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Entornos Integradosde Automatización

Ingeniería de Sistemas y Automática

IEC-61131 Presentación, Oct. 2006 1

Autómatas Programables:IntroducciIntroduccióón al Estn al Estáándar IECndar IEC--6113161131

Felipe Mateos Martín

IECIEC--6113161131




La Norma IECLa Norma IEC--61131 se refiere a:61131 se refiere a:

• Los autómatas programables (AP ó PLC´s) y a sus periféricoscorrespondientes, tales como:

- Los equipos de programación y depuración (PADT´s)- Los equipos de ensayo (TE´s)- Los interfaces hombre-máquina (MMI´s)

Esta norma no trata del sistema automatizado, del cual el autómataprogramable es un componente básico.

PADT: Programming And Debugging ToolTE: Test EquipmentMMI: Man-Machine Interface




LaLa finalidad de esta Norma IECfinalidad de esta Norma IEC--61131 es:61131 es:

• Definir e identificar las características principales que se refieren a laselección y aplicación de los PLC´s y sus periféricos.

• Especificar los requisitos mínimos para las características funcionales, lascondiciones de servicio, los aspectos constructivos, la seguridad generaly los ensayos aplicables a los PLC´s y sus periféricos.

• Definir los lenguajes de programación de uso más corriente, las reglassintácticas y semánticas, el juego de instrucciones fundamental, losensayos y los medios de ampliación y adaptación de los equipos.

• Dar a los usuarios una información de carácter general y unas directricesde aplicación.

• Definir las comunicaciones entre los PLC´s y otros sistemas.




Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:

Parte 1: Información generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programaciónParte 4: Guías de usuario (TR)Parte 5: ComunicacionesParte 7: Fuzzy ControlParte 8: Guías de programación (TR)




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón Generaln GeneralObjetivos

• Se dan las definiciones y un glosario de lostérminos utilizados en esta norma.

• Se identifican las principales características de lossistemas de autómatas programables.




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón Generaln GeneralDefiniciones

Programación de aplicación, lista de asignaciones, sistema automatizado,disponibilidad, BCD, datos booleanos, bus, componente, conexión/desconexión, listade referencia cruzada, equipo de comunicación de datos (DCE), equipo terminal dedatos (DTE), ejecución, parada de seguridad, imagen de entrada/salida, entrada,instrucción, fallo interno, diagrama de escalera , lenguaje (FBD, IL, LD, ST, SFC),sistema de control lógico, procesador principal (MPU), interface hombre-máquina(MMI), tiempo medio entre fallos (MTBF), red, en línea, salida, programa, periférico,barras de corriente, autómata programable (AP ó PLC), equipo de programación ypuesta a punto (PADT), estación de entrada/salida remota (RIOS), reinicio, sistema decontrol secuencial, transmisión de datos en serie, soporte lógico (software), salida enmodo fuente/sumidero, equipo de ensayo (TE), tiempo (retardo, ejecución, respuesta,exploración, transferencia), temporizador (de retardo de conexión/desconexión),programa de usuario, perro guardián, bit, byte, palabra… GLOSARIO…




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalEstructura funcional de un sistema de autómata programable

• Función de tratamiento de la señal.• Función de interfaz con los sensores y actuadores.• Función de comunicación.• Función de interfaz hombre-máquina.• Funciones de programación, puesta a punto, ensayo y

documentación.• Funciones de alimentación de corriente



IEC-61131 Presentación, Oct. 2006




Conjunto deinstruccionesConjunto de

instrucciones

SistemaoperativoSistema

operativo

Ejecución delprogramaEjecución del

programaMemoria deprogramaMemoria de

programa

Memoria dedatosMemoria de

datos

Acometidade la red

Funciones detratamiento

Funciones de interfaz consensores y actuadores

Funciones de interfazhombre-máquina

Funciones de program.,puesta a punto y ensayo

Funciones decomunicación

Máquina/proceso

Operador

Programador

Funcionesdealimentacióncorriente

Parte 1:Parte 1:InformaciInformacióónngeneralgeneralEstructura funcionalde un sistema deautómata programable




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunción de interfaz con los sensores y actuadores

Tipos deseñales de E/S

Tipos deseñales de E/S

• Binarias• Digitales• Analógicas• Etc.

Características delsistemas de E/S

Características delsistemas de E/S

• Tratamiento• Conversión• Aislamiento

Máquina/proceso

Unidad de tratamiento

Alimentación




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunción de interfaz hombre-máquina (MMI)

Información deestado, valores

Información deestado, valores

Consignas,ajustes

Consignas,ajustes

Operador




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunciones de programación, puesta a punto, ensayo y documentación

ProgramaciónProgramación

Arranque delsistemaautomatizado

Arranque delsistemaautomatizado

Programador

Documentacióny archivado

Documentacióny archivado




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalDisponibilidad y fiabilidad, es responsabilidad del usuario en cuanto a:

• Arquitectura del sistema automatizado. Redundancias,tolerancia a fallos, funciones de diagnóstico.

• Arquitectura del sistema del autómata programable, porejemplo, estructura modular con autodiagnóstico

• Diseño, ensayo y mantenimiento del programa deaplicación. Incluir funciones de diagnóstico de la ejecución, análisis ydetección de averías.

• Condiciones de instalación y servicio. Mejorar las condicionesde trabajo y del entorno.




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalCaracterísticas ergonómicas

• Generales. Uso eficaz del sistema del AP y sus periféricos, reducción deerrores, fatiga y riesgo para el operario.

• Indicadores de estado, para CPU´s, fuentes de alimentación y elsistema de E/S.

• Pantallas y teclados. Visibilidad, disposición, confirmaciones, ...

• Otras recomendaciones. Ventiladores, acabado superficial, aristasvivas, portabilidad.




Parte 1: InformaciParte 1: Informacióón generaln generalDefiniciones de “soporte Físico” (Hardware) de un sistema AP

Autómata programable

Procesadorprincipal

Estacionesde E/Sremota

NO TRANSPORTABLE

. . . . TRANSPORTABLE . . . .

. . . . . PORTÁTIL . . . . . . . .

Procesadorprincipal

Estacionesde E/Sremota

Periféricospermanentes

Periféricosno-conectablesen línea

Periféricosconectablesen línea

Pariféricos

Instalación permanente

Sistema del autómata programable (Sistema AP)

Instalación NO-permanente




Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento


Módulosde comunica-ción


Módulosde salidasMódulos

de salidas

Módulosde entradasMódulos

de entradas

Fuente de alimentación

Entradas digitalesy analógicas

Salidas digitalesy analógicas

Acometidade la red

Procesador principal

Periféricos(permanentes/ NO-permanentes)

Estación de E/Sremota Sistema del autómata

programable (AP)

Límite de la norma

Parte 1:Parte 1:InformaciInformacióón generaln generalEsquema de interfaz

Transmisión serie,etc.: ordenadores,impresoras




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposObjetivos

En esta parte se especifican:

• Los requisitos eléctricos, mecánicos y funcionales para losautómatas programables y los periféricos correspondientes, asícomo las condiciones de servicio, almacenamiento y transporteaplicables.

• La información que ha de suministrar el fabricante.• Los métodos y procedimientos de ensayo que han de utilizarse

para la comprobación del cumplimiento de los requisitos por partede los autómatas programables y sus periféricos.




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposDefiniciones

Parte accesible, batería, circuito o equipo (clase I, II, III), factor de cobertura,línea de fuga, tierra, inmunidad, entrada/salida digital, aislamiento,alimentación de red, procesador principal (MPU), microentorno, salida aprueba de cortocircuitos, categoría de sobretensión, grado de contaminación,conector desmontable, temperatura (aire ambiente), ensayo, cableado(interno, externo), ...




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposCondiciones de servicio y requisitos del entorno físico

Es responsabilidad del usuario que no se rebasen las condiciones de servicio:

• Condiciones de servicio normales.

O Condiciones del entorno físico: temperatura, humedad, contaminación,inmunidad a la corrosión, altitud.

O Condiciones de servicio y requisitos eléctricos: alimentaciones, ruidoeléctrico, sobretensiones, etc.

O Condiciones de servicio y requisitos mecánicos: Vibraciones, choque,caída libre.

• Condiciones de servicio especiales. Polvo, humo, partículasradiactivas, vapores, sales, insectos, pequeños animales, etc.

• Requisitos para el transporte y almacenaje: temperatura, presiónatmosférica, humedad relativa.








Módulosde salidasMódulos

de salidas

Módulosde entradasMódulos

de entradas

Fuente de alimentación

Entradas digitalesy analógicas

Salidas digitalesy analógicas

Transmisión serie,etc.: ordenadores,impresoras

Acometidade la red

Procesador principal

Periféricos(permanentes/ NO-permanentes)

Estación de E/Sremota Sistema del autómata

programable (AP)

Límite de la norma

Parte 2: Especificaciones yParte 2: Especificaciones yensayos de los equiposensayos de los equiposRequisitos eléctricosEsquema típico de un sistema AP




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos eléctricos

• Alimentación de corriente alterna (c.a.) y continua (c.c.).• E/S digitales.• E/S analógicas.• Interfaces de comunicación.• Procesador(es) principal(es) y memoria(s) del sistema AP.• Estaciones de entrada/salida remota (RIOS).• Periféricos: PADT, TE, MMI.• Inmunidad al ruido y ruido emitido.• Propiedades dieléctricas.• Autodiagnósticos y diagnósticos.




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos mecánicos

• Protecciones contra el riesgo de choque eléctricos.• Requisitos de distancias en el aire y líneas de fuga.• Requisitos de inflamabilidad para materiales aislantes.• Envolvente.• Requisitos mecánicos de los materiales de conexión..• Disposiciones para la tierra de protección.• Tierra funcional.• Cables y conectores de interconexión.• Conexión/desconexión de unidades desmontables.• Requisitos de la batería.• Marcado e identificación.




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposInformación que debe facilitar el fabricante

El fabricante deberá facilitar a los usuarios la información necesaria para laaplicación, proyecto, instalación, puesta en marcha, funcionamiento ymantenimiento del sistema de autómata programable. Adicionalmente elfabricante puede ocuparse de la formación del usuario.

• Tabla resumen con la información que se debe facilitar.• Tipo y contenido de la información escrita: Catálogos y hojas de

características, manuales de usuario, documentación técnica.• Información relativa al cumplimiento de esta norma.• Información relativa a la fiabilidad.• Información relativa a la seguridad.




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones

• Se define como ha de verificarse la conformidad del autómataprogramable y sus periféricos correspondientes con los requisitosfijados en las partes 1 y 2 de la norma.

• Estos ensayos NO se refieren a los métodos de aplicación de losAP para cumplir con los requisitos del sistema automatizado.

• Se dividen en ensayos de tipo y ensayos de rutina.




Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones

• Ensayos de tipo• Equipos a ensayar.• Procedimientos de verificación.• Condiciones generales para los ensayos.• Ensayos climáticos, mecánicos y eléctricos.• Verificación de las características de la alimentación de c.a. y c.c.• Verificación de las características de entrada/salida.• Verificación de las características del procesador principal.• Verificación de las estaciones de E/S remotas.• Verificación de las características de los periféricos.• Verificación del autodiagnóstico y diagnóstico.

• Ensayos de rutina• Ensayo estándar de rigidez dieléctrica• Ensayo de continuidad de la tierra de protección.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnObjeto y campo de aplicación

• Definir los lenguajes de programación de uso máscorriente, las reglas sintácticas y semánticas, el juego deinstrucciones fundamental, los ensayos y los medios deampliación y adaptación de los equipos.

Es el interface entre el programador yel sistema de control




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnDefiniciones

Tiempo absoluto, vía de acceso, acción, argumento, matriz, asignación,bloque funcional biestable, cadena de bits, cuerpo, llamada, cadena decaracteres, comentario, compilar, tipo de datos, declaración, delimitador,doble palabra, flanco ascendente/descendente, función, diagrama de bloquesfuncionales, direccionamiento, valor, parámetro de entrada, instancia, literalentero, palabra clave, etiqueta, real largo, temporizador con retardo deconexión/desconexión, parámetro de salida, sentido de corriente, unidad deorganización de programa, recurso, tarea, retorno, etapa, secuencia,transición, representación simbólica, etc...




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnEl estándar IEC-61131

Elementos comunes

Lenguajes de programación




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónn

Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración

Lenguajes de programación• Lista de instrucciones (IL)• Texto estructurado (ST)• Diagrama de bloques funcionales (FBD)• Diagrama de contactos (LD)




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos comunes. Tipos de datos y variables

• Tipos de datos: booleanos, enteros, reales, byte, palabra, cadenasde caracteres, fecha, hora_del_día, canal analógico de entrada, ..., tiposde datos derivados (creados por el usuario).

BOOL, INT, REAL, BYTE, WORD, STRINGDATE, TIME_OF_DAY, ...

• Variables. Asignan direcciones del hardware: E/S , memoria y datos.Locales o globales. Hacen la programación independiente del hardware.

¿Qué es esto?01010101 10101010




ConfiguraciConfiguracióónn

Tarea TareaTarea Tarea

RecursoRecurso

Programa Programa Programa Programa

FB FB FB FB

Variables globales y representadas directamente

Vías de acceso

Función de comunicación (IEC 61131-5)

Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos comunes. Modelo de software

F





Tarea Tarea Tarea

Recurso

Programa Programa Programa

FB FB FB FB


Vías de acceso


Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnModelo de software. PLC convencional.

F

Tarea

Programa

Recurso




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnModelo de comunicación de variables (I)

• Flujo de datos dentro de un programa

Programa A

a

FB1 FB2FB_X FB_Y

b




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnModelo de comunicación de variables (II)

• Comunicación mediante variables globales

Configuración C

VAR_GLOBALx: BOOL;

END_VAR

Programa A Programa BVAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR

VAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR

FB2FB1FB_X FB_Y

ba x x




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnModelo de comunicación de variables (III)

• Bloques funcionales de comunicación

Configuración C Configuración D

Programa A Programa B

FB1 FB2

FB_X FB_Y

ab

send1 rcv1

SD1 RD1




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnModelo de programación

Elementos de los lenguajes de programación de un AP

• Tipos de datos derivados• Unidades de organización de programa, POU´s

FuncionesBloques funcionalesProgramas

• Elementos del diagrama secuencial (SFC)• Elementos de configuración

Variables globalesRecursosTareasVias de acceso

Fig. 2c- Bloques funcionales de comunicación

Programade aplicación





Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación•• Unidades de organizaciUnidades de organizacióón del programan del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración





Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnUnidades de organización del programa (POU´s)

Programas

Bloquesfuncionales

Funciones




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnUnidades de organización de programas, POU´s.

PROGRAM

GLOBAL

LocalType

FUNCTION

INPUT

LocalType

FUNCTION_BLOCK

INPUT OUTPUT IN_OUT EXTERNAL

LocalType

Programa de aplicación




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Funciones

• Una función se define como una unidad de organización delprograma que al ser ejecutada suministra exactamente un elementode datos y cuya invocación se puede utilizar en lenguajes literalescomo operando en una expresión. Ejemplo:

X := SIN(Y)+ COS(Z)

• Las funciones no deben contener ninguna información de estadointerno, es decir, que la invocación de una función con los mismosargumentos (parámetros de entrada) debe suministrar siempre elmismo valor (salida).




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Funciones.

• Funciones estándar:

ADD, SQRT, SIN, COS, MIN, MAX, AND, OR, etc…

• Funciones definidas por el usuario (ejemplo):

FUNCTION Simple: REALVAR_INPUT

A, B : REAL;C : REAL:= 1.0;

END_VARSimple := A*B/C;

END_FUNCTION

Declaración de variables

Cuerpo de la función

Nombre




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Bloques funcionales, FB´s

• Un bloque funcional es una unidad de organización del programa que al serejecutada suministra uno o más valores. Existe la posibilidad de crear múltiplos(copias) de un bloque funcional, denominadas instancias.

• Cada instancia llevará asociado un identificador (el nombre de la instancia)y una estructura de datos que contenga sus variables de salida e internas.

• Todos los valores de las variables de salida e internas deberán persistir deuna ejecución del bloque funcional al siguiente, por lo que la llamada de unmismo bloque funcional con los mismos argumentos (parámetros de entrada)no tiene por qué dar siempre los mismos valores de salida.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Bloques funcionales. Ejemplo.

FUNCTION_BLOCK HisteresisVAR_INPUT

XIN1, XIN2: REAL;EPS: REAL; (* Banda de histéresis *)

END_VARVAR_OUTPUT

Q: BOOL := 0END_VAR

IF Q THENIF XIN1<(XIN2-EPS) THEN

Q:=0 (* XIN decreciendo *)END_IF;ELSEIF XIN1>(XIN2+EPS) THEN

Q:=1; (* XIN creciendo *)END_IF

END_FUNCTION_BLOCK

1

EPSEPS

0

XIN2

Q

Histeresis

QXIN1

XIN2

EPS

BOOL

REAL

REAL

REAL




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnUnidades de organización del programa (POU´s).

• Las funciones• Los bloques funcionales• Los programasLos programas

Los programas son “un conjunto lógico de todos los elementos y construccionesdel lenguaje de programación que son necesarios para el tratamiento de señalprevisto que se requiere para el control de una máquina o proceso medianteel sistema de autómata programable”.





Tarea Tarea Tarea

Recurso

Programa Programa Programa

FB FB FB FB


Vías de acceso


Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Programas

F

Tarea

Programa

Recurso

PLC convencional.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnPOU´s. Programas.

• Flujo de datos dentro de un programa

• Comunicación entre programas:* en la misma configuración (variables globales), o* en configuraciones distintas (vías de acceso, comunicaciones)

Programa AFB1 FB2

Programa A Programa B





Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa•• GrGrááfico Funcional Secuencial (SFC)fico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración





Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnSequential Function Chart, SFC

• SFC describe el comportamiento secuencial del programa decontrol. Deriva de las Redes de Petri y Grafcet (CEI 848).

GrafcetDocumentaciónGrafcetGrafcetDocumentación

SFCConjunto de elementosde control de ejecuciónde una POU

SFCConjunto de elementosde control de ejecuciónde una POU

IECIEC--6113161131

• Permite dividir el problema en partes• Facilita el rápido diagnóstico de problemas y las tareas

de mantenimiento




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnSequential Function Chart, SFC

• SFC consiste en un conjunto de etapas (STEP´s) en los cuales se realizan unaserie de acciones (ACTION BLOCK´s) y unas transiciones (TRANSITION´s) quepermite la evolución de una etapa(s) a la(s) siguiente(s).

Paso 1 N Llena

Step 3

Etapa 2 S Vacia

Transition 1

Transition 2

Bloque de acciBloque de accióónn

“a” “b” “c”

“d”

“a” Cualificador“b” Nombre de la acción“c” Indicador booleano“d” Acción en LD, FBD, ST ó IL




Etapa 1 N Llenar

Etapa3

Etapa2b S Vaciar

Transición 1b

Transición 2b

Etapa2a S Mezcla

Transición 1a

Transición 2a

Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnSequential Function Chart, SFCPermite secuencias alternativas y simultáneas

Ejemplo desecuencias alternativas





Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)•• Elementos de configuraciElementos de configuracióónn






Tarea TareaTarea Tarea

RecursoRecurso

Programa Programa Programa Programa

FB FB FB FB


Vías de acceso


Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos comunes. Modelo de software

F




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos de configuración.

Una configuración se compone de:

RECURSOS

TAREAS

VARIABLES GLOBALES

VIAS DE ACCESO

Veamos esto con un ejemplo ....




CONFIGURATION CELL_1

TASKSLOW_1

TASKPER_2

TASKFAST_1

TASKINT_2

PROGRAM F PROGRAM G PROGRAM F PROGRAM H

Ay1y2

SLOW_1

Bb1b2

FAST_1

Cc1

Dd1

y2

Comunicación

RESOURCE STATION_1 RESOURCE STATION_2

P1 P2

SLOW_1

x1x2

y1 FB1 FB2out1

P1 P4

PER_2

FB1 FB2

PER_2

INT_2HOUT1

BAKER ABLE CHARLIE DOG GAMMA ALPHA BETAVIAS DE ACCESO

%IX1.1 w z2z1 %QW5

VARIABLES GLOBALES Y REPRESENTADAS DIRECTAMENTE

x1x2

y1

Ejemplo Configuración




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnEjemplo de configuraciEjemplo de configuracióón...n...Declaraciones de bloques funcionales y parámetros

FUNCTION_BLOCK AVAR_OUTPUT y1:UINT;

y2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK

FUNCTION_BLOCK BVAR_INPUT b1:UINT;

b2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK

FUNCTION_BLOCK CVAR_OUTPUT c1:BOOL;END_VAR

END_FUNCTION_BLOCK

FUNCTION_BLOCK DVAR_INPUT d1:BOOL; END_VARVAR_OUTPUT y2:INT; END_VAR

END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM FVAR_INPUT x1: BOOL; x2: UINT; END_VARVAR_OUTPUT y1: BYTE; END_VAREND_PROGRAMPROGRAM GVAR_OUTPUT out1: UINT; END_VARVAR_EXTERNAL z1: BYTE; END_VARVAR FB1: A; FB2: B; END_VARFB1(...); out1 := FB1.y1; z1 := FB1.y2;FB2(b1 := FB1.y1) ; b2 := FB1.y2);END_PROGRAMPROGRAM HVAR_OUTPUT HOUT1: INT; END_VARVAR FB1: C; FB2: D; END_VARFB1(...);FB2(d1 := FB1.c1) ; HOUT1 := FB2.y2;END_PROGRAM




Parte 3:Parte 3:Lenguajes deLenguajes deprogramaciprogramacióónnEjemplo deEjemplo deconfiguraciconfiguracióón...n...Configuraciones,recursos, variables

CONFIGURATION CELL_1VAR_GLOBAL w : UINT; END_VARRESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1

VAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARTASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;

F(x1 := %IX1.1) ;PROGRAM P2 : G(out1 => w,

FB1 WITH SLOW_1,FB2 WITH FAST_1) ;

END_RESOURCERESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2

VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;AT %QW5 : INT ;

END_VARTASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;PROGRAM P1 WITH PER2 :

F(x1 := z2, x2 := w) ;PROGRAM P4 WITH INT 2 :

H(HOUT1 => %QW5,FB1 WITH PER_2) ;

END_RESOURCEVAR_ACCESS

ABLE : STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;BAKER : STATION_1.P1.X2 : BOO READ_ONLY ;CHARLIE : STATION_1.z1 : BOO READ_ONLY ;DOG : w : BOO READ_ONLY ;ALPHA : STATION_2.P1.y1 : BOO READ_ONLY ;BETA : STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;GAMMA : STATION_2.z2 : BOO READ_ONLY ;

END_VAREND_CONFIGURATION

CONFIGURATION CELL_1VAR_GLOBAL w : UINT; END_VARRESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1

VAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARTASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;

F(x1 := %IX1.1) ;PROGRAM P2 : G(out1 => w,

FB1 WITH SLOW_1,FB2 WITH FAST_1) ;

END_RESOURCERESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2

VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;AT %QW5 : INT ;

END_VARTASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;PROGRAM P1 WITH PER2 :

F(x1 := z2, x2 := w) ;PROGRAM P4 WITH INT 2 :

H(HOUT1 => %QW5,FB1 WITH PER_2) ;

END_RESOURCEVAR_ACCESS

ABLE : STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;BAKER : STATION_1.P1.X2 : BOO READ_ONLY ;CHARLIE : STATION_1.z1 : BOO READ_ONLY ;DOG : w : BOO READ_ONLY ;ALPHA : STATION_2.P1.y1 : BOO READ_ONLY ;BETA : STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;GAMMA : STATION_2.z2 : BOO READ_ONLY ;

END_VAREND_CONFIGURATION




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos de configuración. Tareas.

Tarea es un elemento de control de ejecución que es capaz de iniciarla ejecución de un conjunto de POU´s: programas y bloques funcionales,

cuyas instancias están en la declaración de los programas.

TASKSLOW_1

TASKFAST_1

PROGRAM F PROGRAM G

SLOW_1 FAST_1

RESOURCE STATION_1

P1 P2

SLOW_1

FB1 FB2

Las tareas son habilitadasimplícitamente cuandoestá habilitado el recurso alque están asociadas.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnElementos de configuración. Tareas.

Existen dos modos de control de la ejecución de tareas:

TASK

PRIORITY

INTERVAL

SINGLE

Nom_task

BOOLTIME

UINT

• Por evento: Ejecución por flanco ascendente de la entrada SINGLE• Por tiempo: Ejecución periódica según la entrada INTERVAL..

� PRIORITY establece laprioridad de las tareas ( 0 - máxima)

� Varios POU´s pueden estar asociadosa la misma tarea.

� No pueden existir tareasa la vez por evento y temporizadas..




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnEl estándar IEC-61131

Elementos comunes

Lenguajes de programaciLenguajes de programacióónn




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónn4 Lenguajes de programación

• Lenguajes gráficosDiagrama de escalera (“Ladder Diagram”, LD)Diagrama de Bloques Funcionales (”Function Block Diagram, FBD)

• Lenguajes literalesLista de instrucciones (“Instruction List”, IL)Texto estructurado (Texto estructurado (““Structured TextStructured Text””,, STST))

La selección del lenguaje de programación depende de la experienciadel programador, de la aplicación concreta, del nivel de definición de laaplicación, de la estructura del sistema de control y del grado decomunicación con otros departamentos de la empresa...




Programación con lenguajesconocidos de PLC... y lenguaje de alto nivel

LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomáticaAND DesbloqueoST Funcionamiento

LD Entrada_01

IL

( )S_01 S_02

S_03

Manual

S_01 LD

TONTiempo_01

XORS_01S_02S_03 Lámpara

T#12s400ms

FBD Tiempo actual

Start

Paso_1

Paso_2

S_01

Transición_02

Transición_Fin

SFC

IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO

X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;

END_FOR;END_IF; ST




Características comunes:

Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnLenguaje Gráficos (LD y FBD)

• Los elementos del lenguaje gráfico se representan mediante caracteresISO/CEI 646 o elementos gráficos o semigráficos.

• Una red es un conjunto de elementos gráficos interconectados, que debeser identificada (un número, p.e.).

• Reglas de evaluación de redes. Vías de realimentación.• Posibilidad de saltos y retornos (condicionales e incondicionales).

( )S_01 S_02

S_03

Manual

S_01 LD TONTiempo_01

XORS_01S_02S_03 Lámpara

T#12s400ms

FBD Tiempo actual




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnDiagrama de escalera (“Ladder Diagram”, LD)Características:• Barras de alimentación.• Elementos de enlace y estados: flujo de energía.• Contactos, bobinas y bloques funcionales• Orden de evaluación de las redes.

MAN S_0 Lma

FCS EM

KMB

Ejemplo:




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnDiagrama de Bloques funcionales (FBD)Características:• La representación es coherente con la Norma CEI 617-12.• Las salidas de los bloques funcionales no se conectarán entre

sí (se precisa bloque “OR”).• La evaluación de una red estará terminada antes de la siguiente.

Ejemplo:Start

IN

PT ET

QEMER

T#4s400ms

KM

V_temp

TONAND




Características comunes:

Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnLenguaje Literales (IL y ST)

• La representación de literales.• Los siguientes elementos de

estructuración de las POU´s:

TYPE ... END_TYPEVAR ... END_VARVAR_INPUT ... END_VARVAR_OUTPUT ... END_VARVAR_IN_OUT... END_VARVAR_EXTERNAL .. END_VARFUNCTION ... END_FUNCTIONFUNCTION_BLOCK ... END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM .. END_PROGRAMSTEP ... END_STEPTRANSIION ... END_TRANSITIONACTION ... END_ACTION

LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomáticaAND DesbloqueoST Funcionamiento

LD Entrada_01

IL

IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO

X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;

END_FOR;END_IF; ST




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnLista de Instrucciones (“Instruction List”, IL)Características:

• Instrucciones:Etiqueta Operador Operando Comentario

START: LD Arranque (*Pulsar botón *)ANDN %MX5 (* No inhibidor *)ST SALIDA (* Conecta calefactor *)

• Operadores:LD, ST, S, R, AND, OR, XOR, ADD, SUB, MUL, DIV, GT, GE, EQ,NE, LE, LT, JMP, CAL, RET, )

• Funciones y bloques funcionales. Se coloca el nombreen el campo del operando y los parámetros, si los lleva, enentre paréntesis. Se emplea la operación CAL.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnTexto estructurado (“Structured Text”, ST)Características:

• Similar al Pascal. Alto nivel, estructurado en bloques.• Expresiones:Es una construcción sintáctica que al se evaluada

proporciona un valor. Está compuesta por operadores y operandos.La evaluación se efectúa según una tabla de prioridades.

• Sentencias:De asignación (:=),De control del flujo del programa:

llamada a bloque funcional, RETURNDe selección: IF, CASEDe iteración: FOR, WHILE, REPEAT, EXIT




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnTexto estructurado (“Structured Text”, ST)

Ejemplo:

IF Dato = “EOF” THENFOR indice:=1 TO 128 DO

x:= Read_dato(Canal[indice);IF x>2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;

END_FOR;END_IF




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnEntornos de programación

Muchos de ellos ofrecen:

g Pantallas de programación gráficag Soporte para múltiples ventanasg Operaciones con el ratóng Menús desplegablesg Ayuda en líneag Verificación del software

durante el diseño




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnCaracterísticas claves de la calidad IEC 61131-3

� Software Estructurado - a través de configuraciones,Recursos y Unidades de Organización de Programa(POUs).

� Tipeado de Datos - a través de lenguajes que restringenlas operaciones a los tipos de datos adecuados.

� Control de la Ejecución - a través del uso de Tareas.

� Comportamiento Secuencial Complejo - a través delos Esquemas Funcional Secuencial.

� Encapsulación del Software - a través del uso dePOUs, estructuras y tipos de datos complejos.




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnBeneficios del estándar para los usuarios

EducaciónInstalación

MantenimientoProgramación

Control deprocesos

Discrete Mnf

Integrador desistemas

¿Usted ?




Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacióónnBeneficios del estándar para los usuarios

g Reduce el gasto en recursos humanos:formación, depuración, mantenimiento, ...

g Evita fuentes habituales de problemaspor su flexibilidad y reusabilidad.

g Técnicas de programación adecuadas atodos los sectores.

g Combinación de elementos y modos derepresentación.

g Incrementa la conectividad ycomunicacón entre departamentos ycompañias.

Function"LIMIT"

Function"TEST"

FunctionBlock"Turning"

FunctionBlock"Feeding"

FunctionBlock"Heating"

SoftwareLibrary

IECIEC--6113161131




El estándar es una realidaden papel, y ahora ...




Han creado el problema dela gallina y el huevo:

n Ven los beneficios del estándar,pero necesitan productosadecuados que cubran susnecesidades

n La demanda debe ser capazde cubrir los gastos eninvestigación y desarrollodelos productos

USUARIOSUSUARIOS PROVEEDORESPROVEEDORESVS.VS.

pres iec 61131.pdf

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