Programación_Estructurada-PLC

7/31/2019 Programacin_Estructurada-PLC

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Programacin estructurada sobre Controladores Programables

Diseo de Sistemas Lgicos Secuenciales 1 / 8

Programacin estructurada sobre un PLC

Objetivos: Discutir tres mtodos estructurados para implementar un esquema de control

Generar un diagrama de estados para un problema de control dado. Disear una red de Petri para un problema de control dado. Convertir una red de Petri en una diagrama secuencial. Ventajas y desventajas de la programacin estructurada y no-estructurada

Se pretende ver como desarrollar un control secuencial usando mtodos estructuradosen lugar del de prueba y error. Construir un diagrama de estados o una red de Petriayuda al anlisis del funcionamiento total de un control y permite dividir un controlcomplejo en partes menores, segmentos mas manejables. La depuracin deprogramas estructurados es mucho mas facil, debido a que ellos estn organizados yque el diagrama de estados y la red de Petri proveen ayuda visual.

Diagrama de estados

La lgica escalera a menudo es escrita en forma no estructurada lo que se hace dificilde analizar y corregir. Esto puede ser remediado mediante un simple enfoqueestructural llamado diagrama de estados. Un diagrama de estados es unarepresentacin pictrica, un tipo especial de diagrama de flujo, de un proceso decontrol secuencial que muestra los posibles caminos que el proceso puede tomar y lascondiciones booleanas necesarias para pasar de un estado al otro.

El primer paso en este enfoque a la programacin estructurada es preparar unadescripcin de lo que se necesita hacer.

El segundo paso es trasladar esta descripcin a un diagrama de estados,determinando los estados nicos a traves de los cuales el proceso avanza.Cualquier cambio que se de en las condiciones de salida necesita ser mostrado enun nuevo estado.

El tercer paso es conectarestos estados con lneas y flechas para indicar lasdirecciones de cambio deseado.

Finalmente, se agregan las condiciones lgicas, escritas en forma booleana, quecausan un cambio de un estado a otro.

Ejemplo 1: llave secuencial-

Descripcin: Disear una llave secuencial- que operar un dispositivo por 15segundos despues de que tres pulsadores han sido presionados en la secuenciacorrecta. Si se presiona una secuencia incorrecta un aviso de error deber seractivado para prevenir un nuevo intento antes de 10 segundos, luego de los cuales sepermite un nuevo intento. Si el aviso de error es activado mas de dos veces la llavepermanecer bloqueada hasta que un pulsador, para tal fin, lo libere.El diagrama de estados para este bloqueo secuencial es dado por la figura 1.


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Esquema de estados

Designacin Dispositivo Funcin

I:00 Pulsador 1 Primera combinacinI:01 Pulsador 2 Segunda combinacinI:02 Pulsador 3 Tercera combinacinI:03 Pulsador 4 ResetT1 Temporizador Retardo 10 seg.T2 Temporizador Retardo 15 seg.C1 Contador Error

Regla para la construccin de diagramas de estado: solo un estado puede seractivado a la vez.Esta regla es asegurada exigiendo que, para habilitar un estado, los restantes estadosestn inhabilitados. De otra manera podria resultar en un serio conflicto entre estados,inseguro para el personal y las maquinaria.El control secuencial para la llave descripta en el ejemplo 1 se implementarutilizando el mtodo de diagrama de estados. El programa se escribe para cualquierade lo PLCs del Laboratorio.

La estructura en este control resulta facil de seguir, depurar y mantener. La parte maspesada de disear es la generacin del diagrama de estado. Una vez que l esdiseado, el resto es sencillo. Usted podra implementar este mismo control con unospocos rels, pero, dado que la memoria del PLC no es cara, el costo para un programaestructurado es mnimo. Las ventajas de un programa estructurado sobre uno noestructurado hacen que sea una excelente forma de implementar un control.

Todos los estados deben ser implementados de a uno por vez. Proponemos seguir unformato general para programar el esquema en escalera correspondiente a la Llave secuencial-.

I:00

I:01T1*C1+I:03

I:00+ I:01

I:02

I:00 + I:02

T2

I:01 + I:02

Estado 5:Operar

Estado 4:intento 3

Estado 3:intento 2

Estado 2:Listo,

intento 1

Estado 1:Habilitar

Estado 6:Error

Figura 1: Diagrama de estados para el ejemploLlave secuencial-


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Formato general

Definir un sector de programa para cada estado. En cada sector

Un primer escaln con las condiciones necesarias para entrar al estado.

Un segundo escaln con las condiciones requeridas para salir del estado. Lascondiciones lgicas son las listadas sobre las lneas de conexin de estadosen el diagrama de estados.

Un nmero de escalones entre el segundo y el ltimo escaln donde seprogramen las acciones a cumplir de acuerdo con los requerimientos de cadaestado en particular.

Un ltimo escaln que acta deshabilitando el estado. La programacin debe asegurar que no se pueda entrar a dos estados a la vez.

FIN DE ZONA

Saltar aFIN DE ZONA

SALIDA LGICA

Contactos enserie y paralelo

Condiciones requeridas para salirdel estado

Programa de acciones a cumplirde acuerdo con losrequerimientos de cada estado en

Deshabilita el estado

Condiciones necesarias paraentrar al estado


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Ejemplo 2: Dos bombas.

Descripcin: Un tanque de agua tiene tres sensores, para detectar tres diferentesniveles de agua: Lleno, Bajo y Vaco. Hay dos bombas para llenar el tanque: P1 y P2.Cuando el control automtico es habilitado podra suceder que:

1. Un tanque, inicialmente vaco, requiere que arranquen las dos bombas,hasta que se llena.

2. Un tanque, inicialmente lleno, o con un nivel de agua entre lleno y bajo,mantiene las dos bombas apagadas.

3. Una condicin inicial abajo del nivel bajo, pero no vaco, arranca una de lasbombas, hasta que el tanque se llena.

Si el tanque se vaca mientras una bomba esta encendida, la otra bomba se arranca yambas permanecen encendidas hasta que el tanque se llena.Las bombas son alternadas en cada ciclo de llenado.

Construimos el diagrama de estado.

Smbolos utilizados en el diagrama de estadoSensor de Tanque vaco LSLLSensor de Tanque lleno LSHSensor de bajo nivel LSLRel de cambio de bomba RCBomba 1 B1Bomba 2 B2

Nota: Los sensores producen un contacto cerrado cuando el agua los toca.

LSH5P1 0P2 1RC 0

3P1 1P2 1

Figura 1: Diagrama de estados para el problema delas dos bombas

___

LSLL

4P1 1P2 0RC 1

2P1 0P2 0

1ARRANQUE

___

LSLL

___

LSLL

___

LSH

LSH

___

LSL X LSH X RC___

LSH + LSL X LSH

___ ___

LSLL X LSH X RC

___

LSLL X LSL


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El mtodo de diagramas de estado solo es aplicable si un solo estado es activado porvez. Veremos otro mtodo para manejar operaciones en paralelo: Redes de Petri.

Redes de PetriLas Redes de Petri fueron empleadas inicialmente en programacin de

computadoras como un mtodo estructurado de disear programas, en los cuales,procesos en paralelo deben ser efectuados simultaneamente y cada proceso enparalelo ha de ser completado en orden a continuar sobre la siguiente porcin deprograma. Un diagrama Petri es una representacin pictrica de un proceso de controlque requiere ramas en paralelo y procesamiento simultaneo.

El muestra los posibles caminos que el proceso puede tomar, las condicionesBooleanas necesarias para pasar de un estado al otro y donde se requiereconvergencia para continuar.

Un ejemplo de multiples operaciones simultaneas es un proceso de ensamblajeautomatizado que recibe dos plaquetas de circuitos impresos diferentes en las quedeben montarse las partes, soldar y completar procesos varios antes de que ellas

avancen hasta donde deben conectarse con una plaqueta madre. Solo despues quelas tres plaquetas han sido completadas y conectadas pueden avanzar a una nuevaubicacin donde sern testeadas automaticamente.

Una Rede de Petri de este proceso puede ser implementada sobre cualquierPLC usando un diagrama de estado estructurado para cada estado. Solo el estadoactivo, puede comunicarse con el procesador.

Cartas de funcin secuencialUn proceso puede ser programado en un PLC de una manera estructurada

usando un diagrama de estado para cada estado y registros para mantener las

condiciones y activar y desactivar estados. Sin embargo si un lenguaje deprogramacin estructurada no est disponible, esta toma una gran carga de tiempo yprogramacin.

Hay PLCs que tienen entre sus opciones lenguajes de programacinestructurada que permiten implementar Petri networks. Estas cartas secuenciales oSFC (Sequential Funcion Charts) estn hechas para implementar Petri networks. Enestos no debemos preocuparnos por el control de la programacin, dado que estcompletamente automatizado por el SFC. El programa genera la estructura necesariapara inmplementar un diagrama de estado, se debe poner la logica necesaria paracada estado.

Una ventaja del SFC es que la exploracin -el SCAN- resulta mas eficiente. Enlugar de recorrer completamente la lgica del programa de control, en SFC, solo la

lgica para los estados activos es SCANEADA y el resto es pasado por alto.La figura muestra el diagrama de Petri implementado usando SFC.


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AP1+ S2+ M3

PB1

S1 AM1

M2

LS3LS1

M1

LS2

COMENZAR

UBICAR PCB1SOBRE LA

MESA

UBICAR LAPLACA MADRE

SOBRE LA MESA

UBICAR PCB2SOBRE LA

MESA

MONTARPARTES

CORTAR YSOLDAR

APLICARMASCARA DE

SOLDAR

AJUSTARPOTES

CORTAR YSOLDAR

MONTARPARTES

MONTARCONECTORES

AS1

ENSAMBLARPCB 1, 2, 3

FIN

Figura 10 - Ejemplo Petri NetworkMontaje y ensamble de placas impresas


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OPERAR

INICIO

FIN

EjemploCarta de Funcin Secuencial

ara la llave - Secuencial

ERRORINTENTO 3

ERROR

ERRORINTENTO 2

ERRORLISTO


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ResumenHay muchas ventajas en realizar programas de control estructurados por lo que estajustificado el tiempo que toma estudiar alguna de sus tcnicas. Las dos ventajas obiasson dividir un control complejo en unidades manejables, mas pequeas y realizar uncontrol mas facil de mantener. Otra ventaja es que nos obliga a documentar que es loque ha sido hecho tal que otros lo puedan comprender. El mtodo de prueba y errornos permite hacer el trabajo, pero a menudo resulta laborioso, antieconmico y sindocumentacin, tal que una prxima persona deber repatir el proceso consumiendonuevamente el mismo tiempo.

Ejercicios:1. Hacer un diagrama de estado para el siguiente problema de control: Un operador

de una mquina requiere, por seguridad, mantener ambas manos lejos de lamquina mientras ella trabaja. Para asegurar esto dos pulsadores deben seactuados simultaneamente para operarla, a la ves que estarn suificientementaapartados para que esto no pueda ser hecho con una sola mano. Luego de pulsarambas botoneras, la maquina interrumpir el funcionamiento y no operar hasta

que ambos botones sean liberados y pulsados simultaneamente otra vez.2. Para los problemas ejemplo y el ejercicio anterior, realizar: los diagramas deestado y los programas estructurados correspondientes, para un determinado PLC.Implementarlo y simular su comportamiento.

3. Enumerar ventajas y desventajas de utilizar diagramas de estado para el diseo deun sistemas de control y de la programacin estructurada?.

4. Cuales son las caractersticas de un PLC que hacen posible implementar el controla partir de diagramas de estado?.

5. Como se podran utilizar los diagramas de estado para disear un control con releselectromecnicos en lugar de un PLC?.

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