Automatización con PLC

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VALLE

AUTOMATIZACION DE PROCESOS SECUENCIALES CON PLC I

• Introducción a la Automatizacion 4 horas• Identificación y programación de los PLC`s 16 horas• Herramientas de modelado para los procesos secuenciales

8 horas• Herramientas de simulación para los procesos secuenciales

8 horas• Aplicaciones de procesos secuenciales con PLC`s

19 horas

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VALLEGENERALIDADES DE LA AUTOMATIZACIONGENERALIDADES DE LA AUTOMATIZACION

AutomatizaciAutomatizacióón: Es el estudio y la aplicacin: Es el estudio y la aplicacióón de la Automn de la Automáática tica al control de los procesos industriales .al control de los procesos industriales .

AutomAutomáática: Es el estudio de los mtica: Es el estudio de los méétodos y procedimientos todos y procedimientos cuya finalidad es la sustitucicuya finalidad es la sustitucióón del operador humano por un n del operador humano por un operador artificial en la generacioperador artificial en la generacióón de una tarea fn de una tarea fíísica o mental sica o mental previamente programada.previamente programada.

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VALLE

El control puede definirse como la manipulaciEl control puede definirse como la manipulacióón indirecta de n indirecta de las magnitudes de un sistema denominado las magnitudes de un sistema denominado plantaplanta a trava travéés de s de otro sistema llamado otro sistema llamado sistema de controlsistema de control..

CONSIGNAS SEÑALES MAGNITUDES DEDE CONTROL RESPUESTA

SISTEMA

DE

CONTROLPLANTA

GENERALIDADES DE LA AUTOMATIZACIONGENERALIDADES DE LA AUTOMATIZACION

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OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIONOBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACION

• Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de producción y mejorando la calidad de la misma.

• Mejorar las condiciones de trabajo del personal,suprimiendolos trabajos penosos e incrementando la seguridad.

• Realizar operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

• Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveerlas cantidades necesarias en el momento preciso.

• Simplificar el mantenimiento, de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

• Integrar la gestión y la producción.


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VALLE

TIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALESTIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALES

Los procesos industriales, en función de su evolución con el tiempo, pueden clasificarse en alguno de los grupos siguientes:Procesos continuos : Procesos continuos : Un proceso continuo se caracteriza porque las materias primas están constantemente entrando por un extremo del sistema, mientras que en el otro extremo se obtiene de forma continua un producto terminado.


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Procesos Discretos :Procesos Discretos : El producto de salida se obtiene a través de una serie de operaciones, muchas de ellas con gran similitud entre sí. La materia prima sobre la que se trabaja es habitualmente un elemento discreto que se trabaja en forma individual.


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VALLE

Proceso discontinuo o por lotes :Proceso discontinuo o por lotes : En este proceso se reciben a la entrada las cantidades de las diferentes piezas discretas que se necesitan para realizar el proceso. Sobre este conjunto se realizan las operaciones necesarias para producir un producto acabado o un producto intermedio listo para un procesamiento posterior.


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LOGICA CABLEADALOGICA CABLEADA

TECNOLOGIA ELECTRICATECNOLOGIA ELECTRICA

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VALLE


TECNOLOGIA ELECTRONICATECNOLOGIA ELECTRONICA

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VALLE


TECNOLOGIA NEUMATICATECNOLOGIA NEUMATICA

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VALLE


TECNOLOGIA HIDRAULICATECNOLOGIA HIDRAULICA

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VALLE

LOGICA PROGRAMADALOGICA PROGRAMADA

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE -- PLCPLC

rack

mini

micro

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VALLE

LOGICA PROGRAMADALOGICA PROGRAMADA

MICROPROCESADORESMICROPROCESADORES

MICROCONTROLADORESMICROCONTROLADORES

FPGAFPGA

DSPDSP

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ESTRUCTURA DE UN SISTEMA ESTRUCTURA DE UN SISTEMA AUTOMATICO DE CONTROLAUTOMATICO DE CONTROL

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Reúne todos los dispositivos que actúan sobre los materiales de base para obtener los productos acabados o que bien adquieren la información que necesita la parte de mando para ordenar las acciones a realizar.

PARTE OPERATIVAPARTE OPERATIVA

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PARTE OPERATIVA : CAPTADORESPARTE OPERATIVA : CAPTADORES

FOTOELECTRICO CAPACITIVO PRESOSTATO

PULSADOR RELE TERMICO FINAL DE CARRERA

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LDRMEMBRANA DE PRESIONCAUDALIMETRO

CELDA FOTOVOLTAICA ENCODER POTENCIOMETRO

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VALLE

BIMETALICO ULTRASONICO

PTCPT100SENSOR DE NIVEL

HUMEDAD



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VALLE


PARTE OPERATIVA : PREACTUADORES Y ACTUADORESPARTE OPERATIVA : PREACTUADORES Y ACTUADORES

MOTORES DE AC MOTOR DE DC

MOTORES PASO A PASO CILINDROS NEUMATICOS E HIDRAULICOS

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PARTE OPERATIVA : PREACTUADORES Y ACTUADORESPARTE OPERATIVA : PREACTUADORES Y ACTUADORES

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PARTE DE MANDOPARTE DE MANDO

• Dialogo con la parte operativaLa parte de mando emite las ordenes hacia los accionadores de la

parte operativa directamente o a través de preaccionadores y recibe las señales que informan de la evolución del proceso.

• Dialogo Hombre - MaquinaLa parte de mando informa al operario del estado de la parte operativa; permite ajustar las consignas y detectar rápidamente errores de funcionamiento.

• La parte de mando puede comunicarse con otras máquinas para coordinar el sistema productivo.

FUNCIONESFUNCIONES

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AUTOMATA PROGRAMABLEAUTOMATA PROGRAMABLE

Se entiende por controlador lógico programable (PLC), o autómata programable, a toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial o comercial, procesos secuenciales o continuos.

Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades: espacio reducido, procesos de producción periódicamente cambiantes, procesos secuenciales, maquinaria de procesos variables, instalaciones deprocesos complejos y amplios y chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

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• Menor tiempo de elaboración de proyectos.• Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes. • Mínimo espacio de ocupación. • Menor costo de mano de obra. • Mantenimiento económico. • Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo autómata.• Menor tiempo de puesta en funcionamiento.

Si el autómata queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras máquinas o sistemas de producción.



VENTAJAS DE UN AUTOMATA PROGRAMABLEVENTAJAS DE UN AUTOMATA PROGRAMABLE

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DESVENTAJAS DE UN AUTOMATA PROGRAMABLEDESVENTAJAS DE UN AUTOMATA PROGRAMABLE

• Adiestramiento de técnicos.

• Costo Inicial.

• No manejan potencia

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VALLE

Se refiere a la parte física del autómata y puede ser:

Compacta : Todos los elementos de la estructura interna se encuentran en un mismo cuerpo



ESTRUCTURA EXTERNAESTRUCTURA EXTERNA

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ESTRUCTURA EXTERNAESTRUCTURA EXTERNA

Modular : Los elementos de la estructura interna se encuentra en cuerpos distintos

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VALLE

Los elementos esenciales, que todo autómata programable posee como mínimo, son:

• CPU

• MEMORIA

• INTERFACES DE ENTRADA/SALIDA

• FUENTE DE ALIMENTACION



ESTRUCTURA INTERNAESTRUCTURA INTERNA

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VALLE



ESTRUCTURA INTERNAESTRUCTURA INTERNA

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VALLE

• Construida a partir de un sistema microprocesador.• Se encarga de ejecutar el programa de usuario.• Ordena la transferencia de información en el sistema de

entradas/salidas.• Establece comunicación con periféricos externos.• Vigilar que el tiempo de ejecución del usuario no excede un determinado tiempo máximo(tiempo de ciclo máximo). A esta función se le suele denominar WATCHDOG



ESTRUCTURA INTERNA : CPUESTRUCTURA INTERNA : CPU

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VALLE

DECODIFICADOR

DE

INSTRUCCIONES



ESTRUCTURA INTERNA : CPUESTRUCTURA INTERNA : CPU

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VALLE

• MEMORIA DE SISTEMA.

* Contiene el sistema operativo del autómata.

* Contiene rutinas que inicializan el sistema tras la puesta

de tensión o reset.

* Determinan errores de funcionamiento.

* Intercambio de información con unidades exteriores.

* Suele ser de tipo ROM.



ESTRUCTURA INTERNA : MEMORIAESTRUCTURA INTERNA : MEMORIA

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VALLE

• MEMORIA DE DATOS.

* Es de tipo RAM.

* Contiene los estados de :

- Entradas.

- Salidas.

- Datos numéricos.

- Variables internas, contadores, temporizadores.




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VALLE

• MEMORIA DE PROGRAMA.

* En ella reside las instrucciones que define el algoritmo decontrol.

* Puede ser de tipo EPROM o EEPROM

* En caso de ser RAM, necesita de una batería tampón, que impida su borrado en caso de un fallo de alimentación.




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REGIONAL

VALLE




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VALLE

• Establecen la comunicación del autómata con la planta.

• Adapta y codifica las señales de entrada, de forma

comprensible para la CPU.

• Protege los circuitos internos del autómata realizando una

separación eléctrica con los captadores.

• La sección de salida decodifica las señales provenientes de

la CPU, las amplifica y con ellas activa los dispositivos de

salida.

• Protegen los circuitos internos del autómata.



ESTRUCTURA INTERNA : INTERFACES DE E/SESTRUCTURA INTERNA : INTERFACES DE E/S

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VALLE

1. TENSION DE ALIMENTACION• De corriente continua 12 - 24 - 48 -110 V CC• De corriente continua a colector abierto (PNP o NPN)• De corriente alterna 24 - 48 - 110 - 220 V AC• Por Relé

2.TIPO DE SEÑAL• Digitales• Analógicas

3. TIPO DE AISLAMIENTO• Separación Galvanica• Acoplamiento directo



ESTRUCTURA INTERNA : CLASIFICACION DE LAS INTERFACES DE E/SESTRUCTURA INTERNA : CLASIFICACION DE LAS INTERFACES DE E/S

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REGIONAL

VALLE

4. TIPO DE COMUNICACIÓN CON LA CPU• Serial• Paralelo

5. TIPO DE UBICACION• Local• Remota



ESTRUCTURA INTERNA : CLASIFICACION DE LAS INTERFACES DE E/SESTRUCTURA INTERNA : CLASIFICACION DE LAS INTERFACES DE E/S

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REGIONAL

VALLE

* Proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los

distintos circuitos del sistema.

* Puede incluir una batería tampón para el sostenimiento de algunas

posiciones de memoria ante el fallo de la alimentación.



ESTRUCTURA INTERNA : FUENTE DE ALIMENTACIONESTRUCTURA INTERNA : FUENTE DE ALIMENTACION

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VALLE



UNIDAD DE PROGRAMACION (FUNCIONES)UNIDAD DE PROGRAMACION (FUNCIONES)

* Ingreso de instrucciones.

* Modificación de un programa.

* Búsqueda de instrucciones.

* Detección de errores.

* Visualización del programa.

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VALLE

• HANDHELD O UNIDAD TIPO CALCULADORA

• CONSOLA (TOMAR FOTO CONSOLA MITSUBISHI)

• PC



UNIDAD DE PROGRAMACION (TIPOS)UNIDAD DE PROGRAMACION (TIPOS)

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REGIONAL

VALLE



INTERFACES DE COMUNICACIONINTERFACES DE COMUNICACION

Todo autómata, salvo casos excepcionales, posee la virtud de

poder comunicarse con otros dispositivos (como un PC).

Lo normal es que posea una E/S serie del tipo RS-232 / RS-422 / RS-485.

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VALLE



RESUMEN ARQUITECTURARESUMEN ARQUITECTURA

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VALLE



TAMATAMAÑÑO DE LOS AUTOMATASO DE LOS AUTOMATAS

TIPO DE AUTOMATA

NUMERO DE E/S

MEMORIA DE USUARIO

GAMA BAJA HASTA 128 HASTA 4K INSTRUCCIONES

GAMA MEDIA DE 128 A 512 HASTA 32K INSTRUCCIONES

GAMA ALTA MAS DE 512 HASTA 128K INSTRUCCIONES

Se determina en función del número de entrada y salidas :

1K de instrucción equivale a 1024 instrucciones

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VALLECICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATACICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATA

El ciclo de funcionamiento de un autómata es, salvo el

proceso inicial que sigue a un reset, de tipo secuencial y

cíclico, es decir, las operaciones tienen lugar una tras otra, y

se van repitiendo continuamente mientras el autómata esta

bajo tensión

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1. Proceso Inicial: Realiza una serie de acciones comunes, que tratan

fundamentalmente de inicializar los estados del autómata y de chequear el

hardware. Estas rutinas de chequeo comprueban:

- El bus de conexión de las unidades de E/S

- El nivel de la batería, si esta existe

- La conexión de las memorias internas del sistema

- El modulo de memoria exterior conectado, si existe.

Si hay error se activa un “LED”. Comprobando las conexiones, se inicializan

las variables internas.

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VALLE

2. Proceso Común: Se comprueba el reloj de guarda y se realizan los chequeos cíclicos de conexiones y de memoria de programa, protegiendo al sistema contra:

- Errores de Hardware- Errores de Sintaxis

Si el “Watchdog” alcanza el valor prefijado entre 0,1 y 0,5 segundos según modelos, el autómata pasa al estado STOP y se ilumina el indicador de error.

Causas para la activación del “Watchdog” :

- Existencia de algún error de sintaxis en el programa- Bloqueo de la comunicación con periféricos externos- Avería en el funcionamiento de la C.P.U.

CICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATACICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATA

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REGIONAL

VALLE

3. Ejecución del programa: Se consultan y actualizan los estados de las entradas y

las salidas y se elaboran las ordenes de mando a partir de ellos, por ejecución

secuencial de las instrucciones del programa.

4. Servicio a perifericos: Solo es atendido si hay pendiente algun intercambio con

el exterior demandado por:

- Ordenadores

- Impresoras

- Visualizadores

- Lectores de codigos de barra

- Otros automatas.

CICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATACICLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN AUTOMATA

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Inicio

COMPROBACION DE HARDWARE

BORRADO DE VARIABLESINTERNAS

PUESTA A CERODEL WATCHDOG

COMPROBACIONDE CONEXIONES

Y MEMORIA

COMPROBACIONCORRECTA

LECTURA DE INTERFAZDE ENTRADA

EJECUCION DE PROGRAMA DE

USUARIO

ESCRITURA DE INTERFAZDE SALIDA

INDICADORDE

ERROR

SERVICIO A PERIFERICOSEXTERNOS

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REGIONAL

VALLEMODOS DE OPERACIMODOS DE OPERACIÓÓN DE UN AUTOMATAN DE UN AUTOMATA

Un Autómata bajo tensión puede mantenerse en uno de los

siguientes modos de operación:

- RUN

- STOP O PROGRAMA

- ERROR

- REMOTE

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REGIONAL


• CORRER EL PROGRAMA

• FORZAR I/O

• SALVAR SUS PROGRAMAS A DISCO

• HABILITAR SALIDAS

• EDITAR TABLA DE DATOS

MODO RUN

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REGIONAL


• ENVIA TODAS LAS SALIDAS A ESTADO OFF

• PERMITE PROGRAMAR EL PLC

• PERMITE CREAR, MODIFICAR Y BORRAR ARCHIVOS DE DATOS

MODO PROGRAMA

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REGIONAL


MODO ERROR

• ENVIA TODAS LAS SALIDAS A ESTADO OFF

• INGRESA EL PLC A ESTE MODO DEBIDO A ERROR DE SINTAXIS O ERROR DE HARDWARE

• PARA SACAR AL PLC DE ESTE MODO SE DEBE CORREGIR EL ERROR O EN ALGUNOS CASOS APAGAR Y LUEGO ENCENDER EL AUTOMATA

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REGIONAL


REMOTO RUN

- Habilita salidas

- salvar/restaurar archivos y edición en línea

REMOTO PROGRAM

- Editar el programa, forzar salidas y entradas

- Salidas deshabilitadas

- Editar tablas de valores

REMOTO TEST

- Ejecuta el programa escalera sin habilitar las salidas

- No se puede crear o borrar programas escalera o

archivos de datos

MODO REMOTO

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REGIONAL


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VALLEPROGRAMACION DEL AUTOMATA PROGRAMABLEPROGRAMACION DEL AUTOMATA PROGRAMABLE

Cualquier lenguaje de programaciCualquier lenguaje de programacióón debe permitir la n debe permitir la

comunicacicomunicacióón entre el usuario y el autn entre el usuario y el autóómata programablemata programable

mediante un dispositivo de programacimediante un dispositivo de programacióón.n.

LENGUAJE ALGEBRAICOLENGUAJE ALGEBRAICO

•• LISTA DE INSTRUCCIONESLISTA DE INSTRUCCIONES

•• LENGUAJE BOOLEANOLENGUAJE BOOLEANO

•• LENGUAJE DE ALTO NIVELLENGUAJE DE ALTO NIVEL

LENGUAJE GRAFICOLENGUAJE GRAFICO

•• DIAGRAMA DE BLOQUES O DE FUNCIONESDIAGRAMA DE BLOQUES O DE FUNCIONES

•• DIAGRAMA DE CONTACTOS O LADDERDIAGRAMA DE CONTACTOS O LADDER

•• GRAFCETGRAFCET

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VALLE

LENGUAJE BOOLEANOLENGUAJE BOOLEANO

Esta constituido por un conjunto de instrucciones que son transcripciónliteral de las funciones del álgebra de boole

PROGRAMACION DEL AUTOMATA PROGRAMABLEPROGRAMACION DEL AUTOMATA PROGRAMABLE

LOAD X1LOAD X1

AND X2AND X2

AND X3AND X3

OR X4 OR X4

OUT Y0OUT Y0

ENDEND

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LISTA DE INSTRUCCIONESLISTA DE INSTRUCCIONES

Es la ampliación del lenguaje booleano por medio de extensiones que permiten la manipulación de datos y variables digitales, así como también permitir la gestión del programa

• U(U(O E 32.0O E 32.0O E 32.1O E 32.1

))U(U(O E 32.2 O E 32.2 O E 32.3O E 32.3

))= A 32.0= A 32.0

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LENGUAJE DE ALTO NIVELLENGUAJE DE ALTO NIVELSe distinguen de los anteriores por las siguientes características:•Son lenguajes estructurados•Incluyen estructuras de calculo repetitivo y condicional•Disponen de instrucciones de manipulación de cadenas de caracteres

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DIAGRAMA DE BLOQUESDIAGRAMA DE BLOQUES

Se basa en el empleo de símbolos normalizados (puertas) que representan funciones lógicas directas del álgebra de Boole (AND, OR,etc.) o sistemas lógicos mas complejos(biestables, registros, contadores, etc.)

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DIAGRAMA DE CONTACTOS O LADDERDIAGRAMA DE CONTACTOS O LADDER

Es la representación grafica de las tareas de automatización mediante símbolos de contacto abierto-cerrado, en donde la función de control dependerá de las conexiones entre los distintos contactos

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GRAFCETGRAFCET

Es una evolución del diagrama de flujos, que combina las ventajas de la representación secuencial grafica con la integración de los modelos preexistentes.

ACTIVAR O0..7ACTIVAR O0..7DESACTIVAR O0.6DESACTIVAR O0.6

00

I0.7I0.7••N I11.6N I11.6

11ACTIVAR O0.5ACTIVAR O0.5

I11.6 I11.6 •• I0.5I0.5

22ACTIVAR O0..6ACTIVAR O0..6DESACTIVAR O0.7DESACTIVAR O0.7

ACTIVAR O11.7ACTIVAR O11.7DESACTIVAR O11.6DESACTIVAR O11.6DESACTIVAR O0.5DESACTIVAR O0.5

I0.6I0.6

33

44

I11.7 I11.7 •• I10.0 I10.0 •• N I2.3 N I2.3 •• I10.2I10.2

I0.7I0.7

ACTIVAR O11.6ACTIVAR O11.6DESACTIVAR O11.7DESACTIVAR O11.7ACTIVAR O0.5ACTIVAR O0.5

55

ACTIVAR O0..6ACTIVAR O0..6DESACTIVAR O0.7DESACTIVAR O0.7

N I11.7 N I11.7 •• I0.5I0.5

I0.6I0.6

66

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REGIONAL

VALLE

REFERENCIASREFERENCIAS

• Automating Manufacturing Systems with PLCs - Hugh Jack

Copyright (c) 1993-2005 Hugh Jack ([email protected])

•SCA

Automatización con PLC

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