logica cableada y logica programada para plc

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  • 7/30/2019 Logica Cableada y Logica Programada Para Plc

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    Diagramas de Escalera

    Adems de la representacin que hemos venido utilizando en este libro decircuitos lgicos capaces de llevar a cabo alguna funcin, existe otro tipo derepresentacin de los mismos ampliamente utilizada en aplicacionesindustriales de automatizacin y control digital. Se trata de los diagramas deescalera lgica (logic ladder diagrams), conocidos simplemente como losdiagramas de escalera. Los diagramas de escalera son un lenguaje visual quepermite llevar a cabo la programacin de los controladores lgicosprogramables conocidos comnmente en la literatura tcnica por sus siglasPLC (del ingls Programmable Logic Controller). Esto, en cierta forma, esnuestro punto de introduccin hacia las ramas de la robtica y la mecatrnica.

    Hablando en trminos generales, los circuitos integrados tratados previamenteson circuitos integrados utilizados fundamentalmente para el procesamiento dedatos, para el procesamiento de informacin, en los cuales se desea economizaral mximo el consumo de energa, y por lo tanto han sido diseados para poderoperar con corrientes elctricas muy pequeas. Ciertamente, no son capaces depoder manejar las corrientes elctricas necesarias para poder encender y apagarmotores. Esto requiere de componentes elctricos para uso pesado (heavyduty) tales como los relevadores electromecnicos estudiados al principio deeste libro o como los rectificadores controlados de silicio SCR y losthyristores. Sin embargo, es deseable mantener la misma flexibilidad de poderinterconectar estos elementos de control siguiendo un esquema de fcilinterpretacin y mantenimiento como el que proporcionan los diagramasconvencionales de las funciones lgicas bsicas. Considrese el siguientediagrama elemental de un motor activado directamente con voltaje de 120 voltsde corriente alterna (el cual podra ser el motor de un abanico casero, de un

    taladro, o de una licuadora):

    En este diagrama elctrico cuando el interruptor S se cierra, el motor esenergizado y comienza a funcionar, y cuando el interruptor S se abre, el motor

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    deja de funcionar. Con un poco de imaginacin, podemos visualizar estediagrama como el peldao de una escalera, y en efecto este es posiblemente eldiagrama de escalera ms sencillo que podamos trazar. En un diagrama deescalera, la fuente de energa es representada por los dos "rieles" verticales de laescalera, mientras que los peldaos de la escalera son utilizados para

    representar los circuitos de control. Los contactos normalmente abiertos de uninterruptor o de un relevador son representados mediante dos lneas paralelasverticales (es importante no confundir este smbolo con el smbolo utilizado enlos textos de electricidad y electrnica para representar capacitores), mientrasque los contactos normalmente cerrados de un interruptor o de un relevadorson representados mediante dos lneas paralelas atravesadas con una lneadiagonal. Si convenimos en representar la accin de "encendido" del interruptorS como una entrada simbolizada con la letra A y la salida resultante (elencendido del motor) con un crculo y una letra Y, el diagrama de escalera parael circuito anterior ser el siguiente:

    (Es importante no confundir el smbolo utilizado para representar uninterruptor como el interruptor A en el diagrama de arriba con el smboloutilizado para representar un capacitor en los diagramas elctricos

    convencionales.)

    Un diagrama de escalera puede contener peldaos al igual que una escaleraverdadera. Cada peldao debe contener una o varias entradas, y una o variassalidas. La primera instruccin en un peldao, puesta del lado izquierdo,siempre debe representar la accin de una entrada, y la ltima instruccin de unpeldao, puesta del lado derecho, siempre debe representar la accin de unasalida.

    Para nuestra discusin, adoptaremos aqu la siguiente simbologa:

    X se usar para representar entradas

    Y se usar para representar salidas

    CRse usar para representar relevadores de controlEn un circuito que conste de varias entradas y/o varias salidas y/o variosrelevadores de control, a cada uno de estos smbolos se les aadir un nmerocon el fin de distinguir distintos tipos de entradas, distintos tipos de salidas, ydistintos tipos de relevadores de control. De este modo, X1, X2 y X3representan tres entradas diferentes que pueden ser cada una de ellasinterruptores normalmente abiertos:

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    o interruptores normalmente cerrados:

    A continuacin tenemos el equivalente de la funcin lgica OR en un diagramade escalera, en la cual si cualquiera de los interruptores X1 X2 o ambos soncerrados el motor Y arrancar:

    Es importante tener en cuenta que el origen de los interruptores X1 y X2,aunque ambos activen la misma salida Y, puede ser diferente. Puede tratarse dedos interruptores situados en puntos remotos de una fbrica, o pueden serinterruptores activados por operadores situados en mquinas distintas. Sinembargo, la accin de ambos interruptores no slo es algo parecido a la funcinlgica OR, son la funcin lgica OR, implementada en un diagrama de escalera.

    A continuacin tenemos el equivalente de la funcin lgica AND, en la cual esnecesario que ambos interruptores X1 yX2 estn cerrados para que la salida Y

    pueda ser activada:

    Y por ltimo, la funcin inversora NOT se puede implementar en un contacto de

    entrada utilizando un interruptor que en lugar de estar normalmente abiertoest normalmente cerrado, teniendo as el equivalente de la funcin lgica NOT

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    ya que es necesario "encender" al interruptor X abriendo el contacto paraapagar el suministro de energa a la salidaY:

    Tenemos pues el equivalente de las tres funciones lgicas bsicas para losdiagramas de escalera. Y con esto podemos representar cualquier circuitolgico como los que hemos estudiado anteriormente en este libro.

    Las expresiones Boleanas usadas en los circuitos combinatorios lgicosconvencionales pueden ser "traducidas" con pocos problemas hacia undiagrama de escalera. Tal es el caso de la expresin Boleana:

    Y = ABC

    cuya implementacin en un diagrama de escalera es la siguiente:

    mientras que para la siguiente expresin Boleana:

    Y = ABC +ABC

    su contraparte en un diagrama de escalera es:

    Los interruptores mostrados en estos diagramas de escalera son interruptoresque pueden ser activados tanto por intervencin humana como por accin de

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    algn sensor (temperatura, presin, humedad, etc.) Sin embargo, cuandoqueremos destacar en forma muy explcita algn interruptor que ser accionadomanualmente por una persona, podemos utilizar el siguiente smbolo cuando setrata de un interruptor normalmente abierto:

    o bien el siguiente smbolo cuando se trata de un interruptor normalmentecerrado:

    De este modo, un interruptor normalmente cerrado X activado manualmentecuya funcin no es permitir el paso de la corriente elctrica a una carga Y sinocerrar el paso de la corriente elctrica a dicha carga tendr la siguienterepresentacin en un diagrama de escalera:

    Es importante tener en mente que la notacin que hemos presentado aqu,aunque difundida en muchos libros de texto, no es adoptada universalmente portodos los fabricantes de equipo cuyo uso est basado en la aplicacin dediagramas de escalera. Ejemplo de ello es el siguiente diagrama de escalera queutiliza la notacin del fabricante Allen-Bradley:

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    Este diagrama de escalera representa la misma configuracin que vimospreviamente cuya expresin Bolena es Y=ABC+ABC.

    Una diferencia notoria entre estas funciones lgicas de escalera y las funcioneslgicas manejadas por los circuitos integrados es que en el diagrama de escaleralos voltajes usados para accionar las entradas pueden ser (y de hecho son enmuchos casos) diferentes de los voltajes usados para activar las salidas, de modotal que una entrada puede representar el accionamiento de un relevadorenergizado con un voltaje DC de 5 volts, mientras que una salida puederepresentar la aplicacin de un voltaje de 120 volts AC a un motor usando loscontactos de salida del mismo relevador. En cierta forma, el uso de un relevadorelectromecnico (o su equivalente en circuitos semiconductores de altapotencia) nos permite manipular cargas pesadas de voltajes y corrienteselctricas a travs de un voltaje mucho ms pequeo empleado para activar la

    bobina del relevador. Esto nos d ya una pista de que muchas aplicaciones

    interesantes tienen su origen con el empleo de relevadores, razn por la cualenfocaremos ahora nuestra atencin a estos componentes que fueron el puntode partida para la construccin de los primeros controladores lgicos.

    El relevador de control que estaremos utilizando es idntico al relevadorelectromecnico que fue introducido al principio del segundo captulo de estaobra (Las Tres Funciones Lgicas Bsicas), excepto que ahora la salida delrelevador en vez de ser interpretada todo el tiempo como una seal de voltajeigual al voltaje con el cual es activada la bobina del relevador ahora puede seralgo con niveles completamente diferentes de voltaje y corriente elctricas, demodo tal que si bastase un voltaje de 5 volts de corriente directa para activar a

    un relevador, los contactos representativos de la salida del mismo podranmanejar y suministrar un voltaje de 120 volts de corriente alterna paraalimentar un motor elctrico de uso pesado (como el motor del elevador de unedificio) que tal vez consuma una corriente elctrica tan grande que esta mismacorriente elctrica posiblemente quemara el alambre de la bobina del relevador(o mejor dicho, lo fundira.) La entrada del relevador (su bobina) y la salida (osalidas) del relevador que vienen siendo interruptores normalmente abiertos onormalmente cerrados se pueden considerar elctricamente aisladas eindependientes. A continuacin tenemos un relevador Potter & Brumfield cuya

    bobina requiere un voltaje de 24 volts de corriente directa para energizarsecerrando los contactos normalmente abiertos y abriendo los contactos

    normalmente cerrados:

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    Obsrvese que en la cara de este relevador tenemos la explicacin clara del

    diagrama de contactos situados en la parte inferior del mismo; es un relevadorque nos proporciona dos interruptores separados (conocidos comnmentecomopolos), los cuales al energizarse la bobina no slo abren al mismo tiemposus contactos normalmente cerrados sino que cierran otros contactoscomplementarios (esto se conoce como una accin de dos tiros), y por estomismo este relevador puede ser clasificado como un relevador de dos-polosdos-tiros (en ingls, DPDT o double-pole double-throw).

    A continuacin, tenemos un relevador Deltrol Controls, cuya bobina (coil)requiere un voltaje de 12 volts DC para energizarse:

    Podemos leer en la cartula del relevador que se trata de un relevador

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    clasificado como 3PST NO (Three-Pole Single-Throw Normally Open), esto es,un relevador que consta de tres interruptores normalmente abiertos los cualesse cierran al ser energizada la bobina. Podemos leer tambin en las capacidadesde manejo de voltaje y corriente que este relevador puede tolerar corrienteselctricas de 30 amperes a un voltaje de 300 volts, lo cual es suficiente para

    poder electrocutar a una persona descuidada que no tome las precaucionesnecesarias en el uso y mantenimiento de este tipo de relevadores de uso pesado.

    Los dos relevadores que hemos visto son relevadores cuyas bobinas sonactivadas mediante la aplicacin de un voltaje de corriente directa. Perotambin hay relevadores cuyas bobinas pueden ser activadas mediante laaplicacin de un voltaje de corriente alternante, como lo es el caso del siguienterelevador de tres polos (interruptores) fabricado por la empresa DeltrolControls cuya bobina requiere de un voltaje de 24 volts AC para poderaccionarse:

    Veamos ahora cmo podemos representar la accin de un relevadorelectromecnico en un diagrama de escalera. Emplearemos en nuestro ejemploun relevador cuya bobina es accionada con 120 volts de corriente alterna:

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    Obsrvese el uso de la simbologa que habamos definido previamente parasimbolizar a un relevador de control con el smbolo CR(Control Relay). En estediagrama, cuando se cierra el interruptor X1 la bobina del relevador CR1 esenergizada, con lo cual el contacto normalmente cerrado (N.C.) se abre

    cortando el suministro de energa a la salida Y1, mientras que el contactonormalmente abierto (N.A.) se cierra suministrndole energa a la salida Y2.Podemos simplificar este diagrama si convenimos en representar tanto la

    bobina del relevador como los contactos a la salida del mismo con el mismosmbolo, con lo cual nuestro diagrama de escalera toma el siguiente aspecto:

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    Este diagrama de escalera se lee de la siguiente manera: en el primer peldaocuando se cierra el interruptor X1 el relevador CR1 es energizado; al ocurriresto el contacto normalmente cerrado de CR1 en el segundo peldao se abrecortando todo suministro de energa a la salida Y1, mientras que en el tercerpeldao el contacto normalmente abierto de CR1 se cierra suministrndoleenerga a la salida Y2.

    A continuacin tenemos un diagrama de escalera que muestra el modo defuncionamiento de un relevador de control que posee dos interruptores (opolos):

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    Hemos aadido aqu un smbolo nuevo, el smbolo tpico de un indicadorvisual:

    que puede ser una lmpara, un foco, un diodo emisor de luz LED, una lmparafluorescente o inclusive una seal proporcionada en el monitor de unacomputadora, que nos provee de una confirmacin de que el relevador decontrol asociado con nuestro indicador visual est trabajando bien, lo cual

    puede ser de gran ayuda para los tcnicos de mantenimiento.

    Si pudisemos "montar" fsicamente sobre un diagrama de escalera real tantoun interruptor que llamaremos Acomo un relevador capaz de accionar variassalidas al mismo tiempo en respuesta a la corriente elctrica recibida al cerrarseel interruptor de entradaA, posiblemente veramos algo como lo siguiente:

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    Identificando numricamente a cada uno de los peldaos de la escalera enorden ascendente al ir bajando, el ltimo diagrama de escalera lo podemos leerde la siguiente manera: al ser cerrado el interruptor X1 ya sea manualmente porun operador o como resultado de una seal enviada por algn otro proceso decontrol, la bobina del relevador de control que est representada por el smboloCR1 en el primer peldao es energizada. En el segundo peldao tenemos a unode los interruptores normalmente abiertos del relevador de control CR1, el cualal ser energizada la bobina CR1 se cierra, energizando la salida Y1 que puede

    ser un motor, una bomba hidrulica, un rayo lser o cualquier otra cosa querequiera ser energizada. En el tercer peldao tenemos a uno de los interruptoresnormalmente cerrados del relevador que en este caso se convierte en uninterruptor normalmente abierto al ser energizada la bobina CR1 del relevador,cortando el suministro de energa a la "carga" de salida Y2. De nueva cuenta,estamos representando con el mismo smbolo tanto al relevador de control (omejor dicho, a su bobina) como a sus interruptores normalmente cerrados y susinterruptores normalmente abiertos sobre los cuales acta. Por ltimo, en elcuarto peldao el interruptor normalmente abierto CR1 se cierra alimentandode este modo al indicador visual Y3, dando una confirmacin visual de que elrelevador de control CR1 est trabajando. Obsrvese que al energizarse un

    relevador de control ste afecta directamente y en forma simultnea todosaquellos peldaos en la escalera que incorporen contactos de salida de dichorelevador. Esta es una consideracin de vital importancia a la hora de leerdiagramas de escalera.

    El uso de relevadores electromecnicos nos permite repasar un fenmeno quehabamos encontrado previamente en el estudio de los circuitos lgicos: laaparicin de efectos de memoria al llevar a cabo la retroalimentacin de sealesen circuitos construdos con funciones lgicas bsicas, lo cual nos puede llevar apreguntarnos: habr alguna manera en la cual tales efectos puedan serreproducidos mediante los diagramas de escalera? La respuesta es afirmativa, ypodemos empezar considerando el siguiente diagrama de escalera:

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    Al inicio, no hay suministro alguno de energa al relevador de control CR1, locual cambia cuando cerramos el contacto del interruptor X1 posiblementeoprimiendo algn botn. Al energizarse la bobina del relevador, el contacto

    normalmente abierto CR1 en la parte inferior del diagrama se cierra. Una vezque esto ocurre, cuando dejamos de oprimir el botn X1 el relevador CR1 decualquier modo continuar energizado porque al estar energizado el contactoCR1 del mismo relevador permanecer cerrrado. En efecto, el interruptor X1 hadejado de ser relevante. Obsrvese la importancia de lo que est sucediendoaqu. El relevador CR1 puede permanecer energizado gracias a que l mismoest proporcionando lo necesario para que el contacto CR1 permanezcacerrado, lo cual a su vez le permite al relevador CR1 seguir energizado. Esto esnada ms ni nada menos que una retroalimentacin en la cual el relevador decontrol CR1 se est ayudando "a s mismo" a permanecer encendido, es algo quepodemos llamar el efecto memoria en los diagramas de escalera. Esta accin esreminiscente de algo que vimos al principio de la seccin de problemas resueltoscorrespondiente al captulo 5, en donde descubrimos que en el siguientecircuito:

    si tanto la entradaAcomo la salida del circuito eran inicialmente cero, al aplicarun "1" a la entrada del circuito la salida del mismo permanece en "1" aunque laentrada Asea regresada a cero, por estarse retroalimentando la la salida de estecircuito a su entrada. As, del mismo modo que la retroalimentacinproporciona memoria a los circuitos lgicos, tambin proporciona efectos dememoria en diseos de sistemas de control representados con diagramas deescalera. Y esto no se trata de una accin parecida, se trata esencialmente de lomismo, aunque la diferencia de las representaciones esquemticas obscurezcaun poco el hecho. Al menos en lo que a la teora bsica se refiere, se trata de dos

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    representaciones diferentes de una misma cosa.

    El problema que tenemos en esta implementacin de efectos de memoria en eldiagrama de escalera es que despus de que el interruptor X1 ha sido oprimidomomentneamente, el relevador CR1 queda activado permanentemente no

    habiendo forma alguna de regresarlo a su estado original que no sea el apagarpor completo todo el sistema, lo cual es algo que tal vez no queramos hacer.Vemos pues que resulta no solo deseable sino necesario interrumpir de algunamanera el suminstro de energa al relevador CR1 sin que para ello nos veamosobligados a apagar todo el sistema. Podemos hacerlo con el simple hecho deagregar un interruptor adicional de la siguiente manera:

    Al inicio, al cerrarse el interruptor X1, el relevador CR1 es activado a travs delcontacto normalmente cerrado X2 y el contacto normalmente abierto CR1 se

    cierra. El relevador CR1 permanece encendido por el efecto deretroalimentacin, pero si queremos apagarlo entonces todo lo que tenemos quehacer es activar el interruptor X2, lo cual equivale a abrirlo cortando con ello elsuministro de corriente al relevador CR1. Esto que hemos hecho esreminiscente a lo mismo que hicimos en la seccin de problemas resueltos delcaptulo 5 en donde para "limpiar" la memoria insertamos un bloque AND y un

    bloque NOT en la manera en la que se muestra:

    Al principio de este Suplemento, en el primer diagrama de escalera mostrado seutiliz como ejemplo un motor elctrico de 120 VAC que es energizado alcerrarse un interruptor. Pero este no es el nico tipo de motor que existe; haytambin motores reversibles en los cuales el eje del motor puede girar en

    sentido de las manecillas del reloj cuando es energizado de cierta manera, ypuede girar en sentido contrario a las manecillas del reloj cuando es energizado

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    de otra manera. Generalmente, este tipo de motores trabaja con corrienteelctrica conocida como corriente trifsica, y requiere de tres cables dealimentacin en lugar de dos. El circuito de control para un motor reversibleemplea un relevador de uso pesado conocido como contactor, que no es msque un conjunto coordinado de varios contactos que se abren o se cierran de

    manera simultnea. Podemos visualizar un contactor como un relevador comny corriente el cual al energizarle su bobina con una seal de control cierra almismo tiempo todos sus contactos normalmente abiertos, permitiendo el pasode corrientes elctricas separadas a travs de varios cables:

    Un diagrama elctrico de un motor reversible que es controlado alimentndolode corriente trifsica a travs de dos contactores M1 y M2 es el siguiente:

    Cuando se cierran los tres contactos normalmente abiertos del contactor M1,los escobillones del motor (1, 2 y 3) son alimentados por la corriente trifsica a

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    travs de los alambres A, B yC de modo tal que el motor gira en un sentido quepodemos llamar "hacia adelante" (forward), mientras que si los escobillones delmotor son alimentados de otro modo por la corriente trifsica cerrndose lostres contactos normalmente abiertos del contactor M2, el motor gira en sentidoinverso que podemos llamar "en reversa" (reverse).

    Podemos representar en el siguiente diagrama de escalera un circuito de controlpara este motor reversible:

    En este circuito, tenemos un botn interruptor de corriente stop que es uninterruptor normalmente cerrado, el cual puede ser utilizado como un "botn deemergencia" para detener el movimiento del motor sin importar el estado en elque se encuentre. Para echar a andar el motor en un sentido, oprimimosmomentneamente el botn normalmente abierto forward, con lo cual la

    bobina del relevador M1 que cierra los contactos normalmente abiertos delcontactor M1 recibe la corriente elctrica a travs del contacto normalmentecerrado M2. Obsrvese que tenemos en esta sub-seccin del circuito unaconfiguracin que nos proporciona el efecto memoria, esto con la finalidad deque no tengamos que mantener oprimido todo el tiempo el botn forward paramantener al motor trabajando. Del mismo modo, si queremos echar a andar el

    motor en el sentido inverso, oprimimos momentneamente el botnnormalmente abierto reverse, con lo cual la bobina del relevador M2 quecierra los contactos normalmente abiertos del contactor M2 recibe la corrienteelctrica a travs del contacto normalmente cerrado M2. Obsrvese quetenemos aqu otra sub-seccin del circuito con una configuracin que tambinnos proporciona el efecto memoria, independiente de la anterior, tambin conla finalidad de que no tengamos que mantener oprimido todo el tiempo el botnreverse para mantener al motor trabajando. Una vez que hemos echado a andarel motor ya sea oprimiendo el botn forward o el botn reverse, podemosdetener posteriormente al motor oprimiendo el botn stop, lo cual corta de tajola alimentacin de corriente a toda la configuracin. En este diagrama aparece

    otro contacto normalmente cerrado que tambin en un momento dado puededetener por completo el movimiento del motor, el cual inusualmente aparece en

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    el extremo derecho del diagrama en vez de aparecer en el extremo izquierdo. Setrata del contacto OL, que significa Over-Load, el cual es un componentegeneralmente puesto cerca del motor (o inclusive dentro del mismo motor) paraprotegerlo en caso de que se presente unaSobre-Carga de corriente. Esto puedeocurrir en caso de que el motor reciba un peso mucho mayor del que est

    diseado para manejar, en cuyo caso el motor se "atasca" quedando expuesto aun sobrecalentamiento que puede terminar destruyndolo en poco tiempo. Elinterruptor OL puede ser un interruptor trmico, el cual al aumentar latemperatura arriba de cierto lmite se abre interrumpiendo el flujo de lacorriente.

    En el circuito que acabamos de ver, la presencia aparentemente superflua de loscontactos normalmente cerrados M1 y M2 puestos en el mismo tiene unpropsito muy especfico. Han sido puestos all en la eventualidad de que eloperador del sistema apriete al mismo tiempo los botones forward yreverse.Si no estuvieran all dichos contactos, las fases A y B de la corriente trifsica

    entraran en corto-circuito por el hecho de que el contactor M1 enva las fases AyB directamente hacia el motor mientras que el contactor M2 las invierte. LafaseAentrara en corto-circuito con la fase B y viceversa. Para impedir que estoocurra, es indispensable disear el sistema de modo tal que la energizacin deun contactor impedir la energizacin del otro contactor. Obsrvese en eldiagrama de escalera que si oprimimos el botn forward, el contactonormalmente cerrado M1 en la sub-seccin inferior se abre de modo tal queaunque se oprima el botn reverse no llegar corriente elctrica alguna alcontactor M2. Del mismo modo, si oprimimos el botn reverse, el contactonormalmente cerrado M2 en la sub-seccin superior se abre de modo tal queaunque se oprima el botn forward no llegar corriente elctrica alguna al

    contactor M1. Esta tcnica de proteccin es conocida como interlocking.

    Si pudimos encontrar el equivalente de las tres funciones lgicas bsicas dentrode los diagramas de escalera, si hemos podido construr el equivalente desistemas con memoria mediante los diagramas de escalera, acaso no serposible construr tambin el equivalente de otros componentes y bloques lgicosen los diagramas de escalera? Tomemos por ejemplo el flip-flop R-S, el cual sepuede construr utilizando ya sea bloques NAND o bloques NOR. Los bloquesNOR y los bloques NAND se obtienen con las tres funciones lgicas bsicas,mismas funciones que tambin existen en los diagramas de escalera. Y lafuncin de retroalimentacin empleada para construr un flip-flop R-S tambin

    puede ser implementada en los diagramas de escalera. Esto nos debe convencerde que, en principio, debemos poder construr algo equivalente en funciones alflip-flop R-S dentro de los diagramas de escalera. Esta sospecha nos conduce aun circuito que podemos considerar como una solucin al siguiente:

    PROBLEMA:Disear el equivalente de un flip-flop R-S usando un diagramalgico de escalera.

    Un esquema funcional representativo de lo que andamos buscando es elsiguiente:

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    Si el interruptor normalmente abierto X1 es cerrado as sea momentneamente,al energizarse el relevador de control CR1 ste relevador por el efecto de laretroalimentacin del mismo peldao que lo alimenta se enciende y se queda

    encendido, lo cual hace que la salida Y1 en el tercer peldao se "encienda". Alquedarse encendido CR1 despus de haberse oprimido X1, el interruptornormalmente cerrado CR1 que est puesto en el segundo peldao se abre,cortando as cualquier suministro de corriente que pudiera estarse dando atravs de la retroalimentacin en dicho peldao al relevador de control CR2. Enotras palabras, esto "limpia" la "memoria" que pudiera haber habido en elsegundo peldao, "apagando" al relevador CR2, lo cual hace que la salida Y2del cuarto peldao se "apague" si es que estaba encendida. En este estado decosas, el relevador CR1 permanece encendido an con el interruptor X1 abierto,mientras que el relevador de control CR2 permanece apagado, lo cual podemosconfirmar visualmente al ver al foco Y1 encendido y al foco Y2 apagado.

    Ahora cerraremos el interruptor X2 momentneamente. Al energizarse elrelevador de control CR2 ste relevador por el efecto de la retroalimentacin enel mismo peldao (el segundo peldao de la escalera) que lo alimenta seenciende y se queda encendido, lo cual hace que la salida Y2 en el cuartopeldao se "encienda". Al quedarse encendido CR2 despus de haberseoprimido X2, el interruptor normalmente cerrado CR2 que est puesto en elprimer peldao se abre, cortando as cualquier suministro de corriente quepudiera estarse dando a travs de la retroalimentacin en dicho peldao alrelevador de control CR1. En otras palabras, esto "limpia" la "memoria" quepudiera haber habido en el primer peldao, "apagando" al relevador CR1, lo

    cual hace que la salida Y1 del tercer peldao se "apague" si es que estabaencendida. En este estado de cosas, el relevador CR2 permanece encendido an

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    con el interruptor X2 abierto, mientras que el relevador de control CR1permanece apagado, lo cual podemos confirmar visualmente al ver al foco Y2encendido y al foco Y1 apagado. La configuracin representada por estediagrama de escalera ha pasado de un estado estable con Y1 encendido aloprimirse X1 a otro estado estable con Y2 encendido al oprimirse X2. Esta

    configuracin tiene dos estados estables y por lo tanto es un multivibradorbiestable. Si hacemos ahora un ligero cambio de nombres bautizando alinterruptor X1 como S, al interruptor X2 como R, a la salida Y1 como Q y a lasalida Y2 como Q, resultar obvio que lo que tenemos en nuestras manos es elequivalente funcional de un flip-flop R-S; en este caso el equivalente de un flip-flop construdo con bloques NOR.

    El que hayamos podido crear dentro de los diagramas de escalera no slo unequivalente completo de los circuitos lgicos que hemos estudiado previamentesino tambin el equivalente de bloques de memoria convirtiendo en realidad unflip-flop R-S completamente funcional nos debe meditar en que la mayor parte

    de lo que hemos estudiado se puede trasladar directamente hacia los diagramasde escalera. Y en efecto, no hay obstculo terico alguno para poder hacerlo.Esto lo podemos enunciar de modo categrico con el siguiente enunciado:

    Todos los circuitos lgicos, tanto aquellos que forman parte de la lgicacombinatoria como los que forman parte de la lgica secuencial (construda abase de flip-flops) tienen una implementacin equivalente en los diagramas deescalera.

    Este enunciado tiene un alcance amplio; nos est asegurando que podemosconstrur mediante diagramas de escalera flip-flops D, flip-flops J-K, contadores

    binarios, etc. Pero aqu el lector puede ser asaltado por una duda. Si recordamosla accin de contadores secuenciales elementales como el contador binario deconteo ascendente, tenemos un elemento que hasta ahora no hemos encontradoen los diagramas de escalera: el elemento tiempo. Con lo que hemos visto, no se

    ve una manera obvia de poder suministrar el equivalente de los "pulsos de reloj"a los elementos en un diagrama de escalera que les permita poder comportarsecomo verdaderos circuitos secuenciales. Los diagramas de escalera que hemosestudiado son en cierta forma configuraciones estticas en las cuales lo queocurre en un peldao puede influr directamente sobre lo que ocurre en otrospeldaos, pero estos efectos son inmediatos, el factor tiempo no interviene enellos. Si queremos extender los diagramas de escalera para cubrir tambin todos

    los circuitos secuenciales que hemos estudiado en esta obra, necesitamosintroducir algn relevador de control en el cual la accin de un tiempopredeterminado tenga un efecto directo, y esto es precisamente lo que haremosa continuacin.

    Sin lugar a dudas, el empleo de relevadores electromecnicos nos suministracon una herramienta poderosa para muchas aplicaciones de control. Pero existeotro tipo de relevador que nos permite hacer realidad operacionescronometrizadas, el relevador de retardo de tiempo (time delay relay). Eneste tipo de relevador, al aplicarle un voltaje a su entrada (a su bobina), laaccin en sus salidas no ocurre de inmediato, sino que hay un retardo de tiempo

    tras el cual obtenemos la accin deseada con las salidas normalmente abiertasconvirtindose en salidas normalmente cerradas y las salidas normalmente

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    cerradas convirtindose en salidas normalmente abiertas. En muchosrelevadores de tiempo de uso pesado, este retardo de tiempo puede serseleccionado con una perilla puesta en el mismo relevador, como ocurre con elsiguiente relevador de retardo de tiempo de la emprea Potter & Brumfield cuya

    bobina es activada con 24 volts de corriente directa:

    Naturalmente, tambin hay relevadores de retardo de tiempo activados con laaplicacin de corriente alterna, como el siguiente relevador fabricado por lamisma empresa Potter & Brumfield:

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    La perilla puesta en la parte superior de este relevador nos permite variar elretardo de tiempo desde 1 segundo hasta 10 segundos. Las puntas de loscontactos en la parte inferior del relevador estn puestas en orden octal (ochoterminales) con la entrada a la bobina aplicada en las terminales 2 y 7. Al serle

    aplicado un voltaje de 120 VAC a este relevador, el contacto normalmenteabierto entre las terminales 1 y 3 se vuelve un contacto normalmente cerrado,ocurriendo lo mismo con el contacto normalmente abierto entre las terminales6 y 8, mientras que el contacto normalmente cerrado entre las terminales 1 y 4se abre, ocurriendo lo mismo con el contacto normalmente cerrado entre lasterminales 5 y 8. Todo esto despus de que ha transcurrido el tiemposeleccionado con la perilla. Podemos leer en el mismo relevador que loscontactos pueden manejar una corriente de hasta 10 amperes.

    El relevador de retardo de tiempo que se acaba de describir es el de uso msgeneralizado, pero no es el nico posible. Los contactos de un relevador de

    tiempo tienen que ser clasificados no slo por ser normalmente abiertos onormalmente cerrados, sino tambin segn la accin del retardo, ya sea que esteretardo ocurra en el sentido de la cerradura del contacto o en el sentido de laapertura del mismo.

    Desafortunadamente, la simbologa para representar los relevadores de retardode tiempo es amplia y variada, e inclusive mucha de la simbologa que hemos

    visto aqu para representar las entradas, las salidas y los relevadores de controltambin suele ser diferente de un fabricante a otro. Empezaremos dando aqu larepresentacin de la accin de un relevador de tiempo con un smbolo usadoampliamente aunque no de manera universal:

    Obsrvese que seguimos mantenindonos en la convencin de representar tantola entrada de un relevador (su bobina) como los contactos activados a la salidadel mismo con un mismo identificador alfanumrico, en este caso TD1.

    En el primer peldao de la escalera, al cerrarse el interruptor X1 mantenindosecerrado, la bobina del relevador de tiempo TD1 es energizada. Obsrvese queen el segundo peldao estamos utilizando uno de los interruptores

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    normalmente cerrados del relevador de tiempo TD1.

    El smbolo del interruptor X1 tambin aparece en el segundo peldao de estaescalera. Puesto que son peldaos diferentes en los cuales aparece el interruptorX1, se sobreentiende que en este caso estamos utilizando un interruptor de dos

    tiros, un interruptor doble con ambos polos normalmente encendidos onormalmente apagados a la vez:

    De este modo, al cerrarse X1 suministrndose energa al relevador de tiempoTD1, en el segundo peldao existe un camino de conduccin elctrica parasuministrar energa al "foco" de salida. Si el relevador TD1 fuera un relevadorde control ordinario sin accin alguna de retardo de tiempo, entonces elinterruptor TD1 en el segundo peldao se abrira inmediatamente y el foco a lasalida se apagara de inmediato; esto es, nunca lo veramos encenderse. Perocomo se trata de un relevador de retardo de tiempo, la salida normalmentecerrada no se abrir sino hasta despus de que haya transcurrido cierta cantidadde tiempo, digamos un segundo. Una vez que ha transcurrido ese segundo, elcontacto normalmente cerrado TD1 en el segundo peldao se abrir, cortando

    el suministro de energa a la salida, aunque el interruptor X1 permanezcacerrado. Esta accin la hemos representado en los diagramas de tiempo puestosdebajo del diagrama de escalera, diagramas de tiempo en los que dicho sea depaso nos hemos abstenido de hacer referencia a un "1" lgico o a un "0" lgicocomo niveles de voltaje en virtud de que la accin lgica que est siendorepresentada es una de interruptores normalmente cerrados o normalmenteabiertos que permiten o impiden el suministro de corriente a la carga de salida.

    El relevador de retardo de tiempo, por la forma en la que trabaja, en realidad noes ms que otra forma de implementacin de un componente que ya habamos

    visto en uno de los captulos de la obra principal: el multivibrador monoestable.

    Y de hecho, con dos relevadores de retardo de tiempo (uno para controlar laduracin del tiempo de encendido y el otro para controlar la duracin deltiempo de apagado) podemos construr fcilmente un multivibrador astable,cambiando de un estado a otro en forma alternada mientras est recibiendo unsuministro de corriente; y si los tiempos de encendido y apagado son igualesentonces tenemos algo que nos puede proporcionar "pulsos de reloj" como losque utilizamos en los circuitos lgicos secuenciales para hacer pasar el sistemade un estado a otro. Sin embargo, dado el costo de los relevadores de tiempo,implementar este nivel de sofisticacin puede resultar mucho ms costoso queintroducir tales efectos con la ayuda de alguna microcomputadora dedicada aeste tipo de aplicaciones como lo veremos posteriormente.

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    Veamos ahora otro diagrama de escalera en el cual usaremos otro tipo derelevador de tiempo:

    En este caso, tenemos otro tipo de relevador de retardo de tiempo. Esto debe serobvio por la diferencia en el smbolo del contacto interruptor TD1; en eldiagrama de escalera previo el smbolo era la punta de una flechita empujandoel contacto normalmente cerrado hacia arriba dando a entender que en talrelevador de tiempo el contacto normalmente cerrado se abre despus de que hatranscurrido un tiempo prefijado, mientras que aqu en este diagrama deescalera el smbolo del contacto interruptor TD1 es la punta de la flechita

    apuntando hacia abajo, como si estuviera "jalando" al interruptor normalmentecerrado. En este caso, se trata de un relevador de tiempo que es capaz de tenerun "pulso" de salida con una duracin de tiempo mayor que la entrada queaccion al relevador de tiempo, lo cual es resaltado con los diagramas detiempo. Aqu, al cerrarse momentneamente el interruptor X1, el contacto TD1en el segundo peldao se activa inmediatamente y permanecer cerrado andespus de que el interruptor X1 es regresado nuevamente a su condicin deinterruptor abierto. El tiempo que este relevador de tiempo mantiene cerrado elcontacto TD1 suministrando energa a la carga de salida empieza a correrdespus de que el contacto X1 es devuelto a su condicin de normalmenteabierto, lo cual no impide que el relevador TD1 contine operando.

    En general, se pueden clasificar cuatro tipos diferentes de relevadores detiempo:

    (1) El relevador de tiempo del tipo "normalmente abierto - aperturacronometrada". En este relevador el contacto normalmente abierto se cierrainmediatamente al energizar su bobina, y se abre a un tiempo predeterminadodespus de haber sido desenergizada la bobina.

    (2) El relevador de tiempo del tipo "normalmente abierto - cerraduracronometrada". En este relevador el contacto normalmente abierto se cierra aun tiempo predeterminado despus de haber sido energizada su bobina. Si encualquier momento la bobina es desenergizada, el contacto de este relevador se

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    abre inmediatamente sin importar su condicin anterior.

    (3) El relevador de tiempo del tipo "normalmente cerrado - aperturacronometrada". En este relevador el contacto normalmente cerrado se abre aun tiempo predeterminado despus de haber sido energizada su bobina. Si en

    cualquier momento la bobina es desenergizada el contacto de este relevador secierra inmediatamente sin importar su condicin anterior.

    (4) El relevador de tiempo del tipo "normalmente cerrado - cerraduracronometrada". En este relevador el contacto normalmente cerrado se abreinmediatamente al energizar su bobina, y se cierra a un tiempo predeterminadodespus de haber sido desenergizada la bobina.

    La simbologa utilizada para la representacin de estos cuatro tipos diferentesde relevadores de tiempo vara segn el fabricante y los textos consultados. Unarepresentacin usada con cierta frecuencia es aquella en la cual cada tipo de

    relevador de tiempo es identificado por la forma en que son dibujados suscontactos, tal y como lo hemos hecho en los dos ltimos diagramas de escaleraque acabamos de estudiar. Usando este tipo de simbologa, los dibujos quecorresponden a cada uno de los cuatro tipos mencionados son los siguientes:

    La anterior clasificacin puede dejar al lector con la impresin de que unfabricante necesitara construr cuatro tipos diferentes de relevadores de tiempopara satisfacer todos los requerimientos posibles de todos sus clientes, pero estono es as, ya que por principio de cuentas de un relevador de tiempo del tipo"normalmente abierto - apertura cronometrada" se puede obtener el relevadorde tiempo del tipo "normalmente cerrado - cerradura cronometrada" si esconstrudo desde un principio con contactos normalmente abiertos ynormalmente cerrados, mientras que de un relevador de tiempo del tipo"normalmente abierto - cerradura cronometrada" se puede obtener el relevadorde tiempo del tipo "normalmente cerrado - apertura cronometrada" si tambines construdo desde un principio con contactos normalmente abiertos y

    normalmente cerrados.

    Ms an, se puede obtener un relevador de tiempo de accin retardada de unode accin inmediata o viceversa como lo muestra el siguiente

    PROBLEMA: A partir de un relevador de tiempo "normalmente cerrado -apertura cronometrada", obtener el equivalente de un relevador de tiempo"normalmente abierto - apertura cronometrada".

    En este caso, el relevador de tiempo "normalmente cerrado - aperturacronometrada" es un relevador de accin retardada (el contacto normalmente

    cerrado se abre despus de cierto tiempo) mientras que el relevador de tiempo"normalmente abierto - apertura cronometrada" es un relevador de accin

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    inmediata (el contacto normalmente abierto se cierra de inmediato).

    En el circuito mostrado en el siguiente diagrama de escalera:

    la accin resultante del circuito ser obtenida (observada) en la salida Y(quesupondremos se trata de una lmpara). Al oprimirse momentneamente el

    botn X, el relevador ordinario CR1 es activado a travs del contacto TD1 en elprimer peldao, y permanecer activado an despus de soltarse el botn X en

    virtud del contacto normalmente abierto CR1 en combinacin lgica OR con elbotn interruptor en virtud de haberse cerrado. En el segundo peldao, elcontacto normalmente abierto CR1 tambin se ha cerrado empezando con laenergizacin de la bobina del relevador de tiempo TD1, y el contactonormalmente abierto CR1 en el tercer peldao tambin se energiza activando la

    salida Y. Resulta obvio que el relevador de tiempo TD1 es un relevador del tipo"normalmente cerrado - apertura cronometrada" porque as lo identifica elsmbolo de su contacto puesto en el primer peldao. Al cabo de un cierto tiempopredeterminado, el relevador de tiempo TD1 acta de manera tal que elcontacto normalmente cerrado TD1 en el primer peldao se abre,interrumpiendo la alimentacin de corriente al relevador ordinario CR1. Estohace que se corte la energa al relevador de tiempo TD1 en el segundo peldao yque se corte tambin la energa a la salida Y. De haber utilizado nicamente elrelevador de tiempo TD1 por s solo, la lmpara Y se habra encendido untiempo despus de haber estado manteniendo oprimido el botn X, mientrasque en esta configuracin la lmpara Y se enciende de inmediato y se apaga

    despus del tiempo predeterminado.

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    Con la disponibilidad de relevadores de tiempo de uso pesado, podemos haceruna mejora adicional sobre el circuito de control presentado anteriormente paraun motor reversible capaz de girar en una direccin (forward) o en la direccincontraria (reverse) segn se requiera. Si el motor estuviera moviendo una carga

    pesada, por ejemplo un abanico grande, el motor podra continuar girando porsu propia inercia durante cierta cantidad de tiempo an despus de haberseoprimido el botn stop, lo cual podra representar un problema en caso de queel operador tratase de invertir la direccin del motor sin esperar a que elabanico se haya detenido completamente. Si el abanico contina girandomientras va perdiendo velocidad y el botn reverse fuera oprimido antes deque el abanico se haya detenido completamente, el motor tratara desobreponerse a la inercia rotatoria del abanico al intentar ponerse en marcha enreversa, para lo cual tendra que "jalar" cantidades mayores de corrienteelctrica reduciendo con este maltrato tanto la vida del motor como losengranajes mecnicos del abanico y el abanico mismo. Para impedir que esto

    pueda ocurrir, queremos aadir alguna funcin de retardo de tiempo al circuitode control del motor para impedir la ocurrencia de un arranque prematuro. Estolo podemos lograr agregando un par de relevadores de retardo de tiempo TD1 yTD2, cada uno de ellos puestos en paralelo con cada contactor M1 y M2:

    Obsrvese que estamos utilizando aqu dos relevadores del tipo normalmentecerrado - cerradura cronometrada. Al utilizar relevadores de tiempo quetardan en volver a su estado normal, estos relevadores nos pueden proporcionaruna "memoria" relacionada con el sentido ms reciente del giro del motor. Loque queremos que haga cada uno de los relevadores de tiempo es abrir el brazode arranque de la direccin opuesta de rotacin por varios segundos mientras elabanico se detiene por completo.

    Si el motor ha estado girando en la direccin forward, tanto el contactor M1como el relevador de tiempo TD1 habrn estado energizados. De ser as, los

    contactos normalmente cerrados del relevador TD1 se abrn abiertoinmediatamente al haber sido energizado dicho relevador. Cuando el botn

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    stop es oprimido, el contacto TD1 esperar un tiempo predeterminado antes deregresar a su estado normalmente cerrado, manteniendo el circuitocorrespondiente al botn reverse abierto durante todo ese tiempo, de modo talque el contactor M2 no podr ser energizado aunque se oprima el botnreverse. Al cumplir el relevador TD1 con su tiempo predeterminado, el

    contacto TD1 se cerrar y permitir que el contactor M2 pueda ser energizadosi se oprime el botn reverse. Del mismo modo, el relevador de retardo detiempo TD2 impedir que el botn forward pueda energizar al contactor M1hasta en tanto que el retardo de tiempo prescrito para el relevador TD2 (y elcontactor M2) no se haya cumplido.

    Un circuito de control como el que acabamos de ver generalmente puede sersimplificado con un poco de anlisis. Si ponemos un poco de atencin,descubriremos que las funciones de proteccin llevadas a cabo por losrelevadores de tiempo TD1 y TD2 han vuelto innecesarios los contactosnormalmente cerrados M1 y M2 que habamos puesto para la funcin de

    interlock en caso de que un operador del circuito oprima al mismo tiempo losbotones forward yreverse. Por lo tanto, podemos prescindir por completo detales contactos y utilizar simplemente los contactos TD1 y TD2, puesto queestos se abren inmediatamente en cuanto las bobinas respectivas de dichosrelevadores son energizadas, sacando "fuera" a un contactor si el otro contactores energizado. De este modo, cada relevador de tiempo puede ser usado parauna funcin dual: impidiendo que el otro contactor pueda ser energizadocuando el motor est girando en una direccin, y evitando que tal contactor sepueda energizar hasta que el motor no se haya detenido por completo. Es ascomo llegamos al siguiente circuito de control simplificado:

    Se haba afirmado anteriormente que todos los circuitos lgicos, tanto aquellosque forman parte de la lgica combinatoria como los que forman parte de lalgica secuencial construda a base de flip-flops, tienen una implementacinequivalente en los diagramas de escalera, pero que en el caso de la lgica

    secuencial necesitbamos un relevador que nos permitiera efectuar operacionescronometrizadas. Esto ya lo tenemos con cuatro diferentes tipos de relevadores

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    de tiempo a nuestra disposicin, lo cual nos permite llevar a cabo laconstruccin del elemento lgico secuencial ms importante de todos: el flip-flop J-K. Esto lo podemos enunciar mediante un

    PROBLEMA: Construr, sobre un diagrama de escalera, el equivalentefuncional de un flip-flop J-K tal que los cambios de estado ocurran durante latransicin positiva de los "pulsos de reloj".

    Un equivalente funcional del flip-flop J-K construdo con relevadoreselectromecnicos tiene la siguiente representacin en un diagrama de escalera:

    Este flip-flop J-K, como puede apreciarse analizando el diagrama de escalera, es

    un flip accionado con las transiciones positivas de los "pulsos de reloj", lo cualen este caso equivale a la cerradura del contacto normalmente abierto C. En estediagrama tenemos los contactos equivalentes a las terminales J yKas como lassalidas Q y Q del flip-flop. Este flip-flop J-K electromecnico acta de lasiguiente manera: Cuando las "entradas" J y Kson iguales a un "1" lgico, locual en este caso requiere que los contactos normalmente abiertos seancerrados, el flip-flop cambiar de estado con cada transicin positiva en laentrada C, o sea cada vez que el contacto normalmente abierto C sea cerrado. Sila entrada J es igual a un "1" lgico y la entrada Kes igual a un "0" lgico, elflip-flop entrar en el estado Q=1 (Q=0) cuando el contacto normalmenteabierto C sea cerrado, independientemente del estado anterior que el flip-flop

    haya tenido. Si la entrada J es igual a un "0" lgico y la entrada Kes igual a un"1" lgico, el flip-flop entrar en el estado Q=0 (Q=1) cuando el contacto

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    normalmente abierto C sea cerrado, independientemente del estado anteriorque el flip-flop haya tenido. Y si ambas entradas J yKestn puestas a un "0"lgico, el estado del flip-flop no cambiar ante las transiciones que ocurran en laentrada C.

    Recordemos de la seccin de problemas resueltos del texto principal cmo delflip-flop J-K podemos derivar los dems flip-flops restantes, tanto el flip-flop Tcomo el flip-flop D. Esto sigue siendo igualmente vlido e igualmente fcil delograr sobre un diagrama de escalera usando relevadores electromecnicos:

    PROBLEMA: Construr, sobre un diagrama de escalera, el equivalentefuncional de un flip-flop T tal que sus cambios de estado ocurran durante latransicin positiva de los "pulsos de reloj".

    Recurdese que el flip-flop T es un flip-flop sin terminales de entrada J-K, elcual simplemente cambia de estado con cada transicin positiva (o negativa,segn sea el caso) en su nica terminal de entrada. Esto lo podemos lograr sobreel diagrama anterior substituyendo en dicho diagrama los contactosnormalmente abiertos J y K por una conexin "directa" que garantizar elequivalente permanente de un "1" lgico puesto todo el tiempo sobre dichasterminales, con lo cual tendremos un flip-flop de una sola entrada que cambiarde estado cada vez que el contacto normalmente cerrado C se cierre. Eldiagrama de escalera para este flip-flop J-K ser entonces:

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    Puesto que todas las funciones lgicas combinatorias y secuenciales se puedenimplementar mediante relevadores electromecnicos, y puesto que lascomputadoras de uso actual estn construdas con semiconductores queimplementan funciones lgicas combinatorias y secuenciales, esto podra hacersuponer que, en principio, podemos construr una computadora de principio a

    fin utilizando relevadores electromecnicos. Esto fue precisamente lo que sehizo cuando se construy en los Estados Unidos la computadora HarvardMark I y en Alemania cuando se construy la computadora Z3:

    http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I

    http://en.wikipedia.org/wiki/Z3_(computer)

    Sin embargo, an para nuestros tiempos, una computadora construda conrelevadores electromecnicos sigue teniendo un costo mucho mayor que unacomputadora construda con semiconductores, adems de ser muchsimo ms

    lenta que su contraparte construda con millones de transistores puestos en unsolo "chip" semiconductor.

    La desventaja de relevadores de retardo de tiempo como los que se han sealadoaqu como ejemplos es que los rangos de tiempo que pueden ser seleccionadosson sumamente limitados, y una vez que han sido seleccionados solo pueden seralterados manualmente cada vez que ello sea necesario, lo cual es contrario alespritu de la automatizacin. Esta desventaja puede ser superada construyendorelevadores de retardo de tiempo que puedan serprogramables a travs de unacircuito controlador, lo cual nos lleva a la necesidad del diseo decontroladores programables.

    La idea esencial para construr un controlador programable consiste enconstrur primero un mdulo que contenga no uno sino varios relevadores, y elcual en su parte frontal quiz tendr un aspecto como el siguiente:

    Obsrvese que del lado izquierdo tenemos una hilera de tornillos identificadoscon los smbolos X propios de las entradas representadas en un diagrama deescalera, mientras que del lado derecho tenemos una hilera de tornillos

    identificados con los smbolos Y propios de las salidas de un diagrama deescalera, siguiendo la prctica de que en los diagramas de escalera las entradas

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    son representadas del lado derecho y las salidas del lado izquierdo. Como el PLCal igual que cualquier otro aparato elctrico tambin requiere energa parapoder funcionar, este PLC recibe su energa mediante los tornillos L1 y L2conectados a los rieles de la escalera. Las entradas al PLC sern tomadas delmundo exterior a travs de interruptores o sensores y los cables de seal sern

    fijados en el PLC precisamente con los tornillos. Lo mismo ocurre con lassalidas. El uso de tornillos para el fijamiento de cables y alambres es unacuestin de comodidad y conveniencia para los tcnicos que habrn de darlemantenimiento a este tipo de aparatos, ya que la alternativa de soldar requiereherramientas que van ms all del uso de un simple desarmador.

    A continuacin, suponiendo que los rieles de la escalera estn siendoalimentados con un voltaje de 120 volts AC, podemos ver cmo la entrada X1 anuestro PLC es energizada al cerrarse el contacto que corresponde a dichaentrada (el multmetro nos confirma la presencia del voltaje de 120 VAC entre laterminal de entrada X1 y la terminal comn identificada como Common):

    El uso de una terminal comn Common nos ayuda a reducir la cantidad de

    alambrado requerida. Sin la terminal comn, se requeriran varios pares decables para proporcionarle energa a cada una de las entradas X del PLC.Usando un cable comn de "retorno de corriente" para todos los casos, lacantidad de alambrado se reduce a la mitad. Podemos ver en la representacinde nuestro PLC que a un lado de cada tornillo que corresponde a cada terminalde entrada hay un foquito LED que se enciende confirmndole al tcnico laactivacin de dicha entrada.

    Ahora tenemos a nuestro PLC energizando la salida Y1 al ser activada dichasalida (el multmetro nos confirma la presencia del voltaje de 120 VAC que estrecibiendo la carga):

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    mano dentro del PLC. Todo se lleva a cabo hoy en da directamente desde lacomputadora.

    A continuacin tenemos un esquema que ilustra la idea bsica de lo queacabamos de describir:

    El recuadro de color ciano representa el monitor de una computadora. Elinterruptor conectado a la entrada X1 del PLC es representado con el mismosmbolo en el monitor de la computadora en un diagrama de escalera, mientrasque el foco conectado a la salida Y1 del PLC es representado tambin como Y1.Cuando se cierra el interruptor X1 y se energiza la carga Y1, ambas accionesaparecen actualizadas de inmediato en el monitor de la computadora en dondetanto el smbolo para X1 como el smbolo para Y1 se tien de color rojo (por suparte, en la misma cartula del PLC se encienden los foquitos LED situados a unlado de los tornillos correspondientes al alambre de entrada a X1 y al alambre

    de salida a Y1 confirmndole al tcnico que esas conexiones al PLC han sidoactivadas):

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    Si queremos convertir la entrada X1 en un interruptor normalmente cerrado envez del interruptor normalmente abierto que tenemos aqu, ya no es necesario"salir afuera" con un desarmador en la mano. Con unas modificaciones a travsdel teclado de la computadora podemos hacer el cambio como el que vemos en

    el siguiente dibujo:

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    Esta figura parece igual a la figura anterior. Sin embargo, si observamos concuidado, veremos que en el monitor de la computadora X1 ya no aparece en eldiagrama de escalera como un interruptor normalmente abierto sino como uninterruptor normalmente cerrado. En el circuito fsico, podemos ver que el

    interruptor no ha sido "cerrado" y por lo tanto el foquito LED en el PLC estapagado. Pero como X1 ha sido "convertido"por accin de programacin en lacomputadora en un interruptor normalmente cerrado, el hecho de que estabierto implica que estar suministrando energa para activar la salida Y1 comonos lo confirman tanto el foquito LED en el PLC como el monitor de lacomputadora. Del mismo modo, si queremos variar un retardo de tiempo en laaccin de alguna de las salidas, ya no tenemos que salir para andar moviendoperillas, lo podemos hacer tambin desde el teclado de la computadora,pudiendo variar el retardo de tiempo en cualquier salida desde microsegundos omilisegundos hasta varias horas o das, con una precisin cronomtrica que loshoy ya prcticamente obsoletos relevadores de retardo de tiempo no podan

    proporcionar.

    A continuacin tenemos un ejemplo de cmo la accin de tres interruptores deentrada es convertida en una funcin lgica elaborada gracias a la programacinllevada a cabo sobre el PLC con la ayuda de la computadora:

    En este caso, tenemos tres interruptores X1, X2 y X3 de activacin manual,todos ellos normalmente abiertos, conectados a sus respectivas entradas al PLC,en el cual gracias a la programacin llevada a cabo con la ayuda de lacomputadora son combinados para formar la siguiente funcin Boleana:

    Y1 = X1X2 + X2X3 + X1X3

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    Con la misma facilidad con la cual formamos esta funcin Boleana a partir delos tres interruptores conectados a las entradas del PLC podramos haberformado funciones Boleanas ms complejas an, lo cual nos d una muestra delas enormes ventajas que tiene el darle capacidades de programacin a los

    controladores lgicos.

    Ahora se mostrar la implementacin en un PLC de algo que ya vimos aqupreviamente; la dotacin de una "memoria" a una configuracin usando paraello la retroalimentacin:

    En este esquema, podemos ver en el diagrama de escalera que si se oprimemanualmente el botn interruptor normalmente abierto X1, identificado como"Activacin del Motor", la salida del relevador de control Y1 ser energizada conlo cual dicho relevador cerrar uno de sus contactos permitiendo con ello que un

    motor M1 sea echado a andar. Pero al mismo tiempo, otro de los contactos delrelevador de control que est en combinacin lgica OR con X1 ser tambincerrado. Este es el contacto normalmente abierto Y1, y aunque el botninterruptor X1 deje de ser oprimido el motor seguir trabajando por el efecto"memoria" que est proporcionando la retroalimentacin de Y1 hacia s mismoa travs de uno de sus contactos. Si queremos detener el movimiento del motor,tenemos que abrir el contacto normalmente cerrado X2 oprimiendo dicho

    botn. Obsrvese que en el diagrama de escalera antes de comenzar la accin elinterruptor X2 no es mostrado de color rojo pese a que el foquito LED del PLCest encendido indicando suministro de energa, en virtud de que a X2 se leconsidera "encendido" cuando el contacto es abierto por accin del usuario. El

    empleo de relevadores electromecnicos de uso pesado para este tipo de funcines ms comn de lo que muchos pudieran imaginarse: cada vez que una persona

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    entra a un ascensor y oprime un botn que marque un piso diferente al piso enel que se encuentra, la puerta del ascensor se cierra y la persona es llevada haciael piso seleccionado sin necesidad de que la persona tenga que seguirmanteniendo oprimido el botn correspondiente a dicho piso. Y una vez que hallegado a dicho piso, otro contacto interruptor normalmente cerrado se abre

    "limpiando" con ello la memoria de la requisicin del usuario. Pero este tipo decircuito puede trabajar en forma completamente automtica sin intervencinhumana, como lo muestra el siguiente ejemplo animado de un tanque dealmacenamiento de lquidos que consta de dos sensores que detectan uno deellos un nivel bajo de lquido y el otro un nivel alto de lquido (ampliarimagen para poder ver la accin con efectos animados):

    En este ejemplo, al principio el tanque est inicialmente vaco y todos losinterruptores estn en la condicin de "verdadero" (True). En el monitor deuna computadora que supervisa no slo lo que ocurre en el diagrama de escalera

    (puesto a la derecha) sino inclusive en una representacin pictogrfica de lo quese est controlando (puesto a la izquierda), al empezar con el tanque vaco todoslos interruptores aparecen de color verde al igual que los sensores de un nivel

    bajo del lquido (low level) y un nivel alto del lquido (high level). Estos dossensores son las entradas en el diagrama de escalera. Es importante remarcaraqu antes de que el ejemplo se pueda prestar a confusiones que en estarepresentacin visual se utiliza el mismo smbolo para un interruptornormalmente cerrado que el que se usa para un interruptor normalmenteabierto, y la labor de distincin se debe hacer tomando en cuenta lo que ocurreen el diagrama pictogrfico a la izquierda. Al comienzo, el motor de llenado delquido (fill motor) que aparece como una salida puesta en el segundo peldaodel diagrama de escalera es energizado gracias al contacto normalmente cerradoen el segundo peldao que es un contacto perteneciente al relevador de controlcuya salida a su vez est puesta en la esquina superior derecha del primerpeldao del diagrama de escalera; por lo tanto al comienzo el motor seencuentra trabajando llenando el tanque de lquido. Podemos conclur que losdos interruptores puestos en el primer peldao del diagrama de escalera soninterruptores normalmente cerrados ya que de otra forma por estar ambos enconfiguracin AND el motor de llenado no podra estar trabajando. Al irsellenando el tanque, el sensor de nivel bajo de lquido eventualmente es activadopasando con ello de la condicin de "verdadero" (True) a la condicin "falsa"(False), destacada con letras de color rojo en el primer interruptor(normalmente cerrado) puesto en el extremo izquierdo del primer peldao quecorresponde precisamente al sensor de nivel bajo de lquido. En el diagrama

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    pictogrfico, el mismo sensor de nivel bajo de lquido cambia de color verde acolor rojo resaltando su activacin. Pero el llenado de lquido no se detiene alabrirse este interruptor, ya que por el efecto "memoria" la corriente elctricaencuentra un camino alterno (indicado por una lnea de color azul).Eventualmente, el tanque se sigue llenando hasta que el sensor de nivel alto de

    lquido es activado pasando tambin de la condicin de "verdadero" (True) a lacondicin "falsa" (False). Al ocurrir esto, el segundo interruptor normalmentecerrado del primer peldao pasa de "verdadero" (True) a la condicin "falsa"(False), lo cual corta definitivamente el suministro de energa a la salidacorrespondiente al relevador de control del motor de llenado que tambin entraen condicin False al ser apagada . De este modo, queda claro que los dosinterruptores que aparecen en el primer peldao del diagrama de escalera sonlos que corresponden a las entradas proporcionadas por ambos sensores denivel alto y nivel bajo de lquido. Al apagarse el relevador de control, su salidacon la cual se est retroalimentando pasa tambin a la condicin False al igualque su salida con la cual estaba permitiendo la energizacin del motor de

    llenado en el segundo peldao. Es as como todos los interruptores entran en lacondicin de False en el diagrama de escalera. Al apagarse el motor, el nivel dellquido en el tanque empieza a descender conforme a su uso normal, hasta queeventualmente el nivel del lquido est por debajo del sensor del nivel alto quecon ello pasa de la condicin False a la condicin True. Pero esto no essuficiente para echar a andar el motor de llenado de lquido, ya que es necesarioque el sensor de nivel bajo de lquido tambin entre en la condicin True paraque el motor empiece a funcionar al energizarse de nuevo el relevador decontrol, lo cual ocurre eventualmente dando inicio a un nuevo ciclo de llenadoautomtico del tanque.

    El circuito que acabamos de estudiar es un circuito de ciclo perpetuo. Una vezque ha sido echado a andar, continuar trabajando por s solo sin intervencinhumana de ningn tipo mientras reciba suministro de corriente y mientras nofalle alguno de los componentes.

    Independientemente de que las computadoras que llevan a cabo las funcionesde inteligencia sobre un PLC han ido aumentando enormemente en grado desofisticacin, los mismos PLC han ido evolucionando en capacidad y enfunciones, a grado tal que muchos de los relevadores electromecnicos quedieron origen al PLC son prcticamente obsoletos, desplazados por la presenciade semiconductores de alta potencia capaces de manejar voltajes y corrientes

    elevados. A continuacin tenemos una muestra de un "relevador" de estadoslido en el cual ya no hay bobinas de alambre ni resortes ni palancas mecnicasmviles:

    En este relevador de estado slido, mejor conocido como opto-acoplador(opto-coupler) hay un aislamiento elctrico total entre su entrada y su salida en

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    virtud de que el acoplamiento interno entre la entrada y la salida se lleva a cabopor medio de la luz, con un diodo LED emitiendo un haz luminoso al cerrarse elinterruptor a la entrada, haz luminoso que pone en funcionamiento un opto-triac permitiendo el paso de la corriente alterna a travs de la carga. Obsrveseque con esta configuracin la entrada es alimentada con una fuente de corriente

    directa, mientras que la carga recibe por su parte la energa de una fuente decorriente alterna, y todo ello sin necesidad de recurrir a electrnica internacostosa, lo cual ha sido posible gracias al advenimiento de la optoelectrnica queproporciona este tipo de aislamientos entre circuitos distintos utilizando a la luzcomo intermediaria.

    Un PLC de "nueva generacin" es el Allen-Bradley PLC5, expandible a base demdulos, el cual se muestra a continuacin:

    La "rejilla" (rack) que alberga los mdulos incluye como mnimo una fuente depoder que sea capaz de alimentar las funciones bsicas de procesamientos detodos los mdulos que sean montados en ella, y debe inclur tambin un mdulo

    especial fijo (permanente, no-removible) que incorpore un microprocesador oun microcontrolador que llevar a cabo las funciones de control y programacininterna dentro del PLC tanto de las entradas como de las salidas. Los mdulosopcionales generalmente son mdulos para poder manejar entradas o parapoder manejar salidas, con distintas capacidades segn lo requieran lasnecesidades de los clientes. Si alguna aplicacin requiere sbitamente aumentarel nmero de relevadores de control de salidas de cinco a treinta, por ejemplo,no hay necesidad de tener que adquirir otro PLC completamente nuevoperdindose con ello la inversin original, slo es necesario adquirir otromdulo para poder aumentar as la capacidad de manejo de salidas del PLC.Esta es esencialmente la idea detrs de la principal ventaja de la modularidad,

    en contraste con los PLCs que son vendidos como cajas "cerradas" cuyascapacidades no pueden ser ampliadas posteriormente, y es una de las razones

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    por las cuales la computadora de escritorio no ha podido reemplazar porcompleto a los PLCs como en un principio se crey que ocurrira.

    Un PLC de este tipo ofrece una gran flexibilidad a un costo igualmente grande,aunque para aplicaciones de automatizacin y control industrial y comercial

    existen controladores lgicos ms econmicos que inclusive adems de serporttiles se pueden programar directamente en el rea de trabajo emplendosela cartula en la cual aparece el diagrama de escalera como medio visual parapoder leer, interpretar, y reprogramar si es necesario, cualquiera de losparmetros de los que consta alguna aplicacin, como lo es el caso delcontrolador ZEN fabricado por la empresa japonesa Omron:

    Hemos hablado aqu de los controladores lgicos programables, desarrollados afines de los aos sesenta, los cuales estn siendo reemplazados por los msmodernos controladores programables de automatizacin(Programmable Automation Controller o PAC), los cuales ofrecen laposibilidad de utilizar algoritmos avanzados de control, manipulacin extensivade bases de datos, simulacin de procesos complejos, procesamiento veloz bajocontrol de microprocesador, y capacidad en el manejo de rangos de memoriasque estn fuera del alcance de los PLCs.

    LENGUAJE DE PROGRAMACIN LADDER

    Diagrama ladder (escalera) es un lenguaje de programacin que permiterepresentar grficamente el circuito de control de un proceso dadomediante el uso simblico de contactos N.A. y N.C., temporizadores,contadores, registros de desplazamiento, rels, etc. Este tipo de lenguajedebe su nombre a su similitud con los diagramas elctricos de escalera.Es decir tu circuito elctrico lo pasas a diagrama de escalera, por ejemploun pulsador en diagrama elctrico tu lo representas como un contacto NOO NC (Abierto o Cerrado) con una direccin o una instruccin el cual elPLC reconocer. El programa en lenguaje ladder, es realizado y

    almacenado en la memoria del PLC (slo en ciertos tipos de PLCs queestn preparados para ello) por un individuo (programador). El PLC lee el

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    programa ladder de forma secuencial (hace un scan o barrido), siguiendoel orden en que los renglones (escalones de la escalera) fueron escritos,comenzando por el rengln superior y terminando con el inferior.

    En este tipo de programa cada smbolo representa una variable lgica

    cuyo estado puede ser verdadero o falso. Dispone de dos barrasverticales que representan a la alimentacin elctrica del diagrama; labarra vertical izquierda corresponde a un conductor con tensin y la barravertical derecha corresponde a la tierra o masa.

    El lenguaje de programacin LADDER (escalera) permite representargrficamente el circuito de control de un proceso dado mediante el usosimblico de contactos N.A. y N.C., temporizadores, contadores, registrosde desplazamiento, rels, etc. Este tipo de lenguaje debe su nombre a susimilitud con los diagramas elctricos de escalera.El programa en lenguaje LADDER, es realizado y almacenado en la

    memoria del PLC (slo en ciertos tipos de PLCs que estn preparadospara ello) por un individuo (programador). El PLC lee el programaLADDER de forma secuencial (hace un scan o barrido), siguiendo el ordenen que los renglones (escalones de la escalera) fueron escritos,comenzando por el rengln superior y terminando con el inferior.

    En este tipo de programa cada smbolo representa una variable lgicacuyo estado puede ser verdadero o falso. Dispone de dos barrasverticales que representan a la alimentacin elctrica del diagrama; labarra vertical izquierda corresponde a un conductor con tensin y la barravertical derecha corresponde a la tierra o masa.

    A continuacin se muestra la simbologa ms comnmente usada en laelaboracin de diagramas de escalera, segn la normativa IEC-1131:

    INPUT:

    Representa a una entrada normalmente abierta. Este componente puederepresentar a una entrada fsica del PLC o a una entrada lgica asociada aun rel interno (auxiliar) del PLC.

    NC-INPUT:

    Representa a una entrada normalmente cerrada. Este componente puederepresentar a una entrada fsica del PLC o a una entrada lgica asociada aun rel interno (auxiliar) del PLC.

    Es importante destacar que tanto los contactos asociados a las entradas

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    del PLC como los contactos de los rels internos o auxiliares del mismo,pueden constituir configuraciones lgicas AND, OR, NOT, XOR, etc. (tal ycomo se vi en la unidad I de este portal), o en forma general, puedenestar representados en las conocidas "tablas de la verdad" a fines deactivar o desactivar a salidas especficas del PLC o a rels internos del

    mismo.

    OUTPUT:

    Representa a un dispositivo genrico de salida que puede estar asociadoa una salida fsica del PLC o a una salida lgica del diagrama escalera(por ej. una bobina de un rel interno del PLC).

    TOF:

    Este dispositivo representa a un temporizador con retardo a ladesconexin.Al aplicar un nivel lgico alto en la entrada IN, inmediatamente se activa lasalida Q. En este punto, si se corta la seal en la entrada IN, es cuandocomienza a transcurrir el tiempo en el temporizador. Cuando el tiempoprogramado (aplicado a la entrada PT) ha transcurrido (permaneciendo

    cortada la seal en la entrada IN), la salida Q se desactiva. Esta condicinse mantendr mientras la entrada IN permanezca sin seal. Si se aplicanuevamente un nivel lgico alto a la entrada IN antes de que eltemporizador alcance su tiempo programado, la cuenta del tiempo sepondr en cero y la salida Q se activar. El pin de salida ET indica eltiempo actual transcurrido.

    TON:

    Este dispositivo representa a un temporizador con retardo a la conexin.Al aplicar un nivel lgico alto en la entrada IN, comienza a transcurrir eltiempo en el temporizador. Cuando el tiempo programado (aplicado a laentrada PT) ha transcurrido (manteniendo la seal en la entrada IN), lasalida Q se activa. Esta condicin continuar hasta que se corte la sealen la entrada IN. Si la seal en la entrada IN es cortada antes de que eltemporizador alcance su tiempo programado, la cuenta del tiempo sepondr en cero y la salida Q se desactivar. El pin de salida ET indica el

    tiempo actual transcurrido.

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    TP:

    Este tipo de temporizador tiene el mismo comportamiento deltemporizador de simple-tiro o monoestable. Cuando una transicin deflanco ascendente (de OFF a ON) es detectada en la entrada IN, la salida Qse activa. Esta condicin continuar hasta que hasta que el temporizadoralcance su tiempo programado en la entrada PT. Luego de que transcurrael tiempo programado en el temporizador, la salida Q permanecer activa

    siempre y cuando se mantenga la seal en la entrada IN. Estetemporizador no es re-disparable, es decir, que luego de que comience atranscurrir el tiempo en el temporizador, no se podr detener sino hastaque se complete la sesin. El pin de salida ET indica el tiempo actualtranscurrido.

    CTD:

    Representa a un contador descendente. Un flanco ascendente en laentrada CD (count-down) decrementar la cuenta en 1. La salida Q seactivar cuando la cuenta actual sea igual o menor que cero. Si se leaplica un nivel lgico alto en la entrada LD (load), el contador se cargar(carga asncrona) con el valor que tenga la entrada PV (programmedvalue). El pin de salida CV (counter value) indica el valor actual de la

    cuenta.

    CTU:

    Representa a un contador ascendente. Un flanco ascendente en la

    entrada CU (count-up) incrementar la cuenta en 1. Cuando la cuentaactual alcance al valor fijado en la entrada PV, la salida Q se activar. Si

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    se le aplica un nivel lgico alto en la entrada R (reset), el contador sepondr en cero (puesta a cero asncrona). El pin de salida CV indica elvalor actual de la cuenta.

    CTUD:

    Representa a un contador programable ascendente/descendente. Unflanco ascendente en la entrada CU incrementar al contador en 1,

    mientras que un flanco ascendente en la entrada CD lo decrementar en1. Si se le aplica un nivel lgico alto en la entrada R, el contador sepondr en cero. Una nivel lgico alto en la entrada LD cargar al contadorcon el valor que tenga la entrada PV. La salida QU se activa cuando lacuenta actual sea mayor o igual que el valor fijado en la entrada PV. Lasalida QD se activa cuando la cuenta actual sea menor o igual que cero.El pin de salida CV indica el valor actual de la cuenta.

    EMPLEO DEL CONTADOR

    Para la implementacin de la Banda Transportadora se requiere utilizar un Contador el cual lotomaremos de uno de los que tiene el PLC que empleamos para este ejercicio. En primerainstancia es necesario realizar la activacin del contador por medio de la accin de un contacto.Existen dos formas de activara los contadores del PLC, que a continuacin se enlistan:

    a) Una es por medio de una condicin resultado del proceso.

    b) La otra es en la cual el propio contador se activa y desactiva as mismo.

    Procedamos a explicar la primera forma de activacin del contador, en sta el contacto autilizar es normalmente abierto, y es accionado como resultado de un proceso o como reflejode la manipulacin fsica de un botn. Se le asignara la etiqueta de Activacin, pues es la quemejor describe su funcionamiento. Observe la figura 10.3.

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    Figura 10. 3 Habilitacin del contador (opcin 1).

    La segunda opcin que tenemos para activar al contador es mediante un contactonormalmente cerrado, el cual corresponde a un contacto que proporciona el mismo contador,

    es decir se trata de una salida interna por lo que el contacto lleva la misma etiqueta que elContador. Tal como se indica en la figura 10.4.

    Figura 10. 4 Habilitacin del contador (opcin 2)

    Una vez descritas las formas de activacin del contador ahora continuamos el proceso deconteo. Se requiere introducir un contacto ms, en este caso utilizaremos un contactonormalmente abierto, que cada vez que es presionado el botn fsico correspondiente, elcontador se incrementa en una unidad, las figuras 10.5, 10.6, 10.7 y 10.8 describen lo antesmencionado. Y as se contina sucesivamente hasta llegar al lmite establecido por elprogramador. Cabe mencionar que para el buen funcionamiento del contador es necesariopulsar y soltar el botn ya que si se deja en una posicin fija (ya sea pulsado o suelto) elcontador permanecer fijo sin cambio. Para este ejemplo el lmite de conteo establecido es 3.

    Figura 10. 5 Al presionar el botn de la entrada E1 se incrementa en 1 el conteo

    Figura 10. 6 Se suelta el botn para preparar el siguiente conteo

    10. 7 Nuevamente se presiona el botn de la entrada E1 para incrementar en 1 el conteoteconteo

    Figura 10. 8 Nuevamente se suelta el botn para preparar el siguiente conteo

    Si estamos trabajando de acuerdo al mtodo del inciso a) cuando el contador llega al lmiteestablecido el reset del contador entra en funcionamiento deteniendo la cuenta, vea la figura

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    10.9 por lo que es necesario desenergizar y volver a energizar el contacto de Activacin delcual se hablo en lneas anteriores, para que regrese a cero el contador, vea la figura 10.10.

    Figura 10. 9 Habilitacin e incremento del contador

    Figura 10. 10 Reestablecimiento a cero del contador

    Cuando el contador llega a su lmite se refleja la actividad de ste a travs del contactonormalmente cerrado C0 lo que activa al Reset, tal como se muestra en la figura 10.11, con loque se restablece el registro del contador nuevamente, vea la figura 10.12.

    Figura 10. 11 Incremento del contador

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    Figura 10. 12 Reestablecimiento a cero del contador por un contacto propio

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    24/7/02 Ing. Mario R. Modesti

    Controladores de lgica cableada (WLC)

    Cuando no existan medios programables para el desarrollo de

    automastismos, los controles se desarrollaban a medida por medio de lo que sedenomin WLC ( Wired Logic Controller). Haciendo uso de un lenguaje sumamente

    simple e inmediato denominado lgica de contactos. Existen algunas formalidades

    para normalizar los esquemas, los ms comunes son los de tipo americano, y tipo

    europeo. La nica diferencia radical consiste en la ubicacin del esquema en la

    hoja; en el primer caso las ramas del esquema se dibujan en posicin horizontal, y

    en el segundo en posicin vertical.

    En ambos casos se dispone de un set de smbolos que identifican los

    diferentes elementos que pueden conformar las instrucciones en las las ramas

    decisionales del sistema.

    Por lo general todos los dispositivos que conforman las posibilidades de control sonvariaciones derivadas de los contactores de diferentes envergaduras.

    El control consiste de dos partes bien dierenciadas, una referente al control

    propiamente dicho o mando, y la otra referida al control de la potencia .

    Todo el esquema de mando est dibujado en una hoja que adems contiene

    las catenarias de referencia, encargadas de vincular lneas de control entre s.

    Como ejemplo de aplicacin se describir el mando de un montacargas de

    tres posiciones

    Esta aplicacin consiste en realizar un control de un montacargas que

    dispone de tres posiciones, puede ser convocado desde cualquiera de ellas, la

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    24/7/02 Ing. Mario R. Modesti

    traccin se realizar por medio de un motor trifsico, que puede cambiar su sentido

    de giro, invirtiendo dos cualquiera de sus tres fases de alimentacin.

    Este es el esquema de mando de la mquina planteada precedentemente. se

    debe notar que la alimentacin del circuito de mando, proveniente de una fasegeneral R, est aislada de la lnea por medio de un transformador para reducir la

    tensin a una de 110 / 24 V.

    Las posibilidades de llamada del montacargas son seis de acuerdo donde se

    encuentre y de donde sea convocado y en las ramas decisionales se encuentran

    presentes todas las variables de entrada que participan en el sistema.

    Las posibilidades de llamada son detalladas a continuacin y son memo-

    rizadas en una variable auxiliar, donde fue tenido en cuenta el estado de todas las

    variables que pertenecen al sistema, y conciernen a las diferentes opciones de

    control.

    S1 1 a 2

    SUBIR S2 2 a 3

    S3 1 a 3

    B1 3 a 2

    BAJAR B2 3 a 1

    B3 2 a 1

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    24/7/02 Ing. Mario R. Modesti

    Las variables auxiliares sern rels encargados de realizar una operacin

    intermedia, y en ste caso es la de seleccionar la posibilidad de mando del sistema.

    Aqu el esquema de potencia que gobernar el motor de traccin del

    montacargas .

    Una segunda posibilidad del esquema de mando, es una optimizacin delesquema inicial, se puede verificar la disminucin de contactos auxiliares existentes,

    colocndolos en posiciones comunes a distintas ramas, en stos casos la funcin

    lgica no cambia, pero fsicamente disminuye la cantidad de contactos necesarios,

    redundando en costo y complejidad de cableado.

    Puede tambin ocurrir que algunas variables no cumplan un papel importante

    en la decisin ( o no intervengan )y se las puede eliminar, sin modificar las

    condiciones de la funcin de mando.

    El esquema es el resultado de una serie de ecuaciones lgicas que pueden ser

    optimizadas por cualquier mtodo conocido de lgebra Booleana.

    Este esquema representa una posibilidad, pero es obvio que no dispone deseguridades y protecciones, que pueden aumentar el volumen del mando de

    acuerdo a las posibilidades que se quieran tener en cuenta, o que la aplicacin

    requiera.

    Es evidente que cualquier cambio modificacin en las especificaciones /

    prestaciones una vez proyectado y cableado implica cambios muy costosos en el

    hardware del mando.

    En el inicio de los sistemas de automacin, sta tcnica resolva la gran

    mayora de las aplicaciones de cualquier proceso, y existen mandos con gran

    cantidad de contactores y rels.

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    24/7/02 Ing. Mario R. Modesti

    La poca versatilidad ante los cambios y el crecimiento de los sistemas

    automticos hizo evolucionar hacia tcnicas de lgica programable.

    Tcnicas a tener en cuenta para la realizacin de un esquema deautomacin cableada

    Existen algunas reglas de arte para la obtencin de sistemas de mando

    seguros con buenas prestaciones y decisiones seguras, fundamentalmente

    tendientes a tener en cuenta que la solucin de las variables de proceso se obtiene

    por medio de sistemas electromecnicos y los mismos no tienen vida til ilimitada,

    por otra parte estn expuestos a deterioro y fatiga por efecto del uso.

    Autoalimentacin

    Para excitar el contactor es necesario pulsar PS y el contacto NA auxiliar del

    contactor oficiar de retencin a la variable de entrada que expira inmediatamente

    se libera el pulsador PS, es necesrio incorporar un reset de esta variable retenida

    para permitir restablecerla en caso de necesidad. A continuacin se incorpora esta

    posibilidad por medio de PS1.

    Para aumentar la capacidad de monitoreo del sistema se puede proceder a la

    incorporacin de contactos auxiliares vinculados a la variable en cuestin almparas de sealizacin, como a continuacin detallado.

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    24/7/02 Ing. Mario R. Modesti

    Es importante acotar que las lmparas de sealizacin no se deben conectar

    directamente en paralelo con la bobina del contactor , debido que durante la

    desexitacin se produce una sobretensin de origen inductivo en los terminales dela bobina que podria ocacionar la fusin del filamento de la lmpara , adems

    durante la exitacin del pulsador, el mismo debera soportar la corriente nominal de

    la lmpara , todos estas posibilidades limitan la vida til de los componentes, por lo

    cual no estn aceptadas en las reglas de arte de esta tcnica.

    Una tcnica de mucha utilidad es la que permite la interdependencia de

    variables para evitar la excitacin simultnea de variab