¿qué es la lógica de escalera?
Ladder Logic es uno de los 5 tipos más populares de lenguajes de programación PLC utilizados en entornos de fabricación. Antes de los Controladores Lógicos Programables, las plantas de fabricación empleaban circuitos basados en relés para energizar diferentes cargas en función de cómo se conectaban los relés. Los relés eran costosos, requerían un mantenimiento constante y no se podían reconfigurar fácilmente., Como los PLC se hicieron cargo de este proceso, era esencial mantener una similitud del antiguo sistema; por lo tanto, ladder logic fue creado como el primer lenguaje de programación PLC.
La lógica de escalera se etiqueta como tal porque el software se presenta en forma de escalera. En el lado izquierdo, las instrucciones de lógica de escalera se establecen como condiciones, mientras que las del lado derecho son instrucciones que se activan si se cumplen las condiciones. Cada peldaño de la escalera se extiende de izquierda a derecha y es ejecutado de arriba a abajo por el PLC.
como se mencionó anteriormente, la lógica de escalera es extremadamente popular entre los programadores de PLC., Es fácil de aprender, imita los circuitos eléctricos y es fácil de solucionar una vez implementado.
la lógica de escalera de aprendizaje es típicamente el punto de entrada en una carrera en sistemas de control como programador de PLC. En este post, repasaremos los componentes de lógica de escalera, cubriremos los principios básicos y describiremos lo que se necesita para dominar este lenguaje de programación.
Fundamentos de lógica de escalera
Al igual que las computadoras, los PLC operan con señales binarias; cada uno se puede establecer en cero o uno. En el mundo de la programación, este tipo de datos se llama booleano., Un booleano toma un solo bit en la memoria, se puede establecer en 0 o 1, y se usa en la mayoría de las instrucciones básicas de PLC.
El PLC ejecuta el programa cargado en él un peldaño a la vez. A medida que el PLC comienza a procesar el peldaño, lee las instrucciones de la izquierda y determina si la lógica en ese lado del peldaño se establece en TRUE. La lógica se evalúa como verdadera Cuando una corriente hipotética es capaz de pasar a través de las instrucciones. Cada instrucción tiene un conjunto de condiciones que la hacen verdadera o falsa.,
para este propósito de este tutorial, comenzaremos con dos de las instrucciones más básicas en la programación de plc de lógica de escalera: examinar si está cerrado y energizar la salida.
Examine si está Cerrado-Esta instrucción de entrada mirará el bit booleano especificado y evaluará la condición A verdadero cuando el bit se establezca en 1 (o alto). Mientras el bit se establece en 0 (o bajo), la instrucción evaluará a FALSE.
output Energize – esta instrucción de salida establecerá el bit especificado en 1 (o alto) si las condiciones de la instrucción de entrada son verdaderas., Si son falsos, la instrucción Output Energize establecerá el bit en 0 (o bajo).
análisis de peldaños de lógica de escalera básica
- Paso 1 – la corriente hipotética comienza a moverse de izquierda a derecha.
- Paso 2 – cuando los encuentros actuales hipotéticos y la instrucción XIC, comprueba si la condición es verdadera o falsa. Si el XIC es False, el PLC anula este peldaño.
- Paso 3 – la corriente hipotética va a la siguiente instrucción. Repite el paso 2 hasta que se complete el peldaño.
- Paso 4 – El PLC se mueve al peldaño de abajo.,
en el ejemplo anterior, la instrucción XIC está vinculada al bit «condition1». Dado que el bit está apagado (o 0), la corriente hipotética se detiene en la instrucción.
En el ejemplo anterior, la Instrucción XIC está ligado a los bits «Condition1»., Dado que el bit está encendido (o 1), se permite que la corriente hipotética pase y vaya a la instrucción ote. La instrucción Ote establece el bit «Energize1» en alto (o 1).
estructura lógica de escalera / ramas de circuito
ahora que hemos visto un ejemplo básico que ilustra cómo se completa la ejecución de un solo peldaño lógico de escalera, es hora de discutir las ramas de circuito. Las ramas de circuito crean una forma para que la corriente pase a través de una ruta diferente a medida que se ejecuta el peldaño. Las instrucciones se ejecutan de la misma manera, pero ahora necesitamos analizar diferentes caminos que puede tomar la corriente.,
El renglón anterior tiene como principal renglón y una rama que se salta las dos primeras condiciones con un 3ª. Analicemos lo que está sucediendo con la ejecución de la lógica.
- Paso 1 – la corriente hipotética comienza en la rama principal del peldaño. A medida que alcanza «Condition1», evalúa la instrucción XIC. La instrucción XIC es verdadera y permite que la corriente continúe.,
- Paso 2 – la corriente hipotética fluye a la siguiente instrucción XIC e intenta evaluarla. Dado que «Condition2» se establece en 0, la instrucción XIC se evalúa como FALSE. La corriente se detiene.
- Paso 3 – la corriente hipotética vuelve a la primera rama. Se ejecuta la instrucción XIC vinculada al bit «Condition3″. Dado que el bit» Condition3 » es alto, el XIC se evalúa como verdadero. Los ingresos actuales.
- Paso 4 – la corriente alcanza la instrucción OTE y establece el bit» Energize1 » en ON (o HIGH).
Aquí hay un ejemplo mucho más complejo para que lo consideres., No es anormal encontrar múltiples circuitos ramificados en la lógica de la escalera.
Práctica Avanzada de lógica de escalera de ramificación de circuitos
cómo funcionan las ramas de circuito en la lógica de escalera, es importante practicar el trazado de la lógica como lo haría en el campo., La mayor parte de su trabajo como programador de PLC va a estar mirando los peldaños de la lógica y averiguar por qué la salida está energizada o lo que está evitando que se encienda.considere la siguiente situación: su supervisor le llama debido a un problema en una línea de producción. Por alguna razón, la bomba que va a entregar materias primas a un tanque específico no se está encendiendo. Cuando te presentas a la estación del operador, él te muestra que cuando presiona el botón, la bomba no hará nada.
resolución: miras el panel, presionas el botón tú mismo y confirmas que no se inicia., Esta bomba funcionó en el pasado, por lo que decide ver lo que está sucediendo en la lógica del PLC. A medida que rastrea la salida vinculada a la bomba, nota un peldaño complejo con múltiples ramas de circuito. La razón es que hay numerosas condiciones para que la bomba para iniciar. Ya que está familiarizado con el enfoque anterior, puede descubrir rápidamente que la bomba no pudo arrancar porque una de las condiciones de arranque fue que el tanque debe estar vacío. Cuando se dio cuenta de que el tanque estaba, de hecho, vacío, la conclusión fue que el sensor de nivel estaba roto., Reemplazaste el sensor, y la bomba reanudó el funcionamiento regular.
Ladder Logic RSLogix 5000 Components
ahora que tenemos cierta familiaridad con cómo se presenta una estructura de peldaño básica, vamos a discutir otros componentes de ladder logic.
1 – la Lógica de Escalera Entradas
Como hemos comentado anteriormente, la lógica de escalera instrucciones en el lado izquierdo se llaman entradas. Su condición se evalúa sobre una base verdadera o falsa., Si la evaluación concluye con un verdadero, se ejecuta la salida del peldaño lógico de escalera. Si se evalúa a FALSE, el PLC pasa al siguiente peldaño.
2 – Ladder Logic Rung Comments
cada lenguaje de programación permite al usuario agregar documentación a su software. En lógica de escalera, esta oportunidad viene con cada peldaño, instrucción y estructura de datos. Al agregar un comentario encima del peldaño, estás haciendo que sea más fácil para la persona después de ti entender tu tren de pensamiento y solucionar la lógica según sea necesario., Además, los comentarios pueden ser usados para indicar un cambio o arreglo temporal de un cierto problema que fue encontrado por un programador del PLC.
3 salidas lógicas de escalera
hay muchas instrucciones que se ejecutarán en el lado de salida. En el ejemplo que cubrimos arriba, nuestro enfoque estaba en la instrucción OTE. Sin embargo, la captura de pantalla anterior también incluye instrucciones de Ton o Timer On Delay. A medida que adquiera experiencia como programador de PLC, encontrará y dominará instrucciones adicionales.,
4 – rieles lógicos de escalera
cada peldaño de la lógica de escalera se encuentra entre los dos rieles laterales (al igual que una escalera normal). Estos rieles son los que energizan cada peldaño a medida que se ejecutan. En la imagen anterior, puede ver dos rieles dentro del entorno RSLogix / Studio 5000. Los rails permanecen atenuados hasta que la rutina principal llame al programa. En la captura de pantalla, los rieles son verdes, lo que significa que esta lógica específica se está ejecutando.
5-nombres de etiquetas
cada instrucción estará vinculada a una o más etiquetas. Cada etiqueta requiere un elemento de estructura de datos, así como un nombre o etiqueta., En los ejemplos que vimos anteriormente, las etiquetas estaban etiquetadas como «Condition1», «Condition2», «Condition3», etc. En circunstancias de producción, las etiquetas normalmente reflejarían el elemento físico que controlan o un conjunto de etiquetas basadas en PLC. Por ejemplo, las etiquetas que controlan motores pueden tener la etiqueta de MTR1_Start, MTR2_Stop, MTR2_Status, etc. Además, las etiquetas también pueden tener una descripción que permite al usuario dar a la etiqueta una descripción basada en texto.,
Programación lógica de escalera en RSLogix 5000 Basics
a medida que se invierte en la programación de PLC, se dará cuenta rápidamente de que la lista de diferentes instrucciones disponibles para usted es vasta. Además, a medida que avanzas en la nave, puedes encontrarte creando tus instrucciones a través del uso de una instrucción adicional o AOI. Sin embargo, asumiendo que estás aquí por lo básico, vamos a discutir las instrucciones más útiles con las que deberías empezar a trabajar mientras abordas la automatización industrial.,
Examine si está cerrado
hemos mirado estas instrucciones al inicio del tutorial. Es la comprobación de entrada esencial que puede hacer en sus datos. En resumen, si el booleano asignado al XIC es TRUE, la salida pasará. Si es falso, no lo hará. aunque puede parecer que esto tendría una utilidad limitada, muchas de las construcciones avanzadas dentro de los PLC tienen un estado booleano. Por ejemplo, una unidad de frecuencia Variable puede tener una matriz de estructuras booleanas que están vinculadas a diferentes fallas., Por lo tanto, puede crear el mismo número de instrucciones XIC para verificar qué fallo está presente en la unidad.
Examine si abierto
El XIO activará la salida si el opuesto exacto del XIC es verdadero. En otras palabras, la salida se activará si el valor booleano es FALSE.
Output Energize
El OTE es una instrucción de salida y establecerá un booleano a TRUE si todas las condiciones anteriores son TRUE que conducen a él. El OTE también establecería el booleano a FALSE si no hubiera una ruta verdadera de entradas que condujeran a él., La instrucción Output Energize se utiliza para configurar salidas digitales en dispositivos de campo como válvulas, contactores de motores, Relés, solenoides y más.
Timer ON
datos básicos-estructura de los PLC. Permiten al usuario crear una condición que iniciará un temporizador interno y ejecutará una acción basada en lo que el Usuario ha programado. La instrucción más básica del temporizador es Timer ON O TON., Esta instrucción comenzará a contar tan pronto como se energice la entrada. El temporizador continuará sincronizando hasta que alcance un valor especificado por el usuario. Un programador de PLC puede utilizar los bits de estado booleanos del temporizador para ejecutar la lógica basada en los bits de estado en ejecución, completados o no en ejecución del temporizador. Esta instrucción es fundamental en la programación de PLC y a menudo se ve en secuencias básicas, lógica de rebote y cualquier otro programa que requiera la ejecución temporizada de la lógica de escalera.,
circuito de control de Motor básico: ejemplo de lógica de escalera de programación de PLC
uno de los primeros circuitos más icónicos que un programador de PLC debe dominar es un arrancador de motor. Aunque es posible cablear el arrancador del motor para que funcione sin el uso de un PLC. Hay muchos beneficios al cableado de las entradas y salidas en el controlador. Una vez que se establecen las entradas y salidas, un programador de PLC creará una rutina basada en lógica de escalera que lograría lo que el siguiente circuito estaba destinado a crear en hardware.,
Antes de profundizar en la programación, es importante entender el funcionamiento del circuito anterior. Estos son los componentes clave y las etapas de operación:
- sobrecarga del circuito de 3 fases: cada fase está protegida por una sobrecarga que se disparará a medida que fluya una alta corriente debido a una falla del motor o del circuito.,
- Contactor del Motor – el contactor actúa como un puente entre los circuitos de alta tensión (motor) y baja tensión (control (24VDC)). Cuando el circuito de control está energizado, se permite que el circuito de potencia conduzca la corriente necesaria.
- botón de inicio: cuando se presiona , se permite que el contactor se active. La corriente fluye a través y el motor comienza a funcionar.
- botón de parada-cuando se presiona , el contactor se desbloquea y detiene la corriente conductora que detiene el motor.,
aunque el circuito es sencillo, hay una característica clave: los botones pulsadores momentáneos utilizados para arrancar y detener el pestillo del motor en el contactor. En otras palabras, una vez que se presiona el botón de inicio momentáneo, el motor continuará funcionando hasta que se emita un comando de parada. En la industria, esto se conoce como un circuito de cierre. Este esquema se utiliza en muchas aplicaciones, incluyendo arrancadores de maquinaria, transportadores, inicio de proceso y más.
Los pulsadores momentáneos están conectados a las entradas digitales de un PLC., Cuando se presiona cualquiera de los botones, los bits de entrada apropiados se establecen en alto (1). Cuando se sueltan los botones, los mismos bits de entrada se establecen en LOW (0).
el motor está atado a una salida cuando se establece en Alta (1), energiza la bobina en el contactor y permite que la corriente fluya.
basado en lo anterior, comenzamos construyendo un circuito que ejecutará el motor cuando se presione el botón de arranque.,
La lógica de escalera anteriormente tendrá una entrada a través de una instrucción XIC y dinamizar una salida a través de una instrucción OTE. Sin embargo, un problema importante es el hecho de que el Usuario debe mantener presionado el botón para que el motor funcione. Por lo general, queremos que el motor siga funcionando después de que se haya liberado el botón. Veamos la segunda iteración de nuestro circuito lógico de escalera.,
La segunda iteración de la lógica de escalera de arranque del motor es capaz de arrancar el motor y mantenerlo en funcionamiento. Sin embargo, ahora nos enfrentamos a otro problema: no hay forma de detener el motor.
el pulsador stop debe integrarse en la lógica. Sin embargo, tomemos un momento para entender el funcionamiento de este botón., Tiene que tener dos funciones:
- el botón stop debe evitar que el motor arranque.
- el botón stop debe detener el motor cuando está funcionando.
basado en los dos requisitos anteriores, es posible agregar una instrucción XIO en cada rama del circuito. Sin embargo, la lógica de escalera es tal que el usuario puede utilizar una sola instrucción para cubrir ambos escenarios después de la rama.
Ejemplo de un peldaño funcionalmente sano basado en los requisitos anteriores.,
el peldaño anterior funcionará como se esperaba. Sin embargo, es importante crear una lógica de escalera eficiente y utilizar instrucciones en conjunto con las estructuras de rama que hemos cubierto anteriormente.,
el peldaño anterior funciona de la siguiente manera:
Etapa 1 – El se presiona y el motorcontactor se energiza mientras stop_pb no se presiona.
Etapa 2 – el bit MotorContactor se utiliza para mantener el motor energizado mientras se libera el Start_PB.
Etapa 3 – El MotorContactor se desactiva cuando se presiona Stop_PB.
el ejemplo de lógica de escalera de arranque del motor es fácil de seguir., Sin embargo, a medida que amplíes tu conocimiento de los principios de la lógica de la escalera, crearás ramas complejas alrededor de circuitos similares. No es raro tener múltiples condiciones de parada que se establecen en serie con el bit «Stop_PB». Del mismo modo, es común ver otras fuentes de arranque del motor. Por ejemplo, una secuencia se puede utilizar para iniciar una bomba específica a través de software.
conclusión
Ladder Logic es el lenguaje de programación PLC más común. Es fácil de aprender, fácil de usar y se ha adoptado desde los primeros días de los Controladores Lógicos Programables., El parecido icónico con una escalera fue lo que dio su nombre a este tipo de lógica. Tales diagramas se utilizaron para especificar dibujos eléctricos que se utilizaron en muchos entornos industriales. Desde esos días, la lógica de escalera ha involucrado significativamente, pero conserva algunos de los elementos básicos: rieles, peldaños, condiciones de entrada, instrucciones de salida, comentarios, etc.
para aprender la lógica de la escalera, deberá comenzar con la comprensión del flujo de corriente desde el carril izquierdo hasta el derecho. En resumen, la corriente intentará fluir a través de un peldaño a la vez., A medida que encuentra una condición de entrada, evalúa el resultado a Verdadero o falso. Si la condición es falsa, la corriente intentará usar una ruta secundaria que puede ser a través de una rama de circuito. Si el resultado es verdadero, la corriente procederá a través de la instrucción. Cuando alcanza una instrucción de salida, ejecutará la lógica especificada.
