Los autómatas multifunción son de diseño modular. Su configuración básica se compone de un rack que contiene un módulo de alimentación y un módulo procesador. El rack puede alojar acopladores de entrada/salida, acopladores inteligentes, acopladores de comunicación y acopladores de red. Todos estos componentes se conectan al bus situado en el fondo del rack. Dado que los racks de ampliación pueden recibir todo tipo de acopladores, permiten ampliar las configuraciones básicas.
Los autómatas multifunción admiten distintos tipos de procesadores. Su diferencia principal radica en el número y tipo de entradas y salidas que pueden gestionar y en su velocidad de tratamiento. Por ejemplo, los autómatas
multifuncionales TSX 7 de Telemecanique admiten 512, 1.024 o 2.048 entradas/salidas TON, entre 0 y 56 acopladores inteligentes y de 1 a 4 acopladores de red. Pueden
programarse en los lenguajes Grafcet, de contactos y literal.
Entradas/salidas TON
Las entradas/salidas TON se agrupan en los módulos enchufables y desenchufables bajo tensión en los racks de base o de ampliación.
Los módulos de entradas constan de 4, 8, 16 o 32 vías independientes en continua, alterna o NAMUR. Los módulos de salidas de 4, 8, 16, 24 o 32 vías están equipados con etapas de salida a transistores, triacs o relés. Normalmente, las salidas TON de los automatismos
programables se representan mediante el símbolo de un contacto en los esquemas de automatismo (consultar la aplicación de ejemplo de la página 253).
Entradas/salidas analógicas
Los acopladores de entradas/salidas analógicas agrupan 2, 4, 8 o 16 entradas, o 2 o 4 salidas. Realizan las siguientes funciones:
– detección de umbrales analógicos
La señal analógica se compara a dos umbrales regulables, alto y bajo. El resultado (1 bit de estado por umbral) se envía al programa de usuario. Los acopladores están disponibles
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Autómata Telemecanique TSX 107 y acopladores Línea de embotellamiento controlada por un autómata TSX 7
en las tres versiones: detectores de umbrales de alto nivel, para termopares y para sondas de resistencia.
– conversión analógica/digital
La señal analógica se convierte en información digital de 12 o16 bits que se suministra al programa de usuario. Estos acopladores pueden adquirir el conjunto de las magnitudes analógicas de las aplicaciones industriales: normalizadas de alto nivel, bajo nivel, termopares, sondas de resistencia. – conversión digital/analógica
La información digital de 8 o 12 bits proporcionada por el programa de usuario se convierte en señal analógica normalizada de 0-10 V, 4-20 mA o 0-20 mA, para controlar los variadores de velocidad, las válvulas proporcionales, etc.
Acopladores de contaje y de posicionamiento
Estos acopladores permiten liberarse de los tiempos de escrutación de las tareas del autómata. Estos tiempos limitan la frecuencia de contaje en las entradas del autómata a algunas decenas de Hz. Los acopladores de contaje y de posicionamiento, que disponen de sus propias entradas/ salidas, tienen total autonomía con respecto al programa principal. Por consiguiente, admiten frecuencias de contaje que pueden alcanzar varias decenas de kHz.
Las entradas de los acopladores reciben impulsos de contaje o de contaje/descontaje emitidos por detectores de
proximidad, codificadores incrementales o codificadores absolutos. Sus aplicaciones son variadas: contaje de piezas o de sucesos, medida de longitud, de velocidad, de duración, control de posición.
Acopladores de control de eje
Los acopladores de este tipo regulan la posición de un móvil con un eje lineal y controlan su desplazamiento con
aceleración y deceleración constantes según el programa de movimiento. Cuentan con sus propias entradas/salidas y, especialmente, con entradas para codificadores
incrementales que permiten medir las distancias recorridas, y de una salida analógica que proporciona una consigna de velocidad a un variador. Se dedican principalmente a las aplicaciones industriales que requieren un control preciso de velocidad y de posición.
Acopladores de comunicación mediante enlace serie asíncrono
Este tipo de acopladores se utilizan principalmente para el intercambio de mensajes entre los autómatas programables y una amplia gama de dispositivos periféricos dotados de un interface de enlace serie asíncrono: impresoras, pantallas de visualización, terminales de operador, etc.
Acopladores de red
Los acopladores de red conectan los autómatas
programables a las redes locales industriales. De este modo, los autómatas pueden intercambiar mensajes entre sí, con los sistemas de supervisión, con los ordenadores de gestión de producción, etc.
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M1 1 dcy a1 3 B+ 13 D+ b1 b0 d0 (s+f) 4 B– 14 P 5 15 D– 6 A– cd1 pl cd1 a0 1 B+ 1 b1 M1Lenguajes de programación
Los lenguajes de programación permiten introducir en un autómata todos los datos necesarios para gobernar y controlar una máquina o un proceso. Se componen de un juego de instrucciones y se rigen por reglas de sintaxis precisas que definen la forma de escribir, de leer y de mofificar un programa.
Existen varios lenguajes disponibles: LIST, Grafcet, de contactos y literal. Es posible combinarlos en una misma aplicación para encontrar la mejor solución a un problema.
El lenguaje LIST
El lenguaje “ista de instrucciones” se inspira en las reglas del álgebra de Boole. Utiliza instrucciones que realizan
operaciones o funciones lógicas simples, tales como Y lógico, O lógico, O exclusiva, etc., y funciones preprogramadas (temporizadores, contadores, paso a paso, registros). Permite la transcripción directa en forma de lista de
instrucciones: de un esquema de contactos, de un logigrama, de una secuencia de ecuaciones booleanas.
El lenguaje Grafcet
El lenguaje Grafcet permite representar de manera gráfica y estructurada el funcionamiento de un automatismo
secuencial. Proviene de un método de análisis basado en la noción de etapas y transiciones unidas mediante enlaces orientados. A las etapas se asocian acciones y a las transiciones, receceptividades.
♦Etapa
Una etapa caracteriza un estado de la parte de mando con un comportamiento estable. Puede estar activa o inactiva.
Las acciones asociadas a las etapas pueden estar
condicionadas o no. Sólo se ejecutan las acciones asociadas a la etapa activa.
♦Transición
Una transición indica la posibilidad de evolución de una etapa a la siguiente. Su receptividad asociada es una expresión lógica que agrupa las condiciones (estados de captadores, órdenes de marcha, etc.) necesarias para que evolucione el estado de la parte de mando en un momento dado.
Sólo es posible superar una transición si se cumplen dos condiciones:
– la etapa inmediatamente precedente está activa, – la receptividad asociada es verdadera.
La transición se supera obligatoriamente cuando se cumplen ambas condiciones simultáneamente. La superación provoca la desactivación de la etapa inmediatamente precedente y la activación de la etapa inmediatamente siguiente.
♦Enlaces orientados
Vinculan las etapas a las transiciones y las transiciones a las etapas, e indican las vías de evolución del Grafcet.
Por norma, los enlaces se realizan de forma descendente.
♦Macroetapa
Una macroetapa es la representación condensada y única de un conjunto de etapas y transiciones, caracterizada por una etapa de entrada y otra de salida. Se inserta en un gráfico como si fuera una etapa y respeta las reglas de evolución. El uso de macroetapas facilita el análisis y la estructuración de los programas. Permite representar un gráfico principal que describe el encadenamiento del conjunto de secuencias del automatismo, y detallar todos los niveles de análisis intermedios para descender hasta el nivel elemental más próximo a las señales tratadas por la parte de mando.
Ejemplo de Grafcet
Lógica programable
Ejemplo de Grafcet con macroetapas
Función etapa inicial etapa macroetapa transición acción asociada a la etapa enlace orientado secuencias simultáneas Símbolo 2 1 M10 M20 M30 4 M40 E20 M60 M70 M80 S20 =1 E80 4s/XE80 81 8s/X81 S80 marcha de producción Acercamiento Embalaje Derivación y transferencia Secado en horno Presencia de rodillo fin de embalaje fin de par fin de marcado EMBALAJE MARCADO G1–
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♦Funciones complementarias
Además de estos cuatro elementos básicos, el lenguaje Grafcet dispone de instrucciones complementarias, principalmente: – la derivación en Y para programar la ejecución simultánea de varias secuencias,
– la derivación en O permite seleccionar una secuencia entre varias, el retorno de secuencia o el salto de etapa.
♦Grafcet de nivel 1
Es un Grafcet funcional que describe el funcionamiento de la instalación sin tener en cuenta la tecnología de los equipos empleados. Constituye una herramienta descriptiva para el pliego de condiciones, en el que tanto las acciones como las receptividades se expresan de forma literaria, en un lenguaje común a todos los participantes. Permite definir claramente la secuencia cronológica de las acciones y las condiciones de regulación y de seguridad que hacen posible el funcionamiento deseado.
♦Grafcet de nivel 2
También llamado Grafcet operativo, emana directamente del anterior. Tiene en cuenta las particularidades tecnológicas de los equipos (naturaleza y características de los captadores,
accionadores, etc.). Las variables del autómata (entradas/salidas, etapas de contadores, resultados de cálculos, etc.) intervienen en la descripción de las acciones y de las receptividades.
♦Programación en lenguaje Grafcet
Grafcet se limita a garantizar el encadenamiento secuencial de las operaciones. Para describir las condiciones asociadas a las acciones y las receptividades asociadas a las transiciones, es necesario recurrir a otro tipo de lenguaje que se adapte a los tratamientos combinatorios: el lenguaje de contactos o el lenguaje literal.
Lenguaje de contactos
El lenguaje de contactos, también denominado LADDER, es totalmente gráfico y se adapta al tratamiento lógico simple de tipo combinatorio. Utiliza símbolos gráficos de contactos de apertura y cierre y de bobinas. De este modo, un programa escrito en lenguaje de contactos no es una lista de
instrucciones, sino el clásico esquema eléctrico desarrollado. Es posible insertar en las redes de contactos bloques de funciones de temporizadores, contadores, registros, etc., y bloques de operaciones lógicas y aritméticas preprogramados.