UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

SEDE LATACUNGA

ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES

TEMA: PROGRAMACIÓN EN LENGUAJE KOP

NIVEL: 8vo NIVEL “A”

NRC: 4889 - 4844

DOCENTE: ING. MILTON FABRICIO PÉREZ

Contenido
INTRODUCCIÓN......................................................................................................................3

DESARROLLO..........................................................................................................................8

PLANIFICACION DE UNA PUERTA AUTOMATICA ........................................................ 8

PLANIFICACION DE UNA MÁQUINA ESTAMPADORA ................................................ 12
PLANIFICACION DE DOBLE SEMAFORO DE DOBLE VIA .......................................... 16
CONCLUSIONES ....................................................................................................................19

RECOMENDACIONES ..........................................................................................................19

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................19

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INTRODUCCIÓN
Conceptos generales
El lenguaje de esquema de contactos (Ladder diagram) del sistema STEP7 de Siemens, recibe
este nombre porque la tarea que debe realizar el autómata programable se especifica
gráficamente mediante un esquema de contactos. Este lenguaje está especialmente indicado
para:
• Facilitar el cambio de un sistema de control lógico implementado con relés por un
automata programable.
• Hacer más fácil el diseño de sistemas sencillos de control lógico con autómatas
programables a los técnicos habituados a diseñar sistemas de control lógico con relés.
Este lenguaje de STEP7 se caracteriza por representar las variables lógicas mediante la bobina
de un relé y los contactos asociados con él. Dichos contactos pueden ser normalmente abiertos
(abiertos cuando el relé está desactivado y cerrados en caso contrario) o normalmente cerrados
(cerrados cuando el relé está desactivado y abiertos en caso contrario). En la figura 1 se
representan los símbolos correspondientes al contacto normalmente abierto (variable directa) y
normalmente cerrado (variable invertida). Dichas representaciones son las establecidas en la
norma DIN 40713-6.

Figura 1. Representación de las variables lógicas en la norma DIN 40713-6: a) Variable

En la figura 1.a se muestra el símbolo de un relé en el que la bobina se denomina “Y” y los
contactos asociados con ella “y”. En dicha figura el relé tiene un contacto normalmente abierto
y otro normalmente cerrado. Al primero le corresponde la variable directa y al segundo la
variable invertida. En la figura 1.b se muestra la forma en que un relé y sus contactos asociados
se representan en el lenguaje de esquema de contactos del sistema STEP7. La bobina del relé
se representa mediante el símbolo “( )”, el contacto normalmente abierto mediante el símbolo
“ -| |-” y el contacto normalmente cerrado mediante el símbolo“-| / |-”.

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 Figura 2. a) Símbolo del relé Y. b) Esquema de contactos que emula al relé Y.

El programa de control en este lenguaje se diseña mediante una unidad de programación que visualiza
el esquema de contactos en una pantalla gráfica. En sucesivos apartados se estudian las instrucciones de
este lenguaje y la representación de variables en él.
Identificación de variables
En la figura 2.a se representa el símbolo asociado al contacto correspondiente a la variable E0.3 y en la
2.b el corr espondiente a la variable E0.3.

Figura 3. Asignación de variables binarias en el lenguaje de esquema de contactos: a) Representación de la variable E0.3;
b) Representación de la variable E0.3.

Las variables de salida externa o interna, generadas mediante una combinación de variables
binarias, se indican mediante los símbolos de la figura 3. El de la figura 3.a corresponde a la
variable interna M0.7 y el de la figura 3.b a la variable de salida A1.7.

Figura 4. Símbolo de una función de salida interna o externa

Operaciones con contactos

En este lenguaje se siguen las reglas del álgebra de contactos. Las funciones lógicas se
representan mediante un circuito de contactos conectado en serie con la variable de salida ge
Nerada por él, tal como se indica en la figura 5. El cierre de dicho circuito de contactos hace
que se active la variable de salida correspondiente.

Figura 5. Diagrama de una función lógica en el lenguaje de esquema de contactos

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 Figura 6. Ejemplo de programa en el lenguaje de esquema de contactos KOP

Una conexión de contactos en serie equivale a la función u operación lógica Y y la conexión de

contactos en paralelo equivale a la función u operación lógica O. Para que se produzca la
activación de la variable de salida (que equivale a la bobina de un relé) es preciso que el cir
cuito de contactos se cierre al menos a través de uno de los caminos alternativos que conducen
a la citada variable de salida. Esto hace que en el esquema equivalente con relés, la bobina del
relé de la figura 6 quede eléctricamente unida a la línea de la alimentación de la izquierda y que
se produzca la activación de la misma. Si, como sucede en la realidad, el esquema de la figura
6 no se realiza con bobinas y contactos de relés sino que se programa en el lenguaje de
contactos, lo anterior equivale a decir que para que se produzca la activación del elemento que
realiza la función de salida, es preciso que la expresión lógica correspondiente a alguno de los
caminos alternativos sea cierta (la función lógica realizada por el circuito de contactos vale
“1”). A continuación se estudian las diferentes operaciones y sus combinaciones.
Operaciones de memorización

En el lenguaje de esquema de contactos de STEP7 se define un conjunto de operaciones que

facilitan la memorización de variables. En la figura 7 se indican dichas operaciones y se
describe su comportamiento. Para disponer de estas operaciones el autómata programable debe
tener una zona de memoria retentiva o no volátil (que no pierde la información al dejar de
recibir la tension de alimentación) dicha memoria puede estar realizada con una memoria activa
RAM combinada con una batería o con una memoria pasiva del tipo E^PROM.

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 Figura 7. Operaciones de memorización del lenguaje de esquema de contactos de STEP7.

Operaciones lógicas
Operación de selección de una variable de entrada directa
Esta operación se representa mediante un contacto normalmente abierto que, en general, ac tiva
una variable de salida, tal como se indica en la figura 8. El programa consulta o examina el
contacto asociado a la variable E0.0 y si está cerrado (ON) activa la bobina de salida asociada
a la variable A1.0.

Figura 8. Operación de selección de una variable de entrada directa, a) Esquema de ontactos

Operación de selección de una variable de entrada Invertida

Esta operación se representa mediante un contacto normalmente cerrado que, en general, active
una variable de salida, tal como se indica en la figura 9. El programa consulta o examina el
contacto asociado a la variable E0.0 y si está abierto (OFF) activa la bobina de salida asociada
a la variable A1.0.

Figura 9. Operación de selección de una variable de entrada invertida, a) Esquema de contactos

Combinación de variables lógicas que actúa por flanco

Este tipo de operación con flancos se utiliza para detectar un cambio de nivel lógico de una
combinación de variables lógicas. La figura 10.a representa el símbolo asignado a la operación
de detección del cambio de “0” a “1” de una combinación de variables lógicas. (La letra “P”
proviene del inglés Positive Transition).

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La figura 10.b representa el símbolo asignado a la operación de detección del cambio de “1” a
“0” de una combinación de variables lógicas. (La letra “N” proviene del inglés Negativa
Transition). La variable asociada a cada símbolo (representada por ??.?) almacena el valor de
la combinación lógica en el ciclo de programa anterior.

Figura 10. Elementos para detectar un flanco de una combinación de variables lógicas: a) Detección del cierre (cambio de
" 0” a “1”); b) Detección de la apertura (cambio de " 1 " a " 0").

Operaciones de temporización

Figura 11. Representación gráfica (símbolo lógico) de un temporizador.

En la figura 12 se representa un esquema de contactos (y la lista de instrucciones equi -

valente) que utiliza el temporizador T12 de impulso prolongado (SV) para generar un impulso
de 10 ms de duración en la variable A4.0 cuando el resultado de la operación lógica O de las
variables E0.0 y M1 . 1 pasa de “0” a “1” (de falso a cierto). Para ello se debe cerrar E0.0 mien
tras M1.1 está abierto, o viceversa. Esto equivale a decir que el impulso no se genera si E0.0 (o
M1.1) pasa de cero a uno estando M1 . 1 (o E0.0) cerrado.

Figura 12. Ejemplo de utilización de un temporizador SV de impulso prolongado: a) Esquema de contactos

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DESARROLLO
EJERCICIO 1: PUERTA AUTOMATICA.
La puerta de garaje de la figura funciona de la siguiente manera: cuando un coche se acerca es
detectado por el sensor de ultrasonidos y la puerta comienza a subir. La puerta permanece arriba
mientras el coche está pasando y luego baja. Por último, si la puerta está bajando y se detecta
otro coche pasando o acercándose debe empezar a subir de nuevo.

Figura 13. Esquema puerta automática.

PLANIFICACIÓN DE UNA PUERTA AUTOMÁTICA.

Funcionamiento:
Inicialmente la puerta se encuentra cerrada, cuando el sensor ultrasonido (IAR) “ON/OFF”
detecta la presencia de un coche el sensor entra en estado ON y la puerta comienza a abrirse
hasta llegar al interruptor fin de carrera arriba (IAR), mientras la célula fotoeléctrica (SF)
detecte la presencia de un coche la puerta no bajará hasta que la célula (SF) deje de detectar un
coche, la puerta comenzará a bajar hasta tocar el fin de carrera puerta abajo (IAB), cuando la
puerta esta bajando y la célula (SF) detecta otra presencia, el portón se abrirá de nuevo hasta
llegar al interruptor fin de carrera arriba (IAR), si la célula (SF) no detecta ningún coche la
puerta se cerrará hasta llegar fin de carrera puerta abajo (IAB) terminando la secuencia. Cuando
el sistema está funcionando siempre se enciende una luz intermitente de aviso (LI). El sistema
cuenta con un botón de paro general (PG) que detiene el sistema donde se encuentre.

SUBDIVIDIR EL PROCESO.
El funcionamiento del portón automático no amerita la subdivisión del proceso ya que tanto
“abrir” como “cerrar” corresponde a una misma secuencia por lo que se considera únicamente
trabajar en un solo proceso.

DESCRIBIR LAS ÁREAS FUNCIONALES.

ENTRADAS SALIDAS
Sensor ultrasonido (SU) Motor sentido horario (MH)
Célula foto eléctrica (SF) Motor sentido antihorario (MA)
Interruptor puerta arriba (IAR) Luz intermitente (LI)
Interruptor puerta abajo (IAB)
Pulsador paro general (PG)
Tabla 1. Entradas y salidas del sistema.

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Por lo general los motores se dimensionan tomando en cuenta el peso de la puerta y las
dimensiones, se utilizará un motor de corriente alterna el cual nos permita realizar inversión de
giro si se activa la salida (MH) el motor gira en sentido horario y si se activa la salida (MA) el
motor gira en sentido anti horario.

DEFINIR LOS REQUERIMIENTOS DE SEGURIDAD.

Existe una normativa mínima de seguridad exigida por el Ministerio de Industria en la que
obliga a todas las puertas automáticas de garaje a tener como elemento de seguridad mínimo
las fotocélulas (SF) y además se incluye un pulsador de paro general que permite detener el
proceso en cualquier punto donde se encuentre (PG).(¿Son necesarias las fotocélulas?, 2019)

DESCRIBIR LOS ELEMENTOS DE MANEJO Y VISUALIZACIÓN NECESARIOS.

La luz intermitente es coloca es ubicada en un punto donde sea visible para transeúntes y otros
vehículos que deseen ingresar, y el pulsador de emergía debe estar en la parte interior de la
puerta.

Figura 14. Luz intermitente y pulsador paro general.

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ESQUEMA DE CONEXIÓN.

Figura 15. Funcionamiento

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 Figura 16. programación en ladder

SELECCIÓN DEL PLC.

Como se definió tenemos 5 entradas digitales y 3 salidas digitales por este motivo y por el tipo
de actuadores se selecciona el PLC 1212c AC DC RELAY ya que no se requerirá una fuente
externa y las salidas por RELAY funcionan con los actuadores de 110V directamente.

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 EJERCICIO 2: MÁQUINA ESTAMPADORA.
Realizar el automatismo de una máquina estampadora que funciona de la siguiente manera:
Cuando se pulsa el botón de avance la cinta avanza hasta que el objeto a estampar se
sitúa en la base de inicio del estampado.
Una vez situado el objeto en la zona de estampación desciende el émbolo de la matriz
de estampación hasta que se produzca el impacto, subiendo de nuevo la matriz de
estampación.
Después retrocede el objeto hasta la posición inicial.

Accionador superior

FCB

SC1 FCA
Accionador inferior

SC2

Figura 17. Banda estampadora.

PLANIFICACIÓN DE UNA MÁQUINA ESTAMPADORA.

Funcionamiento:
Inicialmente el objeto se encuentra en la posición “A2” el cual es detectado por el sensor
capacitivo (SC1), el proceso inicia al pulsar “A1” y se enciende una luz piloto (LP) e
inmediatamente se acciona la banda transportadora en sentido “A2” hacia “A6” (MH), cuando
el objeto llegue hasta “A3” el sensor capacitivo (SC2) detecta la presencia del objeto y la banda
se detiene. Posteriormente el émbolo desciende “Señal A+”, hasta que alcance la posición
“A5” y el accionador superior pulse el fin de carrera (FCB) y una luz piloto se mantiene
encendida cuando el émbolo está en funcionamiento (LP1), una vez la estampadora impacta el
objeto, el émbolo retorna a su posición inicial “Señal A-” y se detiene al tocar el fin de carrera
(FCA) ubicado en la posición “A4”.

Finalmente, cuando se haya cumplido el ciclo, la banda gira en sentido “A6” hacia “A2” (MA)
terminado el ciclo cuando el objeto llegue a la posición inicial “A2” y sea censado por (SC1).
El sistema cuenta con un pulsador de paro general (PG) el cual detiene el proceso.

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 SUBDIVIDIR EL PROCESO.
Analizando el funcionamiento de la maquina estampadora se opta por dividirla en 2 procesos
ya que se cuenta con dos secuencias que son completamente diferentes.

Sub proceso 1.
Corresponde al movimiento total de la banda transportadora.

Sub proceso 2.
Corresponde al movimiento del émbolo estampador.

Figura 18. Sub división del proceso.

DESCRIBIR LAS ÁREAS FUNCIONALES.

Sub proceso 1.

ENTRADAS SALIDAS
Sensor capacitivo (SC1) sentido “A2” hacia “A6”
Sensor capacitivo (SC2) sentido “A6” hacia “A2” (MA)
Pulsador paro general (PG) Luz piloto (LP)
Pulsador (A1)

Tabla 2. Entradas y salidas del proceso 1.

Por lo general para las bandas transportadoras se utilizan motores trifásicos con caja reductora
ya que permiten disminuir la velocidad y aumentar el torque siendo óptimos para este tipo de
necesidad.

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Sub proceso 2.

ENTRADAS SALIDAS
Final de carrera (FCA) Señal A+
Final de carrera (FCB) Señal A-
Luz piloto (LP1)

Tabla 3. Entradas y salidas del proceso 2.

Se utilizará un pistón de doble efecto ya que se ve la necesidad de que la secuencia A+ y A-
deben tener la presión necesaria tanto para imprimir como para que el pistón regrese a su
posición inicial teniendo en cuenta el montaje vertical del cilindro.
DEFINIR LOS REQUERIMIENTOS DE SEGURIDAD.
Únicamente se incluye en el sistema un pulsador de paro general (PG) que interrumpa el
proceso sin importar en que secuencia se encuentre.

DESCRIBIR LOS ELEMENTOS DE MANEJO Y VISUALIZACIÓN NECESARIOS.

Se coloca el paro de emergencia (PG), el pulsador de inicio (A1) y las luces piloto (LP1) y
(LP) en un panel central ubicado cerca del proceso en cuestión.

Figura 19. Elementos de manejo y visualización.

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ESQUEMA DE CONEXIÓN.

SELECCIÓN DEL PLC.

Como se definió tenemos 6 entradas digitales y 6 salidas digitales por este motivo y por el tipo
de actuadores se selecciona el PLC 1212c AC DC RELAY ya que no se requerirá una fuente
externa.

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 EJERCICIO 3: 4 SEMAFOROS SINCRONIZADOS.
Realizar el automatismo que permite la sincronización de los 4 semáforos del cruce de la figura.
Los tiempos que deben permanecer encendidas las distintas luces de los semáforos de la calle
principal son: luz verde 50 s, luz amarilla 3 s y luz roja 27 s. La calle secundaria (S3 y S4)
dependerá de la calle principal.

Figura 20. Cuatro semáforos sincronizados.

PLANIFICACION DE DOBLE SEMAFORO DE DOBLE VIA.

Se tiene 4 semáforos sincronizados correspondientes a la calle principal se tiene los semáforos
“S1” y “S2 los cuales deben tener el mismo ciclo de funcionamiento, de igual manera la calle
secundaria se tiene los semáforos “S3” y “S4 los cuales depende de la calle principal.

CALLE PRINCIPAL.

COLOR LUZ TIEMPO

VERDE 50 s
AMARILLA 3s
ROJA 27 s

Tabla 4. Tiempos semáforos calle principal.

CALLE SECUNDARIA.

COLOR LUZ TIEMPO

VERDE 24 s
AMARILLA 3s
ROJA 53 s

Tabla 5. Tiempos semáforos calle secundaria.

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Funcionamiento:
El sistema no cuenta con un pulsador de arranque debido a que el sistema funciona cuando
arranca el PLC con la herramienta “FirstScan”, la cual inicia el sistema en cuanto el PLC sea
encendido.
Si los semáforos de la vía principal se encuentran en verde, los semáforos de la vía
secundaria se encuentran en rojo.
Si los semáforos de la vía principal cambian a color amarillo los semáforos de la vía
secundaria se mantienen en rojo.
Si los semáforos de la vía principal cambian a color rojo, los semáforos de la vía
secundaria cambian a verde.
Si los semáforos de la vía secundaria cambian a color amarillo, los semáforos de la vía
principal se mantienen en rojo.
Posteriormente se repite el ciclo indefinidamente.

SUBDIVIDIR EL PROCESO.
El funcionamiento de los semáforos no amerita la subdivisión del proceso ya que tanto al
tratarse de un proceso sincronizado es imposible dividiros en diferentes procesos.

DESCRIBIR LAS ÁREAS FUNCIONALES.

ENTRADAS SALIDAS
Ninguna. Verde S1,2
Amarillo S1,2
Rojo S1,2
Verde S3,4
Amarillo S3,4
Rojo S3,4
Tabla 6. Entradas y salidas de los semáforos sincronizados.
Se recalca que una misma salida activa dos lámparas a la vez, de esta manera al momento de
dimensionar el PLC ahorramos dinero ya que a mayor numero de entradas y salidas aumenta el
costo del equipo.

DEFINIR LOS REQUERIMIENTOS DE SEGURIDAD.

Los equipos deben tener norma IP68 porque los semáforos se encuentran a la intemperie y
necesitan estar protegidos contra agua y polvo.

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DESCRIBIR LOS ELEMENTOS DE MANEJO Y VISUALIZACIÓN NECESARIOS.

Figura 21. Visualización de un semáforo.

ESQUEMA DE CONEXIÓN.

Figura 22. Programación en Ladder

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SELECCIÓN DEL PLC.
Como se definió no se requiere ninguna entrada pero se necesitan 6 salidas digitales por este
motivo y por el tipo de actuadores se selecciona el PLC 1212c AC DC RELAY ya que no se
requerirá una fuente externa.

CONCLUSIONES
• Dentro de la programación KOP o Lader, la planificación de la automatización, es uno
de los pasos más importantes para el cumplimiento de todos los requerimientos de
automatización tanto presentes en los ejercicios, como los requerimientos que se van
presentando en el desarrollo de los mismos a fin de satisfacer la optimización de los
problemas planteados.
• Las planificaciones de los sistemas de automatización vistos en los ítems anteriores,
muestran capacidades de evolución de acuerdo a; los requerimientos del propio
problema, a la visión de los individuos encargados de la automatización, los distintos
problemas asociados con el problema principal, la interpretación de los
desarrolladores de los programas, las limitaciones del autómata programable, entre
otros.
• La simulación de los problemas dentro de este lenguaje de programación, son de
alguna forma similares en los distintos softwares existentes para plataformas
Windows, todo depende de la interface del autómata programable y de sus entradas y
salidas, así como las fuentes de alimentación de los mismos, entonces la programación
ladera si como la carga del programa en el autómata son en gran parte similar al
corrido a mano presentado en este documento.

RECOMENDACIONES

• En el problema de automatización uno, se recomienda la colocación de una alarma

remota, de tal forma que, se alerte al usuario de alguna intromisión no debida por
terceros, dentro del sistema, a fin de que si se active esta alarma el sistema quede
bloqueado por completo.
• En cuanto al problema dos, se recomienda, adicionar una entrada más al sistema de
automatización, esta entrada perteneciente a un sensor ultrasensible de presencia de tal
forma que, la señal de activación, de este sensor bloquee todo el sistema a fin de
precautelar la presencia humana dentro del sistema.
• Para el problema tres se recomienda, la colocación de un sistema de interrupción de
ciclo que permita el paso de un peatón cuando este en situación de emergencia

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 (discapacidad), acoplado al sistema principal, de tal forma que cuando dicha
interrupción termine el sistema funcione normalmente.

BIBLIOGRAFÍA
¿Son necesarias las fotocélulas? - MotorPuerta. (2019, septiembre 10).

https://motorpuerta.org/son-necesarias-las-fotocelulas/

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