Autómatas programables en domótica

Los autómatas programables: Un sistema domótico se puede desarrollar empleando los autómatas programables. Un sistema con autómata programable consiste en un elemento central que hace las funciones de controlador del sistema, supervisando los sensores y detectores conectados a sus entradas y, según un programa informático desarrollado por el técnico, activar los diferentes actuadores conectados en sus salidas.

La estructura del autómata programable

Atendiendo a su estructura externa, los autómatas se clasifican en:

• Compactos: Todos los elementos necesarios están agrupados e integrados en un dispositivo. Son ideales para pequeñas aplicaciones con pocas entradas y salidas. En la mayoría de ellos se pueden ampliar y añadir otras funcionalidades.
• Modulares: Se componen de varios módulos, donde cada módulo cumple una función (entradas analógicas, entradas digitales, salidas, etc.).

Elementos internos principales

• CPU: Es la parte más importante del autómata. Se encarga de leer las entradas y activar las salidas en función de un programa. Sus funciones principales son: procesar las instrucciones del programa, leer el estado de las entradas, activar las salidas y comprobar todo el sistema.
• Memorias: Hay dos tipos: memorias de solo lectura (ROM, EPROM, EEPROM), que no pierden su información ante un corte de energía; y memorias RAM, de lectura/escritura, que pierden su información si hay un corte de energía.
• Interfaz de entrada: Adapta las señales de entrada para que las entienda la CPU.
• Interfaz de salida: Prepara las órdenes de la CPU en valores de salida.
• Interfaz de periféricos: Son el resto de los elementos que pueden conectarse al autómata: una consola de programación, un panel de operación, otros PLC, impresora, etcétera.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación: Los autómatas programables funcionan internamente a tensiones reducidas en corriente continua, por ello necesitan de una fuente de alimentación. Algunos autómatas integran internamente dicha fuente, pero otros emplean un módulo externo. Si la fuente de alimentación es interna, el autómata se conecta directamente a la red eléctrica entre fase y neutro. Por el contrario, si el autómata necesita de una fuente externa, su alimentación es a 24 V CC.

Módulos de entradas y salidas

Los módulos de entradas y salidas: Los módulos para los autómatas programables se clasifican en función del tipo de dato que emplean, así se tienen:

• Módulos digitales o binarios: Utilizan datos a nivel de bit, es decir, 1 y 0.
• Módulos analógicos: Poseen cualquier valor dentro de un rango. Utilizan datos a nivel de byte (8 bits) o word (16 bits).

Entradas: captadores

Representación de la conexión de varias entradas pasivas al autómata programable: En las entradas del autómata se conectan los captadores, que pueden ser de dos tipos:

• Pasivos: No necesitan alimentación eléctrica (por ejemplo, un pulsador o un final de carrera).
• Activos: Necesitan alimentación eléctrica (por ejemplo, un sensor inductivo o una barrera fotoeléctrica).

Salidas: actuadores

En las salidas del autómata se conectan los actuadores: Existen varios tipos de salidas digitales:

• Salidas a relé
• Salidas a transistor

Interfaz hombre-máquina (HMI)

Interfaz hombre-máquina: En la mayoría de las instalaciones domóticas es interesante contar con algún tipo de comunicación gráfica con el usuario para supervisar el estado y para dar órdenes sin tener que accionar cada mecanismo. Existen dos tipos de pantallas:

• Pantallas alfanuméricas: Proporcionan información en formato texto.
• Pantallas gráficas: Proporcionan información en formato gráfico.

Programación de autómatas

La programación de autómatas: Mediante una serie de órdenes se indica al autómata cómo procesar los datos de los captadores conectados a las entradas para activar o desactivar las salidas. Estas órdenes se expresan mediante los lenguajes de programación.

Lenguajes de programación

Los lenguajes de programación: Existen cinco lenguajes normalizados (según la norma IEC 61131-3):

• Tipo gráfico:
  • Diagrama de bloques funcionales (FBD): Se basa en el empleo de bloques que realizan una función concreta.
  • Diagrama de contactos (LD, Ladder): Se basa en el empleo de la lógica de relés.
  • Diagrama secuencial / GRAFCET (SFC): Permite describir el funcionamiento secuenciado de un sistema. Un ejemplo es la programación GRAFCET.
• Tipo texto:
  • Lista de instrucciones (IL): Se basa en los principios del lenguaje ensamblador.
  • Texto estructurado (ST): Se basa en los lenguajes de programación de alto nivel.

Tabla de asignación de entradas y salidas

La tabla de asignación de entradas y salidas:

Tipos de Logo! y partes

Tipos de Logo!:

• Clase 1 ≤ 24 V: Comprende los modelos de 12 V CC, 24 V CC y 24 V CA.
• Clase 2 > 24 V: Comprende los modelos de 115 V CA/CC a 240 V CA/CC.

Partes del Logo!

Descripción de las partes:

• Alimentación eléctrica: Consta de dos bornes para la alimentación eléctrica. Si es un modelo de 230 V en corriente alterna, se conecta a la red correspondiente.
• Entradas: Cuenta con 8 entradas digitales, numeradas desde la I1 hasta la I8.
• Salidas: Cuenta con 4 salidas digitales, numeradas desde la Q1 hasta la Q4.
• Interfaz RJ-45 para conexión a Ethernet: Permite conectar el autómata a una red Ethernet. Desde este conector se puede realizar la transferencia del programa del ordenador al autómata.
• Botonera: Dispone de un panel de control con 4 teclas de cursor más 2 teclas de función (OK y ESC). Las teclas de cursor se pueden utilizar a nivel interno mediante el programa.
• Display o pantalla LCD: Permite visualizar mensajes, así como la gestión de menús de programación.
• Ranura para tarjeta microSD: Permite la inserción de una memoria de tipo microSD.
• Interfaz de ampliación: Dispone en un lateral de un conector a través del cual es posible su ampliación mediante módulos.

Conexión y protección

Conexión a la línea de alimentación eléctrica: Protección del circuito con tensión alterna: se recomienda colocar un varistor o un dispositivo de protección similar para suprimir los picos de tensión.

Interfaz de usuario de programación

Figura 5.23. Interfaz de usuario Logo!Soft Comfort v.8.2:

• 1 – Barra de menús
• 2 – Barra de herramientas estándar
• 3 – Barra de modo
• 4 – Barra de herramientas del editor de diagramas
• 5 – Interfaz de programación
• 6 – Barra de estado
• 7 – Árbol de esquemas
• 8 – Árbol de operaciones