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SISTEMA DE CONTROL LÓGICO PROGRAMABLE

(Desarrollo de Hardware � Diseño de Instrumentos � Ejemplos de Aplicación � Introducción al Software de Programación)

-1era Parte- Proyecto realizado por: Torres Alejandro Martin Tec. Sup. Electromec. Orientación en automatización y control Industrial Ing. Electrónico Orientación Instrumentación y Control Industrial

(torres.electrónico@gmail.com)

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INDICE

1. Introducción Pág. 3

2. Planteo del Hardware Pág.4

3. Breve vista del Software y lenguaje de Programación Pág.12

4. Ejemplos de PCB Pág.31

5. Ejemplos de algunos Instrumentos-Utilidades (Parte 2)

6. Futuros post desarrollos de hardware y software (Parte 2)

7. Misceláneas, Circuitos varios (Parte 2)

Torres Alejandro Martin Tec. Sup. Electromec. Orientación en electrónica y automatización y control Industrial Ing. Electrónico Orientación Instrumentación y Control Industrial (torres.electrónico@gmail.com)

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INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo, es un post-redesarrollo de un Controlador Lógico Programable (PLC) implementando un sistema actualmente conocido como PICAXE. En la parte práctica de este proyecto, podremos observar que este desarrollo de muy bajo coste, con características practicas y de segura implementación en el ámbito industrial, es una buena herramienta para el campo de la electrónica de control. La idea básica del presente desarrollo, es demostrar la eficiencia del actual sistema seleccionado, no solo para la construcción de un PLC, si no que también para la fabricación de instrumentos tales como sensores y actuadores. La estructura del circuito (hardware) a presentar mas adelante, tiene sus variantes, pero la base del circuito siempre es la misma (entradas � controlador � salidas). El microcontrolador, es en sí, un simple PIC con un pequeño FIRMWARE alojado en su memoria FLASH. Este firmware, es para poder luego ser programados con un programa especifico de control, que posee dos tipos distintos de programación: 1_�BASIC RESUMIDO� (sistema de lenguaje de programación BASIC de aproximadamente 30 comandos). 2_�GRAFSET� (sistema de programación por intermedio de diagramas de flujo). Estos microcontroladores pueden ser programados una y otra vez sin la necesidad de un costoso programador de PIC, dado a que este ya tiene su borrador y grabador en la misma placa del hardware.

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HARDWARE El siguiente desarrollo electrónico, propone el armado de un PLC con cinco entradas y ocho salidas, de las cuales mencionaremos y brindaremos todas sus variantes con características profesionales; Pero primero, daremos a conocer la base del circuito electrónico, que como se mencionó anteriormente, la base del circuito o hardware (por así llamarlo), es la misma para todos los sistemas que mencionaremos a continuación.

CIRCUITO BASE:

ANÁLISIS DEL CIRCUITO: Como se puede observar en el diagrama superior, el circuito base del presente proyecto, es bastante complejo. La alimentación del microcontrolador es de 5Vcc y entra por el pin 14, el pin 5 debe de estar conectado a GND. Los pines 1,15,16,17,18, son las entradas de datos, y deben de trabajar con tensiones de hasta 5Vcc; Por cuanto, los pines 6,7,8,9,10,11,12,13, son las salidas, y trabajan con señales TTL (hasta 5Vcc). Para su correcto funcionamiento y prever de que no se tenga lecturas falsas en las entradas (rebotes, etc.) y que las salidas actúen cumpliendo una función determinada, se necesitan de otros dos módulos (modulo de entrada � modulo de salida) que luego describiremos mas detenidamente. Los pines 2(TX),3(RX),5(CHASIS o GND), son los pines de comunicación con el puerto serial de la PC para poder ser programado el microcontrolador. El pin 4, es la entrada al reset, y requiere ponerla a un nivel 0Vcc por tan solo unos segundos para que el microcontrolador se resetee y vuelva a el principio, o mejor dicho, vuelva a empezar el programa que se encuentra alojado en su memoria flash desde el principio.

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MODULOS DE ENTRADAS: VARIANTES DE CIRCUITOS - PLC 5 entradas (5digitales):

ANÁLISIS DE CIRCUITO:

En el diagrama de la parte superior, como podemos observar, se han colocado en las entradas del microcontrolador, 5 optocopladores (LED-TRANSISTOR) para lectura de señales TTL todo o nada. La función principal de estos, es la de proteger las entradas en caso de sobre tensiones superiores a los 5Vcc; sumado a ello, están configurados por medio de divisores resistivos a forma de no obtener rebotes o falsas señales. La alimentación de estos pequeños circuitos optocopladores es de 5Vcc, y son de muy bajo consumo, así que se puede utilizar la misma fuente de alimentación que se utiliza para el microcontrolador.

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VARIANTES DE CIRCUITOS - PLC 5 entradas (2 digitales + 3 analógicas):

ANÁLISIS DE CIRCUITO:

En el diagrama de la parte superior, como podemos observar, se han colocado en las entradas del microcontrolador (PIN15-PIN16), 2 optocopladores (LED-TRANSISTOR) para lectura de señales TTL todo o nada. Estas entradas digitales están protegidas en caso de sobre tensiones superiores a los 5Vcc; sumado a ello, están configurados por medio de divisores resistivos a forma de no obtener rebotes o falsas señales. En los PIN1-PIN17-PIN18, son los pines de señales entrante analógicas, y solo le colocaremos una pequeña resistencia para definir bien el margen de 0Vcc. La única recomendación que se da cuando se utilice este circuito, es la de observar y prestar atención al voltaje aplicado a estos PINES de lectura analógica, ya que como se menciono anteriormente, el microcontrolador trabaja con tensiones de hasta 5Vcc. Prever de utilizar instrumentos tales que trabajen con tensiones no superiores y o de hasta 5Vcc.

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MODULOS DE SALIDAS VARIANTES DE CIRCUITOS - PLC (8 salidas todo o nada) �versión 1�

ANÁLISIS DE CIRCUITO: Como podemos ver en el diagrama electrónico propuesto en la parte superior, las salidas de señales provenientes del PIC, son amplificadas e invertidas por el circuito integrado ULN2803A que es un ARRAY de TRANSISTORES DARLINGTON, para hacerlo mas explícito, es un amplificador inversor NPN con salida a colector abierto. Este pequeño circuito integrado, esta provisto por componentes de limitación de corriente, sumado a transistores de potencia. Es normal que la cápsula de este circuito integrado, presente temperatura (generalmente está tibia), con respecto a la temperatura ambiente. Esto se debe a que la corriente requerida por cada relay, pasa dentro de este. El circuito aquí propuesto, nos da la ventaja de reducir el circuito unos cuantos centímetros, pero la desventaja esta marcada en su alto consumo, temperatura, y también, hay que tener en cuenta que si una de sus cuatro etapas amplificadoras se daña, hay que sustituir el circuito integrado completo.

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VARIANTES DE CIRCUITOS - PLC (8 salidas todo o nada) �versión 2�

ANÁLISIS DE CIRCUITO: Como podemos ver en el diagrama superior, las salidas de señales provenientes del PIC, entran en el amplificador operacional LM324 que esta configurado como �transformador de impedancia�. Éste genera la tensión y corriente suficiente que en conjunto con los transistores NPN de propósito general (2N2222) excitaran las bobinas de los relay. La característica mas importante de esta configuración, es la obtención de una gran corriente de salida capas de mover un relay con bobina de 12Vcc. El circuito aquí propuesto, nos da la ventaja de tener un bajo consumo en el circuito, pero la desventaja esta dada en los amplificadores operacionales, ya que si una de sus cuatro etapas amplificadoras se daña, hay que sustituir el circuito integrado completo.

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PLC 5 entradas (4 salidas todo o nada + 1 salida analógica 4bits)

ANALISIS DE CIRCUITO El circuito aquí planteado, es la implementación de un conversor digital / analógico de 4bits con un sencillo circuito integrado... el CD4066 o el CD4016, que es un cuádruple interruptor bilateral diseñado para la transmisión o multiplexado de señales digitales o analógicas puede considerar como un interruptor de conmutación, cada uno de los interruptores dispone de un pin de control y dos pines de entrada / salida. Para implementarlo como conversor D/A de 4bits, se colocaran a las salidas del integrado una simple red de atenuadores en conexión mixta (serie-paralelo) para generar distintos rangos de voltajes a las diferentes salidas, y como conclusión, la suma vectorial de las caídas de tensión te darían una escala de voltajes distintas al entrante, osea, donde las distintas combinaciones de los terminales de control entregan en la salida del circuito un nivel de tensión que corresponde particularmente a cada combinación.

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PLC 5 entradas (6salidas todo o nada + display analógico de 7 segmentos)

ANÁLISIS DE CIRCUITO Como se ve en el diagrama superior, se ha implementado un decodificador �bcd� para la utilización de un display de 7 segmentos. Aunque en el diagrama superior no se tuvo en cuenta, hay que prever que los pines 6,7,8,9(output 2-3-1-0) del microcontrolador, son los pines requeridos para el manejo de datos que van al deco, por tanto, debería colocársele en estos terminales unas pequeñas llaves selectoras, dado que estos terminales, también son utilizados para la maniobras de los relay, y cuando se este utilizando valores binarios para que el deco los traduzca en el display, tendremos movimientos no deseados en algunos relay.

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�objetivos de las Salidas�:

Las salidas sencillamente con una pequeña configuración schmitt tigger de transistores podemos mover relay o bien algún triac, si queremos algo màs discreto, podemos utilizar nuevamente opto-triacs a su salida y estos excitar triacs o tiristores (dependiendo de la carga u uso que se le quiera dar a la salida); Lamentablemente, el microcontrolador carece de una salida análoga, pero con un poco de ingenio, podemos llegar hacer algo muy similar a una salida análoga utilizando mas de una salida...Por ejemplo, si quisiéramos darle velocidad a un motor, tanto acelerarlo como desacelerarlo, sencillamente podríamos utilizar el sistema PWM dándole arranques y pausas continuas en diferentes lapsos de tiempos intermitentes. Otro de los ejemplos que se me ocurren, en el caso de querer hacer un pequeño variador de frecuencia para poder dominar la velocidad de un motor mas grande, podríamos utilizar 4 tiristores excitados aleatoriamente por los relay de salida a un tiempo dado de excitación y retardo que sea intermitente. Hay que tener en cuenta, que no es un variador de frecuencia vectorial, así que no se tendría mucho torque en algunas velocidades u frecuencias bajas. El ultimo ejemplo o idea que se me ocurre para tener una salida tipo analógica, y no me quiero ir por las ramas así que voy a dar estos últimos ejemplos que se me ocurrió, seria la implementación al circuito, de un interruptor bilateral, por ejemplo el CD4066 o CD4016;Osea... utilizamos 4 salidas del microcontrolador para las entradas de control del interruptor bilateral (que son 4), y en las entradas de este le aplicamos un voltaje...para terminar, en las cuatro salidas le colocaríamos una simple red de atenuadores en paralelo para generar distintos rangos de voltajes a las diferentes salidas, y como conclusión, la suma vectorial de las caídas de tensión te darían una escala de voltajes distintos al entrante. La otra implementación seria la de colocar un CD4017, que es un contador / divisor o decodificador de 10 salidas. La configuración de este seria la de colocarle a sus salidas distintas resistencias y a cada pulso de reloj, obtendríamos un voltaje diferente. Para este caso, solo se utilizaría una salida del microcontrolador, pero en si, lamentablemente, este no es un muy buen método de obtener una salida analógica, dado a que cuando se desee ir a un punto determinado de tensión, se deberá pasar por todas las que están anterior a esta. Para el caso anterior, es mejor la utilización de CD4029, que es un contador sincrónico �UP-DOWN�, preajustable binario / década. Es un contador de 4bits que opera como década (0000 a 1001), tanto en el sentido creciente, como decreciente. Además de la entrada normal de �CLOCK�(información de tipo serie) posee 4 entradas disponibles para información paralela. Estas entradas permiten que el contador sea cargado con un determinado dato(numero binario) 3 inicie la cuenta desde allí. Nuevamente, como en los casos anteriores, utilizamos a las salidas de este contador una conexión mixta de resistencias (conexión serie y paralelo) formando así una simple red de atenuadores en para generar distintos rangos de voltajes a las diferentes combinaciones de salidas, ya que la suma vectorial de las caídas de tensión existentes en cada una de las salidas habilitadas, te darían una escala de voltajes distintos

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Breve vista del Software y lenguaje de Programación Introducción a los PICAXE: El microcontrolador PIC, es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circuitos de entradas y salidas en una sola unidad. El sistema PICAXE, a diferencia de los PIC estándar, no vienen en blanco, osea, estos ya vienen cargados con un programa de control específico para hacer de este, un uso mas fácil, más inteligente y fácil de usar. Estos microcontroladores pueden ser programados una y otra vez sin la necesidad de un costoso programador PIC, borrador o complejo sistema electrónico. El microcontrolador es programado (con un simple programa en BASIC simplificado o un diagrama de flujo) mediante una conexión de tres alambres conectada al puerto serie del ordenador.

El sistema de desarrollo PICAXE hace las cosas todavía más sencillas para el programador, ya que cuenta con dos opciones de diseñar una aplicación: una por medio de diagramas de flujo y otra por medio de �BASIC�, lo ventajoso del PICAXE radica en el hecho de que se trata de un microcontrolador PIC que, en un segmento de memoria ROM interna le ha sido grabado desde su fabricación, un firmware a manera de BIOS que simplifica la forma de programarlo. Al igual que en todos los sistemas de desarrollo, existen ya predefinidas toda una serie de tarjetas de prácticas sobre las cuales podemos emular las aplicaciones que hemos diseñado, pero gracias al firmware que poseen los microcontroladores PICAXE �se puede armar la aplicación completa incluyendo al microcontrolador�, y sobre la aplicación programarlo sin necesidad del sistema de desarrollo, ni del circuito programador de microcontroladores. De hecho, el sistema PICAXE hace más accesible la programación de microcontroladores a todas aquellas personas que tan sólo cumplan con el único e indispensable requisito que es el de querer aprender. Vea en la figura una �pantalla� de la aplicación que nos permitirá realizar el programa que vamos a cargar adentro del PIC. Aquí no vamos a mencionar las ventajas y desventajas del sistema PICAXE con respecto a otros, lo único que podemos agregar es que se trata de otra manera de programar microcontroladores PIC, empleando diagramas de flujo y/o lenguaje BASIC (figura 3), con los cuales ya sea de manera conciente o totalmente implícita, recurrimos a ellos para elaborar un programa. (Diagrama de flujo-Imagen derecha-Programación BASIC-Imagen izq.)

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Ventajas del Sistema Picaxe: Como dijimos, el PICAXE es un sistema de microcontroladores PIC muy fácil de programar ya que utiliza un lenguaje BASIC muy sencillo, además de contar también con la posibilidad de programarlos con diagramas de flujo. Aprovecha todas las características de los microcontroladores de bajo costo que incorporan memoria FLASH. Algunas de las ventajas y características de picaxe: � memoria de programa 2x largo (80 line) � datos de memoria separados � 8/10 bit ADC opción � interruptores � reciben infrarrojos � soporte digital para censores de temperatura � control de radio-control servo motor � keyboard input (teclado en entradas) � control de radio-control servo motor � control de motores por PWM � opción de lectura de temperatura � contador de pulsos de entrada Mas sobre el Sistema PICAXE: El �cerebro� del sistema PICAXE es el microcontrolador de 18 pines PIC 16F627. Aunque los microcontroladores son relativamente baratos (algunos microcontroladores cuestan menos de �$1.50), los mismos son dispositivos muy complejos que contienen miles de transistores, resistencias y otros componentes electrónicos. El microcontrolador PICAXE almacena sus programas en su memoria FLASH �no volátil�. La ventaja de esta memoria es que no pierde el programa descargado cuando la fuente de alimentación (baterías) es desconectada del circuito � cuando las baterías son reconectadas el programa se inicia nuevamente. Sin embargo, cuando desee reprogramar el PICAXE, puede descargar un nuevo programa; esta acción borra el viejo programa almacenado en la memoria y almacena el nuevo programa en la memoria. La memoria sólo permite el almacenamiento de un programa a la vez. Tome en cuenta que no es posible sacar el programa fuera de la memoria del PICAXE para �leerlo�; por ende, si desea guardar el código de un programa para utilizarlo posteriormente debe guardarlo en su ordenador antes de descargarlo al PICAXE. El microcontrolador contiene además de la memoria ROM (Read Only Memory - Memoria de sólo lectura), memoria temporal RAM (Random Access Memory � Memoria de Acceso Aleatorio). La memoria RAM es una memoria �temporal� utilizada para almacenar información mientras el programa es ejecutado. La misma es utilizada normalmente para almacenar respuestas de sumas matemáticas que el microcontrolador hace mientras está trabajando. Esta memoria es �volátil�, lo cual significa que tan pronto las baterías son desconectadas, la información almacenada en la misma se pierde. Hay 14 bytes de memoria temporal disponibles y los mismos son denominados desde b0 a b13 dentro de los programas. DG-T

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Algunos de los comandos Básicos

WHITESPACE Whitespace es el término usado por programadores para definir las áreas blancas de un programa. Esto involucra espacios, etiquetas y líneas vacías. Cualquiera de éstos pueden usarse para espaciar el programa y hacerle una lectura e interpretación del programa actual mas fácil. Lo convencional para la programación y la utilización de WHITESPACE, es la colocación de las etiquetas en el lado izquierdo de la pantalla y lo que están escritas dentro de esas rutinas, escribirlos espaciadamente del margen izquierdo (se puede utilizar la altura de los dos puntos �:� para comenzar a escribir)

LOS COMENTARIOS Se usan los comentarios para agregar la información en el programa para una referencia futura. Ellos son completamente ignorados por la computadora durante el proceso del . Estos deben comenzar con un apóstrofe (�) o punto y coma (;) y continúa hasta el extremo del la línea. La palabra clave que REM también puede usarse para un comentario. No olvidar la colocación de estos signos, dado que sino, el programa funcionaria mal u bien, directamente no funcionaria. Ejemplos: high 0 � poner en alto la salida 0 high 0 ; make poner en alto la salida 0 high 0 REM poner en alto la salida 0

LAS CONSTANTES Las constantes son números u cantidades que se usan dentro del programa. El software formula estos enteros (cualquier número entero entre 0 y 65335) para la correcta funcion del programa. Pueden declararse las constantes de cuatro maneras: decimal, hexa, binario, y ASCII. Se teclean los números decimales directamente sin cualquier prefijo. Hexadecimal (hexa) se preceden los números con un dólar-($) o (el 0x) Los números binarios son precedidos por un por ciento-(%) Las ASCII con texto son adjuntas entrecomillas-(�) Ejemplos: 100 � 100 decimal $64 � 64 hex %01100100 � 01100100 binary �A� � �A� ascii (65) �Hello� � �Hello� - equivalent to �H�,�e�,�l�,�l�,�o� B1 = B0 ^ $AA � xor variable B0 with AA hex

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Variables La memoria RAM se usa para guardar los datos temporales de las variables que acarrea el programa para su funcionamiento. Esta memoria, es volátil, osea, cuando el microcontrolador deja de estar energizado, pierde toda la información almacenada en esta memoria. Hay tres tipos de variable � las de propósito general, las de almacenamiento, y las de función especial. Las variables de propósito general son aquellas que tienen como funciones el almacenamiento de datos para la función del programa, así este lo requiera. Hay 14 byte para almacenamiento de variables de propósitos generales. Éstos byte de variables son de la �b0� hasta la �b13�. El byte de las variables pueden guardar los números entero entre 0 y 255. El byte de las variables no pueden usar números negativos o fraccionarios. Estas variables, cuando lo utilizamos en algún programa, no nos advierten en el caso de operaciones matemáticas si nos pasamos del limite fijado entre 0-255 (por ejemplo 254 + 3 = 1) (2 - 3 = 255) Sin embargo, si se desea utilizar una numeración mas grande, pueden combinarse dos byte (w0-w6) y es capaz generar números enteros del 0 hasta 65335. Todas las variables de propósito generales se restablecen a 0 en un programa restablecido. son de la �w0� a la �w6�, y se construye como sigue: el w0 = el b1: el b0 el w1 = el b3: el b2 el w2 = el b5: el b4 el w3 = el b7: el b6 el w4 = el b9: el b8 el w5 = el b11: el b10 el w6 = el b13: el b12 Por consiguiente el byte más significante de w0 es el b1, y el byte menos significativo de el w0 es el b0. Las Variables de almacenamiento son situaciones de memoria adicionales asignadas para el almacenamiento temporal de byte de datos. Estas no pueden usarse en los cálculos matemáticos, pero puede usarse para guardar el byte temporalmente para el el uso de órdenes en el programa. El número de situaciones del almacenamiento disponibles varía, mientras dependiendo del tipo de PICAXE. Estas direcciones varían según las especificaciones técnicas del microcontrolador. Las Variables de la Función especiales let pin = leer el puerto de entrada let pins= leer el puerto de salida infra = una variable de lectura para el uso de entradas infrarrojas keyvalue = una variable para el uso de salidas de señales infrarrojas DG-T

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Las etiquetas (LABELS) Se usan las etiquetas como marcadores a lo largo del programa para marcar un posición en el programa dado a que este puede llegar a requerir en algún momento dado un �salto a...un punto especifico�. Estos saltos pueden estar dado por un comando GOTO, GOSUB u otro. Las etiquetas pueden ser cualquier palabra incluida con números, pero hay que tener en cuenta que las etiquetas deben empezar con una letra, y se define al final de la palabra con dos puntos(:) Ejemplo: loop: high 1 � poner en alto la salida 1 pause 5000 � esperar 5 segundos low 1 � poner en bajo la salida 1 pause 5000 � esperar 5 segundos goto loop � volver a loop

Creando etiquetas �main� y utilizando los comandos �high�, �low�, �pause� El siguiente programa enciende y apaga la salida 7 cada segundo. Cuando usted descarga este programa el punto decimal en la pantalla de siete barras del tablero electrónico debe encenderse y apagarse cada segundo. main: high7 pause 1000 low7 pause 1000 goto main Este programa utiliza los comandos high y low para controlar el pin de salida 7, y utiliza el comando de pausa para causar un retardo (1000 ms = 1 segundo).El último comando, el comando goto hace que el programa salte a la etiqueta main, que es el comienzo del programa. Esto significa que el programa es un bucle perpetuo. Note que la primera vez que la etiqueta es utilizada debe estar seguida por un símbolo de dos puntos (:). Este símbolo indica al ordenador que la palabra es una nueva etiqueta.

SYMBOL Pueden asignarse símbolos a los valores constantes, y también puede usarse como nombres, seudónimo para las variables. los valores Constantes y los nombres inconstantes son asignados siguiendo el nombre del símbolo con un signo igual-(=), seguido por la variable o constante. Los símbolos pueden usar cualquier palabra que no es una palabra clave reservada (por ejemplo el interruptor, lámpara, el rendimiento, etc.) Los símbolos pueden contener caracteres alfanumérico y pueden contener el guión bajo (flash_2) pero el primer carácter no puede ser un numérico (por ejemplo 1flash) El uso de símbolo no aumenta la longitud del programa. El ejemplo: symbol RED_LED = 7 � define a constant symbol symbol COUNTER = b0 � define a variable symbol let COUNTER = 200 � preload variable with value 200 loop: � define a program address � address symbol end with colons high RED_LED � switch on output 7 pause COUNTER � wait 0.2 seconds low RED_LED � switch off output 7 pause COUNTER � wait 0.2 seconds goto loop � loop back to start

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Recuerde que los comentarios [explicaciones posteriores al símbolo de apóstrofe (�)] facilitan mucho la comprensión de cada línea del programa. Estos comentarios son ignorados por el ordenador al descargar un programa al PICAXE. Las etiquetas ( �main:� en el programa de arriba) pueden ser cualquier palabra (con la excepción de palabras claves como por ejemplo �switch� ) pero DEBEN empezar con una letra. Cuando la etiqueta es definida por primera vez debe llevar al final el símbolo de dos puntos (:). Esto indica al ordenador que la palabra es una nueva etiqueta. Este programa utiliza el comando wait. Los comandos wait y pause se utilizan para crear retardos ó tiempos muertos. Sin embargo, el comando wait puede ser utilizado únicamente con segundos enteros mientras que pause se puede utilizar para retardos más cortos (el mismo se asigna en milésimas de segundo). Al comando wait se le pueden asignar números del 1 al 65, los cuales deber escribirse posterior al comando. Al comando pause se le pueden asignar números entre 1 y 65535. Es una buena técnica de programación usar tabulaciones ( o espacios) al inicio de líneas sin etiquetas de manera que los comandos estén alineados. El término �espacios en blanco� es utilizado por programadores para definir tabulaciones, espacios y líneas en blanco. Dichos ��espacios en blanco�, utilizados correctamente, hacen al programa mucho más fácil de leer y entender. Nota: Algunas versiones antiguas de lenguaje BASIC utilizan �números de línea� en vez de etiquetas para trabajar con los comandos goto. Desafortunadamente, este sistema puede ser muy inconveniente ya que si el programa es modificado posteriormente agregando o eliminando líneas, todos los números de línea posteriores deben ser modificados. El sistema de etiquetas utilizado en la mayor parte de las versiones modernas de lenguaje BASIC supera este problema automáticamente.

Utilizando los comandos �symbol bucles for...next� Con frecuencia es útil repetir una parte de un programa varias veces, por ejemplo al encender / apagar sucesivamente un diodo LED (Light Emitting Diode - Diodo emisor de luz). En estos casos un bucle for�next puede ser utilizado. Este programa enciende y apaga 15 veces el diodo LED conectado al pin de salida 7. El número de veces que el código debe ser repetido es almacenado, usando la variable b0 (el PICAXE tiene 14 variables de 1 byte para uso general, nombradas de b0 a b13), en la memoria RAM del chip PICAXE. Estas variables pueden ser renombradas usando el comando symbol con el fin de hacerlas más fácil de recordar. symbol counter = b0 � define la counter como b0 symbol dp = 7 � asignar al pin 7 con la palabra �dp� main: for counter = 1 to 15 �iniciar un bucle for...next hasta contar 15 veces high dp pause 1000 low dp pause 1000 next counter end

UTILIZANDO ENTRADAS (INPUTS) Sensores Digitales Un sensor digital es un simple sensor del tipo �interruptor� que solo puede estar en dos posiciones: encendido ó apagado Algunos ejemplos de sensores digitales comunes son: · microinterruptores · interruptores de botón de presión e interruptores oscilantes · interruptores de lengüeta

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El siguiente programa indica al PICAXE como reaccionar cuando los interruptores de botón de presión son presionados. En el programa el pin de salida 7 se ilumina cada vez que el interruptor de botón de la entrada 6 es presionado. main: if input 6 on then flash goto main flash: high7 pause 2000 low7 goto main

Sensores analógicos Los sensores analógicos miden señales continuas tales como luz, temperatura o posición. El sensor analógico provee de una señal que consiste en un voltaje variable. Este voltaje puede luego ser representado con un número del 0 al 255 (Por ejemplo muy oscuro = 0, luz muy brillante = 255) Ejemplos típicos de sensores analógicos son: · Fotorresistencias ó LDRs (Light Dependant Resistors - Resistencias variables con la luz ) · Termistores · Resistencias variables (potenciómetros) El tablero tutorial consta de una fotorresistencia montada en el mismo , la cual está conectada a la entrada 2 (input2).

Fotorresistencia (LDR) La fotorresistencia es un componente cuya resistencia varia al variar la intensidad de luz que incide sobre la misma, es decir, su resistencia cambia según el nivel de luz. Bajo luz brillante su resistencia es baja (típicamente alrededor de 1k) mientras que en la oscuridad su resistencia es muy alta (típicamente alrededor de 1M). A continuación se muestra el símbolo y la curva típica de resistencia contra intensidad de luz para la fotorresistencia: La fotorresistencia está conectada a la entrada 2 en configuración de divisor de voltaje.

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Leyendo canales de entradas analógicas El valor de una entrada analógica puede ser fácilmente copiado dentro de una variable utilizando el comando readadc. El valor de la variable (0 a 160) puede luego ser probado. El siguiente programa enciende un diodo LED si el valor es mayor que 120 y otro diodo LED si el valor es menor de 70. Si el valor está entre 70 y 120, ambos diodos LED permanecen apagados. Note que el microcontrolador PICAXE-18 tiene tres canales analógicos nombrados del 0 al 2. En el tablero tutorial la fotorresistencia está conectada permanentemente al pin 2, pero los otros dos canales (0 y 1) están libres para conectar otros sensores. Frecuentemente al utilizar sensores análogos es necesario calcular el valor de �umbral� necesario para el programa (esto es, los valores 70 y 120 en el programa anterior). El comando debug permite ver fácilmente el valor en �tiempo real� de un sensor permitiendo calcular el valor umbral experimentalmente. Al ejecutar este programa aparecerá una ventana de depuración (debug) en la pantalla del ordenador, indicando el valor de la variable b0. A medida que el sensor es probado con la variable, la ventana va indicando la lectura actual del sensor.

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SISTEMAS DE NÚMEROS Los microcontroladores operan realizando un gran número de comandos en un espacio de tiempo muy corto procesando señales electrónicas. Estas señales están codificadas en sistema binario � la señal puede ser high (1) o low (0). El sistema numérico utilizado diariamente es el sistema decimal. Este sistema numérico utiliza diez dígitos (del 0 al 9) para explicar que tan grande o pequeño es el número. Sin embargo al trabajar con microcontroladores es muchas veces más fácil trabajar en código binario; especialmente al tratar de controlar múltiples salidas al mismo tiempo. Un sólo dígito binario es conocido como un �bit� (binary digit � dígito binario). El sistema PICAXE utiliza 8 bits (1 byte), teniendo al dígito menos significativo en el extremo derecho y al dígito más significativo en el extremo izquierdo. Por consiguiente, el número binario %11001000 pone a los bits 7,6,3 en high (1) y al resto en low (0). El símbolo % indica al ordenador que está trabajando en sistema binario y no en decimal. La utilización del código binario permite controlar las ocho salidas al mismo tiempo, en vez de sólo utilizar los comandos high y low. El siguiente programa demuestra como hacer que la pantalla de siete barras del tablero tutorial cuente del 0 al 9. Cada línea �let pins =� cambia el número de barras encendidas en la pantalla de siete segmentos. Esto es mucho más rápido que utilizar muchísimas veces los comandos high y low para hacer lo mismo.

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Visualizando Cifras Analógicas en la Pantalla de Siete Barras Este programa �lee� la cantidad de luz detectada por la fotorresistencia en la entrada 2 y luego visualiza una cifra asignada a dicha cantidad de luz en la pantalla de siete segmentos.

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Controlando motores paso a paso Los motores paso a paso, son motores de alta precisión comúnmente utilizados en unidades de disco, impresoras, plotters y relojes de ordenadores. A diferencia de los motores de CC, los cuales giran libremente al aplicarles potencia, los motores paso a paso requieren que su fuente de alimentación sea continuamente �impulsada� en cuatro patrones diferentes. Por cada impulso, el motor se mueve un �paso�, típicamente 7.5° (requiriendo por lo tanto 48 pasos para una revolución completa). Los motores paso a paso tienen algunas limitaciones. Primero, el consumo de potencia es mayor cuando el motor está detenido (debido a que todas las bobinas requieren estar energizadas). Segundo, la velocidad de operación está limitada a aproximadamente 100 �pasos� por segundo, lo cual equivale a 2 revoluciones por segundo ó 120 RPM. El motor paso a paso contiene una serie de electroimanes fijos a la armadura central y cuatro bobinas ubicadas alrededor de la carcasa del motor. Cuando corriente eléctrica pasa por estas bobinas, las mismas generan un campo magnético el cual atrae ó repele a los electroimanes permanentes en la armadura, provocando que la armadura gire un �paso� hasta que los campos magnéticos estén alineados. Luego, las bobinas son energizadas con un patrón diferente para crear un campo magnético diferente y provocar que la armadura gire otro �paso�. Para hacer que la armadura gire continuamente, las cuatro bobinas internas del motor paso a paso deben ser encendidas y apagadas continuamente en cierto orden. El chip controlador ULN2003A del tablero tutorial provee del método necesario para interrelacionar a estas cuatro bobinas. El motor paso a paso debe ser conectado a los agujeros en el tablero tutorial de la siguiente manera: Cable Negro 2 + Cable Blanco 3 + Cable Amarillo 0 � Cable Rojo 1 � Cable Naranja 2 � Cable Marrón 3 � La siguiente tabla muestra los cuatro �pasos� distintos requeridos para hacer girar el motor: Para hacer girar al motor en dirección contraria, los pasos deben ser invertidos (4-3-2-1-4-etc. en vez de 1-2-3-4-1-etc.) Nota: La configuración del alambrado de los motores paso a paso puede variar según el fabricante. Por lo tanto, puede que sea necesario reorganizar las conexiones de las bobinas para que la secuencia mostrada arriba opere correctamente. Un arreglo incorrecto de las bobinas puede causar que el motor vibre en una dirección y otra en vez de girar continuamente. La mayoría de los motores paso a paso están diseñados para trabajar a 12 V, pero generalmente pueden trabajar sin problemas (aunque con un torque reducido) a 6 V.

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El siguiente programa también puede utilizar un número binario para encender y apagar todas las líneas de salida al mismo tiempo. La siguiente tabla muestra el número binario de salida para cada paso Intente cambiar la velocidad de giro alterando el valor del retardo (delay) en el siguiente programa

high-low Syntax: HIGH pin / LOW pin El pin es un variable y o constante (0-7) qué posee dos estados lógicos diferentes(1/0). La función de �HIGH PIN�, es la de poner en alto o mejor dicho, poner en estado lógico 1 un pin de salida La función de �LOW PIN�, es la de poner en bajo o mejor dicho, poner en estado lógico 0 un pin de salida Ejemplo: loop: high 1 � poner en alto salida 1 pause 5000 � esperar o generar un retardo de 5 segundos low 1 � poner en bajo salida 1 pause 5000 � esperar o generar un retardo de 5 segundos goto loop � volver a la etiqueta LOOP

pause La sintaxis: PAUSA o RETARDO en milisegundos Pause es un variable / constante (0-65535) qué especifica en cuántos milisegundos se hará la pausa u retardo. La orden de la pausa crea un retraso de tiempo (en el milisegundos a 4MHz). El retraso de tiempo mas largo posible con este comando es simplemente de 65 segundos. Durante una pausa la única manera de que reaccionen las salidas según el programa, se debe utilizar el comando SETINT, ya que al colocar pausas u retardos prolongados y las entradas son variantes, las salidas no accionaran según programa, no hasta haber finalizado el tiempo estipulado para la pausa . loop: high 1 � poner en alto salida 1 pause 5000 � esperar 5 segundos low 1 � poner en bajo salida 1 pause 5000 � esperar 5 segundos goto loop � volver a la etiqueta LOOP

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Este comando, puede utilizar variables for b1 = 1 to 5 � inicia un bucle FOR...NEXT y repite el programa 5 veces pause 60000 � esperar 60 segundos next b1 � siguiente conteo Por consiguiente, como vemos en este ejemplo, al finalizar las cinco repeticiones del programa, logramos crear un retardo de 5 minutos (300000miliseg.= 300seg=5 min)

wait La sintaxis: ESPERA o RETARDO en segundos Wait es una constante (1-65) qué especifica cuántos segundo se debe de hacer una pausa. Éste es un comando que genera retardos u esperas y que no puede utilizarse con las variables El ejemplo: loop: switch on 7 � activar o poner alto salida 7 wait 5 � esperar 5 segundos switch off 7 � desactivar o poner en bajo salida 7 wait 5 � esperar 5 segundos goto loop � volver a la etiqueta LOOP

SUB-PROCEDIMIENTOS Un sub-procedimiento es un �mini-programa� separado el cual puede ser llamado desde el programa principal. Una vez que el sub-procedimiento ha sido ejecutado, el programa principal continua. Los sub-procedimientos son frecuentemente utilizados para separar el programa principal en pequeñas secciones para hacerlo más fácil de comprender. Subprocedimientos que realizan tareas comunes pueden también ser copiados de programa a programa para ahorrar tiempo. El siguiente programa utiliza dos sub-procedimientos para separar las dos secciones principales del programa (�flash� y �noise�).

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Este segundo programa muestra como una variable puede ser utilizada para transferir información hacia un sub-procedimiento. En este caso la variable b2 es utilizada para indicar al controlador que debe ejecutar el sub-procedimiento flash primero cinco y luego quince veces.

Adjuntándole más salidas a nuestro sistema - Conecte una salida (Por ejemplo la salida7) de un primer chip PICAXE a la entrada0 de un segundo chip PICAXE-18. Programe el segundo chip PICAXE-18 con el siguiente programa:

De esta manera se pueden controlar las ocho salidas del segundo chip utilizando el comando serout 7,N2400,(b2) en el primer chip, en donde �b2� contiene los valores de pin (0 a 255) deseados en el segundo chip. Esto le da un total de 15 salidas disponibles.

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If...then If...and...then If...or...then La sintaxis: If...then (si...�la variable X�...tiene la condición�X�...entonces...�tomara la dirección�...) If...and...then (si...�la variable X�...y...�la variable X�...tiene la condición �X�...entonces...�tomara la dirección�...) If...or...then (si...�la variable X�...o...�la variable X�...tiene la condición �X�...entonces...�tomara la dirección�...) Tanto �If...then, If...and...then, If...or...then�, son comandos que condicionan diferentes tipos de acciones. Estas acciones están dadas según las condiciones y o comparaciones que se le aplican a las variables y o constantes provenientes de las lecturas de las entradas u valores resultados de operaciones matemáticas realizadas entre las variables mismas almacenadas; osea, estos comandos, según la condición u comparación, nos da como resultado una acción. Esta acción, para definirla mejor, es una salto a una dirección de una etiqueta o lugar especifico en el programa si la condición es verdad; en el caso de que la condición sea falsa, saltará y seguirá leyendo las siguientes líneas. Las condiciones aplicadas en estos comandos son las siguientes: = igual a <> no igual a != no igual a > mayor que /mas de >= mayor o igual a < menor que / menos de <= menor o igual a Ejemplo: loop: if pin0 = 1 then flsh � si la entrada 0 es igual a 1 ir ala etiqueta FLSH goto loop � en el caso contrario volver a la etiqueta LOOP flsh: high 1 � activar salida 1 pause 5000 � esperar 5 segundos low 1 � desactivar salida 1 goto loop � volver a la etiqueta LOOP Otros ejemplos: (función AND con 2 entradas) if pin1 = 1 and pin2 = 1 then flsh (Función AND con 3 entradas) if pin0 =1 and pin1 =1 and pin2 = 1 then flsh (Función OR con 2 entradas) if pin1 =1 or pin2 =1 then flsh (Función de comparación entre una variable y la lectura de una entrada analógica) readadc 1,b1 if b1 >= 100 and b1 <= 200 then flsh

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for...next La sintaxis: PARA la variable �X� = empieza en 1 y termina en �X�(incrementa) - La variable �X� se usará como el contador de la vuelta - La salida es el valor inicial de variable - El extremo es el valor del acabado de variable - El incremento es un valor optativo de que atropella el valor del contador predefinido +1. Si el Incremento es el precedido por un �- ', se asumirá que la Salida es mayor que el Extremo, y por consiguiente el incremento se substraerá (en lugar de agregar) en cada vuelta. La función: Repite una sección de códigos u funciones del programa que estén dentro de los comandos �FOR� y �NEXT� tantas veces lo sentencie el mismo comando .Cuando se trabaja con variables de almacenamiento como los byte (b0-b1-b2-etc), la vuelta puede repetirse hasta 255 veces. Cada vez el que llega al final de línea (NEXT) se localiza el valor de la variable asignada y se incrementa (y o decrece) por el valor del paso (+1 por defecto). Ejemplo: loop: for b0 = 1 to 20 � repite la etiqueta loop 20 veces high 1 � activar salida 1 pause 500 � esperar medio segundo low 1 � desactivar salida 1 pause 500 � esperar medio segundo next b0 � siguiente conteo hasta llegar a 20, llegado a 20, sigue con las líneas de abajo pause 2000 � espera 2 segundos goto loop � volver a la etiqueta LOOP

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pulsin La sintaxis: PULSIN-ESTADO del las entradas variables - El pin es un variable / constant (0-7) qué especifica los I/0 fijan para usar. - El estado es un variable / constant (0 o 1) qué especifica qué borde debe ocurrir antes de empezar la medida en 10us unidades (4MHz resonador). - La variable recibe el resultado (1-65535). Si la interrupción ocurre (0.65536s) el resultado sea 0. El comando PULSIN mide la longitud de un pulso en una entrada definida. Cuando esta en el periodo de interrupción, ningún pulso activa el cronometro, osea el resultado será 0. Use el orden de la cuenta para contar el número de pulsos con un tiempo u periodo especificado. Es normal usar una palabra inconstante con este orden. Afecte de Velocidad del Reloj Aumentada: 4MHz 10us unidad la interrupción de 0.65536s 8MHz 5us unidad la interrupción de 0.32768s 16MHz 2.5us unidad la interrupción de 0.16384s Ejemplo: pulsin 3,1,w1 �memorizar y guardar la longitud del pulso de la entrada3 en la variable w1

pulsout Syntax: ENTRADAS para un pulso de salida EL PIN,TIME DE PULSOUT - El PIN es un variable / constant (0-7) qué especifica los I/0 fijan para usar. - Time es un variable / constant que especifica el periodo (0-65535) en 10us unidades (4MHz resonador). La función: El rendimiento un pulso cronometrado invirtiendo un alfiler durante algún tiempo. La información: El orden del pulsout genera un pulso de tiempo de longitud. Si el rendimiento es inicialmente muja, el pulso será alto, y viceversa. Este orden automáticamente configura el alfiler como un rendimiento, pero para el funcionamiento fiable en 8 alfiler PICAXe usted deba asegurar que este alfiler es un rendimiento antes de usar el orden. Afecte de Velocidad del Reloj Aumentada: 4MHz 10us unidad 8MHz 5us unidad 16MHz 2.5us unidad loop: pulsout 4,150 � send a 1.50ms pulse out of pin 4 pause 20 � pause 20 ms goto loop � loop back to start

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el readadc La sintaxis: EL CHANNEL,VARIABLE DE READADC - el cauce es un variable / constant que especifica el pin de la entrada (0-7) - La variable recibe el byte de los datos leído. La función: Lea los ADC encauzan (8 resolución del pedazo) los volúmenes en la variable. La información: El orden del readadc se usa para leer el valor analógico del los microcontroller entraron los alfileres. Note que no todas las entradas tienen ADC interior la funcionalidad - el cheque la mesa debajo de para el PICAXE corte usted está usando. En el microcontrollers con �compartido ' entra que el alfiler de ADC también es un alfiler de la entrada digital. En el microcontrollers con �' separado entra que los alfileres de ADC son los alfileres separados. La resolución de ADC también se muestra en la mesa. El orden del readadc se usa para leer todos los tipos. Sin embargo con 10 pedazo ADC teclea la lectura se redondeará a un el byte el valor 8 pedazos. Use que los readadc10 ordenan para leer el 10 valor del pedazo lleno. La bajo-resolución las entradas de ADC son basado en el microcontrollers el 16 paso interior el comparator en lugar del módulo de ADC interior convencional. La resolución del An8-pedazo la entrada analógica proporcionará 256 lecturas analógicas diferentes (0 a 255) encima del rango de voltaje lleno (por ejemplo 0 a 5V). UNA bajo-resolución el testamento de la entrada analógico proporcione 16 lecturas encima de los más bajo dos-tercios del voltaje vaya (por ejemplo 0 a 3.3V). No las lecturas están disponibles en el tercio superior del voltaje vaya. Para asegurar la consistencia entre la norma y bajo-resolución las lecturas de la entrada analógicas, el bajo-resolución que sigue leyendo PICAXE-08 y 18 testamento �salta ' en 16 pasos discretos entre el las lecturas del 8-pedazo normales más cercanas, según la mesa debajo de. Ejemplo: loop: readadc 1,b1 �lee el valor de la entrada 1 y lo coloca en la b1 if b1 > 50 then flsh � si la variable b1 es mayor a 50, salta a flsh goto loop � sino vuelve a loopelse loop back to start flsh: high 1 � switch on output 1 pause 5000 � wait 5 seconds low 1 � switch off output 1 goto loop � loop back to start

Los comandos que hemos visto hasta ahora, han sido algunos de los comandos básicos mas utilizados para la programación de este sistema, hay muchos mas comandos para mencionar, pero solo mencione estos dado a que son los que mas utilizo cuando utilizo este sistema. No obstante, anexo al presente documento, todos los manuales de programación del presente sistema para su mayor interpretación y dominio del lenguaje de programación.

Fin �Parte 1�

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NOTA: Adjunto con este documento, pequeño archivo (1era parte) para ejercitación de lógicas de control... sencillo y muy deducible sobre programación LADDER � BASIC entre otros y su interpretación como diagrama eléctrico... En el próximo capitulo, veremos un poco mas sobre el lenguaje y instrucciones de programación y sumado a ello, daremos ejemplos y desarrollos de instrumentos tales como:

Tacómetro para control de velocidad en motores. Variador de Frecuencia para pequeños motores AC Encoders varios Instrumento Medidor de distancia y o caudal por intermedio de ultrasonido. Pequeños actuadores PID Instrumento �Vigía� para maquinaria electromecánica, automotores y elevadores

(circuito para gestión de seguridad) Instrumentos para lectura de temperatura Instrumentos para lectura y emisión de datos por INFRAROJO DATALOGER Instrumentos varios - misceláneas - Pequeño paseo por mi resiente creación que es un SOFTWARE de compilación

LADDER-BASIC, DIAGRAMA de COMPUERTAS-BASIC, DIAGRAMA DE FLUJO-BASIC... este programa, genera el código BASIC de programación para el PICAXE , apartir de la elaboración de diagramas de flujos (grafset), diagramas de compuertas OR-AND-NOT-TIMER(entre otras funciones), y el viejo sistema mas común de programación de PLC, que es el sistema LADDER(escalera).

Para mas información: Torres Alejandro Martin Tec. Sup. Electromec. Orientación en electrónica y automatización y control Industrial Ing. Electrónico Orientación Instrumentación y Control Industrial (torres.electrónico@gmail.com)

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ESTOS SON DOS DESARROLLOS DE PCB MIOS...REALICE VARIOS, PERO ESTOS SON LOS MAS SENCILLOS:

PLC (8 salidas todo o nada) �versión 1� PLC (8 salidas todo o nada) �versión 2�

Dosificadora de fluidos Liquidos Grabadora portátil de microcontroladores Vista genérica del PLC sin Chasis

Torres Alejandro Martin Tec. Sup. Electromec. Orientación en electrónica y automatización y control Industrial Ing. Electrónico Orientación Instrumentación y Control Industrial (torres.electrónico@gmail.com)

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