Al final, no os preguntarán qué habéis sabido, sino qué habéis hecho (Jean de Gerson)

FUNCIONES LÓGICAS PARA DISEÑAR EL CONTROL (3ª parte)

3. FUNCIONES LÓGICAS
 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

 Funciones lógicas para 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”)

Puerta AND control plantas

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.
puerta AND como permisivo

(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”)
Puerta OR control
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.
Puerta OR disparo
(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.

Puerta lógica NOT

2º- Asociadas a cualquier otra función, poniendo un redondel en la entrada o salida que se desea invertir (o negar).
Representación puerta lógica NOT

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.
Representación biestable

 
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”).

Lógica biestable

Cuando el “SET”, se ponga a uno, mientras el RESET se mantenga en “0”, el biestable cambiará de estado y pasará a valer “1”.

Control con biestables
El biestable mantendrá el valor de "1" aunque el SET se vuelva a poner “0”.

Control biestable

 El biestable volverá a valer “0” cuando el RESET  valga “1”.
Tabla de la verdad biestable

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.

Biestable preferencia al SET

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.

Biestable preferencia al RESET


Preferencia al SET

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”.

Puerta lógica pulso

Usar señales de pulsos en lugar de señales mantenidas, puede ayudar a que la información intercambiada entre sistemas sea más fiable.

Por ejemplo, las señales generadas desde el SCADA al pulsar los botones del “faceplate” suelen configurarse como pulsos.

señal desde el SCADA

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.



Señal desde el SCADA

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)

Señal de control temporizada
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).
Señal de control temporizador
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.
Mínimo y máximo señal de control
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”.
Señal de control máximo y mínimo
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.
Señal de control mayor o menor que

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”
Señal de control condicionada
3.11. Función gráfica

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.

funcion de control plantas industriales

3.12. PID
El PID es seguramente la función más simbólica de la regulación industrial.


PID control
 
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

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