tema_3-_programaciûn_de_autûmatas_con_e-s

7/17/2019 Tema_3-_ProgramaciÛn_de_autÛmatas_con_E-S

http://slidepdf.com/reader/full/tema3-programaciundeautumatascone-s 1/33

Fundamentos de Automática

1

• Variables binarias.

• Combinaciones binarias.

• Operaciones de asignación.

• Temporizadores y contadores.

• Operaciones digitales.

Grao en Enxeñería Mecánica

PROGRAMACIÓN CON E/S DIGITALES



Fundamentos de Automática – Programación de Autómatas con E/S Digitales

2


Variables binarias

• La mayoría de las aplicaciones de automatización evolucionan mediante señales

(entradas y salidas) de tipo binario.• Lenguajes de programación de autómatas orientados al tratamiento de entradas y

salidas digitales.

• STEP7 de Siemens permite programar en:

– Diagrama de contactos: KOP .

– Plano de funciones: FUP . – Lista de instrucciones: AWL .

– Programación gráfica: S7-GRAPH .

• Variables binarias básicas (1 bit):

– Entrada digital: E .

– Salida digital: A. – Marca (posición de memoria):M .

• Tratamiento específico de variables analógicas.




3

• Utilizan variables que sólo poseen 2 estados, representados por “1” y “0”.

• Basadas en el Álgebra de Boole – Y lógica (AND ).


Combinaciones binarias: Introducción

a b f

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

a b f

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

a b f

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

a f

0 1

1 0

NOTa fAND

a b

f=a.bOR

a b

f=a+bXOR

a b

f

– O lógica (OR ).

– O exclusiva (XOR ).

– NO lógica (NOT ).




4

• Basados en esquemas de relés.


Combinaciones binarias: Símbolos eléctricos

L1

S1

S2

L2

L3

S3

S4

• Se indica su estado en ausencia de activación/excitación – Contactos normalmente abiertos (NA)

• No circula corriente.

Contactos Estado Corriente Entrada API

NA

NC

No activado

No activado

Activado

Activado

NO

NO

SI

SI

1

1

0

0

– Contactos normalmente cerrados (NC )• Circula corriente.




5


Combinaciones binarias: AND (Y lógica)

• KOP

E 0.1

E 3.4 A 7.1 M 8.7 A 1.2

E 1.1

E 3.6 A 7.1

M 3.0

M 3.0 M 8.7

M 5.1

A 0.0

E 3.4A 7.1M 8.7

&=

A 1.2

E 0.1

E 3.6

&=

=

A 7.1

M 3.0

E 1.1M 3.0

&M 8.7

M 5.1

A 0.0

• FUP • AWL

U E 0.1U E 3.6= A 7.1= M 3.0

U E 3.4U A 7.1UN M 8.7= A 1.2

UN E 1.1U M 3.0= M 8.7= M 5.1= A 0.0

=

=

=




6


Combinaciones binarias: OR (O lógica)

• KOP

• FUP

• AWL

O E 3.4

O A 7.1ON M 8.7= A 8.7= M 5.1

A 8.7

M 5.1

E 3.4

A 7.1

M 8.7 E 3.4A 7.1M 8.7

≥ 1 =

=

A 8.7

M 5.1




7


Combinaciones binarias: AND delante de OR

• KOP

• FUP

• AWL

U E 3.4U M 8.7O(UN A 7.1U E 4.3)= A 8.7= M 5.1

A 8.7

M 5.1

=

=

A 8.7

M 5.1

E 3.4

A 7.1

M 8.7

E 4.3

E 3.4

M 8.7

A 7.1

E 4.3

&

&

≥ 1




8


Combinaciones binarias: OR delante de AND

• KOP

• FUP

• AWL

U(O E 3.4ON A 7.1)U(O M 8.7O E 4.3)= A 8.7= M 5.1

A 8.7

M 5.1

=

=

A 8.7

M 5.1

E 3.4

A 7.1

M 8.7

E 4.3

E 4.3

M 8.7

A 7.1

E 3.4

≥ 1

≥ 1

&




9


Combinaciones binarias: XOR (O exclusiva)

• KOP

• FUP

• AWL

U E 3.4UN M 8.7O(UN E 3.4U M 8.7)

= A 8.7= M 5.1

=

=

A 8.7

M 5.1

E 3.4

M 8.7

E 3.4

M 8.7

&

&

≥ 1

A 8.7

M 5.1

E 3.4

E 3.4

M 8.7

M 8.7

=

=

XOR A 8.7

M 5.1

E 3.4

M 8.7

X E 3.4X M 8.7= A 8.7= M 5.1



APIAPI


10


Combinaciones binarias: Ejemplo • La lámpara debe encenderse con S1 activado y S2 desactivado.

API

S1 S2

Lámpara

S1 S2

Lámpara

S1 S2

Lámpara

E 0.0 E 0.1

A 1.0

E 0.0 E 0.1

A 1.0

E 0.0 E 0.1

E 0.0 A 1.0E 0.1 E 0.0 A 1.0E 0.1E 0.0 A 1.0E 0.1

=A 1.0& &E 0.0

E 0.1

E 0.0

E 0.1

U E 0.0UN E 0.1= A 1.0

=A 1.0&E 0.0

E 0.1

U E 0.0U E 0.1= A 1.0

=A 1.0

UN E 0.0U E 0.1= A 1.0

A 1.0




11


Combinaciones binarias: Resultado

• En el registro acumulador VKE (RLO : R esultado Lógico de la O peración), de 1

bit, se almacena el resultado de las combinaciones binarias – El resultado de la primera instrucción de una combinación binaria

(resultado de la primera consulta) se almacena sin estar sujeto a unaoperación lógica: No existe diferencia en programar la primera instruccióncomo O o U en AWL.

– Al ejecutar las siguientes instrucciones de la combinación, el valor previodel RLO se combina con el resultado de la instrucción y se genera un nuevoRLO.

– Cuando se ejecuta la última instrucción de una combinación, el RLO se fija.A continuación se programan las instrucciones que utilicen ese RLO.

• Instrucciones que permiten modificar el RLO

– NOT: Invierte el valor del RLO. – CLR / SET : Fija el valor del RLO a “0” / “1” sin condiciones previas.

– La siguiente instrucción de consulta es tratada como una primera consulta.




12


Combinaciones binarias: Ejemplo resultado

Caso 1 Caso 2 Caso 3

S e ñ a l

C o n s u l t a

R L O

1 ª c o n s u l t a

S e ñ a l

C o n s u l t a

R L O


S e ñ a l

C o n s u l t a

R L O


U E 0.0UN E 0.1

U M 5.5

= A 1.2

= M 3.3

U M 3.3

0

0

0

0

00

1 0

00

0

0

00

1

1

1

0

11

00

1 0

0

0

00

1

1

0

1

11

11

11

1

1

11




13


Operaciones de asignación: =, R, S • Asignar = : Se transfiere el contenido del RLO a la dirección especificada.

Cuando el RLO cambia, el estado de señal de esa dirección también cambia.• Activar ( set ) S : Si RLO=1, la dirección especificada se fija al estado de señal

“1” y permanece en ese estado hasta que sea desactivada (reseteada) por otrainstrucción.

O E 3.4O M 8.7R A 8.7

A 8.7E 3.4

M 8.7R

≥ 1 A 8.7E 3.4

M 8.7

R

E 3.4 A 7.1 M 8.7 A 1.2S

E 3.4A 7.1M 8.7

A 1.2 U E 3.4U A 7.1UN M 8.7S A 1.2

S

• Desactivar (reset ) R : Si RLO=1, la dirección especificada se fija al estado deseñal “0” y permanece en ese estado hasta que sea activada ( seteada) por otra

instrucción.

&



14

Grao en Enxeñería MecánicaFundamentos de Automática – Programación de Autómatas con E/S Digitales

Operaciones de asignación: Comparación

• Implantación de un biestable (flip-flop): Celda básica de memoria.

A 1.0

A 1.0

E 0.0 E 0.1

E 0.0

E 0.1

SRS

R

Q

A 1.0

=A 1.0

≥ 1 E 0.0

A 1.0 &

E 0.1

U(O E 0.0O A 1.0)UN E 0.1= A 1.0

SRS

R Q

A 1.0

E 0.1

E 0.0 U E 0.0S A 1.0

UN E 0.1R A 1.0



15


Evaluación de flancos • En numerosas ocasiones es más interesante conocer cuando una señal cambia de

estado ( flanco), que el propio estado. Se utiliza una marca auxiliar querepresenta el valor en el ciclo anterior.

• Flanco de subida o positivo FP:Paso de “0” a “1”.

• Flanco de bajada o negativo FN:Paso de “1” a “0”.

=A 4.0

PM 1.0

E 1.0

=A 4.0

NM 1.0

E 1.0




16


Ejemplo programación • Trasvase de líquidos entre depósitos: Cada depósito dispone de válvulas de

entrada y salida, y detectores de nivel máximo y mínimo. Las operaciones dellenado y vaciado son independientes.

U E 0.2UN E 0.3S A 1.0U E 0.3R A 1.0U E 0.1U E 0.4

S A 1.1UN E 0.4R A 1.1

E 0.2 A 1.0E 0.3

S

E 0.3A 1.0R

E 0.1 E 0.4 A 1.1

S

A 1.1E 0.4R

S

A 1.0&E 0.2

E 0.3

RA 1.0&E 0.3

SA 1.1&E 0.1

E 0.4

RA 1.1&E 0.4




17


Temporizadores: Introducción

• Presentan una secuencia de estados con valores “0” y “1” a lo largo del tiempo:

– Distintos tipo de temporizadores en función de dicha secuencia.• Área específica en la memoria del API:

– Se reserva una palabra de 16 bits para cada operando de temporizador.

– Cada modelo de CPU dispone de una cantidad determinada detemporizadores, fijada por el tamaño de esta zona de memoria.

• Se disparan (arrancan) mediante la evaluación de una condición específica: – Flanco de subida (paso de “0” a “1” de una señal).

• En estado RUN se ejecuta una función de actualización de palabras detemporización:

– Disminuye en una unidad un valor de temporización dado en el intervaloindicado por la base de tiempos hasta alcanzar el valor 0.

• El valor de temporización se puede cargar en diversos formatos, con un valormáximo de temporización de 9.990 seg. (2 horas-46 min.-30 seg.).

• Existen módulos de temporizador por hardware.



18


Temporizadores: Valor de temporización

• El valor de temporización se puede especificar en los siguientes formatos – Formato de tiempo: S5T#aHbMcSdMS, con H horas, M minutos, S

segundos, MS milisegundos y a, b, c, d definidos por el usuario• S5T#328S → 328 segundos = 5 minutos y 28 segundos.

• Selección automática de la base de tiempos: S5T#5M28S → S5T#328S

– Formato binario: w#16#txyz, con t la base de tiempos (0 → 10 mseg., 1

→ 100 mseg., 2 → 1 seg., 3 → 10 seg.) y xyz el valor de temporización enBCD (entre 000 y 999).• w#16#2328 → 328 seg.=5 minutos y 28 segundos.

• w#16#1057 → 5.7 segundos.

• w#16#0570 → 5.7 segundos.

– Formato genérico en memoria →

Basetiempos

Valor temporización en BCD

X X

• NO todos los formatos se pueden utilizar en todas las formas de representacióndel programa.



19


U E 7.5L S5T#3SSI T8U E 5.7

R T8U T8= A 1.3


Temporizadores: Impulso (SI)

• El temporizador seleccionado arranca,

tomando el valor “1”, cuando se produceun flanco de subida en la entrada E 7.5.

E 7.5

T 8• Si se produce un flanco de bajada en laentrada E 7.5 antes de que hayatranscurrido el intervalo programado, eltemporizador se para, y pasa a valor “0”. 3 seg. < 3 seg.

A 1.3

E 7.5 A 1.3T 8

S_IMPULSS

R

TV

Q

DEZ

DUALS5T#3S

E 7.5

T 8

S_IMPULS

S

R

TW

Q

DEZ

DUAL

S5T#3S

=

A 1.3

• Un flanco de subida en la entrada R finaliza la función de temporización actual.

E 5.7

E 5.7




20


Temporizadores: Impulso prolongado (SV)

• El temporizador seleccionado

arranca, tomando el valor “1”, cuando se produce un flanco desubida en la entrada E 7.5.

• La temporización continúa aunquela entrada E 7.5 pase a valor “0”.

U E 7.5L S5T#3SSV T8U T8= A 1.3

E 7.5 A 1.3T 8

S_VIMPS

R

TV

Q

DEZ

DUALS5T#3S

E 7.5

T 8

S_VIMPS

R

TW

Q

DEZ

DUAL

S5T#3S

=A 1.3

• Si se produce un nuevo flanco de

subida durante la temporización,ésta comienza de nuevo.

3 seg.

A 1.3

E 7.5

3 seg. > 3 seg.




21


Temporizadores: Retardo a conexión (SE)

• El temporizador seleccionado arranca,

permaneciendo en valor “0”, cuando se produceun flanco de subida en la entrada E 7.5.• Al terminar la temporización pasa a valor “1”

hasta que la entrada de disparo vuelve a “0”.

U E 7.5L S5T#3SSE T8U T8= A 1.3

E 7.5 A 1.3T 8

S_EVERZS

R

TV

Q

DEZ

DUALS5T#3S

E 7.5

T 8

S_EVERZS

R

TW

Q

DEZ

DUAL

S5T#3S

=

A 1.3

• Si se produce un flanco de bajada durante latemporización, el temporizador se para. < 3 seg.3 seg.

E 7.5

A 1.3

T i d R t d ió



22


E 7.7


Temporizadores: Retardo a conexión con

memoria (SS) • El temporizador seleccionado

arranca, permaneciendo en valor“0”, cuando se produce un flancode subida en la entrada E 7.5.

• Al terminar la temporización pasaa valor “1”, hasta un flanco desubida en la entrada de reset (R).

E 7.5 A 1.3T 8

S_SEVERZS

R

TV

Q

DEZ

DUALS5T#3S

• Si se produce un flanco de subidadurante la temporización, eltemporizador arranca de nuevo.

3 seg.

A 1.3

E 7.5

3 seg.<3 seg.

U E 7.5L S5T#3SSS T8

U E7.7R T8U T8= A 1.3

E 7.5S_SEVERZS

R

TW

Q

DEZ

DUAL

S5T#3S

=A 1.3

E 7.7

E 7.7

T 8




23


Temporizadores: Retardo a desconexión (SA)

• Cuando se produce un flanco de subida

en la entrada E 7.5, el temporizadortoma el valor “1”.• En el flanco de bajada de E 7.5 se inicia

la temporización, al final de la cual eltemporizador pasa a valor “0”.

U E 7.5L S5T#3SSA T8

U T8= A 1.3

E 7.5 A 1.3T 8

S_AVERZS

RTV

Q

DEZDUALS5T#3S

E 7.5

T 8

S_AVERZS

RTW

QDEZ

DUAL

S5T#3S

=A 1.3

• Si se produce un nuevo flanco de bajada

durante la temporización, ésta comienzade nuevo.

3 seg.

E 7.5

A 1.3

> 3 seg.




24


Contadores: Introducción

• Permiten almacenar, incrementar y decrementar un valor.

• Área específica en la memoria del API: – Se reserva una palabra de 16 bits para cada operando de contaje.

– Cada modelo de CPU dispone de una cantidad determinada de contadores,fijada por el tamaño de esta zona de memoria.

• Las funciones asociadas (inicialización, incremento, decremento) se disparan

mediante la evaluación de una condición específica: – Flanco de subida (paso de “0” a “1” de una señal).

• El valor de contaje se establece entre 0 y 999 en binario (11 1110 0111).

• Existen módulos de contaje rápido por hardware.




25


Contadores: Operaciones • Inicialización: Carga el valor inicial de contaje, habitualmente como constante

en BCD (C#58), en el contador seleccionado.• Incremento: Aumenta en una unidad el valor de contaje hasta llegar a 999. Al

alcanzar dicho límite superior dejará de incrementarse.• Decremento: Disminuye en una unidad el valor de contaje hasta llegar a 0. Al

alcanzar dicho límite inferior dejará de decrementarse.• Consulta: Devuelve un “1” siempre que el valor de contaje sea distinto de 0.

E 5.7 Z4SZ

C#58

E 3.3 Z4

ZV

M 10.0 Z4

ZR

Z4 A 3.1

Z4

E 5.7

C#58

SZ

CV

ZV

Z4

E 3.3

ZR

Z4

M 10.0

=

A 3.1 UN Z4=A 3.1

U E 5.7L C#58S Z4

U E 3.3ZV Z4

U M 10.0

ZR Z4

Z4



26


Contadores: Bloques completos • Se pueden agrupar en un único bloque (sólo en FUP y KOP) todas las

operaciones posibles sobre un contador.

ZAEHLER

S

R

ZW

Q

DEZDUAL

ZV

ZR

Zn• Un flanco de subida en la entrada S ajusta el valor

del contador al valor de contaje prefijado en laentrada ZW.

• Un flanco de subida en la entrada ZV incrementa enuna unidad el valor de contaje hasta llegar a 999.

• Un flanco de subida en la entrada ZR decrementa enuna unidad el valor de contaje hasta llegar a 0.

• Si las entradas ZV y ZR tienen un flanco de subida,se procesan las dos operaciones y el valor de contajese mantiene invariable.

E 5.7C#58

• Un flanco de subida en la entrada R ajusta el valor del contador a 0.

• Para valores del contador distintos de 0, la salida Q se encuentra a “1”.

• En las salidas DUAL y DEZ se dispone del valor actual del contador enhexadecimal y BCD, respectivamente.

E 3.3

M 10.0

=A 3.1

MW 5MW 2

M 8.7




27


Operaciones digitales: Introducción • Trabajan con bytes (8 bits), palabras (16 bits) y dobles palabras (32 bits):

– Carga / Transferencia de datos. – Comparación.

– Operaciones matemáticas.

– Operaciones lógicas.

– Desplazamiento / Rotación.

• En la CPU existen memorias auxiliares (registros), denominadas acumuladores,en las cuales se almacenan los operandos y el resultado de la operación.

• El número de acumuladores depende del modelo de CPU: SIEMENS S7-300 posee 2 acumuladores de 32 bits cada uno, denominados ACU1 y ACU2.

– ACU1 es el acumulador principal, donde se devuelve el resultado de laoperación.

– ACU2 almacena el contenido previo del ACU1, cuando en este último seescribe un nuevo valor.

• Existe también un bit de desbordamiento (OV: overflow).




28


Operaciones digitales: Formato de datos • Cada tipo de dato tiene una longitud definida:

–

EB7: Byte 7 de la memoria de entradas (8 bits).– MW3: Bytes 3-4 de la memoria de marcas (16 bits).

– AD12: Bytes 12-13-14-15 de la memoria de salidas (32 bits).

– -312: Número con signo (16 bits).

– L#523123: Número con signo (32 bits).

–C#215: Número sin signo en BCD (16 bits).

– 2#1010100101100001: Valor binario (16 bits).

– B#16#3A: Valor hexadecimal (8 bits).

– W#16#BF5D: Valor hexadecimal (16 bits).

–

DW#16#BF03A50D: Valor hexadecimal (32 bits).– -1.3e+3: Número real en coma flotante IEEE (32 bits).

– 3.14: Número real (32 bits).




29


Operaciones digitales: Carga • Carga L: Copia el contenido de un byte, palabra o doble palabra de memoria al

ACU1. El contenido previo de ACU1 pasa a ACU2.

– L EB 4 , L -129 , L B#16#3A , …

• Cargas especiales:

– L Z3: Valor actual de contaje del contador 3 a ACU1, en binario.

– LC Z3: Valor actual de contaje del contador 3 a ACU1, en BCD.

– L T6: Valor actual de temporización del temporizador 6 a ACU1, en

binario, sin base de tiempo.– LC T6: Valor actual de temporización del temporizador 6 a ACU1, en

BCD, con base de tiempo.

Instrucción ACU1 ACU2

…

L DW#16#BF03A50D

L C#215

X X X X X X X X Y Y Y Y Y Y Y Y

X X X X X X X X0 0 0 0 0 0 0 0B F 0 3 A 5 0 D

B F 0 3 A 5 0 D0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 2 1 5




30


Operaciones digitales: Transferencia • Transferencia T: Copia el contenido de ACU1 a un byte, palabra o doble palabra

de una zona de memoria. No se modifica el contenido de ACU2.

– T MW 80 , T AD 25 , T DBD2 , …

– El número de bytes copiados de ACU1 dependerá del tamaño del destino.

Instrucción ACU1

…

L MB3L MW3

L MD3

AB9 AB10 AB11 AB12

…

T AB9

T AW9

T AD9

bit 0 → ← bit 31

X XX X X X X X X X X X X X X XX X X X X X X X X X X X X X X X

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 MB30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 MB3 MB4

MB3 MB4 MB5 MB6

V ZV V V V V V V X X X X X X XX Y Y Y Y Y Y Y Y Z Z Z Z Z Z Z

ZX X X X X X XX Y Y Y Y Y Y Y Y Z Z Z Z Z Z ZMB6

MB6 MB5 MB4 MB3

MB6 MB5 ZY Y Y Y Y Y Y Y Z Z Z Z Z Z Z



31


Carga y Transferencia en FUP

B#16#2C

M 0.7 M 0.6 M 0.5 M 0.4 M 0.3 M 0.2 M 0.1 M 0.0

W#16#2C68

MB 0

W#16#2C

MW 1

M 1.7 M 1.6 M 1.5 M 1.4 M 1.3 M 1.2 M 1.1 M 1.0 M 2.7 M 2.6 M 2.5 M 2.4 M 2.3 M 2.2 M 2.1 M 2.0




MW 1

MW 1

MB 4

M 4.7 M 4.6 M 4.5 M 4.4 M 4.3 M 4.2 M 4.1 M 4.0

MW 1

MW 4

MB 2

MW 4

0 00 0 01 1 1

2 C

0 00 0 01 1 1

2 C

0 00 0 00 0 0

0 0

0 00 0 01 1 1

2 C

0 01 0 01 1 0

6 8

0 01 0 01 1 0

6 8

0 00 0 01 1 1

2 C

0 01 0 01 1 0

6 8

0 00 0 00 0 0

0 0

0 01 0 01 1 0

6 8



32


Operaciones digitales: Aritméticas

• Combinan el contenido de ACU1 y ACU2: El resultado se deposita en el ACU1,

permaneciendo inalterado el ACU2.– +I, +D, +R: Sumar ACU1 y ACU2 (enteros 16 - 32 bits, real 32 bits).

– -I, -D, -R: Restar ACU1 de ACU2 (enteros 16 - 32 bits, real 32 bits).

– *I, *D, *R: Multiplicar ACU1 y ACU2 (enteros 16 - 32 bits, real 32 bits).

– /I, /D, /R: Dividir ACU2 por ACU1 (enteros 16 - 32 bits, real 32 bits).

• En caso de desbordamiento se activa el bit de estado OV (overflow).

L MW 5

L MW 23

+I

ACU1

ACU1

00 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0

00 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0

ACU100 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 ACU2



33


Operaciones digitales: Comparación • Comparan el contenido del ACU2 con el contenido del ACU1 según los tipos de

comparación siguientes:

– Enteros 16 bits: ==I , <>I , >I , <I , >=I , <=I .

– Enteros 32 bits: ==D , <>D , >D , <D , >=D , <=D .

– Reales 32 bits: ==R , <>R , >R , <R , >=R , <=R .

• El resultado se devuelve en el RLO: “1”=CIERTO, “0”=FALSO.

L MW 5

L MW 23

<=I

ACU1

RLO

00 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0

0

ACU100 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 ACU2

• En FUP se compara el valor en IN1 con el valor en IN2

CMP>= I

IN1IN2

CMP= = I

IN1IN2

CMP> I

IN1IN2

CMP< I

IN1IN2

CMP< > I

IN1IN2

CMP<= I

IN1IN2

tema_3-_programaciûn_de_autûmatas_con_e-s

Documents