Este documento presenta información sobre automatización de procesos con autómatas programables (PLC). Explica las ventajas de la lógica programada sobre la lógica cableada, así como definiciones y áreas de aplicación de los PLC. También resume brevemente la historia de los PLC y describe elementos básicos como entradas/salidas, representación de información, compuertas lógicas y lenguajes de programación.

1. A&DASV5,05/99N°1
Totally Integrated
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TIA
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
CON AUTÓMATAS
SIMATIC S7

2. A&DASV5,05/99N°2
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TIA
LÓGICA CABLEADA vs LÓGICA PROGRAMADA
A través de contactores y relés
Altos conocimeinto técnico para
mantenimeinto por parte del operario
Variación de secuencias  Variación de
cableado
Imposible procesos complejos
Sustitución de circuitos auxiliares y de
mando
Procesos de alta complejidad
Variación de secuencias sin variación de
cableado
Poco conocimiento técnico por parte del
operario

3. A&DASV5,05/99N°3
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DEFINICIÓN Y APLIACIONES
DEFINICIÓN
Controlador Lógico Programable (PLC) o
Autómata Programable: máquina
electrónica diseñada para controlar en
tiempo real y en medio industrial
procesos secuenciales
AREAS DE APLICACIÓN
Espacio reducido.
Procesos de producción periódicamente
cambiantes.
Procesos secuenciales.
Maquinaria de procesos variables.
Instalaciones de procesos complejos y
amplios.
Chequeo de programación centralizada
de las partes del proceso.

4. A&DASV5,05/99N°4
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Menor tiempo de elaboración de
proyectos.
Posibilidad de realizar modificaciones sin
costo añadido en otros componentes.
Mínimo espacio de ocupación.
Menor costo de mano de obra.
Mantenimiento económico.
Posibilidad de gobernar varias máquinas
con el mismo autómata.
Menor tiempo de puesta en
funcionamiento.
Reutilizable en otras máquinas o
sistemas de producción.
VENTAJAS / DESVENTAJAS
Adiestramiento de técnicos.
Impacto social
Capacitación a operarios
Reubicación de personal

5. A&DASV5,05/99N°5
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TIA
BREVE HISTORIA
En 1960 Bedford Associates propuso un
Controlador Digital Modular (MODICON,
MOdular DIgital CONtroler)
El MODICON 084 resultó ser el primer
PLC del mundo en ser producido
comercialmente.
En los 70 máquinas de estado
secuenciales y CPU basadas en
desplazamiento de bit.
Los AMD 2901 y 2903 fueron muy
populares en el Modicon y PLC's A-B
En 1973 primer sistema de comunicación
bus Modicon (Modbus)
En los 80 intento de estandarización de
las comunicaciones con el protocolo MAP
(Manufacturing Automation Protocol) de
General Motor's
En los 80 programación simbólica a
través de ordenadores personales en vez
de los clásicos terminales de
programación
Los 90 han mostrado una gradual
reducción en el número de nuevos
protocolos, y en la modernización de las
capas físicas de los protocolos más
populares que sobrevivieron a los 80
El último estándar (IEC 1131-3) intenta
unificar el sistema de programación de
todos los PLC en un único estándar
internacional.
Disponemos de PLC's que pueden ser
programados en diagramas de bloques,
lista de instrucciones y diagrama de
contactos

6. A&DASV5,05/99N°6
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CONTROL LÓGICO / CONTROL REGULADO
El control lógico se refiere al control que
se realiza con variables lógicas, se
evalúan y dan como resultado una salida
lógica.
Las variables lógicas son aquellas que
solo pueden tener uno de dos posibles
estados, 1 ó 0, Prendido o Apagado,
Verdadero o Falso.
El control regulado es aquel que
involucra aparte de variables lógicas,
variables análogas, operaciones
aritméticas y algoritmos matemáticos de
control con el fin de mantener una
variable de proceso en un valor deseado,
esto se conoce también como control en
lazo cerrado o control realimentado.

7. A&DASV5,05/99N°7
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ESTRUCTURA EXTERNA DEL PLC
Compacta: en un solo bloque están todos
lo elementos.
Modular:
Estructura americana: separa las E/S del
resto del autómata.
Estructura europea: cada módulo es una
función (fuente de alimentación, CPU,
E/S, etc.).

8. A&DASV5,05/99N°8
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ESTRUCTURA INTERNA DEL PLC

9. A&DASV5,05/99N°9
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ESTRUCTURA INTERNA DEL PLC
http://www.el.bqto.unexpo.edu.ve/lab_plc/imagenes/estructura.jpg

10. A&DASV5,05/99N°10
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TIA
ESTRUCTURA INTERNA DEL PLC

11. A&DASV5,05/99N°11
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CICLO DE PROGRAMA DEL PLC
Imagen de
Las entradas
Ejecución del
Programa de
usuario
Imagen de
Las salidas
WATCHGOG
Entradas
Salidas

12. A&DASV5,05/99N°12
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ENTRADAS / SALIDAS DEL PLC
E/S DIGITALES:
Se basan en el principio de todo o nada, es decir o no
conducen señal alguna o poseen un nivel mínimo de tensión.
Estas E/S se manejan a nivel de bit dentro del programa de
usuario.
E/S ANALOGAS:
Pueden poseer cualquier valor dentro de un rango
determinado especificado por el fabricante. Se basan en
conversores A/D y D/A aislados de la CPU (ópticamente o por
etapa de potencia). Estas señales se manejan a nivel de
palabra (16 bits) dentro del programa de usuario

13. A&DASV5,05/99N°13
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TIA
REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“AND”
El estado de la salida de la función AND = 1 solo si el estado
de todas las entradas es 1.
S1
S2
H1
Input 2 Input 3 Output
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
Tabla lógica para el bloque AND:
Input 1
Circuito serie con contactos
normalemente abiertos

14. A&DASV5,05/99N°14
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REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“OR”
El estado de la salida de la función OR = 1 solo si el estado
de al menos una de las entradas es 1.
Circuito paralelo con contactos
normalemente abiertos
Input 2 Input 3 Output
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
Tabla lógica para el bloque OR:
Input 1
S3 S4
H2

15. A&DASV5,05/99N°15
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TIA
REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“NAND”
El estado de la salida de la función NAND = 0 solo si el
estado de todas las entradas es 1.
Circuito paralelo con contactos
normalemente cerrados
Tabla lógica para el bloque NAND:
Input 2 Input 3 Output
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0
Input 1
S1 S3 S3
H2

16. A&DASV5,05/99N°16
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TIA
REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“NOR”
El estado de la salida de la función NOR = 1 solo si el estado
de todas las entradas es 0. Si cualquier entrada está en 1, la
salida es 0.
Circuito serie con contactos
normalemente cerrados
Input 2 Input 3 Output
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0
Tabla lógica para el bloque NOR:
Input 1
S1
S2
H1

17. A&DASV5,05/99N°17
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TIA
REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“XOR”
El estado de la salida de la función XOR = 1 solo si el estado
de las entradas es diferente.
Tabla lógica para el bloque XOR:
Input 2 Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Input 1
S1
S2
H1

18. A&DASV5,05/99N°18
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REPASO DE COMPUERTAS LÓGICAS
“NOT”
El estado de la salida de la función NOT = 1 si el estado de la
entrada es 0, es decir, la función NOT invierte el estado de la
entrada.
Tabla lógica para el bloque NOT:
Output
0 1
1 0
Input 1
S1
H1
K1

19. A&DASV5,05/99N°19
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TIA
REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN
EN LOS PLC’S
Un autómata es un ordenador, almacena información en forma de condiciones On y Off
(1 ó 0), refiriéndose a dígitos binarios (bits).
Sistema Binario: Dos dígitos 0, 1
Base 2
Potencias de base 2 (1, 2, 4, 8, 16, ...)

20. A&DASV5,05/99N°20
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TIA
REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN
EN LOS PLC’S
La información esta representada por medio de Bits, Bytes, Words, Dwords; cada tipo
de dato de estos representa un valor en algún sistema numérico, generalmente en base
2 (Binario), o en base 16 (hexadecimal) para dichos sistemas.
Bit: solo puede tener uno de dos posibles estados, 1 ó 0.
Byte: Esta compuesto por 8 Bits y puede almacenar un carácter o un número no
mayor a 255 si es un valor sin signo o un valor entre –127 y +127 si es con
signo.
Word: Es una palabra y esta compuesto por 16 Bits (2 Bytes) y puede almacenar un
número no mayor a 65.535 si es un valor sin signo o un valor entre –32.767 y
+32.767 si es con signo.
DWord: Es una doble palabra y esta compuesto por 32 Bits (4 Bytes) y puede
almacenar un número no mayor a 4’294’967.295 si es un valor sin signo o un
valor entre –2’147’483.647 y +2’147’483.647 si es con signo y un valor entero;
bajo este formato tambien se almacenan los valores numéricos en formato
real.

21. A&DASV5,05/99N°21
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TIA
ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS PLC’S
Marcas de memoria: Es una área de memoria que se utiliza generalmente para
almacenar los datos intermedios que se deseen conservar. Es
conveniente manejar datos de 1 bit, aunque pueden manejarse
en modo bit, byte, etc.
Temporizadores: Se dispone de una serie de temporizadores que nos van a
permitir realizar una serie de acciones:
* Realizar tiempos de espera.
* Supervisar acciones durante un tiempo determinado (tiempo de
vigilancia).
* Generar impulsos.
* Medir tiempos de proceso.
Contadores: Al igual que los temporizadores vamos a disponer de una serie de
contadores que nos permitirán efectuar contajes, tanto hacia
adelante como hacia atrás. El número de contadores depende del
tipo de PLC.

22. A&DASV5,05/99N°22
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LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Lenguaje de contactos, LADDER ó KOP:
Es el que más similitudes tiene con el utilizado por un electricista al elaborar cuadros de
automatismos. Muchos autómatas incluyen módulos especiales de software para poder
programar gráficamente de esta forma.

23. A&DASV5,05/99N°23
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LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Lenguaje por Lista de Instrucciones, STL ó AWL:
Consiste en elaborar una lista de instrucciones o nemónicos que se asocian a los
símbolos y su combinación en un circuito eléctrico a contactos. También se puede decir
que este tipo de lenguaje es, en algunos casos, la forma más rápida de programación e
incluso la más potente.

24. A&DASV5,05/99N°24
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TIA
LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Plano de funciones FBD:
El plano de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utiliza a técnicos
habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en
ambos es equivalente.

25. A&DASV5,05/99N°25
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LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
GRAFCET:
Es el llamado Gráfico de Orden Etapa Transición. Ha sido especialmente diseñado para
resolver problemas de automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas a las
etapas y las condiciones a cumplir en las transiciones. Este lenguaje resulta
enormemente sencillo de interpretar por operarios sin conocimientos de automatismos
eléctricos.

26. A&DASV5,05/99N°26
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TIA
FAMILIAS DE PLC’S SIEMENS Y SU EVOLUCIÓN
S5:
La primera familia de PLC’s SIEMENS fue la familia S5, las primeras CPU fueron del tipo
110, 150, entre otras, mas adelante aparecen las CPU’s 90U, 95U, 100U, 102U, 103U,
115U, 135U, 155U, las más pequeñas con estructura compacta, las otras completamente
modulares y con grandes posibilidades de expansión en cuanto a módulos de entrada y
salida.
La programación de estos PLC’s es poco amigable y con cierta complejidad, también
son bastante limitados en cuanto a instrucciones, si los comparamos con los actuales.

27. A&DASV5,05/99N°27
Totally Integrated
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TIA
FAMILIAS DE PLC’S SIEMENS Y SU EVOLUCIÓN
S7-200:
Al S7-200 se le denomina microsistema a causa de su pequeño tamaño. El S7-200 tiene
un diseño compacto que significa que la fuente de alimentación y las Entradas/Salidas
las lleva incorporadas. El S7-200 puede usarse en pequeñas aplicaciones
independientes como ascensores, lavado de coches, o máquinas mezcladoras. También
puede utilizarse en aplicaciones industriales más complejas como máquinas de
embotellado y empaquetado, entre otras.

28. A&DASV5,05/99N°28
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TIA
FAMILIAS DE PLC’S SIEMENS Y SU EVOLUCIÓN
S7-300 y S7-400:
Estos autómatas se usan en aplicaciones más complejas que necesitan de un mayor
número de Entradas/Salidas. Ambos son modulares y ampliables. La fuente de
alimentación y las Entradas/Salidas consisten en módulos independientes conectados a
la CPU. La elección entre el S7-300 y el S7-400 depende de la complejidad de la tarea y
de una posible ampliación futura.

29. A&DASV5,05/99N°29
Totally Integrated
Automation
TIA
PLANIFICAR UNA SOLUCIÓN DE AUTOMATIZACIÓN

30. A&DASV5,05/99N°30
Totally Integrated
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TIA
PLANIFICAR UNA SOLUCIÓN DE AUTOMATIZACIÓN

31. A&DASV5,05/99N°31
Totally Integrated
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TIA
PLANIFICAR UNA SOLUCIÓN DE AUTOMATIZACIÓN

32. A&DASV5,05/99N°32
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TIA
ELEMENTOS DEPROGRAMACIÓN EN S7
El Simatic S7 dispone de una serie de módulos que dividen la memoria de programa y la
de datos en secciones, permitiendo una programación estructurada y un acceso
ordenado a los datos. El número de módulos va a depender del tipo de CPU empleada.
Módulos de organización (OB)
Constituyen la forma de comunicación entre el sistema operativo de la CPU y el
programa de usuario. Existen 3 tipos de OB, los cuales están accesibles o no según el
tipo de CPU:
• OB 1 (ciclo libre): es el módulo principal, el que se ejecuta cíclicamente y del que
parten todos los saltos a otros módulos.
• OB de error y alarma: son los que contienen la secuencia de acciones a realizar en
caso de que se produzca una alarma o error programado (ver 4.6).
• OB de arranque: en este módulo podemos introducir valores por defecto que permiten
el arranque definido a la instalación, bien en un arranque inicial o tras un fallo en la
alimentación.

33. A&DASV5,05/99N°33
Totally Integrated
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TIA
ELEMENTOS DEPROGRAMACIÓN EN S7
Funciones (FC)
Son módulos en los que podemos incluir parte del programa de usuario con lo que
obtenemos un programa mucho más estructurado. A estos módulos se pueden acceder
desde otro módulo FC o desde un módulo OB.
Bloques de función (FB)
Son módulos de programa especiales. Aquí se introducen las partes de programa que
aparecen con frecuencia o poseen gran complejidad. Posee una zona de memoria
asignada para guardar variables (módulo de datos de instancia). Lo que se hace es
enviar parámetros al FB y guardar algunos de los datos locales en el módulo de datos
de instancia.

34. A&DASV5,05/99N°34
Totally Integrated
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TIA
ELEMENTOS DEPROGRAMACIÓN EN S7
Módulos de datos(DB)
Son áreas de memoria destinadas a contener datos del programa de usuario. Existen
módulos de datos globales y de instancia. A los datos contenidos en un módulo de
datos es posible acceder de forma absoluta o simbólica. Los datos complejos o
compuestos pueden depositarse en forma de estructura. Los módulos de datos pueden
ser de dos tipos:
Módulos de datos globales: se pueden utilizar por cualquier módulo del programa.
Módulos de datos de instancia: se asignan a un determinado bloque de función y solo
pueden manejarse desde dicho módulo. Pueden asignarse varios módulos de datos de
instancia a un módulo de función.
SFC: Funciones del sistema
SFB: Bloques de función del sistema
SDB: Bloques de datos del sistema

35. A&DASV5,05/99N°35
Totally Integrated
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
Los operandos de las instrucciones se componen de una variable que puede ser de
distintos tipos. Los tipos de variables posibles son:
E entrada A salida
M marca P periferia (acceso directo)
L datos locales T temporizador
Z contador DB módulo de datos
Cada uno de estos tipos se pueden direccionar en 4 posibles modos (salvo T y Z):
• Por defecto (X para DB): Bit.
• B: byte (8 bits).
• W: palabra (16 bits).
• D: palabra doble (32 bits).

36. A&DASV5,05/99N°36
Totally Integrated
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
Marcas de memoria
Al realizar operaciones a nivel de bit (and, or, etc.) puede aparecer la necesidad de
almacenar el resultado lógico, para ello se dispone de 256 marcas de memoria de 1 byte
(2048 bits de marcas):
Bit marcas M 0.0 a 255.7
Byte de marcas MB 0 a 255
Palabra de marcas MW 0 a 254
Palabra doble de marcas MD 0 a 252
Entradas y salidas
Se tiene una imagen de las entradas y las salidas. El número de e/s disponibles depende
del tipo de CPU, además de los módulos externos que tengamos conectados. Como
máximo el autómata puede manejar hasta 65536 bytes para cada tipo de e/s.

37. A&DASV5,05/99N°37
Totally Integrated
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
IMAGEN DEL PROCESO DE LAS ENTRADAS (PAE):
Entrada E 0.0 a 65535.7
Byte de entrada EB 0 a 65535
Palabra de entrada EW 0 a 65534
Palabra doble de entrada ED 0 a 65532
IMAGEN DEL PROCESO DE LAS SALIDAS (PAA):
Salida A 0.0 a 65535.7
Byte de salida AB 0 a 65535
Palabra de salida AW 0 a 65534
Palabra doble de salida AD 0 a 65532
ENTRADAS EXTERNAS:
Byte de entrada de la periferia PEB 0 a 65535
Palabra de entrada de la periferia PEW 0 a 65534
Palabra doble de entrada de la periferia PED 0 a 65532

38. A&DASV5,05/99N°38
Totally Integrated
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
SALIDAS EXTERNAS:
Byte de salida de la periferia PAB 0 a 65535
Palabra de salida de la periferia PAW 0 a 65534
Palabra doble de salida de la periferia PAD 0 a 65532
Todas estas entradas y salidas pueden ser de tres tipos:
• E/S digitales: Ocupan 4 bytes de memoria de direcciones, comenzando desde la 0.0
hasta la 127.7.
• E/S analógicas: Ocupan 2 bytes de memoria de e/s (16 bytes por módulo) y se sitúan
en el rango de direcciones 256 a 383.

39. A&DASV5,05/99N°39
Totally Integrated
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
Registros
Todas las CPU Simatic S7 disponen de una serie de registros que se emplean durante la
ejecución del programa de usuario.
Acumuladores (ACU1 y ACU2)
El acumulador 1 (ACU 1) y el acumulador 2 (ACU 2) son dos registros universales de 32
bits para procesar bytes, palabras y palabras dobles. Posibles operaciones que pueden
realizarse:
• Cargar: que siempre actúa sobre ACU 1 y guarda el antiguo contenido en ACU 2
• Transferir: copia el contenido de ACU 1 en una dirección de memoria, sin perder el
valor de los acumuladores.
• Intercambiar el contenido de los acumuladores: mediante la instrucción TAK.
• Realizar una operación entre los acumuladores, almacenando el resultado en ACU 1
sin variar ACU 2. Las operaciones pueden ser de comparación, de lógica digital y de
aritmética.

40. A&DASV5,05/99N°40
Totally Integrated
Automation
TIA
DIRECCIONAMIENTOS
Palabra de estado
Es un registro de 16 bits que contiene algunos bits a los que puede accederse en el
operando de operaciones lógicas de bits y de palabras. Solo nos serán de utilidad los 9
primeros bits, estando reservados el uso de los 7 últimos.
BIT 0 (ER): 0 indica que la siguiente línea se ejecuta como nueva consulta (inhibida).
BIT 1 (RLO): resultado lógico. Aquí se realizan las operaciones a nivel de bit (como AND, OR, etc.).
BIT 2 (STA): bit de estado. Solo sirve en el test de programa.
BIT 3 (OR): se requiere para el proceso Y delante de O. Este bit indica que una operación Y ha dado
valor 1, en las restantes operaciones es 0.
BIT 4 (OV): bit de desbordamiento. Se activa (1) por una operación aritmética o de comparación de
coma flotante tras producirse un error (desbordamiento, operación no admisible, o relación
incorrecta).
BIT 5 (OS): bit de desbordamiento memorizado. Se activa junto con OV e indica que previamente se
ha producido un error.
BITS 6 (A0) y 7 (A1): códigos de condición.
BIT 8 (RB): resultado binario. Permite interpretar el resultado de una operación de palabras como
resultado binario e integrarlo en la cadena de combinaciones lógicas binarias.

41. A&DASV5,05/99N°41
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
Registros 1 y 2 de direcciones
Son dos registros de 32 bits cada uno. Se emplean como punteros en operaciones que
utilizan un direccionamiento indirecto de registros.
Pila de paréntesis
Aquí se almacenan los bits RB, RLO y OR, además del código de función que especifica
que instrucción lógica ha abierto el paréntesis.

42. A&DASV5,05/99N°42
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TIA
DIRECCIONAMIENTOS
TEMPORIZADORES (T):
En el Simatic S7 se dispone de una serie de temporizadores que nos van a permitir
realizar una serie de acciones:
• Realizar tiempos de espera.
• Supervisar acciones durante un tiempo determinado (tiempo de vigilancia).
• Generar impulsos.
• Medir tiempos de proceso.
Para la utilización de los temporizadores vamos a disponer de una serie de
instrucciones que nos permitirán emplear los temporizadores de distintas formas para
adecuarnos a nuestras necesidades, tal y como veremos en capítulos posteriores.
Vamos a disponer de 256 temporizadores, los cuales direccionaremos como:
T 0 a T 255

43. A&DASV5,05/99N°43
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DIRECCIONAMIENTOS
CONTADORES (Z):
Al igual que los temporizadores vamos a disponer de una serie de contadores que nos
permitirán efectuar contajes, tanto hacia adelante como hacia atrás.
También vamos a emplear una serie de instrucciones que permitirán manejarlos.
Disponemos de 256 contadores, los cuales podemos direccionar como:
Z 0 a Z 255