Autómatas programables
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Autómatas programables
Capítulo 11 Autómatas programables dispositivos de seguridad y fiabilidad iniciación a la programación 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. Variables en los autómatas programables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3. Sensores y actuadores conectados a un autómata programable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4. Programación de autómatas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5. Lenguaje en lista de instrucciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6. Lenguaje en esquema de contactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7. Instrucciones de programación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 8. Ciclo de programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 9. El autómata TSX17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 10. Descripción del micro-autómata TSX17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 11. Descripción detallada del SIMATIC S7-200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Curso Virtual: Electricidad industrial Capítulo 11 Autómatas programables dispositivos de seguridad y fiabilidad iniciación a la programación 1. INTRODUCCIÓN. La mayoría de procesos existentes en la industria pertenecen al tipo de procesos discontinuos o procesos discretos y para su control pueden emplearse sistemas comerciales basados en microprocesadores. Los más empleados son los autómatas programables (PLC´s); el esquema básico de un autómata programable está representado en la figura 1 Figura 1 ESQUEMA BÁSICO DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 1 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Un autómata programable es un equipo electrónico, basado en un microprocesador o microcontrolador, que tiene generalmente una configuración modular, puede programarse en lenguaje no informático y está diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente industrial procesos que presentan una evolución secuencial. El sistema formado por el proceso y el autómata que se encarga de controlarlo está representado en la figura 2. Figura 2 SITUACIÓN DEL AUTÓMATA EN EL PROCESO El programa de usuario recibe las informaciones del proceso y de los estados anteriores; de acuerdo con el algoritmo que tiene implementado los procesa y determina las acciones que el autómata ha de tomar sobre aquél. Las señales que reciben los actuadores se denominan variables externas de salida, las señales que suministran los sensores reciben el nombre de variables externas de entrada. El autómata hace la misión de un sistema de control programado. 2. VARIABLES EN LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES. Las variables en los autómatas se pueden dividir en dos grandes grupos: variables externas y variables internas. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 2 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Variables externas Las variables externas de entrada pueden ser de dos tipos: Variables todo/nada.- Como por ejemplo la señal recibida de un final de carrera (micro) o la señal que activa un regulador electroneumático para desplazar un cilindro. Los autómatas programables trabajan con lógica positiva, así por ejemplo, la señal procedente de un pulsador será tomada como “1” cuando esté pulsado, y como “0” cuando no. Los módulos de entrada/salida todo/nada permiten trabajar con señales de tensión alterna o continua en las gamas existentes en la industria, siendo las más comunes 230 V ca, 24 V ca y 24 V cc. Variables analógicas.- Como por ejemplo la señal proporcionada por un termómetro o la tensión de consigna que se suministra a un variador de velocidad. Las señales de este tipo con las que trabaja un autómata programable son, tensión 0 - 10 V o intensidad de 4 - 20 mA. Los módulos de entradas/salidas discretizan estas señales empleando generalmente convertidores de 8 bits. Se muestra en la figura 3 un esquema de bloques de un autómata programable desde el punto de vista de las variables que utiliza y las memorias donde se almacenan. Figura 3 ESQUEMA DE BLOQUES DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 3 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Una característica propia de los autómatas programables es, que tienen asignados dos zonas de memoria independientes para variables externas. Una para las variables de entrada, y otras para las de salida. Estas zonas de memoria, a su vez, pueden almacenar datos de bit cuando la variable es del tipo todo/nada o datos de byte cuando la variable es de tipo analógico. También, en función del tipo de variables que lleven asociadas a las instrucciones cargadas en el programa de usuario, pueden ser direccionadas como bit o como byte; si la variable es todo/nada el direccionado es bit a bit; si la variable es de tipo analógica la posición direccionada tendrá un byte. Existe una relación directa entre la posición física de la conexión de la variable en el módulo de entradas o salidas conectado al autómata y la posición de memoria donde se almacena el dato. Por ejemplo: La entrada todo/nada número cuatro de la memoria de entradas de bit (figura 4). Figura 4 POSICIONAMIENTO EN LA MEMORIA DE UN BIT DE ENTRADA Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 4 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial La entrada analógica cero almacena un valor en código binario natural en el byte cero de la memoria de entradas de byte. Previamente el convertidor analógico-digital transforma a código binario natural la señal de tensión que estará comprendida en el margen 0-10 V (figura 5). Figura 5 POSICIONAMIENTO EN LA MEMORIA DE UN BYTE PROCEDENTE DE UN MÓDULO DE ENTRADA ANALÓGICA También existe una relación directa entre la memoria dedicada a las variables de salida y la posición de las conexiones asociadas a ellas en los módulos de salida. Tomando como referencia lo explicado anteriormente para las entradas, para la salida todo/nada, se tendría la disposición indicada en la figura 6. Figura 6 POSICIÓN DE UN BIT DE SALIDA EN LA MEMORIA. Las salidas todo/nada pueden ser: salidas a relé, salidas a transistor, salidas a triac. En los tres casos y refiriéndose a la figura 6, cualquiera de los dispositivos actúa como interruptor entre la salida cuatro y masa. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 5 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial La salida analógica cero está representada en la figura 7. Figura 7 POSICIÓN EN LA MEMORIA DE UN BYTE, PARA MÓDULO DE SALIDA ANALÓGICA. Variables internas. A las variables externas comentadas en los párrafos anteriores hay que añadir las variables internas, que al igual que las externas tienen asignada su propia zona de memoria que puede ser direccionada en función del dato almacenado bit a bit o como byte. Estas posiciones de memoria son utilizadas por el autómata para almacenar resultados parciales de operaciones lógicas o aritméticas que se producen en el programa de usuario. Dentro de la zona de memoria de variables internas existe una serie de posiciones todo/nada que pueden ser utilizadas por el programa de usuario y que le informa del estado en que se encuentra el autómata o le proporcionan señales de reloj que pueden emplearse como base de tiempo para determinadas instrucciones del programa. Todos los autómatas tienen al menos las siguientes variables internas especiales: Impulso inicial al pasar al modo RUN. Señal que indica que la unidad de control está activa. Señal de reloj de 1 segundo. Señal de reloj de 0,1 segundo. Las zonas de memoria asignadas a las variables externas e internas son memorias de tipo lectura/escritura. Los datos almacenados en las tres zonas pueden ser procesados tantas veces como sea necesario por el programa de usuario. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 6 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial 3. SENSORES Y PROGRAMABLE. ACTUADORES CONECTADOS A UN AUTÓMATA En la figura 4, se mostraba cómo un interruptor conectado a la entrada cuatro del módulo de entrada todo/nada, puede controlar una variable de entrada. Cualquier sensor que presente dos estados, conectado-desconectado, puede controlar una entrada todo/nada de un autómata independientemente de como sea accionado este sensor; puede ser: interruptor o pulsador accionado de forma mecánica o manual; contactos auxiliares activados por la bobina del contactor; contactos auxiliares de relés térmicos; relés tipo Reed, colocados sobre las camisas de los cilindros neumáticos y activados por el émbolo magnético del cilindro; finales de carrera activados por desplazamiento de piezas móviles, etc. Figura 8 DETECTORES DE TRES HILOS, CORRIENTE CONTINUA En la industria también se emplean otros tipos de sensores o detectores como los representados en figura 8 y 9. Estos sensores a su vez tienen dos tipos de salidas normalizadas: PNP o NPN. Figura 9 VISTAS DE DISTINTOS TIPOS DE DETECTORES Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 7 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial La forma de conectarlos a los módulos de entrada todo/nada se indica en la figura 10; obsérvese que la conexión del tipo NPN requiere un módulo de entrada con el positivo de alimentación conectado a masa. Figura 10 MÓDULOS DE ENTRADAS POSITIVAS Y NEGATIVAS Las salidas todo/nada del autómata se comportan como interruptores que controlan la activación/desactivación de los actuadores a ella conectados, como por ejemplo, un contactor que controla a un motor de c.a. o la bobina que controla el regulador de un cilindro neumático. El dispositivo que actúa como interruptor puede ser: Un contacto libre de potencial, cuando se emplea salida a relé (figura 11). En este tipo de salidas la tensión empleada para alimentar al actuador puede ser alterna o continua y la potencia a controlar estará limitada por la intensidad de paso que soporte el contacto libre de potencial. Figura 11 MODULO DE SALIDAS TODO/NADA A RELÉ. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 8 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Un transistor, como se muestra en la figura 12. La tensión empleada para alimentar al actuador tendrá que ser continua; la potencia a controlar vendrá dada por la potencia máxima que disipa el transistor. Figura 12 MÓDULO DE SALIDAS TODO/NADA A TRANSISTOR. Un triac como se muestra en figura 13. La tensión empleada para alimentar al triac ha de ser alterna; la potencia a controlar viene dada por la máxima potencia que puede disipar el triac. Figura 13 MÓDULO DE SALIDAS TODO/NADA A TRIAC Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 9 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Dependiendo del fabricante del autómata, se poden encontrar para salidas todo/nada la disposición indicada en las figuras 11, 12 y 13; o bien, salidas, donde no existe un terminal común para todos los dispositivos que actúan como interruptores, disponiendo cada uno de ellos de dos salidas independientes, entre los que conectarán en serie la tensión de alimentación y el actuador. Esta última disposición permite que cada uno de los dispositivos pueda estar controlado por una tensión independiente. Las entradas analógicas del autómata, como se ha comentado anteriormente, son de dos tipos: entradas de corriente que trabajan con intensidades comprendidas entre 4 y 20 mA, o entradas de tensión que trabajan con tensiones comprendidas entre 0 y 10 V. Por tanto, para medir una magnitud analógica (figura 14), es necesario utilizar alguno de los diferentes tipos de transductores existentes en el mercado, que da una señal de tensión o corriente proporcional a la magnitud a medir y comprendida en el margen de 4-20 mA o 0-10 V. Figura 14 CONEXIÓN DE UNA ENTRADA ANALÓGICA AL AUTÓMATA. Las salidas analógicas del autómata también son de dos tipos: tensión o corriente, por tanto: el actuador que se pretende controlar con ellas (figura 15), tendrá que disponer de una entrada de tensión o corriente que permita una señal de entrada comprendida entre 0-10 V o 4-20 mA. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 10 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Figura 15 CONEXIÓN DE SALIDA ANALÓGICA DEL AUTÓMATA 4. PROGRAMACIÓN DE AUTÓMATAS. El sistema de programación, programadora u ordenador compatible permite, mediante las instrucciones del autómata, confeccionar el programa de usuario; posteriormente se transfiere a la memoria de programa de usuario. Una memoria típica permite almacenar como mínimo hasta mil instrucciones con datos de bit, y es de tipo lectura/escritura, permitiendo la modificación del programa tantas veces como sea necesario; tiene una batería tampón para mantener el programa si falla la tensión de alimentación, o cartuchos de memoria EPROM. La programación de un autómata consiste en el establecimiento de una sucesión ordenada de instrucciones que están disponibles en el sistema de programación y que resuelven el control sobre un proceso determinado. No existe una descripción única para cada lenguaje, sino que cada fabricante utiliza una denominación particular para las diferentes instrucciones y una configuración también particular para representar las distintas variables externas o internas. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 11 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial No obstante, los lenguajes de programación más empleados en la actualidad, pueden incluirse en alguno de los dos grupos siguientes: Lenguaje en lista de instrucciones. Lenguaje en esquema de contactos. 5. LENGUAJE EN LISTA DE INSTRUCCIONES. Un lenguaje en lista de instrucciones consiste en un conjunto de códigos simbólicos, cada uno de los cuales corresponde a una instrucción; cada fabricante utiliza sus propios códigos y una nomenclatura distinta para nombrar las variables del sistema. El lenguaje en lista de instrucciones es similar al lenguaje ensamblador utilizado en los microprocesadores. Por ejemplo la función lógica de la figura 16, programada en lista de instrucciones para dos autómatas comerciales diferentes TSX 17 (Telemecanique) y S7-200 (Siemens), sería: Figura 16 EJEMPLO DE FUNCIÓN LÓGICA. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 12 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial 6. LENGUAJE EN ESQUEMA DE CONTACTOS. Es un lenguaje gráfico, derivado del lenguaje de relés, que mediante símbolos representa contactos, solenoide, etc. Su principal ventaja es que los símbolos básicos (figura 17), están normalizados según norma NEMA y son empleados por todos los fabricantes. Los símbolos básicos empleados son: Figura 17 SÍMBOLOS BÁSICOS USADOS EN LOS ESQUEMAS DE CONTACTOS. Los elementos básicos que configuran la función, se representan entre dos líneas verticales que simbolizan las líneas de alimentación. La función de la figura 16 quedaría, empleando el lenguaje de relés, como se muestra en la figura 18. Figura 18 EJEMPLO REPRESENTADO EN ESQUEMA DE CONTACTOS. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 13 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Para las funciones lógicas más complejas (módulos de programación) como temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, etc., se emplea el formato de bloques. Estos no están normalizados, aunque guardan una gran similitud entre sí para distintos fabricantes y resultan mucho más expresivos que si se utiliza para el mismo fin el lenguaje en lista de instrucciones. El lenguaje de contactos necesita sistemas de programación relativamente complejos, que visualicen varias líneas de programa en pantalla. Si sólo se dispone de un sistema básico, se puede programar teóricamente en esquema de contactos y posteriormente transcribirlo a lista de instrucciones. 7. INSTRUCCIONES DE PROGRAMACIÓN. De lo expuesto anteriormente, se deduce que el autómata programable, es un sistema con lenguajes de programación e instrucciones muy especializados y orientados a la automatización. Una descripción de las distintas instrucciones que soporta un autómata programable, los lenguajes en los que se puede programar y la nomenclaturas asignadas a las variables que intervienen en la instrucción, pueden obtenerse del manual del autómata a utilizar que edita el fabricante. No obstante, para tener una idea resumida de las instrucciones existentes en un autómata programable. Las instrucciones más comunes, que pueden encontrarse en autómata de gama media, se puede clasificar en: Instrucciones lógicas.- Funciones lógicas básica AND, OR, NOT, XOR, SET, RESET. Instrucciones de módulos de programación.- Temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, programadores cíclicos, comparadores, etc. Instrucciones de control.- Control de marcha, condiciones de rearranque, forzado de activación de etapas, inhibición de salidas, saltos condicionales. Instrucciones matemáticas.- Suma, resta, multiplicación, división (normalmente el bus de datos de los microprocesadores empleados es de 8 bits; el valor máximo con el que pueden operar es de 256 en decimal y no admiten números negativos). Instrucciones de comparación.- Comparación de bits o de byte, funciones de igualdad y mayor que en los contadores y temporizadores. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 14 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Instrucciones de traslación.- Traslación de datos entre posiciones de memoria, desde la memoria a consigna de módulos de programación. Instrucciones de conversión de códigos.- Los datos de bytes pueden presentarse en decimal o en BCD. 8. CICLO DE PROGRAMA. Básicamente todos los autómatas tienen dos modos de funcionamiento (figura 19).El primero de ellos STOP (PROGRAM en otros autómatas), permite programar y transferir el programa de usuario desde el sistema de programación utilizado al autómata; el segundo modo (RUN) permite al autómata controlar el proceso, realizando de forma continua el ciclo de programa de usuario. Un autómata típico puede leer mil instrucciones de programa en 6 ms y emplea de 5 a 10 ms en leer y actualizar las variables; por tanto, puede emplearse para controlar procesos relativamente rápidos. La suma del tiempo de programa más el tiempo de actualizado y lectura de variables proporciona el tiempo de ciclo, para que pueda realizarse el control sobre un proceso será necesario que se cumpla: Figura 19 CICLOS DE PROGRAMA DE UN AUTÓMATA Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 15 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial 9. EL AUTÓMATA TSX 17. Este autómata de la gama TSX 17 es de la marca comercial Telemacanique. Es un micro-autómata compacto con posibilidad de módulos de extensión y que permite la programación en lista de instrucciones de los lenguajes Booleano (basado en el álgebra binaria de Boole). Dispone de una memoria RAM de 24 koctetos (2.973 líneas de programa). Figura 20 AUTÓMATA PROGRAMABLE TELEMECANIQUE MODELO TSX 17 10. DESCRIPCIÓN DEL MICRO-AUTÓMATA TSX 17. En la figura 20, puede verse el aspecto externo del micro-autómata TSX 17-20, del que a continuación se da una descripción detallada de cada una de sus partes: 1. Alimentación 110 a 240 V ca en acometida. 2. Alimentación para captadores a 24 V cc. 250 mA, incorporada en el autómata. 3. Toma terminal de programación de la unidad central. 4. Display de visualización de estados. Los auto-test efectuados permanentemente por los autómatas de base da una información visualizada en la cara frontal por 4 pilotos (figura 21). Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 16 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Figura 21 DISPLAY DE VISUALIZACIÓN DE LOS ESTADOS DEL AUTÓMATA. 5. Situación de la batería tampón (duración de dos años). 6. Alojamiento para cartucho de memoria EEPROM, que mantiene el programa de usuario permanentemente 24 o 8 K octeto (similar a figura 24). 7. Entradas a 24 V cc aisladas. 8. Salidas a relé. 9. Panel de visualizados del estado de las entradas y salidas (figura 22). Figura 22 VISUALIZACIÓN DEL PANEL DE E/S Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 17 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial 10. Conector (9 puntos) para extensión del bus de entrada/salida (E/S). 11. Bornero desenchufable con tornillos protegidos. 12. Entradas rápidas de 24 V cc. 13. Conector para entradas de contaje y puesta a cero (5 - 24 V cc) del contador/temporizador rápido (contador 2 KHz). 14. Alojamiento para cartucho de lenguaje superior (figura 23). Figura 23 Memoria extraible de lenguaje superior Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 18 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Entradas/salidas específicas. En el autómata de base TSX 17, la entrada I0,00 y la salida O0,00 se pueden programar cada una, con una función específica, a través del modo de configuración. Entrada RUN/STOP: I0,00 Normal: Funcionamiento idéntico al de cualquier otra entrada todo/nada del autómata. Run/Stop (R/S): • En estado “1” esta entrada pone el autómata en RUN. • En estado “0” esta entrada pone el autómata en STOP. La entrada física de mando STOP tiene prioridad sobre el mando RUN de un terminal conectado al autómata. Salida SECU: O0,00 Normal: Funcionamiento idéntico a cualquier otra salida todo/nada del autómata base. Secu: S En estado “1” cuando el autómata está en RUN y sin defecto. S En estado “0” si el autómata está en STOP o en RUN con presencia de defecto. La salida O0,00 se utiliza en los circuitos en seguridad externos al autómata. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 19 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Lectura de los pilotos de la cara frontal del autómata. Los defectos que se manifiestan en los pilotos de la cara frontal del autómata (figura 21) tienen distinto origen. En el cuadro 1 se puede ver las causas probables de estos fallos y la forma de corregirlos. CUADRO 1.- DEFECTOS INDICADOS POR LOS PILOTOS DE LA CARA FRONTAL DEL AUTÓMATA. Memorización del programa y de los datos. El programa de usuario y los datos están contenidos en la memoria RAM del autómata. Esta memoria tiene una autonomía de 1 hora. Para alcanzar una autonomía de 2 años, hay que poner una pila tampón. El programa usuario puede transferirse a una memoria EEPROM, memoria permanente (Figura 23). Esta memoria no es obligatoria pero sí aconsejable. Con ella se evita el riesgo de alteraciones del programa escrito en memoria RAM en el caso de defecto en la pila o en la red de alimentación. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 20 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial A la puesta en tensión, el autómata verifica la conformidad de los programas RAM y EEPROM. En caso de no conformidad, el programa contenido en la memoria EEPROM es automáticamente transferido a la RAM. El terminal de programación. En la figura 24 se ilustra el terminal TSX T317, útil de programación y de reglaje del autómata TSX 17. Cuenta con cable de conexión al autómata del tipo RS-232 C. Otro conector para enlace con impresora (edición de programas) y magnetófono (audio). Además de una pantalla alfanumérica de 2 líneas de 16 caracteres cada una. Figura 24 AUTÓMATA Y TERMINAL TSX T317 Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 21 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Las cinco teclas superiores de color azul (figura 25) son multifunciones, dinámicas o códigos de operaciones según el contenido de la línea inferior de la pantalla. Figura 25 TECLAS DE CÓDIGOS DE OPERACIONES Teclas de códigos de operaciones: Estas teclas aparecen en la figura 25. 1ª acción: marcado interior. 2ª acción: primer marcado superior (equivalente a Shift+tecla). 3ª acción: segundo marcado superior si existe. Teclas de operandos y numéricas: Estas teclas se pueden ver en la figura 26. Hay que seleccionar el tipo de operando y su número después del código de operación. 1ª acción: acceso directo al operando (marcado superior). Para el segundo marcado si existe, asociar Shift con la tecla. 2ª acción (y otras): marcado inferior de la tecla (valor numérico). La tecla FUN está inutilizada. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 22 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Figura 26 TECLAS DE OPERANDO Y NUMÉRICAS DE LA TSX T317. Teclas específicas: En la figura 27 pueden verse estas teclas. Enter: valida el contenido intermitente de la pantalla, confirma una función, lectura del elemento siguiente (línea o función). Clear: abandono de la función. Quit: abandono del modo. Figura 27 TECLAS ESPECÍFICAS Clear y Quit tienen varias funciones, en algún caso será necesario utilizarlas con la tecla Shift. La tecla CB está inutilizada. NOTA: En algunos terminales de programación, las teclas azules S y R, pueden aparecer como SET y RST respectivamente. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 23 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial 11. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL SIMATIC S7-200 (Siemens) La gama S7-200 es una familia de pequeños y compactos micro-autómatas programables y de módulos de extensión que pueden utilizarse para toda una variedad de aplicaciones de programación. Este PLC tiene 8 entradas (24 V cc) y 6 salidas a relé, pudiendo ampliarse hasta un total de 30 E/S. El bloque central S7-200 incluye la unidad central de procesamiento, la fuente de alimentación así como las E/S digitales (todo/nada). Los módulos de extensión incorporan E/S adicionales, conectándose a la unidad básica mediante un conector de bus (Figura 28). Figura 28.- COMPONENTES DEL HARDWARE Unidad central.- La unidad central es un autómata programable independiente que incluye la CPU, la fuente de alimentación y E/S locales. Módulo de extensión.- Gracias al módulo de extensión es posible agregar E/S adicionales a la unidad central. S Conector de bus.- Este conector permite realizar una conexión adecuada al módulo de extensión (Figura 28). S Puerto de extensión de bus.- A través del puerto de extensión es posible conectar módulos de extensión adicionales. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 24 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial S Gancho de retención.- El gancho de retención permite montar el S7-200 sobre un perfil estándar (DIN EN 50 022), según se aprecia en la figura 11-30. El gancho de retención se abre para permitir el montaje y se cierra para fijar la unidad al perfil. S Conector de cableado de campo.- El cableado de las E/S, así como la alimentación de la unidad y la alimentación cc para sensores que van conectados a los conectores de cableado de campo. Figura 29 COMPONENTES ADICIONALES DEL HARDWARE - LEDs indicadores de estado.- En la tabla 2 se ven los cinco tipos diferentes de LEDs indicadores del estado del PLC. Dichos indicadores describen tanto el estado actual de la unidad central como de las E/S. LED Descripción SF (rojo) Indica error en sistema. Se enciende si el autómata ha incurrido en error grave. RUN (verde) Indica que está ejecutando el programa STOP (amarillo) Indica que está en Stop y que se ha interrumpido la ejecución del programa IX.X (verde) Indica el estado actual de la entrada QX.X (verde) Indica el estado actual de la salida Tabla 2 LENS INDICADORES DE ESTADO DEL SIMATIC S7200 Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 25 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial - Puerto de comunicación.- Este PLC utiliza un conector subminiatura de 9 pines (Figura 30), al cual se conecta el cable de programación que une al ordenador personal con el autómata; o el cable de la programadora de mano. Figura 30 ASIGNACIÓN DE PINES DEL PUERTO DE COMUNICACIÓN. Selector de modo.- Mediante el selector de modo es posible seleccionar el modo de operación del autómata programable. En la tabla 3 se describen los modos. En la figura 31 se puede observar la ubicación del selector. Posición del interruptor Descripción RUN Ejecuta el programa. El S7-200 puede abandonar el modo RUN y colocarse en modo STOP o en una condición de error, aun cuando el interruptor esté en posición RUN. Los LEDs de estado indican el modo actual STOP En STOP el autómata detiene la ejecución del programa. El autómata debe estar en modo STOP para poder editar el programa o para cargar un nuevo programa TERM En esta posición, la unidad de programación puede controlar las transiciones entre RUN y STOP TABLA 3.- POSICIONES DEL SELECTOR DE MODO DEL SIMATIC S7-200 Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 26 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Potenciómetro analógico.- Mediante el potenciómetro analógico es posible ajustar variables a las que el programa puede acceder para poderlas usar. El potenciómetro está situado bajo la tapa protectora según muestra la figura 31. El potenciómetro puede girarse mediante un destornillador pequeño 270 grados como máximo. Figura 31 UBICACIÓN DEL SELECTOR DE MODO Y DEL POTENCIÓMETRO ANALÓGICO (BAJO LA TAPA PROTECTORA). Almacenamiento en memoria.- Este PLC no requiere mantenimiento alguno. Esto significa que el programa y los diversos parámetros prefijados, tales como contraseña, número de estación y algunos datos están almacenados permanentemente. Cierta cantidad de memoria de variables está asimismo almacenada permanentemente. Gracias a un condensador de alta capacidad, es posible guardar todos los datos remanentes del usuario (50 horas aproximadamente). El S7-200 incluye un eficiente juego de instrucciones. A continuación se resumen las amplias posibilidades de programación: - Lógica de Boole (contactos y bobinas). - Operaciones lógicas de palabras. - Desplazar y rotar palabras y bits. - Transferir, preasignar y buscar datos. - Operaciones aritméticas (cuatro funciones) y de comparación. - Diversas conversiones de formatos (por ejemplo de binario a BCD). - Direccionamiento indirecto. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 27 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial - Bucles FOR/NEXT. - Llamadas a subrutinas. - Gran variedad de temporizadores y contadores. S Operaciones rápidas (contadores e interrupciones). S Ejecutar protocolos definidos por el usuario (modo Freeport). S Funciones de verificación, incluyendo la posibilidad de forzar E/S y bits internos de memoria. El S7-200 puede programarse utilizando una de las herramientas siguientes: - Terminal de programación de mano (PG 702). Solo permite la programación en lenguaje lista de instrucciones (AWL). - Software de programación STEP 7-Micro/DOS, utilizando ordenadores personales. Este paquete de programación permite programar el S7-200 en los lenguajes de programación esquema de contactos (KOP) o lista de instrucciones (AWL). Características del PLC. Este autómata programables (S7-200 CPU 212) tiene las siguientes características: S 512 palabras de memoria de programa (almacenadas en memoria no volátil de lectura/escritura). S 512 palabras de memoria de datos (100 de las cuales pueden almacenarse en memoria no volátil de lectura/escritura). S 8 entradas digitales y 6 salidas digitales integradas en la unidad central. S Ampliable a dos módulos de extensión de E/S adicionales (incluyendo módulos analógicos). S Un total de 30 E/S digitales posibles (restringido por los módulos de extensión). S 64 temporizadores (dos temporizadores de resolución de 1ms, ocho temporizadores de 10ms y 54 de 100ms). Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 28 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial S 64 contadores combinables discrecionalmente para contar adelante/atrás. S 128 marcas internas (las primeras marcas pueden almacenarse en EEPROM tras cada desconexión). S 386 marcas especiales. S Cuatro operaciones aritméticas. S Capacidad de interrupción: * Interrupciones de transmisión y emisión para protocolos definidos por el usuario (= comunicación de programación libre). * 1 entrada de interrupción hardware en flancos crecientes o decrecientes. * 1 interrupción temporizada. * 1 contador rápido con 2 kHz de entrada de reloj. S Ejecución rápida de instrucciones (1,3 µs por instrucción). S Memoria de datos respaldada por el condensador de alta capacidad 50 horas (no requiere pila). S Sistema de seguridad a 3 niveles de contraseña. S 1 potenciómetro analógico incorporado. Áreas de memoria. La memoria del autómata programable está dividida en tres áreas: - Memoria de programa. - Memoria de datos. - Memoria de parámetros. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 29 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Memoria de programa. La memoria de programa contiene las operaciones de esquema de contactos (KOP) o de lista de instrucciones (AWL) que ejecuta el autómata programable para la aplicación deseada. El programa también está almacenado en memoria no volátil (memoria de lectura/escritura). Es decir, que el programa no se pierde ni en caso de interrumpirse la alimentación del autómata programable (desconectado y luego conectado), puesto que la unidad de memoria mantiene su contenido sin aplicar ningún tipo de alimentación (pilas incluidas). Por consiguiente, el PLC no necesita mantenimiento. Figura 32 MEMORIA DEL S7-200. Memoria de datos. La memoria de datos es el área de trabajo a la que accede el programa de aplicación (también denominado programa de usuario). La memoria de datos contiene direcciones para cálculos, almacenamiento temporal de resultados intermedios y constantes utilizadas para recetas y otros parámetros de control fijos. El área de datos contiene además elementos especiales y objetos tales como temporizadores contadores y contadores rápidos, así como E/S analógicas. Una parte de este área está almacenada en una memoria no volátil de lectura/escritura, por lo que no se pierden en caso de que se corte la alimentación. Así, las constantes y otras informaciones pueden alimentarse ilimitadamente en la memoria no volátil. Esta memoria tiene las mismas características que la memoria de programa. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 30 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Otra parte de la memoria de datos se encuentra en la memoria RAM. El contenido de la RAM se mantiene por un tiempo limitado incluso después de desconectar el autómata programable gracias al condensador de alta capacidad. Memoria de parámetros. La memoria de parámetros permite almacenar determinados parámetros configurables, tales como contraseñas, dirección de estaciones e informaciones sobre las áreas remanentes. El contenido de este área está almacenado en una memoria no volátil que tiene las mismas características que la memoria de programa. Estructura de programa. Todos los programas tienen que encajar en la estructura del programa principal, al que le siguen subrutinas y rutinas de interrupción (Figura 33). Figura 33 ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 31 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial S El programa principal se termina con la instrucción MEND (finalizar programa). Véase (1) en la figura 33. S Las subrutinas son parte opcional del programa. Para poder usar subrutinas en los programas tiene que añadirse al final del programa principal, donde se encuentra la instrucción MEND. Véase (2) en la figura 33. S Las rutinas de interrupción también son opcionales. Para poder utilizarlas hay que añadirlas al final del programa principal, detrás de la instrucción MEND. Véase (3) en la figura 33. Agrupando al final del programa principal todas las subrutinas, seguida de todas las interrupciones, se obtiene un programa bien estructurado que resulta fácil de leer y comprender. Las interrupciones y las subrutinas pueden mezclarse a voluntad. (Figura 33). Autómatas Siemens Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 32 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial El programa representado en la figura 34 muestra cómo programar una interrupción temporizada. Las interrupciones temporizadas se utilizan para leer el valor de una entrada analógica. El intervalo de muestreo de la entrada analógica es de 100 ms. Figura 34 PROGRAMACIÓN DE UNA INTERRUPCIÓN TEMPORIZADA PARA LEER EL VALOR DE UNA ENTRADA ANALÓGICA. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 33 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Modos de operación del S7-200. El PLC dispone de dos modos de operación: STOP y RUN. El modo de operación se elige cambiando la posición del selector STOP/TERM/RUN (ver figura 31). Si el selector se encuentra en posición TERM entonces se puede cambiar el modo de operación desde la unidad de programación, enviando un mensaje al autómata para que cambie de modo. El autómata pasa al estado STOP cuando el selector se encuentra en la posición STOP o TERM y se le aplica tensión. El modo RUN se activa cuando el selector se encuentra en la posición RUN y se le aplica tensión. Para cargar el programa en la memoria de programa hay que pasar el autómata al modo STOP. En modo STOP se pueden realizar las siguientes operaciones: S Cargar el programa en la memoria del autómata programable. S Visualizar una parte de la memoria del usuario (memoria de variables). La memoria de variables (memoria V) es parte de la memoria RAM y se puede acceder a la misma para operaciones de lectura/escritura. S Cargar datos en la memoria de variables. S Configurar el autómata programable. Para ejecutar el programa hay que pasar el autómata a modo RUN. En modo RUN: - El autómata programable ejecuta el programa de usuario. S El programa no se puede cargar en el autómata programable. Ciclo de programa. El programa se ejecuta cíclicamente. Un ciclo abarca las tareas siguientes: S Leer entradas. S Ejecutar el programa de usuario. S Procesar peticiones de comunicación. S Ejecutar tareas internas de diagnóstico. S Escribir las salidas. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 34 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Figura 35 CICLO DE PROGRAMA. Estas operaciones se ejecutan periódicamente en orden secuencial. Además se procesan las interrupciones de usuario habilitadas, según su prioridad y en el orden en que van apareciendo. El tratamiento de interrupciones se ejecutan de forma asíncrona al ciclo y en el orden en que ocurren los eventos. La figura 35 muestra los distintos pasos de un ciclo. El autómata programable gestiona el ciclo y activa las tareas en el orden en que deben de ser ejecutadas. Leer entradas. Al principio del ciclo se leen los valores actuales de las entradas y luego se escriben en la imagen de proceso (parte de la memoria de datos). Se dispone de 8 entradas (E0,0 a E0,7) y 6 salidas (A0,0 a A0,5). Sólo se utilizan seis de los ocho bits del primer byte de salida. Los bytes E3 a E7 y A3 a A7 no se pueden emplear como entradas y salidas físicas, pero pueden servir de marcas internas. Del mismo modo se puede usar como marca interna cualquier bit de los módulos de extensión que no se utilice. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 35 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial En la tabla 4 puede verse un ejemplo de numeración de E/S digitales y analógicas. CPU 212 E0.0 A0.0 E0.1 A0.1 E0.2 A0.2 E0.3 A0.3 E0.4 A0.4 E0.5 A0.5 E0.6 E0.7 Módulo 0 Módulo 1 8 In E1.0 E1.1 E1.2 E1.3 E1.4 E1.5 E1.6 E1.7 8 Out A1.0 A1.1 A1.2 A1.3 A1.4 A1.5 A1.6 A1.7 Imagen de proceso de E/S que puede utilizarse como marcas internas (bit M): A0.6 E2.0 A2.0 A0.7 . . . . E7.7 . A7.7 TABLA 4 EJEMPLO DE NUMERACIÓN DE E/S. Ejecutar el programa de usuario. El PLC ejecuta el programa desde la primera operación hasta la última (= finalizar programa). El control directo de las E/S permite acceder directamente a las E/S mientras se ejecuta el programa o la rutina de interrupción. En caso de emplear interrupciones, los programas asociados a los eventos de interrupción se almacenan como parte del programa principal. Sin embargo, las rutinas de interrupción no se ejecutan como parte del ciclo sino cuando ocurre el evento (en cualquier lugar del programa). Procesar mensajes. Durante esta fase del ciclo, el autómata programable procesa los mensajes que recibe por el puerto de comunicación. Ejecutar diagnósticos internos. El diagnóstico interno comprueba periódicamente el buen funcionamiento del autómata programable, la memoria de programa y el estado de los módulos de E/S. Escribir salidas. Al final del ciclo se escriben los valores de imagen de proceso de las salidas en los módulos de salida. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 36 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial El autómata programable no actualiza automáticamente las E/S analógicas durante el ciclo. El acceso a estas E/S pueden hacerse directamente desde el programa. El PLC no dispone de imagen de proceso de E/S analógicas. Memoria de datos del S7-200. La memoria de datos del S7-200 se compone de área de datos y de objetos (Fig. 36). Figura 36 COMPARACIÓN DE LA MEMORIA DE DATOS. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 37 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial El área de datos se divide en: una memoria de variables (V), una imagen de proceso de entradas (E), una imagen de proceso de las salidas (A), marcas internas (M) y marcas especiales (SM). El área de datos es muy flexible, permitiendo acceso de lectura/escritura a todas las áreas de memoria, a excepción de algunas marcas especiales que solo pueden leerse (Figura 37). El acceso a la memoria de datos completa se realiza en forma de bits, bytes, palabras o palabras dobles. Figura 37 ÁREA DE DATOS. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 38 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Los objetos son direcciones asignadas a elementos, como puede ser por ejemplo el valor de un temporizador. Los objetos abarcan: temporizadores (T), contadores (Z), entradas analógicas (AE), salidas analógicas (AA), acumuladores (ACU) y valores actuales de los contadores rápidos (HC). El acceso a los objetos está limitado, puesto que solamente se puede a acceder a ellos en función del uso que se les haya previsto. En la figura 37 y 38 se muestran las áreas de datos y objetos respectivamente. Las E/S analógicas así como los valores de los contadores rápidos (HC) se almacenan por lo general en elementos (módulos analógicos o contador rápido) más que en la memoria RAM. La memoria RAM provee espacio para las demás áreas de datos y objetos. El condensador de alta capacidad que alimenta la memoria RAM se encarga de respaldar los datos por un tiempo determinado después de desconectar el autómata programable y sin necesidad de ningún tipo de mantenimiento adicional. Figura 38. OBJETOS. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 39 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Se puede definir hasta seis áreas remanentes para elegir las áreas de memoria que deberán ser respaldadas cuando se interrumpa la alimentación. No todas las áreas de datos almacenadas en la memoria RAM pueden ser remanentes son V, M, T (T0 a T31) y C. Para más información sobre como definir áreas remanentes, consultar el anexo D (software STEP-7 Micro/DOS). NOTA: Los bits de temporizadores no son remanentes, y se fijan solamente como resultado de la comparación entre el valor actual y el valor preseleccionado. Área remanente Área remanente 0 V0 - V1023 Área remanente 1 No utilizada Área remanente 2 T0 - T31 Área remanente 3 No utilizada Área remanente 4 Z0 - Z63 Área remanente 5 M0 - M15 Tabla 5.- AJUSTE POR DEFECTO DE ÁREAS REMANENTES Para definir un área de remanente hay que indicar en la memoria un área de datos “de … a …”. Este área no se borrará al poner el S7-200 en marcha, a condición de que el condensador haya podido respaldar el contenido de la memoria RAM. En otro caso, se activa la marca Datos remanentes perdidos (SM 0.2), borrándose las restantes áreas remanentes junto con los datos de usuario no remanentes. Memoria de variables (V) La memoria de variables consta de 1.024 bytes de memoria de datos de escritura/lectura. Es posible definir como memoria remanente toda la memoria de variables o una parte cualquiera de la misma. El condensador de alta capacidad conserva las áreas remanentes de la memoria de variables en caso de fallar la tensión. El área de la memoria de variables que es cargada se denomina DB1. Se puede cargar y almacenar el DB1 mediante operaciones de programación. El DB1 empieza siempre por la dirección V0, y puede abarcar hasta una dirección cualquiera (máxima V1023) de la memoria de variables del PLC. A partir de V0, se copia cierta parte del DB1 (hasta 200 bytes) en la EEPROM para su almacenamiento no volátil durante el proceso de carga. El valor de la memoria de variables es cargado por la unidad de programación. Para saber cómo almacenar y cargar el DB1, consultar el software de programación (anexo D). Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 40 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial El autómata S7-200 permite guardar en memoria no volátil un valor almacenado en V0V199, a través del programa de usuario. Es posible depositar en la memoria no volátil EEPROM cualquier valor (byte, palabra o palabra doble) situado entre las direcciones V0-V199. Esta función de almacenamiento se implementa a través de marcas especiales (SM), independientemente si existe el DB1 o no. Para guardar un valor en memoria no volátil hay que proceder como se explica a continuación. La figura 39 muestra el formato de SMB 31 y SMW 32. 1º) Cargar la dirección (0 a 199) del valor a almacenar en SMW 32. 2º) Cargar SMB 31 con la orden de almacenar el valor. 3º) Una vez cargada la orden de almacenar el valor, no se podrá modificar el valor en la memoria de variables hasta que no desactivemos la marca SM 31.7, indicando que la operación de memorización a terminado. El PLC comprueba al final de cada ciclo si se ha emitido una orden de almacenar un valor en memoria no volátil. En caso afirmativo, se deposita el valor indicado en la memoria no volátil. Figura 39 FORMATO DE SMB 31 Y SMW 32. Si los 6 bits más significativos de SMW 32 no están a cero no se ejecuta la operación de memorización. La marca de SMB 31 se pone a cero, SM 4.3 se pone a “1” (marca Error de tiempo de ejecución) y se emite un error de área-tiempo de ejecución (código de error 94) con el valor de SMW 32 como dirección externa al área. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 41 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Del mismo modo, tampoco se ejecuta la operación de memorización cuando se desea almacenar una palabra o una palabra doble y uno de los bytes de este valor no se encuentra en el área de V0 a V199. También en este caso se pone SM 4.3 a “1” y el error de área-tiempo de ejecución (código de error 91) es emitido con el valor de SMW 32 como dirección externa al área. Puesto que el número de operaciones de memorización que pueden depositarse en la memoria no volátil es limitado (mín. 100.000, típ. 1.000.000), sólo deberá almacenarse valores realmente necesarios. De lo contrario puede sobrecargarse la memoria no volátil y fallar el autómata programable. Generalmente, las operaciones de memorización se ejecutan sólo cuando ocurre ciertos eventos, lo que no suele ocurrir con demasiada frecuencia. Por ejemplo, si el tiempo de ciclo del S7-200 fuera de 50 ms y se almacenara un valor solamente una vez por ciclo, la memoria no volátil se llenaría por completo en 5.000 segundos, es decir, en menos de una hora y media (teniendo una vida típica de 50.000 segundos, es decir, menos de 14 horas). Por otro lado, si se almacenase dicho valor cada hora, la memoria no volátil podría utilizarse durante 11 años (alcanzando una vida típica de 114 años). Si los datos que se desean almacenar ya se encuentran en la EEPROM, entonces no se ejecuta la operación de memorización. La operación de memorización prolonga generalmente el tiempo de ciclo unos 15 a 20 ms. La operación de memorización puede llamarse programando las direcciones de las marcas especiales con la unidad de programación, con un panel de usuario, o bien por programa. La función de almacenamiento controlada por el programa de usuario presenta las características siguientes: S Si no existe el DB1 al ser invocada la función de almacenamiento, no se genera el DB1. S Si existe el DB1 al ser invocada la función de almacenamiento, se sustituye el valor cargado originalmente en DB1. S Las áreas no remanentes de la memoria de variables cuyos valores están almacenados en la EEPROM se copian en la memoria de variables cada vez que se conecta el autómata. S Las áreas remanentes de la memoria de variables cuyos valores están almacenados en EEPROM se copian en la memoria de variables cada vez que se conecta en autómata, cuando no pueda conservarse el contenido de la memoria RAM mediante el condensador de alta capacidad. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 42 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Cada vez que se pone en marcha el PLC, comprueba la memoria RAM para saber si los datos aún son válidos. Si la RAM ha sido respaldada por el condensador de alta capacidad se copia en ésta la parte no remanente de la imagen del DB1 que está almacenada en la memoria interna no volátil. Si la RAM no ha sido respaldada, entonces se copia en ésta una parte del DB1 almacenada en la memoria interna no volátil. El autómata programable restablece los datos no remanentes del DB1 copiándolos en la RAM al poner el PLC en marcha. También se recuperan otros valores constantes, pero sólo cuando los datos no han sido almacenados (tras un corte de alimentación prolongado). Puesto que los datos almacenados en la memoria no volátil se restablecen copiándose en la memoria RAM al poner el autómata en marcha, todos los accesos del programa a estas direcciones son accesos a la memoria RAM y, por consiguiente, los datos de estas direcciones se pueden escribir y leer. Los nuevos valores escritos en V0V199 no se copian en la memoria no volátil, y por tanto se pierden al copiarse el contenido de la memoria no volátil en la RAM en la siguiente puesta en marcha. Imagen de proceso de entradas (E) y de salidas (A) Al comenzar el ciclo, el PLC copia el estado de cada entrada (E) en la imagen del proceso de las entradas (ver figura 9), donde queda almacenado. También en cada ciclo escribe los valores de la imagen de proceso de las salidas en las salidas (A). Durante la ejecución del programa, los accesos a las entradas y salidas se efectúan generalmente a través de la imagen de proceso respectiva, en lugar de acceder directamente a ellas. El contenido de la imagen de proceso de las salidas se transfiere a las salidas después de ejecutarse el programa. Las imágenes de proceso existen por tres razones: S El sistema comprueba todas las entradas al comenzar el ciclo. De este modo se sincronizan y “congelan” los valores de estas entradas mientras dura la ejecución del programa. Las salidas son actualizadas por la imagen de proceso cuando termina de ejecutarse el programa. Todo esto tiene un efecto estabilizador en el sistema. S El acceso a la imagen de proceso es mucho más rápido de lo que puede accederse directamente a las E/S, con lo cual se acelera el tiempo de ejecución del programa. S Las E/S son unidades de bits a las que hay que acceder en formato de bits. Sin embargo, la imagen de proceso permite el formato de bits, bytes, palabras o palabras dobles, lo que ofrece flexibilidad adicional. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 43 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Otra ventaja es que las imágenes de proceso son lo suficientemente grandes para poder procesar el número máximo de E/S. Puesto que un sistema real se compone de E/S, en la imagen de proceso existe siempre un número de direcciones que no se utilizan. Estas direcciones libres pueden utilizarse como marcas internas adicionales. El acceso a las E/S se efectúa generalmente a través de las imágenes de proceso. Sin embargo, el control directo de las E/S permite acceder directamente a una E/S concreta. S El acceso directo a una entrada no modifica la dirección correspondiente en la imagen de proceso de las entradas. S El acceso directo a las salidas actualiza simultáneamente la dirección correspondiente en la imagen de proceso de las salidas. Marcas internas (M) Las marcas internas (M) o relés de control proveen espacios para almacenar resultados intermedios o informaciones de control. Si bien las marcas internas se utilizan generalmente como marcas, puede accederse a ellas en formato de bit, byte, palabra o palabra doble. Si se define cómo remanente una dirección en el área de MB0 a MB13, los respectivos valores son almacenados automáticamente en la EEPROM cada vez que se desconecta de la CPU. Cuando vuelve a conectarse ésta, son recuperadas de la EEPROM las direcciones definidas. Marcas especiales (SM) Las marcas especiales (SM) ponen a disposición una serie de funciones de estado y control que también sirven para cambiar informaciones entre el PLC y el programa. Las marcas especiales disponen de áreas de solo lectura y de lectura/escritura. - El área de solo lectura comienza en SM 0 y va hasta SM 29. Estas leen solamente las marcas obteniendo diversas informaciones de estado. Las marcas de solo lectura son actualizadas por el autómata programable. - El área de lectura/escritura comienza en SM 30 y va hasta SM 45. Puede usar estas marcas para seleccionar y controlar funciones especiales tales como contadores de alta velocidad, modo Freeport, y salidas de impulsos. También se pueden usar estas marcas para acceder a valores ajustados por el usuario. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 44 de 45 Curso Virtual: Electricidad industrial Temporizadores (T) Los temporizadores son elementos que cuentan intervalos de tiempo. Los temporizadores del PLC tienen resoluciones (intervalos) de 1, 10, 100 ms. Disponiendo de 64 temporizadores. Donde se encuentra: Temporizador de retardo a la conexión (TON) y Temporizador de retardo a la conexión con memoria (TONR). Contadores (Z) Los contadores son elementos que cuentan los cambios de “0” a “1” (flanco ascendente) en las entradas de contaje. La CPU dispone de 64 contadores. Hay dos tipos de conteo: Contar adelante (ZV) y Contar adelante/atrás (ZVR). Entradas y salidas analógicas (AE y AA). Los módulos analógicos convierten valores reales (tensión, temperatura, presión, etc.) en valores digitales en formato de palabra y viceversa. Los módulos analógicos pueden ser de entradas, módulos de salidas, o bien de E/S. Acumuladores (ACU) Los acumuladores son elementos de lectura/escritura que se utilizan igual que una memoria. Se pueden utilizar para transferir parámetros no solo a subrutinas sino cualquier operación o cuadro (box) parametrizable. Cuando un evento de interrupción provoca un salto a una rutina de interrupción, el autómata programable almacena los valores que se encuentran en el acumulador justo antes de la rutina de interrupción. Los valores se restablecen al finalizar la ejecución de la rutina de interrupción. Los acumuladores se pueden utilizar mientras se ejecuta dicha rutina sin el riesgo de que se modifiquen datos del programa principal. Sin embargo, los acumuladores no permiten transferir parámetros entre el programa principal y una rutina de interrupción. Contadores rápidos (HC) Los contadores rápidos cuentan eventos más deprisa de lo que puede explorarlo el autómata. Los contadores rápidos disponen de un valor de contaje entero de 32 bits con signo (también llamado valor actual). En caso de acceder directamente al valor actual de un contador rápido, dicho valor permite un acceso de solo lectura. Para poder escribir en los valores actuales de los contadores rápidos existen funciones especiales. Módulo 2. Tema 11 Autómatas programables Página 45 de 45