3.1. Introducción a las puertas lógicas
3.2. Puertas “AND”
3.3. Puertas “OR”3.4. Puertas “NOT”
3.5. Biestables
3.6. Puertas pulso
3.7. Temporizadores y retardos
3.8. Detección de máximo y mínimo
3.9. Funciones el mayor o el menor valor
3.10. Funciones salida condicionada
3.11. Función gráfica
3.12. PID
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3. FUNCIONES LÓGICAS PARA DISEÑAR EL
CONTROL
3.1. Introducción a las puertas lógicas
Hay muchos lenguajes de
programación, para expresar la lógica de control: lenguaje de contactos,
funciones, diagramas de secuencia, etc.
En los softwares de programación de
PLC y controladores, normalmente cada programador puede elegir el sistema que
más le guste, y lo mismo ocurre durante la elaboración de este documento por
parte de las ingenierías.
Aunque hay normas y
recomendaciones de cómo representar las lógicas de control, cada ingeniería, seleccionará el tipo de representación y simbología que mejor se adecue a sus
necesidades.
En los documentos de la lógica de
control, se suelen incluir en las primeras páginas, un plano en el que se muestra
y se explica, toda la simbología que se utilizará. En este artículo, a modo de ejemplo,
se explicara la lógica, usando algunos de los bloques funcionales más utilizados.
3.2. Puertas “AND”
Las puertas “AND”, son funciones
lógicas para señales digitales (solo pueden valer, “1” ó “0”).
Estas funciones, pueden tener todas las
entradas que se necesiten y una sola salida.
El valor de la salida es igual al producto de
las entradas. (Es decir: tienen que ser todas “1” para que la salida sea “1”,
mientras no sea así la salida valdrá “0”)
Por ejemplo, este tipo de puerta, será
muy utilizada cuando configuremos un permisivo de marcha de un motor o de cualquier otro equipo.
En la lógica de control, nos
podrían indicar por ejemplo, el motor tendrá permisivo de marcha cuando se
cumpla que: tengamos nivel mínimo de agua,
el sistema eléctrico esté OK, y (“AND”) el motor esté disponible.
(Se usa una puerta “AND”, porque
se tienen que cumplir todos los requisitos, para disponer de permisivo de
marcha)
3.3. Puertas “OR”
Las puertas “OR”, son funciones
lógicas para señales digitales (solo pueden valer, 1 ó 0).
Pueden tener todas las entradas que se
necesiten y una sola salida.
El valor de la salida es igual a la suma de
las entradas. (Es decir: tienen que ser todas “0”, para que la salida sea “0”,
mientras no sea así la salida valdrá “1”)
Por ejemplo, este tipo de puerta será
muy utilizada cuando configuremos un disparo de un motor o de cualquier otro
equipo.
En la lógica de control nos
podrían indicar por ejemplo, el motor disparará cuando: tengamos nivel muy bajo
de agua, el sistema eléctrico esté en
fallo, o (“OR”) el motor no esté disponible.
(Se usa una puerta “OR”, porque cualquiera
de los requisitos disparará el motor)
3.4. Puertas “NOT”
Las puertas “NOT”, son funciones lógicas para señales digitales (solo pueden valer, 1 ó 0).
Solo tienen una entrada y una salida.
El valor de la salida es el inverso de la
entrada. (Cuando la entrada vale “1” -> la salida valdrá “0”, y cuando la
entrada valga “0” -> la salida valdrá “1”)
Las puertas “NOT” se representarán
de dos maneras:
1º- Como funciones independientes.
2º- Asociadas a cualquier otra
función, poniendo un redondel en la entrada o salida que se desea invertir (o
negar).
3.5. Biestables
Los biestables tienen dos entradas
(SET, RESET) y una salida.
Estás funciones tienen memoria, su
valor dependerá del estado de las entradas y de su estado anterior.
Si por ejemplo, el biestable tiene
el valor lógico “0” en la salida, mientras la entrada “SET” se mantengan en ”0”, la salida permanecerá valiendo el estado que tenía (en este caso“0”).
Cuando el “SET”, se ponga a uno, mientras
el RESET se mantenga en “0”, el biestable cambiará de estado y pasará a valer
“1”.
El biestable mantendrá el valor de
"1" aunque el SET se vuelva a poner “0”.
El biestable volverá a valer “0” cuando el RESET valga “1”.
Nota: Los
biestables, pueden tener preferencia al SET, o preferencia al RESET. La
preferencia, será el estado que obtendrá la salida en el caso de que ambas
entradas estén activadas. Para indicar la preferencia en este artículo, subrayaremos el texto de la señal que tiene preferencia.
No obstante,
mejor que usar la preferencia, en muchos casos, lo más conveniente, es configurar
la lógica de forma que, cuando la señal de RESET esté activada, no pueda estar
activado el SET (o viceversa). Como en el siguiente dibujo.
3.6. Puertas pulso
Esta función tiene una entrada,
una salida y un tiempo “t” que debemos definir (ejemplo t=2 seg.).
La salida solo se activara durante
un determinado tiempo (prefijado), cuando la entrada pasa de valer “0” a valer “1”.
Por ejemplo, las señales generadas desde el SCADA al pulsar los botones del “faceplate” suelen configurarse como pulsos.
Si en vez de dos botones con pulso, hubiéramos puesto un solo botón (interruptor) que se pudiera activar y desactivar, el operador podría intentar activar la señal pulsando encima del botón varias veces, el motor podría arrancar y parar varias veces seguidas por error.
Sin embargo, usando dos pulsadores y un biestable (Set/Reset) se evita este y otros inconvenientes.
3.7. Temporizadores y retardos
Los retardos tienen una entrada y
una salida; su función es reproducir la entrada en la salida, pero con un retardo de tiempo
determinado, ante la variación de la señal de entrada.
El retardo más utilizado es el
retardo a la activación (retardo al cambio de “0” a “1”). En el caso de que la
señal vuelva a pasar a “0” antes de que el tiempo “t1” haya transcurrido, la
señal no llegará a ponerse “1”.
Otros funciones de retardo son: el
retardo a la desactivación, o ambos (activación/desactivación)
El retardo a la activación, es muy
utilizado en todas las señales de entrada digitales, principalmente las que
provienen de equipos mecánicos, como presostatos, termoestatos, etc,
Estos equipos son susceptibles de cambiar de estado momentáneamente por razones que difieren de
su función (por ejemplo un golpe no previsto o la manipulación inadecuada del equipo). En estos casos,
en las señales de entrada, se configurará un retardo a la activación. Así se evitar que la señal sea tenida en cuenta, hasta que la señal, no se
mantenga estable durante un tiempo determinado (por ejemplo en presostatos 2
segundos y en termoestatos 5 segundos).
En este caso las señales de
equipos por filosofía (diseño seguro) suelen venir invertidas, esto quiere
decir que cuando valen “0” nos está indicando que el equipo ha detectado una
anomalía y se ha activado.
Por ello, este tipo señales, lo
primero que se puede hacer, es invertirla, para así poder tratarlas después,
como el resto de las señales (cuando valga “1” considerar que está activada).
3.8. Detección de máximo y mínimo
Hasta hora todas las funciones que se han presentado son funciones que trabajan con lógica booleana (“1” ó “0”). Pero también hay bloques de función que trabajan con señales analógicas, como es este caso.
Los detectores de máximos y
mínimos, son funciones que tiene una señal analógica de entrada y una señal
digital de salida.
En el caso del detector de máximo,
la señal digital de salida valdrá “1” cuando la entrada analógica tenga un
valor superior a otro valor prefijado.
En el caso del detector de mínimo,
la señal digital de salida valdrá “1” cuando la entrada analógica tenga un
valor inferior a otro valor prefijado.
En el siguiente ejemplo:
Se generará una alarma por alta
presión cuando la señal del transmisor de presión “1-PT-001” esté por encima de
“10 bar”.
Y se generará una señal de baja
presión si la señal del transmisor está por debajo de “2 bar”.
En este ejemplo si el valor de la
señal fuera “1 bar” y se mantuviera así durante “2 segundos” se generaría por
lógica una alarma de baja presión. Al igual que se explicó anteriormente, se
puede configurar un retardo a la activación, para asegurarse que el valor se
sitúa fuera del rango requerido un tiempo mínimo y así evitar disparos por
transitorios.
Nota: Todos
estos valores, máximos y mínimos, que generan acciones en la lógica, pueden ser
reflejados en un documento llamado la “lista de setting”. En este listado se
reflejara los valores en los que las distintas señales se activarán.
3.9. Funciones el mayor o el menor
valor
Estas funciones constan de dos o
más entradas analógicas y una salida analógica.
La función el mayor, reproducirá a
la salida el valor mayor de las señales de entrada.
La función el menor, reproducirá a
la salida el valor menor de las señales de entrada.
3.10. Funciones salida condicionada
Esta función tiene dos entradas
analógicas, una entrada digital y una salida analógica
El valor de la salida analógica
será el de una de las dos entradas cuando la señal digital valga “1”, o el
valor de la otra entrada analógica cuando la señal digital valga “0”
En este bloque se configura la
función específica que haya considerado la ingeniería o el programador
(funciones cuadráticas, linéales, …)
Al igual que cualquier función
matemática puede tener una salida y todas las entradas analógicas que se
necesiten.
3.12. PID
El PID es seguramente la función
más simbólica de la regulación industrial.
De forma sencilla este bloque nos permite lograr alcanzar el valor que queremos, actuando sobre el proceso y corrigiendo el error medido en cada instante.
Si desea saber más sobre como utilizar esta función en las lógicas de control, le recomendamos pulsar en el siguiente enlace: "Aplicación de un PID" (pulsar aquí)
Nota: En la lógica de control de plantas industriales, nos podemos
encontrar con muchas más funciones que permiten hacer: sumas, restas, rampas, valores absolutos… El conocimiento y uso de cada una, facilitarán
la tarea de diseño de la lógica de control. No obstante, las funciones expuestas en este artículo, serán suficientes, para asimilar los conceptos básicos, para el desarrollo de la lógica de control, en un proyecto industrial.
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Resumen de los enlaces de artículo relaccionados:
INICIACIÓN LÓGICA DE CONTROL EN PLANTAS INDUSTRIALES (1ª parte)
DOCUMENTOS PARA LA LÓGICA DE CONTROL (2ª parte)
FUNCIONES LÓGICAS (3ª parte)
DESARROLLO Y APLICACIÓN DE LOS TÍPICOS LÓGICOS (4ª parte)
EJEMPLOS DE LÓGICA DE CONTROL EN PLANTAS INDUSTRIALES (5ª)
Elaborado por: Julio César Fernández Losa 02/02/2016
Si tiene algo que corregir o añadir agradecería que me mandara sus comentarios a:
InstrumentacionHoy@gmail.com
