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Entornos Integradosde Automatizacin
Ingeniera de Sistemas y Automtica
IEC-61131 Presentacin, Oct. 2006 1
Autmatas Programables:IntroducciIntroduccin al Estn al Estndar IECndar IEC--6113161131
Felipe Mateos Martn
IECIEC--6113161131
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La Norma IECLa Norma IEC--61131 se refiere a:61131 se refiere a:
Los autmatas programables (AP PLCs) y a sus perifricoscorrespondientes, tales como:
- Los equipos de programacin y depuracin (PADTs)- Los equipos de ensayo (TEs)- Los interfaces hombre-mquina (MMIs)
Esta norma no trata del sistema automatizado, del cual el autmataprogramable es un componente bsico.
PADT: Programming And Debugging ToolTE: Test EquipmentMMI: Man-Machine Interface
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LaLa finalidad de esta Norma IECfinalidad de esta Norma IEC--61131 es:61131 es:
Definir e identificar las caractersticas principales que se refieren a laseleccin y aplicacin de los PLCs y sus perifricos.
Especificar los requisitos mnimos para las caractersticas funcionales, lascondiciones de servicio, los aspectos constructivos, la seguridad generaly los ensayos aplicables a los PLCs y sus perifricos.
Definir los lenguajes de programacin de uso ms corriente, las reglassintcticas y semnticas, el juego de instrucciones fundamental, losensayos y los medios de ampliacin y adaptacin de los equipos.
Dar a los usuarios una informacin de carcter general y unas directricesde aplicacin.
Definir las comunicaciones entre los PLCs y otros sistemas.
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Informacin generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programacinParte 4: Guas de usuario (TR)Parte 5: ComunicacionesParte 7: Fuzzy ControlParte 8: Guas de programacin (TR)
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Informacin generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programacinParte 4: Guas de usuario (TR)Parte 5: ComunicacionesParte 7: Fuzzy ControlParte 8: Guas de programacin (TR)
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin Generaln GeneralObjetivos
Se dan las definiciones y un glosario de lostrminos utilizados en esta norma.
Se identifican las principales caractersticas de lossistemas de autmatas programables.
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin Generaln GeneralDefiniciones
Programacin de aplicacin, lista de asignaciones, sistema automatizado,disponibilidad, BCD, datos booleanos, bus, componente, conexin/desconexin, listade referencia cruzada, equipo de comunicacin de datos (DCE), equipo terminal dedatos (DTE), ejecucin, parada de seguridad, imagen de entrada/salida, entrada,instruccin, fallo interno, diagrama de escalera , lenguaje (FBD, IL, LD, ST, SFC),sistema de control lgico, procesador principal (MPU), interface hombre-mquina(MMI), tiempo medio entre fallos (MTBF), red, en lnea, salida, programa, perifrico,barras de corriente, autmata programable (AP PLC), equipo de programacin ypuesta a punto (PADT), estacin de entrada/salida remota (RIOS), reinicio, sistema decontrol secuencial, transmisin de datos en serie, soporte lgico (software), salida enmodo fuente/sumidero, equipo de ensayo (TE), tiempo (retardo, ejecucin, respuesta,exploracin, transferencia), temporizador (de retardo de conexin/desconexin),programa de usuario, perro guardin, bit, byte, palabra GLOSARIO
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalEstructura funcional de un sistema de autmata programable
Funcin de tratamiento de la seal. Funcin de interfaz con los sensores y actuadores. Funcin de comunicacin. Funcin de interfaz hombre-mquina. Funciones de programacin, puesta a punto, ensayo y
documentacin. Funciones de alimentacin de corriente
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Conjunto deinstruccionesConjunto deinstrucciones
SistemaoperativoSistemaoperativo
Ejecucin delprogramaEjecucin delprograma
Memoria deprogramaMemoria deprograma
Memoria dedatosMemoria dedatos
Acometidade la red
Funciones detratamiento
Funciones de interfaz consensores y actuadores
Funciones de interfazhombre-mquina
Funciones de program.,puesta a punto y ensayo
Funciones decomunicacin
Mquina/proceso
Operador
Programador
Funcionesdealimentacincorriente
Parte 1:Parte 1:InformaciInformacinngeneralgeneralEstructura funcionalde un sistema deautmata programable
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalEstructura funcional de un sistema de autmata programableFuncin de interfaz con los sensores y actuadores
Tipos deseales de E/S
Tipos deseales de E/S
Binarias Digitales Analgicas Etc.
Caractersticas delsistemas de E/S
Caractersticas delsistemas de E/S
Tratamiento Conversin Aislamiento
Mquina/proceso
Unidad de tratamiento
Alimentacin
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalEstructura funcional de un sistema de autmata programableFuncin de interfaz hombre-mquina (MMI)
Informacin deestado, valores
Informacin deestado, valores
Consignas,ajustes
Consignas,ajustes
Operador
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalEstructura funcional de un sistema de autmata programableFunciones de programacin, puesta a punto, ensayo y documentacin
ProgramacinProgramacin
Arranque delsistemaautomatizado
Arranque delsistemaautomatizado
Programador
Documentaciny archivado
Documentaciny archivado
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalDisponibilidad y fiabilidad, es responsabilidad del usuario en cuanto a:
Arquitectura del sistema automatizado. Redundancias,tolerancia a fallos, funciones de diagnstico.
Arquitectura del sistema del autmata programable, porejemplo, estructura modular con autodiagnstico
Diseo, ensayo y mantenimiento del programa deaplicacin. Incluir funciones de diagnstico de la ejecucin, anlisis ydeteccin de averas.
Condiciones de instalacin y servicio. Mejorar las condicionesde trabajo y del entorno.
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalCaractersticas ergonmicas
Generales. Uso eficaz del sistema del AP y sus perifricos, reduccin deerrores, fatiga y riesgo para el operario.
Indicadores de estado, para CPUs, fuentes de alimentacin y elsistema de E/S.
Pantallas y teclados. Visibilidad, disposicin, confirmaciones, ...
Otras recomendaciones. Ventiladores, acabado superficial, aristasvivas, portabilidad.
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Parte 1: InformaciParte 1: Informacin generaln generalDefiniciones de soporte Fsico (Hardware) de un sistema AP
Autmata programable
Procesadorprincipal
Estacionesde E/Sremota
NO TRANSPORTABLE
. . . . TRANSPORTABLE . . . .
. . . . . PORTTIL . . . . . . . .
Procesadorprincipal
Estacionesde E/Sremota
Perifricospermanentes
Perifricosno-conectablesen lnea
Perifricosconectablesen lnea
Parifricos
Instalacin permanente
Sistema del autmata programable (Sistema AP)
Instalacin NO-permanente
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Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Mdulosde comunica-cin
Mdulosde comunica-cin
Mdulosde salidasMdulosde salidas
Mdulosde entradasMdulosde entradas
Fuente de alimentacin
Entradas digitalesy analgicas
Salidas digitalesy analgicas
Acometidade la red
Procesador principal
Perifricos(permanentes/ NO-permanentes)
Estacin de E/Sremota Sistema del autmataprogramable (AP)
Lmite de la norma
Parte 1:Parte 1:InformaciInformacin generaln generalEsquema de interfaz
Transmisin serie,etc.: ordenadores,impresoras
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Informacin generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programacinParte 4: Guas de usuario (TR)Parte 5: ComunicacionesParte 7: Fuzzy ControlParte 8: Guas de programacin (TR)
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposObjetivos
En esta parte se especifican:
Los requisitos elctricos, mecnicos y funcionales para losautmatas programables y los perifricos correspondientes, ascomo las condiciones de servicio, almacenamiento y transporteaplicables.
La informacin que ha de suministrar el fabricante. Los mtodos y procedimientos de ensayo que han de utilizarse
para la comprobacin del cumplimiento de los requisitos por partede los autmatas programables y sus perifricos.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposDefiniciones
Parte accesible, batera, circuito o equipo (clase I, II, III), factor de cobertura,lnea de fuga, tierra, inmunidad, entrada/salida digital, aislamiento,alimentacin de red, procesador principal (MPU), microentorno, salida aprueba de cortocircuitos, categora de sobretensin, grado de contaminacin,conector desmontable, temperatura (aire ambiente), ensayo, cableado(interno, externo), ...
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposCondiciones de servicio y requisitos del entorno fsico
Es responsabilidad del usuario que no se rebasen las condiciones de servicio:
Condiciones de servicio normales.O Condiciones del entorno fsico: temperatura, humedad, contaminacin,
inmunidad a la corrosin, altitud.O Condiciones de servicio y requisitos elctricos: alimentaciones, ruido
elctrico, sobretensiones, etc.O Condiciones de servicio y requisitos mecnicos: Vibraciones, choque,
cada libre.
Condiciones de servicio especiales. Polvo, humo, partculasradiactivas, vapores, sales, insectos, pequeos animales, etc.
Requisitos para el transporte y almacenaje: temperatura, presinatmosfrica, humedad relativa.
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Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Mdulosde comunica-cin
Mdulosde comunica-cin
Mdulosde salidasMdulosde salidas
Mdulosde entradasMdulosde entradas
Fuente de alimentacin
Entradas digitalesy analgicas
Salidas digitalesy analgicas
Transmisin serie,etc.: ordenadores,impresoras
Acometidade la red
Procesador principal
Perifricos(permanentes/ NO-permanentes)
Estacin de E/Sremota Sistema del autmataprogramable (AP)
Lmite de la norma
Parte 2: Especificaciones yParte 2: Especificaciones yensayos de los equiposensayos de los equiposRequisitos elctricosEsquema tpico de un sistema AP
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos elctricos
Alimentacin de corriente alterna (c.a.) y continua (c.c.). E/S digitales. E/S analgicas. Interfaces de comunicacin. Procesador(es) principal(es) y memoria(s) del sistema AP. Estaciones de entrada/salida remota (RIOS). Perifricos: PADT, TE, MMI. Inmunidad al ruido y ruido emitido. Propiedades dielctricas. Autodiagnsticos y diagnsticos.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos mecnicos
Protecciones contra el riesgo de choque elctricos. Requisitos de distancias en el aire y lneas de fuga. Requisitos de inflamabilidad para materiales aislantes. Envolvente. Requisitos mecnicos de los materiales de conexin.. Disposiciones para la tierra de proteccin. Tierra funcional. Cables y conectores de interconexin. Conexin/desconexin de unidades desmontables. Requisitos de la batera. Marcado e identificacin.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposInformacin que debe facilitar el fabricante
El fabricante deber facilitar a los usuarios la informacin necesaria para laaplicacin, proyecto, instalacin, puesta en marcha, funcionamiento ymantenimiento del sistema de autmata programable. Adicionalmente elfabricante puede ocuparse de la formacin del usuario.
Tabla resumen con la informacin que se debe facilitar. Tipo y contenido de la informacin escrita: Catlogos y hojas de
caractersticas, manuales de usuario, documentacin tcnica. Informacin relativa al cumplimiento de esta norma. Informacin relativa a la fiabilidad. Informacin relativa a la seguridad.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones
Se define como ha de verificarse la conformidad del autmataprogramable y sus perifricos correspondientes con los requisitosfijados en las partes 1 y 2 de la norma.
Estos ensayos NO se refieren a los mtodos de aplicacin de losAP para cumplir con los requisitos del sistema automatizado.
Se dividen en ensayos de tipo y ensayos de rutina.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones
Ensayos de tipo Equipos a ensayar. Procedimientos de verificacin. Condiciones generales para los ensayos. Ensayos climticos, mecnicos y elctricos. Verificacin de las caractersticas de la alimentacin de c.a. y c.c. Verificacin de las caractersticas de entrada/salida. Verificacin de las caractersticas del procesador principal. Verificacin de las estaciones de E/S remotas. Verificacin de las caractersticas de los perifricos. Verificacin del autodiagnstico y diagnstico.
Ensayos de rutina Ensayo estndar de rigidez dielctrica Ensayo de continuidad de la tierra de proteccin.
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Informacin generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programacinParte 4: Guas de usuario (TR)Parte 5: ComunicacionesParte 7: Fuzzy ControlParte 8: Guas de programacin (TR)
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnObjeto y campo de aplicacin
Definir los lenguajes de programacin de uso mscorriente, las reglas sintcticas y semnticas, el juego deinstrucciones fundamental, los ensayos y los medios deampliacin y adaptacin de los equipos.
E s e l i n t e r f a c e e n t r e e l p r o g r a m a d o r ye l s i s t e m a d e c o n t r o l
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnDefiniciones
Tiempo absoluto, va de acceso, accin, argumento, matriz, asignacin,bloque funcional biestable, cadena de bits, cuerpo, llamada, cadena decaracteres, comentario, compilar, tipo de datos, declaracin, delimitador,doble palabra, flanco ascendente/descendente, funcin, diagrama de bloquesfuncionales, direccionamiento, valor, parmetro de entrada, instancia, literalentero, palabra clave, etiqueta, real largo, temporizador con retardo deconexin/desconexin, parmetro de salida, sentido de corriente, unidad deorganizacin de programa, recurso, tarea, retorno, etapa, secuencia,transicin, representacin simblica, etc...
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnEl estndar IEC-61131
Elementos comunes
Lenguajes de programacin
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinn
Elementos comunes Tipos de datos y variables Modelo de software Modelo de comunicacin de datos Modelo de programacin Unidades de organizacin del programa Grfico Funcional Secuencial (SFC) Elementos de configuracin
Lenguajes de programacin Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST) Diagrama de bloques funcionales (FBD) Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos comunes. Tipos de datos y variables
Tipos de datos: booleanos, enteros, reales, byte, palabra, cadenasde caracteres, fecha, hora_del_da, canal analgico de entrada, ..., tiposde datos derivados (creados por el usuario).
BOOL, INT, REAL, BYTE, WORD, STRINGDATE, TIME_OF_DAY, ...
Variables. Asignan direcciones del hardware: E/S , memoria y datos.Locales o globales. Hacen la programacin independiente del hardware.
Qu es esto?01010101 10101010
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ConfiguraciConfiguracinn
Tarea TareaTarea Tarea
RecursoRecurso
Programa Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vas de acceso
Funcin de comunicacin (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos comunes. Modelo de software
F
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ConfiguraciConfiguracinn
Tarea Tarea Tarea
Recurso
Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vas de acceso
Funcin de comunicacin (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnModelo de software. PLC convencional.
F
Tarea
Programa
Recurso
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnModelo de comunicacin de variables (I)
Flujo de datos dentro de un programa
Programa A
a
FB1 FB2FB_X FB_Y
b
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnModelo de comunicacin de variables (II)
Comunicacin mediante variables globales
Configuracin C
VAR_GLOBALx: BOOL;
END_VAR
Programa A Programa BVAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR
VAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR
FB2FB1FB_X FB_Y
ba x x
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnModelo de comunicacin de variables (III)
Bloques funcionales de comunicacin
Configuracin C Configuracin D
Programa A Programa B
FB1 FB2
FB_X FB_Y
ab
send1 rcv1
SD1 RD1
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnModelo de programacin
Elementos de los lenguajes de programacin de un AP
Tipos de datos derivados Unidades de organizacin de programa, POUs
FuncionesBloques funcionalesProgramas
Elementos del diagrama secuencial (SFC) Elementos de configuracin
Variables globalesRecursosTareasVias de acceso
Fig. 2c- Bloques funcionales de comunicacin
Programade aplicacin
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinn
Elementos comunes Tipos de datos y variables Modelo de software Modelo de comunicacin de datos Modelo de programacin Unidades de organizaciUnidades de organizacin del programan del programa Grfico Funcional Secuencial (SFC) Elementos de configuracin
Lenguajes de programacin Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST) Diagrama de bloques funcionales (FBD) Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnUnidades de organizacin del programa (POUs)
Programas
Bloquesfuncionales
Funciones
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnUnidades de organizacin de programas, POUs.
PROGRAM
GLOBAL
LocalType
FUNCTION
INPUT
LocalType
FUNCTION_BLOCK
INPUT OUTPUT IN_OUT EXTERNAL
LocalType
P r o g r a m a d e a p l i c a c i n
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Funciones
Una funcin se define como una unidad de organizacin delprograma que al ser ejecutada suministra exactamente un elementode datos y cuya invocacin se puede utilizar en lenguajes literalescomo operando en una expresin. Ejemplo:
X := SIN(Y)+ COS(Z)
Las funciones no deben contener ninguna informacin de estadointerno, es decir, que la invocacin de una funcin con los mismosargumentos (parmetros de entrada) debe suministrar siempre elmismo valor (salida).
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Funciones.
Funciones estndar:
ADD, SQRT, SIN, COS, MIN, MAX, AND, OR, etc
Funciones definidas por el usuario (ejemplo):
FUNCTION Simple: REALVAR_INPUT
A, B : REAL;C : REAL:= 1.0;
END_VARSimple := A*B/C;
END_FUNCTION
Declaracin de variables
Cuerpo de la funcin
Nombre
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Bloques funcionales, FBs
Un bloque funcional es una unidad de organizacin del programa que al serejecutada suministra uno o ms valores. Existe la posibilidad de crear mltiplos(copias) de un bloque funcional, denominadas instancias.
Cada instancia llevar asociado un identificador (el nombre de la instancia)y una estructura de datos que contenga sus variables de salida e internas.
Todos los valores de las variables de salida e internas debern persistir deuna ejecucin del bloque funcional al siguiente, por lo que la llamada de unmismo bloque funcional con los mismos argumentos (parmetros de entrada)no tiene por qu dar siempre los mismos valores de salida.
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Bloques funcionales. Ejemplo.
FUNCTION_BLOCK HisteresisVAR_INPUT
XIN1, XIN2: REAL;EPS: REAL; (* Banda de histresis *)
END_VARVAR_OUTPUT
Q: BOOL := 0END_VAR
IF Q THENIF XIN1(XIN2+EPS) THEN
Q:=1; (* XIN creciendo *)END_IF
END_FUNCTION_BLOCK
1
EPSEPS
0
XIN2
Q
Histeresis
QXIN1
XIN2
EPS
BOOL
REAL
REAL
REAL
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnUnidades de organizacin del programa (POUs).
Las funciones Los bloques funcionales Los programasLos programas
Los programas son un conjunto lgico de todos los elementos y construccionesdel lenguaje de programacin que son necesarios para el tratamiento de sealprevisto que se requiere para el control de una mquina o proceso medianteel sistema de autmata programable.
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ConfiguraciConfiguracinn
Tarea Tarea Tarea
Recurso
Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vas de acceso
Funcin de comunicacin (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Programas
F
Tarea
Programa
Recurso
PLC convencional.
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnPOUs. Programas.
Flujo de datos dentro de un programa
Comunicacin entre programas:* en la misma configuracin (variables globales), o* en configuraciones distintas (vas de acceso, comunicaciones)
Programa AFB1 FB2
Programa A Programa B
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinn
Elementos comunes Tipos de datos y variables Modelo de software Modelo de comunicacin de datos Modelo de programacin Unidades de organizacin del programa GrGrfico Funcional Secuencial (SFC)fico Funcional Secuencial (SFC) Elementos de configuracin
Lenguajes de programacin Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST) Diagrama de bloques funcionales (FBD) Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnSequential Function Chart, SFC
SFC describe el comportamiento secuencial del programa decontrol. Deriva de las Redes de Petri y Grafcet (CEI 848).
GrafcetDocumentacinGrafcetGrafcetDocumentacin
SFCConjunto de elementosde control de ejecucinde una POU
SFCConjunto de elementosde control de ejecucinde una POU
IECIEC--6113161131
Permite dividir el problema en partes Facilita el rpido diagnstico de problemas y las tareas
de mantenimiento
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnSequential Function Chart, SFC
SFC consiste en un conjunto de etapas (STEPs) en los cuales se realizan unaserie de acciones (ACTION BLOCKs) y unas transiciones (TRANSITIONs) quepermite la evolucin de una etapa(s) a la(s) siguiente(s).
Paso 1 N Llena
Step 3
Etapa 2 S Vacia
Transition 1
Transition 2
Bloque de acciBloque de accinn
a b c
d
a Cualificadorb Nombre de la accinc Indicador booleanod Accin en LD, FBD, ST IL
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Etapa 1 N Llenar
Etapa3
Etapa2b S Vaciar
Transicin 1b
Transicin 2b
Etapa2a S Mezcla
Transicin 1a
Transicin 2a
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnSequential Function Chart, SFCPermite secuencias alternativas y simultneas
Ejemplo desecuencias alternativas
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinn
Elementos comunes Tipos de datos y variables Modelo de software Modelo de comunicacin de datos Modelo de programacin Unidades de organizacin del programa Grfico Funcional Secuencial (SFC) Elementos de configuraciElementos de configuracinn
Lenguajes de programacin Lista de instrucciones (IL) Texto estructurado (ST) Diagrama de bloques funcionales (FBD) Diagrama de contactos (LD)
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ConfiguraciConfiguracinn
Tarea TareaTarea Tarea
RecursoRecurso
Programa Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vas de acceso
Funcin de comunicacin (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos comunes. Modelo de software
F
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos de configuracin.
Una configuracin se compone de:
RECURSOS
TAREAS
VARIABLES GLOBALES
VIAS DE ACCESO
Veamos esto con un ejemplo ....
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CONFIGURATION CELL_1
TASKSLOW_1
TASKPER_2
TASKFAST_1
TASKINT_2
PROGRAM F PROGRAM G PROGRAM F PROGRAM H
Ay1y2
SLOW_1
Bb1b2
FAST_1
Cc1
Dd1
y2
Comunicacin
RESOURCE STATION_1 RESOURCE STATION_2
P1 P2
SLOW_1
x1x2
y1 FB1 FB2out1
P1 P4
PER_2
FB1 FB2
PER_2
INT_2HOUT1
BAKER ABLE CHARLIE DOG GAMMA ALPHA BETAVIAS DE ACCESO
%IX1.1 w z2z1 %QW5
VARIABLES GLOBALES Y REPRESENTADAS DIRECTAMENTE
x1x2
y1
Ejemplo Configuracin
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnEjemplo de configuraciEjemplo de configuracin...n...Declaraciones de bloques funcionales y parmetros
FUNCTION_BLOCK AVAR_OUTPUT y1:UINT;
y2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK BVAR_INPUT b1:UINT;
b2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK CVAR_OUTPUT c1:BOOL;END_VAR
END_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK DVAR_INPUT d1:BOOL; END_VARVAR_OUTPUT y2:INT; END_VAR
END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM FVAR_INPUT x1: BOOL; x2: UINT; END_VARVAR_OUTPUT y1: BYTE; END_VAREND_PROGRAMPROGRAM GVAR_OUTPUT out1: UINT; END_VARVAR_EXTERNAL z1: BYTE; END_VARVAR FB1: A; FB2: B; END_VARFB1(...); out1 := FB1.y1; z1 := FB1.y2;FB2(b1 := FB1.y1) ; b2 := FB1.y2);END_PROGRAMPROGRAM HVAR_OUTPUT HOUT1: INT; END_VARVAR FB1: C; FB2: D; END_VARFB1(...);FB2(d1 := FB1.c1) ; HOUT1 := FB2.y2;END_PROGRAM
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Parte 3:Parte 3:Lenguajes deLenguajes deprogramaciprogramacinnEjemplo deEjemplo deconfiguraciconfiguracin...n...Configuraciones,recursos, variables
CONFIGURATION CELL_1VAR_GLOBAL w : UINT; END_VARRESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1
VAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARTASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;
F(x1 := %IX1.1) ;PROGRAM P2 : G(out1 => w,
FB1 WITH SLOW_1,FB2 WITH FAST_1) ;
END_RESOURCERESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2
VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;AT %QW5 : INT ;
END_VARTASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;PROGRAM P1 WITH PER2 :
F(x1 := z2, x2 := w) ;PROGRAM P4 WITH INT 2 :
H(HOUT1 => %QW5,FB1 WITH PER_2) ;
END_RESOURCEVAR_ACCESS
ABLE : STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;BAKER : STATION_1.P1.X2 : BOO READ_ONLY ;CHARLIE : STATION_1.z1 : BOO READ_ONLY ;DOG : w : BOO READ_ONLY ;ALPHA : STATION_2.P1.y1 : BOO READ_ONLY ;BETA : STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;GAMMA : STATION_2.z2 : BOO READ_ONLY ;
END_VAREND_CONFIGURATION
CONFIGURATION CELL_1VAR_GLOBAL w : UINT; END_VARRESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1
VAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARTASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;
F(x1 := %IX1.1) ;PROGRAM P2 : G(out1 => w,
FB1 WITH SLOW_1,FB2 WITH FAST_1) ;
END_RESOURCERESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2
VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;AT %QW5 : INT ;
END_VARTASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;PROGRAM P1 WITH PER2 :
F(x1 := z2, x2 := w) ;PROGRAM P4 WITH INT 2 :
H(HOUT1 => %QW5,FB1 WITH PER_2) ;
END_RESOURCEVAR_ACCESS
ABLE : STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;BAKER : STATION_1.P1.X2 : BOO READ_ONLY ;CHARLIE : STATION_1.z1 : BOO READ_ONLY ;DOG : w : BOO READ_ONLY ;ALPHA : STATION_2.P1.y1 : BOO READ_ONLY ;BETA : STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;GAMMA : STATION_2.z2 : BOO READ_ONLY ;
END_VAREND_CONFIGURATION
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos de configuracin. Tareas.
Tarea es un elemento de control de ejecucin que es capaz de iniciarla ejecucin de un conjunto de POUs: programas y bloques funcionales,
cuyas instancias estn en la declaracin de los programas.
TASKSLOW_1
TASKFAST_1
PROGRAM F PROGRAM G
SLOW_1 FAST_1
RESOURCE STATION_1
P1 P2
SLOW_1
FB1 FB2
Las tareas son habilitadasimplcitamente cuandoest habilitado el recurso alque estn asociadas.
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnElementos de configuracin. Tareas.
Existen dos modos de control de la ejecucin de tareas:
TASK
PRIORITY
INTERVAL
SINGLE
Nom_task
BOOLTIME
UINT
Por evento: Ejecucin por flanco ascendente de la entrada SINGLE Por tiempo: Ejecucin peridica segn la entrada INTERVAL..
PRIORITY establece laprioridad de las tareas ( 0 - mxima)
Varios POUs pueden estar asociadosa la misma tarea.
No pueden existir tareasa la vez por evento y temporizadas..
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnEl estndar IEC-61131
Elementos comunes
Lenguajes de programaciLenguajes de programacinn
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinn4 Lenguajes de programacin
Lenguajes grficosDiagrama de escalera (Ladder Diagram, LD)Diagrama de Bloques Funcionales (Function Block Diagram, FBD)
Lenguajes literalesLista de instrucciones (Instruction List, IL)Texto estructurado (Texto estructurado (Structured TextStructured Text,, STST))
La seleccin del lenguaje de programacin depende de la experienciadel programador, de la aplicacin concreta, del nivel de definicin de laaplicacin, de la estructura del sistema de control y del grado decomunicacin con otros departamentos de la empresa...
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Programacin con lenguajesconocidos de PLC... y lenguaje de alto nivel
LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomticaAND DesbloqueoST Funcionamiento
LD Entrada_01
IL
( )S_01 S_02
S_03
Manual
S_01 LD
TONTiempo_01
XORS_01S_02S_03 Lmpara
T#12s400ms
FBD Tiempo actual
Start
Paso_1
Paso_2
S_01
Transicin_02
Transicin_Fin
SFC
IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO
X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF; ST
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Caractersticas comunes:
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnLenguaje Grficos (LD y FBD)
Los elementos del lenguaje grfico se representan mediante caracteresISO/CEI 646 o elementos grficos o semigrficos.
Una red es un conjunto de elementos grficos interconectados, que debeser identificada (un nmero, p.e.).
Reglas de evaluacin de redes. Vas de realimentacin. Posibilidad de saltos y retornos (condicionales e incondicionales).
( )S_01 S_02
S_03
Manual
S_01 LD TONTiempo_01
XORS_01S_02S_03 Lmpara
T#12s400ms
FBD Tiempo actual
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnDiagrama de escalera (Ladder Diagram, LD)Caractersticas: Barras de alimentacin. Elementos de enlace y estados: flujo de energa. Contactos, bobinas y bloques funcionales Orden de evaluacin de las redes.
MAN S_0 Lma
FCS EM
KMB
Ejemplo:
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnDiagrama de Bloques funcionales (FBD)Caractersticas: La representacin es coherente con la Norma CEI 617-12. Las salidas de los bloques funcionales no se conectarn entre
s (se precisa bloque OR). La evaluacin de una red estar terminada antes de la siguiente.
Ejemplo:Start
IN
PT ET
QEMER
T#4s400ms
KM
V_temp
TONAND
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Caractersticas comunes:
Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnLenguaje Literales (IL y ST)
La representacin de literales. Los siguientes elementos de
estructuracin de las POUs:
TYPE ... END_TYPEVAR ... END_VARVAR_INPUT ... END_VARVAR_OUTPUT ... END_VARVAR_IN_OUT... END_VARVAR_EXTERNAL .. END_VARFUNCTION ... END_FUNCTIONFUNCTION_BLOCK ... END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM .. END_PROGRAMSTEP ... END_STEPTRANSIION ... END_TRANSITIONACTION ... END_ACTION
LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomticaAND DesbloqueoST Funcionamiento
LD Entrada_01
IL
IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO
X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF; ST
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnLista de Instrucciones (Instruction List, IL)Caractersticas:
Instrucciones:Etiqueta Operador Operando Comentario
START: LD Arranque (*Pulsar botn *)ANDN %MX5 (* No inhibidor *)ST SALIDA (* Conecta calefactor *)
Operadores:LD, ST, S, R, AND, OR, XOR, ADD, SUB, MUL, DIV, GT, GE, EQ,NE, LE, LT, JMP, CAL, RET, )
Funciones y bloques funcionales. Se coloca el nombreen el campo del operando y los parmetros, si los lleva, enentre parntesis. Se emplea la operacin CAL.
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnTexto estructurado (Structured Text, ST)Caractersticas:
Similar al Pascal. Alto nivel, estructurado en bloques. Expresiones:Es una construccin sintctica que al se evaluada
proporciona un valor. Est compuesta por operadores y operandos.La evaluacin se efecta segn una tabla de prioridades.
Sentencias:De asignacin (:=),De control del flujo del programa:
llamada a bloque funcional, RETURNDe seleccin: IF, CASEDe iteracin: FOR, WHILE, REPEAT, EXIT
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnTexto estructurado (Structured Text, ST)
Ejemplo:
IF Dato = EOF THENFOR indice:=1 TO 128 DO
x:= Read_dato(Canal[indice);IF x>2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnEntornos de programacin
Muchos de ellos ofrecen:
g Pantallas de programacin grficag Soporte para mltiples ventanasg Operaciones con el ratng Mens desplegablesg Ayuda en lneag Verificacin del software
durante el diseo
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnCaractersticas claves de la calidad IEC 61131-3
Software Estructurado - a travs de configuraciones,Recursos y Unidades de Organizacin de Programa(POUs).
Tipeado de Datos - a travs de lenguajes que restringenlas operaciones a los tipos de datos adecuados.
Control de la Ejecucin - a travs del uso de Tareas.
Comportamiento Secuencial Complejo - a travs delos Esquemas Funcional Secuencial.
Encapsulacin del Software - a travs del uso dePOUs, estructuras y tipos de datos complejos.
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnBeneficios del estndar para los usuarios
EducacinInstalacin
MantenimientoProgramacin
Control deprocesos
Discrete Mnf
Integrador desistemas
Usted ?
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Parte 3: Lenguajes de programaciParte 3: Lenguajes de programacinnBeneficios del estndar para los usuarios
g Reduce el gasto en recursos humanos:formacin, depuracin, mantenimiento, ...
g Evita fuentes habituales de problemaspor su flexibilidad y reusabilidad.
g Tcnicas de programacin adecuadas atodos los sectores.
g Combinacin de elementos y modos derepresentacin.
g Incrementa la conectividad ycomunicacn entre departamentos ycompaias.
Function"LIMIT"
Function"TEST"
FunctionBlock"Turning"
FunctionBlock"Feeding"
FunctionBlock"Heating"
SoftwareLibrary
IECIEC--6113161131
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El estndar es una realidaden papel, y ahora ...
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Han creado el problema dela gallina y el huevo:
n Ven los beneficios del estndar,pero necesitan productosadecuados que cubran susnecesidades
n La demanda debe ser capazde cubrir los gastos eninvestigacin y desarrollodelos productos
USUARIOSUSUARIOS PROVEEDORESPROVEEDORESVS.VS.