PARTE 1 - FUNDAMENTOS DE LOS AUTàMATAS PROGRAMABLES
1. Introducci¢n a los Controladores L¢gicos 3
1.1 Conceptos generales 3
1.2 Controladores l¢gicos sin unidad operativa 6
1.2.1 Controladores l¢gicos combinacionales 6
1.2.1.1 Controladores l¢gicos combinacionales cableados 6
1.2.1.2 Controladores l¢gicos combinacionales programables 9
1.2.2 Controladores l¢gicos secuenciales 11
1.2.2.1 Introducci¢n 11
1.2.2.2 Controladores l¢gicos secuenciales s¡ncronos 12
1.2.2.2.1 Conceptos b sicos 12
1.2.2.2.2 Especificaci¢n de los controladores l¢gicos secuenciales s¡ncronos 16
1.2.2.2.3 Controladores l¢gicos secuenciales s¡ncronos cableados 25
1.2.2.2.4 Controladores l¢gicos secuenciales s¡ncronos programables de arquitectura fija 28
1.2.2.2.5 Controladores l¢gicos secuenciales s¡ncronos programables de arquitectura configurable 34
1.3 Controladores l¢gicos con unidad operativa 36
1.3.1 Introducci¢n 36
1.3.2 Aut¢matas programables con una unidad l¢gica 38
1.3.2.1 Introducci¢n 38
1.3.2.2 Conceptos b sicos 38
Unidades de entrada y salida 40
Unidad Central 42
1.3.2.3 Aut¢matas programables con instrucciones de cargay memorizaci¢n o salida 45
Aut¢mata Programable con instrucciones de salto condicional. 50
Aut¢mata Programable con instrucciones de inhibici¢n y desinhibici¢n 50
1.3.2.4 S¡ntesis de sistemas digitales mediante aut¢matas programables realizados con una unidad l¢gica 55
1.3.2.4.1 S¡ntesis de sistemas combinacionales 55
1.3.2.4.2 S¡ntesis de sistemas secuenciales caracterizados por flancos 57
1.3.3 Aut¢matas programables basados en un computador 67
1.3.3.1 Introducci¢n 67
1.3.3.2 Caracter¡sticas generales de los computadores 68
1.3.3.3 Caracter¡sticas de los aut¢matas programables basadosen un computador 75
1.3.3.3.1 Caracter¡sticas generales 75
1.3.3.3.2 Recursos f¡sicos (hardware) y de programaci¢n (software) 80
Bibliograf¡a 99
PARTE 2 - SISTEMAS DE PROGRAMACIàN DE LOS AUTàMATAS PROGRAMABLES
2. Sistema STEP7 de programaci¢n de aut¢matas programables 103
2.1 Introducci¢n 103
2.2 Caracter¡sticas generales de STEP7 103
2.2.1 Tipos de datos 104
2.2.2 Unidades de organizaci¢n del programa 105
2.2.3 Variables 106
2.3 Lenguaje de lista de instrucciones (AWL) de STEP7 108
2.3.1 Conceptos generales 108
2.3.2 Identificaci¢n de variables 108
2.3.3 Instrucciones 110
2.3.4 Instrucciones que operan con variables l¢gicas 112
2.3.4.1 Introducci¢n 112
2.3.4.2 Instrucciones de selecci¢n, de entrada y salida o de operaci¢n 113
2.3.4.2.1 Instrucciones sin par?ntesis 113
2.3.4.2.2 Instrucciones con par?ntesis 118
2.3.4.3 Instrucciones de memorizaci¢n 124
2.3.4.4 Instrucciones que operan con flancos 127
2.3.5 Instrucciones que operan con combinaciones binarias 131
2.3.5.1 Introducci¢n 131
2.3.5.2 Instrucciones de carga y transferencia. 132
2.3.5.3 Instrucciones aritm?ticas 135
2.3.5.4 Instrucciones de comparaci¢n 138
2.3.5.5 Instrucciones de conversi¢n 141
2.3.5.6 Instrucciones de desplazamiento y rotaci¢n 141
2.3.5.7 Instrucciones l¢gicas con combinaciones binarias 142
2.3.6 Instrucciones de temporizaci¢n 144
2.3.7 Instrucciones de contaje 156
2.3.8 Instrucciones de control del programa 162
2.3.8.1 Instrucciones de salto 163
2.3.8.2 Instrucciones de control de bloque 169
2.3.8.3 Instrucciones de control de la ejecuci¢n de un grupo de instrucciones 172
2.4 Lenguaje de esquema de contactos (KOP) de STEP7 173
2.4.1 Conceptos generales 173
2.4.2 Identificaci¢n de variables 175
2.4.3 Operaciones con contactos 175
2.4.3.1 Operaciones l¢gicas 177
2.4.3.2 Operaciones de memorizaci¢n 181
2.4.3.3 Operaci¢n de inversi¢n 182
2.4.4 Operaciones con contactos y bloques 183
2.4.4.1 Operaciones con flancos 183
2.4.4.2 Operaciones de temporizaci¢n 186
2.4.4.3 Operaciones de contaje 188
2.5 Lenguaje de diagrama de funciones (FUP) de STEP7 190
2.5.1 Conceptos generales 190
2.5.2 Identificaci¢n de variables 190
2.5.3 Operaciones l¢gicas 190
2.5.4 Operaciones de memorizaci¢n 196
2.5.5 Operaciones con flancos 198
2.5.6 Operaciones de temporizaci¢n 200
2.5.7 Operaciones de contaje 202
2.6 Lenguaje de diagrama funcional de secuencias (S7-GRAPH) de STEP7 203
Bibliograf¡a 203
3. Sistema normalizado IEC 1131-3 de programaci¢n de aut¢matas programables 205
3.1 Introducci¢n 205
3.2 Caracter¡sticas generales del sistema normalizado IEC 1131-3 206
3.2.1 Tipos de datos 206
3.2.2 Unidades de organizaci¢n del programa de un proyecto 206
3.2.2.1 Subprogramas 207
3.2.2.2 Funciones 208
3.2.2.3 Bloques funcionales 209
3.2.2.4 Variables 210
3.3 Lenguaje normalizado de lista de instrucciones 211
3.3.1 Conceptos generales 211
3.3.2 Identificaci¢n de variables 212
3.3.3 Instrucciones 212
3.3.4 Instrucciones que operan con variables l¢gicas 214
3.3.4.1 Introducci¢n 214
3.3.4.2 Instrucciones de selecci¢n, de entrada y salida o de operaci¢n 214
3.3.4.3 Instrucciones de memorizaci¢n 221
3.3.4.4 Instrucciones que operan con flancos 222
3.3.5 Instrucciones que operan con combinaciones binarias 223
3.3.5.1 Introducci¢n 223
3.3.5.2 Instrucciones de selecci¢n 223
3.3.5.3 Instrucciones aritm?ticas 223
3.3.5.4 Instrucciones de comparaci¢n 224
3.3.5.5 Instrucciones l¢gicas con combinaciones binarias 225
3.3.6 Instrucciones de control 227
3.3.6.1 Instrucciones de salto 227
3.3.6.2 Instrucciones de llamada y retorno de m¢dulo 228
3.3.7 Funciones 230
3.3.8 Bloques funcionales 233
3.3.8.1 Introducci¢n 233
3.3.8.2 Bloques funcionales de memorizaci¢n 233
3.3.8.3 Bloques funcionales de detecci¢n de flanco 235
3.3.8.4 Bloques funcionales temporizadores 236
3.3.8.5 Bloques funcionales contadores 238
3.3.8.6 Bloques funcionales de usuario 242
3.4 Lenguaje normalizado de esquema de contactos 243
3.4.1 Conceptos generales 243
3.4.2 Identificaci¢n de variables 245
3.4.3 Operaciones con contactos 245
3.4.3.1 Operaciones l¢gicas 246
3.4.3.2 Operaciones de memorizaci¢n 249
3.4.3.3 Operaciones con flancos 249
3.4.4 Bloques funcionales 252
3.4.4.1 Bloques funcionales normalizados 252
3.4.4.2 Bloques funcionales de usuario 254
3.4.5 Funciones 254
3.5 Lenguaje normalizado de diagrama de funciones 254
3.5.1 Conceptos generales 254
3.5.2 Identificaci¢n de variables 255
3.5.3 Operaciones l¢gicas 255
3.5.4 Bloques funcionales 257
3.6 Lenguaje normalizado de diagrama funcional de secuencias 258
3.7 Relaci¢n entre el sistema STEP7 y el sistema normalizado IEC1131-3 259
Bibliograf¡a 260
PARTE 3 - SISTEMAS DE CONTROL IMPLEMENTADOS CON AUTàMATAS PROGRAMABLES
4. Fundamentos de los Sistemas Electr¢nicos de Control 263
4.1 Introducci¢n 263
4.2 Clasificaci¢n y fundamentos de los sistemas electr¢nicos de control 264
4.2.1 Clasificaci¢n de los sistemas electr¢nicos de control seg£n la formade controlar el proceso 266
4.2.2 Clasificaci¢n de los sistemas electr¢nicos de control seg£n el tipode variables de entrada 269
4.2.2.1 Introducci¢n 269
4.2.2.2 Sistemas de control l¢gico 269
4.2.2.3 Sistemas de control de procesos continuos 2
Este libro pretende transmitir al lector los conceptos tecnológicos ligados a los autómatas programables y su utilización para implementar sistemas de automatización. Para ello los autores, basándose en su experiencia en el diseño de sistemas de control y en la enseñanza de los mismos, han organizado el libro en cinco partes, además de en capítulos, para estructurar mejor los innumerables conceptos ligados a los sistemas de automatización. En el capítulo 1 de la parte 1 se estudian los conceptos generales asociados a los controladores lógicos y en la parte 2, formada por los capítulos 2 y 3, se describen el sistema de programación STEP7 y el sistema IEC1131-3, respectivamente. La parte 3 está formada por los capítulos 4, 5 y 6. El capítulo 4 analiza los principales conceptos de los sistemas electrónicos de control, como introducción al capítulo 5, dedicado a los métodos de diseño de sistemas de control lógico, y al capítulo 6 en el que se describen los sistemas de control de procesos continuos. La parte 4, formada por los capítulos 7, 8 y 9, está dedicada al entorno de los autómatas programables del que forman parte los sensores industriales, los interfaces de conexión con el proceso y el usuario, y las Comunicaciones Industriales. La parte 5 incluye el capítulo 10, dedicado a estudiar la confiabilidad de los sistemas electrónicos de control en general y la de los autómatas programables en particular. Hay que resaltar también que, para que el libro sea autocontenido, se incluyen en él cinco apéndices. En el apéndice 1 se estudian los conceptos de las Comunicaciones Digitales necesarios para comprender las Comunicaciones Industriales. En los apéndices 3, 4 y 5 se describen, respectivamente, la red de sensores y actuadores AS-i, la red de control PROFIBUS y la red Ethernet Industrial Profinet. En el apéndice 5 se analizan los principales conceptos asociados a la garantía de funcionamiento o confiabilidad de los sistemas electrónicos en general, necesarios para comprender los sistemas electrónicos de control seguros ante averías y de elevada disponibilidad. Hay que destacar, además, los apéndices 6 y 7 y el índice alfabético en castellano e inglés, que tienen como objetivo concienciar al lector, por una parte, sobre la necesidad de conocer los términos ingleses y por otra, de crear términos en español. Se pretende de esta forma contribuir a la mentalización de los técnicos de habla hispana sobre la importancia económica del idioma común que hablamos en España y en Iberoamérica. Este libro no sólo va dirigido a los técnicos que se quieren especializar en el diseño de instalaciones de control industrial, sino también a los técnicos especializados en las diferentes áreas de la ingeniería, como por ejemplo la mecánica, la generación y distribución de energía eléctrica, la química, etc., que necesitan conocer los fundamentos de los sistemas electrónicos de control y sus aplicaciones.
