5º PARTE, LA TEMPORIZACIÓN

3º SECCIÓN. LA TEMPORIZACIÓN

En la entrega anterior, se vio como se programaban la marcha y la desactivación de las salidas. Ahora me voy a ocupar de la temporización.

Al principio dije que el tiempo en que el motor puede estar funcionando en estrella, oscila entre los 5 a 8 segundos. Así es que me voy a decantar por un tiempo intermedio, o sea 6 segundos. Pasado ese tiempo, el motor ya debería ir a las revoluciones de giro necesarias para mantener el funcionamiento en triángulo, por lo que el contactor de estrella debe desactivarse, e inmediatamente después, debe activarse el contactor de triángulo. Pero es que además debe hacerlo en ese orden para que en ningún momento los dos contactores, el de estrella y el de triángulo, estén conectados simultáneamente, ya que eso es muy perjudicial para el bobinado del motor. Para llevar a cabo esa temporización, comenzamos insertando en el programa, de la forma que ya se conoce, una nueva salida. La Q3, que será en donde se conecte la bobina del contactor KM3, o contactor de triángulo.

Lo siguiente es insertar la función de temporización, que se encuentra en la librería de funciones especiales, apartado temporizadores, y que se llama Retardo a la Conexión. Recordemos el aspecto de esa función (imagen de la derecha) y que se explicó en la 2º parte. También hay que insertar otro Relé Autoenclavador, que será el encargado de mantener activada la salida Q2 (contactor de estrella) pero solo durante los 6 segundos mencionados. Antes de realizar alguna conexión con las nuevas funciones insertadas, conviene ajustar el tiempo de la función. Para ello se selecciona la función B006 y se hace clic con el botón derecho del ratón. Aparecerá un menú con varias opciones y de todas ellas la que nos interesa es: Propiedades del Bloque. Al hacer clic sobre ella, aparecerá la ventana de la figura 1.

En esa ventana puede verse que hay dos pestañas: Parámetros y Comentario. A nosotros nos interesa la pestaña Parámetros. En la figura 1, y señalado con una flecha verde, está el control que nos permite seleccionar entre segundos, minutos u horas. La flecha roja señala las unidades de tiempo, mientras que el control que está entre éstos dos, indica las fracciones de tiempo, donde podremos configurar dichas fracciones (6:05, 6:30 segundos por ejemplo). Así, si se seleccionan segundos en el control que señala la flecha verde, lo que se tecle en el control que señala la flecha roja serán las unidades de tiempo: 1,l 2, 3, 4, segundos etc. Mientras que lo que se seleccione en el control que está a su derecha (la otra lista desplegable) serán las fracciones de segundo, es decir que si se selecciona 2,3 serán 2 segundos y 30 centésimas de segundo. Si se seleccionan minutos, las unidades de tiempo serán minutos, por consiguiente las fracciones que se seleccionen pasarán a ser segundos. Es decir que si se selecciona 2,3 teniendo seleccionado los minutos, serán 2 minutos y 3 segundos. Si se seleccionan horas, las fracciones pasarán a ser minutos. O sea 2,3 pasaran a ser dos horas y 3 minutos. 

Como a nosotros nos interesan los segundos, esa será la unidad de tiempo que seleccionamos, los fijamos en 6, hacemos clic en Aceptar y el temporizador B006 habrá quedado configurado. Para cumplir con la premisa de que el contactor de estrella no puede estar simultáneamente activado con el de triángulo en la transición, hay que insertar otro retardo a la conexión, el B011, que se encargará de desconectar el contactor de estrella 10 centésimas de segundo antes de que entre el contactor de triángulo, por lo que éste segundo temporizador habrá que configurarlo con 5,90 segundos.

Lo siguiente es conectar los bloques adecuadamente, con lo que el programa, después de las conexiones, quedará como muestra la figura 2. Los nuevos bloques insertados van del B006 al B011. Los bloques B007, relé autoenclavador, y B008, puerta OR, ya conocemos su funcionamiento. Los dos temporizadores B006 y B011 están configurados a 6 y 5,90 segundos respectivamente, y los bloques B009 y B010, son puertas AND con evaluación de flancos. 

Si ahora se pulsa el botón de Marcha, el contactor de línea y el de estrella se conectarán, pero también lo harán los temporizadores B006 y B011, y como el temporizador B011 está configurado a 5,90 segundos, y está conectado a la entrada R del bloque B002, y su salida está conectado a Q2 (contactor de estrella), éste se desactivará 90 centésimas antes que se active la salida Q3 (contactor de Triángulo). 

Sin embargo, ahora nos encontramos con que no podemos desactivar la salida Q3, por lo que necesitamos ver qué es lo que desactiva dicha salida, o lo que es lo mismo, parar el motor. Y eso es lo que vamos a ver ahora.

4º SECCIÓN. DETENER EL MOTOR

La programación de ésta sección es la más sencilla de todas, ya que solo hay que ocuparse de la detención del motor, es decir, que o bien cuando se pulse el botón de paro, o bien cuando salte el térmico las tres salidas (Q1, Q2 y Q3) deben desconectarse inmediatamente. Para ello, delante del bloque B007 se inserta una puerta “OR”, la B012, ya que tenemos que poder acceder a la entrada R de ese bloque, desde el pulsador de paro o desde el contacto del térmico. La conexión es simple, ya que solo hay que conectar la salida del bloque B005, (puerta OR) con una de las entradas del bloque B012 (la puerta OR recién insertada). Después, la salida del bloque B012, se conecta a la entrada R del relé autoenclavador B007. Una vez realizadas las conexiones pertinentes, el programa queda como se puede ver en la figura 3. En ella se observa que el único bloque que queda desconectado ahora es la entrada I4, que es donde se tiene que programar el rearme del programa, para cuando se produzca una avería por sobrecalentamiento en el motor.

Pero eso lo explicaré en la siguiente entrega, es decir, la programación de la última sección del programa, la que se encarga de rearmar éste en caso de que salte el térmico. O dicho de otro modo, en el momento en que el motor se pare porque ha saltado el térmico, aunque se reactive éste, cuando la temperatura del motor descienda a niveles seguros, el motor no se podrá poner en marcha de nuevo, si antes no se rearma el programa para quitar el estado de avería que había provocado el disparo del térmico.

Ángel Tejedor

Instalador Domótico X10

Técnico en Automatización

4º PARTE LA PROGRAMACIÓN

EL ARRANQUE EN ESTRELLA-TRIÁNGULO

Para ilustrar el proceso de creación de un programa para el autómata LOGO, voy a usar un automatismo que se estudia en las clases de formación profesional de la rama electricidad. Me estoy refiriendo al automatismo conocido como Arranque en Estrella-Triángulo,  o Estrella-Delta, siendo una muestra de que prácticamente cualquier automatismo en lógica cableada, se puede adaptar y programar para el LOGO.

Pero para los no iniciados ¿Qué es un arranque en estrella-triángulo? pues sencillamente es un automatismo que se usa para poner en marcha, de una forma segura para las personas y para el propio motor, un motor trifásico. Hasta no hace demasiado tiempo, todavía se podía ver éste automatismo realizado en lógica cableada en el ámbito industrial, aunque hoy en día es bastante difícil verlo, ya que la mayoría de éstos automatismos han sido sustituidos por autómatas programables. Imaginemos un motor trifásico encargado de mover una turbina de grandes dimensiones, usada para la ventilación de un pozo minero, por ejemplo. Una turbina de esas características tendrá, con toda seguridad, unas dimensiones y peso considerables, y por lo tanto también tendrá una enorme inercia inicial. Ni que decir tiene que el motor también será enorme, tanto en tamaño como en potencia.

Pero aunque el motor tenga fuerza de sobra para mover la turbina, no ocurre lo mismo en el arranque. Si tratase de arrancar el motor de forma directa, es decir, suministrando corriente directamente al bobinado en triángulo, que es el bobinado de funcionamiento normal del motor, éste no arrancaría ya que dicho bobinado no tendría la fuerza necesaria para vencer la inercia inicial de la turbina. Lo único que ocurriría, si se prolonga esa situación, es que el bobinado del motor terminaría quemándose.

Para poder arrancarlo, hay que suministrar corriente al bobinado del motor conectando sus bobinas en estrella, tal y cómo muestra la imagen derecha de la figura 1. Cuando el bobinado del motor se conecta en estrella, se está suministrando a éste una tensión de 400 voltios entre fases con una intensidad más elevada, de ésta forma el motor tiene fuerza suficiente para vencer la enorme resistencia inicial de la turbina. En la figura 2, se pueden ver dos fotografías que muestran como es la conexión real, realizada en la caja de conexiones del propio motor.

Sin embargo esa situación, no puede durar demasiado tiempo, ya que de lo contrario el bobinado del motor también se terminaría quemando, al estar trabajando a una intensidad y tensión muy superior a lo que el bobinado puede soportar. El tiempo en que un motor trifásico puede estar conectado en estrella sin riesgo para el motor, oscila entre los 5 a 8 segundos, pasados los cuales, si esa situación se prolonga, el bobinado corre un serio riesgo de quemarse de forma irrecuperable. Por lo tanto, y antes de que pasen esos segundos, el bobinado del motor debería conectarse en triángulo, para que el motor alcance su régimen óptimo de funcionamiento. Se puede decir que el arranque en estrella-triángulo es un arranque a motor lanzado. La conexión en estrella se usa para vencer la resistencia inicial y así el motor comience su marcha. Una vez vencida esa resistencia, la conexión en triángulo es la que termina de arrancar el motor y lo lleva a su régimen de giro óptimo.

Pues bien, como no se puede estar cambiando manualmente la conexión de estrella a triángulo, éste automatismo se encarga de ese cambio, además de temporizar los segundos en que el motor está conectado en estrella.

LA PREPARACIÓN DEL PROGRAMA

Como ya se dijo en la descripción del LOGO, éste tiene ocho entradas y cuatro salidas, pero para la realización de éste programa solo se van a usar cuatro entradas, aunque sí se van a usar todas las salidas. A las entradas se conectarán los siguientes elementos: A la entrada I1 se conectará el pulsador de marcha. A la entrada I2 se conectará el pulsador de paro. A la entrada I3 se conectará el contacto del relé térmico o guardamotor. Y a la entrada I4 se conectará un pulsador llamado Rearme y que se usará para que, en el caso de que salte el relé térmico por sobrecalentamiento del motor, al pulsarlo, se pueda volver a arrancar éste.

A las salidas se conectarán las bobinas de los contactores y una lámpara piloto que servirá para señalizar que el motor se ha parado porque el relé térmico se ha disparado, indicando así que el motor ha sufrido un sobrecalentamiento. El orden es el siguiente: A la salida Q1 se conectará la bobina del contactor  de línea KM1. A la salida Q2 se conectará la bobina del contactor de estrella KM2. A la salida Q3 se conectará la bobina del contactor de triángulo KM3. Y a la salida Q4 se conectará la lámpara piloto que señala una avería por sobrecalentamiento. El programa a realizar se encargará de lo que en lógica cableada se llama la conexión de la maniobra. 

Una vez abierto el programa LOGO Soft Confort, hacemos clic en el menú Archivo, para desplegarlo, y posicionamos el cursor sobre la opción Nuevo. Veremos que se despliega un submenú con tres opciones: Diagrama de Funciones, Esquema de Contactos y Diagrama UDF. Se selecciona la opción Diagrama de Funciones (FUP), y se mostrará una ventana para incluir información relativa al proyecto nuevo si se desea. Se hace clic en Aceptar y veremos, en la interfaz del programa, un lienzo completamente en blanco (figura de la derecha) y listo para ir incorporando las diferentes funciones lógicas que se van a usar en el automatismo. Esas funciones lógicas están englobadas en las diferentes bibliotecas del programa, y vistas en la 2º parte.
Pero para seguir un orden en la programación, lo mejor es realizar el programa por secciones. Un problema grande se divide en problemas pequeñitos, por eso, nos haremos inicialmente la siguiente pregunta: ¿Que debe hacer el automatismo cuando se pulse el botón de marcha? La respuesta es activar el contactor de línea (KM1) y el contactor de estrella (KM2), es decir, que se tienen que activar los dos contactores de forma simultánea. Pues esa será la siguiente tarea.

1º SECCIÓN (LA MARCHA)

Lo primero es insertar las entradas, y para ello nos fijamos en la parte izquierda de la pantalla del programa, donde están ubicadas las bibliotecas. Allí veremos la biblioteca Constantes y debajo está la carpeta Digital. Figura 3. Se hace clic (solo hacer clic) con el botón izquierdo del ratón sobre la herramienta Entrada para seleccionarla. Nos desplazamos a la zona donde se crea el programa, y hacemos clic, en un área vacía del lienzo, un total de cuatro veces para insertar las cuatro entradas.

Una vez insertadas éstas, las seleccionaremos individualmente para colocarlas en el lienzo de programación como se ve en la figura 4. Seguimos insertando funciones y ahora le toca el turno a la función Relé Autoenclavador, que ya vimos en la 2º parte, y que recordemos se encuentra ubicada en la biblioteca de funciones especiales, apartado Otros. Se inserta la función del mismo modo en que se han insertado las entradas, Se selecciona haciendo clic con el botón izquierdo del ratón, y luego se vuelve hacer clic, en el lienzo de programación, con el mismo botón un total de dos veces para insertar dos funciones. Ésta acción de insertar funciones en el lienzo del programa, es idéntica para todas las funciones, es decir, primero se hace clic sobre la función y después se vuelve hacer clic para insertarla en el lienzo. Para deseleccionar una función, bastará con pulsar la tecla Escape.

Ahora le toca el turno a las salidas, y repetimos la acción para insertar dos salidas en el lienzo, Q1 y Q2. Éstas son las salidas correspondientes al contactor de línea y al contactor de estrella respectivamente. Cuando ya estén insertadas las funciones, ésto es, las entradas, los relés autoenclavadores y las salidas, seleccionamos la herramienta  Conectar, que es la herramienta señalada con una flecha roja en la figura 5, y procedemos a conectar las funciones insertadas. Se hace clic con el botón izquierdo del ratón en el conector de la entrada I1, y sin soltar el botón del ratón, se arrastra éste hasta el conector S del relé autoenclavador B001. Repetimos esa acción para cada conector y cada función, y una vez conectadas todas las funciones insertadas, el resultado es el que se puede ver en la figura 6, a la izquierda.

Tal y como está el programa ahora, si se transfiriera a la memoria del autómata, solo podríamos activar las salidas Q1 y Q2, pero no podríamos desactivarlas con lo que no nos serviría de gran cosa. Por lo que ahora vamos a ver como se programa la segunda sección, ésto es, la desactivación de las salidas.

2º SECCIÓN (DESACTIVAR LAS SALIDAS)

Para programar ésta sección nos tendremos que preguntar ¿Cómo se desactivan esas dos salidas? Pues las salidas Q1 y Q2 se desactivan con el pulsador de paro y con el relé térmico, pero además, la salida Q2, se debe desactivar al transcurrir el tiempo en el que el motor está funcionando en estrella.

Antes de seguir, tengo que hacer un inciso referido al comportamiento de las entradas.

En el programa LOGO Soft Confort, cuando se inserta una entrada en el lienzo de programación, éstas, por defecto, se comportan como si fuesen interruptores. Eso hay que cambiarlo para que cuando se haga la simulación (ya veremos más adelante como se hace) el programa se comporte como lo haría en el montaje real. Para ello se selecciona la entrada I1, y haciendo clic con el botón secundario del ratón, se mostrará un menú con varias opciones. La opción que nos interesa es la que se llama Propiedades del bloque. Al hacer clic sobre ella, aparecerá una ventana con tres pestañas. Si se hace clic sobre la pestaña Simulación, se mostrarán cuatro opciones. La que debemos marcar es la opción llamada: Pulsador (contacto normalmente abierto), tal y como muestra la figura 7. Ésta acción hay que repetirla con la entrada I4, en las entradas I2 e I3, al entrar en sus ventanas de propiedades respectivas, habrá que marcar la opción Pulsador (contacto normalmente cerrado), ya que esas dos entradas se corresponden con el pulsador de paro y el contacto del relé térmico respectivamente, y los contactos de ambos son normalmente cerrados. Hecha ésta aclaración sigamos.

Vamos a insertar ahora una función que ya vimos en la 2º parte y que se llama puerta lógica NOT. Ésta función se usa para invertir el resultado lógico de las entradas I2 e I3, recordemos que a esas entradas están conectados el pulsador de paro y el contacto del térmico, y ambos son contactos normalmente cerrados. Eso significa que si el programa se transfiere a la memoria del LOGO y se suministra corriente, ambas entradas estarán energizadas, con lo que en I2 e I3 tendríamos un 1 lógico.

Si no se usa la puerta NOT, sería imposible poner en marcha el motor, recordemos que las entradas R de la función Relé Autoenclavador, tienen prioridad sobre las entradas S, por eso es necesario invertir ese resultado lógico para que el programa funcione. Después de hacer las conexiones oportunas, el programa tendrá el aspecto que muestra la figura 8.

Pero ahora, tal y como está el programa, tenemos un serio problema. Podemos poner en marcha el motor y lo podemos parar, pero solo funciona en estrella, así es que es hora de ocuparnos de la 3º sección, es decir, la temporización. Pero eso es algo que pertenece a la 5º parte, por lo que en la siguiente entrega explicaré como se hace.

Ángel Tejedor

Instalador Domótico X10

Técnico en Automatización.

3º PARTE. LOS FLANCOS

DESCRIPCIÓN DE LOS FLANCOS

En la entrada anterior, terminé diciendo que en la siguiente entrada iba a explicar que es eso

de los flancos. Pues bien, vamos a verlo. Aparte de las puertas lógicas y funciones digitales ya vistas, el software LOGO Soft Confort, tiene otras dos puertas lógicas ubicadas en la librería de las funciones básicas, y que nos pueden solucionar mucho la vida a la hora de realizar programas para automatismos. Esas puertas se llaman AND con Evaluación de Flancos y NAND con Evaluación de Flancos.

En las dos imágenes de la derecha se puede observar el aspecto que tienen esas puertas en el LOGO. La imagen de arriba representa al flanco positivo y la imagen que está debajo es el flanco negativo. Básicamente el funcionamiento de esas dos puertas es idéntico a como funcionan sus puertas análogas, es decir la puerta lógica AND y la NAND. Nótese que la puerta NAND con evaluación de flancos, también tiene su salida negada.

La diferencia con las puertas AND y NAND estriba en que la puerta AND, con evaluación de flancos, su salida tomará el valor 1 solo cuando en la entrada, o entradas ocupadas, tengan el estado 1 y por lo menos una de ellas hubiese tenido el estado cero en el ciclo anterior de programa. La salida permanecerá con el estado 1 durante un ciclo de programa. En la puerta NAND con evaluación de flancos, la salida permanece a 1 durante exactamente un ciclo de programa, debiéndose poner de nuevo a cero en el ciclo siguiente como mínimo, antes de poder adoptar otra vez el estado 1. ¿Vaya lío ¿no? Pues no, no es tan complicado, pero así es como lo explica Siemens en la ayuda del programa.

Para entenderlo mejor hay que hacerse la siguiente pregunta ¿Qué es, o qué se entiende por un flanco? La variables boleanas, aparte de tener dos estados (activado o desactivado) y que pueden ser estables o momentáneos, hay otros dos estados llamados Flancos o Transiciones Entre Estados. Los flancos están asociados a los estados de una variable, pero duran tan solo unos pocos milisegundos, exactamente lo que dure el Tiempo de Ciclo. El tiempo de ciclo es, a grandes rasgos, lo que tarde el autómata en leer el estado de las entradas, el estado de las salidas, realizar sus operaciones internas y procesar el programa de usuario. Aunque el tiempo de ciclo depende del tamaño del programa de usuario (cuanto más grande sea un programa, mayor será el tiempo de ciclo) por defecto, en el LOGO, ese tiempo suele oscilar entre los 0,2 a 0,5 milisegundos.

Un flanco puede ser ascendente o positivo, y descendente o negativo. Pero es mejor verlo de forma gráfica para terminar de entenderlo. Tomemos por ejemplo, un pulsador normal y corriente, como el que hay en todas las casas para llamar al timbre. En su estado de reposo la corriente no pasa por él, ya que se trata de un pulsador cuyos contactos son normalmente abiertos. Pero cuando se pulsa, hay un momento en que se genera un pulso ascendente o positivo (linea negra de la izquierda de la figura 2). Aunque se siga manteniendo pulsada la tecla del pulsador, ese pulso habrá desaparecido y eso es lo que muestra la línea roja de la izquierda en la figura 2. Lo mismo sucede cuando se suelta la tecla del pulsador. Se genera otro pulso pero esta vez es negativo, o descendente (línea negra de la derecha de la figura 2.) La línea roja de la derecha de la misma figura, representa la duración de ese pulso. Pues bien, esos dos pulsos son los flancos, y por tanto, en una pulsación normal (lo que es apretar y soltar), se habrán generado dos flancos, uno positivo o ascendente, y otro negativo o descendente.

USO DE LOS FLANCOS

¿Para qué se usan los flancos? En la lógica digital son muy útiles cuando solo se necesita que, en una parte del programa, se genere un pulso breve como es el caso de los sensores capacitivos, inductivos u ópticos entre otros. En una máquina, cada vez que una pieza es detectada por un sensor, dependiendo de qué flanco se esté usando en el programa, la pieza será detectada tan pronto llegue al sensor (flanco positivo), o cuando la pieza haya rebasado al sensor (flanco negativo).

Veamos un ejemplo. Una barrera óptica, que controla el paso de vehículos a un aparcamiento, figura 3, debe contabilizar los vehículos que entran para que el operario sepa cuantas plazas quedan disponibles. Pero el vehículo, para que ese contaje sea real, debe ser contabilizado cuando haya rebasado la barrera. Así se tiene la certeza que el vehículo ha entrado en el aparcamiento. Cuando el vehículo corta el haz luminoso de la barrera, se general un flanco positivo que no es tenido en cuenta en el programa del autómata. El vehículo no está siendo contado.

Sin embargo, cuando el vehículo rebasa el haz luminoso y éste se restablece, se genera un flanco negativo que es el que se usa en el programa. Ahora el vehículo sí es tenido en cuenta y se contabiliza como que ha entrado en el aparcamiento y por lo tanto hay una plaza menos. En la puerta de salida del aparcamiento, hay otra barrera óptica que controla a los vehículos que salen de éste. El flanco negativo de esa barrera, es el que se usa en el programa para indicar al operario que un vehículo ha salido del aparcamiento y por lo tanto hay una plaza libre.

Eso que puede parecer tan sencillo (de hecho, en la lógica digital lo es), en la lógica cableada implicaría que el automatismo que llevara a cabo ese control, sería bastante grande y tendría muchos relés auxiliares (tantos como flancos quisiéramos usar), con lo que la realización de ese automatismo sería muy laboriosa, sin olvidarnos del coste económico que tendría al integrar los relés auxiliares que se necesiten.

El uso de los flancos no solo se relega al contaje, sino que también se puede usar para muchas otras cosas, como el caso de los detectores de movimiento. Cuando se activa el sensor, se genera un flanco positivo que se puede usar para activar una determinada tarea de programación: Activar una luz, encender una pantalla de vídeo, abrir o cerrar una puerta, etc. Y lo mismo si el flanco es negativo. Pero habrá gente que pueda peguntarse: "¿Qué necesidad tengo de usar un flanco en un programa, cuando uso el detector de movimiento? si el propio detector ya me puede activar o desactivar lo que yo deseo."

De acuerdo, pero ese detector se mantendrá activado solo durante un periodo de tiempo configurable, y dependiendo del tipo de detector de movimiento, ese tiempo será más o menos prolongado. Pasado el cual el detector se desactivará. Pero ¿y si lo que se necesita es que lo que haya activado el detector, se quede activado aun cuando el detector se haya desactivado? En ese caso lo único que nos interesa es el momento de la activación, el resto de funciones del sensor ni nos interesan ni nos hacen falta. Imaginemos una puerta eléctrica que se activa con un detector de movimiento. El detector, al activarse, abre la puerta, pero ésta debe permanecer abierta durante tres horas. Hasta la fecha, ningún detector de movimiento de los que se pueden encontrar en los almacenes de electricidad, o en las ferreterías, tienen la capacidad de mantener su relé conectado durante esas tres horas. Dependiendo del detector, como máximo, éste podrá mantener su relé activado durante 15 ó 30 minutos, con lo que una vez transcurrido ese tiempo la puerta volvería a cerrarse. Habría que volver a activar el campo de cobertura del detector para que la puerta se volviese abrir.

Pues bien, si se usa el flanco positivo, que se genera cuando el relé del detector se dispara, éste podría activar en el programa una función de retardo a la desconexión, así se podría mantener la puerta abierta independientemente del estado del relé del detector. Al acabar el tiempo programado en el retardo a la desconexión (3 horas) la puerta se cerraría. Dependiendo de la programación que se hiciera, las sucesivas activaciones y desactivaciones del detector de movimiento, no se tendrían en cuenta mientras la puerta estuviese abierta. 

Ésto es solo un ejemplo de lo que se puede hacer, en la lógica digital, con el uso de los flancos. En la próxima entrega, describiré la forma de plantearse la creación de un programa.

Ángel Tejedor

Técnico Domótico X10 

Técnico en Automatización

2º PARTE LAS FUNCIONES DIGITALES BÁSICAS Y ESPECIALES

FUNCIONES DIGITALES BÁSICAS

En la entrada anterior, describí a groso modo, que es un automatismo y que es un autómata programable como el LOGO. En ésta nueva entrada me centraré más en el autómata LOGO describiendo algunas de las funciones básicas y especiales que más se usan en la programación de un automatismo.

Antes de ver como se programan los automatismos en el LOGO, es conveniente saber un poco más que es eso de las funciones digitales. Para programar adecuadamente el autómata LOGO se puede hacer de dos formas, que dependerá del tipo de módulo básico que se tenga o se vaya a instalar: Si el módulo básico, en su código de producto, tiene la codificación RC, dispondrá de una pantalla y un total de seis teclas, cuatro teclas de dirección, una tecla de confirmación y otra de escape. Eso significa que en ese módulo básico, se puede programar directamente usando ese teclado, o usando el software que Siemens ha creado para él llamado LOGO Soft Confort, y que en el momento de escribir ésto está por la versión 8, aunque yo usaré la versión 7.

Por el contrario, si el módulo básico en su código de producto, su codificación termina como RC0, eso significará que no tiene pantalla ni teclado, por lo que la única forma de programarlo es a través del software mencionado.

Cuando se abre el programa, el aspecto que presenta su interfaz es la que se puede observar en la figura 1.

Como puede verse, la interfaz se divide en tres zonas principales (figura 1). La primera zona se sitúa a la izquierda de la pantalla, y es donde se encuentran las librerías que contienen las funciones que se pueden usar en el LOGO. La parte central, es donde se realiza el programa de forma gráfica. Y la tercera zona, situada en la parte inferior de la figura 1, es el área de notificación, donde aparecerán los mensajes que el programa nos da cuando se produce algún evento relacionado con el programa, como por ejemplo si se ha producido algún error de comunicación, o si el programa se ha transferido correctamente a la memoria del LOGO.

No voy a describir el funcionamiento completo del programa porque para eso ya está su ayuda, que por cierto es muy buena, y lo hace de una forma muy completa. Solo me voy a limitar a explicar algunas de las funciones digitales básicas y especiales, que por otro lado, son imprescindibles para realizar la mayoría de los automatismos. La primera librería, de arriba a abajo, que podemos ver se llama CONSTANTES, y en ella se engloban funciones como las entradas y salidas tanto digitales como analógicas, entre otras funciones.

Debajo tenemos la librería FUNCIONES BÁSICAS, y vemos que es la que contiene las funciones digitales AND, OR XOR y NOT entre otras. Éstas cuatro funciones básicas son, como digo, las funciones digitales comunes a la gran mayoría de autómatas, y además sin ellas es prácticamente imposible realizar ningún programa. Es por así decirlo como si se pretende hacer un montaje eléctrico clásico sin usar el cable eléctrico. Veamos una somera explicación del funcionamiento de dichas funciones digitales.

PUERTA LÓGICA AND o Y: Ésta puerta realiza la función boleana del producto lógico, y es el equivalente a los contactos conectados en serie en la lógica cableada. Su símbolo es el que se ve en la imagen de la derecha. En LOGO, la puerta AND tiene cuatro entradas y una salida, y la salida solo tomará el valor 1 (conectada) si todas las entradas ocupadas tienen el valor 1 (conectadas). Las entradas no ocupadas toman automáticamente el valor 1 (conectada).

PUERTA LÓGICA OR u O: Ésta puerta realiza la función boleana de la suma lógica, y su equivalente en la lógica cableada son contactos conectados en paralelo. Su símbolo es el que se ve en la imagen de la derecha. En LOGO, la puerta OR tiene cuatro entradas y una salida, y la salida tomará el valor 1 (conectada) si al menos una de las cuatro entradas toma el valor 1 (conectada). Las entradas que no se usen tomarán el valor cero.

PUERTA LÓGICA XOR u OR eXclsiva: La puerta XOR, u OR eXclusiva, no es una puerta lógica en sí, sino más bien es una función lógica. Su equivalente en la lógica cableada es un conjunto de contactos abiertos y cerrados cuya disposición es la siguiente: Un contacto A abierto, conectado en serie con un contacto B cerrado. Y en paralelo con éstos, un contacto A cerrado conectado en serie con un contacto B abierto, tal y como muestra la figura de la derecha. En LOGO la función XOR está integrada en el software como si se tratase de una puerta lógica con dos entradas y una salida. La salida solo tomara el valor 1 si las dos entradas tienen valores distintos. O dicho de otra forma, si las dos entradas valen 1 la salida valdrá cero, y si las dos entradas valen cero la salida valdrá cero. Si una entrada no se usa, toma el valor cero.

PUERTA LÓGICA NOT: La puerta NOT realiza la función boleana de la negación o inversión del resultado lógico. Su equivalente en la lógica cableada son los contactos normalmente cerrados. Sú símbolo es el que se ve en la imagen de la derecha, y en LOGO la puerta NOT tiene una entrada y una salida. Si se observa la imagen de la derecha, se puede ver un pequeño punto negro en su salida. Eso indica que la salida está negada respecto a la entrada, por lo que la puerta invertirá el resultado de la entrada. Si ésta tiene el valor 1, la salida tomara el valor cero y viceversa.

LOGO tiene más funciones básicas, pero como he dicho antes solo me voy a detener en las funciones que más se usan y que aparecen en cualquier automatismo que se programe. Ahora vamos a ver otras cuatro funciones especiales, las más usadas en cualquier automatismo.

FUNCIONES DIGITALES ESPECIALES

La biblioteca de las FUNCIONES ESPECIALES de LOGO, es mucho más extensa que la biblioteca de las funciones básicas. Concretamente hay 21 funciones digitales más otras 10 funciones analógicas, y todas ellas incluidas en la biblioteca de las funciones especiales. De todas esas funciones, el grupo más extenso es el de los temporizadores con 12 temporizadores (IMPORTANTE: Siempre refiriéndome a la versión 7 del software). 
Tenemos por ejemplo, las funciones de Retardo a la Conexión, Retardo a la Desconexión, Retardo a la Conexión/Desconexión y Retardo a la Conexión con Memoria entre otros muchos temporizadores. Éstos cuatro temporizadores son los que más se suelen encontrar en un automatismo, y por ese motivo son los elegidos para describirlos.

RETARDO A LA CONEXIÓN: Ésta función solo posee una entrada y una salida. Cuando la entrada Trg (Trigger o disparador) cambie su estado de 0 a 1, se inicia el tiempo programado en la función. Al acabar dicho tiempo, la salida cambia su estado de 0 a 1, manteniéndose así hasta que la entrada Trg cambie su estado de 1 a 0. Si esa entrada cambia de 1 a 0 antes de que termine el tiempo programado, el temporizador se resetea. En las imágenes de la derecha, se puede ver arriba el aspecto de la función y debajo su cronograma.

RETARDO A LA DESCONEXIÓN: La función tiene dos entradas (Trg y Reset) y una salida. Cuando la entrada Trg cambié su estado de 0 a 1, la salida se pone inmediatamente a 1. Si la entrada Trg cambia su estado de 1 a 0, se inicia el tiempo regresivo programado en la función. Cuando ese tiempo expire, la salida cambiará su estado de 1 a 0. Si el tiempo está contando, y la entrada Reset cambia su estado de 0 a 1, el tiempo se resetea y la salida cambia su estado de 1 a 0. En las imágenes de la derecha, se puede ver arriba el aspecto de la función, y debajo su cronograma.

RETARDO A LA CONEXIÓN/DESCONEXIÓN: Ésta función tiene una entrada (Trg) y una salida. Cuando la entrada cambie su estado de 0 a 1, se inicia el tiempo programado en la función. Al expirar dicho tiempo la salida se pone a 1. Si la entrada Trg cambia de nuevo su estado de 1 a 0, se inicia el tiempo regresivo programado y en cuanto éste termine, la salida cambia su estado de 1 a 0. Se pueden usar las dos funciones conjuntamente o por separado, con lo que en una misma función podremos disponer de tres. En las figuras de la derecha se muestra arriba el aspecto de la función, y debajo su correspondiente cronograma.

RETARDO A LA CONEXIÓN CON MEMORIA: Al igual que el temporizador de Retardo a la Desconexión, éste temporizador tiene dos entradas (Trg y Reset) y una salida. Si la entrada Trg cambia su estado de 0 a 1, se inicia el tiempo programado en la función. Cuando ese tiempo expire, la salida cambia su estado de 0 a 1. Si el estado de la entrada Trg vuelve a cambiar de 1 a 0 mientras el tiempo está contando, éste continua hasta que termine. Una vez acabado el tiempo, la salida de la función se activa. Para poner la salida a 0 y resetear el tiempo, será necesario que la entrada Reset cambie su estado de 0 a 1. En las figuras de la derecha se puede ver arriba el aspecto de la función, y debajo como es su cronograma.

Como he dicho antes, LOGO dispone de muchas más funciones especiales, y algunas son exclusivas del propio LOGO, como por ejemplo la función Reloj de Escalera, que funciona exactamente igual a como lo hace su homólogo analógico, pero que a diferencia de éste, la función reloj de escalera puede controlar los tiempos no solo en minutos, sino en segundos u horas.
Una de las funciones digitales en las que si merece la pena detenerse a ver su funcionamiento, por lo útil que es, es la conocida como Relé Autoenclavador. Esta función se encuentra ubicada en la librería de las funciones especiales, en el apartado OTROS, y es una de las más usadas en la elaboración de programas en los autómatas programables.

Cuando se hace un automatismo en lógica cableada de por ejemplo, un arranque en estrella-triángulo, es necesario que cuando se pulsa el botón de marcha, al soltarlo, el motor debe permanecer en funcionamiento. Eso se consigue realizando lo que se conoce como: La realimentación de la bobina del contactor. Esa realimentación se consigue usando uno de los contactos abiertos del propio contactor, conectándolo en paralelo con el pulsador de marcha. De ésta forma cuando se acciona ese pulsador, se energiza la bobina del contactor y por lo tanto el contacto que está en paralelo al pulsador de marcha se cierra. Al soltar el pulsador de marcha, ese contacto sigue cerrado porque la corriente pasa por él a la bobina del contactor, manteniéndola energizada. Pues bien, en la lógica digital hay que hacer lo mismo pero usando un sistema diferente. Es lo que se conoce como Elemento de Memoria Binario Simple, o usando un término más corto: Un Set-Reset.

Para conseguir que la salida correspondiente del LOGO se quede conectada, una vez que se deje de pulsar el botón de marcha, se recurre a la función Relé Autoenclavador. 

La función relé autoenclavador tiene, como puede observarse en la figura de la derecha, dos entradas y una salida. La entrada de arriba se llama S o Set y la de abajo es R o Reset. El funcionamiento de la función es muy simple. Cada vez que la entrada S cambie su estado de 0 a 1, o reciba un flanco positivo o negativo, la salida se pone a 1. Un nuevo cambio en la entrada S no tendrá ningún efecto sobre la salida. Si la entrada R cambia su estado de 0 a 1, o recibe un flanco positivo o negativo, mientras la salida está activada, esta cambia su estado y la salida se desactiva. Un nuevo cambio sobre esa entrada no tendrá ningún efecto sobre la salida. En ésta función la entrada R siempre tiene prioridad sobre la entrada S, de forma que si en la entrada R se mantiene el estado 1, un cambio en la entrada S no tendrá ningún efecto sobre la salida. Ésta función también se le conoce como Elemento Biestable.

Al describir el funcionamiento del relé autoenclavador, he dicho que la salida del relé cambia su estado cuando en cualquiera de las entradas se recibe un cambio de estado, o un flanco positivo o negativo. En la siguiente entrada describiré que se entiende por flanco positivo o negativo, que aunque en la lógica cableada no se suele tener en cuenta, en la lógica digital es clave en algunos automatismos.

Ángel Tejedor

Instalador Domótico X10

Técnico en Automatización

1º PARTE-INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN DE UN AUTOMATISMO

INTRODUCCIÓN

La Real Academia de las Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, define a la automática como el estudio de los métodos y procedimientos, cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la generación de una tarea física o mental previamente programada. Partiendo de esa definición, y ciñéndonos al ámbito industrial, se puede afirmar que la automatización es: El estudio y aplicación de la automática, al control de los procesos industriales.

La automatización de un proceso industrial (máquina, conjunto de éstas o equipo industrial) consiste en la incorporación al mismo de una serie de elementos y dispositivos tecnológicos, que aseguren su control y buen funcionamiento. Dicho automatismo, en general, ha de ser capaz de reaccionar a situaciones previstas de antemano, y en el caso de producirse una situación no prevista, o no deseada, el automatismo deberá ser capaz de llevar al proceso a una situación no peligrosa para éste y para los operarios.

Históricamente, los objetivos de la automatización han sido el procurar la reducción de costes de fabricación, la calidad constante en los medios de producción y liberar al ser humano de tareas tediosas, peligrosas o insalubres. Sin embargo, desde los años 60, y debido a la alta competitividad empresarial y a la internacionalización creciente de los mercados (globalización), esos objetivos han sido ampliamente incrementados. Téngase en cuenta que como resultado de dicha competencia, cualquier empresa en la actualidad se ve sometida a grandes y rápidos procesos de cambio en la búsqueda de la adecuación a las demandas del mercado. Eso obliga a mantener medios de producción adecuados que posean una gran flexibilidad, y puedan modificar la estrategia de los productos.

La aparición de la microelectrónica y el computador, han tenido como consecuencia que sea posible lograr niveles de integración entre el Sistema Productivo, los centros de decisión y la política empresarial. Permitiendo que la producción pueda ser contemplada como un flujo de material a través de dicho Sistema Productivo, y que interacciona con todas las áreas de la empresa. Eso ha provocado que los montajes tradicionales de automatismos en lógica cableada, vayan siendo sustituidos, cada vez más rápidamente, por la implantación de programas digitales de control insertados en los llamados P. L. C., o Controladores Lógicos Programables.

PARTES DE UN AUTOMATISMO

Un automatismo ya sea industrial o no, se divide en dos partes principales: La maniobra y la fuerza, o potencia. La maniobra es la encargada de contener la lógica del funcionamiento de ese automatismo, mientras que la fuerza es la encargada de activar los motores, máquinas o circuitos, que dependen de ese automatismo en base a la lógica de la maniobra. Pero realmente, ¿qué entendemos, o se entiende por automatismo?

Un automatismo es un ente autónomo que está formado por multitud de dispositivos, que convenientemente conectados entre ellos, son capaces de realizar una determinada tarea. Generalmente se asocia el automatismo a un componente eminentemente eléctrico, aunque existen automatismos neumáticos, hidráulicos o electro-neumáticos y electro-hidráulicos. Algunos de los dispositivos que forman parte de un automatismo son: Contactores, Relés Auxiliares, Relés Temporizados a la Conexión o Desconexión, Relés de Protección, Relés Térmicos, Electroválvulas, Presostatos, Válvulas Hidráulicas o Neumáticas entre otros muchos componentes.

El conjunto de todos esos dispositivos, funcionando al unísono como uno solo, es lo que se conoce como automatismo. Por lo que teniendo claro ese concepto, es lógico pensar que un autómata programable es un elemento más de un automatismo. Entonces ¿qué es un autómata programable? En pocas palabras se puede decir que es un dispositivo electro-mecánico diseñado para trabajar en un ambiente hostil, y que mediante una programación adecuada es capaz de realizar una serie de tareas de forma secuencial. Un autómata bien programado, es capaz de sustituir a multitud de dispositivos tales como relés auxiliares o temporizadores. Además, como hoy día todos los autómatas que se fabrican incorporan un ordenador en su interior, éstos son capaces de procesar tanto señales analógicas como digitales, pudiendo realizar operaciones matemáticas con ellas, algo que en la lógica cableada no es posible hacerlo.

DESCRIPCIÓN DEL MICROAUTÓMATA LOGO

Autómatas hay muchos, pero yo me voy a centrar en el microautómata LOGO, un dispositivo creado por la empresa alemana Siemens y que a pesar de su pequeño tamaño, es lo suficientemente versátil como para poder usarse en la industria, en viviendas o en el ámbito comercial. Ciñéndonos al área de las viviendas, LOGO permite controlar: Luces, persianas, puertas de garaje, sistemas de riego o integrarse en sistemas domóticos como es el caso del protocolo X10 o el protocolo EIB-KNX. En el área comercial, puede controlar la iluminación, tanto exterior como interior, así como los accesos al local, sin que sea necesario tener que desembolsar una gran cantidad de dinero. Y en el área industrial, LOGO es capaz de encargarse de procesos industriales de mediana entidad, o servir de apoyo a los autómatas industriales para realizar tareas secundarias.

Actualmente existen varias versiones de éste pequeño autómata, que se fabrica para trabajar con voltajes de 230 voltios en corriente alterna y 24 voltios en corriente continua. El módulo básico (imagen de la derecha) consta de 8 entradas digitales y de 4 salidas también digitales. A cada una de las entradas se le pueden conectar dispositivos tan dispares como interruptores, pulsadores, sensores de presencia, sensores de viento o barreras ópticas, entre otros muchos. Si los dispositivos son analógicos, como sensores de temperatura o medidores de caudal ya sea en fluidos o en corrientes de aire, basta con acoplarle, al módulo básico, un módulo analógico que consta de 4 entradas normalizadas a 0 y 10 voltios, o de 0 a 20 mA, y de dos salidas digitales de 10 Bits cada una. También es posible conectarle un módulo específico para las PT100, con un rango de -50º a 200º centígrados.

Las salidas digitales, en la versión de 230 voltios, son a relés y soportan 10 amperios cada una de ellas. En la versión de 24 voltios en continua, las salidas son a transistor, soportando 5 amperios cada una de ellas. En su configuración máxima, LOGO consta de 24 entradas digitales, 8 entradas analógicas y 16 salidas digitales.

Pero ¿cómo funciona un autómata como el LOGO? Todos los autómatas programables, sean del tipo que sean, funcionan gracias a un programa que se elabora en un software específico y se transfiere, posteriormente, a la memoria del autómata. El programador del PLC estudia cual va a ser el trabajo del autómata y en colaboración con el usuario final, se diseña cual va a ser la función del éste y como debe realizarla. Una vez está todo claro, es cuando el programador comienza a diseñar el programa que se implantará en la memoria del autómata. Ese programa, se escribe en un lenguaje de programación que en el LOGO tiene dos versiones KOP y FUP.

KOP y FUP son siglas de los vocablos alemanes FUnktionsPlan, o Diagrama de Funciones, y KOntaktPlan, o Diagrama de Contactos. FUP es el lenguaje predeterminado de programación en LOGO, y surge como una evolución de los diagramas empleados por los ingenieros electrónicos, para representar a los circuitos lógicos. Por su parte KOP, es un lenguaje de programación adaptado y derivado, de los diagramas eléctricos clásicos que se usan en la automatización cableada, y que se desarrolló para que la adaptación de los electricistas (que realizaban esos automatismos en lógica cableada) a la lógica digital no fuera demasiado traumática, o excesivamente compleja. Veamos un ejemplo:

En la imagen de la izquierda podemos ver la representación, en lógica cableada, de dos contactos conectados en serie. Mientras que en la imagen de la derecha se puede ver como es esa misma conexión en serie pero representado en FUP. Esa representación en FUP se denomina "Puerta Lógica AND". En la imagen de la derecha, la puerta AND o Y, tiene solo dos entradas (A y B) y una salida. Generalmente las salidas de las puertas y las funciones lógicas, van marcadas con la letra Q. En la imagen de la derecha, en lugar de usar la letra Q en la salida, se muestra la ecuación lógica de la puerta, es decir se ha representado el producto lógico de la operación boleana, o sea A por B. El funcionamiento en ambos casos es idéntico.

 En el caso de la figura de la izquierda, si se conecta una bombilla, por ejemplo, a la derecha del contacto B, al cerrar el circuito ésta no lucirá hasta que los dos contactos A y B estén cerrados. En el caso de la figura de la derecha si ambas entradas (A y B) no valen 1 (tienen corriente), la bombilla conectada a la salida de la puerta lógica no lucirá. Por cierto, que ese es otro concepto que hay que ir asimilando cuando se habla de lógica digital. Me refiero al valor de las entradas y las salidas.

En lógica cableada, se dice que un contacto está abierto o cerrado; o sea, conectado o desconectado. En la lógica digital la forma correcta de decirlo es hablar de unos y ceros, no hay que olvidar que se trata de valores binarios, y éstos solo pueden tener dos estados: O valen uno, o valen cero. Cuando hablamos de cero, se entiende que la entrada, o la salida de la función, está apagada o desconectada. Si se dice que vale uno, es que tanto la entrada como la salida de la función está encendida o conectada.

Hasta aquí ésta primera entrada, en la siguiente describiré las funciones básicas y especiales que más se usan en la programación de automatismos.

Ángel Tejedor

Instalador Domótico

Técnico en Automatización