TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

“INSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC”

DEPARTAMETECNOLÓGICONTO DE
METAL-MECÁNICA

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

CONTROLES ELÉCTRICOS GRUPO: KB

UNIDAD 6
AUTOMATA PROGRAMABLE (PLC)
DOCENTE:
SALAS OLAC JESUS RODOLFO

ESTUDIANTE:
BRAYAN LAGUNAS TOLEDO 14091091
OBJETIVOS.
 Conocer la estructura y características de instalación del sistema por
autómata programables.
 Analizar el funcionamiento del sistema por autómata programable (PLC),
identificando las partes y elementos que lo constituyen, describiendo la
función que realiza.
 Configurar instalaciones para la automatización de viviendas. Utilizando el
autómata programable.
 Aprender a elaborar los esquemas de montaje, utilizando la simbología
apropiada.
 Realizar el montaje practico y elaborar la programación de las instalaciones,
utilizando el autómata programable.

INTRODUCION.
La demanda en la industria de un sistema económico, robusto, flexible, fácilmente
modificable y con mayor facilidad para tratar con tensiones y corrientes fuertes que
la que tenía el ordenador, hizo que se desarrollen los autómatas programables
industriales, abreviadamente API en la literatura castellana o PLC en la literatura
anglosajona. Los primeros autómatas pretendían, sustituir a los sistemas
convencionales con relés o circuitos lógicos, con las ventajas evidentes que suponía
tener un hardware estándar. Por ello nacieron con presentaciones muy similares a
las que ofrecían dichas tecnologías convencionales y sus lenguajes de
programación eran muy próximos a los esquemáticos empleados en las mismas.
Los autómatas actuales han mejorado sus prestaciones respecto a los primeros en
muchos aspectos, pero fundamentalmente a base de incorporar un juego de
instrucciones más potente, mejorar la velocidad de respuesta y dotar al autómata
de capacidad de comunicación. Los juegos de instrucciones incluyen actualmente,
aparte de las operaciones lógicas con bits, temporizadores y contadores, otra serie
de operaciones lógicas con palabras, operaciones aritméticas, tratamiento de
señales analógicas, funciones de comunicación y una serie de funciones de control
no disponibles en la tecnología clásica de relés. Todo ello ha potenciado su
aplicación masiva al control industrial.
En definitiva, podríamos decir que los grandes autómatas actuales se acercan cada
vez más a las presentaciones de un pequeño ordenador, siendo algunos incluso
programables en lenguajes típicamente informáticos como el BASIC. La principal
virtud del autómata sigue siendo robustez y facilidad de interconexión al proceso.
No acércalo más a las presentaciones de los ordenadores en cuanto a su capacidad
de cálculo, si no dotarlo de funciones específicas de control y de canales de
comunicación para que puedan conectarse entre sí y a los propios ordenadores.
6.1 DEFINICION Y ESTRUCTURA BASICA.
PLC son las iniciales de Programmable Logic Controller, que traducido resulta
Controlador Lógico Programable. También se usa para nombrar a estos dispositivos
el término Autómatas Programables. A lo largo de este curso usaremos
indistintamente cualquiera de ellos.
Cualquier modificación en los procesos en una planta, significa re-cablear, agregar
relés, temporizadores, etc. en los tableros de mando y control. Esto implica largas
paradas de máquinas y a menudo los tableros quedan chicos para absorber los
cambios. También es por ustedes conocido que las modificaciones “provisorias” no
siempre se vuelcan en los planos eléctricos, con lo cuál se dificulta el mantenimiento
y por lo tanto aumenta el tiempo de parada de las máquinas.
A fines de la década del 60, consciente de estos problemas, la General Motor los
encarga a sus proveedores de controladores el diseño de equipos que cumplieran
las siguientes especificaciones:
• Flexibles: Los aparatos debían ser capaces de adaptarse a una gran variedad de
situaciones, incluso reutilizarse para otras máquinas. Esta flexibilidad pretendía ser
lograda mediante la programación.
• Estado Sólido: Los nuevos equipos debían estar realizados usando componentes
electrónicos.
• Ambiente: Debían poder soportar los ambientes industriales.
• Sencillos: Tanto la programación, como el mantenimiento y la instalación debían
estar a cargo del propio personal de la industria, ingenieros y técnicos, normalmente
en esa época sin conocimientos informáticos
• Lógicos: Las funciones que debían gobernar eran del tipo on/off (todo/nada).
Para poder interpretar luego el funcionamiento de un PLC presentamos la Figura 1,
donde se muestra un esquema de su estructura interna. Podemos distinguir cinco
bloques en la estructura interna de los Autómatas programables, que pasaremos a
describirlos:
• Bloque de Entradas. En él se reciben las señales que proceden de los sensores.
Estas son adaptadas y codificadas de forma tal que sean comprendidas por la CPU.
También tiene como misión proteger los circuitos electrónicos internos del PLC,
realizando una separación eléctrica entre éstos y los sensores.
• Bloque de Salidas: Trabaja de forma inversa al anterior. Interpreta las órdenes de
la CPU, las descodifica y las amplifica para enviarlas a los actuadores. También
tiene una interface para aislar la salida de los circuitos internos.
• Unidad Central de Procesamiento CPU): En ella reside la inteligencia del sistema.
En función de las instrucciones del usuario (programa) y los valores de las entradas,
activa las salidas.
• Fuente de Alimentación: Su misión es adaptar la tensión de red (220V/50Hz) a los
valores necesarios para los dispositivos electrónicos internos (generalmente 24Vcc
y 5Vcc).
• Interfaces: Son los canales de comunicación con el exterior. Por ejemplo, con:
∗ los equipos de programación.
∗ otros autómatas.
∗ computadoras.
6.2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Con la llegada de los autómatas programables, los llamados PLC, la industria sufrió
un impulso importante, que ha facilitado de forma notable que los procesos de
producción o control se hayan flexibilizado mucho. Encontramos PLC en la industria,
pero también en nuestras casas, en los centros comerciales, hospitalarios, etc.
También en nuestras escuelas de formación profesional encontramos
frecuentemente autómatas programables. PLC son las siglas en inglés de
Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller). Cuando se
inventaron, comenzaron llamándose PC (Controlador programable), pero con la
llegada de los ordenadores personales de IBM, cambió su nombre a PLC (No hay
nada que una buena campaña de marketing no pueda conseguir). En Europa les
llamamos autómatas programables. Sin embargo, la definición más apropiada sería:
Sistema Industrial de Control Automático que trabaja bajo una secuencia
almacenada en memoria, de instrucciones lógica.
Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:
 Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y
analógicas.
 Tomar decisiones en base a criterios reprogramados.
 Almacenar datos en la memoria.
 Generar ciclos de tiempo.
 Realizar cálculos matemáticos.
 Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y
digitales.
 Comunicarse con otros sistemas externos.
Los PLC se distinguen de otros controladores automáticos, en que pueden ser
programados para controlar cualquier tipo de máquina, a diferencia de otros
controladores (como por ejemplo un programador o control de la llama de una
caldera) que, solamente, pueden controlar un tipo específico de aparato.
Además de poder ser programados, son automáticos, es decir son aparatos que
comparan las señales emitidas por la máquina controlada y toman decisiones en
base a las instrucciones programadas, para mantener estable la operación de dicha
máquina.
6.3 TIPOS DE PLC (COMPACTOS Y MODULARES)
La idea de esta sección es mostrar el amplio espectro de los PLC que actualmente
existen en el mercado, para ayudar al usuario a decidir en el momento de realizar
una compra.
Con este objetivo, vamos a realizar varias clasificaciones de los Autómatas
Programables, teniendo en cuenta sus distintas características.

 Estructura externa. Se refiere al aspecto físico exterior del PLC. Actualmente

en el mercado existen dos tendencias:
 Diseño compacto: En un solo bloque residen todos sus elementos (fuente,
CPU, entradas/salidas, interfaces, etc.). Tienen la ventaja de ser
generalmente más baratos y su principal desventaja es que no siempre es
posible ampliarlos.

 Diseño modular: Los distintos elementos se presentan en módulos con

grandes posibilidades de configuración de acuerdo a las necesidades del
usuario. Una estructura muy popular es tener en un bloque la CPU, la
memoria, las interfaces y la fuente. En bloques separados las unidades de
entrada/salida que pueden ser ampliadas según necesidades.
  Memorias. Llamamos memoria a cualquier dispositivo que nos permita
guardar las instrucciones escritas por el programador. Su capacidad de
almacenamiento se mide en Kbyte o en Mbyte y está relacionada con el
tamaño máximo de programa que podemos escribir.
En la mayoría de los casos están diseñadas con elementos electrónicos. Se
distinguen varios tipos:

 PROM (Programmable Read Only Memory). Memorias para ser leídas

únicamente. Permiten ser programadas una sola vez. Normalmente se usan
para automatismos de equipos fabricados en serie. Ante una falta de energía
mantienen su contenido.

 EPROM (Erasable Prog..). Son iguales a las anteriores, pero está permitido
borrar su contenido para reprogramarlas. El borrado se realiza por la
aplicación de luz ultravioleta, a través de una ventanilla de cuarzo en su
encapsulado.

 EEPROM (Electrical Eraseble..). Iguales a las anteriores pero el borrado se

realiza por la aplicación de señales eléctricas.

 RAM (Random Access Memory). O memorias de acceso aleatorio. Está

permitido escribirlas y borrarlas eléctricamente. Su lectura y escritura son
muy veloces. Ante una falta de energía su contenido se pierde, por lo que
deben usarse alimentadas con pilas de Litio (duración de la pila más o menos
5 años).

Estas dos últimas son las más usadas en la actualidad.

 Unidades de Entrada. Son los dispositivos básicos por donde llega la

información de los sensores. Vienen con distintas posibilidades.

 Analógicas. Se deben usar cuando la entrada corresponde a una medida de,

por ejemplo: temperatura, presión, etc. En su interior tienen un dispositivo
 que convierte la señal analógica a digital (conversor A/D). Vienen en distintos
rangos de tensión e intensidad. (por ejemplo 0 a 10V, 0 a +- 10V, 4 a 20 mA,
etc.). La resolución puede ser de 8 o 12 bits.

 Digitales. Son las más utilizadas y corresponde a señales todo/nada. O sea,

la presencia o no de una tensión (por ejemplo, de fines de carrera,
termostatos, pulsadores, etc.). Esta tensión puede ser alterna (0-220V, 0-
110V) o continua (generalmente 0-24V).

 Unidades de Salida. Son los bloques básicos que excitarán los actuadores.
Al igual que las entradas pueden ser analógicas o digitales.

 Analógicas. Se deben usar cuando el actuador que se debe activar es

analógico (por ejemplo, una válvula modulante, un variador de velocidad,
etc.). En este caso se dispone de un dispositivo interno que realiza el proceso
inverso al de las entradas analógicas, un conversor D/A.

 Digitales. Vienen de tres tipos. Con salida a triac, a relé o a transistor. En el

primer caso es exclusivamente para corriente alterna. En el segundo puede
ser para continua o alterna. En el caso de salida a transistor es
exclusivamente para continua. Soportan en todos los casos corrientes entre
0,5 y 2 A.

 Lenguajes de Programación. Son las reglas por las cuáles se le escribe el

programa al PLC. Es más bien una característica del dispositivo
programador. Existen diferentes lenguajes que el usuario puede elegir de
acuerdo a su gusto o experiencia.

 Listado de instrucciones. Como su nombre lo indica se trata de introducir una

lista de instrucciones que debe cumplir el autómata.

 Con símbolos lógicos. La programación se realiza usando símbolos similares

a los que vimos para las compuertas lógicas.
  Con símbolos de contactos. Es el más popular y la programación se lleva a
cabo usando redes de contactos (ladder).

 Equipos o unidades de programación. Son los dispositivos que nos permitirán

entrar el programa. Son tres los tipos que se disponen.

 Tipo calculadora. Constan de un teclado y un visor (como si fuera una

calculadora). En el visor se puede ver una o dos líneas del programa. Son
muy útiles para realizar modificaciones o ajustes a la par de la máquina.

 Consola. Son un tipo intermedio entra los anteriores y las PC. Permite ver
hasta 20 o 30 líneas de programa

6.4 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN.

Se puede definir un programa como un conjun1to de instrucciones, órdenes y
símbolos reconocibles por el PLC, a través de su unidad de programación, que le
permiten ejecutar una secuencia de control deseada. El Lenguaje de Programación
en cambio, permite al usuario ingresar un programa de control en la memoria del
PLC, usando una sintaxis establecida.
En la actualidad cada fabricante diseña su propio software de programación, lo que
significa que existe una gran variedad comparable con la cantidad de PLCs que hay
en el mercado. No obstante, actualmente existen tres tipos de lenguajes de
programación de PLCs como los más difundidos a nivel mundial; estos son:

 Lenguaje de contactos o Ladder.

 Lenguaje Booleano (Lista de instrucciones).

 Diagrama de funciones.
Es obvio, que la gran diversidad de lenguajes de programación da lugar a que cada
fabricante tenga su propia representación, originando cierta incomodidad al usuario
cuando programa más de un PLC.
LENGUAJE LADDER.
El LADDER, también denominado lenguaje de contactos o de escalera, es un
lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los Controladores Lógicos
Programables (PLC), debido a que está basado en los esquemas eléctricos de
control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico
posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su
principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas
NEMA y son empleados por todos los fabricantes.
LENGUAJE BOOLEANO (Lista de Instrucciones)
El lenguaje Booleano utiliza la sintaxis del Álgebra de Boole para ingresar y explicar
la lógica de control. Consiste en elaborar una lista de instrucciones o nemónicos,
haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR, NOT, etc.) y otras instrucciones
nemónicas, para implementar el circuito de control. El lenguaje “Lista de
Instrucciones” (IL) de la Norma IEC 1131-3, es una forma de lenguaje Booleano.
LENGUAJE DE TEXTO ESTRUCTURADO (ST)
Texto estructurado (ST) es un lenguaje de alto nivel que permite la programación
estructurada, lo que significa que muchas tareas complejas pueden ser divididas en
unidades más pequeñas. ST se parece mucho a los lenguajes de computadoras
BASIC o PASCAL, que usa subrutinas para llevar a cabo diferentes partes de las
funciones de control y paso de parámetros y valores entre las diferentes secciones
del programa.

6.5 INTRUCCIONES TIPO RELEVADOR, TEMPORIZADORES Y CONTADORES.

La utilización de memorias es equivalente a la utilización de relevadores en circuitos
de control electromagnético. Cuando se emplea relevadores de circuitos
tradicionales se buscan dos objetos:
 Ampliar las capacidades de conexión de un dispositivo. Que podría ser un
contactor, agregándole contactos auxiliares.

 Memorizar una determinada operación en una fase del proceso.

Resulta evidente que un PLC, la primera capacidad no es necesaria, pues posee

por software. Sin embargo, si es posible la segunda.
La organización de los mencionados relés auxiliares en los PLC está en forma de
Bit y Byte en un lugar de la memoria total.

El uso de estas memorias debe ser restringido, por su importancia en el PLC.

NOTA: Nunca utilizar el mismo relevador en un programa para PLC.
Temporizadores.
La función temporizador permite mandar, con un retardo de tiempo, acciones
específicas. El valor de este retardo se obtiene por combinación del valor de
preselección (Preset) y la base de tiempo (Time Base). El temporizador posee dos
entradas (E/C) y dos salidas, La entrada E activa o desactiva el temporizador,
cuando está el cero lógico lo resetea. La entrada C también activa y desactiva el
temporizador, pero el mando está en cero únicamente detiene el tiempo, no lo
modifica.
Para que el temporizador esté funcionando ambas entradas deben estar en uno
lógico. La salida D se prende cuando finaliza el tiempo determinado. La salida R se
prende como indicador de que el temporizador está activo.
A modo de unidad básica (TIB) se define o selecciona un determinado tiempo para
las secuencias de los pasos:
 Un milisegundo.
 Una centésima de segundo.
 Una décima de segundo.
 Un segundo.
 Un minuto.
El temporizador está compuesto de los siguientes elementos.

 Valor nominal.
 Valor efectivo.
 Estado.

Valor nominal. - Indica el tiempo que debería transcurrir en función del programa y
expresado mediante un numero indica la cantidad de cadencias que se haya
seleccionado.
Valor efectivo. - Indica el valor instantáneo del temporizador puede contar hacia
atrás o hacia adelante.
Estado. - El temporizador indica si ha transcurrido el tiempo que se haya
preseleccionado o si aún se está transcurriendo, manteniéndose la señal respectiva
0 o 1 según el tiempo del PLC.

6.6 APLICACIONES DEL PLC EN LOS SISTEMAS DE CONTROL.

Entre los muchos beneficios de la tecnología PLC se destacan su gran ancho de
banda, el aprovechamiento del cableado existente, los servicios múltiples que
permite y su ubicuidad.
Ancho de banda. Con el estándar HomePlug 1.0 operando a 14 Mbps, la tecnología
PLC es adecuada para implementar una LAN, aunque ese ancho de banda no
impresione demasiado (comparado, por ejemplo, con los 1000 Mbps de la Gigabit
Ethernet).
En cambio, la tecnología PLC de acceso permite navegar por internet a alta
velocidad. Las implementaciones comerciales ofrecen en la actualidad anchos de
banda comparables a los de otras tecnologías de banda ancha (ADSL o cable),
mientras que en algunas implementaciones experimentales se habla de velocidades
bastante mayores.
Aprovechamiento del cableado existente. Como la red eléctrica ya está
implementada, no es necesario ningún tipo de obra civil. Para implementar la
tecnología PLC (tanto la tecnología de acceso como la tecnología para LAN), la
mayor parte del cableado existente puede aprovecharse, y solamente es necesario
su reemplazo si las redes están deterioradas, los cables se encuentran en mal
estado o tienen empalmes mal hechos.
Servicios múltiples. Entre las aplicaciones que provee la tecnología PLC se
encuentran (además del acceso a internet) la telefonía integrada con datos, la
creación de redes privadas, las aplicaciones multimedia (videoconferencia,
televisión interactiva, radio y música, juegos en red) y la domótica (Conjunto de
sistemas capaces de automatizar una vivienda).
Ubicuidad. No sólo en grandes extensiones territoriales puede observarse la
ubicuidad de la tecnología PLC: cualquier lugar de la casa con un enchufe es
suficiente para estar conectado, ahorrando el usuario los costos y molestias en
instalación y tendido de cables.
Control de Hogar (banda estrecha). La tecnología PLC puede usar el cableado
eléctrico doméstico como medio de transmisión de señales. Las tecnologías
HomePlug y HomePlug AV, son los dos estándares de facto más populares
empleados en el hogar, sin necesidad de instalar cableado adicional.
Típicamente, los dispositivos para control de hogar funcionan mediante
la modulación de una onda portadora cuya frecuencia oscila entre los 20 y 200 kHz
inyectada en el cableado doméstico de energía eléctrica desde el transmisor. Cada
receptor del sistema de control tiene una dirección única y es gobernado
individualmente por las señales enviadas por el transmisor. Estos dispositivos
pueden ser enchufados en las tomas eléctricas convencionales o cableados en
forma permanente en su lugar de conexión.
Cableado de redes caseras (banda ancha). La tecnología PLC también puede
usarse en la interconexión en red de computadoras caseras y dispositivos
periféricos, incluidos aquellos que necesitan conexiones en red. Las normas o
estándares existentes han sido desarrolladas por diferentes empresas dentro del
marco definido por las organizaciones estadounidenses HomePlug Powerline
Alliance y la Universal Powerline Association. Los problemas de los PLC en redes
domésticas suelen venir dados por la potencia contratada en una casa (inferior a la
del ámbito empresarial); dado que si la red eléctrica no tiene una instalación correcta
podía darse el caso de interferencias o picos de tensión que acabarían afectando a
los aparatos eléctricos conectados a dicha red.
Los dispositivos PLC se utilizan como sustitutivos de las redes Ethernet.
Concretamente, el uso de varios dispositivos PLC equivale a una conexión Ethernet
con medio de acceso compartido, esto es, es como si estuviéramos conectando los
ordenadores a un concentrador en vez de a un conmutador, por lo que las
comunicaciones son half-duplex. De aquí se deduce que los anunciados 200Mbps
de muchos kits de PLC terminen en torno a los 80 - 100Mbps efectivos.
Banda ancha sobre redes eléctricas. La Banda ancha sobre líneas eléctricas
(abreviada BPL por su denominación en inglés Broadband over Power Lines)
representa el uso de tecnologías PLC que proporcionan acceso a Internet a través
de líneas de energía ordinarias. En este caso, una computadora (o cualquier otro
dispositivo) necesitaría solo conectarse a un módem BPL enchufado en cualquier
toma de energía en una edificación equipada al efecto.
La tecnología BPL parece ofrecer ventajas con respecto a las conexiones
inalámbricas ya que utiliza medios guiados, al igual que la banda ancha basadas en
cable coaxial o en DSL: la amplia infraestructura disponible permitiría que usuarios
en lugares remotos tengan acceso a Internet con una inversión de equipo
relativamente pequeña para la compañía de electricidad.
El ancho de banda de un sistema BPL se caracteriza por su estabilidad. Los
módems PLC transmiten en las gamas de media y alta frecuencia (señal portadora
de 1,6 a 30 MHz). La velocidad asimétrica en el módem va generalmente desde
256 kbit/s a 2,7 Mbit/s.
Aplicaciones y segmentos objetivos de las soluciones PLC.

Campos de aplicación de PLC:

Internet avanzado. Acceso a Internet de Alta Velocidad. Nuevos servicios estarán

disponibles gracias al mayor ancho de banda.
Mensajería unificada. Buzón único para todos los mensajes de telefonía fija, Móvil
(SMS), Fax y Correo Electrónico.
Televisión, música y radio “a la carta”. Se podrá descargar video y sonido desde
la Internet. Se tendrá acceso a películas, televisión, programas de radio.
TV digital interactiva. Con la conexión a la televisión digital podrás realizar
comercio electrónico, reservas, entradas, juegos, entretenimiento multimedia e
Internet.
Juegos en la red. Se podrá participar en campeonatos de juegos en línea con otros
contrincantes en la Red.
Domótica. Se podrá controlar los electrodomésticos a distancia.
Seguridad a distancia. Alarmas de robo e incendio que protegen la casa.
Telefonía. Se podrá disponer de un servicio de telefonía sin necesidad de conectar
un terminal a la línea telefónica convencional.
Redes privadas virtuales (VPN). Comunicar las oficinas para transmisión privada
de voz y datos.
PYMES. No se necesitarán costosas instalaciones de teléfono y líneas de datos
para disponer de una red local.
Videoconferencia. Se podrá ver y hablar con clientes a bajo costo.
CONCLUSIONES:
En conclusión, con los autómatas programables los usuarios necesitan
comunicación con la máquina para programar y depurar el programa, para acceder
a los estados de planta y para forzar secuencias de mando sobre el sistema. Estas
funciones son cubiertas por las unidades de programación, equipos y entornos
software inteligentes dedicados, con interconexiones sencillas para el usuario, y con
canales y protocolos de conexión con el autómata ya resueltos. Con ellos, el usuario
accede a las funciones que necesita (programación, depuración, visualización,
forzado, etc.) de forma rápida y flexible, según procedimientos interactivos que
facilitan la aplicación del autómata a cualquier proceso industrial. Un primer bloque
de equipos lo constituyen las unidades de programación, diagnóstico y test,
destinadas a facilitar la edición y puesta a punto de programas de autómata. Las
unidades de programación son equipos físicos específicos o entornos software
sobre PC que permiten la edición y depuración del programa utilizando sistemas
operativos amables que no exigen del programador ser un experto informático.
Todos estos equipos facilitan la interfaz del usuario con el autómata y la planta y le
permiten un mayor control interactivo sobre la misma, sin necesidad de conocer los
lenguajes y equipos de programación de los autómatas programables.
BIBLIOGRAFIA.
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EDIFICIOS. IAV, VOL. 3, pág. 5 De 6.
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Automatización. En Nombre del libro. AUTOMATAS PROGRAMABLES
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 Alan Martínez. (Nov 2010). Autómatas Programable. 18 de julio del 2018, de
Academia.edu.