Autómatas Programables (página 2)

Todo lo que aquí se ha expuesto concierne a
tratamiento sobre bits. En caso de tratamientos sobre palabras,
los sistemas
están compuestos generalmente por dos procesadores y
dos bloques de entrada / salida, seleccionados en función
del tipo de instrucción.

El autómata programable industrial aporta una
serie de ventajas como son las siguientes:

– Diseñados y construidos para su
aplicación en ambiente
industrial.

– Son equipos flexibles, por su carácter programable

– Son fáciles de instalar y
reutilizables.

– Construidos de forma que sea fácil el mantenimiento
y la localización de averías.

– Pueden emplearse en múltiples tipos de tarea de
control en una
misma planta, lo que facilita el aprendizaje,
permite un mayor conocimiento y
explotación de prestaciones.

– Su capacidad de comunicaciones
permite la integración en la tarea global de control,
o sistema de
producción integrado.

3.3.- Concepto de
ejecución cíclica.

La mayoría de los autómatas actuales se
basan en el concepto de la ejecución cíclica de las
instrucciones ubicadas en su memoria.

El programa es una
serie de instrucciones grabadas en la memoria, un
ciclo de proceso
consiste inicialmente en la consideración de una serie de
entradas que seguidamente serán fijadas para todo el
ciclo. Después, el autómata ejecuta una
instrucción tras otra hasta finalizar el programa y
finalmente se definen las órdenes a aplicar sobre las
salidas. El ciclo se reproduce así
indefinidamente.

4.-
Selección del
autómata

En el supuesto de que se adopte la solución
autómata para implementar el algoritmo de
control de determinada aplicación, se plantea ahora la
necesidad de seleccionar, de entre la amplia oferta del
mercado, el
equipo más adecuado. Como en otros casos, la
decisión debe basarse en análisis sistemático de una serie de
factores, pero considerando no solo las características
actuales de la tarea de control, sino también las
necesidades futuras en función de los objetivos de
la
empresa.

 4.1.- Factores cuantitativos.

Se refieren a la capacidad del equipo para soportar
todas aquellas especificadas para el sistema de control y se
pueden agrupar en las siguientes categorías:

– Entradas/ Salidas ( E/S ): cantidad, tipo,
prestaciones, ubicación, etc.

– Tipo de control: control de una o varias máquinas, proceso, etc.

– Memoria: cantidad, tecnología, expandibilidad,
etc.

– Software:
conjunto de instrucciones, módulos de programa,
etc.

– Periféricos: equipos de programación, dialogo hombre –
maquina, etc.

– Físicos y ambientales: características
constructivas, banda de temperatura

4.1.1.- Entradas / Salidas (E/S)

Determinar la cantidad de señales
de Entrada y de Salida, tanto discreta como numéricas y
analógicas, que debe ser capaz de tratar el equipo es el
primer trabajo a
realizar al iniciar la implementación del sistema de
control. No hay más remedio que contar el número de
dispositivos cuyo estado hay que
leer o gobernar. Una vez obtenidas estas cantidades es muy
recomendable reservar espacio para futuras ampliaciones (entre un
10 y un 20 %).

Los fabricantes ofrecen una gran diversidad de soluciones en
cuanto a las características constructivas y funcionales
de los elementos del sistema de entrada / salida. Aparte de los
indicadores
LED de estado para señales discretas, hay que procurar que
las entradas incorporen filtros para evitar lecturas falsas en
caso de señales "sucias" (rebote de un
contacto).

 Para las salidas discretas es preferible que
incorporen una protección de sobrecarga, que en caso de
ser un fusible, es mejor que sea de acceso frontal
(evitará dejar fuera de servicio todas
las salidas del módulo al retirarlo para cambiar el
fusible), y además es deseable que incorporen un indicador
de fusible fundido par su inmediata
localización.

En cuanto a las E / S de señal analógica
se encuentran las adecuadas para el tratamiento de
señales, procedentes de instrumentación de campo (caudal, temperatura,
presión, etc.) y para la regulación
(variación de velocidad,
válvulas
motorizadas, etc.) con las bandas de trabajo más usuales.
En las características del módulo del fabricante
debe especificar los parámetros de precisión de la
conversión. Algunos fabricantes ofrecen módulos
para señales de bajo nivel.

Para aquellas aplicaciones complejas en las que la
realización resulta difícil tanto en lo referente
al material como a la programación, los fabricantes
ofrecen un conjunto de E / S quasi – autónomas,
están diseñadas para funciones de
control PID, posicionamiento
multi – eje, control de motores paso
– paso, etc.

En el caso de grandes sistemas de
control, es de particular importancia dispones de E / S
remotas. La ubicación de estructuras de
E / S junto a los dispositivos de
entrada y salida y unidas a la Unidad Central con un cable de
comunicaciones (un simple par trenzado), disminuye
drásticamente los costes de cableado, tanto en material
como en trabajo de instalación. Por, otra parte, facilita
las tareas de puesta a punto y mantenimiento, ya que se pueden
realizar por aéreas funcionales sin afectar al
funcionamiento del resto del sistema.

4.1.2.- Tipo de control.

En aplicaciones en las que se pretende el control de
varias áreas o maquinas interdependientes, pero con
funciones autónomas, se plantea la disyuntiva de optar por
el control centralizado o por el control distribuido.

La importancia de dichas funciones por si solas, o la
posibilidad de subdividir la tarea de control del proceso o
conjunto de maquinas en esas funciones autónomas,
determinará en muchos casos la elección de un tipo
u otro de control.

El control centralizado presenta el inconveniente de que
si el autómata falla (particularmente la unidad central),
se produce una parada total de la instalación. En los
sistemas de control centralizado donde la disponibilidad del
equipo es fundamental (procesos
continuos), se optará por el empleo de
unidades redundantes. Una unidad esta en ACTIVO controlando la E
/ S mientras la otra está en reserva o BACK – UP, de
forma que si la primera deja de funcionar, la segunda asume el
control de las E / S

La opción de control distribuido requiere que
puedan considerarse máquinas o grupos de
maquinas o áreas funcionales del proceso susceptibles de
ser definidas por un algoritmo de control. A cada una de ellas se
destinará un autómata dimensionado de acuerdo con
los requerimientos de aquella área.

Debido a la interdependencia que existe entre las
operaciones
que tienen lugar en cada área, hay que tener en cuenta que
es necesario interconectar los autómatas entre si o a
través de una red de comunicaciones en
Área Local para intercambio de datos y estados
de E / S; por tanto el autómata evaluado debe permitir las
comunicaciones.

4.1.3.- Memoria.

En este aspecto, es necesario considerar dos
características principales: tamaño y tipo de la
memoria.

En general las unidades centrales incorporan una
cantidad de memoria acorde con su capacidad de control y la
potencia del
conjunto de instrucciones con las que opera. Para mejor adaptarse
a cada aplicación por razones económicas, un mismo
equipo suele presentarse con distintas opciones de cantidad de
memoria 1 K, 2 K, 4 K, etc. o bien ofrecer la posibilidad de
ampliación de una cantidad de memoria de base ya
instalada.

La ampliación se hará sobre el propio
procesador
mediante circuitos
integrados o bien mediante módulo de memoria. En
cualquier caso la posibilidad de expansión futura de la
memoria debe existir para no encontrarse con la necesidad de
sustituir toda una unidad central.

No existe una regla fija para la evaluación
de la cantidad de memoria necesaria para una determinada
aplicación, aunque existen ciertas formulas de
aproximación, como por ejemplo multiplicar el numero total
de E / S discretas por un factor (entre 5 y 10 dependiendo del
equipo empleado). El valor obtenido
debe ser incrementado considerable mente en el caso que el
programa incluya cálculos de cierta complejidad, con
variables
numéricas y datos (número total de variables
numéricas por un factor entre 15 y 30).

También para la memoria es altamente recomendable
considerar un porcentaje adicional de reserva. Debido a la
flexibilidad del autómata es frecuente que el usuario, una
vez resuelto el problema de control fundamental de su
instalación, se plantee el obtener tal o cual información del proceso u optimizar tal o
cual operación ya que los datos y señales existen
ya en el control. Esto es cierto, pero hay que programar las
instrucciones que ejecuten esas nuevas funciones en la memoria
restante o acudir a una ampliación.

El tipo o tecnología de la memoria empleada
dependerá de la aplicación concreta. En ciertas
aplicaciones es necesario introducir cambios en la secuencia de
control con cierta frecuencia, sin posibilidad de detener su
funcionamiento; esto solo es posible cuando se está
trabajando con una memoria del tipo RAM, por tanto
volátil y que requiere un soporte de
batería.

En cambio los
fabricantes de maquinaria una vez desarrollado, probado y
depurado el programa, estarán más interesados en
trabajar con memoria permanentes del tipo EPROMM o EEPROM, que
proporcionan un medio muy fiable de almacenamiento
del programa. En algunos equipos se ofrece la posibilidad de
disponer de ambos tipos de
memoria, permanente y volátil, en un a misma unidad,
de forma que el usuario tiene la posibilidad de modificar con
facilidad algunas secuencias.

4.1.4.- Software.

Con el algoritmo de control definido, el programador
tendrá una referencia clara del tipo de instrucciones que
son necesarias para programar las secuencias lógicas
definidas, pero también de aquellas funciones especiales,
particularmente cálculos y tratamiento de datos,
comunicaciones, regulación, etc., que requieren
instrucciones especiales. Un potente conjunto de instrucciones
facilitará la tarea de programación y por lo tanto
reducirá el tiempo
empleado, y en general reducirá el tiempo de
respuesta.

También hay que considerar las instrucciones que
permiten el control del ciclo de ejecución, la posibilidad
de organización del programa en módulos
funcionales y la existencia de una biblioteca de
secuencias pre – programadas, que simplemente con
personalizar parámetros y direcciones de variables que
pueden emplearse en el propio programa.

4.1.5.- Periféricos

Los fabricantes ofrecen distintos niveles de equipos de
programación, cuya utilidad depende
el tipo de empleo a que se destinen; así los
pequeños terminales tipo calculadora son de gran utilidad
y económicos cuando se emplean como unidad de
monitorización y para pequeñas modificaciones en
planta, o para la programación de pequeños
sistemas. Sin embargo, trabajar con ellos en programas
complejos, puede ser molesto.

En las consolas con pantalla CRT aportan una mayor
comodidad así como un gran numero de opciones de
interconexión a otros periféricos, particularmente
impresoras y
unidades de cinta (cassette o streamer), algunos de estos equipos
llamados terminales inteligentes, permiten la programación
autónoma (off – line), incorporan medios de
archivo de
programas ( discos o cintas ) y también capacidad de
representación de gráficos.

Actualmente se ofrecen elementos para la
programación mediante los ordenadores PC, lo que abre la
posibilidad de disponer de un potente equipo de
programación (varios lenguajes, gestión
de producción, etc.) a un coste aceptable, si se considera
que es un equipo multiuso.

Respecto a otros periféricos en cada caso hay que
comprobar que el autómata permite la interconexión
a los que se considere formen parte del sistema de control:
impresoras, monitores,
unidades de disco, visualizadores y teclados
alfanuméricos, unidades de cinta, etc.

4.1.6.- Físicos y ambientales.

Las características, en cuanto a los materiales
empleados, formas de presentación y dimensiones, deben ser
analizadas en función de las condiciones mecánicas
de la aplicación: aspectos como la forma de realizar el
conexionado de los dispositivos de E / S, la existencia en los
módulos de reservas para identificación de E / S ,
y otros, pueden ser importantes en relación al personal que debe
realizar la instalación y al que deba mantenerla. En cada
caso hay que valorar las condiciones ambientales de la
instalación, polvo, humedad, temperatura, y considerar la
necesidad de tomar precauciones al respecto (presurización
del armario).

En general los fabricantes realizan una serie de
pruebas cuyos
resultados se reflejan en las características técnicas
de los equipos: banda de temperatura de trabajo y almacenaje,
vibración soportada, nivel de interferencia,
etc.

4.2.- Factores cualitativos.

Una vez evaluados los factores correspondientes a las
características técnicas y constructivas de los
componentes de autómata y equipos periféricos, el
numero de equipos posibles para una determinada
aplicación.

En muchas ocasiones la decisión se basa en
criterios comerciales y en general limitados al aspecto
económico de la adquisición, pero hay que tener en
cuenta otros aspectos que en definitiva tendrán una mayor
influencia a medio plazo. Es el momento de evaluar factores menos
tangibles que se ocultan en las mismas características del
equipo y en las del fabricante o el suministrador del
autómata.

4.2.1.- Ayudas al desarrollo del
programa.

Proporcionadas por las herramientas
de programación ofrecidas y que en un primer nivel se
refieren a los analizadores de sintaxis en curso de
programación, la indicación inmediata de la
transgresión de las normas o formatos
de programación. Siguen, la potencia de los mandatos de
edición
y modificación, referencias cruzadas, visualización
dinámica e histogramas de
contactos.

Otras ayudas, son los medios de documentación del programa, tanto en lo que
se refiere a listado de instrucciones, listado de referencias
cruzadas, como la posibilidad de edición de un manual de la
instalación que incluya el conexionado de E / S ,
situación física de
módulos componentes, etc.

En las fases de puesta a punto suele ser interesante
disponer del mandato de imposición de condición o
forzado, tanto lo que se refiere a E / S como a variables
internas. Este mandato permite que el usuario determine el estado o
valor de la variable independientemente del que le corresponda
por el desarrollo del proceso o del programa.

Estas ayudas reducen los tiempos de programación,
y puesta a punto que constituyen siempre un coste significativo
en los sistemas programables.

4.2.2.- Fiabilidad del producto.

Este es un factor de particular importancia, si tenemos
en cuenta que una falta de fiabilidad se traduce directamente en
tiempos de parada y por tanto, costes de
producción.

Un indicador de la fiabilidad lo constituyen los
parámetros del tiempo medio entre fallos, que a buen
seguro el
fabricante está dispuesto a proporcionar, al igual que
otros datos, acerca de su control de
calidad en curso de fabricación.

Pero otro indicador lo constituyen las experiencias de
otros usuarios y la existencia de otras instalaciones similares
en las que el equipo ha probado su valía;
consúlteles acerca de su experiencia con el equipo y la
firma.

4.2.3.- Servicios del
suministrador.

Ya en los primeros contactos con los potenciales
suministradores se puede obtener una idea de la capacidad y
voluntad del soporte técnico que el vendedor está
en condiciones de ofrecer. Es particularmente indicativa la
respuesta que el suministrador es capaz de dar a cuestiones
preliminares, que no se hallan de forma explícita en los
catálogos.

La formación del personal de programación
o de mantenimiento, es un capitulo importante, ya que cuanto
mejor se conozcan y comprendan las características y
prestaciones del equipo, mayor rendimiento se obtendrá de
él.

Los suministradores ofrecen cursos de formación
en sus instalaciones, aunque también es posible acordar
cursos en planta que permiten al usuario formar a un mayor
número de técnicos.

Los cursos suelen contratarse, aunque en ocasiones se
ofrecen gratis con la compra del equipo; este es un punto a
acordar en el momento de cerrar la adquisición.

Una vez instalado el equipo, adquiere importancia la
asistencia técnica. Esta asistencia puede abarcar desde un
servicio de consulta a un técnico de servicio al lugar de
la instalación.

Otro elemento de gran valía es la disponibilidad
de una buena información técnica que cubra tanto
los aspectos de instalación y programación como el
mantenimiento. La información debe estar bien organizada,
debe ser clara y con ilustraciones de calidad y es
deseable que incluya ejemplos y notas de aplicación (para
una mejor explotación de las instrucciones de
programación).

Por ultimo hay que considerar la disponibilidad del
producto y de recambios. La disponibilidad de recambios en un
tiempo mínimo es fundamental ya que, aunque deben existir
recambios en el almacén de
mantenimiento, no es posible ni rentable cubrir la totalidad de
componentes.

4.2.4.- Normalización en planta

Pueden considerarse dos posturas respecto a la
normalización de una determinada firma para cubrir todas
las necesidades de empleo de autómatas:

1) Actualmente, los fabricantes ofrecen familias de
productos
compatibles entre si que cubren todas las necesidades, desde
pequeños sistemas hasta aquellos capaces de controlar
miles de E / S, que pueden comunicar a través de redes locales, y se
configuran empleando componentes de E / S comunes a todos los
modelos. En
este aspecto la adopción
de una sola marca cubre todas
las necesidades y presenta las siguientes ventajas:

– La formación del personal respecto a nuevos
componentes es simplemente una ampliación de conocimientos
previos.

– Se reduce el stock de recambios distintos.

– Una unidad que se amplíe, en todo caso
requerirá simplemente el cambio de la unidad central por
otra más potente o añadir más memoria a la
existente y reprogramar

2) Por otra parte existe un factor de riesgo en la
dependencia única de un solo suministrador. Además,
los productos de distintos fabricantes no son intercambiables por
ahora, lo que complica la situación. Hay que pensar con
más de una marca ( dos a lo sumo ) de forma que el
personal técnico esté formado en el empleo de un
tipo de equipo, y tener una alternativa cada vez que se presenta
una nueva aplicación.

Las desventajas originales que representa tener que
conocer dos o tres sistemas distintos, probablemente con lenguaje
distintos y equipos de programación propios, van
desapareciendo por la mayor similitud de los equipos actuales,
las opciones de programación a través del
ordenador, la disponibilidad de módulos de
interconexión entre unidades de distintos fabricantes y la
interconectabilidad de redes locales.

5.-
Configuración, instalación y puesta a
punto.

La configuración del autómata es un
proceso mediante el que se determina como y donde se
sitúan los distintos componentes del sistema de
control.

La configuración dependerá de la tarea de
control propiamente dicha y del tipo de control que se haya
decidido y contempla tanto los elementos del autómata como
sus periféricos.

Durante la elaboración del algoritmo de control,
se han determinado las entradas y salidas, tanto discretas como
numéricas, y estas se han relacionado mediante diagramas o
esquemas lógicos: la cantidad y tipo de las E / S
determina qué componentes son necesarios.

La mejor manera de realizar la configuración es
confeccionar un mapa de direccionado, en el que mediante una
representación de las estructuras de E / S se indica
qué componentes se ubican en el local junto a la unidad
central y cuales se sitúan en posiciones remotas.
Concluida la configuración del sistema, pueden comenzar
simultáneamente dos trabajos: la programación y la
instalación.

 5.1.- Instalación.

Dadas las características constructivas y de
diseño
de los autómatas programables, su instalación es
viable en prácticamente cualquier ambiente industrial
siempre que no se sobrepasen las especificaciones dadas por el
fabricante. No obstante, existen ciertas recomendaciones
prácticas para asegurar un correcto funcionamiento del
sistema, que atañen principalmente a las condiciones de
temperatura y humedad y al inmunidad frente a interferencias
eléctricas.

En general el autómata se montará en un
armario de maniobra de dimensiones adecuadas para contener con
holgura los componentes del equipo y el resto de elementos, como
interruptores / seccionadores y fuentes de
alimentación, circuitos de
protección, conductos de cableado, etc. se recomienda el
empleo de armarios metálicos ya que minimizan los efectos
de la radiación
electromagnética generada por equipos de
conmutación instalados en las inmediaciones. Para la
instalación, se seguirán las normas y reglamentos
vigentes de aplicación habitual en cualquier
instalación eléctrica de control

La convección natural es suficiente ya que la
mayoría de los fabricantes preparan los autómatas
para que trabajen a una temperatura máxima de
60º.

 5.2.- Situación de los
componentes.

Los componentes del autómata se montaran
siguiendo las recomendaciones del fabricante y en todo caso se
pueden seguir las siguientes pautas de aplicación
general:

– Es recomendable el montaje vertical de los componentes
para facilitar la convección y disipación del
calor.
.

– Las fuentes de alimentación deberán
ocupar una posición por encima del resto de componentes y
en la parte superior del armario, ya que son generadores de
calor.

– La unidad central ocupará una posición
adyacente o por debajo de las fuentes de alimentación, en
la zona superior del armario, quedando a una altura que facilite
su inspección.

– Los racks de E / S estarán dispuestos de la
forma más conveniente para el acceso y cableado, en el
espacio libre.

– Se dejarán espacios suficientes entre los
componentes y entre estos y la envolvente para una adecuada
disipación del calor.

– Para el resto de componentes del sistema, se
recomienda su instalación en posiciones lo más
alejadas del equipo que sea posible, principalmente si se trata
de componentes electromecánicos, para minimizar las
interferencias electromagnéticas.

5.3.- Cableado.

Siempre que sea posible, en la configuración del
sistema se intentará agrupar los módulos por
categorías en cuanto a entradas / salidas, tensión
alterna o continua, señales discretas o
analógicas.

Una configuración por grupos permite un cableado
racional y una necesaria segregación de los cables de
señal débil respecto a los que alimentan cargas, y
de los de comunicaciones. Siempre que sea posible se
separarán los cables de CC de los de CA, para minimizar
las interferencias producidos por la conmutación de cargas
y también los cables de interconexión de racks y de
comunicaciones se separan completamente de otros.

5.4.- Puesta a tierra.

Se seguirá lo especificado en la normativa
vigente y las recomendaciones del fabricante, pero hay que
recordar que cada una de las estructuras (racks) del
autómata, debe estar unida mediante un cable independiente
de sección adecuada, a la pletina de tomas de tierra del
armario. Nunca deben compartirse circuitos de tierra entre racks
o con otros componentes del sistema

5.5.- Circuitos de seguridad.

Los dispositivos de parada de emergencia se
instalarán con independencia
del autómata, para permitir la parada del sistema
aún en caso de avería del mismo; en general, deben
actuar sobre un contactor de maniobra que corta la
alimentación a las cargas de la
instalación.

5.6.- Circuito de los disposición de E /
S.

En general, o por lo menos para los dispositivos de
salida, es deseable que exista un contactor de maniobra que
permita cortar la alimentación de esos elementos y que
hará posible trabajar con seguridad en la puesta a punto o
investigación de averías, con el
autómata alimentado.

5.7.- Alimentación.

Se recomienda el empleo de transformadores
separadores de alimentación ya que proporcionan una buena
protección frente a interferencias introducidas en las
líneas por la conmutación de cargas importantes
existentes en la instalación. Además es deseable
que los dispositivos de E/ S se alimenten de la misma
línea que el autómata, ya que la fuente de
alimentación del mismo posee circuitos de detección
de nivel de tensión que provocan la secuencia de parada
del equipo en caso de anomalía en la red, y de este modo se
evitarán las falsas lecturas de señal de
entrada.

Algunos autómatas incorporan una fuente auxiliar
de 24 Vcc para uso externo de los dispositivos de
entrada sobre módulos de entrada a 24 Vcc.

Hay que vigilar que no supere la capacidad de esta
fuente, particularmente cuando se alimentan de ella dispositivos
estáticos (detectores inductivos, fotoeléctricos,
etc.) y deben seguirse las recomendaciones de cableado del
fabricante para minimizar la posibilidad de interferencia sobre
estos circuito.

En caso de que se prevea la existencia de variaciones de
tensión en la línea de alimentación que
puedan superar los márgenes de trabajo especificados para
el equipo, habrá que instalar transformadores
estabilizadores, para evitar frecuentes paradas del sistema; en
estás circunstancias es mejor alimentar las salidas del
autómata directamente desde la línea de entrada
para descargar el transformador permitiendo que sea de una menor
potencia.

5.8.- Consideraciones sobre la instalación de
E / S.

Cuando se emplean dispositivos electrónicos de
detección como elementos de entrada, hay que tener en
cuenta la corriente residual de los mismos (detectores de 2 hilos
de corriente
alterna). En general, el problema se reduce a que el
indicador de entrada se ilumina tenuemente, pero en ocasiones,
cuando la corriente residual es elevada, o dependiendo de los
umbrales de disparo del circuito de entrada pueden darse
señales falsas.

Cuando los dispositivos de entrada trabajan a niveles de
señales débiles como TTL, analógicas,
termopares, etc., hay que realizar conducciones de cableado
separadas para evitar el problema de la inducción. Además, para evitar las
interferencias electromagnéticas, se recomienda la
instalación mediante cables trenzados y
apantallados.

Los circuitos de salida controlan habitualmente cargas
inductivas (solenoides), que provocan la aparición de
picos de tensión cuando se interrumpe el circuito de
alimentación (descarga del circuito inductivo). Estas
crestas, que pueden alcanzar varios centenares de voltios, deben
ser suprimidas, ya que pueden averiar los circuitos de salida
(estáticos) y provocar interferencias en todo el sistema.
Los fabricantes suelen incorporar supresores de transitorios en
los circuitos de los módulos de salida pero a veces no son
suficientes para evitar anomalías.

En general los módulos de salida incorporan
circuitos fusibles de protección dimensionados
adecuadamente a las características nominales de la salida
(transistor,
triac); si no es así, hay que instalarlos en el exterior
(regleta de bornes) teniendo en cuenta las especificaciones del
fabricante ya que no protegerán adecuadamente la salida en
caso de sobrecarga si no están bien
dimensionados.

5.9.- Puesta a punto.

Una vez montado e instalado el equipo y cargado el
programa en la memoria de la Unidad Central, hay que poner en
marcha el sistema para comprobar que responde adecuadamente a la
descripción de la tarea de control
original, y en su caso realizar las correcciones y mejoras
oportunas.

Antes de dar alimentación, hay que hacer una
serie de comprobaciones rutinarias pero importantes:

1.- Comprobar que todos los componentes del
Autómata están en su lugar ( el que corresponde a
la configuración) perfectamente insertados en sus
conectores y asegurados.

2.- Comprobar que la línea de alimentación
está conectada a los correspondientes terminales de la
fuente de alimentación del equipo, y que se distribuye
adecuadamente a los módulos de entrada y salida (si
procede).

3.- Verificar que los cables de interconexión
entre racks están correctamente instalados.

4.- Verificar que los cables de conexión a
periféricos están correctamente
instalados.

5.- Verificar que las conexiones de los bornes de E/S
están firmes y corresponden al esquema de
cableado.

6.- Verificar que las conexiones a los módulos de
E / S están firmes y corresponden al esquema de
conexiones.

Previo al ensayo de
funcionamiento según lo programado, hay que comprobar que
los dispositivos de E/S funcionan correctamente,

a) Con el equipo en PARO (STOP,
HALT, DISABLE, TEST, etc.
dependiendo del modelo)
aplicar tensión al sistema.

b) Verificar que los indicadores de diagnóstico de la Unidad Central reflejan
una situación correcta.

c) Comprobar que los paros de emergencia actúan
correctamente.

d) Accionar los dispositivos de entrada manualmente y
verificar que su estado es registrado por el Autómata; el
funcionamiento se puede seguir en los indicadores de los
módulos y también se puede seguir visualizando la
tabla de E/S mediante un equipo de
programación.

Para la comprobación de los dispositivos de
salida, hay que cortar la alimentación de las cargas que
pudieran dar lugar a situaciones peligrosas y verificar con el
procesador en MARCHA (RUN) que las salidas se activan. Esta
comprobación resulta más fácil si se utiliza
un terminal de programación en el modo 'forzado de E/S"
para activar o desactivar las salidas una a una.

Una vez finalizadas todas las comprobaciones anteriores,
hay que introducir el programa en la memoria de la Unidad Central
y dar alimentación al sistema. Se recomienda que siempre
que sea posible, las pruebas de funcionamiento se hagan por
áreas, particularmente si se trata de sistemas grandes,
dejando fuera de servicio los componentes de las áreas que
no se prueban; esto puede realizarse cortando la
alimentación de campo de los racks de E / S o inhibiendo
su funcionamiento, incluyendo las oportunas instrucciones en el
programa (MCR) que se eliminarán una vez concluidas las
pruebas.

Verificadas y corregidas las distintas secuencias, el
sistema puede arrancar en automático debiendo funcionar
correctamente si todas las comprobaciones se han efectuado con
éxito.
Las correcciones efectuadas, tanto en la instalación como
en el programa deben ser documentadas inmediatamente, y se
obtendrán copias del programa definitivo (copia, en disco
o cinta) tan pronto como sea posible.

 6.-
Identificación y resolución de
averías.

Aunque los Autómatas Programables son equipos
robustos y bien adaptados al medio industrial, es necesario
establecer ciertas rutinas de mantenimiento
preventivo para disminuir la probabilidad
de fallo o avería.

Unas pocas operaciones de mantenimiento, programadas de
forma regular harán que el sistema esté disponible
completamente por largos períodos de tiempo.

6.1.- Inspección periódica de la Unidad
Central y Sistema de E / S

1.- Observación de los indicadores de
diagnóstico del procesador.

2.- Cambio de las baterías antes de que se cumpla
la fecha limite para su sustitución; en todo caso existe
un indicador de "batería baja" que puede registrarse en
una secuencia de programa y generar una alarma.

3.- Observación de los indicadores de "fusible
fundido" de los módulos de salida. En general. la
existencia de un fusible fundido se detectará por un
funcionamiento anómalo del sistema pero para algunas
cargas de funcionamiento esporádico esta circunstancia
podría pasar desapercibida si no se inspecciona el
módulo.

4.- Observar las conexiones en el cableado de los
módulos de E / S y las conexiones de los módulos al
rack para comprobar si siguen perfectamente asentados y
sujetos.

6.2.- Inspección periódica del
armario

1.- Cuando en si armario se han instalado elementos de
convección forzada, hay que comprobar
periódicamente el estado de los filtros y limpiarlos de
polvo para mantener una buena circulación.

2.- Hay que evitar que se produzca acumulación de
polvo y suciedad en el Autómata. Para facilitar la
disipación del calor generado por los circuitos, los
componentes del equipo presentan aberturas que permiten la
entrada de polvo, y en caso de acumulación, pueden
resultar averiados los componentes electrónicos, ya que la
suciedad evita la correcta disipación del calor y puede
ser causante de cortocircuitos.

3.- Comprobar que no se está trabajando con
equipos pesados generadores de interferencias
electromagnéticas en las proximidades del armario, ya que
esto podría afectar el funcionamiento del
equipo.

Cuando se presenta una anomalía en el
funcionamiento del sistema hay que recordar que el programa ha
estado respondiendo a las secuencias de control de forma
satisfactoria hasta la fecha, ya menos que alguien lo haya
manipulado no puede ser el causante del fallo. La anomalía
debe tener su origen en alguno de los componentes del sistema. La
identificación de un fallo es un proceso de
acotación y eliminación, para el que son de gran
ayuda los indicadores de diagnóstico del Autómata y
los códigos de error que sea capaz de elaborar la Unidad
Central.

Las averías que pueden considerarse graves son
aquellas que pueden provocar la parada total del sistema, y
afectarán en general a la Unidad Central (particularmente
al procesador), módulos de memoria y módulos de
interconexión de sistema de E / S. Estas averías
quedan reflejadas en los indicadores de diagnóstico del
módulo afectado, y además el tipo de fallo puede
ser identificado mediante el código
de error generado a través de un equipo de
programación o test; no obstante la resolución de
la avería supone el cambio del módulo causante sin
más posibilidad de intervención del
usuario.

Cuando se trata de funcionamientos anómalos
estando el Autómata operativo, hay que identificar la
secuencia de control afectada y los dispositivos de E / S que
intervienen en ella.

En cuanto a los módulos de entrada, el primer
paso es observar si el indicador responde adecuadamente a las
acciones del
dispositivo de campo (pulsador, final de carrera, etc.). Si el
indicador no responde a dichas acciones hay que verificar el
nivel de tensión que aparece en los bornes de entrada del
módulo; si es el adecuado es posible que exista una
avería en el módulo y hay que sustituirlo. En
ocasiones resulta ser el procesador el que no reconoce la
señal de entrada, pudiendo estar la avería a nivel
de módulo o del rack, aunque en este último caso
quedaran afectados varios circuitos de entrada y
salida.

En el caso de fallos en las salidas, si el indicador de
la salida afectada evoluciona de acuerdo con las secuencias
programadas, hay que observar los indicadores de fusible fundido
y comprobarlo y si está en condiciones, verificar el
cableado hasta el dispositivo de campo. Si la salida no se activa
de acuerdo con el programa, entonces el módulo o el
circuito de salida en cuestión están averiados y
hay que proceder a su sustitución.

La sustitución de un módulo de E / S se
hará con el equipo sin tensión aunque hay sistemas
que permiten el cambio aún bajo tensión. En
cualquier caso es recomendable que se desconecte la
alimentación de los dispositivos de campo afectados al
retirar y reinsertar el módulo en el rack.

 7.-
Equipos de programación

El equipo de programación de un autómata
tiene por misión
configurar, estructurar, programar, almacenar y
aprobar las diferentes funciones del automatismo, tanto
las contenidas en la CPU
básica, como las que aparecen en las CPU auxiliares y
módulos periféricos. Se define entonces el equipo
de programación como el conjunto de medios hardware y software mediante
los cuales el programador introduce y depura las memorias del
autómata las secuencias de instrucciones (en uno u otro
lenguaje) que constituyen el programa a ejecutar.

Son funciones específicas de los tipos de
programación las siguientes

– Escritura del
programa de usuario, directamente en la memoria del
autómata, o en la memoria auxiliar del mismo equipo.
Verificación sintáctica y formal del programa
escrito.

– Edición y documentación del programa o
aplicación.

– Almacenamiento y gestión del programa o bloques
del programa.

– Transferencias de programas de y hacia el
autómata.

– Gestión de errores del autómata, con
identificación de los mismos, ayudas para su
localización y corrección, y
reinicialización del sistema.

 Además de las funciones anteriores, es muy
frecuente encontrar otras adicionales:

– Puesta en marcha y detención del
autómata (RUN / STOP).

– Monitorización del funcionamiento, sobre
variables seleccionadas o sobre las propias líneas del
programa.

– Forzado de variables binarias o numéricas y
preselección de contadores, temporizadores y registros de
datos.

El programador se comunica con el equipo utilizando un
entorno operativo simplificado, con comandos como
editar, insertar, buscar, transferir. etc.

Introducido el programa, el equipo de
programación lo compila a:

– Código máquina ejecutable directamente
por el procesador del autómata.

– Código intermedio interpretado por el
procesador del autómata para obtener un código
máquina ejecutable.

En el primer caso, el equipo será
específico para el autómata considerado, o ha sido
configurado para él, mientras que en el segundo
podrá utilizarse para autómatas equipados con
diferentes procesadores, aunque siempre del mismo fabricante,
restricción obligada por el empleo de lenguajes, o
variantes de lenguaje, particulares por cada
fabricante.

Debe indicarse que el programador necesita siempre
introducir una configuración adicional sobre el equipo, a
fin de que el sistema pueda verificar el mapa de memoria que se
está utilizando, aceptar o no instrucciones particulares,
comprobar el número y tipo de variables utilizadas,
etc.

En general, los equipos de programación
podrán ser de dos tipos:

– Específicos, bajo la forma de una consola o
terminal conectado directamente a la entrada de
programación del autómata.

– Implementados sobre una máquina de uso general,
mediante un software dedicado que corre bajo un entorno operativo
de amplio uso (DOS, UNIX, WINDOWS).

Entre los equipos específicos, y según su
complejidad, podemos distinguir dos variantes:

– Consola o unidad de programación.

– Terminales de programación.

Aunque existen pocas diferencias entre unas y otros,
éstas se hacen diferentes cuando se considera la facilidad
de manejo e integración de ayudas al programador:
almacenamiento, documentación, trabajo con símbolos, etc., las cuales son funciones
propias de los terminales que no aparecen o son muy reducidas en
las consolas de programación.

7.1.- Consolas de programación

Las consolas son pequeños dispositivos de
bolsillo que permiten la programación, ajuste y
diagnostico del autómata, con un visualizador
(«display») apto para observar una (o pocas)
líneas de programa, literal o de esquema de contactos, y
un teclado
alfanumérico dividido en tres zonas:

– Teclas de comandos (insertar, borrar, transferir,
etc.),

– Teclas de instrucciones (LOD, AND, NOT, TIM,
etc.),

– Teclas numéricas, normalmente decimales (0, 1,
2, etc.).

Son dispositivos portátiles y de bajo precio (aunque
significativo frente al de un microautómata),
especialmente útiles para las intervenciones de ajuste en
planta: edición de alguna línea de programa,
forzado de variables durante la puesta a punto,
modificación de valores
numéricos de preselección, etc., aunque para
aplicaciones más ambiciosas presentan los problemas
inherentes a su simplicidad:

– Dificultades para trabajar con más de un
programa simultáneamente,

– Dificultades para el almacenamiento y/o
impresión de programas: necesita conectarse a una unidad
exterior (PC, terminal de programación, módulo de
conexión a impresora)
para alcanzar estas funciones.

– Muy baja o inexistente capacidad de
documentación del programa (uso de símbolos, textos
de ayuda, etcétera).

Pese a estos problemas, las consolas de
programación son verdaderos terminales inteligentes, con
su propio procesador y memorias, que permiten trabajar, con una
alimentación auxiliar, fuera del entorno del
autómata, lejos de la planta donde éste
está instalado, facilitando el desacoplo entre la
edición y la explotación del programa.

En el caso de autómatas equipados con memorias
extraíbles, tipo EPROM o EEPROM, la consola permite
también la grabación de esta memoria. La tendencia
actual, sin embargo, pasa por incorporar la memoria (EEPROM),
junto con los circuitos de programación de la misma, en el
interior del autómata, oculta para el usuario, siendo la
propia CPU la que se encarga del control de grabación a
partir de los datos transmitidos desde la consola.

7.2.- Terminales de
programación.

El terminal de programación se distingue de la
consola por su teclado tipo QWERTY y su pantalla de gran
tamaño, que permite la visualización de bloques
completos de programa, con identificación
simbólica de las variables y menús de ayuda " on
line".

Con todos los elementos propios de un miniordenador
autónomo, a saber

– Procesador, memorias, interfaces y puertos de entrada
/ salida, monitor y
teclado, sistema operativo
y software de
aplicación.

Los terminales constituyen verdaderas estaciones
autónomas de trabajo dedicadas a la programación de
autómatas y, de hecho, su objetivo
común consiste en integrar un puesto de trabajo
evolucionado que permita programación combinada en
distintos lenguajes, edición del programa por bloques,
manejo de librerías, simulación
del programa resultante, conexión a otros ordenadores por
red informática, o a redes de autómatas
específicas del fabricante, etc. El manejo de estos
terminales es muy simple, gracias al empleo de teclas funcionales
y ayuda en línea que facilita el acceso a todas sus
funciones:

– Programación " off / on line ", búsqueda
y corrección de instrucciones, señalización
del estado de señal, mando de variables y autómata,
programación en EPROM y en EEPRO M, archivo en disco y
disquete, usados por impresora, etc.

 En programación " off / on line ", los
programas se confeccionan sin conexión entre el aparato y
el autómata, y una vez finalizados se transfieren a
módulos de memoria independientes enchufables
después al autómata, o se mantienen en la memoria
del aparato de programación para su transferencia
directa a la memoria del autómata.

En programación " on line " los programas se
confeccionan, prueban y corrigen sobre el mismo autómata,
unido directamente a la unidad de programación.

El sistema operativo incorporado por terminales
específicos es particular para cada fabricante por lo que
no se pueden intercambiarse entre si. Sin embargo un terminal
dado permite la programación de varios o todos los
autómatas de la marca y la edición de programas en
sus lenguajes propios, libres o gráficos con
múltiples opciones de documentación: edición
de texto dentro
del programa, encabezados y pies de pagina, programación
bólica sobre variables, información de referencias
cruzadas, resúmenes del programa, planos de
ocupación de entradas, salidas y variables internas,
etc.

7.3.- Software para la
programación.

Los paquetes de software para programación de
autómatas convierten un ordenador personal en un equipo de
programación específico, aprovechando sus potentes
recursos de
interfaz con otros sistemas (impresoras, otros PC) y con el
usuario (teclado, monitor), y el bajo precio del hardware debido
a la estandarización y generalización de uso de los
ordenadores compatibles. Esta opción (PC + software)
constituye, junto con las consolas, y éstas en menor
medida, prácticamente la totalidad de equipos de
programación utilizados por los programadores de
autómatas.

Los requisitos de hardware y software exigidos para
instalar sobre el PC un entorno de programación de
autómatas suelen ser, en general, muy ligeros, sobre todo
cuando la instalación se realiza sobre sistema operativo
DOS:

– Ordenador PC/AT compatible (procesador 286/386 en
adelante), sistema operativo instalado MS-DOS 3.0 o
superior, 470 K de memoria RAM
convencional (frecuentemente, no se utiliza memoria extendida o
expandida), lector de disco de 5 ¼ o 3 ½ pulgadas
para cargar el software, un puerto serie COMI/COM2 para
conexión con el autómata, y excepcionalmente otro
para manejo del ratón, opcionalmente, un puerto
paralelo de conexión con impresora para volcados de
impresión.

Algunos entornos actuales que corren bajo Windows
presentan exigencias algo más duras en cuanto al hardware
necesario en el PC (procesador 486 o superior, 8 Mbytes RAM,…),
aunque en la práctica quedan cubiertas si el equipo
está ya soportando el entorno Windows.

El paquete de programación se completa con la
unidad externa de conexión que convierte y hace
compatibles las señales físicas entre la salida
serie estándar de PC (RS-232C, RS-422/485) y el puerto de
conexión de la consola del autómata, canal
usualmente utilizado también para la conexión con
el PC.

7.4.- Modos de trabajo de los equipos de
programación.

Los equipos de programación funcionan en
diferentes modos, según la fase del desarrollo en que se
encuentra el programador:

– Edición del programa de usuario, puesta a punto
de la aplicación, documentación, etc.

Dentro de cada modo, el programador accede a sus
funciones propias mediante los comandos específicos (por
ejemplo, en modo editor, borrar, insertar, buscar, substituir,
etc.).

Dado que la función básica del equipo de
programación consiste en introducir y corregir un programa
sobre el autómata, los modos de trabajo de los diferentes
equipos son semejantes entre sí, aunque, en la
práctica, su presentación pueda tener un aspecto
muy diferente entre unos y otros fabricantes. De hecho, resulta
muchas veces más difícil conocer y utilizar con
soltura una unidad de programación dada que encontrar las
diferencias de programación entre uno y otros
autómatas, sobre todo si utilizan el mismo lenguaje
(instrucciones, contactos. etc.).

Los terminales y los entornos software de
programación sobre PC incorporan teclas funcionales
multiplexadas, con diferente función (comando)
según el modo de trabajo en que se encuentre la unidad, y
pasos entre modos organizados PO, menús en
árbol.

Más sencil1as, las consolas permiten menos
variedad funcional, y las funciones de uso más frecuente
suelen aparecer identificadas con su propio nombre grabado sobre
la tecla: insertar, borrar, transferir, comparar, etc.

7.5.- Resumen.

En una aplicación con autómata programable
el usuario actual (programador u operador) necesita 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 interfaces 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 del autómata
utilizado.

Autor:

WULKAN