ciertas operaciones aritnrÉticas en su serie

de instruccionesr tales conrcl la de sumar los conten i dos

de dos registros. Algunas inclugen instrucciones de

oFeraciones lógicas (QBt ANDn etc. ) u cle operaciones

sobre los registros (decrenrentar el contenido de un

regiEtror etc.)- Las series de instrucciones cuentan con

instrucciones que mueven datos entre los registr.osr entre

registros g local idades de nrenroria g entre un registro c

dispositivos de E/5. La n¡agoría de las series de

instrucciones también proporcion¿rn instr.ucciones de

"condición". Una instrucción condicional específica que

una c¡peración se e-jecutará rjrnicanrente si se cunrplen

ciertas condicionesi por e.jemplor EEltar a stra dirección(rornpiendo 1a secuencia) papa eliecutar una instrucción enparticular si el resultado de la rjrltin¡a operación fue

cero. Las instrucciones condicit:nales proporcionan a un

P¡^og|^anra con la capacid¡rd de " hacer decisiones".

Por la ot^gan i raci ón I óg i ca

instrucciones en un pt^ograrrEl ,

" or denar " a 1a cclmpu tadora

específica c r-'rtil.

de una secuencia de

el prograrrrador 1e puede