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Conociendo el lenguaje escalera "Ladder" en los PLCs

Publicado por  Sábado, 24 Octubre 2009 17:20

Para empezar a programar un PLC necesitamos conocer bajo que ambiente de programación lo haremos.     Normalmente ese ambiente de programación es gráfico, y se le conoce con el nombre de “Lenguaje en Escalera”, pero su título oficial es el de Diagrama de Contactos.

 

Cabe aclarar que existen diversos lenguajes de programación para los PLC, pero el llamado Lenguaje en Escalera es el más común y prácticamente todos los fabricantes de PLC lo incorporan como lenguaje básico de programación.

 

El Lenguaje en Escalera es el mismo para todos los modelos existentes de PLC, lo que cambia de fabricante a fabricante o de modelo a modelo es el microcontrolador que emplea, y por esta razón lo que difiere entre los PLC es la forma en que el software interpreta los símbolos de los contactos en Lenguaje en Escalera.  El software de programación es el encargado de generar el código en ensamblador del microcontrolador que posee el PLC, por lo que si un fabricante de PLC emplea microcontroladores HC11 de motorola® ó el Z80® ó los PIC de microchip® ó los AVR de atmel®, etc. Para cada PLC el código que se crea es diferente ya que por naturaleza propia los códigos de los microcontroladores son diferentes, aunque el Lenguaje en Escalera sea el mismo para todos los PLC.

 

Figura 5. 1 Lenguaje en Escalera de un PLC

Figura 5. 1 Lenguaje en Escalera de un PLC

 

En esta oportunidad describiremos ampliamente la utilización del software de programación de nuestro PLC, y aunque ya se menciono en líneas anteriores que el código que se genera es diferente entre varias marcas de PLC el lenguaje en escalera es el mismo para todos, y al final de cuentas eso es lo que nos interesa para programar un PLC, por lo que sí aprendemos a programar uno de la marca Siemens®, de manera implícita estaremos obteniendo el mismo conocimiento para programar uno de la marca  GE-Fanuc®, y así sucesivamente.

 

Se puede utilizar cualquier modelo de PLC, inclusive el fabricado por cualquier fabricante, esto quiere decir que dependiendo del PLC seleccionado, puede tener  inclusive desde 6 entradas y 6 salidas. Pero de momento este aspecto no es el importante, ya que el Lenguaje Escalera es funcional para cualquier PLC, y por lo tanto solo debemos tomar en cuenta la cantidad de entradas y salidas que posea el PLC.

 

 

Para que todos los lectores puedan poner en práctica lo aprendido, en cuanto al tema de los PLC, Cinda Software les pone a su disposición un software para PLC (con simulador) que tiene como características importantes, la de poseer la misma capacidad de trabajo que cualquiera de marca reconocida (en esta misma categoría claro esta) llámese Allen Bradley ó Siemens por ejemplo. y ademas el software lo encontramos en nuestro idioma, esto es, en español.

 

Para programar el PLC (en nuestro caso podemos simularlo) con una aplicación industrial ó con un programa de prueba como los que estaremos desarrollando en esta serie de ejemplos, la primer acción que tenemos que realizar es abrir el software de programación llamado “MiPlc”  que previamente tuvo que ser instalado (o descomprimido), este programa lo pueden descargar gratuitamente de la pagina de internet de AQUI, cuya dirección es http://www.instrumentacionycontrol.net/Descargas/Cinda_MiPLC.zip.

 

Figura 5. 3 Icono de acceso rápido en el escritorio de la pc

Figura 5. 3 Icono de acceso rápido en el escritorio de la pc

 

Una vez que hacemos doble clic sobre el icono del software de programación MiPlc aparece una ventana de bienvenida en la cual se observan los datos de la empresa fabricante del PLC, sus correos electrónicos y números de teléfono por si gustan contactarlos directamente, para ingresar al programa se debe oprimir sobre el cuadro llamado OK.

 

Figura 5. 4 Ventana de Bienvenida.

Figura 5. 4 Ventana de Bienvenida.

 

 

Ya dentro del programa del PLC tenemos que dirigirnos al menú de herramientas y seleccionar el que se llama Puerto Serie, como paso siguiente se tiene que seleccionar la opción de Configurar Puerto, tal como se ilustra en la figura 5.5. La acción anterior provocara que se abra la ventana etiquetada como setup, en la cual configuramos las características de la comunicación serial que se establecerá entre el PLC y la computadora, por lo que normalmente se dejan los datos que se ilustran en la figura 5.6, y cuando ya tenemos ingresados estos datos oprimimos con el apuntador del ratón sobre el botón OK, lo que provocara que se abra el canal de comunicación serial. Podemos decir con toda seguridad que el software de nuestro PLC ya ha sido configurado adecuadamente para que este pueda operar, por lo tanto lo que sigue es ingresar los símbolos correspondientes al programa.

 

Figura 5. 5 Configuración del puerto serie.

Figura 5. 5 Configuración del puerto serie.

 

En la figura 5.7 se observa la imagen del software de programación de PLC en donde se identifican las partes que lo componen y son las siguientes: menú de herramientas, botones de acceso rápido, los menús específicos de trabajo y el estado de la actividad existente entre el PLC y la computadora.

 

Figura 5. 6 Datos para configurar el puerto serie.

Figura 5. 6 Datos para configurar el puerto serie.

 

Como primer paso para comenzar con un programa se tiene que crear un nuevo proyecto, por lo que nos dirigimos al menú Proyecto, y posteriormente al comando Nuevo, tal como se ilustra en la figura 5.8.

Figura 5. 7 Partes del programa del PLC.

Figura 5. 7 Partes del programa del PLC.

 

 

Una vez que se abrió un nuevo escalón estamos en posibilidad de comenzar a insertar los símbolos correspondientes al lenguaje en escalera para formar nuestro programa.  Por lo que ahora seleccionamos el menú específico de trabajo denominado “Elementos”, ya que en esa sección se tienen los símbolos que representan las operaciones que el programa tiene que ir interpretando, a continuación iremos describiendo símbolo por símbolo:

 

Figura 5. 8 Creando un nuevo proyecto.

Figura 5. 8 Creando un nuevo proyecto.

 

Figura 5. 9 Primer escalón.

Figura 5. 9 Primer escalón.

 

 

El primer conjunto de símbolos corresponde a variables de señales de entrada, estas se denominan como contacto normalmente abierto (N.A.) y contacto normalmente cerrado (N.C), y su función principal es la de informar al PLC el estado lógico en que se encuentran las variables físicas que son captadas a través de sensores, y al igual que los contactos de un relevador, cuando este se encuentra desenergizado el contacto N.A. se encuentra abierto, mientras que el contacto N.C. se encuentra cerrado, y cuando se activan el contacto N.A. se cierra y el contacto N.C. se abre, o dicho en otra palabras existe un cambio de estado cuando los contactos son manipulados.

 

figura 5. 10 variables de entrada

Figura 5. 10 Variables de entrada.
 
Estos contactos constituyen las “CONDICIONES” que sirven para generar la lógica de programación del PLC, ya que es a través de estos que se implementan las funciones lógicas que el programa de control de algún proceso industrial utiliza. Para insertar alguno de estos símbolos basta con seleccionarlo con el apuntador del ratón y darle clic con el botón izquierdo, esta acción provocará que se abra una ventana preguntando que tipo de entrada es, por lo que aquí seleccionaremos si se trata de una entrada a través de los bornes de conexión (entrada física) o se trata de una entrada interna (estado generado por alguna operación interna del PLC).  Una vez seleccionado el tipo de entrada tendremos que decirle de donde leerá la información por lo que tenemos que seleccionar el origen de la entrada (ya sea física o interna) y por último asignarle una etiqueta que corresponda con la información que esta leyendo.
 
 
Figura 5. 11 Configuración de las entradas.
Figura 5. 11 Configuración de las entradas.
 
 
El segundo conjunto de símbolos corresponde a variables de salida las que a su vez activaran elementos de potencia, mismos que pueden ser motores de CD o de CA, calefactores, pistones, lámparas, etc.  Los símbolos que se emplean para representar a las salidas en el lenguaje en escalera, tienen el mismo significado que en un diagrama eléctrico tiene la bobina de un relevador, y lo mismo que sucede con uno real para que se energize se tienen que cumplir ciertas condiciones lógicas previas, así sea el accionamiento de un botón.  Los símbolos que activan a las salidas constituyen las “ACCIONES” que todo proceso industrial debe efectuar, esto es para modificar las variables físicas que se encuentran interviniendo en cualquier línea de producción.    Las salidas dependiendo de cómo se lleve a cabo su manejo de memoria, reciben los nombres de salida momentánea o salida memorizada.
 
 
Figura 5. 12 Variables de salida.
Figura 5. 12 Variables de salida.
 
 
La  salida momentánea nos representa un estado lógico que hará encender o apagar cualquier elemento actuador, esta salida se caracteriza por el modo de operación que nos dice que para tener un “1” lógico a la salida es requisito indispensable el que las CONDICIONES que prevalecen a la entrada se mantengan todo el tiempo que sea necesario para que ese “1” lógico exista, de cualquier otra forma lo que se tendrá es un “0” lógico a la salida.  La salida memorizada contiene de manera implícita una memoria, la cual es de mucha utilidad para mantener el estado de “1” lógico durante todo el periodo de tiempo que el proceso así lo requiera, y lo único que se tiene que hacer es activar la salida con memoria, cuando se activa la salida memorizada no importa que cambien las CONDICIONES, el estado de “1” lógico no se modifica. Ahora bien, cuando sea necesario que se tenga que cancelar la memoria o también se puede expresar que se apagará la salida, ó se llevará al estado de “0” lógico, lo que se tiene que realizar es accionar la desactivación correspondiente.
 
 
Figura 5. 13 Configuración de las salidas.
Figura 5. 13 Configuración de las salidas.
 
 
Cuando se utiliza una salida se tienen dos posibilidades de configurarla, un tipo de salida es como externa por lo que la definiremos como salida, y para ello le indicaremos a que terminal física del bornero de conexión esta reflejándose su actividad.   El segundo tipo de salida es considerada como interna y se denomina como marca, y lo que representa es que esta marca es una condición interna del programa de control que no tiene reflejo hacia algún elemento actuador.   Cabe mencionar que para el programa del PLC que empleamos en Saber Electrónica, se permite tener tan solo un diferente símbolo de salida, y si requerimos mas de uno, se necesita abrir tantos escalones como salidas tengamos en nuestro proceso.
 
 
El tercer conjunto de símbolos esta compuesto por uno solo y se trata del temporizador, el cual es una herramienta que tiene la función de activar el conteo de un intervalo de tiempo que tiene como base 1 segundo, el tiempo máximo que se puede fijar es el de 255 segundos. El temporizador es una gran ayuda sobre todo cuando se pretende establecer una condición de seguridad para el operador, por ejemplo, cuando haya transcurrido un tiempo de algunos segundos sin que exista respuesta alguna, entonces el accionamiento de los botones de control no responderán si no hasta que el proceso se restablezca. El temporizador una vez que es activado comienza a cuantificar el tiempo de forma descendente, y cuando llega a 0 segundos origina una salida interna con el estado de 1 lógico, cancelándose esta salida cuando se restablece el temporizador.
 
 
Figura 5. 14 Elección del Temporizador.
Figura 5. 14 Elección del Temporizador.
 
 
El cuarto conjunto de símbolos sirven para utilizar la herramienta que tiene la función de contar de eventos, a este contador se le tiene que fijar cual es el valor máximo al que tiene que llegar que dependiendo del PLC, pero normalmente para controlar el proceso de llenado de una caja con productos no se requieren de valores muy altos. Una vez que fue activado y llega a su conteo máximo, se origina una salida interna con el estado de 1 lógico avisando que ha llegado al valor de conteo prefijado, para colocar en 0 lógico la salida interna del contador, este se debe de restablecer para pode comenzar con un nuevo proceso de conteo.
 
 
Figura 5. 15 Símbolos del contador.
Figura 5. 15 Símbolos del contador.
 
 
El quinto conjunto de símbolos esta integrado por dos herramientas, una que sirve para diseñar funciones que operen a manera de subrutinas y otra que sirve para saltar un escalón, que es lo mismo que inhabilitarlo.  Las subrutinas se emplean cuando en el desarrollo de nuestra aplicación, existen condiciones que se repiten mas de una vez, y si las ingresamos en cada escalón diferente nos llevaría a incrementar enormemente nuestro programa, razón por la cual para simplificarlo se diseña una función que internamente contenga toda la lógica de control que se repite constantemente y posteriormente solo se llama y ya no se ingresan todos los símbolos         La segunda herramienta que sirve para saltar un escalón se emplea cuando dependiendo del contexto del programa de control lógico, cuando una condición se lleva a cabo conlleva el seleccionar uno de dos o mas caminos, por lo que se selecciona el adecuado y se eliminan los demás.
 
 
Figura 5. 16 Llamadas de funciones.
Figura 5. 16 Llamadas de funciones.
 
 
El sexto y último conjunto de símbolos sirve para realizar bifurcaciones cuando se están ingresando los contactos ya sean N.A. o N.C.  Estos símbolos sirven para abrir una rama y también para cerrarla.
 
 
Figura 5. 17 Herramientas para abrir y cerrar una rama.
Figura 5. 17 Herramientas para abrir y cerrar una rama.
 
 
Una vez que hayamos ingresado todos los símbolos de nuestro programa en lenguaje en escalera, es recomendable antes de programar al PLC simular las funciones lógicas y tener la certeza de que nuestra lógica funciona por lo que hacemos uso de la tecla de acceso rápido correspondiente, como respuesta de la acción anterior se provocara que una ventana se abra visualizando ahí el estado que guardan todas las entradas, salidas, temporizadores, contadores, etc.
 
 
Figura 5. 18 Ventana de simulación.
Figura 5. 18 Ventana de simulación.
 
 
Para realizar la simulación de nuestro programa tenemos que ir manipulando en el recuadro correspondiente las condiciones, o sea las entradas y tan solo basta con que coloquemos el apuntador del ratón y oprimamos el botón izquierdo del mismo para cambiar el estado lógico que contenía.
 
 
Figura 5. 19 Herramienta para descargar el código al PLC.
Figura 5. 19 Herramienta para descargar el código al PLC.
 
 
Cuando se ha simulado el programa y este ejecuta todas las condiciones lógicas que le programamos, ya estamos en posibilidad de cargar el programa al PLC, por lo que ahora conectamos el cable de programación tanto al puerto serie de la computadora como a la terminal correspondiente del PLC, y para ello hacemos uso del botón de acceso rápido.
 
 
Pues bien, aquí sé a descrito lo que corresponde al ambiente gráfico del programa de nuestro PLC, pero lo importante para aprender a programar uno es que realice los ejercicios que hemos propuesto a lo largo de este libro, y aunque no posea algún PLC, basta con el software para practicar ya que este contiene un simulador. Por otra parte, también es digno de mencionarse que si en un futuro pretenden programar un PLC de ora marca y con otras características, no existe el mayor problema ya que al aprender el lenguaje en escalera, prácticamente están aprendiendo a programar cualquier PLC, esto porque el lenguaje en escalera es universal para todos.

 

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