E - 8 Operación y programación de sistemas de control con Controladores Lógicos Programables (PLC)

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1 CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA SEDE SUR: 2 SUR 1147 FONOS ( FAX (71) SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 FONO (71) FAX (71) TALCA VII REGIÓN ESPECIALIDAD DE ELECTRICIDAD E - 8 Operación y programación de sistemas de control con Controladores Lógicos Programables (PLC) ALUMNO : Nº de Lista : CURSO : 4º año C PROFESOR : Juan Carlos Abarza Vega. TALCA

2 APRENDIZAJES ESPERADOS TIEMPO SUGERIDO: Total Semanal : 160 horas. : 4 horas 1.- Aprendizaje esperado. (1/4) MONTA, INSTALA Y DESMONTA UN PLC. FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Identifica el hardware de un Controlador Lógico Programable. 2. Realiza el cableado y documentación para un PLC de: - Conexión a la red. - Circuitos de entrada. - Circuitos de salida. 3. Opera y maneja los parámetros eléctricos involucrados en la conexión a la red y los circuitos de entrada y salida. 2.- Aprendizaje esperado. (2/4) PROGRAMA UN PLC. FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Aplica los fundamentos y recursos de un PLC. 2. Maneja un conjunto de instrucciones binarias del PLC. 3. Maneja un conjunto de instrucciones de palabra del PLC. 4. Asocia instrucciones con elementos eléctricos, mecánicos y circuitos eléctricos de control. 5. Documenta un programa. 6. Maneja lenguaje de instrucciones, escalera y funciones. 7. Determina un circuito de control y sus elementos para un problema dado. 8. Modifica el comportamiento de un circuito. 9. Elabora y modifica programas. 10. Controla y monitorea el funcionamiento de un programa. 2

3 3.- Aprendizaje esperado. (3/4) OPERA UN PROGRAMADOR MANUAL. FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Escribe y lee programas. 2. Inserta, cambia y/o borra instrucciones. 3. Fuerza salidas para verificar instrucciones. 4. Monitorea funciones para verificar instrucciones. 5. Ubica posiciones de memoria en un programa. 6. Busca un elemento o instrucción en un programa. 4.- Aprendizaje esperado. (4/4) OPERA UN SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN. FECHA DE INICIO TERMINO TOTAL HORAS CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Escribe programas. 2. Inserta, cambia y/o borra instrucciones o escalones. 3. Fuerza salidas para verificar instrucciones. 4. Monitorea elementos o escalones de un programa. 5. Busca elementos en un programa. 6. Nombra los elementos y escribe comentarios. 7. Documenta en disco y/o papel. 3

4 ELEMENTOS NECESARIOS DE CARGO DEL ALUMNO Cuaderno de 60 Hojas cuadriculado Lápiz grafito o Portaminas HB Lápiz de Pasta (rojo, azul y verde) Goma (que no manche) Calculadora Lápiz destacador (no importa el color) Regla transparente 30 centímetros Guardapolvo Blanco Paño de limpieza (aproximadamente de 30cm x 30 cm) Diccionario Inglés Español 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 1 semana de marzo 4

5 Planificación Anual Nivel: Cuarto Medio Sector o Subsector de aprendizaje Tiempo: Módulo Docente ELECTRICIDAD 160 HORAS (anuales) E8; OPERACIÓN Y PROGRAMACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL CON CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC) JUAN CARLOS ABARZA VEGA Aprendizajes esperados del módulo: Montar, instalar y desmontar un PLC Programar un PLC Operar un Programador Manual Operar un Software de Programación Objetivos transversales del módulo: Incentivar en el alumno aspectos como la iniciativa, la autonomía, la creatividad, en el trabajo en equipo y el trato profesional con otras personas. Desarrollar en el alumno un estilo de trabajo ordenado y sistemático, que parte en la práctica y dominio de habilidades básicas. Desarrollar en los alumnos la capacidad para generar soluciones posibles a un problema planteado, lo que supone un conocimiento importante de tecnología de actualidad. Contenidos Conceptuales (ORGANIZADO POR UNIDADES) UNIDAD 1.- Controlador Lógico Programable (PLC): Identificación del hardware de un PLC. Instalación, alambrado y características técnicas Identificación de fundamentos y operadores o recursos de un PLC Programación Monitoreo y análisis del funcionamiento de un programa PLC Mantenimiento y modificación de configuraciones o programas de un PLC UNIDAD 2.- Programador manual: Identificación de los recursos de un programador manual Operación de un programador manual Métodos / Actividades Generales Desarrollo de prácticas de laboratorio. Análisis de documentos (apuntes). Interpretación de catálogos. Clases expositivas con Data y computador. Planteamientos de problemas de automatización. Visitas técnicas a terreno. Utilización de PC. UNIDAD 3.- Software de programación: Identificación de los recursos de un software de programación de PLC Operación del software 5

6 Capacidades- Destrezas 1. Comprender y razonar lógicamente Analizar Clasificar 2. Aplicar Interpretar Ejecutar 3. Trabajo en equipo Coordinar Evaluar Valores - Actitudes 1. Trabajo Creatividad Honradez 2. Justicia Responsabilidad Compromiso 3. Verdad Solidaridad Disponibilidad 6

7 Planificación de Aula Por Estrategias de Aprendizaje Sector de Aprendizaje: Electricidad Nivel: Cuarto Medio Profesor: Juan Carlos Abarza Vega Aprendizaje (1/4): Monta, instala y desmonta un Controlador Lógico Programable Unidad: Controlador Lógico Programable (PLC) Semestre: 1er Semestre Horas: 32Hrs. Horas: 76Hrs. Estrategias Horas Fecha Analizar los objetivos, contenidos, actividades y metodología de 2 horas estudio del módulo, a través del diálogo con el profesor demostrando una actitud de compromiso y responsabilidad para enfrentar los nuevos desafíos. Identificar el hardware de un PLC, mediante experiencias de laboratorio y lectura de apuntes relacionados al tema, demostrando una actitud de compromiso y responsabilidad en la manipulación de los dispositivos tecnológicos usados en la práctica. Ejecutar la instalación y alambrado de un PLC, y analizar e interpretar sus características técnicas, a través de experiencias prácticas de laboratorio y lectura de apuntes relacionados al tema, demostrando una actitud de responsabilidad y compromiso en el aprendizaje de las materias tratadas. Identificar los fundamentos y operadores o recursos de un PLC, a través de la lectura de apuntes y manuales relacionados al PLC utilizado, demostrando una actitud de compromiso y disponibilidad para enfrentar los desafíos presentados. 6 horas 8 horas 16 horas EVALUAC: DIAGNÓST. EVALUAC: SUMATIVA EVALUAC: SUMATIVA NOTA: Entre cada evaluación sumativa, se realizarán evaluaciones formativas para ir observando el aprendizaje de los alumnos. Aprendizaje (2/4): Programa un PLC Semestre: 1er Semestre Horas: 44Hrs. Unidad: Controlador Lógico Programable (PLC) Horas: 76Hrs. Estrategias Horas Fecha Ejecutar y analizar la programación de un PLC FACON, mediante 12 horas prácticas de laboratorio con módulos didácticos y lectura de apuntes, demostrando una actitud de compromiso y responsabilidad en el desarrollo de tareas encomendadas de tipo individual y grupal. Ejecutar y evaluar el monitoreo y análisis del funcionamiento de un programa PLC, a través de experiencias prácticas de 16 horas EVALUAC: SUMATIVA 7

8 laboratorio (uso de PLC y computadores) y lectura de apuntes relacionados al tema, demostrando una actitud de responsabilidad y compromiso en el análisis correcto de programaciones hechas. Ejecutar y coordinar el mantenimiento y modificación de configuraciones o programas de un PLC, a través de la lectura de apuntes y la realización de laboratorios prácticos con módulos didácticos, demostrando una actitud de responsabilidad y creatividad para mejorar programaciones de PLC hechas con anterioridad. 16 horas EVALUAC: SUMATIVA EVALUAC: SUMATIVA NOTA: Entre cada evaluación sumativa, se realizarán evaluaciones formativas para ir observando el aprendizaje de los alumnos. Aprendizaje (3/4): Opera un Programador Manual Semestre: 2 Semestre Horas: 36Hrs. Unidad: Programador manual Horas: 36Hrs. Estrategias Horas Fecha Interpretar y ejecutar la identificación y programación de un 8 horas PLC, mediante prácticas de laboratorio con módulos didácticos y ejercicios entregados por el profesor, demostrando una actitud de disponibilidad, responsabilidad y solidaridad para enfrentar desafíos grupales. Ejecutar la identificación de los recursos de un programador manual para el PLC FACON, mediante prácticas de laboratorio con módulos didácticos y programador, demostrando una actitud de compromiso, responsabilidad y solidaridad en el desarrollo de trabajos grupales. Ejecutar la operación de un programador manual, a través de experiencias prácticas de laboratorio (uso de programador y módulos didácticos), y lectura de apuntes relacionados al tema, demostrando una actitud de responsabilidad y disponibilidad para enfrentar los desafíos de las tecnologías aplicadas. 12 horas 16 horas EVALUAC: SUMATIVA EVALUAC: SUMATIVA EVALUAC: SUMATIVA NOTA: Entre cada evaluación sumativa, se realizarán evaluaciones formativas para ir observando el aprendizaje de los alumnos. 8

9 Aprendizaje (4/4): Opera un Software de Programación Unidad: Software de Programación Semestre: 2 Semestre Horas: 32Hrs. Horas: 32Hrs. Estrategias Horas Fecha Analizar la Identificación de los recursos de un software de 16 horas programación de PLC, mediante clases expositivas con Data y lectura de apuntes relacionados, demostrando una actitud de compromiso y responsabilidad en el análisis del software respectivo. Ejecutar y evaluar la operación del software de programación para un PLC FACON, a través de experiencias prácticas de laboratorio y lectura de apuntes relacionados al tema, demostrando una actitud de compromiso, disponibilidad y solidaridad para el aprendizaje grupal e individual. 16 horas EVALUAC: SUMATIVA EVALUAC: SUMATIVA NOTA: Entre cada evaluación sumativa, se realizarán evaluaciones formativas para ir observando el aprendizaje de los alumnos. 9

10 Tema INDICE Página Introducción..12 Controladores Lógicos Programables..15 La Unidad Central de Procesamiento...15 Dispositivos de entrada y salida (I/O) 19 Scan 19 Cuestionario de auto-aprendizaje Secuencia de operación de un PLC Funciones adicionales Clasificación de los PLC.. 25 PLC tipo compacto PLC tipo modular...27 Campos de aplicación de los PLC. 28 Algunas definiciones importantes..29 Cuestionario de auto-aprendizaje 2 31 Lógica cableada y lógica programada...32 Lógica de combinación.33 Lógica secuencial..34 Estructura del diagrama ladder y terminología Simbología de contactos..41 Cuestionario de auto-aprendizaje 3 43 Reglas de codificación de nemónicos...44 Técnicas de simplificación...49 Programación. 52 Modos de servicio de un PLC..52 Funciones de servicio de un PLC...52 Conexionado de las entradas y salidas (I/O) 54 Entradas..54 Salidas.57 Cuestionario de auto-aprendizaje

11 Tema Página Programación de un PLC 64 Definición del problema de control.64 Definición de la estrategia 65 Ejemplos de programación Cuestionario de auto-aprendizaje 5 80 Ejercicios prácticos para realizar en clases Monografía Biblioteca virtual

12 INTRODUCCIÓN El desarrollo e introducción de los relés, fue un paso gigantesco hacia la automatización e incremento de la producción. La aplicación de los relés hizo posible añadir una serie de lógica a la operación de las máquinas y de esa manera reducir la carga de trabajo en el operador, y en algunos casos, eliminar la necesidad de operadores humanos. Por ejemplo, los relés hicieron establecer automáticamente una secuencia de operaciones, programar tiempos de retardo, conteo de evento o hacer un evento dependiente de que ocurrieran otros. Los relés con todas sus ventajas, tienen también naturalmente sus desventajas, tienen solo un período de vida; su naturaleza electromecánica dictamina, que después de un tiempo de uso serán inservibles, sus partes conductores de corriente pueden en un momento quemarse o fundirse, desbaratando la lógica establecida y requiriendo su reemplazo. Tal vez la inconveniencia más importante de la lógica con relés es su naturaleza fija. La lógica de un panel de relés es establecida por los ingenieros de diseño, simplemente entonces colocando relés en el panel y se alambra como se prescribe. Mientras la máquina dirigida por el panel de relés continua llevando a cabo los mismos pasos en la misma secuencia, todo está perfecto, pero cuando existe un rediseño en el producto o un cambio de producción en las operaciones de esa máquina o en su secuencia, la lógica del panel debe ser rediseñada. Si el cambio es lo suficientemente grande, una opción más económica puede ser desechar el panel actual y construir uno nuevo. Este fue el problema encarado por los productores de automóviles a mediado de los setenta. A lo largo de los años se habían altamente automatizado las operaciones de producción mediante el uso de los relés, cada vez que se necesitaba un cambio, se invertía en el una gran cantidad de trabajo, tiempo y material, sin tomar en cuenta la gran cantidad de tiempo de producción perdido. La computadora ya existía en esos tiempos y se dio la idea a los fabricantes de la clase de control, que lo que ellos necesitaban podría ser llevado acabo con algo similar a la 12

13 computadora. Las computadoras en si mismas, no eran deseables para esta aplicación por un buen número de razones. Es así como nacieron los Controladores Lógicos Programables (PLC.- Programable Logic Controller). Las primeras compañías en comenzar a crear estos PLC s, fueron GE-Fanuc, Reliance Electric, Modicon, Digital Equipment Co. Los primeros PLC se usaron solamente como reemplazo de relés, es decir, su capacidad se reducía exclusivamente al control On-Off (de dos posiciones) en máquinas y procesos industriales. La gran diferencia con los controles por relés es su facilidad de instalación, ocupan menor espacio, costo reducido y proporcionan autodiagnósticos sencillos. En su creación, los requerimientos sobre los cuales se han desarrollado los PLC s, los enumeró la General Motors, de la siguiente manera: 1) El dispositivo de control, deberá ser fácil y rápidamente programable por el usuario con un mínimo de interrupción. 2) Todos los componentes del sistema deben ser capaces de operar en plantas industriales sin un especial equipo de soporte, de hardware o de ambiente. 3) El sistema debe ser de fácil mantenimiento y reparación. Deberá diseñarse con indicadores de status y modularidad para facilitar las reparaciones y la búsqueda de errores. 4) El sistema deberá ocupar menor espacio que los sistemas de relés y deberá consumir menor potencia que los sistemas de control por relés. 5) El PLC deberá ser capaz de comunicarse con un sistema de datos para propósitos de monitoreo. 6) Deberá ser capaz de trabajar con 120 Volts de corriente alterna y con elementos estándar de control, con interruptores de presión, interruptores de límite, etc. 7) Las señales de salida deberán ser capaces de manejar arranques de motores y válvulas solenoide que operan a 120 Volts de corriente alterna. 8) Deberá ser expandible desde su mínima configuración hasta su máxima, con una mínima de alteración y de tiempo perdido. 9) Deberá ser competitivo en costo de venta e instalación, respecto de los sistemas a base de relés. 13

14 10) La estructura de memoria empleada deberá ser expandible a un mínimo de 400 palabras o elementos de memoria. Los PLC actuales no solamente cumplen estos requisitos si no que lo superan. Es una computadora de propósito específico que proporciona una alternativa más flexible y funcional para los sistemas de control industriales. Hoy las fábricas automatizadas deben proporcionar en sus sistemas, alta confiabilidad, gran eficiencia y flexibilidad, y esto es logrado gracias a la introducción (cada día mayor) de los Controladores Lógicos Programables, también llamados PLC. Este módulo pretende como objetivo principal desarrollar en el alumno la capacidad de operar y programar un Controlador Lógico Programable (PLC), de amplia utilización industrial y comercial, en el contexto de los sistemas de control automático. Es importante destacar que en este nivel de enseñanza el módulo es introductorio. En él, el alumno: Cablea y documenta un sistema controlado por un PLC. Interviene en la programación del PLC. Aplica los recursos de un PLC. Modifica, analiza, monitorea y documenta circuitos de control. Resuelve problemas prácticos basados en el uso y programación del PLC. Respecto de la relación con otros sectores de la Formación General, el módulo presenta la oportunidad de reforzar y complementar, en un contexto de aplicación, los siguientes aprendizajes: Matemática: Principalmente en el ámbito de la lógica preposicional, estructuras y lenguajes de programación. Física y Química: El trabajo con sensores permite estudiar un sin número de fenómenos de transformación de energía, parámetros físicos con sus correspondientes unidades y formas de medición. Lenguaje y Comunicación: Lectura comprensiva de instrucciones, elaboración de informes y conclusiones a partir de observaciones. Idioma extranjero (Inglés): Traducción e interpretación de manuales y catálogos. 14

15 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES Un Controlador Lógico Programable (también llamado Autómata Programable), es un dispositivo de estado sólido usado para el control de máquinas o procesos por medio de un programa almacenado y la realimentación desde los dispositivos de entrada/salida. De acuerdo a la National Electrical Manufacturers Association (NEMA), un Controlador Programable es: Un aparato electrónico operado digitalmente, que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones para implementar funciones específicas, tales como lógica, secuenciación, registro y control de tiempos, conteo y operaciones aritméticas para controlar, a través de módulos de entrada/salida digitales (On-Off) o analógicos (1-5 Vcc, 4-20 ma, etc.), varios tipos de máquinas o procesos. El Controlador Lógico Programable (de aquí en adelante PLC), está compuesto primariamente, por dos secciones básicas: la Unidad Central de Procesamiento (CPU) y la interfase de entrada/salida (I/O). En el siguiente diagrama de bloques se puede observar la relación existente entre estas secciones. Entradas Unidad Central de Procesamiento Salidas Figura 1.- Secciones básicas de un PLC Para mayor entendimiento, explicaremos cada una de las funciones de estos bloques. La Unidad Central de Procesamiento: (De aquí en adelante CPU), es la encargada de estar monitoreando constantemente el sistema de acuerdo al programa interno que contiene; en otras palabras, se podría decir es el cerebro del Autómata. 15

16 En ella se observan tres partes principales: el procesador, la memoria y la fuente de alimentación. Unidos estos elementos, proporcionan la inteligencia al Controlador. La figura siguiente, muestra una ilustración simplificada de la CPU. Procesador Memoria Alimentación de Poder Figura 2.- Diagrama de bloques de una CPU En ocasiones, la fuente de poder está incluida dentro del bloque de la CPU, pero también puede estar situada en forma separada, normalmente próximo al bloque que comprende al procesador y la memoria. El sistema de fuente de poder provee todos los niveles de tensión necesarios para asegurar la adecuada operación de todos los sistemas, ya sea del procesador como de los componentes de memoria. La CPU acepta (en otras palabras lee) los datos de entrada desde diversos elementos sensores, ejecuta el programa del usuario almacenado en la memoria y envía los comandos apropiados a los dispositivos de control de las salidas. Este proceso de lecturas de las entradas, ejecución del programa y control de las salidas, se realiza continuamente debido a un SCAN que el PLC ejecuta. El PLC posee un procesador, el cual entrega la rapidez con la se ejecutará el programa en nuestro Autómata. La principal función de este procesador, es comandar y gobernar las actividades del sistema completo. Este realiza su función mediante la interpretación y ejecución de una colección de sistemas de programas, conocido como el Ejecutivo. El ejecutivo es una colección de programas de supervisión que están permanentemente 16

17 almacenados y considerados una parte del controlador mismo. Mediante la ejecución del ejecutivo, el procesador puede realizar todas sus funciones de controlar, procesador, comunicar y otras funciones de almacenamiento. Estos programas permiten la comunicación con el procesador por medio de un dispositivo de programación u otro periférico, monitoreo de los dispositivos de campo, diagnóstico del sistema o de la máquina controlada o proceso, y ejecutar el programa de control. Varios tipos de procesadores son usados en PC s. Algunos controladores usan un procesador cableado en conjunto con un micro que efectúa las tareas del sistema. Típicamente, con esta disposición, el procesador cableado ejecuta el programa de lógica de escalera (Ladder), mientras que el procesador realiza tareas mayores, tales como la manipulación de datos, operaciones matemáticas, todas las comunicaciones con los otros dispositivos. Otros controladores pueden usar un único micro para realizar todas las funciones del sistema. Actualmente se utilizan varios microprocesadores para realizar las diferentes tareas del sistema. Esta disposición, en la cual se utilizan varios microprocesadores para realizar las diferentes tareas y compartir el control, se conoce como Multiprocesamiento. Al trabajar de esta manera, se reduce significativamente el tiempo de procesamiento total del sistema. Otra disposición del multiprocesamiento, coloca la inteligencia del microprocesador lejos de la CPU. Esta técnica, involucra interfases I/O (Input/Output) inteligentes que contienen un microprocesador, una memoria incorporada, un miniejecutivo que realiza las tareas de control en forma independiente. Los microprocesadores usados en PLCs, pueden ser además clasificados de acuerdo al tamaño de la palabra que ellos usan para realizar sus operaciones. Largos de palabra estándar son 4, 8 y 16 bits. Este largo de palabra afecta la velocidad en la cual estas operaciones son efectuadas. Por ejemplo un microprocesador de 16 bits, puede manipular datos más rápidamente que un micro de 8 bits, puesto que manipula el doble de información en una operación. La diferencia en el largo de palabra, se asocia con la capacidad y grado de sofisticación del controlador. La fuente de alimentación es la encargada de entregar todas las tensiones necesarias o requeridas para la adecuada operación de todas las secciones de la CPU. 17

18 La CPU posee internamente algunas memorias, las cuales cumplen diferentes funciones; existen memorias RAM, ROM, PROM, EPROM y EEPROM. La memoria RAM, por sus características, tiene que estar con energía para mantener la información almacenada y es por este motivo, que los PLC usan una batería de respaldo (Backup) para este fin y no perder así lo que está programado. Los PLC s, tienen diferentes capacidades de memoria, pero si la memoria es chica y se quiere almacenar un programa grande, el equipo no va a funcionar porque el programa no va a correr. A continuación, analizaremos en donde se utiliza una memoria u otra: a) MEMORIA DE USUARIO: El programa de usuario se graba generalmente en la memoria RAM, ya que no sólo ha de ser leído por el microprocesador, sino que ha de poder ser variado cuando el usuario lo desee, utilizando la unidad de programación. En algunos PLC, la memoria RAM se auxilia de una memoria sombra del tipo EEPROM. b) MEMORIA DE LA TABLA DE DATOS: La memoria de esta área, también es del tipo RAM y en ella se encuentra por un lado, la imagen de los estados de las entradas y salidas y, por otro, los datos numéricos y variables internas, como contadores, temporizadores, marcas, etc. c) MEMORIA Y PROGRAMA DEL SISTEMA: Esta memoria que junto con el procesador componen la CPU, se encuentra dividida en dos áreas: la llamada memoria del sistema que utiliza memoria RAM, y la que corresponde al programa del sistema o firmware, que lógicamente es un programa fijo grabado por el fabricante y, por tanto, el tipo de memoria utilizado es ROM. En algunos casos se suele utilizar una EPROM en caso de requerir borrarla. d) MEMORIAS EPROM Y EEPROM: Independientemente de otra aplicaciones, es tipo de memorias tiene gran aplicación como memorias copia para grabación y archivo de programas de usuario. 18

19 Dispositivos de entrada y salida (I/O): Estos dispositivos, forman la interfase por medio de la cual los dispositivos de campo (terreno) son conectados al PLC. Las señales desde los diferentes dispositivos de terreno, ya sean, botoneras, interruptores de posición, selectores, sensores inductivos, etc., son cableados a los terminales del dispositivo de entrada. Los elementos que serán controlados, tales como relés, válvulas solenoide, luces piloto y válvulas de posición son conectadas a los terminales de las interfases de salida. Otro componente del Controlador, aunque generalmente no se considera parte del éste, es el dispositivo de programación, el cual permite ingresar el programa de control a la memoria. El dispositivo de programación debe estar conectado al PLC solamente cuando se está ingresando un programa o se está monitoreando. Un computador portátil es comúnmente utilizado para ingresar el programa y mostrarlo, pero se cuenta generalmente, con la doble posibilidad. SCAN Durante la ejecución del programa, el procesador lee todas las entradas, toma esos valores y de acuerdo con la lógica de control, energiza o desenergiza las salidas, resolviendo de esta manera, el circuito escalera. Una vez que toda la lógica se ha resuelto, el microprocesador actualizará todas las salidas. El proceso de lecturas de entradas, ejecución del programa y actualización de las salidas, se conoce con el nombre de Scan. La siguiente figura, ilustra el proceso de Scan. 19

20 Lectura de las Entradas Ejecución del Programa Actualización de las Salidas Figura 3.- Proceso de Scan en un PLC El tiempo requerido para realizar un Scan único (Scan time), por lo general puede variar desde 1 mseg. hasta 100 mseg. Los fabricantes de PLC, generalmente especifican el tiempo de Scan basado solamente en la cantidad de memoria de aplicación utilizada (por ejemplo se puede decir 10 mseg./1 K de memoria programada). Sin embargo, el tiempo de Scan está afectado por otros factores. El uso de subsistemas I/O remotos, aumenta el tiempo de Scan como resultado de tener que transmitir las Entradas/Salidas actualizadas a los subsistemas remotos. El monitoreo del programa de control agrega también tiempo al Scan, puesto que el microprocesador tiene que enviar el estado de las bobinas y contactos a la pantalla o a otro dispositivo de monitoreo. El Scan, normalmente es un proceso continuo y secuencial de lectura de los estados de las entradas, evaluando la lógica de control y actualizando las salidas. El método de Scan común para monitorear las entradas al final de cada Scan, es inadecuado para ciertas 20

21 entradas extremadamente rápidas. Algunos PLC, proveen instrucciones de software que permitirán la interrupción del programa de Scan continuo, de modo de recibir una entrada o actualizar una salida inmediatamente. Estas instrucciones son muy útiles cuando el PLC debe reaccionar instantáneamente a entradas o salidas críticas. El tiempo de especificación de Scan, es una importante consideración en la selección de un PLC, puesto que esto, indica cuan rápido puede reaccionar el controlador para leer las entradas y resolver correctamente la lógica de control. Por ejemplo, si un controlador tiene un tiempo total de Scan de 10 mseg. y necesita monitorear una señal de entrada que cambia de estado durante un período de 8 mseg. (menos que el Scan), el PLC nunca será capaz de ver la señal, dando como resultado, un mal funcionamiento del proceso o de la máquina. 21

22 CUESTIONARIO DE AUTO-APRENDIZAJE 1 Estimado alumno, el presente cuestionario tiene por objetivo que usted pueda realizar un auto-aprendizaje producto de la lectura de la materia recién tratada y el desarrollo de las respuestas frente a cada pregunta planteada. 1) Anterior a los PLC, qué elementos se utilizaban para realizar el control de diversas máquinas o procesos en una industria? 2) Explique cual es la diferencia de los PLCs en comparación con los sistemas de relés. 3) Indique los requerimientos que enumeró General Electric para el desarrollar los PLC. 4) Defina un Controlador Programable de acuerdo a la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) 5) Dibuje un diagrama de bloques con las secciones básicas de un PLC. 6) Explique qué función cumple la Unidad Central de Procesamiento (CPU) 7) Dibuje un diagrama de bloques con las partes constitutivas de la CPU. 8) Explique que es un SCAN. 9) Explique que es el MULTIPROCESAMIENTO y que ventajas tiene. 10)Indique cuales son los tipos de memorias que se pueden utilizar en los PLCs. 11)Explique qué función cumple la batería de respaldo (backup) en un PLC. 12)Explique con sus palabras qué son los dispositivos de entrada y salida, y además nombre a lo menos 6 dispositivos (3 de entrada y 3 de salida) 13)Dibuje un diagrama de bloques de un SCAN. 14)Explique con sus palabras cuáles son los factores que influyen en el tiempo de un SCAN. 15) Qué pasa cuando se tiene conectada una entrada al PLC, que cambia de estado más rápido que el tiempo de SCAN? Fundamente. 22

23 SECUENCIA DE OPERACIÓN DE UN PLC A continuación, veremos el proceso o secuencia de operación de un PLC. Al encender el procesador, éste efectúa un auto chequeo de encendido e inhabilita las salidas. Entra en lo que se llama modo de operación normal. Después de realizar esto, el procesador lee el estado en que se encuentran todas las entradas y las almacena en una zona especial de memoria llamada tabla de imagen de entradas. En base a su programa de control almacenado, el PLC modifica otra zona especial de memoria llamada tabla de imagen de salida. Luego, el procesador actualiza el estado de las salidas copiando hacia los módulos de salida el estado de la tabla de imagen de salidas (éstas controlan el estado de los módulos de salida del PLC, relés, triacs, etc.). Finalmente, vuelve al segundo paso. A cada ciclo de ejecución de esta lógica, se le denomina ciclo de barrido (Scan) que generalmente se divide en: I/O Scan y Program Scan. 23

24 FUNCIONES ADICIONALES El PLC, generalmente posee algunas funciones adicionales, las cuales hacen de éste, un dispositivo confiable y seguro. a) Auto chequeo de fallas: En cada ciclo de Scan, el PLC efectúa un chequeo de funcionamiento del sistema, reportando el resultado en bits internos que pueden ser accesados por el programa del usuario. b) Inicializaciones: Cada tipo de partida de un microprocesador también es reportada en bits internos de la memoria del PLC. c) Salvaguarda de Estados: Es posible indicar al PLC el estado deseado de algunas salidas o variables internas en caso de falla o falta de energía en el equipo. Esto es esencial cuando se requiere proteger algunos externos de salida. d) Modularidad: Gracias a la utilización de Microprocesadores, es posible expandir los sistemas a través de módulos de expansión de acuerdo al crecimiento del sistema. Es posible expandirse en Entradas y Salidas digitales, análogas, etc., como así también en unidades remotas y de comunicación. e) Direccionamiento de Entradas y Salidas: Como puede existir gran cantidad de entradas y salidas, es necesario indicarle a la CPU la dirección de la Entrada o Salida a la que el programa usuario se está refiriendo. El direccionamiento de Entradas y Salidas en la programación de un PLC, consiste en informar a la CPU, de acuerdo al formato empleado por el fabricante, la dirección lógica de las diferentes Entradas y Salidas. 24

25 CLASIFICACION DE LOS PLC Debido a la gran variedad de PLCs, tanto en sus funciones, en su capacidad, en su aspecto físico y otros, es posible clasificar los distintos tipos en varias categorías. PLC tipo Compacto Estos PLC s tienen incorporado la fuente de alimentación, su CPU y módulos de Entrada y Salida, en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos (alrededor de 500 I/O), su tamaño es superior a los nano PLC, los cuales manejan generalmente un numero inferior a 100 Entradas y Salidas. Los PLCs compactos soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como: Entradas y salidas análogas. Módulos de contadores rápidos. Módulos de comunicaciones. Interfases de operador. Expansiones de Entradas y Salidas. Estos PLCs, están pensados para aplicaciones pequeñas pero no olvidemos que disponen desde cálculos matemáticos básicos, hasta calendario real con la posibilidad de activar variables en función del tiempo, o sea, durante un determinado espacio de tiempo, desde segundos hasta años. Además de la memoria de trabajo, RAM, disponen de una memoria EEPROM o FLASHRAM la cual permite asegurar la salvaguarda del programa por tiempo ilimitado. Para alimentación de sus entradas, ofrecen una tensión de 24Vcc y unos 250mA, para mayores consumos (detectores y fotoceldas principalmente) se implementa una fuente externa de mayor calibre. Casi todos disponen de la posibilidad de utilizar algunas de sus entradas como entradas rápidas y detectar impulsos desde 100µseg., o bien, de utilizarlas como contadores rápidos hasta 10kHz, también tienen salidas especiales para generar impulsos para control de motores paso a paso o equipos que requieran impulsos de una frecuencia rápida, normalmente hasta 5kHz. Existen algunos PLCs que disponen de dialogo automático entre ellos y pueden comunicarse con dos hilos a una distancia de 25

26 hasta 200 mts. Y es ideal para el intercambio de información en instalaciones o líneas más o menos lejanas entre ellas. Algunas características especiales, se enumeran a continuación: Memoria de 1KB, unas 1000 instrucciones. Reloj calendario. 32 temporizadores, 16 Contadores (ascendentes y descendentes), registros LIFO/FIFO, programadores cíclicos. Control analógico externo. Programación: lista de instrucciones, contactos, Grafcet. Protección de programas (sin posibilidad de acceso). Conversión BCD a binario (reversible). Saltos de programa condicionados. Además de operaciones matemáticas básicas, raíz cuadrada y exponenciación. Entrada RUN/STOP, salida de seguridad o defecto. Posibilidad de entrada o salida analógica. Variables numéricas de 16 bits constantes. Información de sistema (bits y palabras sistema). La principal característica es el precio, cada vez más bajo. 26

27 PLC tipo Modular Estos PLCs se componen de un conjunto de elementos, que conforman el controlador final. En otras palabras está separado por partes. Estos son: Rack. Fuente de alimentación. CPU. Módulos de I/O. De estos tipos, existen desde los denominados MicroPLC que soportan gran cantidad de I/O, hasta los PLCs de grandes prestaciones que permiten manejar miles de I/O. Además, este tipo de PLC, permite una ampliación de sus posibilidades, es decir, se amplían con los diferentes módulos que necesiten, entre los que se cuentan: Entradas y salidas digitales o analógicas. Entradas y salidas combinadas. Comunicaciones. Contador rápido. Regulación. Pesaje. Funciones especiales. Este PLC se compone de un chasis principal, en el cual están alojados los diferentes módulos, estos son limitados, principalmente en números, en función de las características del PLC. Hoy día prácticamente todos los PLCs utilizan BUS Serie, el cual permite una distancia mayor entre los Rack y, por supuesto, un soporte de dialogo entre ellos mas simple (2 o 4 hilos trenzados y apantallados, o cable coaxial). Los chasis son desde 2 hasta 10 emplazamientos, los hay que llevan integrada la fuente de alimentación y la CPU. Existen fuentes de alimentación de varias tensiones (en función de los consumos de los módulos), existen CPU s mas o menos potentes, con mas o menos memoria, esto permite disponer de PLC s prácticamente a medida, de acuerdo a las necesidades del usuario. 27

28 CAMPOS DE APLICACIÓN DEL PLC El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del Hardware y Software amplia continuamente este campo para poder para satisfacer las necesidades que se detectan en el aspecto de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario realizar procesos de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industrial de cualquier tipo al de transformaciones industriales, de control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, las extremas facilidades de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficiencia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se reduce necesidades tales como: Espacio reducido. Procesos de producción periódicamente cambiantes. Maquinaria de procesos variables. Instalación de procesos complejos y amplios. Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso. A continuación, se muestran algunos ejemplos de aplicaciones de los PLC s. a) MANIOBRAS DE MAQUINAS Maquinaria industrial del mueble y la madera. Maquinaria en procesos de grava, arena y cemento. Maquinarias en la industria del plástico. Maquinas-herramientas complejas Maquinaria de ensamblaje. Maquinas de transferencia. 28

29 b) MANIOBRA DE INSTALACIONES Instalaciones de aire acondicionado y calefacción. Instalaciones de seguridad. Instalaciones de almacenamiento y transporte. Instalaciones de plantas embotelladoras. Instalaciones en la industria automotriz. Instalación de tratamientos térmicos. Instalaciones de la industria azucarera. Instalaciones de plantas procesadoras de papel. Instalaciones de plantas procesadoras de maderas ALGUNAS DEFINICIONES IMPORTANTES Bits: Unidad más pequeña de información y puede tener sólo dos estados; activo (On) o inactivo (Off). Puede utilizarse para almacenar variables lógicas o números en aritmética binaria, pero también combinado con otros bits, puede almacenar tipos de datos complejos. Nibble o Cuarteto: Se le llama a la agrupación de cuatro bits y se utiliza principalmente en código BCD. Byte u Octeto: Es la agrupación de ocho bits y puede almacenar un carácter (generalmente ASCII), un número entre 0 y 255, dos números BCD u ocho indicadores de 1 bit. Word o Palabra: Una palabra o Word, consta de un número fijo de bits, aunque este número varía de un procesador u otro. Generalmente, se utilizan palabras de largo 16 Bites y 32 Bits. 29

30 Baudio: Esta es la medida de velocidad de transmisión de datos. Representa la cantidad de bits que es posible transferir por segundo. Resolución Depende de la cantidad de bits del conversor usado, generalmente se requiere una resolución NO inferior a 10 bits. Tiempo de conversión Corresponde al tiempo empleado en convertir el valor analógico en su correspondiente valor discreto. Este es un factor muy importante ya que define el tipo de aplicación para el cual puede emplearse el modulo. Generalmente en control de procesos, la velocidad de variación de las variables es relativamente lenta, sobre 1 segundo, por lo cual, las exigencias de seguridad en los módulos analógicos, no son muy exigentes. Generalmente razones de conversión del orden de los milisegundos es suficiente. Número de canales Corresponde a la cantidad de entradas o salidas que puede manejar el modulo, generalmente están agrupadas en 4 o mas I/O. También existen agrupaciones de entradas y salidas agrupadas en un solo modulo. Tipo de entrada Corresponde al tipo de entrada que es posible manejar el modulo, estas pueden ser entrada o salida en corriente, 4-20mA, 0-20mA, en tensión, 0-10V, -10V a +10V, Termocupla, PT100, etc. Los primeros módulos analógicos que se incorporaron a los PLC s, solo podían un determinado tipo de entradas, sin embargo hoy en día, es posible encontrar módulos de propósitos generales configurables por software que permiten combinar distintos tipos de entrada o de salida. 30

31 CUESTIONARIO DE AUTO-APRENDIZAJE 2 Estimado alumno, el presente cuestionario tiene por objetivo que usted pueda realizar un auto-aprendizaje producto de la lectura de la materia recién tratada y el desarrollo de las respuestas frente a cada pregunta planteada. 1) Nombre paso a paso la secuencia de operación de un PLC. 2) Nombre a lo menos 3 funciones adicionales de los PLC y explíquelas con sus palabras. 3) Cómo se clasifican los PLC de acuerdo al tamaño? 4) Realice un cuadro comparativo con a lo menos 5 diferencias entre los PLC compacto y modulares. 5) Nombre a lo menos 3 tipos de módulos adicionales que pueda soportar un PLC Compacto. 6) Cuál la función de un RACK en un PLC Modular? 7) Explique en qué se ve reflejado la eficiencia de un PLC en un proceso productivo (ventajas) 8) Nombre a lo menos 3 tipos de campos de aplicación (que no aparezcan en el apunte) en donde se podría utilizar un PLC. 9) Qué es un BITS? 10)De qué sirve tener una buena RESOLUCIÓN para manejar señales con los PLC. 11) Qué es un BAUDIO? 12) A qué se refiere el NÚMERO DE CANALES? 13) Qué ventaja tiene el uso de diferentes Número de Canales? Fundamente. 14)Nombre a lo menos 2 tipos de entrada que se puedan utilizar en un PLC. 15)Hoy existen módulos configurables por software. A qué se refiere esto? 31

32 LÓGICA CABLEADA Y LÓGICA PROGRAMADA La lógica cableada se refiere a la lógica del control de funciones (temporización, secuenciamiento y control) que están determinados por la forma como están interconectados. En contraste con el control programable, en el cual las funciones lógicas son programables y fácilmente cambiadas, la lógica cableada es fija y cambiable solamente alterando la forma como se encuentran conectados los dispositivos. La primera función de un PLC, es reemplazar el sistema de control lógico cableado existente o implementar las funciones de control para sistemas nuevos. La implementación de lógica de relés con PLC, esta basada en tres funciones lógicas básicas (AND, OR, NOT). Estas funciones son utilizadas ya sea para trabajarlas individualmente o combinadas para formar instrucciones que determinaran si el dispositivo será o no activado. El cómo estas instrucciones son implementadas para activar los comandos del PLC es lo que se conoce con el nombre de Lenguaje de programación. Los lenguajes mas ampliamente utilizados para la implementación de control ON/OFF y el secuenciamiento, son los siguientes: Los diagramas escaleras. Los postulados nemónicos. Las ecuaciones Booleanas. El más convencional de estos lenguajes, es el Diagrama Escalera o LADDER (también llamados Lógica de Contactos). El diagrama LADDER es un tipo de lenguaje gráfico para sistemas de control automáticos y ha sido usado por largo tiempo en el mundo. Hoy en día, es el lenguaje mas antiguo y popular para sistemas de control automáticos. Originalmente, sólo tenía elementos básicos disponibles (contacto abierto NO, contacto cerrado NC, bobinas de salida, temporizadores, contadores). Con la aparición de los PLC basados en microprocesadores, se fueron incluyendo más elementos para realizar lógicas más complejas (contactos diferenciales, bobinas retentivas, entre otras). 32

33 LOGICA DE COMBINACIÓN La lógica de combinación de un diagrama LADDER, es un circuito que combina uno o más elementos de entrada en serie o paralelo, los cuales envían el resultado a los elementos de salida, que pueden ser bobinas, temporizadores/contadores y otras instrucciones de aplicación. 33

34 LOGICA SECUENCIAL La lógica secuencial es un circuito con control por realimentación (feedback), o sea, la salida del circuito debe ser realimentada como una entrada al mismo circuito. El resultado de esta salida no debe alterarse, inclusive si la condición cambia volviendo a la posición original. Este proceso puede ser explicado por un circuito ON/OFF de enganche para un accionamiento de motor como el que se muestra a continuación. 34

35 ESTRUCTURA DEL DIAGRAMA LADDER Y TERMINOLOGIA Como lo muestra el diagrama anterior, el diagrama LADDER puede ser dividido dentro de muchas celdas pequeñas. Una celda esta conformada por un reglón y una columna y puede acomodar un elemento. Un diagrama LADDER puede estar formado por la conexión de todas las celdas juntas de acuerdo a los requerimientos específicos. Las terminologías relacionadas al diagrama LADDER son mostradas a continuación. 1.- Contacto El contacto es un elemento que puede ser de estado abierto o cerrado. Existe el llamado contacto de entrada (en el PLC FACON se utiliza la referencia X) y su referencia viene desde una señal externa al PLC. También existe el contacto relé (en el PLC FACON se utiliza la referencia Y) y este contacto refleja el estado de una bobina de un relé. La relación entre el número de referencia y el estado del contacto, depende del tipo de contacto. 35

36 2.- Relé Es similar a un relé convencional, o sea, consiste en una bobina y un contacto como el que se muestra en el diagrama siguiente. Debemos energizar primero la bobina del relé (usando una instrucción OUT) en orden para energizar el relé. Después que la bobina es energizada, el estado del contacto será puesto a ON también. Como lo muestra el diagrama anterior, si Y0 se coloca ON, los contactos de relé se cambiarán de estado. Existen cuarto tipos de relés para el PLC FACON, nombrados YΔΔΔ (relé salida), MΔΔΔΔ (relé interno), SΔΔΔ (relé de paso) y TRΔΔ (relé temporario); Los triángulos (Δ) son los números correlativos. Los estados de los relés salida, deben ser enviados al bloque terminal de salida. 3.- Línea origen Es la línea de partida que se encuentra ubicada al costado izquierdo del diagrama LADDER. 4.- Elemento El elemento es la unidad básica de un diagrama LADDER. Un elemento consiste de dos partes como se muestra en siguiente diagrama. Una parte es el símbolo del elemento el cual es llamado código OP y otra parte es el número de referencia el cual es llamado operando. 36

37 5.- Nodo El nodo es el punto de conexión entre dos o más elementos. 6.- Bloque Es un circuito que consiste de dos o más elementos. Existen dos tipos básicos de bloques: Bloque serie: Dos o más elementos están conectados en serie para formar un circuito de reglón individual. Ejemplo: Bloque paralelo: el bloque paralelo es un tipo de paralelaje cerrado formado por elementos paralelos o bloques serie conectados en paralelo. Ejemplo: 37

38 7.- Rama o derivación En algunos reglones, la rama o derivación es obtenida si al costado derecho de una línea vertical es conectado con dos o más líneas de circuitos. Ejemplo: Una línea de unión se define como otra línea vertical al lado derecho de una línea de rama que une los circuitos de la rama en un circuito cerrado (formando un bloque paralelo). Esta línea vertical se llama línea de unión. Si se conectan los lados derecho e izquierdo de la línea vertical con dos o más filas de circuitos, entonces es una línea de rama y una línea de unión como se muestra abajo. 8.- Reglón o cadena El reglón o cadena es un circuito que representa una función especificada. Consiste en los elementos, ramas, y bloques. El reglón es la unidad básica en el Diagrama LADDER que es capaz de ejecutar las funciones completas, y el programa de Diagrama de Escalera es formado por la conexión de reglones juntos. El principio del reglón es la línea del origen. Si 38

39 dos circuitos son conectados por una línea vertical, entonces ellos pertenecen al mismo reglón. Si no hay ninguna línea vertical entre los dos circuitos, entonces ellos pertenecen a dos reglones diferentes. La simbología de contactos es una forma muy simple de expresar la lógica de control en términos de símbolos los cuales son utilizados en esquemas de control con relés. Si el lenguaje del controlador esta en diagrama escalera, la traslación desde lógica de relés existente a la lógica programada, se realiza en un solo paso. Si el lenguaje esta en postulados nemónicos o en ecuaciones de Boole, es conveniente trasladarlo a lógica de contactos para lograr una fácil y rápida comprensión del problema. La siguiente ilustración, muestra un diagrama escalera. X0 X1 X2 Y1 X3 X4 X5 X6 X7 Figura 4.- Diagrama Escalera de un circuito El escalón corresponde a la simbología de contacto requerida para controlar una salida. Algunos controladores permiten que un escalón tenga múltiples salidas, pero UNA salida o escalón es la convención. Un programa de diagrama escalera completo, consiste entonces en varios escalones, cada uno controlando una salida. Cada escalón es una combinación de las condiciones de entradas (símbolos) conectados de izquierda a derecha entre dos líneas verticales, con el símbolo que representa la salida en el extremo derecho. Los símbolos que representan las entradas son conectados en serie, paralelo o en alguna 39

40 combinación para obtener la lógica deseada. Cuando este completo un diagrama escalera para el control de algún proceso, se tendrán varios escalones, cada uno de los cuales controlaran una salida especifica. El concepto de escalón programado, es una conversión directa de un escalón de escalera realizada con lógica de relés cableada, en la cual los dispositivos de entrada son conectados en serie o en paralelo para controlar diversas salidas. Cuando se activa, estos dispositivos de entrada permitirán ya sea que el flujo de corriente circule a través del circuito o interrumpiéndolo, mediante la acción de la conmutación de los dispositivos de entrada. Los símbolos de entrada en un escalón de una escalera pueden representar señales generadas desde dispositivos conectados a las entradas, conectadas a un dispositivo de salida, o desde salidas internas del PLC. Cada símbolo en el escalón tendrá un número de referencia, el cual es la dirección en la memoria donde el status corriente (1 o 0) para la entrada referenciada es almacenado. Cuando la señal de entrada se conecta a la entrada o salida, la dirección se relaciona también con el terminal donde la señal cableada se conecta. La dirección entonces para una entrada/salida dada puede ser usada a través de todo el programa tantas veces como se requiera por el control lógico. Esta característica del PLC es muy ventajosa comparada con el hardware correspondiente a los circuitos con relés, donde contactos adicionales frecuentemente requieren hardware adicional. En la figura 4, las entradas analógicas de control están rotuladas como X0 a X7, y la salida esta indicada como Y1. Como estos símbolos son normalmente referenciados es dependiente del PLC, pero la mayoría son referenciados utilizando direccionamiento numérico con numeración Octal (Base 8) o decimal (Base 10). Además se ilustra que cualquier paso completo (todos los contactos cerrados o verdaderos) desde la izquierda a la derecha, energizarán las salidas (Y1), con excepción de cualquier paso de flujo de potencia inverso. La potencia tiene un flujo a través de X0, X1 hacia debajo de la conexión vertical, luego se vuelve a través de X4, luego hacia X6 y X7 para completar el camino. Esta trayectoria se conoce con el nombre de serpiente, el cual es frecuentemente requerido en lógica cableada. Si se requiere la trayectoria escalera, se pueden hacer ajustes fáciles a los diagramas escaleras. En general, los flujos de potencia son desde izquierda a derecha, al igual que desde arriba hacia abajo, a través de las conexiones verticales de ramas en paralelo. 40