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Para el PLC los ejemplos programados consideran ejemplos de la programación de lógica de la escala del PLC

LÓGICA DE LA ESCALA


Diagramas de la “escala”

Los diagramas de la escala son diagramas esquemáticos especializados de uso general documentar sistemas de lógica de control industriales. Se llaman los diagramas de la “escala” porque se asemejan a una escala, con dos carriles verticales (energía de la fuente) y tantos “peldaños” (las lineas horizontales) pues hay circuitos de control a representar. Si quisiéramos dibujar un diagrama simple de la escala que demostraba una lámpara que es controlada por un interruptor de la mano, parecería esto:

Las designaciones del “L1” y del “L2” refieren a los dos postes de una fuente de 120 VAC, a menos que se indicare en forma diferente. El L1 es el conductor “caliente”, y el L2 es (“neutral”) el conductor puesto a tierra. Estas designaciones no tienen nada hacer con los inductores, apenas hacer las cosas que confunden. La energía de abastecimiento real del transformador o del generador a este circuito se omite para la simplicidad. En realidad, el circuito mira algo similar:

Típicamente en circuitos de lógica industriales del relais, pero no siempre, el voltaje de funcionamiento para los contactos del interruptor y las bobinas del relais ser 120 voltios de CA. La CA de tensión inferior e incluso los sistemas de la C.C. se construyen y se documentan a veces según diagramas de la “escala”:

Siempre y cuando el interruptor entra en contacto con y las bobinas del relais es todo el adecuado clasificado, no importa realmente con qué nivel de voltaje se elige para que el sistema funcione.

Observar el número “1” en el alambre entre el interruptor y la lámpara. En el mundo real, ese alambre sería etiquetado con ese número, usar etiquetas del encogimiento del calor o del pegamento, dondequiera que fuera conveniente identificar. Los alambres que llevan al interruptor serían etiquetados “L1” y “1,” respectivamente. Los alambres que llevan a la lámpara serían etiquetados “1” y “L2,” respectivamente. Estos números del alambre hacen la asamblea y el mantenimiento muy fáciles. Cada conductor tiene su propio número único del alambre para el sistema de control que ha utilizado adentro. Los números del alambre no cambian en ninguna ensambladura o nodo, incluso si tamaño del alambre, color, o los cambios de la longitud que van en o fuera de un punto de conexión. Por supuesto, es preferible mantener colores constantes del alambre, pero esto no es siempre práctico. Qué importa es que, punto continuo en un circuito de control posee eléctricamente el mismo número del alambre. Llevar esta sección de circuito, por ejemplo, con el alambre #25 como punto solo, eléctricamente continuo que rosca muchos diversos dispositivos:

En diagramas de la escala, el dispositivo de carga (lámpara, bobina del relais, bobina del solenoide, etc.) se dibuja casi siempre en el lado derecho del peldaño. Mientras que no importa eléctricamente donde la bobina del relais está situada dentro del peldaño, importa qué extremo de la fuente de alimentación de la escala se pone a tierra, para la operación confiable.

Toma por ejemplo este circuito:

Aquí, la lámpara (carga) está situada en el lado derecho del peldaño, y así que es la conexión de tierra para la fuente de energía. Ésta no es ningún accidente o coincidencia; algo, es un elemento útil de la buena práctica del diseño. Suponer que el alambre #1 eran entrar en contacto con accidentalmente la tierra, el aislamiento de ese alambre que es frotado apagado de modo que el conductor pelado entrara en contacto con puesto a tierra, conducto del metal. Nuestro circuito ahora funcionaría como esto:

Con ambos lados de la lámpara conectada con la tierra, la lámpara “será puesta en cortocircuito hacia fuera” e incapaz de recibir energía de encenderse para arriba. Si el interruptor fuera cerrarse, habría un cortocircuito, soplando inmediatamente el fusible.

Sin embargo, considerar qué sucedería al circuito con la misma avería (tierra que entra en contacto con del alambre #1), a menos que este vez intercambiemos las posiciones del interruptor y del fusible (el L2 todavía se pone a tierra):

Esta vez el poner a tierra accidental del alambre #1 forzará energía a la lámpara mientras que el interruptor no tendrá ningún efecto. Es mucho más seguro tener un sistema que sople un fusible en caso de avería de tierra que tener un sistema que energice incontrolable las lámparas, los relais, o los solenoides en caso de misma avería. Por esta razón, las cargas se deben siempre situar lo más cerca posible el conductor puesto a tierra de la energía en el diagrama de la escala.

  • REVISIÓN:
  • Los diagramas de la escala (a veces llamados “lógica de la escala”) son un tipo de notación eléctrica y símbolos usados con frecuencia para ilustrar cómo se interconectan los interruptores y los relais electromecánicos.
  • Las dos líneas verticales se llaman los “carriles” y fijación a los postes opuestos de una fuente de alimentación, generalmente 120 voltios de CA. El L1 señala el alambre “caliente” y el L2 de la CA el conductor (puesto a tierra) “neutral”.
  • Las lineas horizontales en un diagrama de la escala se llaman los “peldaños,” cada uno que representa una rama única del circuito paralelo entre los postes de la fuente de alimentación.
  • Típicamente, los alambres en sistemas de control se marcan con números y/o letras para la identificación. La regla es, todos (eléctricamente los puntos permanentemente conectados del campo común) debe llevar la misma etiqueta.

Funciones de lógica de Digitaces

Podemos construir simplemente las funciones de lógica para nuestro circuito hipotético de la lámpara, usar contactos múltiples, y documentamos estos circuitos absolutamente fácilmente y comprensible con los peldaños adicionales a nuestra “escala original.” Si utilizamos la notación binaria estándar para el estado de los interruptores y de la lámpara (0 para no actuado o desenergizado; 1 para actuado o energizado), una tabla de verdad se puede hacer para demostrar cómo la lógica trabaja:

Ahora, la lámpara se adelantará si se actúa el contacto A o el contacto B, porque todo lo que toma para que la lámpara sea energizada es tener por lo menos una trayectoria para la corriente del L1 del alambre para atar con alambre 1. Qué tenemos es una función simple O de lógica, ejecutada con nada más que contactos y una lámpara.

Podemos mímico Y la función de lógica atando con alambre los dos contactos en serie en vez de paralelo:

Ahora, la lámpara se energiza solamente si el contacto A y el contacto B se actúan simultáneamente. Una trayectoria existe para la corriente del L1 del alambre a la lámpara (alambre 2) si y solamente si ambos contactos del interruptor son cerrados.

La inversión lógica, o NO, función se puede realizar en un contacto entrado simplemente usando un contacto normalmente cerrado en vez de un contacto normalmente abierto:

Ahora, la lámpara se energiza si el contacto no se actúa, y se desenergiza cuando se actúa el contacto.

Si tomamos nuestro O la función e invertimos cada “entrada” con el uso de contactos normalmente cerrados, terminaremos para arriba con una función del NAND. En una rama especial de las matemáticas conocida como álgebra boleana, este efecto de la identidad de la función de puerta que cambia con la inversión de las señales de entrada es descrito por DeMorgan's Theorem, a conforme a se explore más detalladamente en un capítulo posterior.

La lámpara será energizada si cualquier contacto es unactuated. Saldrá solamente si ambos contactos se actúan simultáneamente.

Asimismo, si tomamos nuestro Y la función e invertimos cada “entrada” con el uso de contactos normalmente cerrados, terminaremos para arriba con a NI funcionaremos:

Un patrón se revela rápidamente cuando los circuitos de la escala se comparan con sus contrapartes de la puerta de lógica:

  • Los contactos del paralelo son equivalentes a O a la puerta.
  • Los contactos de la serie son equivalentes a Y a la puerta.
  • Los contactos normalmente cerrados son equivalentes NO a una puerta (inversor).

Podemos construir funciones de lógica combinacional agrupando contactos en arreglos serie-paralelos, también. En el ejemplo siguiente, tenemos una función del Exclusive-OR construida de una combinación de Y, O, y de las puertas del inversor (NO):

El peldaño superior (el contacto A del NC en serie sin el contacto B) es el equivalente de la combinación de la puerta de la tapa NOT/AND. El peldaño inferior (no hay contacto A en serie con el contacto del NC B) el equivalente de la combinación de la puerta de la parte inferior NOT/AND. La conexión paralela entre los dos peldaños en el alambre número 2 forma el equivalente del O de la puerta, en permitir que el peldaño 1 o 2 sonados energice la lámpara.

Para hacer la función del Exclusive-OR, tuvimos que utilizar dos contactos por entrada: uno para la entrada directa y el otro para “invirtió” la entrada. Los dos contactos de “A” son actuados físicamente por el mismo mecanismo, al igual que los dos contactos de “B”. La asociación común entre los contactos es denotada por la etiqueta del contacto. No hay límite a cuántos contactos por el interruptor se pueden representar en un diagrama de la escala, como cada nuevo contacto en cualquier interruptor o el relais (normalmente abierto o normalmente cerrado) usado en el diagrama se marca simplemente con la misma etiqueta.

A veces, los contactos del múltiplo en un solo interruptor (o el relais) son señalados por las etiquetas de un compuesto, tales como “A-1” y “A-2” en vez de dos etiquetas de “A”. Esto puede ser especialmente útil si usted quiere señalar específicamente a que fijado de contactos en cada interruptor o relais se está utilizando para los cuales pieza de un circuito. Para el motivo de la simplicidad, me refrenaré de tal etiquetado elaborado en esta lección. Si usted ve una etiqueta común para los contactos múltiples, usted sabe que esos contactos todos son actuados por el mismo mecanismo.

Si deseamos invertir la salida de cualquier función de lógica switch-generated, debemos utilizar un relais con un contacto normalmente cerrado. Por ejemplo, si queremos energizar una carga basada en lo contrario, o NO, de un contacto normalmente abierto, podríamos hacer esto:

Llamaremos el relais, el “relais de control 1,” o CR1. Cuando la bobina del CR1 (simbolizado con los pares de paréntesis en el primer peldaño) se energiza, el contacto en el segundo peldaño se abre, así desenergizando la lámpara. Del interruptor A a la bobina del CR1, la función de lógica es noninverted. El contacto normalmente cerrado actuado por la bobina CR1 del relais proporciona una función lógica del inversor para conducir la lámpara enfrente de el del estado de la impulsión del interruptor.

Aplicando esta estrategia de la inversión a una de nuestras funciones del inverted-input creadas anterior, por ejemplo el OR-to-NAND, podemos invertir la salida con un relais para crear una función noninverted:

De los interruptores a la bobina del CR1, la función lógica es la de una puerta de NAND. El contacto normalmente cerrado del CR1's proporciona una inversión final para dar vuelta a la función del NAND en Y la función.

  • REVISIÓN:
  • Los contactos del paralelo son lógicamente equivalentes a O a la puerta.
  • Los contactos de la serie son lógicamente equivalentes a Y a la puerta.
  • Los contactos (N.C.) normalmente cerrados son lógicamente equivalentes NO a una puerta.
  • Un relais se debe utilizar para invertir la salida de una función de puerta de lógica, mientras que los contactos normalmente cerrados simples del interruptor son suficientes representar entradas de puerta invertidas.

Circuitos permisivos y del dispositivo de seguridad

Una aplicación práctica de la lógica del interruptor y del relais es en los sistemas de control donde varias condiciones de proceso tienen que ser cumplidas antes de que un pedazo de equipo se permita comenzar. Un buen ejemplo de esto es control de la hornilla para los hornos de combustión grandes. Para que las hornillas en un horno grande que se comenzarán con seguridad, las peticiones “permiso” del sistema de control de varios interruptores del proceso, incluyendo la presión de carburante del cielo y tierra, el cheque del flujo del ventilador del aire, la posición del apagador de apilado del extractor, la posición de la puerta de acceso, el etc. Cada condición de proceso se llama un permisivo, y cada contacto permisivo del interruptor se ata con alambre en serie, de modo que eventualmente uno de ellos detecte una condición insegura, el circuito será abierto:

Si se cumplen todas las condiciones permisivas, el CR1 se energizará y la lámpara verde será encendida. En vida real, más que apenas una lámpara verde sería energizada: un solenoide de la válvula generalmente de control del relais o del combustible sería puesto en ese peldaño del circuito que se energizará cuando todos los contactos permisivos eran “buenos: ” es decir, todo cerrado. Eventualmente una de las condiciones permisivas no se cumple, la cadena de la serie de contactos del interruptor estará roto, el CR2 se desenergizará, y la lámpara roja se encenderá.

Observar que el alto contacto de la presión de carburante es normalmente cerrado. Esto es porque quisiéramos que el contacto del interruptor se abriera si la presión de carburante consigue demasiado alta. Puesto que la condición “normal” de cualquier interruptor de presión es cuando cero presión (del punto bajo) se está aplicando a ella, y nosotros quisiera que este interruptor se abriera con (la alta) presión excesiva, debemos elegir un interruptor que se cierre en su estado normal.

Otra aplicación práctica de la lógica del relais es en los sistemas de control donde queremos asegurarnos que dos acontecimientos incompatibles no pueden ocurrir al mismo tiempo. Un ejemplo de esto está en el control de motor reversible, donde los contactores bimotores se atan con alambre para cambiar polaridad (o secuencia de fase) a un motor eléctrico, y no queremos los contactores delanteros y reversos energizados simultáneamente:

Cuando se energiza el M1 del contactor, las 3 fases (A, B, y C) están conectados directo con los terminales 1, 2, y 3 del motor, respectivamente. Sin embargo, cuando se energiza el contactor M2, pone en fase A y B se invierten, A que va a viajar en automóvili el terminal 2 y B que van a viajar en automóvili el terminal 1. Esta revocación de la fase ata con alambre resultados en el motor que hace girar la dirección contraria. Examinemos el circuito de control para estos dos contactores:

Tomar la nota del contacto normalmente cerrado del “OL”, que es el contacto termal de la sobrecarga activado por los elementos del “calentador” atados con alambre en serie con cada fase del motor de CA. Si los calentadores consiguen demasiado calientes, el contacto cambiará de su estado (cerrado) normal a estar abierto, que evitará que cualquier contactor se energice.

Este sistema de control trabajará muy bien, siempre y cuando nadie empujes ambos botones al mismo tiempo. Si alguien hiciera eso, las fases A y B cortocircuitos juntas en virtud del hecho de que el M1 del contactor envía las fases A y B derecho al motor y al contactor M2 los invierte; poner en fase A sería puesto en cortocircuito para poner en fase B y viceversa. ¡Obviamente, esto es un mán diseño de sistema de control!

Para evitar que esta ocurrencia suceda, podemos diseñar el circuito de modo que el avivamiento de un contactor prevenga el avivamiento del otro. Se llama esto el enclavijarse, y es realizado con el uso de contactos auxiliares en cada contactor, como tal:

Ahora, cuando se energiza el M1, el contacto auxiliar normalmente cerrado en el segundo peldaño estará abierto, así evitando que el M2 sea energizado, incluso si se actúa el botón “reverso”. Asimismo, se previene el avivamiento del M1's cuando se energiza el M2. La nota, también, cómo el alambre adicional numera (4 y 5) fue agregada para reflejar los cambios del cableado.

Debe ser observado que ésta no es la única manera de enclavijar contactores para prevenir una condición del cortocircuito. Algunos contactores vienen equipado de la opción de un dispositivo de seguridad mecánico: una palanca que ensambla las armaduras de dos contactores juntas para prevenirlas físicamente de encierro simultáneo. Para la seguridad adicional, los dispositivos de seguridad eléctricos pueden todavía ser utilizados, y debido a la simplicidad del circuito no hay buena razón para no emplearlos además de dispositivos de seguridad mecánicos.

  • REVISIÓN:
  • Los contactos del interruptor instalados en un peldaño de la lógica de la escala diseñado para interrumpir un circuito si ciertas condiciones físicas no se cumplen se llaman los contactos permisivos, porque el sistema requiere el permiso de estas entradas para activar.
  • Los contactos del interruptor diseñados para evitar que un sistema de control tome dos medidas incompatibles inmediatamente (por ejemplo accionar un motor eléctrico adelante y al revés simultáneamente) se llaman los dispositivos de seguridad.

Circuitos de control de motor

Los contactos del dispositivo de seguridad instalados en el circuito de control de motor de la sección anterior trabajan muy bien, pero el motor funcionará solamente mientras se mantiene cada interruptor de botón. Si quisimos guardar el motor que funciona incluso después el operador toma su mano de los interruptores de control, nosotros podría cambiar el circuito en unas par de maneras diferentes: podríamos substituir los interruptores de botón por los interruptores eléctricos, o podríamos agregar más lógica del relais al “cierre” el circuito de control con una impulsión sola, momentánea de cualquier interruptor. Veamos cómo se ejecuta el segundo acercamiento, puesto que es de uso general en industria:

Cuando se actúa el botón “delantero”, el M1 se energizará, cerrando el contacto auxiliar normalmente abierto paralelamente a ese interruptor. Cuando se lanza el botón, el contacto auxiliar del M1 cerrado mantendrá la corriente a la bobina del M1, así trabando el circuito “delantero” en el estado de "ON". La misma clase de cosa sucederá cuando se presiona el botón “reverso”. Estos contactos auxiliares paralelos se refieren a veces como el seal-in entra en contacto con, el significado del “sello” de la palabra esencialmente la misma cosa que el cierre de la palabra.

Sin embargo, esto crea un nuevo problema: ¡cómo parar el motor! Pues existe el circuito ahora, el motor funcionará adelante o al revés una vez que se presiona el interruptor de botón correspondiente, y continuará funcionando mientras haya energía. Para parar cualquier circuito (adelante o al revés), requerimos algunos medios para que el operador interrumpa energía a los contactores del motor. Llamaremos este nuevo interruptor, paramos:

Ahora, si los circuitos delanteros o reversos están trabados, pueden ser “abierto” momentáneamente presionando el botón de la “parada”, que abrirá el circuito delantero o reverso, desenergizando el contactor energizado, y volviendo el contacto del seal-in a su estado (abierto) normal. El interruptor de la “parada”, teniendo contactos normalmente cerrados, conducirá energía a los circuitos delanteros o reversos cuando está lanzado.

Hasta ahora, tan bueno. Consideremos otro aspecto práctico de nuestro esquema de control de motor antes de que paremos el agregar a él. Si nuestro motor hipotético dio vuelta una carga mecánica con mucho ímpetu, tal como un ventilador grande del aire, el motor pudo continuar costeando para una cantidad sustancial de tiempo después de que el botón de paro hubiera sido presionado. Esto podría ser problemático si un operador intentara invertir la dirección del motor sin esperar el ventilador para parar el dar vuelta. Si el ventilador todavía costeara adelante y el botón “reverso” fuera presionado, el motor lucharía para superar que la inercia del ventilador grande como ella intentó comenzar a dar vuelta en revés, corriente excesiva de dibujo y potencialmente la reducción de la vida del motor, de mecanismos de arrastre, y del ventilador. Qué puede ser que tengamos gusto para tener es una cierta clase de una función de retraso de tiempo en este sistema de control de motor para evitar que un arranque tan prematuro suceda.

Comencemos agregando unas par de bobinas de retraso de tiempo del relais, una paralelamente a cada bobina del contactor del motor. Si utilizamos los contactos que retrasan el volver a su estado normal, estos relais nos proporcionarán una “memoria” cuyo la dirección el motor fue accionada por último para dar vuelta. Qué queremos cada contacto de retraso de tiempo a hacer es abrir la pierna del starting-switch del circuito opuesto de la rotación por varios segundos, mientras que el ventilador costea a un alto.

Si el motor ha estado funcionando en la dirección delantera, el M1 y el TD1 habrán sido energizados. El este ser el caso, el contacto normalmente cerrado, timed-closed del TD1 entre los alambres 8 y 5 habrá abierto inmediatamente el momento TD1 fue energizado. Cuando se presiona el botón de paro, el contacto TD1 espera la cantidad de tiempo especificada antes de volver a su estado normalmente cerrado, así llevar a cabo el circuito reverso del botón abierto para la duración así que el M2 no puede ser energizada. Cuando las épocas TD1 hacia fuera, el contacto se cerrará y el circuito permitirá que el M2 sea energizado, si se presiona el botón reverso. De modo semejante, el TD2 prevendrá el botón “delantero” de M1 de activación hasta que el de retraso de tiempo prescribed después del M2 (y del TD2) se hayan desenergizado.

El observador cuidadoso notará que las funciones del time-interlocking del TD1 y del TD2 rinden los contactos que se enclavijan del M1 y del M2 redundantes. Podemos librarnos de M1 auxiliar de los contactos y el M2 para los dispositivos de seguridad y apenas el uso TD1 y el TD2's entra en contacto con, puesto que él abre inmediatamente cuando se energizan sus bobinas respectivas del relais, así la “fijación hacia fuera” de un contactor si se energiza el otro. Cada vez que el relais del retardo servirá un doble objetivo: evitar el otro contactor se energice mientras que el motor está funcionando, y evitar que el mismo contactor se energice hasta un rato prescribed después de la parada del motor. El circuito resultante tiene la ventaja de ser más simple que el ejemplo anterior:

  • REVISIÓN:
  • Las bobinas del contactor del motor (o “arrancador”) son señaladas típicamente por la letra “M” en diagramas de lógica de la escala.
  • La operación continua del motor con un interruptor momentáneo del “comienzo” es posible si un contacto normalmente abierto del “seal-in” del contactor está conectado paralelamente al interruptor de comienzo, de modo que una vez que se energiza el contactor mantenga energía a sí mismo y se mantenga “trabado” encendido.
  • Los relais de retraso de tiempo son de uso general en circuitos de control grandes de motor evitar que el motor sea encendido (o invertido) hasta que una cantidad determinada de tiempo haya transcurrido de un acontecimiento.

Diseño a prueba de averías

Los circuitos de lógica, están abarcados de relais electromecánicos o de puertas de estado sólido, se pueden construir en muchas maneras diferentes de realizar las mismas funciones. Hay generalmente nadie manera “correcta” de diseñar un circuito de lógica complejo, pero hay generalmente las maneras que son mejores que otras.

En sistemas de control, la seguridad es (o por lo menos debe estar) una prioridad importante del diseño. Si hay las maneras múltiples de las cuales un circuito del control numérico se puede diseñar para realizarse una tarea, y una de esas maneras sucede llevar a cabo ciertas ventajas en seguridad sobre las otras, después ese diseño es el mejor a elegir.

Hechemos una ojeada un sistema simple y consideremos cómo puede ser que sea ejecutado en lógica del relais. Suponer que un laboratorio grande o un edificio industrial debe ser equipado de un sistema alarma de incendio, activado por de varios interruptores de enganche instalados a través de la facilidad. El sistema debe trabajar de modo que la sirena de la alarma energice eventualmente uno de los interruptores se actúe. En el primer vistazo parece como si la lógica del relais debe ser increíble simple: apenas utilizar los contactos normalmente abiertos del interruptor y conectarlos todos paralelamente a uno a:

Esencialmente, éste es O función de lógica ejecutada con cuatro pre-escrito. Podríamos ampliar este circuito para incluir cualquier número de pre-escrito, cada nuevo interruptor que era agregado a la red paralela, pero la limitaré a cuatro en este ejemplo para mantener cosas simples. De todos modos, es un sistema elemental y parece haber poca posibilidad del apuro.

Excepto en caso de una falta del cableado, eso está. La naturaleza de circuitos eléctricos es tal que las faltas “abiertas” (el interruptor abierto entra en contacto con, las conexiones rotas del alambre, las bobinas abiertas del relais, los fusibles soplados, etc.) son estadístico más probables ocurrir que cualquier otro tipo de falta. Con ése en mente, tiene sentido al circuito del técnico A de ser tan tolerante como sea posible a tal falta. Supongamos que una conexión del alambre para el interruptor #2 era fallar abierto:

Si esta falta fuera ocurrir, el resultado sería que el interruptor #2 energizaría no más la sirena si estuvo actuado. Esto, no es obviamente bueno en un sistema alarma de incendio. A menos que el sistema estuviera probado con regularidad (una buena idea de todos modos), nadie sabría que había un problema hasta que alguien intentara utilizar ese interruptor en una emergencia.

¿Qué si el sistema era para el sonido re-engineered la alarma en caso de falta abierta? Esa manera, una falta en el cableado daría lugar a una alarma falsa, un panorama mucho más preferible que la de tener un interruptor falla y no funciona silenciosamente cuando está necesitada. Para alcanzar esta meta del diseño, tendríamos que telegrafiar de nuevo los interruptores de modo que un contacto abierto sonara la alarma, algo que un contacto cerrado. Que siendo el caso, los interruptores tendrán que ser normalmente cerrados y en serie con uno a, accionando una bobina del relais que entonces active un contacto normalmente cerrado para la sirena:

Cuando todos los interruptores son unactuated (el estado de funcionamiento regular de este sistema), el relais CR1 será energizado, así manteniendo el contacto CR1 abierto, evitando que la sirena sea accionada. Sin embargo, eventualmente de los interruptores se actúan, el relais CR1 se desenergizará, cerrando el contacto CR1 y sonando la alarma. También, si hay una rotura en el cableado dondequiera en el peldaño superior del circuito, la alarma sonará. Cuando se descubre que la alarma es falsa, los trabajadores en la facilidad sabrán que algo fallado en el sistema de alarma y que necesita ser reparado.

Concedido, el circuito es más complejo que estaba antes de la adición del relais de control, y el sistema podría todavía fallar en el modo “silencioso” con una conexión quebrada en el peldaño inferior, pero sigue siendo un diseño más seguro que el circuito original, y así preferible del punto de vista de la seguridad.

Este diseño de circuito se refiere como a prueba de averías, debido a su diseño previsto omitir el modo más seguro en caso de falta común tal como una conexión quebrada del cableado del interruptor. El diseño a prueba de averías comienza siempre con una asunción en cuanto a la clase más probable de falta del cableado o del componente, y después intenta configurar las cosas de modo que tal falta haga el circuito actuar de la manera más segura, la “manera más segura” que es determinada por las características físicas del proceso.

Tomar por ejemplo una válvula electrically-actuated (del solenoide) para dar vuelta al agua encendido de enfriamiento a una máquina. La activación de la bobina del solenoide moverá una armadura que después abra o cierre el mecanismo de la válvula, dependiendo de qué un poco válvula especificamos. Un resorte volverá la válvula a su posición “normal” cuando se desenergiza el solenoide. Sabemos ya que una falta abierta en la bobina del cableado o del solenoide es más probable que un cortocircuito o cualquier otro tipo de falta, así que debemos diseñar este sistema para estar en su modo más seguro con el solenoide desenergizado.

Si es agua de enfriamiento estamos controlando con esta válvula, ocasiones somos él somos más seguros hacer que el agua de enfriamiento se gire en caso de falta que apagar, las consecuencias de una máquina que funciona sin el líquido refrigerador generalmente que es severo. Esto significa que debemos especificar una válvula que se gire (abrir) cuando está desenergizada y apaga (se cierra abajo) cuando está energizada. Esto puede parecer “al revés” tener la válvula fijó esta manera, pero hará para un sistema más seguro en el extremo.

Un uso interesante del diseño a prueba de averías está en la industria de la producción y de la distribución de energía, donde los disyuntores grandes necesitan ser abiertos y ser cerrados por las señales de control eléctricas de los relais protectores. ¿Si un relais de 50/51 (instantáneo y medir el tiempo de la sobreintensidad de corriente) va a ordenar a un disyuntor que dispare (abrirse) en caso de corriente excesiva, debemos diseñarla de modo que el relais cierre un contacto del interruptor para enviar una señal del “viaje” al triturador, o abrimos un contacto del interruptor para interrumpir regularmente una señal de "ON" de iniciar un viaje del triturador? Sabemos que una conexión abierta será la más probable de ocurrir, pero cuál es el estado más seguro del sistema: ¿triturador abierto o triturador cerrado?

Al principio, parecería que sería más seguro tener un viaje grande del disyuntor (abrir y apagar la energía) en caso de avería abierta en el circuito de control protector del relais, apenas como teníamos el defecto de sistema la alarma de incendio a un estado de la alarma con cualquier falta del interruptor o del cableado. Sin embargo, las cosas no son tan simples en el mundo del poder más elevado. Para hacer que un disyuntor grande indistintamente dispare abierto no es ninguna pequeña materia, especialmente cuando los clientes están dependiendo de la fuente continua de energía eléctrica de suministrar hospitales, sistemas de telecomunicaciones, sistemas de tratamiento de aguas, y otras infraestructuras importantes. Por esta razón, los ingenieros del sistema eléctrico tienen comúnmente aceptado para diseñar los circuitos de relais protectores para hacer salir una señal cerrada del contacto (energía aplicada) de abrir los disyuntores grandes, significando que cualesquiera falta abierta en el cableado del control irán inadvertidos, simplemente dejando el triturador en la posición del status quo.

¿Está esto una situación ideal? Por supuesto no. Si un relais protector detecta una condición de la sobreintensidad de corriente mientras que el cableado del control está abierto fall, no podrá disparar abierto el disyuntor. Como el primer diseño de sistema la alarma de incendio, la falta “silenciosa” será evidente solamente cuando el sistema es necesario. Sin embargo, dirigir el trazado de circuito del control la otra manera -- de modo que cualesquiera falta abierta cerraran inmediatamente el disyuntor apagado, potencialmente ennegreciendo hacia fuera las pociones grandes de la rejilla de energía -- no está realmente una mejor alternativa.

Un libro entero se podía escribir en los principios y las prácticas del buen diseño de sistema a prueba de averías. Por lo menos aquí, usted sabe uces par de los fundamentales: ese cableado tiende a fallar abierto más a menudo que puesto en cortocircuito, y ése un modo de fallo eléctrico del sistema de control (abrirse) debe ser tal que indica y/o actúa el proceso de la vida real en el modo alternativo más seguro. Estos principios fundamentales extienden a los sistemas no eléctricos también: identificar el modo de falta más común, después dirigir el sistema de modo que el modo de fallo del probable ponga el sistema en la condición más segura.

  • REVISIÓN:
  • La meta del diseño a prueba de averías es hacer un sistema de control tan tolerante como sea posible al cableado probable o a las faltas componentes.
  • El tipo más común de falta del cableado y del componente es “abre” el circuito, o la conexión rota. Por lo tanto, un sistema a prueba de averías se debe diseñar para omitir su modo de operación más seguro en el caso de un circuito abierto.

Reguladores programables de la lógica

Antes del advenimiento de los circuitos de lógica de estado sólido, los sistemas de control lógicos fueron diseñados y construidos exclusivamente alrededor de los relais electromecánicos. Los relais están lejos de obsoleto en diseño moderno, pero se han substituido en muchos de sus papeles anteriores como dispositivos de control del logic-level, relegado lo más a menudo posible a esos usos que exigen la conmutación de gran intensidad y/o de alto voltaje.

Los sistemas y los procesos que requieren control “con./desc.” abundan en comercio e industria modernos, pero tales sistemas de control se construyen raramente de cualquiera los relais electromecánicos o las puertas de lógica discretas. En lugar, las calculadoras numéricas llenan la necesidad, que se puede programar para hacer una variedad de funciones lógicas.

En los últimos años 60 que una empresa americana nombró a asociados de Bedford lanzó un dispositivo computacional llamaron el MODICON. Pues las siglas, él significaron el regulador de Digitaces modular, y se convirtieron en más adelante el nombre de una división de compañía dedicada al diseño, fabricar, y venta de estas computadoras de control especial. Otras firmas de ingeniería desarrollaron sus propias versiones de este dispositivo, y vino eventual ser sabido en términos non-proprietary como PLC, o regulador programable de la lógica. El propósito de un PLC era substituir directo los relais electromecánicos como elementos de lógica, substituyendo en lugar de otro una calculadora numérica de estado sólido por un programa almacenado, capaz de emular a la interconexión de muchos relais para realizar ciertas tareas lógicas.

Un PLC tiene muchos los terminales “entrados”, a través de los cuales interpreta estados lógicos del “colmo” y del “punto bajo” de los sensores y de los interruptores. También tiene muchos terminales de salida, a través de los cuales hace salir señales del “colmo” y del “punto bajo” de accionar luces, los solenoides, los contactores, los pequeños motores, y otros dispositivos que se prestan al control con./desc. En un esfuerzo para hacer el PLCs fácil programar, su lenguaje de programación fue diseñado para asemejarse a diagramas de lógica de la escala. Así, un electricista industrial o un ingeniero eléctrico acostumbrado a los diagramas esquemáticos de la lógica de la escala de la lectura sentiría cómodo programando un PLC para realizar las mismas funciones de control.

El PLCs es computadoras industriales, y como tales sus señales de entrada y de salida son típicamente 120 voltios de CA, apenas como los relais de control electromecánicos que él fue diseñado para substituir. Aunque un poco de PLCs tenga la capacidad a las señales bajas del voltaje de C.C. de entrada y de la salida de la magnitud usada en circuitos de puerta de lógica, ésta es la excepción y no la regla.

Los estándares de la conexión y de programación de la señal varían algo entre diversos modelos del PLC, pero son bastante similares permitir una introducción “genérica” al PLC que programa aquí. La ilustración siguiente demuestra un PLC simple, como puede ser que aparezca de una vista delantera. Dos terminales de tornillo proporcionan la conexión a 120 voltios de CA para accionar el trazado de circuito interno del PLC, etiquetada L1 y L2. Seis terminales de tornillo en el lado izquierdo proporcionan la conexión a los dispositivos de entrada, cada terminal que representa una diversa entrada “canal” con sus el propio etiqueta de “X”. El terminal de tornillo del lower-left es una conexión “común”, que está conectada generalmente con el L2 (neutral) de la fuente de energía de 120 VAC.

Dentro de la cubierta del PLC, conectada entre cada terminal de la entrada y el terminal común, está un dispositivo del aislador óptico (diodo electroluminoso) que proporciona una señal eléctricamente aislada de la lógica del “colmo” al trazado de circuito de la computadora (un fototransistor interpreta la luz del LED) cuando hay 120 VAC de energía aplicada entre el terminal respectivo de la entrada y el terminal común. Un LED de indicación en el panel de delante del PLC da la indicación visual de una entrada “energizada”:

Las señales de salida son generadas por el trazado de circuito de la computadora del PLC que activa un dispositivo de la conmutación (transistor, TRIAC, o aún un relais electromecánico), conectando el terminal de la “fuente” con la “y ua de los” etiquetaron los terminales de salida. El terminal de la “fuente”, está conectado correspondientemente generalmente con el lado del L1 de la fuente de energía de 120 VAC. Como con cada entrada, un LED de indicación en el panel de delante del PLC da la indicación visual de una salida “energizada”:

De esta manera, el PLC puede interconectar con los dispositivos del mundo real tales como interruptores y solenoides.

La lógica real del sistema de control se establece dentro del PLC por medio de un programa de ordenador. Este programa dicta qué salida consigue energizada bajo qué entrada condiciona. Aunque el programa sí mismo no aparezca ser un diagrama de lógica de la escala, con símbolos del interruptor y del relais, allí sea ningún contacto real del interruptor o retransmitir las bobinas que funcionan dentro del PLC para crear las relaciones lógicas entre la entrada y la salida. Éstas son contactos y bobinas imaginarios, si usted. El programa se incorpora y se ve vía un ordenador personal conectado con el puerto programado del PLC.

Considerar el circuito siguiente y el programa del PLC:

Cuando el interruptor de botón es unactuated (sin prensar), no se envía ninguna energía a la entrada del X1 del PLC. Después del programa, que demuestra un contacto normalmente abierto del X1 en serie con una bobina del Y1, no se enviará ninguna “energía” a la bobina del Y1. Así, los restos de la salida del Y1 del PLC desenergizados, y la lámpara indicadora conectaron con ella sigue siendo oscuros.

Si se presiona el interruptor de botón, sin embargo, la energía será enviada a la entrada del X1 del PLC. Cualesquiera y todos los contactos del X1 que aparecen en el programa asumirán el estado actuado (del non-normal), como si eran contactos de relais actuados por la activación de una bobina del relais nombrada “X1”. En este caso, la activación de la entrada del X1 causará el contacto normalmente abierto del X1 “cercano,” enviando “energía” a la bobina del Y1. Cuando la bobina del Y1 del programa “se energiza,” la salida verdadera del Y1 se energizará, encendiéndose encima de la lámpara conectada con ella:

Debe ser entendido que el contacto del X1, la bobina del Y1, los alambres de conexión, y la “energía” que aparece en la exhibición son toda del ordenador personal virtuales. No existen como componentes eléctricos verdaderos. Existen como comandos en un programa de ordenador -- un pedazo de software solamente -- eso apenas sucede asemejarse a un diagrama esquemático del relais verdadero.

Igualmente importante entender es que el ordenador personal usado para exhibir y para corregir el programa del PLC no es necesario para la operación continua del PLC. Una vez que un programa se ha cargado al PLC del ordenador personal, el ordenador personal se puede desenchufar del PLC, y el PLC continuará siguiendo los comandos programados. Incluyo la exhibición de computadora personal en estas ilustraciones para su motivo solamente, en la ayuda para entender la relación entre las condiciones de la vida real (encierro del interruptor y estado de la lámpara) y el estado del programa (“energía” a través de contactos virtuales y de bobinas virtuales).

La energía y la flexibilidad verdaderas de un PLC se revela cuando queremos alterar el comportamiento de un sistema de control. Puesto que el PLC es un dispositivo programable, podemos alterar su comportamiento cambiando los comandos que lo damos, sin tener que configurar de nuevo los componentes eléctricos conectados con él. Por ejemplo, suponer que quisimos hacer esta función del circuito de la interruptor-y-lámpara en una manera invertida: empujar el botón para hacer la lámpara apaga, y lanzarlo para hacer que se gira. La solución del “hardware” requeriría que un interruptor de botón normalmente cerrado esté substituido para el interruptor normalmente abierto actual en el lugar. La solución del “software” es mucho más fácil: apenas alterar el programa de modo que el X1 del contacto sea normalmente cerrado algo que normalmente abierto.

En la ilustración siguiente, tenemos el sistema alterado demostrado en el estado donde está unactuated el botón (no siendo presionado):

En esta ilustración siguiente, el interruptor se demuestra actuado (presionado):

Una de las ventajas de ejecutar de control lógico en software algo que en hardware es que las señales de entrada se pueden reutilizar tantas veces en el programa como es necesaria. Por ejemplo, tomar el circuito y el programa siguientes, diseñados para energizar la lámpara si por lo menos dos de los tres interruptores de botón se actúan simultáneamente:

Para construir un circuito equivalente usar los relais electromecánicos, tres relais con dos contactos normalmente abiertos cada uno tendrían que ser utilizados, para proporcionar dos contactos por el interruptor de entrada. Usar un PLC, sin embargo, podemos programar tantos contactos como deseamos para cada “X” entrado sin el adición del hardware adicional, desde cada entrada y cada salida no es nada más que de un solo bit en la memoria digital del PLC (0 o 1), y se puede recordar tantas veces según sea necesario.

Además, puesto que cada salida en el PLC no es nada más que un pedacito en su memoria también, podemos asignar contactos en un programa del PLC “actuado” por un estado de la salida (y). Tomar por ejemplo este sistema siguiente, un circuito de control por marcha-parada del motor:

El interruptor de botón conectó con el X1 de la entrada servicios como el interruptor del “comienzo”, mientras que el interruptor conectó con el X2 de la entrada servicios como la “parada.” Otro contacto en el programa, nombrado Y1, utiliza el estado de la bobina de la salida como contacto del seal-in, directo, de modo que el contactor del motor continúe siendo energizado después de que se lance el interruptor de botón del “comienzo”. Usted puede ver el X2 normalmente cerrado del contacto aparecer en un bloque coloreado, demostrando que está en (“eléctricamente conduciendo”) un estado cerrado.

Si presionáramos impresión “”, el X1 de la entrada se energizaría, así “cerrando” el contacto del X1 en el programa, enviando “energía” al Y1 “bobina,” energizando el Y1 hecho salir y aplicando la corriente ALTERNA de 120 voltios a la bobina verdadera del contactor del motor. El contacto paralelo del Y1 también “cercano,” así trabando el “circuito” en un estado energizado:

Ahora, si lanzamos el botón del “comienzo”, el X1 normalmente abierto “contacto” volverá a su estado “abierto”, pero el motor continuará funcionando con porque el seal-in del Y1 “contacto” continúa proporcionando “continuidad” a Y1 de la bobina de la “energía”, así guardando la salida del Y1 energizada:

Para parar el motor, debemos presionar momentáneamente botón el “abierto” de la “parada”, que energizará la entrada del X2 y el “contacto normalmente cerrado,” rompiendo continuidad bobina del Y1 “: ”

Cuando se lanza el botón de la “parada”, el X2 entrado se desenergizará, volviendo X2 del “contacto” a su normal, estado “cerrado”. El motor, sin embargo, no comenzará otra vez hasta que se actúe el botón del “comienzo”, porque el “seal-in” del Y1 se ha perdido:

Un aspecto importante a hacer aquí es que el diseño a prueba de averías es apenas tan importante en sistemas PLC-controlled como está en sistemas relay-controlled electromecánicos. Uno debe considerar siempre los efectos del cableado (abierto) fall en el dispositivo o los dispositivos que son controlados. En este ejemplo del circuito de control de motor, tenemos un problema: ¡si el cableado de la entrada para el X2 (el interruptor de la “parada”) fuera fallar abierto, no habría manera de parar el motor!

La solución a este problema es una revocación de la lógica entre el X2 “contacto” dentro del programa del PLC y el interruptor de botón real de la “parada”:

Cuando el interruptor de botón normalmente cerrado de la “parada” es unactuated (no presionado), la entrada del X2 del PLC será energizada, así “cerrando” el X2 “contacto” dentro del programa. Esto permite el motor sea encendido cuando se energiza el X1 de la entrada, y permite que continúe funcionando cuando el botón del “comienzo” se presiona no más. Cuando se actúa el botón de la “parada”, el X2 entrado se desenergizará, así “abertura” el X2 “contacto” dentro del programa del PLC y de apagar el motor. Así pues, vemos que no hay diferencia operacional entre este nuevo diseño y el diseño anterior.

Sin embargo, si el cableado de la entrada en X2 de la entrada fuera fallar abierto, la entrada del X2 se desenergizaría de manera semejante como cuando se presiona el botón de la “parada”. El resultado, entonces, para una falta del cableado en la entrada del X2 es que el motor apagará inmediatamente. Esto es un diseño más seguro que el que está demostrado previamente, donde una falta del cableado del interruptor de la “parada” habría dado lugar a una inhabilidad de parar el motor.

Además de la entrada (x) y de los elementos de programa de la salida (y), el PLCs proporciona bobinas y contactos “internos” sin la conexión intrínseca al mundo exterior. Éstos se utilizan mucho el igual que los “relais de control” (CR1, CR2, etc.) se utilizan en circuitos de relais estándar: para proporcionar la inversión de la señal de la lógica cuando es necesario.

Para demostrar cómo uno de estos relais “internos” pudo ser utilizado, considerar el circuito y el programa siguientes del ejemplo, diseñados para emular a la función de una puerta de NAND del three-input. Puesto que los elementos de programa del PLC son diseñados típicamente por las solas letras, llamaré el relais de control interno “C1” algo que el “CR1” como ser acostumbrado en un circuito de control del relais:

En este circuito, la lámpara seguirá encendida siempre y cuando los botones uces de los siguen siendo unactuated (sin prensar). Para hacer que la lámpara apaga, tendremos que actuar (prensa) los tres interruptores, como esto:

Esta sección en reguladores programables de la lógica ilustra apenas una pequeña muestra de sus capacidades. Como computadoras, el PLCs puede realizar funciones de temporización (para el equivalente de relais de retraso de tiempo), el tambor que ordena, y otras funciones avanzadas con exactitud y confiabilidad lejos mayores que cuál es posible usar los dispositivos de lógica electromecánicos. La mayoría del PLCs tiene la capacidad para lejos más de seis entradas y seis salidas. La fotografía siguiente demuestra vario los módulos de entrada y de salida de un solo PLC de Allen-Bradley.

Con cada módulo teniendo dieciséis “puntos” de entrado o la salida, este PLC tiene la capacidad de supervisar y de controlar docenas de dispositivos. El ajuste en un gabinete de control, un PLC toma poco sitio, especialmente en vista del espacio equivalente que sería necesitado por los relais electromecánicos para realizar las mismas funciones:

Una ventaja del PLCs que no se puede duplicar simplemente por los relais electromecánicos es control remoto y control vía redes informáticas digitales. Porque un PLC no es nada más que una calculadora numérica especial, tiene la capacidad de comunicar con otras computadoras algo fácilmente. La fotografía siguiente demuestra un ordenador personal que exhibe una imagen gráfica de un proceso verdadero del liquid-level (un bombeo, o de la “elevación,” de la estación para un sistema de tratamiento de aguas residuales municipal) controlados por un PLC. La estación de bombeo real está situada las millas lejos de la exhibición de computadora personal:


Contribuidores

Enumeran a los contribuidores a este capítulo en la orden cronológica de sus contribuciones, de la más reciente a primero. Ver el apéndice 2 (lista del contribuidor) para las fechas y la información de contacto.

Rogelio Hollingsworth (el mayo de 2003): Sugirió una manera de hacer el circuito de control de motor del PLC a prueba de averías.




Las lecciones en circuitos eléctricos copyright (c) a Tony 2000-2005 R. Kuphaldt, conforme a las condiciones de la licencia de la ciencia del diseño.

Para los ejemplos programados ver la página en ejemplos de la programación de lógica de la escala del PLC

 

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