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CIRCUITOS LOGICOS Y PLC

Circuitos Lógicos, Álgebra de Boole y Dominios de Representación
Como se ha visto en los puntos anteriores, un computador es una serie de circuitos electrónicos que
mediante el mecanismo de ejecución de instrucciones dan vida a una serie de operaciones que
permiten, finalmente, ver lo que se ve al estar frente a la pantalla de uno de ellos y el poder
interactuar, con ellos, de manera más o menos inteligente, dependiendo de lo que de ésta tenga el
interactuante ya que se sabe que los computadores −como hoy se conocen− no tienen ni una pizca
de inteligencia.
Básicamente un computador funciona mediante dos estados o valores conocidos como señales, por
ejemplo, −1.5 volts y +4.0 volts. Estos voltajes tienen un significado lógico, con un valor se
representa la existencia de una condición particular y el otro representa la ausencia de aquella
condición.
Para aclarar los conceptos anteriores, considere algo en el mundo que sólo puede tomar dos estados
o posiciones o características, por ejemplo, una puerta que sólo puede estar abierta o cerrada, o el
día y la noche o lo que es más preciso si una luz está prendida o apagada. Los casos descritos,
exageradamente, pueden tener esa condición dual que es posible representar por estas señales, por
ejemplo la señal −1.5 volt podría representar a "la puerta abierta", "al día", "a la luz encendida" y en
cambio la señal de +4.0 volt podría representar el otro estado de los hechos: "la puerta cerrada", "la
noche", "la luz apagada".
Es decir, si se representa mediante estas señales el que una puerta esté cerrada o abierta, y se quiere
saber cuál es la condición actual de la puerta, sólo se debe medir la señal: si ella tiene −1.5 volts
entonces aquello significa que la puerta está abierta, en cambio, si ella estuviese cerrada, la señal
que mediríamos sería la que corresponde a +4.0 volts.
Note que en los párrafos anteriores siempre se ha hablado de representar, esta acción es una de las
piedras angulares de cualquier trabajo que se quiera hacer por medio de computadores. Para que se
pueda representar es necesario que existan dos dominios, uno desde el cual se extraen los elementos
que son usados para representar y, otro, de donde se distingue los elementos a representar. En el
ejemplo anterior, el dominio que se usó para representar corresponde al dominio de las señales en
el computador, en el cual existen dos elementos { −1.5 volts, +4.0 volts } y el dominio de los
elementos a representar corresponde al de los estados de una puerta { "puerta abierta", "puerta
cerrada" }.
Así la acción de representar es una que permite establecer relaciones entre estos dos dominios; lo
que se hizo en el párrafo anterior al crear: ("puerta abierta", −1.5 volts) y ("puerta cerrada", +4.0
volts).
¿Por qué la representación resulta ser importante cuando se trabaja con computadores? Si se
observa, mediante la representación anterior se relacionó un dominio básico del computador −el de
las señales− y un dominio del mundo real −el estado de una puerta. Ahora, si esta puerta es la de la
bóveda de un banco, esta representación por señales podría permitir saber si la puerta está abierta o
cerrada sin necesidad de estar observándola directamente y, eso no es todo, dada esta posibilidad se
podría pensar en determinar acciones considerando algunas condiciones que también es posible
representar.
Por ejemplo, si se representa de la misma forma anterior los siguientes estados para el dominio de la
bóveda {"bóveda vacía", "bóveda con gente" }, es decir, creando las relaciones ("bóveda vacía",
−1.5 volts) y ("bóveda con gente", +4.0 volts). Así, se podría pensar en que es posible implementar
un procedimiento como el siguiente:
Si está la "puerta abierta" y la "bóveda vacía" entonces realizar cerrar la puerta.
Que usando la representación definida, quedaría:
Si señal_puerta = −1.5 volts y señal_bóveda = −1.5 volts entonces realizar cerrar la puerta.
Cerrar la puerta sería la acción a realizar mediante un dispositivo automático o, si no existe tal
dispositivo se podría avisar al guardia que lo haga, por ejemplo, prendiendo una luz en el tablero de
la sala de guardias, la cual representa esa situación y la orden que un guardia vaya y cierre la puerta
de la bóveda.

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En el simplificado ejemplo anterior se tienen todos las características que permiten describir la
solución de un problema mediante el uso de un computador −en este caso un dispositivo digital. Lo
que primero se debe indicar son los dominios. En el dominio del problema se hace abstracción en
muchos aspectos y, con ello, se identifican los objetos del problema; en este caso la puerta y sus
estados { "puerta abierta", "puerta cerrada" } y la bóveda, también con sus dos estados { "bóveda
vacía", "bóveda con gente" }.
Por otro lado existe el dominio de las señales del computador y sus dos estados { −1.5 volts, +4.0
volts } los que se utilizan para representar los objetos que se identifican en el problema, con ello se
crea el dominio de las relaciones entre el dominio del problema y el dominio del computador, a este
dominio se le llamará el dominio de las representaciones operacionales. Más adelante, en la
segunda unidad 2, se profundizará más sobre este dominio.
Se observa que para el problema de la bóveda se realiza una acción que se denomina abstracción.
Esta acción es tanto o más importante que la de representación. La acción de hacer abstracción
consiste en preocuparse de una cosa y prescindir de las demás que están junto a ella. Un buen
ejemplo de lo anterior, es que se prescindió de una serie de estados intermedios de abertura en la
puerta y sólo se consideró los dos extremos. Del mismo modo no interesa la cantidad de gente que
hay en la bóveda y las características que tiene ese tipo de gente, también se obvia todo lo que la
bóveda es o tiene, sólo importa cuatro estados y la combinación de ellos, −(bóveda vacía, puerta
abierta), (bóveda vacía, puerta cerrada), (bóveda con gente, puerta abierta), (bóveda con gente,
puerta cerrada).
¿Por qué es necesario el hacer abstracción? Como se ha visto, el dominio de representación del
ejemplo, sólo tiene dos estados posibles { −1.5 volts, +4.0 volts }, lo que lo hace un dominio
sumamente simple. Frente a este dominio, la complejidad del mundo que rodea al problema de
"cerrar la puerta de la bóveda" es inmensamente grande, hay miles de cosas que podrían ocurrir, por
ejemplo: "Juan Pérez está entrando, en este instante, por la puerta de la bóveda en dirección de las
cajas de valores clasificados, lleva una bolsita con $xxx.− en joyas correspondientes a diamantes y
topacios.
El anda con la misma corbata amarilla que llevaba en la fiesta del fin de semana... etc. etc. etc." Hay
un cantidad impresionante de objetos que no son necesarios para la solución del problema de "cerrar
la puerta de la bóveda" y, además, dados los elementos que se posee para representarlos, sería
imposible diseñar una solución "computacional" que considere todos aquellos elementos.
Para ello es necesario hacer abstracción: se debe reducir la complejidad del mundo−problema para
poder representarlo y darle solución mediante el uso del computador.
Dominio Lógico
El funcionamiento del computador se basa en el dominio de las señales que se describieron en el
ejemplo anterior, pero también un computador es mucho más complejo que aquellas señales, el sólo
hecho de mirar la pantalla y ver la metáfora del mundo que aquella representa, hace surgir
preguntas tales: ¿cómo funciona esto? O sí algo ya se sabe ¿cómo de un dominio tan pequeño, el de
las señales, es posible obtener otro tan complejo como lo que se observa en la pantalla?
Para responder aquellas preguntas se debe partir desde el mismo dominio simple de los dos estado
originales, el cual es posible representar por un conjunto de símbolos como { 0, 1 } o { V, F },
símbolos que describen a { −1.5 volts, +4.0 volts } respectivamente.
Pero se está frente a la misma situación anterior, sólo se ha cambiado la forma, pero ese conjunto de
símbolos no tiene ninguna potencialidad, de ninguna forma es posible construir algo con aquellos
símbolos.
Existe, en las matemáticas, un álgebra llamada Algebra de Boole. Fue desarrollada originalmente
por George Boole, alrededor de 1850. La importancia de esta álgebra deriva de los trabajos de
Claude Shannon en 1937, quién la utiliza para describir los circuitos digitales.
Un álgebra es posible definirla, muy simplificadamente, como un dominio en que además de un
conjunto de elementos existe un conjunto de operadores u operaciones que permiten operar con
aquellos elementos, generando elementos del propio dominio o de otros.

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Así, el Algebra de Boole se describe como el siguiente dominio = ( { 0, 1 }, { And, Or, Not } ),
donde el conjunto { And, Or, Not } corresponde al conjunto de operadores. Los símbolos con qué se
representan estas operaciones son propios de esta visión simplificada del álgebra, ya que en el
original son { ^, v, ~ } o desde el punto de vista del diseño de circuitos en ingeniería los símbolos
que se utilizan son { ·, +, − }.
Otra propiedad de un Algebra es la utilización de variables que permiten representar, en general,
cualquiera de los elementos del conjunto. Esta característica permite definir nuevas operaciones a
partir de las originales o primitivas del álgebra. Así, una variable X definida sobre le Algebra de
Boole puede tomar valores { 0, 1 }, por ejemplo X = 1, o X = 0. Para que sea más simple de
entender se recomienda considerar 0 = falso y 1 = verdadero.
Operaciones Básicas
And. La operación And requiere que todas las señales sean simultáneamente verdaderas para que la
salida sea verdadera. Así, el circuito de la figura necesita que ambos interruptores estén cerrados
para que la luz encienda.

Figura No. 5. Operación And.

Los estados posibles del circuito se pueden modelar en la Tabla de Verdad que tiene asociada.
Sabemos que los interruptores sólo pueden tener dos estados, abiertos o cerrados, si el interruptor
abierto se representa mediante el cero (0 o falso) y el cerrado mediante el valor uno (1 o verdadero)
entonces en la tabla de verdad asociada se puede ver la situación que se describía en el párrafo
anterior, cuando se decía que la luz sólo prende cuando ambos interruptores están cerrados, es decir,
si A = 1 y B = 1 entonces L = 1.
La compuerta lógica es una forma de representar la operación And pero en el ámbito de los
circuitos electrónicos, para ese caso A y B son las señales de entrada (con valores = 0 1) y L es la
señal de salida.
Para efectos de este curso, la operación And la representaremos como la función And( A, B ), donde
A y B serían los parámetros de entrada (los mismos valores de A y B en el circuito) y L = And( A,
B ), correspondería a la forma de asignación de valor a L. En este caso el parámetro de salida es la
misma función And. una señal sea verdadera para que la señal resultante sea verdadera. En la figura
se puede ver tal situación.

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Figura No. 6. Operación Or.

Note que en el circuito los interruptores están en paralelo, por lo cual basta que uno de ellos esté
cerrado para que el circuito se cierre y encienda la luz.

Or. La operación Or tiene similares características a la operación And, con la diferencia que basta
que

FUNCIONES LÓGICAS

También conocidas como funciones Booleanas, no son más que expresiones formadas por
variables binarias (o sea, que sólo pueden ser cero o uno), los operadores lógicos OR, AND
y NOT como también los paréntesis y el signo de igual. El orden en el que se realizan las
operaciones viene dada por la prioridad del operador que comentamos al final del
apartado anterior.

Suponga lo siguiente: usted tiene un bombillo en su casa. Éste contiene dos interruptores.
Entendiendo que la posición del interruptor en encendido se interpreta como un cierto o “1”
y que el bombillo encendido también se entiende por un cierto o “1”, si usted quiere que el
bombillo se encienda si y sólo si ambos interruptores están en la posición de encendido,
usted podría definir una función lógica del problema de la siguiente forma:

F = xy

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donde F es una función de Boole cuyo resultado sólo puede ser '1' (encendido) ó '0'
(apagado) y que muestra el estado del bombillo para las dos variables binarias 'x' y 'y' que
serían los interruptores. Si creamos la tabla de la verdad de esta función tenemos que:

X Y F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

y esto es precisamente lo que queríamos obtener. El bombillo se encenderá si ambos

interruptores están encendidos.

Veamos otro ejemplo. F1 = xyz'

Esto es una función de Boole representada por una expresión algebraica. Ésta la podemos
representar también por medio de la tabla de la verdad.

X Y Z F1
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0

Se ve que F1 será 1 si x = 1, y = 1, z = 0 (z' = 1). Las tablas de la verdad de las funciones de

Boole contendrán siempre 2n combinaciones de unos y ceros de las n variables incluida en
la función y una columna que mostrará para que combinación el resultado es uno o cero. En
el caso anterior teníamos 3 variables or lo que necesitamos 8 combinaciones (23).

Consideremos ahora los siguientes dos casos: F2 = x + y'z y F3 = x'y'z + x'yz + xy'

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El la siguiente tabla de la verdad se muestran para que casos las funciones F2 y F3 se hacen
uno.

X Y Z F2 F3
0 0 0 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 1
1 0 1 1 1
1 1 0 1 0
1 1 1 1 0

Ok, pero existen varias expresiones algebraicas capaces de obtener el mismo resultado con
las mismas variables. ¿Qué quiere decir esto? Que yo puedo tener dos funciones de Boole
con las mismas variables pero organizadas de otra forma (incluso puede contener menos
variables) tal que el resultado de ambas funciones de Boole sea el mismo. De hecho ésta es
una de las aplicaciones más importantes que se pueden obtener del álgebra de Boole y
consiste en reducir o “simplificar” una función. De esta forma forma podríamos realizar el
diseño de nuestro circuito lógico de una forma más compacto y con el uso de menos
compuertas. Fíjese en el siguiente ejemplo:

F4 = xy' + x'z

Si realiza la tabla de la verdad de esta función observará que el resultado es el mismo que
para la función F3. F4 será uno o cero para la misma combinación de X, Y y Z que hacen
uno o cero la función F3.

Como ya se mencionó, las funciones lógicas pueden resumirse, hacerse más sencillas. De
esta forma al realizar el circuito se usarán menos compuertas. Lás formas de simplificar
dichas funciones es tema de los próximos temas. Una función lógica puede ser
transformada de una expresión algebraica a un diagrama compuesto por compuertas lógicas
AND, OR y NOT. Por ahora veamos algunos conceptos básicos de las compuertas lógicas
(que es el punto a seguir) y al finalizarlo les mostraré como se expresa una función lógica
en un diagrama de bloque formado por compuertas.

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COMPUERTAS LÓGICAS

Los sistemas digitales electrónicos se llaman circuitos lógicos ya que realizan

manipulaciones lógicas. Cualquier información deseada en un sistema de control puede ser
obtenida a través de la combinación de varias operaciones lógicas. Como ya sabemos, las
operaciones lógicas básicas son AND, OR y NOT y son precisamente éstas las que se
implementan en los circuitos lógicos, ésto gracias al uso de las compuertas lógicas
correspondientes. Una compuerta lógica no es más que un diseño de circuitería electrónico
capaz de reproducir el comportamiento de las operaciones lógicas.

Existen compuertas lógicas para AND, OR, NOT y otras operaciones lógicas como la XOR
u OR Exclusivo. La XOR se diferencia de la OR en que si sus dos entradas son '1' entonces
el resultado será '0' (la cual es la forma más natural en la que nosotros pensamos
gramaticalmente... algo puede ser Blanco o Negro pero no ambos). El símbolo para
expresar XOR viene dado por signo + inscrito en un círculo. La tabla de la verdad de
función XOR es:

A B

0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

También existen compuertas para las operaciones lógicas NAND (que es una AND con un
inversor (NOT) a la salida), la NOR (una OR con un inversor a la salida) y la XNOR (o
NOR exclusivo representado por un punto inscrito en un círculo, que no es más que una
XOR con un inversor a la salida) entre algunas otras pero diría que las ya mencionadas son
las más importantes.

A continuación mostraré los símbolos que representan las compuertas descritas:

Nombre Símbolo
AND

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OR

NOT

NAND

NOR

XOR

XNOR

ATENCIÓN: A excepción de la NOT, el resto de las compuertas pueden

tener más de dos entradas.

Sabiendo ésto, veamos ahora como se representarían algunas de las funciones de las que
hablamos antes pero diagramadas con las compuertas. En particular veremos las funciones
F = xyz' y F4 = xy' + x'z. En ese orden:

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y el otro sería:

Los PLC (controladores lógicos programables)

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¿Qué es un autómata programable?

Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venía haciendo de forma cableada por medio de
contactores y relés. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exigía tener altos
conocimientos técnicos para poder realizarlas y posteriormente mantenerlas. Además cualquier variación en el
proceso suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un
gran esfuerzo técnico y un mayor desembolso económico.

En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas. El
ordenador y los autómatas programables ha intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se
hayan visto sustituidas por otras controladas de forma programada.

El Autómata Programable Industrial (API) nació como solución al control de circuitos complejos de
automatización. Por lo tanto se puede decir que un API no es más que un aparato electrónico que sustituye los
circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera,
pulsadores, etc...) por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, peque os receptores, etc...) por
otra.

Campos de aplicación

Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes
necesidades:

 Espacio reducido.
 Procesos de producción periódicamente cambiantes.
 Procesos secuenciales.
 Maquinaria de procesos variables.
 Instalaciones de procesos complejos y amplios.
 Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Aplicaciones generales:

 Maniobra de máquinas.
 Maniobra de instalaciones.
 Señalización y control.

Tal y como digimos anteriormente, esto se refiere a los autómatas programables industriales, dejando de lado los
pequeños autómatas para uso más personal (que se pueden emplear, incluso, para automatizar procesos en el hogar,
como la puerta de un cochera o las luces de la casa).

Ventajas e inconvenientes de los PLC's

Entre la ventajas tenemos:

 Menor tiempo de elaboración de proyectos.

 Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes.

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 Mínimo espacio de ocupación.
 Menor costo de mano de obra.
 Mantenimiento económico.
 Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo autómata.
 Menor tiempo de puesta en funcionamiento.
 Si el autómata queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras máquinas o
sistemas de producción.

Y entre los inconvenientes:

 Adiestramiento de técnicos.
 Costo.

A día de hoy los inconvenientes se han hecho nulos, ya que todas la carreras de ingeniería incluyen la
automatización como una de sus asignaturas. En cuanto al costo tampoco hay problema, ya que hay autómatas para
todas las necesidades y a precios ajustados.

Los PLC's se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La razón principal de tal
hecho fue la necesidad de eliminar el gran costo que se producía al reemplazar el complejo sistema de control
basado en relés y contactores. Bedford Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular
(MODICON, MOdular DIgital CONtroler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez
esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON 084 resultó ser el
primer PLC del mundo en ser producido comercialmente.

El problema de los relés era que cuando los requerimientos de producción cambiaban también lo hacía el sistema
de control. Esto comenzó a resultar bastante caro cuando los cambios fueron frecuentes. Dado que los relés son
dispositivos mecánicos y poseen una vida limitada se requería una estricta manutención planificada. Por otra parte,
a veces se debían realizar conexiones entre cientos o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño
y mantenimiento.

Los "nuevos controladores" debían ser fácilmente programables por ingenieros de planta o personal de
mantenimiento. El tiempo de vida debía ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma
sencilla. Finalmente se imponía que trabajaran sin problemas en entornos industriales adversos. La solución fue el
empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés mecánicos por
relés de estado sólido.

A mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado
secuenciales y CPU basadas en desplazamiento de bit. Los AMD 2901 y 2903 fueron muy
populares en el Modicon y PLC's A-B. Los microprocesadores convencionales cedieron la
potencia necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los pequeños
PLC's. Por cada modelo de microprocesador había un modelo de PLC basado en el
mismo. No obstante, el 2903 fue de los más utilizados.

Las habilidades de comunicación comenzaron a aparecer en 1973 aproximadamente. El

primer sistema fue el bus Modicon (Modbus). El PLC podía ahora dialogar con otros PLC's y en conjunto podían
estar aislados de las máquinas que controlaban. Tambien podían enviar y recibir señales de tensión variables,
entrando en el mundo analógico. Desafortunadamente, la falta de un estándar acompañado con un continuo cambio
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tecnológico ha hecho que la comunicación de PLC's sea un maremagnum de sistemas físcicos y protocolos
incompatibles entre si. No obstante fue una gran decada para los PLC's.

En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP (Manufacturing
Automation Protocol) de General Motor's. También fue un tiempo en el que se redujeron las dimensiones del PLC
y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales en vez de los clásicos
terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple relé.

Los 90 han mostrado una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas
físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80. El último estándar (IEC 1131-3) intenta unificar
el sistema de programación de todos los PLC en un único estándar internacional. Ahora disponemos de PLC's que
pueden ser programados en diagramas de bloques, lista de instrucciones y texto estructurado al mismo tiempo.

Los PC están comenzando a reemplazar al PLC en algunas aplicaciones, incluso la compañía que introdujo el
Modicon 084 ha cambiado al control basado en PC. Por lo cual, no sería de extrañar que en un futuro no muy
lejano el PLC desaparezca frente al cada vez más potente PC, debido a las posibilidades que los ordenadores
pueden proporcionar.

Veamos un típico circuito de automatismos. Un arrancador Estrella/Triángulo con temporizador.

La figura 1 muestra como es la técnica cableada. Por una parte tenemos el circuito de fuerza, que alimenta el
motor, y por otra el circuito auxiliar o de mando, que realiza la maniobra de arranque de dicho motor.

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La figura 2 muestra como se realiza el mismo montaje de forma programada. El circuito de fuerza es exactamente
el mismo que en la técnica cableada. Sin embargo, el de mando será sustituido por un autómata programable, al
cual se unen eléctricamente los pulsadores y las bobinas de los contactores. La maniobra de arranque la realizara el
programa que previamente se ha transferido al autómata.

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Partes de un autómata programable

La estructura básica de cualquier autómata es la siguiente:

o Fuente de alimentación
o CPU
o Módulo de entrada
o Módulo de salida
o Terminal de programación
o Periféricos.

Respecto a su disposición externa, los autómatas pueden contener varias de estas secciones en un mismo módulo o
cada una de ellas separadas por diferentes módulos. Así se pueden distinguir autómatas Compactos y Modulares.

Fuente de alimentación

Es la encargada de convertir la tensión de la red, 220v c.a., a baja tensión de c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la
tensión de trabajo en los circuitos electrónicos que forma el Autómata.

CPU

La Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las ordenes, del operario
por medio de la consola de programación y el modulo de entradas. Posteriormente las procesa para enviar
respuestas al módulo de salidas. En su memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar el
proceso.

Modulo de entradas

A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores,...).
La información recibida en él, es enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la programación residente.

Captadores pasivos

Captadores Activos

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Se pueden diferenciar dos tipos de captadores conectables al módulo de entradas: los Pasivos y los Activos.
Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado - no activado, por medio de una
acción mecánica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.
Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados por una tensión para que varíen
su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos).
Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentación del autómata.
El que conoce circuitos de automatismos industriales realizados por contactores, sabrá que puede utilizar, como
captadores, contactos eléctricamente abiertos o eléctricamente cerrados dependiendo de su función en el circuito.
Como ejemplo podemos ver un simple arrancador paro/marcha (Fig 5). En él se distingue el contacto usado como
pulsador de marcha que es normalmente abierto y el usado como pulsador de parada que es normalmente cerrado.
Sin embargo en circuitos automatizados por autómatas, los captadores son generalmente abiertos.
El mismo arrancador paro/marcha realizado con un autómata es el de la figura 6. En él se ve que ambos pulsadores
y el relé térmico auxiliar son abiertos.

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Modulo de salidas

El modulo de salidas del autómata es el encargado de activar y desactivar los actuadores (bobinas de contactores,
lámparas, motores peque os, etc).
La información enviada por las entradas a la CPU, una vez procesada, se envía al módulo de salidas para que estas
sean activadas y a la vez los actuadores que en ellas están conectados.
Según el tipo de proceso a controlar por el autómata, podemos utilizar diferentes módulos de salidas.
Existen tres tipo bien diferenciados:

 A relés.
 A triac.
 A transistores.

Módulos de salidas a relés

Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Están basados en la conmutación mecánica, por la bobina
del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto.

Módulos de salidas a triacs

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de conmutación muy
rápidas.

Módulos de salidas a Transistores a colector abierto

El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c.

Igualmente que en los de Triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión muy
rápidas.

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La forma de conectar los actuadores a los módulos de salidas, dependerá del tipo de módulo utilizado. Estos son
algunos ejemplos:

Terminal de programación

El terminal o consola de programación es el que permite comunicar al operario con el sistema.

Las funciones básicas de éste son las siguientes:

 Transferencia y modificación de programas.

 Verificación de la programación.
 Información del funcionamiento de los procesos.

Como consolas de programación pueden ser utilizadas las construidas específicamente para el autómata, tipo
calculadora o bien un ordenador personal, PC, que soporte un software especialmente diseñado para resolver los
problemas de programación y control.

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Terminal de programación portátil Terminal de programación compatible PC

Periféricos

Los periféricos no intervienen directamente en el funcionamiento del autómata, pero sin embargo facilitan la labor
del operario.
Los más utilizados son:

 Grabadoras a cassettes.
 Impresoras.
 Cartuchos de memoria EEPROM.
 Visualizadores y paneles de operación OP

Panel de Operación Conexión de un visualizador a un autómata

Lenguajes de programación

Cuando surgieron los autómatas programables, lo hicieron con la necesidad de sustituir a los enormes cuadros de
maniobra construidos con contactores y relés. Por lo tanto, la comunicación hombre-maquina debería ser similar a
la utilizada hasta ese momento. El lenguaje usado, debería ser interpretado, con facilidad, por los mismos técnicos
electricistas que anteriormente estaban en contacto con la instalación. Estos lenguajes han evolucionado en los
últimos tiempos, de tal forma que algunos de ellos ya no tienen nada que ver con el típico plano eléctrico a relés..
Los lenguajes más significativos son:

Lenguaje a contactos. (LD)

Es el que más similitudes tiene con el utilizado por un electricista al elaborar cuadros de automatismos. Muchos
autómatas incluyen módulos especiales de software para poder programar gráficamente de esta forma.

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Lenguaje por lista de instrucciones. (IL)

En los autómatas de gama baja, es el único modo de programación. Consiste en elaborar una lista de instrucciones
o nemónicos que se asocian a los símbolos y su combinación en un circuito eléctrico a contactos. También decir,
que este tipo de lenguaje es, en algunos los casos, la forma más rápida de programación e incluso la más potente.

GRAFCET. (SFC)

Es el llamado Gráfico de Orden Etapa Transición. Ha sido especialmente diseñado para resolver problemas de
automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas a las etapas y las condiciones a cumplir a las transiciones.
Este lenguaje resulta enormemente sencillo de interpretar por operarios sin conocimientos de automatismos
eléctricos.
Muchos de los autómatas que existen en el mercado permiten la programación en GRAFCET, tanto en modo
gráfico o como por lista de instrucciones.
También podemos utilizarlo para resolver problemas de automatización de forma teórica y posteriormente
convertirlo a plano de contactos.

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CIRCUITOS LOGICOS Y PLC

Plano de funciones. (FBD)

El plano de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con
circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente.

El autómata TSX17-10

Al ser este el modelo inferior de toda la gama TSX, nos hace tener un autómata programable económico, de gran
potencia y además ideal para utilizarlo con fines didácticos.
Antes de pasar a describir el lenguaje de programación empleado, es necesario conocer su estructura externa y sus
características eléctricas.

Características

El TSX17 es un mini-autómata de tipo compacto. La CPU, fuente de alimentación, sección de salidas, y sección de
entradas, están incluidas en el mismo módulo.
La consola de programación es externa.

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La conexión de cartuchos EEPROM se hace directamente en el alojamiento reservado para ello en el propio
autómata.
Todas las conexiones se hacen a través de dos tiras de bornes fácilmente recambiables en caso de deterioro
mecánico o eléctrico.
La alimentación puede estar comprendida entre 110-240 v.
Posee una salida de 24 v en c.c. aprovechable para conectar captadores tanto pasivos como activos.
Las 8 salidas a relés (todo o nada) son libres de tensión.
Las 12 entradas digitales son activadas por los 24 voltios de c.c. que entrega la fuente de alimentación del propio
autómata. También son digitales.
El mantenimiento de la memoria RAM, de 8k octetos, se hace por una pila de litio con duración de un a o.
Es posible expandir las posibilidades del autómata por medio del conector de 9 pins situado en el frontal del
aparato.
La sujeción al armario eléctrico se puede realizar fácilmente por carril DIN.
El panel de leds frontal, que permiten comprobar el estado de Entradas y Salidas, es fácilmente recambiable.

Estructura del TSX17-10

Como se indicó en el punto anterior, el autómata es de estructura compacta. Fuente de alimentación, sección de
E/S y CPU se encuentran incluidas en el mismo módulo. Su aspecto exterior corresponde al de la figura:

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La conexión de captadores/actuadores a las entradas/salidas del autómata se realiza de la siguiente forma:

Posibilidades de expansión

El TSX17-10 aun siendo el benjamín de toda la familia de autómatas de Telemecanique, permite su asociación a
otros módulos de E/S, digitales (todo o nada) y analógicos. La única condición que ha de cumplir es que no sea

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superado un número de 2 extensiones.
El módulo inicial será el M0, la primera extensión M1 y la segunda extensión M2 (Fig. xx). Tenderemos esto muy
en cuenta en el momento de elaborar los programas.

Terminal de programación TSX T317

Aunque el objetivo de este documento no es dar a conocer el uso del la consola de programación, se va a
representar gráficamente su forma física y el acceso a los diferentes menús que ésta nos permite.

Accesos a los diferentes modos de programación y control con el terminal T317

El siguiente esquema muestra las diferentes funciones soportadas por la consola de programación y la forma de
acceder a ellas:

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ión TSX17 <-----> PC

Nuestro autómata puede aprovechar la potencia de los ordenadores personales para su programación.
La unión TSX17 / PC se realiza con un Interface que convierte los protocolos RS232 a RS485. Este Interface lo
distribuye Telemecanique con la referencia TSX 17 ACC8, siendo necesario además el kit de conexiones TSX 17
ACC11.
Como software se utiliza un módulo de programación, por lista de instrucciones, especialmente diseñado por
Telemecanique.

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