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IECIEC--6113161131
Autómatas Programables:Introducción al Estándar IECIntroducción al Estándar IEC--6113161131
Felipe Mateos Martín
Entornos Integradosde Automatización
Ingeniería de Sistemas y Automática
IEC-61131 Presentación, 16/05/2000
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La Norma IECLa Norma IEC--61131 se refiere a:61131 se refiere a:
• Los autómatas programables (AP ó PLC´s) y a sus periféricoscorrespondientes, tales como:
- Los equipos de programación y depuración (PADT´s)- Los equipos de ensayo (TE´s)- Los interfaces hombre-máquina (MMI´s)
Esta norma no trata del sistema automatizado, del cual el autómataprogramable es un componente básico.
PADT: Programming And Debugging ToolTE: Test EquipmentMMI: Man-Machine Interface
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LaLa finalidad de esta Norma IECfinalidad de esta Norma IEC--61131 es:61131 es:
• Definir e identificar las características principales que se refieren a laselección y aplicación de los PLC´s y sus periféricos.
• Especificar los requisitos mínimos para las características funcionales, lascondiciones de servicio, los aspectos constructivos, la seguridad generaly los ensayos aplicables a los PLC´s y sus periféricos.
• Definir los lenguajes de programación de uso más corriente, las reglassintácticas y semánticas, el juego de instrucciones fundamental, losensayos y los medios de ampliación y adaptación de los equipos.
• Dar a los usuarios una información de carácter general y unas directricesde aplicación.
• Definir las comunicaciones entre los PLC´s y otros sistemas.
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Información general
Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equipos
Parte 3: Lenguajes de programación
Parte 4: Guías de usuario
Parte 5: Comunicaciones
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Estándarinternacional
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1:Parte 1: Información generalInformación generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programaciónParte 4: Guías de usuarioParte 5: Comunicaciones
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Parte 1: Información GeneralParte 1: Información GeneralObjetivos
• Se dan las definiciones y un glosario de lostérminos utilizados en esta norma.
• Se identifican las principales características de lossistemas de autómatas programables.
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Parte 1: Información GeneralParte 1: Información GeneralDefiniciones
Programación de aplicación, lista de asignaciones, sistema automatizado,disponibilidad, BCD, datos booleanos, bus, componente, conexión/desconexión, listade referencia cruzada, equipo de comunicación de datos (DCE), equipo terminal dedatos (DTE), ejecución, parada de seguridad, imagen de entrada/salida, entrada,instrucción, fallo interno, diagrama de escalera , lenguaje (FBD, IL, LD, ST, SFC),sistema de control lógico, procesador principal (MPU), interface hombre-máquina(MMI), tiempo medio entre fallos (MTBF), red, en línea, salida, programa, periférico,barras de corriente, autómata programable (AP ó PLC), equipo de programación ypuesta a punto (PADT), estación de entrada/salida remota (RIOS), reinicio, sistema decontrol secuencial, transmisión de datos en serie, soporte lógico (software), salida enmodo fuente/sumidero, equipo de ensayo (TE), tiempo (retardo, ejecución, respuesta,exploración, transferencia), temporizador (de retardo de conexión/desconexión),programa de usuario, perro guardián, bit, byte, palabra… GLOSARIO…
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalEstructura funcional de un sistema de autómata programable
• Función de tratamiento de la señal.• Función de interfaz con los sensores y actuadores.• Función de comunicación.• Función de interfaz hombre-máquina.• Funciones de programación, puesta a punto, ensayo y
documentación.• Funciones de alimentación de corriente
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Conjunto deinstruccionesConjunto de
instrucciones
SistemaoperativoSistema
operativo
Ejecución delprogramaEjecución del
programaMemoria deprogramaMemoria de
programa
Memoria dedatosMemoria de
datos
Acometidade la red
Funciones detratamiento
Funciones de interfaz consensores y actuadores
Funciones de interfazhombre-máquina
Funciones de program.,puesta a punto y ensayo
Funciones decomunicación
Máquina/proceso
Operador
Programador
Funcionesdealimentacióncorriente
Parte 1:Parte 1:InformaciónInformacióngeneralgeneralEstructura funcionalde un sistema deautómata programable
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunción de interfaz con los sensores y actuadores
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Tipos deseñales de E/S
Tipos deseñales de E/S
• Binarias• Digitales• Analógicas• Etc.
Características delsistemas de E/S
Características delsistemas de E/S
• Tratamiento• Conversión• Aislamiento
Máquina/proceso
Unidad de tratamiento
Alimentación
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunción de interfaz hombre-máquina (MMI)
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Información deestado, valores
Información deestado, valores
Consignas,ajustes
Consignas,ajustes
Operador
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalEstructura funcional de un sistema de autómata programableFunciones de programación, puesta a punto, ensayo y documentación
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ProgramaciónProgramación
Arranque delsistemaautomatizado
Arranque delsistemaautomatizado
Programador
Documentacióny archivado
Documentacióny archivado
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalDisponibilidad y fiabilidad, es responsabilidad del usuario en cuanto a:
• Arquitectura del sistema automatizado. Redundancias,tolerancia a fallos, funciones de diagnóstico.
• Arquitectura del sistema del autómata programable, porejemplo, estructura modular con autodiagnóstico
• Diseño, ensayo y mantenimiento del programa deaplicación. Incluir funciones de diagnóstico de la ejecución, análisis ydetección de averías.
• Condiciones de instalación y servicio. Mejorar las condicionesde trabajo y del entorno.
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalCaracterísticas ergonómicas
• Generales. Uso eficaz del sistema del AP y sus periféricos, reducción deerrores, fatiga y riesgo para el operario.
• Indicadores de estado, para CPU´s, fuentes de alimentación y elsistema de E/S.
• Pantallas y teclados. Visibilidad, disposición, confirmaciones, ...
• Otras recomendaciones. Ventiladores, acabado superficial, aristasvivas, portabilidad.
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Parte 1: Información generalParte 1: Información generalDefiniciones de “soporte Físico” (Hardware) de un sistema AP
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Autómata programable
Procesadorprincipal
Estacionesde E/Sremota
NO TRANSPORTABLE
. . . . TRANSPORTABLE . . . .
. . . . . PORTÁTIL . . . . . . . .
Procesadorprincipal
Estacionesde E/Sremota
Periféricospermanentes
Periféricosno-conectablesen línea
Periféricosconectablesen línea
Pariféricos
Instalación permanente
Sistema del autómata programable (Sistema AP)
Instalación NO-permanente
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Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Módulosde comunica-ción
Módulosde comunica-ción
Módulosde salidasMódulos
de salidas
Módulosde entradasMódulos
de entradas
Fuente de alimentación
Entradas digitalesy analógicas
Salidas digitalesy analógicas
Acometidade la red
Procesador principal
Periféricos(permanentes/ NO-permanentes)
Estación de E/Sremota Sistema del autómata
programable (AP)
Límite de la norma
Parte 1:Parte 1:Información generalInformación generalEsquema de interfaz
Transmisión serie,etc.: ordenadores,impresoras
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Información generalParte 2:Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEspecificaciones y ensayos de los equiposParte 3: Lenguajes de programaciónParte 4: Guías de usuarioParte 5: Comunicaciones
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposObjetivos
En esta parte se especifican:
• Los requisitos eléctricos, mecánicos y funcionales para losautómatas programables y los periféricos correspondientes, asícomo las condiciones de servicio, almacenamiento y transporteaplicables.
• La información que ha de suministrar el fabricante.• Los métodos y procedimientos de ensayo que han de utilizarse
para la comprobación del cumplimiento de los requisitos por partede los autómatas programables y sus periféricos.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposDefiniciones
Parte accesible, batería, circuito o equipo (clase I, II, III), factor de cobertura,línea de fuga, tierra, inmunidad, entrada/salida digital, aislamiento,alimentación de red, procesador principal (MPU), microentorno, salida aprueba de cortocircuitos, categoría de sobretensión, grado de contaminación,conector desmontable, temperatura (aire ambiente), ensayo, cableado(interno, externo), ...
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposCondiciones de servicio y requisitos del entorno físico
Es responsabilidad del usuario que no se rebasen las condiciones de servicio:
• Condiciones de servicio normales.
O Condiciones del entorno físico: temperatura, humedad, contaminación,inmunidad a la corrosión, altitud.
O Condiciones de servicio y requisitos eléctricos: alimentaciones, ruidoeléctrico, sobretensiones, etc.
O Condiciones de servicio y requisitos mecánicos: Vibraciones, choque,caída libre.
• Condiciones de servicio especiales. Polvo, humo, partículasradiactivas, vapores, sales, insectos, pequeños animales, etc.
• Requisitos para el transporte y almacenaje: temperatura, presiónatmosférica, humedad relativa.
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Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Memoria(s)y unidad(es)de tratamiento
Módulosde comunica-ción
Módulosde comunica-ción
Módulosde salidasMódulos
de salidas
Módulosde entradasMódulos
de entradas
Fuente de alimentación
Entradas digitalesy analógicas
Salidas digitalesy analógicas
Transmisión serie,etc.: ordenadores,impresoras
Acometidade la red
Procesador principal
Periféricos(permanentes/ NO-permanentes)
Estación de E/Sremota Sistema del autómata
programable (AP)
Límite de la norma
Parte 2: Especificaciones yParte 2: Especificaciones yensayos de los equiposensayos de los equiposRequisitos eléctricosEsquema típico de un sistema AP
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos eléctricos
• Alimentación de corriente alterna (c.a.) y continua (c.c.).• E/S digitales.• E/S analógicas.• Interfaces de comunicación.• Procesador(es) principal(es) y memoria(s) del sistema AP.• Estaciones de entrada/salida remota (RIOS).• Periféricos: PADT, TE, MMI.• Inmunidad al ruido y ruido emitido.• Propiedades dieléctricas.• Autodiagnósticos y diagnósticos.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposRequisitos mecánicos
• Protecciones contra el riesgo de choque eléctricos.• Requisitos de distancias en el aire y líneas de fuga.• Requisitos de inflamabilidad para materiales aislantes.• Envolvente.• Requisitos mecánicos de los materiales de conexión..• Disposiciones para la tierra de protección.• Tierra funcional.• Cables y conectores de interconexión.• Conexión/desconexión de unidades desmontables.• Requisitos de la batería.• Marcado e identificación.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposInformación que debe facilitar el fabricante
El fabricante deberá facilitar a los usuarios la información necesaria para laaplicación, proyecto, instalación, puesta en marcha, funcionamiento ymantenimiento del sistema de autómata programable. Adicionalmente elfabricante puede ocuparse de la formación del usuario.
• Tabla resumen con la información que se debe facilitar.• Tipo y contenido de la información escrita: Catálogos y hojas de
características, manuales de usuario, documentación técnica.• Información relativa al cumplimiento de esta norma.• Información relativa a la fiabilidad.• Información relativa a la seguridad.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones
• Se define como ha de verificarse la conformidad del autómataprogramable y sus periféricos correspondientes con los requisitosfijados en las partes 1 y 2 de la norma.
• Estos ensayos NO se refieren a los métodos de aplicación de losAP para cumplir con los requisitos del sistema automatizado.
• Se dividen en ensayos de tipo y ensayos de rutina.
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Parte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposEnsayos y verificaciones
• Ensayos de tipo• Equipos a ensayar.• Procedimientos de verificación.• Condiciones generales para los ensayos.• Ensayos climáticos, mecánicos y eléctricos.• Verificación de las características de la alimentación de c.a. y c.c.• Verificación de las características de entrada/salida.• Verificación de las características del procesador principal.• Verificación de las estaciones de E/S remotas.• Verificación de las características de los periféricos.• Verificación del autodiagnóstico y diagnóstico.
• Ensayos de rutina• Ensayo estándar de rigidez dieléctrica• Ensayo de continuidad de la tierra de protección.
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Partes de la Norma IEC 61131:Partes de la Norma IEC 61131:
Parte 1: Información generalParte 2: Especificaciones y ensayos de los equiposParte 3:Parte 3: Lenguajes de programaciónLenguajes de programaciónParte 4: Guías de usuarioParte 5: Comunicaciones
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónObjeto y campo de aplicación
• Definir los lenguajes de programación de uso máscorriente, las reglas sintácticas y semánticas, el juego deinstrucciones fundamental, los ensayos y los medios deampliación y adaptación de los equipos.
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Es el interface entre el programador yel sistema de control
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónDefiniciones
Tiempo absoluto, vía de acceso, acción, argumento, matriz, asignación,bloque funcional biestable, cadena de bits, cuerpo, llamada, cadena decaracteres, comentario, compilar, tipo de datos, declaración, delimitador,doble palabra, flanco ascendente/descendente, función, diagrama de bloquesfuncionales, direccionamiento, valor, parámetro de entrada, instancia, literalentero, palabra clave, etiqueta, real largo, temporizador con retardo deconexión/desconexión, parámetro de salida, sentido de corriente, unidad deorganización de programa, recurso, tarea, retorno, etapa, secuencia,transición, representación simbólica, etc...
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónEl estándar IEC-61131
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Elementos comunes
Lenguajes de programación
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programación
Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración
Lenguajes de programación• Lista de instrucciones (IL)• Texto estructurado (ST)• Diagrama de bloques funcionales (FBD)• Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos comunes. Tipos de datos y variables
• Tipos de datos: booleanos, enteros, reales, byte, palabra, cadenasde caracteres, fecha, hora_del_día, canal analógico de entrada, ..., tiposde datos derivados (creados por el usuario).
BOOL, INT, REAL, BYTE, WORD, STRINGDATE, TIME_OF_DAY, ...
• Variables. Asignan direcciones del hardware: E/S , memoria y datos.Locales o globales. Hacen la programación independiente del hardware.
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¿Qué es esto?01010101 10101010
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ConfiguraciónConfiguración
Tarea TareaTarea Tarea
RecursoRecurso
Programa Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vías de acceso
Función de comunicación (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos comunes. Modelo de software
F
34
ConfiguraciónConfiguración
Tarea Tarea Tarea
Recurso
Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vías de acceso
Función de comunicación (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónModelo de software. PLC convencional.
F
Tarea
Programa
Recurso
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónModelo de comunicación de variables (I)
• Flujo de datos dentro de un programa
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Programa A
a
FB1 FB2FB_X FB_Y
b
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónModelo de comunicación de variables (II)
• Comunicación mediante variables globales
Configuración C
VAR_GLOBALx: BOOL;
END_VAR
Programa A Programa BVAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR
VAR_EXTERNALx: BOOL;END_VAR
FB2FB1FB_X FB_Y
ba x x
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónModelo de comunicación de variables (III)
• Bloques funcionales de comunicación
Configuración C Configuración D
Programa A Programa B
FB1 FB2
FB_X FB_Y
ab
send1 rcv1
SD1 RD1
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónModelo de programación
Elementos de los lenguajes de programación de un AP
• Tipos de datos derivados• Unidades de organización de programa, POU´s
FuncionesBloques funcionalesProgramas
• Elementos del diagrama secuencial (SFC)• Elementos de configuración
Variables globalesRecursosTareasVias de acceso
Fig. 2c- Bloques funcionales de comunicación
Programade aplicación
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programación
Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación•• Unidades de organización del programaUnidades de organización del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración
Lenguajes de programación• Lista de instrucciones (IL)• Texto estructurado (ST)• Diagrama de bloques funcionales (FBD)• Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónUnidades de organización del programa (POU´s)
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Programas
Bloquesfuncionales
Funciones
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónUnidades de organización de programas, POU´s.
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PROGRAM
GLOBAL
LocalType
FUNCTION
INPUT
LocalType
FUNCTION_BLOCK
INPUT OUTPUT IN_OUT EXTERNAL
LocalType
Programa de aplicación
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Funciones
• Una función se define como una unidad de organización delprograma que al ser ejecutada suministra exactamente un elementode datos y cuya invocación se puede utilizar en lenguajes literalescomo operando en una expresión. Ejemplo:
X := SIN(Y)+ COS(Z)
• Las funciones no deben contener ninguna información de estadointerno, es decir, que la invocación de una función con los mismosargumentos (parámetros de entrada) debe suministrar siempre elmismo valor (salida).
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Funciones.
• Funciones estándar:
ADD, SQRT, SIN, COS, MIN, MAX, AND, OR, etc…
• Funciones definidas por el usuario (ejemplo):
FUNCTION Simple: REALVAR_INPUT
A, B : REAL;C : REAL:= 1.0;
END_VARSimple := A*B/C;
END_FUNCTION
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Declaración de variables
Cuerpo de la función
Nombre
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Bloques funcionales, FB´s
• Un bloque funcional es una unidad de organización del programa que al serejecutada suministra uno o más valores. Existe la posibilidad de crear múltiplos(copias) de un bloque funcional, denominadas instancias.
• Cada instancia llevará asociado un identificador (el nombre de la instancia)y una estructura de datos que contenga sus variables de salida e internas.
• Todos los valores de las variables de salida e internas deberán persistir deuna ejecución del bloque funcional al siguiente, por lo que la llamada de unmismo bloque funcional con los mismos argumentos (parámetros de entrada)no tiene por qué dar siempre los mismos valores de salida.
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Bloques funcionales. Ejemplo.
FUNCTION_BLOCK HisteresisVAR_INPUT
XIN1, XIN2: REAL;EPS: REAL; (* Banda de histéresis *)
END_VARVAR_OUTPUT
Q: BOOL := 0END_VAR
IF Q THENIF XIN1<(XIN2-EPS) THEN
Q:=0 (* XIN decreciendo *)END_IF;ELSEIF XIN1>(XIN2+EPS) THEN
Q:=1; (* XIN creciendo *)END_IF
END_FUNCTION_BLOCK
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1
EPSEPS
0
XIN2
Q
Histeresis
QXIN1
XIN2
EPS
BOOLREAL
REAL
REAL
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónUnidades de organización del programa (POU´s).
• Las funciones• Los bloques funcionales• Los programasLos programas
Los programas son “un conjunto lógico de todos los elementos y construccionesdel lenguaje de programación que son necesarios para el tratamiento de señalprevisto que se requiere para el control de una máquina o proceso medianteel sistema de autómata programable”.
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ConfiguraciónConfiguración
Tarea Tarea Tarea
Recurso
Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vías de acceso
Función de comunicación (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Programas
F
Tarea
Programa
Recurso
PLC convencional.
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónPOU´s. Programas.
• Flujo de datos dentro de un programa
• Comunicación entre programas:* en la misma configuración (variables globales), o* en configuraciones distintas (vías de acceso, comunicaciones)
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Programa AFB1 FB2
Programa A Programa B
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programación
Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa•• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)Gráfico Funcional Secuencial (SFC)• Elementos de configuración
Lenguajes de programación• Lista de instrucciones (IL)• Texto estructurado (ST)• Diagrama de bloques funcionales (FBD)• Diagrama de contactos (LD)
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónSequential Function Chart, SFC
• SFC describe el comportamiento secuencial del programa decontrol. Deriva de las Redes de Petri y Grafcet (CEI 848).
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GrafcetDocumentaciónGrafcetGrafcetDocumentación
SFCConjunto de elementosde control de ejecuciónde una POU
SFCConjunto de elementosde control de ejecuciónde una POU
IECIEC--6113161131
• Permite dividir el problema en partes• Facilita el rápido diagnóstico de problemas y las tareas
de mantenimiento
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónSequential Function Chart, SFC
• SFC consiste en un conjunto de etapas (STEP´s) en los cuales se realizan unaserie de acciones (ACTION BLOCK´s) y unas transiciones (TRANSITION´s) quepermite la evolución de una etapa(s) a la(s) siguiente(s).
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Paso 1 N Llena
Step 3
Etapa 2 S Vacia
Transition 1
Transition 2
Bloque de acciónBloque de acción
“a” “b” “c”
“d”
“a” Cualificador“b” Nombre de la acción“c” Indicador booleano“d” Acción en LD, FBD, ST ó IL
52
Etapa 1 N Llenar
Etapa3
Etapa2b S Vaciar
Transición 1b
Transición 2b
Etapa2a S Mezcla
Transición 1a
Transición 2a
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IEC-61131 Presentación, 16/05/2000
Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónSequential Function Chart, SFCPermite secuencias alternativas y simultáneas
Ejemplo desecuencias alternativas
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programación
Elementos comunes• Tipos de datos y variables• Modelo de software• Modelo de comunicación de datos• Modelo de programación• Unidades de organización del programa• Gráfico Funcional Secuencial (SFC)•• Elementos de configuraciónElementos de configuración
Lenguajes de programación• Lista de instrucciones (IL)• Texto estructurado (ST)• Diagrama de bloques funcionales (FBD)• Diagrama de contactos (LD)
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ConfiguraciónConfiguración
Tarea TareaTarea Tarea
RecursoRecurso
Programa Programa Programa Programa
FB FB FB FB
Variables globales y representadas directamente
Vías de acceso
Función de comunicación (IEC 61131-5)
Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos comunes. Modelo de software
F
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos de configuración.
Una configuración se compone de:
RECURSOS
TAREAS
VARIABLES GLOBALES
VIAS DE ACCESO
Veamos esto con un ejemplo ....
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CONFIGURATION CELL_1
TASKSLOW_1
TASKPER_2
TASKFAST_1
TASKINT_2
PROGRAM F PROGRAM G PROGRAM F PROGRAM H
Ay1y2
SLOW_1
Bb1b2
FAST_1
Cc1
Dd1
y2
Comunicación
RESOURCE STATION_1 RESOURCE STATION_2
P1 P2
SLOW_1
x1x2
y1 FB1 FB2out1
P1 P4
PER_2
FB1 FB2
PER_2
INT_2HOUT1
BAKER ABLE CHARLIE DOG GAMMA ALPHA BETAVIAS DE ACCESO
%IX1.1 w z2z1 %QW5
VARIABLES GLOBALES Y REPRESENTADAS DIRECTAMENTE
x1x2
y1
Ejemplo Configuración
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónEjemplo de configuración...Ejemplo de configuración...Declaraciones de bloques funcionales y parámetros
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FUNCTION_BLOCK AVAR_OUTPUT y1:UINT;
y2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK BVAR_INPUT b1:UINT;
b2:BYTE;END_VAREND_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK CVAR_OUTPUT c1:BOOL;END_VAR
END_FUNCTION_BLOCK
FUNCTION_BLOCK DVAR_INPUT d1:BOOL; END_VARVAR_OUTPUT y2:INT; END_VAR
END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM FVAR_INPUT x1: BOOL; x2: UINT; END_VARVAR_OUTPUT y1: BYTE; END_VAREND_PROGRAMPROGRAM GVAR_OUTPUT out1: UINT; END_VARVAR_EXTERNAL z1: BYTE; END_VARVAR FB1: A; FB2: B; END_VARFB1(...); out1 := FB1.y1; z1 := FB1.y2;FB2(b1 := FB1.y1) ; b2 := FB1.y2);END_PROGRAMPROGRAM HVAR_OUTPUT HOUT1: INT; END_VARVAR FB1: C; FB2: D; END_VARFB1(...);FB2(d1 := FB1.c1) ; HOUT1 := FB2.y2;END_PROGRAM
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónEjemplo de configuración...Ejemplo de configuración... Configuraciones, recursos, variables
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CONFIGURATION CELL_1CONFIGURATION CELL_1CONFIGURATION CELL_1CONFIGURATION CELL_1VAR_GLOBAL w : UINT; END_VARVAR_GLOBAL w : UINT; END_VARVAR_GLOBAL w : UINT; END_VARVAR_GLOBAL w : UINT; END_VARRESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1RESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1RESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1RESOURCE STATION_1 ON PROCESSOR TYPE_1
VAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARVAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARVAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARVAR_GLOBAL z1 : BYTE ; END_VARTASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK SLOW_1(INTEGRAL := t#20ms, PRIORYTY := 2) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;TASK FAST_1(INTERVAL := t#10ms, PRIORYTY := 1) ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;PROGRAM P1 WITH SLOW_1 ;
F(x1 := %IX1.1) ;F(x1 := %IX1.1) ;F(x1 := %IX1.1) ;F(x1 := %IX1.1) ;PROGRAM P2 : G(out1 => w,PROGRAM P2 : G(out1 => w,PROGRAM P2 : G(out1 => w,PROGRAM P2 : G(out1 => w,
FB1 WITH SLOW_1,FB1 WITH SLOW_1,FB1 WITH SLOW_1,FB1 WITH SLOW_1,FB2 WITH FAST_1) ;FB2 WITH FAST_1) ;FB2 WITH FAST_1) ;FB2 WITH FAST_1) ;
END_RESOURCEEND_RESOURCEEND_RESOURCEEND_RESOURCERESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2RESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2RESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2RESOURCE STATION_2 ON PROCESSOR TYPE_2
VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;VAR_GLOBAL z2 : BOOL ;AT %QW5 : INT ;AT %QW5 : INT ;AT %QW5 : INT ;AT %QW5 : INT ;
END_VAREND_VAREND_VAREND_VARTASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK PER_2(INTERVAL := t#50ms, PRIORITY := 2) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;TASK INT_2(SINGLE := z2, PRIORITY := 1) ;PROGRAM P1 WITH PER2 :PROGRAM P1 WITH PER2 :PROGRAM P1 WITH PER2 :PROGRAM P1 WITH PER2 :
F(x1 := z2, x2 := w) ;F(x1 := z2, x2 := w) ;F(x1 := z2, x2 := w) ;F(x1 := z2, x2 := w) ;PROGRAM P4 WITH INT 2 :PROGRAM P4 WITH INT 2 :PROGRAM P4 WITH INT 2 :PROGRAM P4 WITH INT 2 :
H(HOUT1 => %QW5,H(HOUT1 => %QW5,H(HOUT1 => %QW5,H(HOUT1 => %QW5,FB1 WITH PER_2) ;FB1 WITH PER_2) ;FB1 WITH PER_2) ;FB1 WITH PER_2) ;
END_RESOURCEEND_RESOURCEEND_RESOURCEEND_RESOURCEVAR_ACCESSVAR_ACCESSVAR_ACCESSVAR_ACCESS
ABLEABLEABLEABLE : STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_1.%IX1.1 : BOO READ_ONLY ;BAKERBAKERBAKERBAKER : STATION_1.P1.X2: STATION_1.P1.X2: STATION_1.P1.X2: STATION_1.P1.X2 : BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;CHARLIECHARLIECHARLIECHARLIE : STATION_1.z1: STATION_1.z1: STATION_1.z1: STATION_1.z1 : BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;DOGDOGDOGDOG : w: w: w: w : BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;ALPHAALPHAALPHAALPHA : STATION_2.P1.y1: STATION_2.P1.y1: STATION_2.P1.y1: STATION_2.P1.y1 : BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;BETABETABETABETA : STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;: STATION_2.P4.HOUT1 : BOO READ_ONLY ;GAMMAGAMMAGAMMAGAMMA : STATION_2.z2: STATION_2.z2: STATION_2.z2: STATION_2.z2 : BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;: BOO READ_ONLY ;
END_VAREND_VAREND_VAREND_VAREND_CONFIGURATIONEND_CONFIGURATIONEND_CONFIGURATIONEND_CONFIGURATION
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos de configuración. Tareas.
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Tarea es un elemento de control de ejecución que es capaz de iniciarla ejecución de un conjunto de POU´s: programas y bloques funcionales,
cuyas instancias están en la declaración de los programas.
TASKSLOW_1
TASKFAST_1
PROGRAM F PROGRAM G
SLOW_1 FAST_1
RESOURCE STATION_1
P1 P2
SLOW_1
FB1 FB2
Las tareas son habilitadasimplícitamente cuandoestá habilitado el recurso alque están asociadas.
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónElementos de configuración. Tareas.
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Existen dos modos de control de la ejecución de tareas:
TASK
PRIORITY
INTERVAL
SINGLE
Nom_task
BOOLTIME
UINT
• Por evento: Ejecución por flanco ascendente de la entrada SINGLE• Por tiempo: Ejecución periódica según la entrada INTERVAL..
� PRIORITY establece laprioridad de las tareas ( 0 - máxima)
� Varios POU´s pueden estar asociadosa la misma tarea.
� No pueden existir tareasa la vez por evento y temporizadas..
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónEl estándar IEC-61131
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Elementos comunes
Lenguajes de programaciónLenguajes de programación
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programación4 Lenguajes de programación
• Lenguajes gráficosDiagrama de escalera (“Ladder Diagram”, LD)Diagrama de Bloques Funcionales (”Function Block Diagram, FBD)
• Lenguajes literalesLista de instrucciones (“Instruction List”, IL)Texto estructurado (“Structured Text”,Texto estructurado (“Structured Text”, STST))
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La selección del lenguaje de programación depende de la experienciadel programador, de la aplicación concreta, del nivel de definición de laaplicación, de la estructura del sistema de control y del grado decomunicación con otros departamentos de la empresa...
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Programación con lenguajesconocidos de PLC... y lenguaje de alto nivel
LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomáticaAND DesbloqueoST Funcionamiento
LD Entrada_01
IL
( )S_01 S_02
S_03
Manual
S_01 LD
TONTiempo_01
XORS_01S_02S_03 Lámpara
T#12s400ms
FBD Tiempo actual
Start
Paso_1
Paso_2
S_01
Transición_02
Transición_Fin
SFC
IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO
X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF; ST
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Características comunes:
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónLenguaje Gráficos (LD y FBD)
• Los elementos del lenguaje gráfico se representan mediante caracteresISO/CEI 646 o elementos gráficos o semigráficos.
• Una red es un conjunto de elementos gráficos interconectados, que debeser identificada (un número, p.e.).
• Reglas de evaluación de redes. Vías de realimentación.• Posibilidad de saltos y retornos (condicionales e incondicionales).
( )S_01 S_02
S_03
Manual
S_01 LD TONTiempo_01
XORS_01S_02S_03 Lámpara
T#12s400ms
FBD Tiempo actual
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónDiagrama de escalera (“Ladder Diagram”, LD)Características:• Barras de alimentación.• Elementos de enlace y estados: flujo de energía.• Contactos, bobinas y bloques funcionales• Orden de evaluación de las redes.
MAN S_0 Lma
FCS EM
KMB
Ejemplo:
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónDiagrama de Bloques funcionales (FBD)Características:• La representación es coherente con la Norma CEI 617-12.• Las salidas de los bloques funcionales no se conectarán entre
sí (se precisa bloque “OR”).• La evaluación de una red estará terminada antes de la siguiente.
Ejemplo:Start
IN
PT ET
QEMER
T#4s400ms
KM
V_temp
TONAND
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Características comunes:
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónLenguaje Literales (IL y ST)
• La representación de literales.• Los siguientes elementos de
estructuración de las POU´s:
TYPE ... END_TYPEVAR ... END_VARVAR_INPUT ... END_VARVAR_OUTPUT ... END_VARVAR_IN_OUT... END_VARVAR_EXTERNAL .. END_VARFUNCTION ... END_FUNCTIONFUNCTION_BLOCK ... END_FUNCTION_BLOCKPROGRAM .. END_PROGRAMSTEP ... END_STEPTRANSIION ... END_TRANSITIONACTION ... END_ACTION
LD Entrada_ManualOR Entrada_AutomáticaAND DesbloqueoST Funcionamiento
LD Entrada_01
IL
IF Data = "EOF" THENFOR Index:=1 TO 128 DO
X:=Read_Data(Datenfeld[index]);IF X > 2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF; ST
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónLista de Instrucciones (“Instruction List”, IL)Características:
• Instrucciones:Etiqueta Operador Operando Comentario
START: LD Arranque (*Pulsar botón *)ANDN %MX5 (* No inhibidor *)ST SALIDA (* Conecta calefactor *)
• Operadores:LD, ST, S, R, AND, OR, XOR, ADD, SUB, MUL, DIV, GT, GE, EQ,NE, LE, LT, JMP, CAL, RET, )
• Funciones y bloques funcionales. Se coloca el nombreen el campo del operando y los parámetros, si los lleva, enentre paréntesis. Se emplea la operación CAL.
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónTexto estructurado (“Structured Text”, ST)Características:
• Similar al Pascal. Alto nivel, estructurado en bloques.• Expresiones:Es una construcción sintáctica que al se evaluada
proporciona un valor. Está compuesta por operadores y operandos.La evaluación se efectúa según una tabla de prioridades.
• Sentencias:De asignación (:=),De control del flujo del programa:
llamada a bloque funcional, RETURNDe selección: IF, CASEDe iteración: FOR, WHILE, REPEAT, EXIT
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónTexto estructurado (“Structured Text”, ST)
Ejemplo:
IF Dato = “EOF” THENFOR indice:=1 TO 128 DO
x:= Read_dato(Canal[indice);IF x>2500 THEN Alarma:=TRUE;END_IF;
END_FOR;END_IF
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónEntornos de programación
Muchos de ellos ofrecen:
g Pantallas de programación gráficag Soporte para múltiples ventanasg Operaciones con el ratóng Menús desplegablesg Ayuda en líneag Verificación del software
durante el diseño
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónCaracterísticas claves de la calidad IEC 61131-3
� Software Estructurado - a través de configuraciones,Recursos y Unidades de Organización de Programa(POUs).
� Tipeado de Datos - a través de lenguajes que restringenlas operaciones a los tipos de datos adecuados.
� Control de la Ejecución - a través del uso de Tareas.
� Comportamiento Secuencial Complejo - a través delos Esquemas Funcional Secuencial.
� Encapsulación del Software - a través del uso dePOUs, estructuras y tipos de datos complejos.
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónBeneficios del estándar para los usuarios
EducaciónInstalación
MantenimientoProgramación
Control deprocesos
Discrete Mnf
Integrador desistemas
¿Usted ?
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Parte 3: Lenguajes de programaciónParte 3: Lenguajes de programaciónBeneficios del estándar para los usuarios
g Reduce el gasto en recursos humanos:formación, depuración, mantenimiento, ...
g Evita fuentes habituales de problemaspor su flexibilidad y reusabilidad.
g Técnicas de programación adecuadas atodos los sectores.
g Combinación de elementos y modos derepresentación.
g Incrementa la conectividad ycomunicacón entre departamentos ycompañias.
Function"LIMIT"
Function"TEST"
FunctionBlock"Turning"
FunctionBlock"Feeding"
FunctionBlock"Heating"
SoftwareLibrary
IECIEC--6113161131
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El estándar es una realidaden papel, y ahora ...
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Han creado el problema dela gallina y el huevo:
n Ven los beneficios del estándar,pero necesitan productosadecuados que cubran susnecesidades
n La demanda debe ser capazde cubrir los gastos eninvestigación y desarrollodelos productos
USUARIOSUSUARIOS PROVEEDORESPROVEEDORESVS.VS.
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