AUTOMATAS PROGRAMABLES industriales para estudiantes

AUTÓMATAS PROGRAMADLES
Programación y Aplicación Industrial

Autómatas Programadles:
Programación y Aplicación
Industrial
GARCÍA VÁZQUEZ, C.A., GIL MENA, A. J., LLORENS IBORRA, E,
MAÑAS SÁNCHEZ, C.J., MARTÍN GARCÍA, J.A.
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE
ALGECIRAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
UNIVERSIDAD DE CÁDIZ

I.S.B. N.: 84-7786-566-3
Autores:
Carlos Andrés García Vázquez
Antonio José Gil Mena
Francisco Llorens Iborra
Carlos Jesús Mañas Sánchez
Juan Andrés Martín García
Título de la obra:
Autómatas Programables: Programación y aplicación industrial.
Publica:
SERVICIO DE PUBLICACIONES DE LA UNIVERSIDAD DE CADIZ
Autómatas programables : programación y aplicación industrial / García
Vázquez, C.A. ... [et. al.]— Cádiz : Servicio de Publicaciones de la
Universidad, 1999. - 232 p.
ISBN 84-7786-566-3
1 .Automatismos secuenciales. I. García Vázquez, Carlos Andrés. II.
Universidad de Cádiz. Servicio de Publicaciones, ed. III. Título
681.5

Contenido
Capítulo 1. el autómata programarle.
Conceptos Generales 1
/ INTRODUCCIÓN 3
1.1. LÓGICA CABLEADA FRENTE LÓGICA PROGRAMADA 4
2 FUNCIONAMIENTO DE UN A UTÓMA TA PROGRAMABLE 5
3. EL A UTÓMA TA Y SU ENTORNO 6
4. COMPONENTES INTERNOS DEL A UTÓMA TA 8
5. ESTRUCTURA TÍPICA DE UN CICLO DE EJECUCIÓN 9
6. TERMINALES DE COMUNICACIÓN AUTÓMATA-PROCESO 11
6.1 TERMINALES DIGITALES 12
6.2. TERMINALES ANALÓGICOS 13
6.3. TERMINALES DE ALARMA Y CÓMPUTO 13
7 UNIDADES DE PROGRAMACIÓN 14
Capítulo 2. el autómata programarle ss-95u__ 15
1. EL SISTEMA DE A UTOMA TIZA CIÓN SIMA TIC S5 DE SIEMENS 17
2. CARACTERÍST1CAS DEL S5-95U 17
3 EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN STEP-5 2!
4. ELEMENTOS DE SER VICIO E INDICADORES 23
iii

5. FUNCIONAMIENTO DEL AUTÓMATA. ESTRUCTURA INTERNA 25
Capítulo 3. redes de petri 29
I. INTRODUCCIÓN 31
2. DEFINICIÓN DE AUTÓMATA FINITO_ __ 32
3. DIFERENTES REPRESENTACIONES EN LA MODELACIÓN DE SISTEMAS _33
3.1. REPRESENTACIONES TABULARES 34
3.1.1. TABLA DE ESTADOS DE MEALY 34
3.1.2. TABLA DE ESTADOS DE MOORE 36
3.1.3 TABLA DE FASES 37
3.1.4. DIAGRAMA DE FASES 38
3.1.5. EJEMPLO 40
3.1.6. CRÍTICA A LOS MÉTODOS TABULARES DESCRITOS 44
3.2. GRAFO DE ESTADOS 44
3.2.1. EJEMPLO 46
3.2.2. CRÍTICA AL GRAFO DE ESTADOS 48
4 REDES DE PETRI 49
4.1. EJEMPLO 51
4.2. VENTAJAS DE LAS REDES DE PETRI 53
4.3. EJEMPLO: sistema con exclusión mutua 54
4.4. EJEMPLO: sistema con secuencias alternadas 57
5. AMPLIACIÓN DE LAS REDES DE PETRI 61
5.1. RED DE PETRI GENERALIZADA 61
5.2. RED DE PETRI ORDINARIA _ 62
5.3. UTILIZACIÓN DE LAS FUNCIONES DE INCIDENCIA 62
5.4. RED DE PETRI CON ARCOS INHIBIDORES 64
6. CONCEPTO DE SUBRED EN LAS REDES DE PETRI 65
7. VALIDACIÓN FUNCIONAL DE UNA DESCRIPCIÓN 66
7.1. PROPIEDADES BÁSICAS QUE CARACTERIZAN UN BUEN
FUNCIONAMIENTO 66
7.2. MÉTODOS DE VALIDACIÓN FUNCIONAL 68
7.2.1. ANÁLISIS POR ENUMERACIÓN. GRAFO DE MARCADOS 69
¡V

7.2.2. ANÁLISIS POR TRANSFORMACIÓN (REDUCCIÓN)75
Capítulo 4. principios de programación 79
I. ENTORNO DE PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA PROGRAMARLE 81
2. DESARROLLO DE UN PROGRAMA CICLO DE TRATAMIENTO 81
3. OPERANDOS DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN STEP5. 84
3.1. OPERANDOS DE STEP 5 85
3.2. PROCESAMIENTO DE VALORES DIGITALES.87
3.3. PARÁMETROS ASOCIADOS A LOS OPERANDOS 87
3.4. FORMATOS DE PRESENTACIÓN NUMÉRICA.88
3.5. PARTICULARIZACIÓN PARA EL AUTÓMATA S95U 90
4. JUEGO DE OPERACIONES_____ ___________ __________ _91
4.1. BINARIAS 91
4.2. DIGITALES 91
4.3. ORGANIZACIÓN 92
4.4. SUSTITUCIÓN 92
5. FORMAS DE REPRESENTACIÓN DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN EN
STEP5 93
5.1. DIAGRAMA DE CONTACTOS -KOP-94
5.2. DIAGRAMA DE FUNCIONES -FUP- 95
5.3. LISTA DE INSTRUCCIONES -AWL- 96
6. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE UN PROGRAMA EN STEP5 97
6.1. ORGANIZACIÓN DEL PROGRAMA 99
7. ELABORACIÓN DEL PROGRAMA. TIPOS DE PROCESAMIENTO 100
7.1. PROCESAMIENTO DE ARRANQUE 102
7.2. PROCESAMIENTO CÍCLICO 104
7.3. PROCESAMIENTO CONTROLADO POR ALARMAS 105
7.4. PROCESAMIENTO CONTROLADO POR TIEMPO 108
7.5. TRATAMIENTO DE LOS ERRORES 110
8. MÓDULOS FUNCIONALES U0
9. DOCUMENTACIÓN DEL PROGRAMA 112
v

9.1. LISTADO DEL PROGRAMA _ ___ _ _ _ 11J
9.2. LISTA DE MÓDULOS Y ESTRUCTURA DEL PROGRAMA _ 111
9.3. FICHERO SIMBÓLICO ____ ___ _ _ 118
9.4. LISTAS DE CORRESPONDENCIAS _ __ __ _ 118
Capítulo 5. elementos de programación 119
1. INTRODUCCIÓN 121
2. SIMBOLOGIA BÁSICA EMPLEADA 122
2.1. PLANO DE CONTACTOS 122
2.2. PLANO DE FUNCIONES 122
2.3. LISTA DE INSTRUCCIONES 123
3. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES BINARIAS BÁSICAS 123
3.1. COMBINACIONES BINARIAS 123
3.1.1. COMBINACIÓN BINARIA "Y" 124
3.1.2. COMBINACIÓN BINARIA-O" 125
3.1.3. PRIORIDAD DE OPERACIONES BINARIAS 126
3.1.4. CONTROL DE VARIAS SALIDAS 127
3.1.5. MARCAS INTERMEDIAS 127
3.16. ELABORACIÓN DEL RESULTADO DE UNA CONSULTA (VK.E) 128
3.1.7. CONSIDERACIONES SOBRE LAS ENTRADAS. 130
3.2. FUNCIONES DE MEMORIA 132
3.2.1. MEMORIZACIÓN DINÁMICA (ASIGNACIÓN) 132
3.2.2. MEMORIZACIÓN ESTÁTICA (BIESTABLES) 133
3.2.3. ACTIVACIÓN DE ENTRADAS 134
3.3. FUNCIONES DE TIEMPO __ 135
3.3.1. PLANO DE CONTACTOS Y DE FUNCIONES 135
3.3.2. LISTA DE INSTRUCCIONES 136
3.3.3. TIPOS DE TEMPORIZADORES 137
3.4. FUNCIONES DE CÓMPUTO __ 139
3.4.1. PLANO DE CONTACTOS Y DE FUNCIONES 140
3.4.2. LISTA DE INSTRUCCIONES _ _ 141
4 DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DIGITALES BÁSICAS 142
V¡

4.1 FUNCIONES DE CARGA Y TRANSFERENCIA 142
4.1.1. FUNCIONES DE CARGA___ 143
4.1.2. FUNCIONES DE TRANSFERENCIA 146
4.2 . FUNCIONES DE COMPARACIÓN 148
4.2.1. ELABORACIÓN DE UNA FUNCIÓN DE COMPARACIÓN 148
4.2.2. REPRESENTACIÓN DE LAS FUNCIONES DE COMPARACIÓN 149
4.2.3. TIPOS DE FUNCIONES DE COMPARACIÓN _ 149
5. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DE ORGANIZACIÓN BÁSICAS 150
5.1. FUNCIONES DE MÓDULOS 151
5.1.1. LLAMADA A UN MÓDULO 151
5.1.2. FINALIZACIÓN DE UN MÓDULO _ 152
6. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DE SUSTITUCIÓN BÁSICAS 154
6.1. INSTRUCCIONES BINARIAS DE SUSTITUCIÓN _ 155
6.2. INSTRUCCIONES DIGITALES DE SUSTITUCIÓN _ 156
6.3. INSTRUCCIONES ORGANIZATIVAS DE SUSTITUCIÓN ___ 156
7 PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS DE FUNCIÓN 157
7.1. CATEGORIAS DE MÓDULOS DE FUNCIÓN 157
7.1.1. MÓDULOS DE FUNCIÓN SIN PARÁMETROS DE MÓDULOS 157
7.1.2. MÓDULOS DE FUNCIÓN CON PARÁMETROS DE MÓDULOS _ 158
7.2. PROCESAMIENTO DEL PROGRAMA EN MÓDULOS FUNCIONALES ____ 160
8 . ANEXO 1: REFERENCIA RAPIDA A ELEMENTOS DE PROGRAMACION EN
LISTA DE INSTRUCCIONES (Awl) 162
8.1. INSTRUCCIONES BINARIAS BÁSICAS, _ 162
8.2. FUNCIONES DIGITALES BÁSICAS 163
8.3. FUNCIONES DE ORGANIZACIÓN BÁSICAS 163
8.4. FUNCIONES DE SUSTITUCION BÁSICAS 163
CAPÍTULO 6. Técnicas de Realización _ 165
1. INTRODUCCIÓN _ 167
2. DISTINTAS TÉCNICAS DE REALIZACIÓN DE LAS RdP 167
2.1. REALIZACIÓN CABLEADA 168
2 I I TIPOS DE REALIZACIONES CABLEADAS 169
VÜ

170
2.1.2. LA CÉLULA DE MEMORIA
2.1.3. TRANSICIONES 173
2.1.4. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE UN LUGAR (NUDO O) POR TRANSFERENCIA
IMPULS1ONAL 176
2 1 5. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE UNA TRANSICIÓN (NUDO Y) POR
TRANSFERENCIA IMPULSIONAL 177
2.1.6. SALIDAS 178
2.1.7 MARCAJE INICIAL 179
2.1 8 EJEMPLO DE REALIZACIÓN FÍSICA 180
2.2. REALIZACIÓN PROGRAMADA CON AUTÓMATAS PROGRAMABLES (AP)_ 183
2.2.1 PROCESO INDIRECTO 183
2.2.2 . PROCESO SISTEMÁTICO (DIRECTO) 184
Capítulo 7. posibilidades de aplicación
del Autómata Programarle 201
1. VENTAJAS DEL A UTÓMATA PROGRAMARLE 203
2. ELECCIÓN DEL A UTÓMA TA 204
3. TIPOS DE A UTOMA TIZACIÓN 205
3.1. SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN CENTRALIZADO 205
3.2. SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN DISTRIBUIDO 206
4. A UTOMA TIZACIÓN CUBRIENDO TODOS LOS NIVELES 207
5. CONEXIÓN DEL A UTÓMA TA A BUS 209
6. OTROS MIEMBROS DE LA FAMILIA S5 210
6.1. OPERACIÓN EN MODO MULTIPROCESADOR 210
6.2. TARJETAS PERIFÉRICAS 211
6.3. PROCESADORES DE COMUNICACIONES 212
7. HERRAMIENTAS Y SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN 212
8. EL FUTURO DE LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS 214
8.1.BusAS-i 215
8.2. PROFIBUS PA 216
viii

Preámbulo
Entre las actividades docentes desplegadas por el grupo de
profesionales universitarios que componen la Sección Departamental
de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Politécnica Superior de
Algeciras, se encuentra la impartición de cursos de postgrado,
canalizados a través del “Secretariado de Títulos Propios y Cursos
de Postgrado’' de la Universidad de Cádiz.
La gran aceptación e interés que ha suscitado uno de los mismos,
“Autómatas Programables: Programación y Aplicación Industriar,
realizado en tres ediciones, ha motivado a los profesores que lo
imparten a realizar y difundir esta publicación, con el objeto de
presentar una introducción a la programación de autómatas de la
serie Simatic S5.
La finalidad de esta labor divulgativa es profundizar en el
conocimiento a nivel de mando de accionamientos secuenciales,
mediante autómatas programables, utilizando para ello variables de
tipo binario, las cuales supondrán, en la generalidad de los casos, un
instrumento adecuado a las exigencias que las aplicaciones
industriales conllevan.
Sin embargo, la automatización de sistemas secuenciales puede
resultar caótica, si carece de una estructuración apropiada y,
demasiado compleja, si además no dispone de una herramienta
específica de resolución de problemas. Las soluciones aportadas por
los fabricantes, a través del método gráfico GRAFCET, aunque
satisfactorias, pueden ser ampliadas y enriquecidas por las Redes de
Petri; método más general que el primero y con aplicaciones más
variadas.
ix

Resulta obligado hacer referencia a la falta de normalización entre
fabricantes de autómatas. Esta diversidad, aunque permite una
comprensión teórica general, impide tener un conocimiento real del
funcionamiento y peculiaridades de todos ellos. Dado que en la
actualidad existen gran cantidad de obras que contemplan
ampliamente el aspecto teórico, se ha planteado en esta publicación
dar a conocer un autómata concreto y determinado, para, sobre él,
conocer y aprender “de forma práctica” su funcionamiento real.
En cuanto al autómata elegido para el estudio, se ha optado por la
familia Simatic-S5 de Siemens, y en particular, por el más potente de
los miniautómatas, el 95U. Esta elección se fundamenta en datos
contrastados en el entorno industrial de la zona, donde resulta ser el
de mayor implantación.
Posponemos para futuras publicaciones el análisis de otros
autómatas de potencia similar al que en esta obra hemos
considerado.
Estructura
En primer lugar, se realiza una introducción sobre conceptos
generales, donde se describe el funcionamiento del autómata,
componentes internos y su entorno en cuanto a conexión con el
exterior.
En el segundo capítulo, se presenta la gama de la serie Simatic, y se
particulariza para el autómata S5-95U, haciendo una descripción de
las especificaciones técnicas, de los elementos de servicio e
indicadores y una estructuración interna a nivel de bloques.
Ya, en el capítulo tres, se introducen los conceptos teóricos que
permiten modelizar automatismos, definiendo un autómata finito, y
describiendo las representaciones tabulares y los grafos de estados.
A continuación, se presenta la teoría de las redes de Petri, que
actualmente se reconoce como el modelo mejor adaptado a la parte
secuencia! de los automatismos, pues combina las ventajas de la
representación secuencial gráfica con la integración de los modelos
preexistentes.
x

Conocida la teoría básica para la descripción funcional del
automatismo, a continuación se procede a describir las
características de la programación del autómata Simatic S5-95U. Se
comienza, por tanto, en el capítulo cuatro con las definiciones de
ciclo de tratamiento de un programa, los operandos de STEP 5, el
juego de operaciones de las que se dispone y las diferentes formas
de representación del lenguaje STEP 5. Seguidamente, se estudia la
estructura y elaboración del programa y los tipos de procesamiento.
Y por último las posibilidades de documentación que dispone el
entorno de programación.
El capítulo cinco, describe de forma detallada y funcional los
elementos de programación, es decir, las diferentes instrucciones y
funciones (binarias, digitales, organización, sustitución,...),
conjuntamente con ejemplos y ejercicios con objeto de contribuir a
una mejor asimilación y aprendizaje encadenado de las mismas.
En este instante, se está en disposición de presentar las técnicas de
realización (capítulo 6), en otras palabras, cómo a partir de la
modelización del sistema y con el conocimiento del lenguaje de
programación, se realiza de forma sistemática la implementación en
listas de instrucciones del proceso a automatizar. Es en este capítulo
donde se refleja la aplicación de todos los conocimientos aprendidos
en capítulos anteriores, y a partir del cual se puede empezar a
ejercitar de forma práctica el método de programación.
Por último, en el capítulo siete, se resumen las ventajas y
aplicaciones de los autómatas, los diferentes tipos de automatización
y la conexión del autómata mediante buses. También se esbozan las
diferentes herramientas de programación en cuanto a software se
refiere, existentes en el mercado, para la familia Simatic S5; y una
visión sobre las tendencias de los buses de comunicaciones.
¿Qué le falta a la publicación para aportar un conocimiento total del
autómata? Primero una amplia vertiente práctica, para la que se ha
considerado conveniente un tratamiento más cercano al autómata, a
su programación y testeo "on" y "off-line" (trabajar con el autómata
"delante").
Por otra parte el empleo del autómata como controlador, lo que
implica básicamente el trabajar con información digital estructurada
en palabras.
x¡

Por último las comunicaciones a nivel de autómatas, que requieren
un tratamiento mucho más específico y necesitan una potencia a
nivel de autómata de alto nivel; trabajo más propio del fabricante que
de un texto escrito de divulgación.
Respecto a las dos primeras consideraciones se intentarán soslayar
con publicaciones futuras; una complementaria a ésta que trate
únicamente la parte práctica y otra dedicada a trabajar con
información digital.
xii

Capítulo 1
El Autómata Programable
Conceptos Generales
Contenido
Introducción
Lógica cableada frente lógica programada
Funcionamiento de un autómata programable
El autómata y su entorno
Componentes internos del autómata
Estructura típica de un ciclo de ejecución
Terminales de comunicación autómata-proceso
Terminales digitales
Terminales analógicos
Terminales de alarma y cómputo
Unidades de programación
1

1 - El Autómata Programable. Conceptos Generales 3
1. INTRODUCCIÓN
El autómata programable, y por extensión, el sistema de automatización del
que forma parte, es utilizado cada vez más en el control y automatización de
sistemas y procesos industriales. Su campo de aplicación abarca desde la
sustitución de pequeños relés y contactores hasta los sistemas de control
más sofisticados como pueden ser computadoras de procesos.
El autómata será por tanto, una máquina capaz de realizar distintas
acciones sobre un sistema en función del estado y evolución de dicho
sistema y de unas acciones sobre el mismo. Así pues debe ser capaz de
comunicarse con el sistema a automatizar. La automatización la conseguirá
ejecutando las instrucciones introducidas en el autómata por el programador
y que constituirán el llamado programa de automatización. La ejecución de
dicho programa la realiza gracias a que el autómata está constituido
internamente por un sistema basado en un microprocesador.
Una característica muy importante en los autómatas es su carácter
programable. El programa de automatización que ejecuta puede ser variado
por el operario o programador de la máquina. Esto hace que un mismo
autómata programable sea muy versátil, capaz de realizar una infinidad de
tareas posibles, según el programa introducido en él.
Un sistema de automatización básico estará formado por tres elementos
fundamentales:
• El autómata programable,
• el aparato de programación y
• el lenguaje de programación.
En los párrafos anteriores ya se ha hablado del autómata programable,
decir únicamente que es el elemento principal de todo sistema de
automatización, los encargados de llevar a cabo la automatización.
El siguiente elemento del sistema es el aparato de programación. Mediante
este aparato el operario o programador elaborará el programa de
automatización y lo introducirá en el autómata. También servirán para
monitorizar el correcto funcionamiento tanto del programa en ejecución
como del mismo autómata programable.
El lenguaje de programación es el conjunto de instrucciones y normas que
hacen posible la comunicación entre el programador y el autómata.
Utilizando las instrucciones de este lenguaje el programador realizará el
programa que será introducido en el autómata a través del aparato de

4 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
programación. Cada fabricante de autómatas programables dispondrá de un
lenguaje propio para la programación de sus propios autómatas.
1 .1. LÓGICA CABLEADA FRENTE LÓGICA
PROGRAMADA
Los sistemas de automatización convencionales utilizan una serie de
elementos para el control de una serie de dispositivos (salidas del sistema)
como por ejemplo válvulas, lámparas contactos, etc., a partir de unos
dispositivos de entrada (interruptores, pulsadores...) y un estado en el
sistema. Los elementos de control serán normalmente relés y contactores
que se cablearán físicamente entre los dispositivos de entrada y salida.
Dependiendo del modo de conexión de estos elementos (serie o paralelo) el
sistema realizará distintos tipos de control.
Así pues, los sistemas de automatización convencionales, basados en relés
y contactores son sistemas cerrados, o sea, difícilmente modificables ya que
cualquier modificación tanto en las entradas, en las salidas o en el tipo de
control, conllevará un cambio en las conexiones físicas de los distintos
elementos.
En los sistemas de automatización con autómatas programables se
sustituyen los relés y contactores y las conexiones entre ellos por el mismo
autómata y el programa de automatización. Los contactores se sustituirán
por posiciones de memoria en el interior del autómata y las conexiones
entre ellos por funciones del tipo Y u O disponibles en el lenguaje de
programación. El único cableado físico del sistema será el que haya que
realizar entre los elementos de entrada y salida del sistema con las
correspondientes tarjetas de entrada y salida del autómata.
Lógica cableada
Lógica programada
Figura 1.1: Lógica cableada y lógica programada.

El Autómata Programable. Conceptos Generales 5
Esta última realización hace que un cambio en el sistema sea relativamente
sencillo ya que consistiría únicamente en una nueva conexión entre una
nueva entrada o salida y el autómata o un cambio en el programa de
automatización a través del aparato programador.
2. FUNCIONAMIENTO DE UN AUTÓMATA
PROGRAMABLE
La primera tarea a la hora de realizar la automatización de un sistema
consiste en estudiar el proceso o máquina a automatizar. Es necesario tener
un profundo conocimiento del sistema y su evolución así como planificar
minuciosamente la tarea de control o automatización a aplicar en dicho
proceso. Debe haber una correspondencia total entre proceso y
automatización para que ésta sea efectiva.
Una vez definido el proceso y la automatización a efectuar según las
necesidades habrá que plasmar en papel esa automatización utilizando
para ello el lenguaje de programación propio del autómata y las funciones y
posibilidades que nos ofrezca. Esto se puede hacer directamente o a través
de algunos de los métodos existentes de simulación de procesos
secuenciales (redes de Petri o Grafcet).
La siguiente tarea es la escritura del programa de automatización ya
plasmado en papel en el aparato de programación. Este aparato, según el
modelo y tipo, puede tener o no funciones de depuración y comprobación
del programa a medida que se escribe.
Una vez realizado el programa de automatización por el usuario, éste debe
depositarse en la memoria de programa del autómata utilizando, o bien el
aparato de programación, o bien, una memoria EEPROM exterior donde
previamente se ha escrito el programa. Cada palabra en memoria del
autómata contendrá una instrucción que habrá sido codificada por el
aparato de programación en binario, o sea, en '0' y '1'.
El procesador tratará sucesiva y cíclicamente las instrucciones contenidas
en el programa. Un contador de programa direcciona cada una de las
posiciones de memoria que se incrementa para pasar de direccionar una
instrucción a la siguiente. Este proceso lineal se puede ver interrumpido
mediante saltos. En este caso el contador se incrementa según lo indicado
en la instrucción de salto. Al retornar, se restablece el carácter lineal del
proceso.

6 Autómatas Programadles: programacióny aplicación industrial
El procesador toma de la memoria de programa la instrucción direccionada
por el contador de programa y la almacena en el registro de instrucción. En
este lugar el procesador decodifica la instrucción, o sea, la interpreta y
posteriormente la ejecuta, lleva a cabo la tarea indicada en dicha
instrucción.
Una vez ejecutada la instrucción el contador de programa se incrementa y el
procesador realiza todo el proceso anterior con la siguiente instrucción.
Este proceso continua así hasta que el contador de programa llega a la
última instrucción, en cuyo caso, en vez de incrementarse, pasa a
direccionar la primera instrucción del programa e iniciar de nuevo la
ejecución del mismo.
Por lo tanto, el funcionamiento de un autómata se puede definir como lineal
y cíclico.
Procesador
Figura 1.2: Funcionamiento cíclico.
3. EL AUTÓMATA Y SU ENTORNO
La finalidad última de un autómata programable es la automatización de una
planta industrial, máquina, o un proceso en general; por lo tanto, necesita

I.- El Autómata Programable. Conceptos Generales 7
comunicarse con dicho proceso. Esta comunicación debe realizarse en
doble sentido, el autómata debe conocer en cada momento la evolución del
proceso, para de esta manera evaluar su estado y actuar sobre el mismo de
manera oportuna según dicte el programa en ejecución. Esta comunicación
entre el proceso y el autómata no se hace de forma directa sino que se
realiza a través de unos dispositivos intermedios que adecúen las señales a
los requerimientos de ambos.
Los dispositivos de comunicación autómata-proceso se dividen en:
• Captadores (o sensores).- Hacen que las señales procedentes del
proceso y que definen el estado del mismo lleguen hasta los terminales
de entrada del autómata. (Por ejemplo: final de carrera, elementos de
mando...).
• Accionadores (o actuadores).- Hacen que las salidas producidas por el
autómata lleguen hasta el proceso y se vean reflejadas en él. (Por
ejemplo: relés, contactores, ...).
Figura 1.3: El autómata y su entorno.

Además de la comunicación autómata-proceso, el autómata debe
comunicarse con una serie de periféricos que ayuden a la programación y
monitorización del mismo. Estos periféricos se conectan, o bien
directamente, o bien mediante la interface oportuna. Entre estos periféricos
auxiliares pueden estar: unidades de programación, impresoras, unidades
de almacenamiento, ordenadores, otros autómatas...
De esta manera el funcionamiento de un autómata requiere un entorno de
trabajo concreto formado por una serie de dispositivos. Un esquema de este
entorno será el mostrado en la figura 1.3.
4. COMPONENTES INTERNOS DEL AUTÓMATA
La estructura interna de un autómata programable es la estructura típica de
un sistema basado en un microprocesador.
Dicha estructura esta formada por un elemento central, el microprocesador,
encargado de gestionar el funcionamiento de todo el sistema. Este elemento
central estará conectado a una serie de dispositivos auxiliares mediante
unos buses de comunicación.
Estos buses son:
• Bus de datos: por donde circulan los datos desde el microprocesador a
los bloques de memoria, tarjetas periféricas... o viceversa.
• Bus de direcciones: por donde circulan las direcciones de los datos que
requieren el microprocesador en sus respectivos bloques de memoria.
• Bus de control: por donde circulan las señales de control (habilitación o
inhabilitación de dispositivos) para la comunicación del microprocesador
con los dispositivos auxiliares.
Los dispositivos auxiliares, de los que se han hecho mención anteriormente,
ayudan al microprocesador en el trabajo de gestionar el sistema y ejecutar
el programa. Entre ellos están:
• Memoria del procesador: Memoria que utiliza el procesador a la hora de
manejar sus variables internas.
• Memoria de usuario: Memoria donde se almacena el programa de
automatización.
• Memoria de entradas/salidas (E/S): Memoria donde se guardan
temporalmente los estados de las entradas y salidas del autómata.
• Memoria de forzado de E/S: Permite la modificación por el usuario de
entradas o salidas mientras se ejecuta el programa.

I - El Autómata Programable. Conceptos Generales 9
• Interface paralelo de E/S: Interface de entradas y salidas
• Interface de comunicación: Interface de comunicación del autómata con
otros equipos (unidad programadora, PC, ...).
MEMORIA
DEL
PROCESADOR
MEMORIA
DEL
USUARIO
INTERFACE
DE
COMUNICACION
MICROPROCESADOR
1 MEMORIA
DE FORZADO
I DE E/S
I_______
MEMORIA
DE
ESTADOS E/S
INTERFACE
PARALELO
DE E/S
Figura 1.4: Componentes de autómata programable.
5. ESTRUCTURA TÍPICA DE UN CICLO DE
EJECUCIÓN
En el apartado 2 de este capítulo se vio cómo el funcionamiento de un
autómata programable era cíclico, se ejecuta el mismo programa de manera
ininterrumpida. Al llegar a la última instrucción, el programa vuelve a
ejecutarse desde el principio. A cada una de las veces que se ejecuta el
programa se le llama ciclo de ejecución.
En un ciclo de ejecución no solo se realiza la ejecución del programa
contenido en la memoria del autómata, sino que se realizan una serie de
procesos antes y después de la ejecución de dicho programa. Básicamente
un ciclo de ejecución de un autómata programable está formado por los
siguientes elementos:
• Lectura de entradas.- Es el proceso correspondiente a la lectura por
parte del autómata del estado de las entradas físicas del mismo y la
realización de una copia de las mismas en la memoria de entradas. Este
proceso se realiza siempre al inicio de un ciclo de ejecución y antes de

iniciarse la ejecución del programa. A partir de aquí y durante la
ejecución del programa, el autómata considerará el valor de una entrada
en concreto como el que dicha entrada tenga asignada en la memoria
de entradas, «valor que no se modificará en todo el resto del ciclo de
ejecución. De esta manera, un cambio en el estado de una entrada
determinada y que se produzca una vez finalizado el proceso de lectura
de entradas no se considerará hasta que se realice un nuevo proceso
de lectura de entradas, o sea, al inicio del siguiente ciclo de ejecución.
No obstante, existen autómatas en los que se permite la lectura de una
entrada física durante la ejecución del programa.
• Lectura y ejecución del programa.- Una vez finalizado el proceso de
lectura de entradas, se inicia la lectura y ejecución del programa de
usuario contenido en memoria, comenzando por la primera instrucción.
El programa se ejecuta instrucción a instrucción de manera lineal,
tomando los valores de entradas que necesite de la memoria de
entradas y escribiendo en la memoria de salida los valores que toman
las salidas según el desarrollo del programa. Hay que tener en cuenta
que en este periodo las salidas que el programa active o desactive no
se ven reflejadas aún en la salida física, sino solo en la memoria de
salida.
Al igual que ocurre con las entradas, existen autómatas en los que la
activación, o desactivación, de la salida física se puede producir en el
momento en el que se active, o desactive, la salida de programa.
• Activación de salidas.- En este intervalo del ciclo de ejecución se
activan físicamente las salidas según su estado en la memoria de
salidas. Se realiza una copia de la memoria de salida en el dispositivo
periférico de salida.
Este ciclo básico de ejecución: lectura de entradas - programa - activación
de salidas, se ejecuta cíclicamente en el funcionamiento del autómata. No
obstante, este ciclo puede ser interrumpido mediante la activación de una
señal externa (error, alarma) o cada cierto tiempo definido por el usuario
(según tipo de autómata). Al producirse la interrupción se ejecuta el código
asociado a dicha interrupción y una vez finalizado éste, se vuelve al punto
del ciclo de ejecución en el que se produjo la interrupción.
Además de los ciclos de ejecución e interrupciones, el autómata ejecuta
antes de comenzar conJos citados ciclos, un ciclo de inicialización y puesta
a puntó en el que se ponen a '0' las salidas, se realizan tests internos, etc.
Este ciclo inicial solo se realiza una vez al inicio de la ejecución.

1 - El Autómata Programable. Conceptos Generales 11
El ciclo básico descrito en este apartado puede verse ampliado en
determinados autómatas con otras tareas. Entre estas nuevas tareas se
encuentra por ejemplo, en los autómatas de nueva generación, la gestión de
las comunicaciones con otros dispositivos conectados en una red.
LECTURA
ENTRADAS
PUESTA A
CERO DE
SALIDAS
EXTERNAS
LECTURA
ENTRADAS
TEST i
INTERNO K—
PERIODO DE
INHIBICION
PUESTA A
CERO DE
SALIDAS
EXTERNAS
LECTURA
PROGRAMA
ACTIVACION
SALIDAS
LECTURA
PROGRAMA
ACTIVACION
SALIDAS
i
TIEMPO DE CICLO
Figura 1.5: Ciclos de ejecución.
6. TERMINALES DE COMUNICACIÓN AUTÓMATA-
PROCESO
El autómata se comunica con el proceso que automatiza (recibe
información, entradas, y actúa sobre el mismo, salidas) a través de una
serie de terminales eléctricos. Estos terminales pueden ser digitales,
analógicos y de alarma y contador.
Estos terminales están situados normalmente en unos conectores
dispuestos en el panel frontal del autómata, integrados en el mismo o en
tarjetas periféricas añadidas al autómata.
Básicamente existen dos tipos de entradas y salidas: digitales y analógicas.

12 Autómatas Programadles: programación y aplicación industrial
6.1. TERMINALES DIGITALES
Estas entradas/salidas pueden tomar únicamente dos valores de tensión: un
valor bajo (0 V) y otro valor alto igual a la tensión de alimentación del
dispositivo de entrada/salida (normalmente 24 V). Por lo tanto una entrada
se considerará activada cuando la tensión de su borne correspondiente con
respecto a un borne de referencia sea 24 V, y se considerará desactivada
en caso contrario.
Igualmente, para las salidas, se considerará una salida activada cuando se
presente 24 V entre ese terminal y uno de referencia, y desactivada cuando
aparezcan 0 V.
De forma general, las entradas binarias (0 o 1) se suelen agrupar formando
estructuras de palabras de 8 bits (byte), o de 16 bits (word). En algunos
autómatas de la gama alta se pueden agrupar incluso en estructuras de 32
bits.
24 v
Figura 1.6: Entradas y salidas digitales.

I - ElAutómata Programable. Conceptos Generales 13
6.2. TERMINALES ANALÓGICOS
Estas entradas/salidas pueden tomar cualquier valor comprendido en un
intervalo cuyo limites dependerá del tipo de autómata. Igualmente,
dependerá del tipo de autómata el número de entradas y salidas de este
tipo de que se dispongan. Asimismo la salida analógica puede ser una
salida de “ corriente” o de “ tensión”.
ENTRADAS (EW) o (PW) SALIDAS (AW)
TW40
EW42
EW 44
EW 46
EW 48
EW50
EW 52
EW 54
M
10
• ----- +QI Salida de corriente
11
+QV Salida de tensión
AW40
T
Figura 17: Terminales analógicos.
6.3. TERMINALES DE ALARMA Y CÓMPUTO
Este último tipo de terminales tiene una función específica que viene
relacionada con operaciones debidas a alarmas (interrupción del programa
principal) y contaje (computo). Por lo tanto estos terminales serán siempre
entradas que en el caso de las alarmas serán digitales y en caso del
contador serán también digitales pero gestionadas en el interior autómata
como señales analógicas.
De esta manera las entradas de alarmas se considerarán entradas digitales
normales, pero en el caso de la activación de las mismas, el programa
principal se verá interrumpido para pasar a ejecutarse, solo una vez, un
código asociado a dicha alarma y volver a continuación al programa
principal.

La entrada de contador se utilizará en aplicaciones en las que el tiempo
entre acciones es importante, o en los que se precise contar eventos que
sucedan a frecuencia elevada.
ENTRADAS (EW o PW)
24 V
j juu
L .
M
Contador B EW 38
M —
Contador A EW 36
Alarmas
--- 0 E 34.0
tJ------- 1 E 34.1
® t------ 2 E 34 2
•-!--------3 E34.3
/
M
Figura 1.8: Terminales de alarma y contador.
7. UNIDADES DE PROGRAMACIÓN
El primer paso en la automatización de un proceso es el estudio del mismo
y el desarrollo y escritura del programa que realice la automatización
deseada. Este programa se debe depositar en la memoria que dispone el
autómata para tal efecto, pero ya en forma binaria, o sea, que cada
instrucción estará formada por ceros y unos.
Para facilitar la tarea de escritura, codificación y almacenamiento del
programa en la memoria del autómata surgen las unidades de
programación. Por lo tanto el usuario deberá escribir sus programas en
estas unidades, por lo que dispondrán de teclado y pantalla para tal efecto,
y una vez conectada dicha unidad al autómata mediante la interface
oportuno, la unidad se encargará de codificarlo y traspasarlo al autómata
La funcionalidad y potencia de estas unidades de programación varían
según el tipo de la misma: desde las unidades más simples (programadoras
de mano, tipo calculadora) hasta las más complejas (tipo PC con entorno
gráfico).
Además de la tarea de la escritura del programa, estas unidades de
programación pueden disponer de herramientas de configuración,
mantenimiento y puesta a punto del autómata y la depuración y optimización
del programa de automatización.

Capítulo 2
El Autómata Programable
S5-95U
Contenido
El sistema de automatización Simatic S5 de Siemens
Características del S5-95U
El lenguaje de programación Step5
Elementos de servicio e indicadores
Funcionamiento del autómata. Estructura interna
15

II-El Autómata Programable S5-95U l7
1. EL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN SIMATIC S5
DE SIEMENS
La firma Siemens dispone de una amplia gama en equipos para sistemas de
automatización designados con el nombre genérico de SIMATIC S5. Este
sistema de automatización está constituido por:
• autómata programable (o PLC)
• aparatos de programación
• lenguaje de programación STEP5.
Los autómatas programables del sistema SIMATIC S5 se designan con la
letra U y cubren, según los modelos, todas las posibilidades de
automatización. Del mismo modo se presentan en dos ejecuciones
mecánicas: tipo bloque para la gama baja y tipo modular para la gama alta.
Los distintos autómatas disponibles en la familia SIMATIC S5 son los
siguientes:
S5-90L) gama baja.
S5-95U gama baja-media.
S5-100U gama baja-media.
S5-115U gama media.
S5-135U gama media.
S5-155U gama alta.
De todos los autómatas anteriores nos centraremos en el S5-95U por ser
este autómata el utilizado en la confección y puesta en práctica de las
aplicaciones realizadas en este libro. No obstante estas aplicaciones se
podrían implementar en los otros autómatas de la familia al aceptar todos
ellos el lenguaje de programación STEP5 de Siemens.
2. CARACTERÍSTICAS DEL S5-95U
El SIMATIC S5-95U es un autómata de la gama baja-media tipo bloque, de
aspecto compacto y reducido tamaño, pero capaz de resolver las tareas de
automatización más complejas.
Se presenta dentro de una robusta carcasa de plástico que contiene el
procesador, la fuente de alimentación y las entradas y salidas integradas.
Esta carcasa puede fijarse sobre un perfil normalizado.

A continuación se detallan las características técnicas principales del citado
autómata:
Fuente de alimentación:
Tensión de entrada 24 V, corriente continua, con una tolerancia
admisible de 20... 30 V.
Tensión de salida de +9 V para la periferia integrada y +5,2 V para
la unidad de programación con unas corrientes de salida
respectivamente de < 1 A y < 0,65 A. Presenta además
protección contra cortocircuito de tipo electrónica con clase de
protección 1 y sin separación galvánica.
Datos técnicos internos:
Dispone de una memoria interna RAM de 8 K palabras de las cuales
4 K son para instrucciones.
Tiempo por operación binaria de aproximadamente 2 ps.
2048 marcas, de las que 512 son remanentes.
128 temporizadores con un margen de contaje de 0,01 a 9990 s.
128 contadores, de los que 8 son remanentes, con un margen de 0
a 999 y con la posibilidad de incrementar o decrementar.
Periferia integrada:
El autómata S5-95U presenta la periferia encargada de las entradas
y salidas tanto digitales como analógicas, integradas dentro de su
carcasa.
Entradas digitales:
Dispone de 16 entradas digitales con separación galvánica.
Tensión nominal de entrada 24 V:
Valor ‘0’ tensión de -30 V... +5 V c.c. y corriente < 1,5 mA (a 30 V).
Valor 'T tensión de +13 V... +30 V c.c. y corriente <6,5 mA (a 30 V).
Salidas digitales:
Dispone de 16 salidas digitales con separación galvánica.
Tensión nominal de carga L+ 24 V c.c. con un margen admisible de
20... 30 V c.c. con el rizado inclusive.
Corriente de salida con señal ‘1’ máximo de 0.5 A, a una
temperatura de 60°C.
Corriente residual con señal '0' <50 ^A.

II.-El Autómata Programable S5-95U 19
Tensión de salida:
Con señal ‘0’ máximo 0,5 V con una resistencia de carga de 6 kQ.
Con señal ‘T máximo L+ -0,6 V con 0,5 A.
Protección contra cortocircuitos electrónica.
Corriente suma de 6 A ó 8 A para una temperatura < 50°C.
Posibilidad de conectar las salidas en paralelo dando cada salida
una corriente de 0,5 A.
Longitud máximo del cable sin apantallar de 100 m.
Entradas analógicas:
Entradas sin separación galvánica.
Valores nominales del margen de entrada 0.. +10 V
Tensión de entrada admisible -10 V. .. +30 V.
Resistencia de entrada 20 kQ.
Representación digital de la señal de 11 bits.
Principio de media: aproximaciones sucesivas.
Tiempo de conversión 40 ^s
Régimen transitorio interno de 1,1 ms.
Con señalización de desbordamiento de margen.
Limite total del error en el margen de temperatura de 0... 60°C.
1,68%
Longitud máxima decable apantallado de 100 m.
Salidas analógicas:
Salidas sin separación galvánica.
Representación digital de la señal de 11 bits.
Salida de tensión:
Valor nominal del margen de salida de 0... 10 V.
Resistencia de carga > 2,5 kQ.
Tiempo de conversión incluido, transitorio (valor típico) de 20 ^s.
Con protección contra cortocircuito.
Intensidad máxima de cortocircuito de 30 mA.
Límite total del error (0.. 60°C) 1%.
Longitud máxima de cable apantallado de 100 m.
Salida de corriente:
Valor nominal del margen de salida: 0...20 mA.
Resistencia de carga < 300 Q.
Tiempo máximo de conversión 3,0 gs.
Límite total del error (0... 60°C.) 1,1 %.
Longitud de cable apantallado de 100 m.

Entradas de alarma:
Entradas sin separación galvánica.
Las tensiones e intensidades de entrada son las mismas que para
las entradas digitales.
Tiempo de retardo:
De ‘0’ a ‘T tiempo de 75 ps.
De ‘T a '0' tiempo de 140 ps.
Ancho de impulso > 500 ps.
Entradas de contador:
Entradas sin separación galvánica. ,
Las tensiones e intensidades de entrada son las mismas que para
entradas digitales.
Tiempo de retardo:
De ‘0’ a ‘T tiempo de 10 ps.
De 'T a ‘0’ tiempo de 15 ps.
Frecuencia de contaje:
Para el contador A frecuencia de 5 kHz.
Para el contador B frecuencia de 2 kHz.
Ancho de impulso > 100 ps.
Además de todos los dispositivos integrados en la carcasa, el S5-95U
puede ampliarse con hasta 32 módulos periféricos del S5-100U
Los módulos periféricos disponibles son:
• Módulos de entrada y salida digitales.
• Módulos de entrada y salida analógicas.
• Módulos especiales para funciones de temporización externas, contaje
rápido y comparación de valores analógicos.
• Módulos de diagnosis para vigilancia del bus periférico del S5-90U.
• Módulos de simulación para prueba de programas.
Estos módulos de ampliación se montan sobre el mismo carril normalizado
en el que se monta el autómata y se conectan a este mediante un conector
especial situado a la derecha del autómata.

II.-El Autómata Programable S5-95Ü 21
3. EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN STEP-5
El lenguaje de programación STEP5 es el utilizado para la programación de
todos los autómatas de la familia SIMATIC S5.
Este lenguaje de programación hace posible la programación tanto de
funciones sencillas (por ejemplo: Función Y) como de las más complejas
(por ejemplo: Retardo a la conexión).
El STEP5 contiene todas las instrucciones necesarias para el desarrollo del
programa de automatización. Los programas realizados mediante este
lenguaje se pueden estructurar utilizando los “módulos”. Existen distintos
tipos de módulos que se utilizarán dependiendo de la misión del mismo. Así,
hay módulos de datos (DB) para incluir datos a utilizar, módulos funcionales
(FB) para incluir funciones que se repitan con regularidad, etc. Los módulos
se pueden llamar unos a otros, así los módulos de un primer nivel podrán
llamar a los de un nivel superior y así sucesivamente hasta un máximo de 8
niveles.
Mediante la estructuración del programa se consiguen las ventajas:
• Clarificar la evolución del programa.
• Modificar programas en poco tiempo.
• Comprobar el correcto funcionamiento de un programa por partes.
• Estandarizar partes del programa.
Del mismo modo el lenguaje STEP5 presenta distintos modos de
representación. De esta manera el usuario podrá utilizar aquella
representación que le sea más familiar o que domine mejor
Estas representaciones son:
• Lista de instrucciones (AWL).
• Plano de contactos (KOP).
• Plano de funciones (FUP).
En este apartado se ha visto, muy por encima, las generalidades del
lenguaje STEP5. En el correspondiente capítulo se verán con más
profundidad todas las características y potencialidad de dicho lenguaje y su
aplicación en la escritura de programas
A continuación se relaciona un listado de las operaciones básicas del
lenguaje STEP 5 y una breve descripción de las mismas.

Operaciones combinacionales (lógicas):
U Combinación Y: Consulta al estado de señal 'T
UN Combinación Y negada: Consulta al estado de señal ‘0’
O Combinación O: Consulta al estado de señal ‘T
ON Combinación O negada: Consulta al estado de señal ‘0’
U( Combinación Y de expresiones entre paréntesis
O( Combinación O de expresiones entre paréntesis
) Cerrar paréntesis
Operaciones de memoria (biestables):
S Poner el operando a ‘ 1 ’ (activar el operando)
R Poner el operando a ‘0’ (borrar el operando)
= Asignar al operando el valor del VKE (resultado de la
operación anterior)
Operaciones de carga:
L Carga el dato indicado por el operando en el acumulador 1
Operaciones de transferencia:
T Transfiere el contenido del acumulador 1 a la variable que
indique el operando
Operaciones de tiempo:
SI Arranca como impulso una temporización
SV Arranca como impulso prolongado una temporización
SE Arranca como retardo a la conexión una temporización
SS Arranca como retardo a la conexión memorizada una
temporización
SA Arranca como retardo a la conexión una temporización
R Reponer (borrar) una temporización
Operaciones de contaje:
ZV Contaje hacia delante en 1
ZR Contaje hacia atrás en 1
S Activar (ajustar) un contador
R Borrar (reponer) un contador

H.-El Autómata Programable S5-95U 23
Funciones aritméticas:
+F Sumar dos números en coma fija
- F Restar dos números en coma fija
!=F Comparar dos números en coma fija respecto a igualdad
> <F Comparar dos números en coma fija respecto a desigu
> F Comparar dos números en coma fija respecto a superior
> =F Comparar dos números en coma fija respecto a superio
o igualdad
< F Comparar dos números en coma fija respecto a inferiorid
< =F Comparar dos números en coma fija respecto a inferioridad
o igualdad
Operaciones de llamada de módulo:
SPA Salto absoluto (incondicional) a un módulo de programa,
funcional o de paso, según operando
SPB Salto condicional a un módulo de programa, funcional o de
paso, según operando
A llamada a un módulo de datos
E Crear o borrar un módulo de datos
Operaciones de retorno:
BE Terminar módulo (fin de módulo)
BEB Terminar módulo de forma condicional
BEA Terminar módulo de forma absoluta
4. ELEMENTOS DE SERVICIO E INDICADORES
El autómata programable S5-95U presenta un panel frontal con una serie de
elementos necesarios para la implementación del sistema de
automatización.
En el presente apartado se describirán cuáles son estos elementos y cuál
su finalidad. Según la figura 2.1.:
1. Compartimento de batería.- En este compartimento se puede introducir
una batería de protección para salvaguardar la memoria del autómata
en caso de una interrupción en la alimentación.

2. Conector frontal.-
• Entradas digitales (E32.0...A33.7).- 16 entradas digitales
designadas mediante la expresión E-.-
• Salidas digitales (A32.0...A33.7).- 16 salidas digitales designadas
mediante la expresión A-.-
3. Indicador de fallo de batería.- Este indicador se encenderá cuando se
haya agotado o no exista la batería de protección.
4. Interruptor CON/DES.- Interruptor mediante el cual se conecta o se
desconecta la alimentación del autómata.
5. LEDs indicadores de entradas y salidas digitales.- Led asignado a cada
una de las 16 entradas y 16 salidas que se encienden en caso de estar
activada su correspondiente entrada o salida.
6. Bornes de conexión de la alimentación.- Se alimentará el autómata
mediante 24 V c.c. entre L+ y M conectando el tercer borne a tierra.
7. Conector para acoplar módulos S5-100U.- Conector situado en el lateral
derecho del autómata y en el que se conectarán los posibles módulos
de ampliación S5-100U
8. Indicador de modo.- Está formado por dos leds. El superior se iluminará
de color verde cuando el autómata este en modo RUN (ejecución de un
programa). El led inferior se iluminará de color rojo cuando el autómata
se encuentre en STOP (detenido).
9. Conector hembra para:
• Entradas analógicas.- 8 entradas analógicas (EW40, EW42....
EW50).
• Salidas analógicas.- 1 salida analógica (AW40) pudiendo ser de
corriente o tensión.
10. Selector de modo.- Interruptor con tres posiciones: la posición central
sitúa al autómata en modo de STOP (detenido) y no se ejecuta el
programa. La posición superior coloca al autómata en modo RUN
(ejecución de un programa). La tercera posición, COPY, no es estable,
o sea, al colocar el interruptor en dicha posición y soltarlo, vuelve a la
posición STOP. Se utiliza para copiar el programa contenido en la
EPROM en la memoria de programa del autómata.
11 Receptáculo para cartucho de memoria.- Espacio destinado para la
introducción de una cartucho de memoria E(E)PROM con la finalidad de
contener algún programa para su posterior copia y ejecución en el
autómata.

II.-El Autómata Programable S5-95U 25
12. Conector hembra para programación o conexión a red local.- Conector
para conectar un aparato de programación (PG), un aparato de
operación (OP) o red local SINEC L1.
13. Conector hembra para:
• Entradas de alarma.- 4 entradas (E34.0,..., E34.3).
• Entradas de contador.- 2 entradas (EW36, EW38).
Figura 2.1: El Autómata S5-95U de Siemens
5. FUNCIONAMIENTO DEL AUTÓMATA.
ESTRUCTURA INTERNA
En el interior de la carcasa del autómata programable se encuentran todos
los elementos necesarios para el funcionamiento del mismo. Entre estos
elementos cabe diferenciar aquellos elementos encargados de gestionar los
datos y programas, o sea, la unidad central de procesos (CPU), que forma
el autómata en sí, y aquellos otros elementos encargados de la
comunicación del autómata (o CPU) con el exterior, o sea, la periferia
integrada de entradas y salidas tanto digitales como analógicas, y como su
nombre indica se considera como una periferia, es exterior al autómata,
pero esta integrada, en este caso, en el mismo.

Así bien, cada uno de estos dos grandes bloques que se encuentran en el
interior de la carcasa (CPU o Autómata y periferia integrada) esta
constituida por los siguientes elementos:
Elementos de la CPU:
• Unidad de control (microprocesador).- Es el elemento fundamental
en el funcionamiento del autómata, bajo su mando esta todo el
control y gestión del sistema.
• ALU (Unidad Aritmético-Lógica).- Elemento que ayuda al
microprocesador en tareas de operaciones aritméticas y
operaciones lógicas.
• Memoria ROM.- Memoria de solo lectura donde se encuentra el
sistema operativo necesario para el funcionamiento del sistema.
• Memoria de programa interna (RAM).- Memoria en la que se
deposita el programa de automatización y que se ejecutará.
• PAE - Imagen de proceso de las entradas. Memoria RAM en la que
se realiza una copia del estado de las entradas del autómata al
inicio de cada ciclo de ejecución.
• PAA - Imagen de proceso de las salidas. Memoria en la que se
escriben el estado de las salidas durante el ciclo de ejecución y que
posteriormente se trasladan a las salidas físicas del autómata.
• Memoria de temporizadores, contadores y marcas.- Memoria RAM
en la que memorizan variables tales como temporizadores,
contadores y marcas utilizadas en el programa de usuario.
Elementos de la Periferia Integrada:
• Entradas integradas digitales.
• Entradas integradas analógicas.
• Entradas de alarmas.
• Entradas de contadores.
• Salidas integradas digitales.
• Salidas integradas analógicas.
Además de los elementos anteriores, fundamentales para el funcionamiento
del autómata, existen otra serie de elementos, todos ellos periféricos, que
aumentan la potencialidad del autómata. Entre estos elementos los más
básicos son:
• Cartucho de memoria (EPROM/EEPROM).- Permite introducir un
programa de usuario en el autómata y memorizarlo en la memoria
de usuario sin necesidad de utilizar una unidad de programación.
• Unidad de programación, PC o red local.- Elementos conectables al
canal serie.
• Módulos de entradas (digitales/analógicas).

II. -El Autómata Programable S5-95U 27
• Módulos de salidas (digitales/analógicas).
• Módulos funcionales.- Módulos especiales que incorporan funciones
complejas de las que en un principio no dispone el autómata en su
versión básica. Entre estos módulos pueden estar: módulos de
control (PID...), módulos de tratamiento de señales analógicas,
módulos operacionales.
Figura 2.2: Estructura interna del S5-95U.

Capítulo 3
Redes de Petri
Contenido
Introducción
Definición de Autómata Finito
Diferentes representaciones en la modelación de sistemas
Representaciones tabulares
Grafo de Estados
Redes de Petri
Ejemplo
Ventajas de las Redes de Petri
Ejemplo: sistema con exclusión mutua
Ejemplo: sistema con secuencias alternadas
Ampliación de las Redes de Petri
Red de Petri generalizada
Red de Petri ordinaria
Utilización de las funciones de incidencia
Red de Petri con arcos inhibidores
Concepto de subred en las Redes de Petri
Validación funcional de una descripción
Propiedades básicas que caracterizan un buen
funcionamiento
Métodos de validación funcional
29

III - Redes de Petri 31
1. INTRODUCCIÓN
Conocer y comprender el entorno, analizar y estudiar todas las situaciones
que puedan acaecer a su alrededor, constituye una constante inquietud y
necesidad para el hombre. Ese impulso investigador necesita disponer para
su efectiva realización de un esquema teórico o modelo, generalmente en
forma matemática o gráfica, representativo de un sistema o de una realidad
compleja y destinado a facilitar tanto su comprensión como el estudio de su
comportamiento.
En función del objetivo final a alcanzar, se pueden construir dos tipos de
modelos:
• Modelo estructural: es aquel donde se enumeran las partes del sistema
y sus interconexiones.
• Modelo funcional: en él se describe cómo opera y se desenvuelve el
sistema, presentando un aspecto dinámico
En general, un sistema cualquiera se puede desglosar en dos partes bien
diferenciadas, descritas a continuación y representadas en la figura 3.1:
• Parte operativa (PO), es la parte ejecutiva, la que acepta físicamente los
mensajes del exterior (entradas) y la que realiza las acciones con el
medio que le rodea (salidas).
• Parte de control (PC), es aquella parte inteligente, a ella están
asociadas:
■ Informes, suministrados por la parte operativa y muestran el estado
del medio externo.
■ Consignas, información que especifica las acciones a realizar-según
el estado de nuestro sistema y del medio.
■ Ordenes, mandato hacia la parte operativa para que ejecute las
salidas pertinentes.
■ Salidas, permiten al observador externo comprobar el
funcionamiento del sistema y no requiere un gasto apreciable de
energía.

Figura 3.1: Desglose de un sistema
Las redes de Petri se presentan como una útil herramienta matemática
aplicable al modelado de sistemas, que admite una valiosa representación
gráfica, considerándose ésta una potente extensión de los gratos de estado.
Las finalidades que persiguen las redes de Petri son:
• Expresar de forma clara y rigurosa:
■ Objetivos de funcionamiento, mostrando hacia dónde se dirige
nuestro sistema modelado.
■ Seguridad funcional, donde se especifica sin ambigüedad bajo qué
circunstancias el sistema evoluciona de un estado a otro.
• Seguimiento de la evolución del sistema, identificando fácilmente su
estado actual en la descripción gráfica.
• Flexibilidad en su modificación sin dañar sustancialmente el modelo
original.
• Comprobación de que el modelo no es erróneo en un primer análisis.
2. DEFINICIÓN DE AUTÓMATA FINITO
Se define un autómata como aquel sistema discreto tal que:
• Recibe un número finito de símbolos (entradas -E-).
• Emite un número finito de símbolos (salidas -S-).
• Posee estados estables fácilmente identificables (estados -Q-).

III-Redes de Petri 33
Se dice que el autómata es finito si el número de estados es finito.
Estos tres aspectos que definen el autómata están íntimamente ligados
entre sí mediante las siguientes funciones:
• La función de transición 5, según la cual el estado actual
depende del estado anterior y de los símbolos de entrada
recibidos:
8:QxE->Q
• La función de salida X, expone que la salida actual depende del
estado anterior y de los símbolos de entrada recibidos:
X:QxE->S
En resumen, se puede afirmar que un autómata finito es la quíntupla (E, S,
Q, X, 5). Los conjuntos E y S identifican el sistema; el conjunto Q los
estados posibles y las funciones X y 8 permiten definir el comportamiento
del autómata.
Se denomina estado inicial Qo a aquel estado estable en el que se
encuentra el autómata cuando aún no ha recibido ningún símbolo de
entrada.
3. DIFERENTES REPRESENTACIONES EN LA
MODELACIÓN DE SISTEMAS
Bajo este título se describe la evolución que han sufrido las diferentes
formas de representar los sistemas. Se explicará la forma de realizarlos y
las ventajas e inconvenientes derivados de ellos. De sus inconvenientes
surgirá la necesidad de cambio y el salto hacia un nuevo peldaño en la
evolución.
Las diferentes formas de representación pueden ser desglosadas en dos
grandes grupos, que se corresponden cronológicamente con su evolución:
• Representación tabular, consistente en la creación de una tabla
bidimensional. En ella aparecerán las entradas (E), las salidas (S) y los

34 Autómatas Programables: programacióny aplicación industrial
estados (Q) de nuestro sistema, debidamente asociados con las
funciones, ya comentadas, de salida y de transición.
■ Tabla de estados de Mealy.
■ Tabla de estados de Moore.
■ Tabla de fases.
• Representación gráfica, contiene la misma información que la
representación tabular; no obstante se aprecia una considerable mejora
en su aspecto visual, utilizando elementos gráficos, que facilitan la
identificación del estado actual del sistema y del seguimiento de su
posible evolución posterior.
■ Diagrama de fases.
* Grafo de estados.
■ Redes de Petri.
Como puede observarse, las Redes de Petri, objeto de estudio de este
capítulo, ocupan el último lugar en la evolución y es hacia donde se
pretende llegar de manera progresiva y razonada.
3.1. REPRESENTACIONES TABULARES
3.1.1. TABLA DE ESTADOS DE MEALY
Para la mejor comprensión de este tipo de representaciones, su estudio se
llevará a cabo mediante el análisis detallado de un ejemplo.
La nomenclatura utilizada en el sistema es la siguiente:
• E=(a,b) Conjunto de entradas de nuestro sistema con dos elementos a
y b.
• S=(x,y) Conjunto de salidas de nuestro sistema con dos elementos x e
y
• Q Estado estable de nuestro sistema.

III. - Redes de Petri 35
• Qa Estado que recuerda que la última entrada ha sido'a'.
• Qab Estado que recuerda que la última entrada ha sido 'b' y la penúltima
entrada ha sido ‘a’.
La tabla de estados de Mealy posee la forma de la tabla 3.1'
Tabla 3.1: Tabla de estados de Mealy
Estado
anterior
Estado
actual 5
Salida
actual X
a b a “ b
Qa Q. 1 Qab
y y
Qab , Q‘ 1 Qbb X ' y
Qbb _ Qa_ ] . _ . Qbb... _ y : y
La primera columna representa el 'estado anterior1, donde se enumeran los
únicos posibles estados estables.
La segunda columna representa el ‘estado actual', gobernado por la función
de transición 5, que precisa de los estados anteriores (primera columna) y
de las entradas posibles (primera fila). En la intersección de estas filas y
columnas se encuentra el nuevo estado hacia el que evoluciona el sistema,
que debe ser uno de los posibles.
La tercera columna representa la ‘salida actual', gobernada por la función de
salida X que precisa de los estados anteriores (primera columna) y de las
entradas posibles (primera fila). En la intersección de estas filas y columnas
se encuentra la nueva salida hacia la que evoluciona el sistema.
De esta forma el sistema queda perfectamente definido estructuralmente
con sus conjuntos de entradas, salidas y estados; y funcionalmente con las
funciones de transición y de salida.

3.1.2. TABLA DE ESTADOS DE MOORE
Se continuará con la misma estructura de presentación para la tabla de
estados de Moore.
La nomenclatura utilizada es la siguiente:
• E=(a,b) Conjunto de entradas del sistema con dos elementos a
y b.
• S=(x,y) Conjunto de salidas del sistema con dos elementos x e
y
• Q Estado estable de nuestro sistema.
• Qa Estado que recuerda que la última entrada ha sido‘a’.
• Qaba Estado que recuerda que la última entrada ha sido ‘a’, la
penúltima 'b' y la antepenúltima 'a'.
La tabla de estados de Moore posee la forma de la tabla 3.2:
Estado Estado Salida
anterior actual 8
X
a b ’
I Qa Qa l Qab ¡
y
Qab
Qaba !
Qbb 1
y
Qaba Qa i Qab | X
Qbb Qa | Qbb ! y
Tabla 3.2: Tabla de estados de Moore.
En un primer acercamiento puede parecer que la tabla de Moore se
comporta de igual manera que la tabla de Mealy; no obstante, esto no es
real, puesto que una observación detenida y atenta nos permite apreciar
determinadas características singulares que facilitan la descripción del
sistema.
Ambas tablas han sido elaboradas partiendo del mismo hipotético sistema.
Seguidamente serán enumeradas y estudiadas las diferencias visuales:

III- Redes de Petri 37
• La primera columna contiene cuatro estados estables posibles.
• La segunda columna, aunque nos muestra una función de transición
exactamente igual que la anterior, presenta sin embargo un nuevo
estado de partida. Ésta es la única distinción apreciable entre ellas.
• La última columna refleja la situación más destacada, merecedora de un
mayor comentario. La función de salida no depende de las entradas del
sistema. Se aprecia que a cada estado estable le corresponde una
salida, independientemente de la entrada acaecida. Este hecho
simplifica enormemente la función de salida y explica la aparición de
nuevos estados estables respecto a la tabla de Mealy.
La ventaja de eliminar una de las funciones que definen el sistema
compensa sobremanera la necesidad de aumentar el número de estados
estables. Hemos mejorado, por tanto, el método anterior.
Dada la gran similitud entre estas dos representaciones, se puede pasar de
un autómata de Mealy a uno de Moore sin gran dificultad
3.1.3. TABLA DE FASES
Para realizar esta nueva forma de representación se utiliza como punto de
partida la tabla de Moore. Sobre esta base, con el fin de obtener una mayor
adaptabilidad a los procesos reales, se llevarán a cabo leves
modificaciones que serán expuestas tras la descripción del ejemplo.
• E=(x1,x2) Conjunto de entradas del sistema. Como evento se permitirá
una combinación entre las distintas entradas.
• S=(si,s2) Conjunto de salidas del sistema, autorizándose una
combinación de ellas
• Q=(qi,q2,q3) Conjunto de estados estables del sistema.
Para la construcción de la tabla nos decantamos por una simbología binaria
positiva, donde el ‘1’ indica dos posibilidades: la entrada correspondiente se
ha producido o bien debe darse la salida asociada. El ‘0’ por su parte refleja
que la entrada no se ha dado o que la salida no debe ejecutarse.

Una representación de este tipo de tabla es la siguiente:
Estados Evolución de los estados 5
estables [entradas (xi,x2)]
00 01 11 10
Salidas
(Si,S2)
Qi qi 1 Qz i___"_ d3
q2 Qi C|3 { “
d3 (fe l_ q/ q3
10
01
00
Tabla 3.3: Tabla de fases.
En la tabla se observa:
• Una combinación de salidas asociada a cada estado estable.
• La función de transición S toma como origen una combinación de
las entradas.
• Hay situaciones que jamás se podrán dar (--): el sistema se encuentra
en el estado q! y se produce la entrada ’1T.
El sistema así descrito permite una mayor adaptación a los sistemas reales,
aceptando combinaciones entre las entradas y las salidas.
Una vez propuestas las representaciones tabulares es conveniente realizar
un ejemplo que permita asentar los conocimientos adquiridos.
Posteriormente, un breve análisis crítico nos aclarará las causas que
justifican la necesidad de obtener un nuevo y más efectivo modelo.
Incluidas en la categoría de las representaciones gráficas se encuentra
el diagrama de fases, conceptuado como la transcripción directa de la
tabla de fases. Dada la íntima vinculación entre ambas, seguidamente
abordaremos su estudio.
3.1.4. DIAGRAMA DE FASES
La nomenclatura utilizada en la representación gráfica del sistema es la
siguiente:
• Cada estado estable está representado por una circunferencia.

• Las transiciones se identifican con arcos orientados y etiquetados con
las entradas que han provocado su evolución.
• Junto a cada circunferencia (estado estable) se señala la salida
asociada.
En la figura 3.2 aparece el diagrama de fases correspondiente a la tabla de
fases del apartado anterior. La figura precisa de poco comentario si se ha
asimilado el concepto de la tabla de fases y la nueva nomenclatura gráfica.
Sólo destacar unos aspectos:
• La transición que posee la combinación de entradas (1-) aporta la
siguiente información: la transición tiene lugar cuando la primera
entrada se produce, con independencia de lo que con la segunda
ocurra.
• El estado q3 no tiene asociado ninguna salida, puesto que carece de
etiquetas.
• La etiqueta S., que acompaña al estado nos informa que llegado a
esta posición se ejecutará la primera salida.
S2
q? ) !01
00 ¡ ,
q3 n 1-
Figura 3.2: Diagrama de fases.
La información aportada por la nueva representación es exactamente igual
que la vista en forma tabular, pero suministra un mayor dinamismo y es
visualmente más agradable.

3.1.5. EJEMPLO
Para ilustrar el esquema teórico arriba enunciado se propone un sistema y
su funcionamiento, realizándose el modelo siguiendo la descripción
expuesta con la tabla de fases.
Sea un carro motorizado sobre un carril tal como se muestra en la figura 3.3,
se poseen dos finales de carrera (entradas del sistema) uno en el extremo
izquierdo A y otro en el extremo derecho B Las salidas del sistema actúan
sobre el sentido de giro del motor, hacia la izquierda i y hacia la derecha d.
El sistema posee además un pulsador de puesta en marcha M, que inicia la
secuencia.
El funcionamiento que se desea del sistema es el siguiente:
• Si el carro se encuentra en A y pulso M, el carro se desplaza hacia la
derecha.
• Si el carro se encuentra en B, el carro se desplaza hacia la izquierda.
• Si el carro se encuentra en A y M está sin pulsar, el carro permanece en
reposo.
Figura 3.3: Ejemplo.
• Modelo del sistema:
Para una mejor comprensión se generará el modelo paso a paso.
a) Identificaremos las entradas, las salidas y los posibles estados.
• Entradas: E=(M A B)

III.- Redes de Petri 41
■ Salidas: S=(d i)
• Estados posibles: Q=(qi, q2, qs, q4. qs, qe, q7, qe, qg)
■ qf Carro en A, M sin pulsar. Carro en reposo.
■ q2: Carro en A, M pulsado.
■ q3: Carro en A, M sin pulsar. Carro en movimiento.
■ q4: Carro en trayecto hacia la derecha, M pulsado.
■ q5: Carro en trayecto hacia la derecha, M sin pulsar
■ q6: Carro en B, M pulsado.
■ q7: Carro en B, M sin pulsar.
■ q8: Carro en trayecto hacia la izquierda, M pulsado.
■ q9: Carro en trayecto hacia la izquierda, M sin pulsar.
b) Situar sobre la tabla de fases las entradas, salidas y estados estables.
Dependiendo de las definiciones de cada estado y de las salidas asociadas
se construye la primera fase de la tabla 3.4. Cada estado estable se situará
en una fila diferente que coincidirá con la posición de la primera columna.
Tabla 3.4: Tabla de fases con los estados estables.
Estados Evolución de estados 5 Salidas
estables Entradas (M A B) (d.i)
000 001 011 010 110 111 101 100
qi ; ' ¡ ¡ qi 00
qz , qz 10
qs 1 qa 10
q4 . । _ . _, . _ . q» 10
qs q5 । . 10
qe ■ ’ i ■ qs 01
q7 ; q7 1 ■ 1 01
qe ' ! q8 01
qg qg 01
Sobre la tabla podemos apreciar la existencia de dos recuadros
sombreados, elegidos al azar para un detallado comentario del contenido de
la tabla:

■ Estado estable qv
■ Entradas M=0, A=1, B=0, que corresponden con el
estado definido.
■ Salidas d=0 y i=0, pues según el estado el carro
está en reposo.
■ Estado estable q6.
■ Entradas M=1, A=0, B=1, que corresponden con el
estado definido.
■ Salidas d=0 y i=1, el carro debe iniciar su vuelta
hacia la izquierda.
c) Posibles evoluciones de los estados ante las entradas en cada fila.
Sobre la tabla 3.5 se ha sombreado el estado estable de cada fila; a partir
de él y según la combinación de entradas, el sistema evoluciona hacia el
siguiente estado. Se deben tener presentes todas las evoluciones
probables. Las entradas que no podrían darse jamás se han marcado con el
signo
Tabla 3.5: Posible evolución de los estados estables.
Estados Evolución de estados 5 Salidas
estables Entradas (M A B) (d,¡)
j ¡ 000 001 011 010 110 111 101 100 |
qi ■ - - q1 q2 í - - - ’ 00
q2 - - - qa q2 । - - q4 10
- - qa q2 ; - - - i 10
q4 qs - - - - ' - qe q< ¡ W
1 qs 1 , q5 q? - - - - - q4 i 10
q6 i - Ó7 - - - I - qe q8 01
q? q9 q? - ■ - q8 - 01
l q8 i q9 - - - q2 - q8 | 01
_ q8 i_q9 - qi qB 01

d) Reducción de la tabla utilizando la teoría de estados compatibles.
La tabla anterior se puede reducir utilizando la teoría de estados
compatibles. El resultado obtenido es el siguiente:
Estados | Evolución de estados 5 Salidas
estables Entradas (M A B) (d,¡)
000 001 011 010 110 111 101 100
- - -
qi ^2 - 00
P qs q? w
qa qz - q« 10
Y q» Q7 -
qi q2 - qe q8 01
Tabla 3.6: Tabla de fases reducida.
Los estados posibles definidos se han mantenido sombreados y los estados
estables se han reducido sólo a tres, con sus correspondientes salidas.
Ya se ha conseguido la tabla de fases y el problema queda definitivamente
descrito. A continuación pasaremos a ilustrar directamente su
representación gráfica mediante el diagrama de fases.
e) Diagrama de fases de la tabla obtenida.
001
i a ' '10
i '
010
: Y , 0-
110
Figura 3.4: Diagrama de fases.

3.1.6. CRÍTICA A LOS MÉTODOS TABULARES DESCRITOS
Una vez ejemplificada la representación de sistemas por medio de métodos
tabulares, llega el momento de la reflexión:
• La descripción es exhaustiva, reflejando todos los datos sobre posibles
evoluciones del sistema. En ciertos casos podría considerarse como
una ventaja.
• Descripción muy extensa si se aumenta las variables de entrada, lo que
dificultaría su tratamiento para problemas de mayor complejidad.
• Se tienen en cuenta combinaciones de entradas sin significado físico.
En resumen se podría decir que para un problema tan sencillo como el
analizado, el tiempo empleado ha sido apreciable y las variables utilizadas
excesivas. Se hace necesario recurrir a otro método que ahorre energías y
sea más concreto a la hora de analizar el problema.
3.2. GRAFO DE ESTADOS
El grafo de estados es una representación gráfica en la que la condición
lógica que provoca una transición entre dos estados es cualquier función
lógica de las entradas.
Esta definición no establece en un principio diferencias con el diagrama de
fases ya visto, pero sí las plantea en la forma de generar el grafo.
El razonamiento del cual se parte para establecer la descripción es el
siguiente:
• El origen lo situamos en el estado de reposo; una situación lógica inicial
en la que no se ha recibido ninguna entrada.
• Sólo se consideran aquellos eventos que son importantes para la
evolución del sistema, el resto de combinaciones de entradas posibles
no se tienen en cuenta.
• No se muestran estados sin sentido físico en la evolución del sistema.

111 - Redes de Petri 45
Resulta necesario recordar el ejemplo planteado anteriormente y realizar su
representación gráfica utilizando las nuevas reglas. La nomenclatura
utilizada es la misma que la vista en el diagrama de fases:
a) El punto de partida lo constituye el estado inicial de reposo donde el
carro se encuentra en la posición A y sin movimiento.
b) El segundo paso es cuestionar ¿cuál es el evento posible que obligará
al sistema a cambiar su estado? Evidentemente es imperativo el
accionamiento del pulsador M; el resto de las entradas no revisten
importancia y por lo tanto no son tenidas en cuenta.
c) Una vez descubierta la condición externa que obliga a un cambio de
estado, se dibuja un arco orientado con la entrada asociada y el nuevo
estado hacia el que se dirige. Junto a este último se sitúa la salida
correspondiente. El carro se desplaza hacia la derecha, salida
apreciada en nuestro ejemplo.
d) El único evento que tiene importancia en esta situación será que el
carro alcance la posición B, el resto carece de consideración alguna,
haciéndole corresponder la nueva transición. El nuevo estado hacia el
que evoluciona es claro: el carro se desplaza hacia la izquierda, previa
activación de la salida.
e) Por último el carro llega al punto de partida A y se mantiene en reposo
hasta que vuelva a iniciarse el ciclo.
El grafo de estados obtenido es el correspondiente a la figura 3.5
Figura 3.5: Grafo de estados del ejemplo descrito.

46 Autómatas Programables. programacióny aplicación industrial
Como se puede observar, la simplificación de la representación es enorme.
El grafo es tan reducido y sencillo que no merece la pena buscar nuevos
métodos.
El paso siguiente es complicar el problema y ver cómo responde el método
que se acaba de emplear.
3.2.1. EJEMPLO
Sean dos carros motorizados C1 y C2 sobre carriles independientes, como
muestra la figura 3.6. Se poseen finales de carrera en cada carril, dos en el
extremo izquierdo A1 y A2 y dos en el extremo derecho B1 y B2, según
figura. Las salidas del sistema actúan sobre el sentido de giro del motor,
hacia la izquierda ¡1 e ¡2 y hacia la derecha d1 y d2. El sistema posee
además un pulsador de puesta en marcha M, que inicia la secuencia.
El funcionamiento que se desea del sistema es el siguiente:
• Si el carro C1 se encuentra en A1, el C2 en A2 y se pulsa M, los dos
carros se desplazarán hacia la derecha.
• Si el carro C1 se encuentra en B1 y el C2 en B2, ambos carros se
desplazarán hacia la izquierda.
i1 di
A1 B1
C1
I ' “
i2 d2
A2 — B2
Figura 3.6: Desplazamiento simultáneo de dos carros.

III - Redes de Petri 4’’
La descripción del sistema según el grato de estados se razona de la
siguiente forma
• Se parte del reposo con los dos carros en la posición A.
• El suceso esperado es que se pulse My el sistema evoluciona hacia un
nuevo estado que activa las salidas d de los carros.
• Los carros no circulan a la misma velocidad y la distancia a recorrer no
es igual, lo que implica que un carro llegará antes que otro.
■ Si llega el C1 (se activa el final de carrera B1), se debe parar el
carro y mantener al segundo desplazándose hacia la derecha hasta
que llegue al final (se activa el final de carrera B2).
■ Si llega el C2 (se activa el final de carrera 82), se debe parar el
carro y mantener al primero desplazándose hacia la derecha hasta
que llegue al final (se activa el final de carrera B1).
Tm
I d1,d2
B1 B2
A2 da " d
B2 > B1
i1>‘2
A1 A2 A
•2<_> ¡1
Figura 3.7: Grafo de estados del desplazamiento simultáneo de dos carros.
• Una vez que ambos carros han llegado al final, son desplazados hacia
la izquierda. Pueden ocurrir entonces dos nuevas situaciones.
■ Si llega el C1 (se activa el final de carrera A1), detenemos su marcha
y mantenemos el segundo desplazándose hacia la izquierda hasta
que llegue al punto de partida (se activa el final de carrera A2).

■ Si llega el C2 (se activa el final de carrera A2), detenemos también
su macha y mantenemos el primero desplazándose hacia la
izquierda hasta que llegue al origen (se activa el final de carrera Al).
• Una vez que ambos carros han llegado al estado inicial se los mantiene
en reposo hasta que vuelva a activarse el pulsador M.
El grafo de estados obtenido es el de la figura 3.7.
3.2.2. CRÍTICA AL GRAFO DE ESTADOS
El último ejemplo expuesto incide en las enormes ventajas que implica la
utilización del grafo de estados, ya que sigue aportando una información
mínima aunque suficiente para hacer un análisis completo del
comportamiento del sistema.
He aquí algunas precisiones que ya se intuyen en el desarrollo del ejemplo:
• Una ligera modificación del enunciado supone rehacer casi en su
totalidad la descripción del sistema, haciendo el método poco flexible.
Esta cuestión supone hoy día un gran inconveniente, puesto que los
sistemas se hallan en continuo cambio y volver a diseñar todo el modelo
implicaría un enorme coste.
• Cuando el sistema plantea evoluciones paralelas (simultáneas), como
es el caso que nos ocupa, ya que se poseen dos carros que
evolucionan físicamente separados, se observan problemas futuros que
se pueden sintetizar en dos puntos:
* Conduce a descripciones complejas, necesitándose gran número de
estados para representar las interacciones lógicas entre las
evoluciones paralelas. En el caso expuesto hay únicamente dos
elementos que evolucionan simultáneamente y el grafo ha
empezado a alejarse de la sencillez deseada. Intente el mismo
problema con tres carros evolucionando simultáneamente y observe
qué ocurre.
■ El modelo no permite una descripción descendente del sistema.
Este problema surge en el ejemplo anterior si se desea añadir una
acción secundaria a uno de los carros la cual no atañe al otro. La
representación mediante el grafo de estados sí recoge dicha
modificación y obliga a que todos los elementos se vean afectados.

Expuestos los problemas, se hace necesario modificar la representación
para solventar estas deficiencias. Es este momento donde las redes de Petri
cobran su importancia.
4. REDES DE PETRI
Este nuevo concepto del grato aparece para solucionar los problemas
anteriormente expuestos: evoluciones simultáneas, descripciones
descendentes y flexibilidad. Las Redes de Petri se definen como un grato
orientado en el que intervienen dos tipos de nudos:
• Lugares (p): representados por circunferencias, expresan un estado
estable y asociado a él se encuentra una salida del sistema.
• Transiciones (t): representadas por segmentos rectilíneos, expresan la
, espera del cumplimiento de una entrada del sistema o combinación de
ellas.
Un ejemplo gráfico de representación de sistemas mediante Redes de Petri
es el que se muestra en la figura 3.8:
Figura 3.8: Ejemplo gráfico de una red de Petri.
A continuación se describe la nomenclatura utilizada. Es algo más amplia y
compleja que las anteriores, pero se recomienda familiarizarse con ella para
no tener dificultad en seguir el resto del capitulo.

• Arco- segmento orientado que une un lugar con una transición y
viceversa.
• Marca: punto en el interior de un lugar.
• Marcado: conjunto de marcas en un instante determinado en la Red de
Petri, que determina el estado total del sistema.
• Acciones o salidas: salida del sistema asociada a cada lugar
• Condición externa: función combinatoria de las variables de entrada
asociada a una transición.
• Evento o acontecimiento: cambio de estado lógico de una condición
externa.
• Lugar (p) de entrada de una transición (t): lugar que tiene un arco
orientado de p hacia t.
• Lugar (p) de salida de una transición (t): lugar que tiene un arco
orientado de t hacia p.
• Transición sensibilizada: transición que posee todos los lugares de
entrada marcados.
• Nudos O: lugar que tiene varios arcos de entrada y/o de salida.
• Nudos Y: transición que tiene varios arcos de entrada y/o de salida. Son
los que permiten la creación y extinción de evoluciones simultáneas.
Una vez nominado cada elemento del gráfico y su significado, las reglas de
utilización de este tipo de grafos son las que seguidamente se detallan:
• Disparo de una transición: se produce cuando una transición está
sensibilizada y el evento o condición externa que está asociado a la
transición se verifica.
• Evolución del marcado: redistribución de las marcas al producirse el
disparo de una transición:
• Se elimina una marca de cada uno de los lugares de entrada.
• Se añade una marca a cada uno de los lugares de salida.

111 - Redes de Petri 51
He aquí algunos ejemplos para ¡lustrar las reglas de utilización:
Figura 3 9: Ejemplos de evolución en las transiciones
4.1. EJEMPLO
Representaremos mediante Redes de Petri el ejemplo anterior de la
evolución simultánea de los dos carros.
La filosofía de razonamiento es análoga a la empleada para el grafo de
estados, sin embargo la introducción de las marcas y de los ‘nudos Y’ la
convierte en una herramienta mucho más útil. En la figura 3.10 aparece la
Red de Petri del problema planteado:

1
52 Autómatas Programadles: pro; ' '.moción y aplicación industrial
Figura 3.10: Red de Petri de la evolución simultánea de los dos carros.
En el análisis de la nueva representación cabe resaltar los siguientes
aspectos:
• La construcción de la red comienza con el sistema en estado de reposo,
que viene indicado en la figura 3.10 mediante dos lugares señalizados
con un punto (marcado inicial). Se utilizan dos lugares porque hay dos
elementos evolucionando simultáneamente y se desea su
independencia en la representación. Las marcas indican dónde se
encuentra actualmente el sistema.
• El siguiente suceso esperado es la activación del pulsador M. Este
evento resulta obligado a ambos carros y para ello se utiliza un nudo Y
al que acuden los dos lugares de reposo. A partir de este nudo Y
(transición) divergen dos arcos y los carros vuelven a evolucionar
independientemente, accionando las salidas d1 y d2.
• Cada carro continúa hasta los lugares de entrada de la transición tfinai.
estos lugares no tienen asociada ninguna salida, por lo que al llegar la
marca a esta situación el carro se detiene. Cuando las dos marcas
llegan a estos lugares la transición se sensibiliza y dispara
instantáneamente, puesto que dicha transición no tiene asociada
ninguna condición externa.
• Una vez superada la transición Vinal vuelven a salir dos arcos y los carros
continúan su evolución independiente, accionando las salidas ¡1 e ¡2.

• De nuevo cada carro continúa hasta el lugar de entrada de la transición
con la condición externa M. Estos lugares no tienen asociada ninguna
salida, deduciéndose de ello que la marca se detiene al llegar a esa
situación. Cuando las dos marcas llegan a estos lugares la transición se
sensibiliza y se queda a la espera del cumplimiento del evento
asociado.
4.2. VENTAJAS DE LAS REDES DE PETRI
Concretando las ventajas de la nueva representación se tiene:
• El estado actual del sistema está representado por el marcado en dicho
instante, donde la posición de las marcas en los estados definen qué
está ocurriendo en el momento de la observación.
• Se adapta mejor a sistemas con evoluciones simultáneas, o también
llamados sistemas concurrentes, incorporando descripciones menos
complejas. En efecto, hay que resaltar que en el ejemplo anterior el
número de elementos gráficos utilizados es mayor, en comparación con
el grafo de estados, no obstante la comprensión de su funcionamiento
es más sencilla. Cuanto mayor sea el número de procesos simultáneos
en el sistema, tanto más resulta conveniente la utilización de las Redes
de Petri.
• Facilita la descripción de secuencias alternadas. Este concepto se
desarrollará más adelante en un ejemplo.
• Facilita los modelos de sistemas con exclusión mutua. Este concepto
será igualmente explicado en un ejemplo posterior.
• El estado total es un conjunto de subestados, esto demuestra la
facilidad para realizar modificaciones locales. En el ejemplo que nos
ocupa, las acciones que realice un carro en su recorrido no afecta al
otro, pudiéndose insertar nuevos estados sin necesidad de replantear el
problema.
• Permite comprobar propiedades de buen funcionamiento, existiendo
técnicas que detectan errores en las Redes de Petri sin necesidad de
conocer el sistema que representa. Esta característica se desarrollará al
final del presente capítulo.

4.3. EJEMPLO: sistema con exclusión mutua
Sea un almacén con capacidad máxima para 4 elementos, dos unidades
externas, una de producción y otra de consumo. La unidad de producción
elabora el producto y lo deposita en el almacén. Por su parte, la unidad de
consumo extrae el elemento del almacén y le aplica el acabado superficial.
Se impone como restricción al sistema planteado, la imposibilidad de
acceso simultáneo al almacén de las dos unidades externas (exclusión
mutua).
El esquema que relaciona los diferentes bloques es el siguiente:
ALMACÉN
Figura 3.11: Ejemplo de sistema con exclusión mutua.
La nomenclatura utilizada en el esquema de la figura 3.11 es la siguiente:
• UP: unidad de producción.
• UC: unidad de consumo.
• p: orden de producir un elemento.
• d: orden de depositar un elemento en el almacén.
• e: orden de extraer un objeto del almacén.
• c: orden de consumir un elemento.
• Fp, Fd, Fe, Fe: sensores que indican: fin de producción, de depósito,
de consumo y de extracción.
Los respectivos conjuntos de entradas y salidas del automatismo que se
pretende realizar son:
• E=[Fp, Fd, Fe, Fe],
• S=[p, d, e, c].

A continuación se expondrá la representación gráfica del sistema mediante
Redes de Petri, la evolución hacia cada estado asi como el significado físico
de cada uno de ellos.
A. Modelo del sistema con exclusión mutua descrito con el marcado inicial.
Situación actual:
• Almacén en reposo (Ar).
• Cuatro objetos en almacén (O).
• Consumidor en espera (Ec).
• Objeto en producción (p).
• Transición de A->B
■ T2 sensibilizada y sin condición externat
■ Fp se cumple.
B Nuevo estado estable.
Situación actual:
• Productor en espera (Ep).
• Objeto en extracción (e).
• Almacén con 3 elementos (O).
• Transición de B—>C
■ Fe se cumple.
Figura 3.12: Estado A del ejemplo con
exclusión mutua.
Figura 3.13: Estado B del ejemplo con
exclusión mutua.

C. Nuevo estado estable.
Situación actual:
• Elemento consumiéndose (c).
• Productor en espera (Ep).
• Almacén con un hueco disponible (H)
• Transición de C->D
■ Fe se cumple.
■ T1 sensibilizada y sin condición externa.
D Nuevo estado estable.
Situación actual:
• Elemento depositándose (d).
• Transición de D-»E
■ Fd se cumple.
Figura 3.14: Estado C del ejemplo con
exclusión mutua.
Figura 3.15: Estado D del ejemplo con
exclusión mutua.

E. Vuelta al estado Inicial.
Situación actual:
• Cuatro objetos en almacén (O).
• Objeto produciéndose (p).
• Transición de E->B
■ T2 sensibilizada y sin condición externa
■ Fp se cumple.
Figura 3.16: Estado E del ejemplo con
exclusión mutua.
En el sistema descrito se observa la sutileza con la que se trata la exclusión
mutua. Mediante la Red de Petri diseñada se impone que los lugares
asociados a la producción y a la extracción nunca podrán estar marcados al
mismo tiempo, pues la realización de uno excluye la ejecución del otro.
Esta posibilidad se debe a la existencia conjunta de un lugar con varios
arcos de salida y de una transición con varios arcos de entrada.
4.4. EJEMPLO: sistema con secuencias alternadas
Se tiene un producto en la posición inicial (I), una pinza lo transporta hasta
una cuba, donde lo sumerge durante un tiempo predeterminado. La misma
pinza sin soltar el producto, lo extrae y deposita en la posición final (F).

La pinza vuelve vacía hacia la posición inicial comenzando un nuevo ciclo.
La cuba recién utilizada necesita un período de reposo para que se
produzca la deposición de las partículas en suspensión. Para no demorar la
producción, se añade una nueva cuba que se utilizará mientras la otra se
encuentra en reposo. El proceso se esquematiza en la figura 3.17.
El sistema realiza siempre las mismas acciones en cada ciclo, sin embargo
debe alternar la utilización de las cubas.
Figura 3.17: Ejemplo de sistema con secuencias alternadas.
• I: inicio, lugar de carga.
• C1: cuba numeral.
• C2: cuba número 2.
• b, s: operaciones para bajar y subir la pinza.
• c, d: operaciones de carga y descarga.
• ad, ai: avance derecha e izquierda de la pinza.
• Fb, Fs, Fe, Fd: sensores que señalan el final de la bajada, subida,
carga y descarga.
• F: final, lugar de descarga.
Los respectivos conjuntos de entradas y salidas del automatismo que se
pretende realizar son:
• E=[Fb, Fs, Fe, Fd],
• S=[b, s, c, d, ad, ai].
A continuación se expone la representación gráfica del sistema mediante
Redes de Petri así como la evolución hacia el siguiente estado estable.

IH - Redes de Petri 59
Figura 3.18: Estado A. Figura 3.19: Estado B.
Figura 3.20: Estado C. Figura 3.21: Estado D

Figura 3.22: Estado E Figura 3.23: Estado F
Figura 3.24: Estado G Figura 3.25: Estado H.

Ul - Redes de Petri 61
La evolución de la red es fácil de seguir y no se comentará, sin embargo
hay dos lugares que llaman poderosamente la atención, aquellos que se
encuentran entre las transiciones C1 y C2.
En el estado B, la marca más dinámica se encuentra sobre un lugar que
presenta arcos hacia dos transiciones, y es la otra marca la que decide la
transición sensibilizada. En el caso expuesto se circula a través de la
transición C1, utilizándose la cuba número 1. El sistema continúa su
evolución, ocupando la marca más sosegada, el lugar inferior en espera de
que la otra marca vuelva a aparecer, mas en este caso la transición
sensibilizada será la C2, utilizándose la cuba número 2.
En efecto, cabe concluir que un ciclo completo del sistema requiere dos
ciclos de la marca más activa y un ciclo de la otra. Los dos movimientos de
la marca menos dinámica permiten una Red de Petri más compacta.
5. AMPLIACIÓN DE LAS REDES DE PETRI
La Red de Petri aceptará nuevas propiedades que le facilitarán la
representación de sistemas más complejos. A continuación se detallan
algunas de esas propiedades más destacadas.
5.1. RED DE PETRI GENERALIZADA
Se define la Red de Petri generalizada como la cuádrupla R=(P,T,a ,P)
donde:
• P: conjunto finito de lugares.
• T: conjunto finito de transiciones.
• PnT=0: ambos conjuntos son disjuntos.
• a:PxT->N función de incidencia previa (peso del arco).
• p:TxP->N función de incidencia posterior (peso del arco).
Se dice que la transición está sensibilizada, si y solo si cada uno de sus
lugares de entrada posee al menos a(p,t) marcas.
Cuando se produce el disparo de una transición, la red evoluciona de la
siguiente forma:
• Se eliminan a(p,t) marcas de cada lugar de entrada.

62 Autómatas Programabas: programación y aplicación industrial
• Se añaden p(t,p) marcas a cada lugar de salida.
5 2. RED DE PETRI ORDINARIA
Es la red vista y analizada en los apartados anteriores, constituyendo un
caso particular de la Red de Petri generalizada, donde la función de
incidencia previa, a(p,t), y posterior, P(t,p), tienen valor 1
5.3. UTILIZACIÓN DE LAS FUNCIONES DE
INCIDENCIA
En el presente apartado se representarán estas nuevas funciones sobre la
red y un ejemplo pondrá de manifiesto su implicación en la evolución.
Las funciones de incidencia, tanto la previa como la posterior, tienen como
misión asociar a cada arco un número natural. Si este número es la unidad,
el arco se representará con una linea simple, en caso contrario, el arco se
dibujará mediante una línea gruesa y junto a él el número asociado a la
función de incidencia, tal como se indica en la figura 3.26.
Figura 3 26: Representación gráfica de las funciones de incidencia.
Veamos un ejemplo donde aparece una transición sensibilizada, su disparo
y posterior evolución:

¡II.- Redes de Petri 63
Figura 3.27: Ejemplo de transición sensibilizada con funciones de incidencia.
La transición representada en la figura 3.27 se encuentra sensibilizada
porque los lugares de entrada a la transición poseen al menos el número de
marcas señaladas en cada arco.
El cumplimiento de la condición externa asociada a la transición, provoca
las siguientes acciones:
• Se eliminan de cada lugar de entrada el número de marcas que indica el
arco que parte de él, en este caso 3, 1 y 2 respectivamente.
• Se añaden a cada lugar de salida el número de marcas que indica el
arco que llega a él, en este caso 2 y 1 respectivamente
El resultado de la evolución se expresa en la figura 3.28:
Figura 3.28: Ejemplo de evolución de una transición.

5.4. RED DE PETRI CON ARCOS INHIBIDORES
Son redes que poseen arcos especiales denominados inhibidores, con las
siguientes características:
• Parten de lugares y van a transiciones.
• Permiten comprobar directamente la ausencia de marcas en un
lugar.
• Representación gráfica en figura 3.29:
Figura 3.29: Representación gráfica de arco inhibidor.
• Una transición con arco inhibidor está sensibilizada si y solo si el lugar
de donde parte el arco no posee ninguna marca.
• La evolución tras el disparo de una transición sensibilizada es el
siguiente:
■ Se eliminan a(p,t) marcas de cada lugar de entrada. Un arco
inhibidor posee una función de incidencia previa de 0.
■ Se añaden P(t,p) marcas a cada lugar de salida.
Sea un ejemplo de sensibilización, disparo y evolución en la figura 3.30'
Figura 3.30: Ejemplo de sensibilización, disparo y evolución de red con arco inhibidor.

6. CONCEPTO DE SUBRED EN LAS REDES DE
PETRI
Se define subred como el conjunto de secuencias representadas por una
parte de la red de Petri, que puede ser utilizada desde diferentes
situaciones en la evolución del sistema. En la figura 3.31 se describe un
ejemplo, donde la subred se encuentra recuadrada por una línea
discontinua.
Figura 3.31: Ejemplo gráfico de subred.
Resulta obligado comentar detalladamente las llamadas a la subred, puesto
que requieren un especial tratamiento e intervienen de modo decisivo en el
buen funcionamiento del sistema.
En el supuesto de que la transición T1 esté sensibilizada y se dispare,
surgen de ella dos marcas con cometidos íntimamente vinculados:
• Una de ellas se desplaza hacia la subred, iniciando su propia evolución
y ejecutando las acciones asociadas a sus lugares. Al finalizar su
recorrido se encuentra ante la disyuntiva de dilucidar hacia qué
transición dirigirse.

• La segunda marca se sitúa en el lugar L1, permaneciendo inmóvil hasta
que la transición T1' se sensibilice. Resulta claro la función de esta
marca, puesto que recuerda al sistema desde qué lugar ha sido llamada
la subred.
Ahora solo cabe precisar las ventajas de la utilización de subredes.
• Medularidad en la descripción.
• Idónea para acciones repetitivas.
• Descripciones de tamaño más reducido y por consiguiente realizaciones
más económicas.
7. VALIDACIÓN FUNCIONAL DE UNA
DESCRIPCIÓN
El objetivo de la validación es evitar pasar de un posible modelo erróneo a
la fase de realización. Conviene pues, someter al modelo obtenido a unas
pruebas específicas que verificarán la salud de la representación.
Llegado a este punto se hace necesario definir el concepto de red
autónoma, identificando una red que no posee interpretación, es decir los
lugares no poseen acciones y las transiciones no tienen asociadas
condiciones externas. Por consiguiente es un simple gráfico sin sistema
asociado
Las validaciones funcionales se realizarán siempre sobre una red
autónoma.
7.1. PROPIEDADES BÁSICAS QUE CARACTERIZAN
UN BUEN FUNCIONAMIENTO
A continuación se enumeran las propiedades básicas que debe cumplir una
red de Petri para asegurar, en la medida de lo posible, un buen
funcionamiento. En algunas ocasiones, la existencia de ciertas propiedades
sólo pretenden advertir al diseñador, y será éste, en última instancia, quien
decida si es o no correcta la representación gráfica, de acuerdo con las
especificaciones del problema.

• Vivacidad: Una transición t es viva para un Mo (marcado inicial), si
existe un marcado posterior que la sensibiliza. Una red de Petri es viva
para un Mo, si todas sus transiciones son vivas.
• Ciclicidad: Una red de Petri es cíclica para un Mo, si existe una
secuencia de disparos que permite alcanzar Mo a partir de cualquier
marcado posterior.
• Limitación: Un lugar p es k-limitado para un Mo, si el número máximo
de marcas que puede contener es k. Una red de Petri es k-limitada para
un Mo, si todos sus lugares son k-limitados.
• Conflictividad: En una red de Petri existe un conflicto cuando un lugar
posee más de una transición de salida (ver figura 3.32).
La transición L y t2 están en conflicto efectivo sí:
■ Tienen un lugar de entrada en común.
■ El lugar no tiene suficientes marcas para disparar simultáneamente
ambas transiciones.
Figura 3.32: Existencia de conflicto.
• Exclusión mutua: Dos lugares están en exclusión mutua para un Mo,
si no pueden estar marcados simultáneamente para cualquier marcado
posterior. En el ejemplo de la figura 3.33, existe exclusión mutua entre
los lugares que tienen asociadas las salidas d y e.

Figura 3.33: Ejemplo con exclusión mutua
7.2. MÉTODOS DE VALIDACIÓN FUNCIONAL
En general, los métodos de validación de la red de Petri se pueden
clasificar en los siguientes grupos:
• Métodos estáticos: utilizan grafos y conducen a resultados exactos.
■ Análisis por enumeración, se basan en la construcción de un grafo
que representa individualizadamente los marcados de la red de
Petri y el disparo de sus transiciones. El grafo obtenido permitirá
comprobar las propiedades mencionadas.
■ Análisis por transformación, este método transforma la red original
en otra más sencilla, facilitando verificaciones directas de las
propiedades de interés.
■ Análisis estructural, permite demostrar algunas propiedades casi
independientemente del marcado inicial, considerándose
fundamentalmente su estructura. Esta técnica aporta de forma
eficiente el análisis de una red de Petri para diferentes marcados
iniciales.
• Métodos dinámicos: acreditan cierta confianza en la descripción, pero
no demuestran propiedades.
■ Simulación, consiste en la utilización de técnicas de simulación. No
producirán nunca resultados absolutos, dado que no se basan en la
demostración de una propiedad, sino que persiguen una

comprobación parcial, relativa al ámbito específico del
funcionamiento simulado.
7.2.1. ANÁLISIS POR ENUMERACIÓN. GRAFO DE
MARCADOS
Referencia hecha a lo anterior, este tipo de análisis pretende la construcción
de un grafo de marcados. Si la red de Petri es limitada, el grafo será finito y
se pueden verificar fácilmente las diferentes propiedades. En el caso de que
la red sea no limitada, sucede que el grafo no es finito y, por consiguiente,
es imposible construirlo.
Las particularidades que presenta un grafo de marcado son las siguientes:
• Cada nudo representa un marcado alcanzable a partir de Mo.
• Cada arco representa el disparo de una transición.
A continuación se analizará paso a paso la construcción de un grafo de
marcados, Para facilitar el seguimiento, se situará a la izquierda la red de
Petri y a la derecha el grafo de marcados en construcción. Sea la red de
Petri de la figura 3.34 con un marcado inicial.
Figura 3 34: Red sobre la que realizará el grafo de marcados.
a) En la figura 3.35 aparece la obtención del primer nudo del grafo de
marcados, en él se recoge numéricamente el marcado actual de la red
de Petri, que en este caso corresponde al inicial. El contenido del nudo

refleja el valor ‘030’, quiere decir que en el primer lugar hay ‘0’ marcas,
en el segundo ‘3’ marcas y en el tercero ‘0’ marcas.
Figura 3.35: Estado intermedio para conseguir el grato de marcados.
A partir de este estado, la red puede evolucionar disparando la
transición t3 o la t4.
b) Se ha disparado la transición t3 a partir del estado inicial ‘a’, y el nuevo
estado es el que indica la figura 3.36.
Figura 3 36: Estado intermedio para conseguir el grato de marcados.
c) Se ha disparado la transición t4 a partir del estado inicial ‘a’, y el nuevo
estado es el que indica la figura 3.37.

III -Redes de Petri 71
d) Se ha disparado la transición t2 a partir del estado ‘b’, y el nuevo estado
es el que indica la figura 3.38.
Figura 3 38: Estado intermedio para conseguir el grato de marcados.
e) Se ha disparado la transición t1 a partir del estado ‘c’, y el nuevo estado

f) Se ha disparado la transición t5 a partir del estado ’e’, y el nuevo estado
Figura 3.40: Estado intermedio para conseguir el grafo de marcados.
g) Se ha disparado la transición t5 a partir del estado 'f, y el nuevo estado
es el que indica la figura 3.41
h) Se ha disparado la transición t4 a partir del estado 'g', y el nuevo estado

i) Se ha disparado la transición t5 a partir del estado ‘h’, y el nuevo estado
Se ha disparado la transición t5 a partir del estado 'g', y el nuevo estado
es el que indica la figura 3.44, que corresponde al inicial.
Una vez obtenido el grafo de marcados, se comprueban sobre él las
propiedades básicas:
• Vivacidad: Una red de Petri para un Mo es viva si y solo si se cumple
que en su grafo de marcados:
■ No existe nudo terminal, es decir, cualquier marcado sensibiliza
alguna transición.
■ Cualquier conjunto de nudos que pueda considerarse terminal, debe
contener todas las transiciones.

• adicidad: Una red de Petri para un Mo es cíclica si y solo si se cumple
que en su grafo de marcados es fuertemente conexo.
• Conflictividad: Una red de Petri para un Mo presenta conflictividad si de
un nudo parten dos arcos, sin embargo, no implica la existencia de un
conflicto efectivo.
• Limitación: Se obtiene directamente del mayor número aparecido en el
grafo de marcados.
• Exclusión mutua: Se toma el grafo de marcados y se sitúa sobre una
tabla la simultaneidad entre lugares. En el ejemplo realizado es fácil de
observar sin necesidad de realizarla.
Sea un grafo con los siguientes marcados: 10103, 01102, 01013,
10012, 10101, 01100, 01011, 10010. La tabla de simultaneidad
correspondiente es la representada tabla 3.7:
P2—
। p3 i x x
p4 x x i
p5 x x x x
' p1 p2 i p3 p4
Tabla 3.7: Tabla de simultaneidad entre lugares
El marcado 10103 informa que los lugares p1, p3 y p5 se cumplen
simultáneamente, luego se marcarán las casillas correspondientes a las
intersecciones.
Han quedado sin marcar las intersecciones entre los lugares p1 y p2 y
entre p3 y p4, lo cual establece que hay exclusión mutua entre dichos
lugares.
Como resumen, se puede concluir que el análisis por enumeración es
eficaz, pues permite descubrir directamente todas las propiedades que
reflejan un buen funcionamiento de una red de Petri. El problema
fundamental que plantea reside en su fuerte naturaleza combinatoria, que lo
hace a veces difícilmente utilizable.

111.- Redes de Petri 75
7.2.2. ANÁLISIS POR TRANSFORMACIÓN (REDUCCIÓN)
Este método se basa en la idea de reducir la complejidad de la red inicial,
pero de tal forma que, al llevar a cabo la transformación, se preserven las
propiedades que se desean analizar.
Evidentemente, las reducciones que se van a emplear no conservan la
relación funcional evento-acción que describe la red interpretada inicial.
A continuación se presentan un conjunto de reglas simples para la
reducción de redes de Petri ordinarias, que permiten conservar la vivacidad
y la limitación.

A continuación se muestra una red autónoma plasmando sobre ella el
análisis por reducción para comprobar si cumple las propiedades de
vivacidad y limitación.
Figura 3.45: Red autónoma sobre la que
se aplicará el análisis por reducción.

Figura 3.46: Aplicación de la regla
número 1 sobre la red original.
número 5 sobre la red anterior.
La red obtenida es muy simple, verificándose que la red original es viva y 4-
limitada.

Capítulo 4
Principios de
Programación
Contenido
Entorno de programación del autómata programable
Desarrollo de un programa. Ciclo de tratamiento
Operandos del lenguaje de programación STEP5
Juego de operaciones
Formas de representación del lenguaje de programación en
STEP5
Estructura de un programa en STEP5
Elaboración del programa. Tipos de procesamiento
Módulos funcionales
Documentación del programa
79

IV.- Principios de Programación 81
1. ENTORNO DE PROGRAMACIÓN DEL
AUTÓMATA PROGRAMABLE
La estructura general en la que se basa el entorno de programación y
diseño con un autómata se encuentra definido por dos grandes bloques:
En primer lugar se encuentra el usuario, quién se encargará de definir el
proceso a automatizar, sus variables de entrada y de salida, y poseerá un
buen conocimiento de dicho proceso.
En segundo lugar, habrá que decidir cuál será el autómata encargado de
soportar el diseño, en el que se desarrollará nuestro proceso mediante la
interpretación de un lenguaje de programación que se traducirá en
instrucciones de programa que entiende el autómata. Este entorno estará
compuesto por tres partes:
• El lenguaje que se utilizará para programar el proceso.
• Un intérprete capaz de traducir dicho lenguaje a instrucciones de
programa.
• El autómata programable en sí, conectado con los elementos del
proceso a automatizar.
Para el caso que nos ocupa, el lenguaje a utilizar será el STEP 5 de
Siemens. Este lenguaje es traducido mediante un aparato de programación
al autómata. Del aparato de programación, hay que decir, que bien puede
ser específico de la marca Siemens, o bien, utilizar el software de esta
misma marca que posibilita utilizar un ordenador personal como aparato de
programación. Este aparato, además de usarse para la programación, tiene
una gran utilidad en mantenimiento de la instalación, búsqueda y reparación
de averías. De esto se deduce la ventaja de que estos elementos
programadores sean portátiles.
Un esquema que resume lo anteriormente expuesto se presenta en la figura
4.1
2. DESARROLLO DE UN PROGRAMA. CICLO DE
TRATAMIENTO
Por programa se entiende un conjunto de instrucciones que realizan un
conjunto de acciones de forma secuencial, aunque permitiendo saltos,
bifurcaciones y llamadas a subprogramas.

82 Autómatas Programadles: programacióny aplicación industrial
Figura 4.1 :Esquema gráfico del entorno de programación
Los lenguajes de programación utilizados normalmente en los autómatas
programables se caracterizan por un encadenamiento en la ejecución de
sus instrucciones, con la característica esencial de presentar un
funcionamiento CÍCLICO.
Estos ciclos se procesan a su vez de forma secuencial, dando la apariencia
al usuario de que se procesa en tiempo real. Para decir que el programa, o
el autómata actúa en tiempo real es necesario que el tiempo dedicado a
cada CICLO del programa sea lo suficientemente rápido para que se dé la
situación comentada de tiempo real.
A cada uno de los ciclos se le denomina CICLO DE TRATAMIENTO (CT) y
al tiempo en realizar un ciclo; TIEMPO DE CICLO. El tiempo de ciclo es muy
importante, dado que cada autómata (por razones de velocidad) posee unos
tiempos de ciclo máximos determinados que permitan procesar la
automatización en tiempo real.
El encadenamiento de los ciclos se puede realizar de varias formas,
atendiendo a la estructura de diseño de cada autómata. Estos pueden ser:
DIRECTO: En este caso, justo al terminar un ciclo de tratamiento
comienza el siguiente.
SÍNCRONO: Un reloj externo lanza los ciclos de tratamiento
periódicamente cada cierto tiempo.
AUTOSINCRONIZADO: Los ciclos de tratamientos son lanzados solamente
cuando, habiéndose terminado el ciclo anterior, se
detecta por hardware externo un cambio de estado
en alguna de las variables de entrada.

IV. - Principios de Programación 83
En la figura 4.2 aparece un esquema de cómo son realizados los ciclos de
tratamiento.
En el encadenamiento directo, como se observa, no hay espacio de tiempo
entre los ciclos de tratamientos, los cuales pueden tener duración de tiempo
diferente debido a saltos y bifurcaciones. Los autómatas basados en esta
forma de encadenamiento son fáciles en cuanto a su diseño.
En cuanto al síncrono y autosincronizado, permiten realizar otros trabajos
(background) aparte de la secuenciación del programa,, es decir, atender a
otras tareas que pudieran tener encomendadas en su diseño de hardware.
Otro aspecto, en cuanto a diseño de los autómatas a destacar, es cómo
realizan la adquisición de las entradas y emisión de las salidas. Desde este
punto de vista se pueden clasificar en tres tipos:
• Adquisición y emisión directa (AD - ED).
• Adquisición en bloque y emisión directa (AB - ED).
• Adquisición en bloque y emisión en bloque (AB - EB).
DIRECTO
Instrucción 1
Instrucción 2
SÍNCRONO
Instrucción 1
Instrucción 2
Instrucción 1
Instrucción 2
Espera
trabajos de fondo
(background)
Instrucción 1
Instrucción 2
Instrucción 1
Instrucción 2
Espera
(background)
Instrucción 1
Instrucción 2
t ms
AUTOSINCRONIZADO
Instrucción 1
Instrucción 2
Espera indefinidamente
hasta que no se
produzca un cambio en
las entradas
Mientras tanto realiza
trabajos de fondo
Instrucción 1
Instrucción 2
Espera
trabajos de fondo
(background)
Figura 4.2: Realización de los ciclos de tratamiento

La adquisición y emisión directa significa que el autómata en un ciclo de
tratamiento toma las entradas en el instante en que cambian sus estados,
es decir, una entrada pudiera ser tomada con dos valores diferentes en un
mismo ciclo de tratamiento. Igualmente ocurre con las salidas, se puede dar
el caso que una salida dé como resultado dos estados diferentes para un
mismo ciclo de tratamiento.
Estos inconvenientes que presenta la adquisición y emisión directa pueden
ser evitados en cierta forma mediante una programación adecuada, pero
con el añadido de sacrificar la velocidad del programa. En cambio la
adquisición y emisión en bloque no presentan estos problemas, dado que,
tanto las entradas como las salidas se actualizan para un instante de tiempo
quedando almacenadas en una memoria intermedia. A esta forma de
tratamiento se la denomina obtener una imagen del proceso de entradas y
salidas.
Con todo esto, se resume y concluye, que será necesario para cada
aplicación específica estudiar bien el proceso, cómo se realizará la
programación y cuáles son nuestras necesidades de velocidad.
3. OPERANDOS DEL LENGUAJE DE
PROGRAMACIÓN STEP5
En este apartado se comienza a describir el lenguaje de programación a
utilizar en este curso, dado que los ejemplos prácticos se implementarán en
un autómata concreto como es el S95U de la marca Siemens. El lenguaje
de programación es el denominado por dicha marca STEP 5.
Hay que decir que la filosofía de los lenguajes de programación de los
autómatas en general es muy similar. Poseen un conjunto de instrucciones
básicas comunes entre ellos a diferencia de los nemónicos utilizados en
cada caso, siendo la diferencia más acusada entre diferentes marcas, el
entorno de programación, en otras palabras, el aparato dedicado a la
programación y su intérprete de usuario.
Cualquier lenguaje se encuentra definido por un conjunto de instrucciones
ejecutadas de forma secuencial. La estructura de una instrucción en el
lenguaje STEP 5 está formada por:
Instrucción
Nemónico de
Operación + Operando Parámetro del
Operando

La operación puede ser una función que posea el lenguaje como por
ejemplo la función lógica AND. Esta operación se aplica a un operando, el
cuál designa un tipo de información, que a su vez debe ser especificada
distinguiéndola de entre las del mismo tipo por una posición que vendrá
definida por el parámetro del operando.
Sirva como ejemplo la siguiente instrucción, la cual realiza una función AND
(operación) de una entrada (operando) situada en la posición 32.0
(parámetro del operando).
U E 32.0
A continuación se describen los diferentes elementos básicos que
estructuran el lenguaje STEP 5.
3.1. OPERANDOS DE STEP 5
Los diferentes operandos que aparecen en el lenguaje STEP5 son:
Periferia (P,Q)
El operando P (o Q para la periferia ampliada) se utiliza cuando desde el
programa de aplicación se accede directamente a las tarjetas periféricas.
Hay que destacar que estos operandos-no son direccionables bit a bit, sino
que su direccionamiento se realiza afectando a un conjunto de bits.
Entradas (E) y Salidas (A)
Son las entradas y salidas propias del autómata, con ellas se accede al
exterior, tanto para leer un evento (final de carrera) como para accionar un
dispositivo (contactor). Poseen la ventaja de que son direccionables bit a bit.
En el autómata S95U la adquisición de las entradas y emisión de las salidas
se realizan en bloque.
Marcas (M)
Son unidades de memoria utilizadas para almacenar estados de señal o
valores digitales y forman parte de la unidad central. Se utilizan en la
programación para guardar valores intermedios. En cuanto a su
direccionamiento, al igual que las entradas y las salidas son direccionables
bit a bit.
Otra particularidad importante de este tipo de operando es su volatilidad, es
decir, al ser unidades de memoria sus estados retornan a un valor cero
cuando falta la alimentación en el autómata. Sin embargo, y por norma
general, los autómatas poseen una pequeña batería que en el caso que
falle la alimentación mantienen la información del programa y también

mantienen la información de las marcas. Ahora bien, no todas las marcas
mantienen su estado tras un fallo de la alimentación, así que el autómata
poseerá (por cuestiones de diseño) un conjunto de marcas denominadas
remanentes (aquéllas que guardan sus estado) y otras no remanentes (su
estado se borra siendo cero). Esta particularidad deberá ser tenida en
cuenta cuando se diseñe el programa.
Temporizadores (T) y Contadores (Z)
Los temporizadores son operandos que se encuentran integrados en la
unidad central y se encargan de realizar diferentes tipos de retardos ante
una señal de entrada. Los diferentes tipos de temporizadores que posee el
autómata S95U son:
• Retardo a la conexión
• Retardo a la desconexión
• Temporización activada por flanco (impulso)
• Temporización con impulso prolongado
• Retardo a la conexión memorizada
En cuanto a los contadores, éstos también se encuentran integrados en la
unidad central, siendo de dos tipos, ambos con cuenta hacia adelante y
hacia atrás. Estos operandos permiten la obtención instantánea del valor del
contador, asi como una salida binaria que nos indica que el contador se
encuentra cargado con el valor cero.
Más adelante, en el capítulo dedicado a los elementos de la programación
se detallará el funcionamiento tanto de los temporizadores como de los
contadores.
Datos (D)
Antes se ha comentado un operando, las marcas, los cuales permitían
guardar valores intermedios para su posterior procesamiento. En el caso
que el volumen de información a guardar sea elevado, se desestima su uso,
utilizándose un nuevo operando denominado datos. En cuanto a su
tratamiento, es decir guardado y recuperación de los mismos, necesitan de
unas instrucciones adicionales. Concluyendo, los datos se utilizan más bien
para almacenar valores digitales (numéricos), mientras que las marcas se
suelen utilizar para valores binarios.
Constantes (K)
Son operandos, que en el transcurso de la ejecución del programa no van a
sufrir modificaciones de su valor. Se utilizan para operar con valores
numéricos pudiendo aceptar diferentes formatos numéricos.

IV- Principios de Programación 87
Módulos
Son una forma especial de operandos. Tienen un significado más amplio,
dado que son unidades estructuradas de organización del programa,
conjunto de instrucciones, datos y funciones. En realidad son módulos
software que ayudan a estructurar el programa, e incluso comentarlo. Los
módulos más comunes son: OB, PB, FB y DB.
3.2. PROCESAMIENTO DE VALORES DIGITALES
Anteriormente, se ha hablado de valores binarios y valores digitales. En los
autómatas de Siemens, existen diferentes formas de guardar la información,
dependiendo de la magnitud de la misma. En principio, la unidad más
pequeña de información es el bit, que almacena un valor “1” ó“0”. A partir
de esta unidad se forman otras representaciones digitales de la información,
que son:
BYTE: Palabra formada por 8 bits.
WORD (PALABRA): Constituida por 16 bits o dos bytes
DOUBLE WORD (DOBLE PALABRA): Constituida por 32 bits.
3.3. PARÁMETROS ASOCIADOS A LOS OPERANDOS
Veamos a continuación la forma de asociar a cada operando un
determinado tipo de información atendiendo a su capacidad. Dado que hay
varias formas de direccionar la información, es necesario identificarla en los
operandos. Para ello se utiliza la siguiente convención:
(nada) Direccionamiento de un bit.
B Direccionamiento de un byte.
W Direccionamiento de una palabra.
D Direccionamiento de una doble palabra.
Estos identificadores del tipo de procesamiento se escribirán seguidamente
del operando, no confundiéndolos con los parámetros de los operandos.
Hay que hacer notar que el identificador debe de llevar una congruencia con
el parámetro del operando, pues de lo contrario se producirá un error.
Los parámetros de los operandos son direcciones de donde se encuentran
los datos. Su unidad básica es el byte y asi se encuentra numerado en los
autómatas de la serie SIMATIC.

h continuación se presenta en un esquema (figura 4.3) cómo se direccionan
los diferentes operandos atendiendo a la unidad básica (byte).
Figura 4.3: Direccionamiento de los operandos
En el caso de direccionar un sólo bit hay que indicar el byte del que se
quiere dicho bit, y luego indicar la posición del bit dentro del byte, mediante
un punto como separador.
byte 32 0 1 2 3 4 5 6 7 BIT 32.4
En el gráfico anterior, si quisiéramos trabajar con dos palabras (dos bytes o
16 bits) hay que tener cuidado con el solapamiento. No sería viable coger la
palabra 2 y la palabra 3 dado que tendrían en común el byte 3.
Como ejemplos de direccionamiento tenemos:
E 32.0 Direcciona el bit 0 del byte 32.
EB 33 Direcciona el byte 33.
EW 32 Direcciona los bytes 32 y 33.
ED 32 Direcciona los bytes 32, 33, 34 y 35
El mismo tratamiento es válido para el direccionamiento de las salidas (A) y
las marcas (M).
3.4. FORMATOS DE PRESENTACIÓN NUMÉRICA
Cuando se quiere almacenar datos para un posterior uso o por
circunstancias de la programación elegida, éstos se almacenarán como
constantes, que como se vio en el apartado 3.1, son un tipo de operandos.
Pues bien, el lenguaje STEP 5 permite guardar estas constantes con
diferentes formatos numéricos.

El que se utilice un formato u otro, depende de la capacidad de
representación numérica que posean nuestros datos, y por otro lado
dependerá del formato específico, como pueden ser por ejemplo las
constantes de tiempo necesaria en los temporizadores.
La tabla 4.1 resume los diferentes formatos:
Formato Representación
Numérica
Rango
KH
KF
KCóC
Hexadecimal
N° en coma fija
Alfanumérico
0000 a FFFF
-32768 a 32767
Limitado por" ”
KG
KT
KZ
KY
N° en coma flotante
Constante de tiempo y su base de
tiempo, separado por un punto
decimal.
Valor de cómputo
Dos Bytes, en formato decimal y
separados por coma. Ej: KY 34,98
-1469369-38
a
+1701412+39
0.0 a 999.3
0 a 999
0 a 255
0 a 255
KM Binario
0000000000000000
a
1111111111111111
Tabla 4.1: Formatos de representación numérica

3.5. PARTICULARIZACIÓN PARA EL AUTÓMATA S95U
Analizado en los apartados anteriores algunas características propias del
lenguaje de programación STEP 5, es necesario detallar las particularidades
propias del autómata de Siemens S95U. Éstas son:
Tiempo de vigilancia de ciclo aprox. 300 ms
Marcas 2048 (bits), de ellas 512 son
remanentes
Marcas remanentes: M 0.0 hasta la
M63.7
Marcas no remanentes: el resto
hasta la M 255.7
Temporizadores 128, siendo su intervalo de 0,01 s a
9.990 s
Contadores_ 128, de ellos, los 8 primeros son
remanentes. Valor de cuenta de 0 a
999
Entradas y Salidas digitales 16 entradas (bits), de la E32.0 a la
E33.7
16 salidas (bits), de la A32.0 a la
A33.7
Entradas de Alarma 4 (bits), de la E34.0 a la E34.3
Entradas de Contador 2 (word), EW 36 y EW38
Entradas analógicas 8 (word), EW40, EW42, EW44,
EW46, EW48, EW50, EW52 y
EW54
Salida analógica__ 1 (word), AW40
Entradas y Salidas (Periferia ext.) Digitales: máximo total hasta 256
bytes, es decir de la E 0.0 a la E
31.7 para las entradas y de la A 0.0
a la A 31.7 para las salidas.
Analógicas: máximo total 16

4. JUEGO DE OPERACIONES
El lenguaje STEP 5 posee un conjunto de operaciones, que a grosso modo
se pueden dividir en cuatro conjuntos diferenciados:
« Operaciones binarias.
• Operaciones digitales.
• Operaciones o funciones de organización.
• Instrucciones de sustitución.
4.1. BINARIAS
Son operaciones que permiten operar mediante funciones lógicas del
Álgebra de Boole, estados binarios. Entre ellas se pueden encontrar:
Combinaciones binarias, como la función AND, OR y NOT, que en caso de
utilizar contactos corresponden con las conexiones serie, paralelo, contacto
normalmente cerrado, respectivamente. Para estas operaciones los
operandos más utilizados son los direccionables bit a bit, como las entradas,
salidas y marcas.
Funciones de memoria, las cuales asignan los resultados de las
combinaciones binarias a otros operandos, como por ejemplo a las marcas
y las salidas. También se encuentran entre estas funciones las dedicadas al
set y reset de los bits.
Funciones de tiempo, donde se encuentran las dedicadas a los
temporizadores. Éstas funciones utilizan combinaciones binarias previas
para su activación e igualmente hacen uso de su resultado (salida) para
realizar nuevas combinaciones o asignaciones de salidas.
Funciones de cómputo, formada por los contadores software que dispone el
lenguaje, donde aparecen funciones para arrancar los contadores,
incrementarlos y decrementarlos por ejemplo.
4.2. DIGITALES
Estas se diferencian de las anteriores en que la unidad básica de operación
no es el bit, sino palabras mayores, como el byte, word y double word, y por
tanto, operan con valores digitales numéricos.

Estas operaciones utilizan como base los registros de la CPU del autómata,
concretamente, los acumuladores. Las operaciones más usuales son la
carga de datos y la transferencia de los mismos. Además, como funciones
digitales se consideran:
• Las operaciones de comparación de valores numéricos.
• Las operaciones aritméticas.
• Las operaciones de combinación (AND, OR, etc.) por palabras.
4.3. ORGANIZACIÓN
Son funciones diseñadas especialmente para la estructuración del
programa, destacando entre ellas:
• Funciones de módulo, en las que se encuentran las llamadas a módulos,
condicionales e incondicionales, y las operaciones de final de módulo.
• Funciones de salto, que permiten realizar bifurcaciones en el programa
en función de los resultados de una combinación.
• Funciones de desplazamiento, que operan en los acumuladores
permitiendo desplazamientos de la información a la derecha o a la
izquierda.
• Funciones de transformación, que operan sobre valores digitales
realizando operaciones como el complemento a uno y a dos,
transformaciones en BCD a binario y viceversa y cualquier otra que
transforme el contenido del valor almacenado.
• Otras, como funciones de procesamiento, incrementar y decrementar el
acumulador, bloqueo y liberación de alarmas, etc.
4.4. SUSTITUCIÓN
Son instrucciones sólo para uso en los módulos funcionales. Éstas permiten
pasar parámetros a los módulos funcionales de forma que se consigue una
gran estructuración del programa.

5. FORMAS DE REPRESENTACIÓN DEL
LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN EN STEP5
En general, los lenguajes de programación de los autómatas programables
son lenguajes orientados al problema. Esto significa que en su diseño se
ha tenido en cuenta las aplicaciones que han de resolverse, en nuestro
caso, aplicaciones en el entorno industrial. Existen dos concepciones
diferentes en la realización de los lenguajes:
1. Descripción funcional de los automatismos.
2. Esquemas de realización cableada de los automatismos
A la primera, pertenece el lenguaje compuesto por un conjunto de
instrucciones que poseen una determinada función y que es secuencial.
Este lenguaje es al que se ha hecho referencia en los apartados anteriores,
y se denomina lista de instrucciones.
Pero STEP 5 posee otras dos formas de programar, también secuencial
pero con instrucciones gráficas, es decir, programación visual, en la que el
programa no es otra cosa que una descripción mediante símbolos (ej: un
plano), tal como se hace en el momento de diseñar un automatismo. A este
caso, corresponde la segunda concepción anterior.
Dependiendo de la forma de representación de los esquemas, existen dos
formas de realizar la programación Estas dos formas de programa son,
esquema de funciones y esquema de contactos.
En los autómatas de la serie SIMATIC S5 las tres formas de representar el
lenguaje son las que muestra la figura 4.4‘
AWL
U E .......
UN E .......
U E .......
ON E .......
O E .......
= A .......
Figura 4.4: Distintas representaciones de lenguajes de programación

5.1. DIAGRAMA DE CONTACTOS -KOP-
El lenguaje en diagramas de contactos se basa en los esquemas
electrotécnicos empleados para representar los automatismos formados por
contactos y relés. Este lenguaje es muy utilizado en E.E.U.U. de ahí que
todos los autómatas fabricados allí posean este lenguaje, e incluso algunos
fabricantes sólo posean éste incluido en sus autómatas. Esta forma de
programar, se argumenta en base a que es el operario quién estará a cargo
del proceso a pie de máquina y por tanto debe de poseer un lenguaje lo
más parecido a su forma de trabajar.
Aunque, en Europa los diagramas de contactos se encuentran
normalizados, en los lenguajes de programación se sigue utilizando la
simbología americana.
Un ejemplo de cómo aparece esta forma de programar en el lenguaje STEP
5 aparece en la figura 4.5. Obsérvese que existen ocho campos para
insertar un símbolo. En caso de necesitar más campos es necesario añadir
un segmento más de código y continuar en éste con la programación.
También es importante resaltar que en cada segmento, sólo puede aparecer
una asignación.
E 32.0
E 32.1 |
-9EJ
A 33.6
-3E-r
M 10 0
IVI 1.0
M 1.1
RQ
E 32.4
I
s
E 33.2
-9E-
Figura 4.5: Representación en lenguaje de contactos

5.2. DIAGRAMA DE FUNCIONES -FUP-
El lenguaje de funciones utiliza los símbolos que cualquier ingeniero
eléctrico usa para realizar esquemas de circuitos digitales combinacionales
y secuenciales. Al igual que el diagrama de contactos su realización
consiste en copiar el esquema electrónico del circuito.
A diferencia de los diagramas de contactos, la simbología que se utiliza está
normalizada a nivel mundial por la CEI-117-15, que a su vez satisface las
normas alemanas DIN 40700, DIN 40719 y DIN 19239.
Al igual que en los diagramas de contactos, en cada campo en los que se
divide la pantalla del aparato de programación, se insertará una función
hasta rellenar los ocho campos. Asimismo, sólo se permite una asignación
por cada segmento.
En la figura 4.6 aparece un listado en FUP.
A 33.6
M 10.0 -
E 33.2 RQ
E 32.4
& M 1.0
A 33.4
Figura 4.6: Representación en esquema de funciones

5.3. LISTA DE INSTRUCCIONES -AWL-
Programar en listas de instrucciones no corresponde a ninguna
representación gráfica de los automatismos, siendo un poco más compleja
la programación, pero con la ventaja que es la forma de programar que
permite mayor libertad al usuario, dado que utiliza todo el conjunto de
instrucciones del lenguaje. Esta forma es la más habitual para los usuarios
familiarizados con el uso de ensambladores de microprocesadores y
microcontroladores.
El lenguaje listas de instrucciones empleado por STEP 5 satisface la norma
DIN 19239. A este respecto hay que decir que la CEI posee un lenguaje en
listas de instrucciones normalizado. En general, cualquier lenguaje en listas
de instrucciones posee la misma filosofía, encontrándose las diferencias en
las denominaciones de los nemónicos y algunas instrucciones y funciones
diferentes.
En la figura 4.7, aparece el lenguaje en lista de instrucciones
correspondiente a los anteriormente expresados en KOP y FUP
: U(
0 E 32.0 MOTOR
ON E 32.1 MANUAL
UN M 1.0
S M 1.1 ARRANCAR
0 A 33.6 PARO MOTOR
ON M 10.0
O E 32.3
R M 1.1 PARAR MOTOR
U M 1.1
>
u E 32.3
M 1.0
Si A 33.4
A**
4
i
f 1
Símbolo + Parámetro
FIN DE SEGMENTO
Operación + Operando
í
Instrucción

6. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE UN
PROGRAMA EN STEP5
Resumiendo lo expuesto hasta ahora, se sabe que un programa realizado
para un autómata se ejecuta cíclicamente, y que dicho programa está
compuesto por una secuencia de instrucciones bien en AWL, FUP o KOP.
Ahora bien, en aras de confeccionar un programa de forma estructurada y
bien organizada, tanto para su desarrollo como para su mantenimiento
posterior, el desarrollo del programa en los autómatas industriales se divide
en MÓDULOS de programa.
Estos módulos, generalmente contienen el programa, datos,
documentación, funciones repetitivas, etc. Los módulos poseen un símbolo
que los identifica formado por dos letras, más un número para discernir
dentro de un mismo tipo, por ejemplo: PB 35. En cuanto a su capacidad
cada módulo abarca hasta 4096 palabras de longitud, es decir, la longitud
máxima en cuanto a instrucciones es de 4096 instrucciones.
En el apartado 3, se definieron a los módulos como un tipo especial de
operandos, y que a continuación se pasa a describir la función tecnológica
asociada a cada uno de ellos.
Los diferentes módulos del lenguaje STEP 5 son:
Módulos de Organización (OB)
Los módulos de organización son las interfaces entre el sistema operativo
del autómata (transparente para el usuario) y los programas que
propiamente realiza el usuario. En otras palabras, cuando se da
alimentación al autómata, su sistema operativo realizará una serie de
llamadas a los módulos de organización que corresponda y ejecutará las
órdenes que se encuentren en éstos, que previamente habrá escrito el
usuario con instrucciones. Se designan por las letras OB, por ejemplo:
OB21.
Si bien se ha comentado que ios módulos de organización son programados
por el usuario, hay que hacer salvedades. Por esto último, los módulos de
organización se dividen en dos grupos:
• Los módulos de organización que llama el sistema, programados por el
usuario, y que controlan la elaboración del proceso de los programas.
• Los módulos de organización que se encuentran grabados en el
autómata con funciones especiales, en los que no se puede escribir

código, y a los que el usuario llamará para realizar dichas funciones
especiales
Dependiendo del autómata elegido dentro de la gama SIMATIC S5, se
encontrarán disponibles unos u otros módulos de organización. En particular
para el autómata S95U, se tienen los siguientes: OB1, OB3, OB13, OB21,
OB22, OB31, OB34 y OB251.
Módulos de Programa (PB)
Estos módulos son los que generalmente se utilizan para realizar los
programas, disponiéndose de 256 módulos (0 a 255) para el autómata
S95U. Para aclarar su uso, supóngase que se desea realizar dos maniobras
distintas en un motor de inducción, como puede ser un arranque estrella-
triángulo, o bien, un arranque por resistencias rotóricas. En este caso, el
programa para cada arranque (función tecnológica) se realizará en módulos
PB diferentes. Para realizar cada arranque se llamará al módulo
correspondiente.
Módulos Funcionales (FB)
Realizan la misma función básica que los módulos de programa, se utilizan
para realizar los programas. Sin embargo, existe una diferencia importante,
y es que se utilizan cuando sea necesario tareas complejas o bien
repetitivas, pues son módulos a los que se pueden pasar parámetros por
referencia. Un ejemplo puede ser la necesidad de realizar un arranque
estrella-triángulo a una instalación que posee 20 motores. Sería
inconcebible realizar 20 PB con el mismo programa. El autómata S95U
posee 256 módulos FB, del 0 al 255.
Módulos de Paso (SB)
Los módulos de paso se utilizan, por regla general, en el control de la
ejecución, en unión con un módulo de función (FB) "control de la cadena
de ejecución" específico.
Los módulos de paso se pueden llamar también independientemente por el
usuario, comportándose entonces como simples módulos de programa
(PB), siendo una opción permitida en el caso que se necesiten más de los
256 módulos de programa que dispone el autómata.
Módulos de datos (DB)
En los módulos de datos, como su nombre indica, se encuentran los datos
con los que trabajan los programas de usuario. Un módulo de datos
comprende 256 palabras de datos (esta restricción es debida a que el área
de direccionamiento directo está limitada a las 256 primeras palabras de
datos).
El autómata S95U posee un módulo de datos especial, el DB1, el cual
guarda información para procesar otros módulos de organización y otras

funciones integradas. Por tanto el usuario dispondrá para almacenar datos
de los módulos del 2 al 255.
6 .1 ORGANIZACIÓN DEL PROGRAMA
La organización del programa consiste en determinar cuáles y en qué orden
se tienen que ejecutar los módulos realizados por el usuario. Para las
llamadas a los diferentes módulos se utilizan las funciones de organización,
siendo estas llamadas condicionales o incondicionales según se programe.
Cuando se realiza una llamada a un módulo se ejecutan las instrucciones
contenidas en dicho módulo y a su término, se continúa en la instrucción
siguiente de la llamada del módulo del que se llamó. Por esta razón, se
pueden anidar llamadas de módulos, o sea, un módulo que es llamado, a su
vez puede llamar a otro, y así sucesivamente hasta un máximo de 16
módulos para las CPU 941 y 942, y 32 para las CPU 943 y 944. En el caso
que se sobrepase este límite el autómata pasa a STOP.
Un posible ejemplo de organización de los módulos aparece en la figura 4.8.
Figura 4.8: Organización de módulos
OB
(Cíclico)
PB
PB FB
FB ^SB
FB
PB
FB
PB
PB

T
7 . ELABORACIÓN DEL PROGRAMA. TIPOS DE
PROCESAMIENTO
El programa que realiza el usuario generalmente se elabora de forma
cíclica, tal como se anunció al principio del capitulo. El programa cíclico es
el alma principal del programa, sin embargo existen diferentes
procesamientos aparte del cíclico, que también son programables por el
usuario, o bien, llamados por él.
Suponiendo que en el autómata se encuentra un programa de usuario
cualquiera en general, las etapas o fases que sigue el autómata son las
siguientes:
• En primer lugar, la primera acción que realiza el sistema operativo del
autómata, una vez realizado un chequeo y las funciones que haya
diseñado el fabricante, es una llamada al procesamiento de arranque.
Este procesamiento realizará las instrucciones que encuentre en los
módulos de organización correspondientes. Estos módulos sólo se
ejecutan una vez.
• Y en segundo lugar, realizará una llamada al módulo de organización del
procesamiento cíclico, el cuál contendrá la parte principal del programa
de usuario. Cuando termine de realizar un ciclo volverá a ejecutar el
siguiente y así indefinidamente. El procesamiento cíclico a su vez se
divide en:
• Arranque de un temporizador de supervisión del tiempo de ciclo.
• Lectura de las señales de entrada y almacenamiento en la imagen del
proceso de entrada (memoria intermedia).
• Elaboración del programa cíclico.
• Transferir los estados de las señales de salida de la imagen del
proceso de salida a las salidas propias del autómata.
Durante la elaboración del procesamiento cíclico, éste puede ser
interrumpido por varias causas, que en principio no son previsibles y que
hay que atender rápidamente:
Alarma: El autómata posee varias entradas de alarmas, de forma que
cuando se produzca alguna, se abandone el proceso cíclico y
se llame a un módulo de organización especifico encargado de
procesar la alarma. El usuario se encargará de programar
dicho módulo para que actúe de la forma desea ante una
alarma del proceso que se está automatizando. Una vez

ejecutado el módulo de alarmas se devolverá el proceso a la
elaboración cíclica.
Tiempo: Son interrupciones controladas por tiempo. El autómata posee
unos módulos de organización controlados por tiempo. Si estos
módulos se programan por el usuario, cada determinado
intervalo de tiempo (también seleccionado por el usuario) se
abandonará la elaboración cíclica y se ejecutarán las
instrucciones contenidas en el módulo de procesamiento
controlado por tiempo. Una vez se acabe, se volverá a la
elaboración cíclica hasta que nuevamente (después del
intervalo de tiempo) se vuelva a interrumpir el procesamiento
cíclico.
Error: Cuando el procesador encuentra un error, se interrumpirá el
procesamiento cíclico y según sea el fallo, el autómata se
detendrá (STOP), o bien, ejecutará un módulo de
procesamiento del error que se ha producido. En este módulo
el usuario programará la reacción del autómata ante un error
conocido.
En la figura 4.9 aparece un esquema donde se ¡lustra la elaboración del
programa del autómata S95U.
A continuación se describen los diferentes tipos de procesamientos que
poseen los Autómatas de la serie SIMATIC, particularizando para el S95U.
Los diferentes tipos de procesamiento son realizados por los módulos de
organización (OB). La numeración asignada a cada módulo OB nos
informará del tipo de procesamiento.
• Procesamiento de Arranque.
• Procesamiento Cíclico.
• Procesamiento controlado por Alarmas.
• Procesamiento controlado por Tiempo.
• Tratamiento de los Errores.

I
(*) Estas interrupciones también pueden darse cuando se esté procesando otra
interrupción, dependiendo de las prioridades.
Figura 4.9: Elaboración de los distintos módulos de organización
7.1. PROCESAMIENTO DE ARRANQUE
Este procesamiento se realiza una vez después del encendido del autómata
y después de haber realizado sus comprobaciones internas.
Los diferentes tipos de arranque dependerán de cómo se encuentren el
interruptor de alimentación y el interruptor de arranque/parada del autómata.
La función del interruptor de alimentación (ON/OFF) es evidente, y la
función del interruptor arranque/parada (RUN/STOP), es una vez el
autómata se encuentra alimentado, hacer correr el programa grabado en el

autómata (RUN), o bien, llevarlo al estado de parada (STOP) donde todas
las salidas se actualizan a un valor cero y el programa deja de funcionar.
Descrito el funcionamiento de estos interruptores, los posibles
procedimientos de arranque de un autómata son:
Arranque en Frío: Este arranque se produce cuando el interruptor
RUN/STOP se encuentra en la posición STOP y se
produce un cambio de OFF a ON en el interruptor de
encendido del autómata. Cuando se produce este
arranque el autómata procesa el módulo de organización
OB 20
Arranque inicial manual: El autómata se encuentra alimentado (ON) y
produce un cambio en el interruptor RUN/STOP de
STOP a RUN. El autómata procesa en este caso
el módulo de organización OB21.
Arranque inicial automático: El interruptor RUN/STOP se encuentra en la
posición RUN, y se procede a la alimentación
del autómata, es decir, el interruptor ON/OFF
pasa de OFF a ON. En este caso el autómata
ejecuta el módulo de organización OB22.
En la tabla 4.2 aparece reflejado los tres tipos de arranque, indicando que el
autómata S95U no posee el módulo de organización OB20.
Tabla 4.2: Tipos de arranque
Accionamiento Procedimiento de Arranque OB solicitado |
OFF a ON (STOP) Arranque en frío 0820
STOP a RUN Arranque inicial manual OB21
OFF a ON (RUN) Arranque inicial automático OB22
En un arranque inicial manual y automático, el procesador realiza las
siguientes operaciones:
• Ajuste previo de tarjetas de la periferia para el tratamiento previo de
señales (inteligentes).
• Inicializa los datos previos o parámetros de las tarjetas de conexión.
• Inicialización de marcas.
• Liberalización de alarmas.
• No presenta limitación de tiempo.
Tras estas operaciones, se transfiere la imagen del proceso de las entradas
y se realiza la llamada al OB correspondiente, para seguidamente después
empezar con el procesamiento cíclico. Los módulos de arranque siempre se

ejecutarán (el que corresponda), sólo que en el caso que no posean código
de programa, no realizarán nada.
7.2. PROCESAMIENTO CÍCLICO
En el procesamiento cíclico del programa de usuario, el sistema llama al
módulo de organización OB1 En el módulo OB1 empieza el programa de
usuario con la primera instrucción que se encuentre. En este módulo se
realizarán las llamadas a los módulos de programa (PB), módulos de
funciones (FB) y módulos de datos.
¿Cómo organizamos la estructura del programa de usuario?. Ante esta
pregunta, existen varias respuestas, en función del proceso que se quiera
automatizar. Si bien, se pueden plantear dos concepciones diferentes a la
hora de estructurar la programación.
Estructuración_tecnológica
Por un lado, se puede dividir el programa tecnológicamente, es decir,
diseñar módulos de programa o de funciones que realicen las operaciones
tecnológicas que aparecen en el proceso a automatizar. Un ejemplo podría
ser una instalación de envasado de aceite de una refinería. En este proceso
aparecerá como mínimo una línea de producción donde se obtenga como
producto final; latas de aceite de 20 litros. El proceso, bien podría estar
dividido en:
1. Alimentación de las latas vacías.
2. Transporte hacia el llenado.
3. Llenado, pesado e inserción del tapón en las latas.
4. Transporte hacia el etiquetado.
5. Etiquetado de las latas.
6. Transporte hacia el apilado.
7. Apilamiento.
Una forma de proceder es realizar módulos de programa para cada una de
las funciones tecnológicas enumeradas y secuenciales del proceso, y
módulos de funciones para aquellas operaciones que sean repetitivas, como
el transporte. Seguidamente cada módulo de programa se irá dividiendo en
subprogramas con objeto de reducir la complejidad del diseño.
Estructuración funcional
Supóngase la automatización de un conjunto de ascensores. En este caso
el proceso se puede dividir atendiendo a funciones como son subir, bajar,
abrir puertas, cerrar puertas, lectura de pulsadores de planta, lectura de
pulsadores de cabina, etc. Posteriormente se diseñará una función principal

IV - Principios de Programación 105
que se encargue de ejecutar el algoritmo que se ha pensado para atender
las llamadas del ascensor, aparcamiento y otras funciones que se añadan al
funcionamiento del ascensor.
Estos dos puntos de vistas se pueden complementar y realizar una
estructura híbrida que se acomode lo mejor posible al proceso en cuestión
que se va a automatizar.
7.3. PROCESAMIENTO CONTROLADO POR ALARMAS
La elaboración de un proceso de alarma ocurre cuando una señal
procedente del proceso arranca en el autómata programable un
procedimiento, mediante el cual se interrumpe la programación cíclica del
programa (se interrumpe el OB1) y se elabora un programa específico.
El programa específico se realiza en unos módulos de organización
destinados a tal fin. Estos módulos serán llamados por el sistema cuando
ocurra una alarma.
Los módulos de organización disponibles para el procesamiento por
alarmas son los siguientes (el autómata S95U sólo dispone del módulo
OB3):
Módulo Línea de Interrupción
OB2 IRA
OB3 IRB
OB4 IRC
OB5 IRD
OB6 IRE
OB7 IRF
OB8 IRG
OB9 IRH
Las entradas de alarmas para el autómata S95U son cuatros, las E 34 0,
E34.1, E34.2 y E34.3. Ante una entrada activa (+24 V) en alguna de estas
patillas, el programa que se esté ejecutando se interrumpirá y se pasará a
ejecutar las instrucciones que el usuario haya programado en el módulo
OB3.
Para averiguar cuál o cuales de las entradas de alarmas a lanzado el OB3,
es necesario leer dichas entradas, por ejemplo, mediante L PW 34,
operación que carga en el acumulador la palabra (16 bits) 34 de la periferia.
Las entradas de alarmas se encuentran alojadas en un conector de nueve
patillas (DB9) situado en la parte frontal del autómata S95U. En la figura

r
4.10, se representa un esquema de conexionado para conectar dichas
entradas ante señales de alarmas.
Figura 4.10: Esquema de conexionado de las alarmas
Programado el módulo de proceso de alarma (OB3), y cableada las
entradas de alarmas, es necesario un ajuste o parametrización previo. Este
ajuste se realizará en el módulo de datos DB1, que como ya se dijo
(apartado 6) posee valores predeterminados para diversas operaciones. Un
listado del contenido de dicho módulo para el autómata S95U aparece a
continuación:
DB1 A:P62RDPST.S5D
LON=165 /4
PAG. 1
0: KC = 'DB1 OBA: AI 0 ; OBI:
12: KC =' ; OBC: CAP N CBP
24: KC =' N ;#SL1: SLN 1 SF ';
36: KC ='DB2 DWO EF DB3 DWO
48: KC =' KBE MB100 KBS MB1 1 ;
60: KC ='01 PGN 1 ;# SDP: N';
72. : KC ='T 128 PBUS N ; TFB: OB13’;
84: KC =' 100 ; #CLP: STW MW10';
96: KC ='2 CLK DB5 DWO ';
108: KC =' SET 3 01.10.91 12:00:';
120: KC ='00 OHS 000000:00:00 ';
132: KC =' TIS 3 01.10. 12:00:00
144: KC =' STP Y SAV Y CF 00 ’ ;
156: KC =' ; #END ’;
160:
En este módulo de datos existe un apartado dedicado a la parametrización
de las alarmas. Este apartado empieza con el texto OBI:. A continuación se
define cómo se desea que responda el autómata ante la señal de alarma, y

seguidamente el n° de la alarma. Las diferentes respuestas aparecen en la
tabla 4.3:
Tabla 4.3: Parametrización del DB1 para tratamiento de alarmas
TIPOS DE FLANCOS FLANCO
Caracteres
a introducir
en e| DB1
Activación por flanco positivo: P
I
A
I ¡P
Activación por flanco negativo: N
J
in
Activación por flanco positivo y negativo: PN
>
1
I
7
ipn
Activación por flanco negativo y positivo: NP
--1 r—
T_T inp
Si quisiéramos parametrizar la entrada de alarma 2 (E 34.2), que reaccione
ante un flanco de subida (flanco positivo), el módulo de datos DB1 quedaría
de la siguiente forma (en negrita):
DBl
LON=165 /4
A:P62RDPST.S5D
PAG. 1
0: KC = 'DB1 OBA: AI 0 ; OBI: xp ' ;
12 : KC ='2 ; OBC: CAP N CBP
24 : KC =' N ;#SL1: SLN 1 SF ' ;
36: KC = 'DB2 DW0 EF DB3 DW0
48 : KC =' KBE MB100 KBS MB1';
60: KC ='01 PGN 1 ;# SDP: N';
72: KC =' T 128 PBUS N ; TFB: OB13';
84 : KC =' 100 ; #CLP: STW MW10';
96: KC ='2 CLK DB5 DW0 ';
108: KC =' SET 3 01.10.91 12:00:
120: KC ='00 OES 000000:00:00
132 : KC =' TIS 3 01.10. 12:00:00 ';
144 : KC =' STP Y SAV Y CF 00 ' ;
156: KC =' ; #END ' ;
160:

Varias interrupciones. Prioridades.
En el caso que hubiera varios módulos de alarmas (autómatas de gama
más alta), los módulos de organización (OB) se ejecutarán con prioridad
para aquellos de menor orden, es decir, el OB4 tendrá prioridad frente al
OB6, en el caso que se presenten alarmas simultáneamente.
Una elaboración controlada por alarmas no puede ser interrumpida por una
nueva alarma de proceso, ni tampoco por una elaboración controlada por
tiempo como se verá en el siguiente apartado. Si se presentase una nueva
alarma (interrupción), durante la elaboración de un proceso de alarma, éste
no quedaría interrumpido y sería al final de su elaboración, si persiste la
nueva alarma, cuando se procesaría la segunda alarma.
En determinadas ocasiones, cuando no se quiera que una parte del
programa (elaboración cíclica o controlada por tiempo) se interrumpa por
una interrupción por alarma, deberá de deshabilitarse la interrupción por
alarmas (bloqueo de alarmas). Para este fin, el lenguaje STEP 5 posee dos
instrucciones: Bloqueo de alarmas (AS) y liberalización de alarmas (AF). Así
que, anteponiendo la instrucción AS a la parte del programa que no se
desea que se interrumpa y acabándolo con la instrucción AF, se conseguirá
deshabilitar las alarmas.
7.4. PROCESAMIENTO CONTROLADO POR TIEMPO
Este tipo de procesamiento consiste en lanzar cada periodo de tiempo
definido un programa que se encuentra realizado en un módulo de
organización específico. Supóngase que el tiempo predefinido son 100 ms,
esto quiere decir que el procesamiento cíclico se interrumpirá cada 100 ms,
pasando a ejecutarse el programa controlado por tiempo, que tras su
finalización devolverá el control al programa cíclico, justo donde se había
interrumpido. Los módulos de organización destinados al procesamiento
controlado por tiempo son los siguientes (el autómata S95U sólo dispone
del módulo OB13):
OB10: Base de tiempos -> 10ms
OB13:
OB14:
Base de tiempos -» 100ms
Base de tiempos -> 200ms
OB16: Base de tiempos -> 1s

Por tanto, en el autómata S95U, para que se produzca una elaboración
controlada por tiempo se debe de programar el módulo de organización
OB13.
El intervalo periódico de tiempo predefinido en el OB13 es de 100 ms, si
bien, éste se puede modificar en pasos de 10 ms. Para ello, en el módulo de
datos DB1, se dispone de un apartado denominado OB13:, donde justo
después se indica la periodicidad de interrupción. Si por ejemplo,
quisiéramos una interrupción controlada por tiempo cada 120 ms, se
escribiría: OB13: 120.
También se puede modificar la periodicidad del proceso controlado por
tiempo, por programación. La determinación de los períodos de reloj se
deberán realizar en el programa de arranque (OB21 y OB22). Además,
dicha programación debe ser realizada en un módulo funcional, por lo que
se deberá de hacer una llamada al módulo funcional desde el programa de
arranque, y en dicho módulo funcional se modificarán las palabras de datos
del sistema que contienen el valor de los periodos de tiempo. Para el
autómata S95U dicha palabra del sistema es la BS97.
El siguiente ejemplo cambiará la periodicidad a 150 ms (téngase en cuenta
que la periodicidad será el valor introducido en la palabra del sistema
multiplicado por 10ms).
L KB 15 Carga en el acumulador la constante 15
T BS 97 Transfiere el valor del acumulador a la palabra del
sistema BS 97
Varias interrupciones. Prioridades.
Una interrupción controlada por tiempo no puede ser interrumpida por otra
interrupción controlada por tiempo, pero si puede ser interrumpida por una
alarma.
Si durante una interrupción por alarma se produce una de tiempo, seguirá la
elaboración por alarma y cuando termine comenzará la elaboración
controlada por tiempo.
Si el tiempo de ejecución de un proceso controlado por tiempo es superior a
la periodicidad con el que se produce, el autómata pasa a STOP.
Para cuando se desee que una parte del programa controlado por tiempo no
sea interrumpido por una alarma, se hará uso de las instrucciones bloqueo y
liberalización de alarmas.

1
/10 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
7.5. TRATAMIENTO DE LOS ERRORES
El sistema operativo puede detectar cuando se producen fallos en el
procesador, errores en la elaboración de funciones de servicio y el efecto de
una programación defectuosa.
Según sea el tipo de error, la CPU mandará el autómata a STOP o bien
ejecutará un módulo de organización, en el que el usuario programará la
reacción ante ese error o bien mandará el autómata a STOP.
En la siguiente tabla aparecen, los módulos de organización dedicados al
tratamiento de errores. El autómata S95U sólo dispone de los módulos de
organización de errores OB31 y OB34.
OB19 Llamada a un módulo no cargado
OB23: Retardo de acuse en acceso individual a la periferia
OB24: Retardo de acuse en la actualización de la imagen del proceso
OB25: Error de direccionamiento
OB26: Tiempo de vigilancia sobrepasado
OB27: Error de sustitución
OB28: Error general o retardo de acuse en el byte de entrada EBO
OB29: Código de operación ¡legal
OB30 Parámetro ilegal
OB31: Disparo del tiempo de ciclo (NO PROGRAMABLE)
OB32: Error de transferencia en módulo de datos
OB33 Error en el procesamiento controlado por tiempo
OB34: Error en el procesamiento de un regulador (batería tampón)
8. MÓDULOS FUNCIONALES
La realización de funciones complejas y repetitivas es programada en los
módulos funcionales. Éstos poseen las siguientes características:
• Programación en AWL. No permiten la programación en KOP o FUP.
• En ellos se puede utilizar el juego completo de instrucciones del lenguaje
STEP 5.
• Aparte de ser numerados, poseen un nombre que los identifica.
• Son parametrizables. Esto les confiere la propiedad de ser utilizados
varias veces con un mismo código, sólo hay que indicarles los
parámetros de entrada y salida.

Un ejemplo que ilustra el uso de un módulo funcional, podría ser la suma de
dos bytes. Si se quiere sumar dos entradas (bytes) cualesquiera y un
número de veces grande, la forma de proceder sería:
Primero crear un FB donde se declaran los tres operandos formales:
sumandol, sumando2 y resultado, y justo después programar la suma.
Luego, sólo queda realizar tantas llamadas al FB como sumas queramos
hacer. En cada llamada habrá que asignar el operando normal (entradas,
marcas o salidas) el operando formal correspondiente creado en el FB. En
la figura 4.11 aparece un esquema del ejemplo.
Figura 4.11: Ejemplo de uso de un FB para funciones repetitivas
En el capítulo V se detallará cómo se realizarán las declaraciones de los
operandos formales en el módulo funcional y cómo se realizarán la llamada
a dicho módulo.
Módulos funcionales de usuario estándar e inte trados.
Los módulos funcionales en STEP 5 se suelen clasificar en tres tipos:
• Módulos Funcionales de Usuario: Son aquéllos que diseña el usuario
para sus aplicaciones y en función de sus necesidades.
• Módulos Funcionales Estándar: Son módulos software que ofrece
Siemens, ya programados y comprobados. Permiten realizar las
funciones complejas de gran utilidad.

• Módulos Funcionales Estándar integrados: Son módulos al igual que los
anteriores diseñados por Siemens, con la diferencia que se encuentran
integrados en el procesador central del autómata. Estos módulos tienen
asignados unos números, por lo que el usuario no podrá utilizar la misma
numeración para diseñar sus propios FBs.
A continuación se recogen algunos de los módulos funcionales estándar
que ofrece Siemens.
• Funciones digitales: FBs 1... 5, 10... 13 y 15... 21
• Funciones de aviso: FBs 51... 60 y 150
• Funciones de regulación: FBs 80, 104, 106, 108, 117 y 118
• Funciones secuenciales: FBs 70... 74
• Funciones de interface para tarjetas periféricas inteligentes.
Los siguientes son los módulos funcionales estándar que se encuentran
integrados en el autómata S95U y que pueden ser usados por el usuario.
• FB 240: Conversor de código BCD a coma fija (binario).
• FB 241: Conversor coma fija (binario) a código BCD.
• FB 242: Multiplica dos números en coma fija.
• FB 243: Divide dos números en coma fija.
• FB 250: Lectura de un valor analógico.
• FB251: Salida de un valor analógico.
9. DOCUMENTACIÓN DEL PROGRAMA
Como parte final de cualquier proyecto, se incluye una documentación del
mismo de forma que facilite las funciones de mantenimiento del programa, y
el uso por personal diferente al que lo diseñó.
El lenguaje de programación STEP 5 posee diferentes utilidades que
ayudan a realizar una detallada documentación del programa. Aparte de
estas utilidades, también permite documentar las instrucciones del
programa en las tres formas de programación; AWL, KOP y FUP. Los
comentarios que se realizan para los diferentes módulos se guardan en
módulos de documentación aparte. Esto es así para que cuando se
transfiera la información (programa) del aparato de programación al
autómata sólo se cargue en el autómata el código ejecutable y no los
comentarios.
Los módulos de comentarios se identifican con el mismo nombre que los
módulos de organización, de programa, funcionales, de datos, etc., salvo

que se sustituye (operación realizada por el autómata de forma transparente
al usuario) la letra B por la letra K. Para aclarar esto último, si por ejemplo
los módulos PB 14 y FB21 poseen comentarios, los módulos de
comentarios se denominarán respectivamente PK 14 y FK 21.
Dentro de las funciones relacionadas con la documentación del programa,
se incluyen:
• Listado del programa en AWL, en FUP y en KOP.
• Listado de los módulos que comprende el programa.
• Listado de la estructura de los módulos.
• Listado de operandos simbólicos.
• Listado de referencias cruzadas.
9.1. LISTADO DEL PROGRAMA
En las siguientes páginas aparecen los listados de un programa que realiza
la inversión del sentido de giro de un motor. En el listado se ha utilizado la
referencia simbólica, es decir, se ha referenciado los operandos con
nombres que los identifique.
En el listado del programa aparecen las referencias de los operandos, y
justo al final se indican las correspondencias de ios operandos con los
símbolos utilizados.
En las siguientes páginas se presenta un ejemplo con los tres tipos de
representaciones: AWL, FUP y KOP.

LISTADO DEL PROGRAMA INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO EN AWL
OB 1
L0N=7
PB 10
LON=21
C:AUTODOST.S5D
SEGMENTO 1 0000
:SPA PB 10
: BE
C:AUTODOST.S5D
SEGMENTO 1 0000
: UN - P APARO
:U ( ’
:O -P_DERCH
:O -C_DERCH
: UN -P_IZQ
:= -C DERCH
E
E
A
E
32.0
32.1
33.0
32.2
= P_PARO
- P-DERCH
= C-DERCH
- P_IZQ
PULSADOR DE PARO
PULSADOR
CONTACTOS
PULSADOR
DE GIRO DERECHA
GIRO DERECHA
DE GIRO IZQUIER
E 32.0
SEGMENTO 2 0008
:UN -P_PARO
:U(
:O -P_IZQ
:O -CIZQ
: i
:UN -P_DERCH
:= -C_IZQ
:BE
= P_ PARO PULSADOR DE PARO
E 32.2 = P_IZQ PULSADOR DE GIRO IZQUIER
A 33 . 1 - C__IZQ GONTACTOR GIRO IZQUIERDA
E 32.1 - P^DERCH PULSADOR DE GIRO DERECHA
¡DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ¡UNIVERSIDAD DE CÁDIZ
REFERENCIA: PROYECTO 24A ¡FECHA: 10 DICIEMBRE 1997 !
INSTALACIÓN: ARRANQUE MOTORES ¡MODIFICACIÓN: NUEVO PAG.!
NUMERO: 10 ¡DESARROLLADO: AJGM 1!

LISTADO DEL PROGRAMA INVERSIÓN DELSENT1PO_DE_GIRO_EN FUP
0B 1 C:AUTODOST.S5D
L0N=7
SEGMENTO 1 0000
+--------+
+-! SPA ! PB 10
:BE
PB 10 C:AÜTODOST.S5D
LON=21
SEGMENTO 1 0000
+-- +
-P_PARO —O! i I
-P_DERCH -- !>=1! ! !
-C_DERCH-- ! !----- ! !
+---+ i i *------ f
-P_IZQ —O! !--+-! = ! -C_DERCH
E 32.0= PAPARO PULSADOR DE PARO
E 32.1 = P_DERCH PULSADOR DE GIRO DERECHA
A 33.0 = C_DERCH CONTACTOR GIRO DERECHA
SEGMENTO 2 0008
+-- +
-P PARO --O! S !
-P_IZQ -- ! >=1 ! ! !
-C_IZQ -- ! !-----! !
I-- | ; ■ +----- +
-P_DERCH —O! !--+-! = ! -C_IZQ
+----- +--------- +
: BE
E 32.0 = P_PARO PULSADOR DE PARO
A 33.1 = C_IZQ CONTACTOR GIRO IZQUIERDA
E 32.1 = P DERCH PULSADOR DE GIRO DERECHA
! DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA I UNIVERSIDAD DE CÁDIZ
! REFERENCIA: PROYECTO 24A
! INSTALACIÓN: ARRANQUE MOTORES
! NUMERO: 10
¡FECHA: 10 DICIEMBRE 1997 !
¡MODIFICACIÓN: NUEVO PAG.!
! DE SARROLLADO : AJGM 1!

1
LISTADO DEL PROGRAMA INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO EN KOP
OB 1
LON= /
SEGMENTO 1
C:AUTODOST.S5D
0000
pb 10
‘•A) - !
PB 10
LON=^1
SEGMENTO 1 0000
!-P PALO -P_DER .H I¿^
+ - -j/t +-- । I--- + — ■ I / [-- +
!-~ nERCH 1
. [—+
E 32.0 = P_PARO
E 32,1 = P_DERCH
A 33.0 = C_DERCH
E 32.2 = P _IZQ
':AUTODOST. S5D
-G DEF ’F
SEGMENTO 2
!-P_PARO -P
0008
-r DrnCH
PULSADOR DE PARO
PULSADOR DE GIRO DERECHA
CONTACTOR GIRO DERECHA
PULSADOR DE GIRO IZQUIER
!-C I¿0 !
+• -] [—+
E 3. .0
E 32.^
A 33.1
E 32.1
= P _PARO
= P_IZQ
= C_IZQ
= P DERCH
: B.
PULSADOR DE PARO
PULSADOR DE GIRO IZQUIER
CONTACTOR GIRO IZQUIERDA
PULSADOR DE GIRO DERECHA
"’ARTAMENTl DE INGENIERÍA E .ÉCTRICA 1UNIVER. IDA! DE W
¡FECHA: 10 DTrTEMBRE 1997
!MO^±/“CACIÓN: N^EVO AG.
! DESARR, L AJO: AJGM 1
REE. (ENCIA: PROYECTO 24A
INSTALACIÓN: ARRANQUE MOTORES
NUMERO: 10

9.2. LISTA DE MÓDULOS Y ESTRUCTURA DEL
PROGRAMA
El listado a continuación corresponde con la salida “Estructura del
programa", opción disponible en el entorno de programación de STEP 5.
Esta salida da como información un listado de los módulos con su
denominación y su longitud.
A continuación se presenta un ejemplo.
ESTRUCTURA DE PROGRAMA CON D
PAGIN 1
PB 60 :- LONG. 15
PB 61 :- LONG. 14
PB 62 :- LONG. 25
PB 63 LONG. 14
OB 1 LONG. : 11
OB 21 : - LONG. . 9
OB 22 :- . LONG. ; 9
LONG. : PB 68
LONG. : SB 0
LONG. : FB 0
LONG. : FX 0
LONG. : OB 29
LONG. : DB 0
LONG. : DX 0
LONG. 97
+-OB 21-
ESTRUCTURA D E PROGRAMA CON D
PAGIN 2
+-OB 1-+=PB 60-
I
+-PB 61-
I
+-PB 62-
I
+-PB 63-
+-OB 22-

1
/ /8 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
9.3. FICHERO SIMBÓLICO
Las asignaciones de los operandos con los símbolos se guardan en un
fichero de texto con extensión .SEQ, el cuál se puede editar desde el
entorno de programación. El siguiente es el fichero correspondiente con el
ejemplo INVERSOR DEL SENTIDO DE GIRO expuesto en el apartado 9.1.
F 2H. C:AUTOL Z^.^EQ
OPERAND STMBOL COMENTAR.
E32.0 P_PARO PULSADOR DE PARO
E32.1 P_DERCH PULSADOR DE GIRO DERECHA
E32.2 P IZQ PULSADOR DE GIRO IZQUIER
A33.0 DERCH CONTACTOR GIRO DERECHA
A33.1 IZQ CONTADOR GIRO IZQUIERDA
9.4. LISTAS DE CORRESPONDENCIAS
Una ventaja muy interesante de la que dispone el entorno de programación
es la lista de correspondencias. Éstos son listados que relacionan los
operandos con los módulos en los que se encuentran, indicando además el
segmento en el que aparecen si el módulo tuviera varios segmentos.
En el ejemplo del inversor del sentido de giro se utilizó operandos
simbólicos, sin embargo en las referencias cruzadas aparecen tanto los
operandos normales como los símbolos. El siguiente es el listado
correspondiente a dicho ejemplo.
STA REFERENCIA: ENTRADAS
PB _0 : ELABORADO
OB 1 : ELABORADO
SmA REFERENCIA: ENTRADAS
E .32.0 -P PARO PB 10 1 7 2
E 32.1 -P_DERCH PB 10 1 7 2
E 32.2 -P IZQ PB 10 1 7 2
jISTA REFERENCIA: SALIDAS
A 33.n -c DERCH PB 10 1J
A 33.1 -C_IZQ PB 10
TSTA REFERENCIA: MÓDULOS
PB 10 - OB 1 1

Capítulo 5
________________________
Elementos de
programación. El Step 5
Contenido
Introducción
Simbología básica empleada
Descripción de las funciones binarias básicas
Descripción de las funciones digitales básicas
Descripción de las funciones de organización básicas
Descripción de las funciones de sustitución básicas
Programación de módulos de función
ANEXO I: Referencia rápida a elementos de programación
en Awl
119

¡/.-Elementos de programación. El Step 5 121
1. INTRODUCCIÓN
Conocido el elemento con el que se va a trabajar, el autómata programable
(en particular el S5-95U de Siemens); conocida la herramienta necesaria
para la resolución de problemas de automatización secuenciales (redes de
petri); se presenta el problema de traducir las soluciones obtenidas a algo
que entienda el autómata (Lenguaje de programación Step 5), para lo que
es necesario conocer los principios de programación, reglas generales a las
que ceñirse, destacando fundamentalmente:
• La estructuración en módulos,
• las formas de representación y
• los elementos de programación, “juego de instrucciones del
autómata programable”.
A este último apartado, básico para trabajar con autómatas programables,
se dedica este capitulo; basado lógicamente en el juego de instrucciones del
lenguaje de programación Step 5 de Siemens.
Como ya es sabido, este conjunto de instrucciones se estructura en cuatro
bloques fundamentales:
• Funciones binarias
• Funciones digitales
• Funciones de organización
• Funciones de sustitución
De estas se considerarán las funciones básicas, necesarias para realizar
automatizaciones a un nivel adecuado a las pretensiones propuestas.
Además, cada una de ellas se desarrollarán atendiendo a las tres formas
posibles de representación en el lenguaje de programación Step 5:
• Plano de contactos (Kop)
• Plano de funciones (Fup)
• Lista de instrucciones (Awl), mucho más potente que las anteriores, más
cercano a un control numérico y básico en automatizaciones basadas
en redes de petri.
Antes de describir estas funciones, es necesario considerar la simbología
empleada en cada forma de representación; por ello se recomienda, antes
de pasar a ver cada una de las funciones el habituarse a esa simbología:

2. SIMBOLOGIA BÁSICA EMPLEADA
2.1. PLANO DE CONTACTOS
• Contacto normalmente abierto.
Contacto normalmente cerrado.
Bobina del relé o contactor.
2.2. PLANO DE FUNCIONES
• Entrada de un símbolo funcional.
• Entrada negada de un símbolo funcional.

V.-Elementos de programación. El Step 5 123
Salida de un símbolo funcional.
2.3. LISTA DE INSTRUCCIONES
Dado que la representación simbólica no es gráfica sino mnemónica, se ha
considerado conveniente describir con cada instrucción su representación
asociada en lista de instrucciones. No obstante, se recomienda hojear el
anexo final a este capítulo donde se representan las operaciones básicas en
lista de instrucciones (Awl).
3. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES BINARIAS
BÁSICAS
Las funciones binarias permiten consultar y combinar los estados de
operandos binarios (1 bit). A este tipo de funciones pertenecen, entre otras:
• Combinaciones binarias
• Funciones de memoria
• Funciones de tiempo
• Funciones de cómputo
3.1. COMBINACIONES BINARIAS
Se describen la función “Y’ y la función “O’, así como las combinaciones de
estas funciones. Como operandos se pueden utilizar:
• Entradas (E32.1)
• Salidas (A33.5)
• Marcas (M2.3)
• Temporizadores (T2)
• Contadores (Z15)

i
124 .4utómatas Programables: programación y aplicación industrial
3.1.1. COMBINACIÓN BINARIA "Y”
Como su nombre indica la salida es el producto lógico de todas las
entradas.
E32.0 M1.0
En el plano de contactos la función Y se dibuja en forma de conexión serie;
los operandos consultados se representan como símbolos de contacto.
E32.0
M1.0
A32.1
En el plano de funciones se representa gráficamente por un rectángulo con
el signo ::&"r las entradas a la función se realizan por la izquierda, mientras
que la salida lo es por la derecha.
U E 32.0
UN M 1.0
U A 32.1
= A 33.4
En lista de instrucciones la combinación Y se señaliza por“U” en caso de
estados de consulta 1 y por“ UN” en caso de estados de consulta 0.

3.1.2. COMBINACIÓN BINARIA "O”
Como su nombre indica la salida es la suma lógica de todas las entradas.
En el plano de contactos la función O se dibuja en forma de conexión
paralelo; los operandos consultados se representan como símbolos de
contacto.
A33.7
E33.4 -------- >-1
M3.4 ___ C
------- = A32.4
En el plano de funciones se representa gráficamente por un rectángulo con
el signo “>=1”; las entradas a la función se realizan por la izquierda,
mientras que la salida lo es por la derecha.
0
ON
0
E 33.4
M 3.4
A 33.7
A 32.4
En lista de instrucciones la combinación O se señaliza por “ O” en caso de
estados de consulta 1 y por“ON” en caso de estados de consulta 0.

3.1.3. PRIORIDAD DE OPERACIONES BINARIAS
Al igual que en operaciones matemáticas, las dos operaciones lógicas que
permite el autómata no presentan la misma prioridad; la función “Y” siempre
presenta prioridad frente a la función “O”. Lo que implica que si se requiere
que se ejecute antes la función “O’ es necesario utilizar paréntesis para
conseguirlo
Se representan a continuación las dos posibilidades de prioridad, viéndose
que realmente la importancia se presenta en lista de instrucciones, ya que
en Kop y Fup (esta última no representada) es algo implícito al método
gráfico.
• La función “Y” tiene prioridad frente a la “O”:
A33.1
U E 32.4
UN A 32.1
O M 2.3
= A 33.1
Como se puede apreciar en este caso, la función “Y’ se ha de ejecutar
antes que la “O” y como tiene prioridad no es necesario el uso de
paréntesis.
• La función “Y” tiene prioridad frente a la “O”:
A32.7 A32.0
O E 32.4
ON M4.2
)
U A 32.7
= A 32.0

V. -Elementos de programación. El Step 5 127
Como se puede apreciar en este caso, la función "O' se ha de ejecutar
antes que la “Y’, como la primera no tiene prioridad sobre la segunda es
necesario el uso de paréntesis para conseguirla.
3.1.4. CONTROL DE VARIAS SALIDAS
Es posible activar varias salidas (y/o marcas) desde una misma
combinación binaria, con la única condición de que las salidas (y/o marcas)
han de estar en paralelo, no pudiendo haber ningún contacto intermedio que
diferencie una salida de otra; es decir han de estar estrictamente en
paralelo.
E32.1 E32.3
3.1.5. MARCAS INTERMEDIAS
En ciertos casos, una parte de la combinación binaria puede repetirse varias
veces a lo largo de un programa sin necesidad de verse correspondida con
una salida exterior del autómata; con objeto de reducir y aclarar la redacción
del programa se puede asignar a esa parte de la combinación binaria el
nombre de una marca, que de forma genérica se denomina “marca
intermedia”.
M4.2 A32.0
A32.7

1
Lógicamente, las marcas intermedias son útiles cuando se trabaja en
contactos o en funciones, ya que en lista de instrucciones carecen de
sentido al tener la posibilidad de ubicar una marca donde se desee.
3.1.6. ELABORACIÓN DEL RESULTADO DE UNA
CONSULTA (VKE)
Cuando se va a programar en lista de instrucciones con operaciones
binarias (de un solo bit) es necesario tener en cuenta, que estas
operaciones no las realiza el procesador del autómata directamente entre
los operandos considerados, sino que se elaboran entre un operando y un
registro denominado “resultado de una consulta” (VKE) para dar lugar a un
“resultado de la combinación" (resultado parcial de la operación en juego); el
cual se almacena también en el registro anterior.
Como se puede apreciar el VKE no es otra cosa que un acumulador binario,
siendo siempre uno de los dos operandos al realizar una operación binaria.
¿Para qué vale? Para trabajar con operaciones condicionadas, que son
todas aquellas que dependen del VKE. Son operaciones de asignación,
activación y puesta a cero de entradas, salidas y marcas; arranque de
temporizadores y contadores; saltos condicionados, llamadas
condicionadas, etc.
Estas operaciones se realizarán siempre y cuando esté activado el
resultado de la combinación (VKE->1); teniendo en cuenta que estas
operaciones no modifican su valor y, por tanto, se pueden elaborar varias
operaciones con un mismo resultado de combinación.
Si consideramos como ejemplo una parte de un programa y partimos de que
las variables puestas en juego en esa parte tienen los valores mostrados en
la tabla 5.1 (correspondientes a las imágenes de proceso de entradas y
salidas, PEE y PEA).
Además del listado del programa se muestra el estado del VKE una vez
realizado el resultado de la consulta, así como el nuevo estado de la salida
una vez realizada la operación (se recuerda que este nuevo estado de la
salida será almacenado en la imagen de proceso de salida PEA y no
afectará a los elementos conectados a esa salida hasta que no se termine la
elaboración del ciclo de instrucción).

VARIABLE
VKE
E 32.0
E32.1
E 33.0
E33.1
A 32.0
A 32.1
A 32.3
A 33.0
M 1.0
VALOR
0^
1
0
1
o
o
o
o
o
o
Tabla 5.1: Estado previo de las señales puestas enjuego.
PROGRAMA VKE SALIDA
Activación
del resultado
de una
combinación
Consulta
inicial
Operación
condicionada
= A 32.1
* ★ ★
U E 32.0
U E 33.0
= A 32.0
= A 33.0
* * *
O E 33.1
ONE 32.1
= A 32.3
S M 1.0
0 A32.1—> 0
1
1
1 A32.0-»1
1 A33 0^1
0
1
1 A32.3-»1
La operación se realiza
Figura 5.1: Ejemplo de utilización del resultado de una consulta (VKE).
Es necesario tener en cuenta la primera consulta o consulta inicial, que es
aquella que se elabora tras la asignación del resultado de la combinación ó
tras una operación condicionada. En este caso lo que se hace es cargar el
VKE con el valor del operando puesto en juego, sin hacer ningún tipo de
operación binaria; es decir, la primera instrucción tras la rotura de la
secuencia del VKE es una operación de carga, aunque se represente en
lista de instrucciones por una combinación “Y’ u“O’.

Por otra parte, se puede observar como las instrucciones condicionadas y
las de asignación rompen la secuencia y la próxima operación realizada con
el VKE es una consulta inicial.
3.1.7. CONSIDERACIONES SOBRE LAS ENTRADAS
Hasta ahora se ha considerado que a cada entrada del autómata se conecta
un contacto físico normalmente abierto (correspondiente a los elementos de
entrada al sistema, como aparatos de mando manual, de mando mecánico,
contactos de aparatos de maniobra, sensores, detectores, etc). Dicho de
otro modo, se considera que cuando no se activa desde el exterior una
entrada, esta se encuentra a nivel bajo (‘ 0”, abierta); mientras que cuando
se encuentre activa, la entrada del autómata estará a nivel alto (“1”,
cerrada).
Sin embargo, no siempre se trabaja con lógica positiva, sino que en ciertos
casos es necesario trabajar con entradas físicas normalmente cerradas (p.e.
los contactos de seguridad de los relés de protección), o dicho de otro
modo, trabajar con lógica negativa. En este caso cuando la entrada no este
activada el autómata considerará un nivel alto C1”, cerrada), mientras que
cuando se encuentre activa considerará un nivel bajo (“0”, abierta).
La tabla 5.2 resume fácilmente las distintas opciones de trabajo:
Tabla 5.2: Opciones de funcionamiento de entradas en función del contacto utilizado.
TIPO CONTACTO EN ESTADO DEL ESTADO DE LA
LA ENTRADA CONTACTO SEÑAL DE ENTRADA
NA ACTUADO 1' 1
NA NO ACTUADO 0
NC ACTUADO 0
NC NO ACTUADO 1
Sea la aplicación representada en la figura 5.2, dos entradas que
combinadas activan la salida correspondiente.

La combinación entre
las entradas viene
definida por el
segmento de programa:
* * *
U E 32.0
U E 32.1
= A 33.0
* * *
KM1
Figura 5.2: Ejemplo de utilización de distintos tipos de contactos de entrada.
Las cuatro posibilidades diferentes que se presentan en la entrada del
autómata (22) dan como resultado en la salida (KM1), los valores
representados en la tabla 5.3.
Tabla 5.3: Valor de la salida en función de las distintas combinaciones de las entradas.
S1 = E 32.0 I S2 = E 32.1 KM1 = A 33.0 ||
NO NO 0 '
NO SI 0
SI ' NO 1
SI SI 0
Es necesario una consideración especial a las entradas de alarma (aquellas
que activan los OB de alarma, en el S5-95U el OB3) ya que interesa que
siempre sean normalmente abiertas ya que en caso contrario provocarían
un salto continuo al módulo de alarma correspondiente.

3.2. FUNCIONES DE MEMORIA
Mediante las funciones de memoria es posible almacenar resultados
parciales de la combinación formada por el procesador; es decir, es posible
memorizar si se ha producido o no un evento.
Existen básicamente dos tipos de memorización:
• Memorización dinámica o asignación.
• Memorización estática o biestables.
Como operandos se pueden emplear:
• Entradas (E'33.6)
• Salidas (A32.5)
• Marcas (M3.6)
3.2.1. MEMORIZACIÓN DINÁMICA (ASIGNACIÓN)
Permite la puesta a "1" (SET- S) o la puesta a “0’ (RESET-R) de un
operando cuando el resultado de la combinación es igual a “1”. Es decir, es
una operación condicionada que asigna el resultado de la combinación
(VKE) al operando, en caso de puesta a “ T y el valor contrario en caso de
puesta a “ 0”
En el siguiente ejemplo se resumen las dos posibilidades de asignación,
partiendo de dos operandos, E32.0 y E32.1 cuyos estados previos (en la
imagen de proceso de entradas, PEE) son respectivamente “ 0” y“1”
PUESTA A 1 ->
PUESTA A “0’^
U E 32.1
S M 1.0
U E 32.0
R M 1.0
VKE M J -í
1 0
1 1
0 1
0 1
Figura 5.3: Ejemplo de tipos de asignación.
Como se puede apreciar, la primera instrucción de asignación se ejecutará
por que el resultado de la combinación esta activado (condición cumplida);
mientras que la segunda no se ejecutará por que el resultado de la
combinación no ha sido activado. Recuérdese que las instrucciones

condicionadas rompen la secuencia y la siguiente instrucción de carga (U E
32.0) es una consulta inicial (carga del VKE con el contenido del operando);
aunque la asignación se puede realizar a tantos operandos como se desee.
Lógicamente, tal como se ha podido ver en el ejemplo, estas funciones de
asignación sólo son permitidas en lista de instrucciones (Awl).
3.2.2. MEMORIZACIÓN ESTÁTICA (BIESTABLES)
Este tipo de funciones de memoria se emplea en plano de contactos y de
funciones, teniendo la misma representación gráfica en ambas.
Son celdas de memorización mínimas, las cuales permiten almacenar el
resultado de una combinación el tiempo que se desee, para posteriormente
ser utilizado. Por esto, puede asignarse a cada celda el valor de un
operando, independiente de la salida que active.
En función de la preferencia a la puesta cero ó activación se distinguen dos
tipos de biestables:
• Preferencia a la puesta a cero:
M2.5
Se activará la salida (A32.1) si el operando E32.1 esta activado y se pondrá
a cero la salida (A32.1) si el operando A33.4 esta activado. En caso de que
ambas condiciones se cumplan a la vez, tiene preferencia la entrada de
Reset (R); es decir, la salida se pondrá a cero.

134 Autómatas Programabas: programación y aplicación industrial
• Preferencia a la activación:
M2.7
E32.0
M 2.4
Se pondrá a cero la salida (M2.4) si el operando M2.7 esta activado y se
activará la salida (M2.4) si el operando E32.0 esta activado. En caso de que
ambas condiciones se cumplan a la vez, tiene preferencia la entrada de Set
(S); es decir, la salida se activará.
3.2.3. ACTIVACIÓN DE ENTRADAS
Las funciones de memoria se pueden utilizar también para activar entradas.
Esto es debido a que se trabaja con la imagen de proceso de entradas
(PEE) registro interno al autómata que guarda los valores de las entradas y
solo los actualiza al comienzo de cada ciclo de programa.
La activación y puesta a cero de las entradas, así como la asignación de los
resultados de las combinaciones, se realiza de la misma forma que cuando
los operandos son salidas o marcas.
Se presenta como ejemplo, la traducción a lista de instrucciones del
biestable con preferencia a la activación mostrado anteriormente, con la
única salvedad de cambiar el operando de salida por la entrada E32.5.
U M 2.7
R M 2.4
U E 32.0
S M 2.4
= E 32.5
La activación de entradas se utiliza básicamente en la puesta en servicio,
cuando se tienen que simular señales de entrada. Se realiza un módulo de
programa inicial donde se activan y ponen a cero las entradas, el programa
a continuación trabajará con estos valores de entradas simulados.

V. -Elementos de programación. El Step 5 135
3.3. FUNCIONES DE TIEMPO
Las funciones de tiempo (temporizadores) tienen por misión aportar retardos
calculados a una determinada acción.
Como operandos se pueden emplear
• Entradas (E 32.2)
• Salidas (A33.0)
• Marcas (M5.7)
Aunque básicamente no existe diferencia en las tres formas de
representación en cuanto a los temporizadores; son más fáciles de intuir de
forma gráfica (Kop y Fup), por lo que se estudiarán primero así y después
se particularizarán los pormenores de la representación en lista de
instrucciones.
3.3.1. PLANO DE CONTACTOS Y DE FUNCIONES
T1 <- NOMBRE DEL TEMPORIZADOR
ARRANQUE -> E32.0
tiempo -> KT 250.0
RESET -> E33.0
AW32 <- TIEMPO DUAL
AW32 <- TIEMPO BCD
«- SALIDA BINARIA
• Arranque de un temporizador.
Un temporizador se inicializa cuando en su entrada de arranque se produce
un flanco de subida. Es decir, el resultado de la combinación (VKE) ha de
cambiar de “0’ a “ 1”, en el ciclo en cuestión; no activándose si se mantiene
activo o si se encuentra a nivel bajo.

!
i36 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
• Duración de la temporización.
La adjudicación de la duración de la temporización se realiza como
asignación de constante (constante de tiempo - KT), cuyo valor puede
variar entre 0 y 999. Tras este se indica la unidad de tiempo:
0 - Centésimas de segundo
1 - Décimas de segundo
2 - Segundos
3 - Decenas de segundos
La unidad adecuada dependerá de la aplicación, teniendo en cuenta que
cuanto más bajo sea el valor de la unidad de tiempo, más precisión se
tendrá en la temporización.
• Puesta a cero del temporizador.
La desactivación del temporizador se realiza cuando en la entrada de
puesta a cero se active el operando correspondiente (el resultado de la
combinación sea “ 1").
Con la puesta a cero de un temporizador concluye la elaboración del mismo;
poniéndose el valor de tiempo a “cero”. Mientras que esté activa esta señal
el temporizador no puede realizar una nueva operación, aunque se active la
señal de arranque.
• Salida binaria del temporizador.
Indicación binaria de finalización del periodo de temporizado, su valor
depende específicamente del tipo de temporizador empleado.
• Salidas digitales del temporizador
Indicación digital (palabra de 16 bits) del estado de la temporización en
binario (DU) o en BCD (DE).
3.3.2. LISTA DE INSTRUCCIONES
En lista de instrucciones se tiene la posibilidad de trabajar con cada parte
del temporizador independientemente; por ejemplo, se puede arrancar en

V.-Elementos de programación. El Step 5 13^
un módulo de los que consta el programa, poner a cero en otro y consultar
su estado en un tercero.
U E 32.0
L KT 250.0
SE T1
-> ARRANQUE
U
R
E 33.0
T 1
-> PUESTA A CERO
L T1
T AW 32 ■ _> CONSULTA DIGITAL
LC T1
T AW 33
U TI
M 1.0
-> CONSULTA BINARIA
Se presentan de forma agrupada, -para ver la equivalencia con la
representación gráfica-, indicándose los bloques independientes de que
consta; con la consideración especial de que el arranque se ejecuta con un
flanco de subida en el resultado de la combinación (VKE), mientras que la
puesta a cero se ejecuta por activación del VKE.
3.3.3. TIPOS DE TEMPORIZADORES
El temporizador da un impulso de duración prefijada cuando se arranca,
siempre y cuando la señal de arranque se mantenga activada.

I
IMPULSO PROLONGADO (SV):
El temporizador da un impulso de duración prefijada cuando se arranca,
siendo independiente del estado posterior de la señal de arranque.
RETARDO A LA CONEXIÓN (SE):
El temporizador activa su salida una vez finalizada la temporización,
manteniéndola a nivel alto mientras la señal de arranque se mantenga
activa.
RETARDO A LA CONEXIÓN MEMORIZADO (SS):

El temporizador activa su salida una vez finalizada la temporización,
manteniéndola a nivel alto independientemente del estado de la señal de
arranque, la desactivación se realiza única y exclusivamente por la
activación de la señal de puesta a cero.
RETARDO A LA DESCONEXIÓN (SA):
El temporizador activa su salida una vez se arranca y la desactiva
transcurrido un tiempo prefijado después de que se desactive la señal de
arranque.
3.4. FUNCIONES DE CÓMPUTO
Las funciones de cómputo (contadores) tienen por misión el contaje de
eventos (tanto ascendente como descendente) en una determinada acción.
El campo del contador esta limitado a tres décadas (0 a 999).
Como operandos se pueden emplear'
• Entradas (E 32.2)
• Salidas (A33.0)
• Marcas (M5.7)
Aunque básicamente no existe diferencia en las tres formas de
representación en cuanto a los contadores; son más fáciles de intuir de
forma gráfica (Kop y Fup), por lo que se estudiarán primero así y después
se particularizarán los pormenores de la representación en lista de
instrucciones.

3.4.1. PLANO DE CONTACTOS Y DE FUNCIONES
Z1 <- NOMBRE DEL CONTADOR
ASCENDENTE -> E32.0----------' ZV
DESCENDENTE -> E32.1 .---- ---- ZR
DU ------------ AW32 <- TIEMPO DUAL
CARGA > E33 0 Q
O
D ------------AW32 <- TIEMPO BCD
VALOR > KZ50 ------------ ZW
MI 0 /_ QAI IDA RIMARIA
RESET > E33.1 ---------- R
• Cuenta ascendente de un contador.
El contador incrementará en uno su cuenta cuando en la entrada de cuenta
ascendente (ZV) se produce un flanco de subida. Es decir, el resultado de la
combinación (VKE) ha de cambiar de “0’ a “1” en el ciclo en cuestión; no
activándose si se mantiene activo o si se encuentra a nivel bajo.
Una vez la cuenta alcance su valor límite superior (999), ya no se
incrementará más; no haciendo ningún efecto el cambio del estado de la
señal en la entrada de cuenta hacia delante.
• Cuenta descendente de un contador.
El contador decrementará en uno su cuenta cuando en la entrada de cuenta
descendente (ZR) se produce un flanco de subida. Es decir, el resultado de
la combinación (VKE) ha de cambiar de “0’ a “ 1" en el ciclo en cuestión; no
activándose si se mantiene activo o si se encuentra a nivel bajo.
Una vez la cuenta alcance su valor limite inferior (0), ya no se decrementará
más; no haciendo ningún efecto el cambio del estado de la señal en la
entrada de cuenta hacia atrás; no se produce la cuenta con valores
negativos.
• Inicialización del contador a un valor predeterminado.
El contador carga el valor presente en la entrada de la constante de inicio
de cuenta (ZW) cuando se produce un flanco de subida en la entrada de
activación del contador (S). . Es decir, el resultado de la combinación (VKE)

¡^.-Elementos de programación. El Step 5 141
ha de cambiar de “O' a “1” en el ciclo en cuestión; no activándose si se
mantiene activo o si se encuentra a nivel bajo.
La constante de carga puede variar entre los límites máximos de conteo, 0 y
999, no pudiendo ser nunca negativa.
• Puesta a cero del contador.
La inicialización de la cuenta se realiza cuando en la entrada de puesta a
cero se active el operando correspondiente (el resultado de la combinación
sea" 1”).
Con la puesta a cero de un contador, su valor de conteo pasa a ser nulo
f 0’). Mientras que este activa esta señal el contador no puede realizar una
nueva operación, aunque se active la señal de arranque.
• Salida binaria.
Indicación binaria de cuenta en el contador; es decir, esta salida estará
activada cuando la cuenta sea distinta de cero, permaneciendo inactiva en
caso contrario.
• Salidas digitales del temporizador.
Indicación digital (palabra de 16 bits) del estado del contador en binario
(DU)oen BCD (DE).
3.4.2. LISTA DE INSTRUCCIONES
En lista de instrucciones se tiene la posibilidad de trabajar con cada parte
del contador independientemente; por ejemplo, se puede incrementar o
decrementar en un módulo de los que consta el programa, poner a cero en
otro y consultar su estado en un tercero.
Se presentan de forma agrupada, -para ver la equivalencia con la
representación gráfica-, indicándose los bloques independientes de que
consta; con la consideración especial de que la cuenta ascendente, la
cuenta descendente y la carga se ejecutan con un flanco de subida en el
resultado de la combinación (VKE), mientras que la puesta a cero se
ejecuta por activación del VKE.

I
U E 32.0
ZV Z1
-> CUENTA ASCENDENTE
U E 32.1
ZR Z1 -> CUENTA DESCENDENTE
E 33.0
KZ 50
Z 1
ACTIVACION DEL CONTADOR
E 33.1
Z1 -4- PUESTA A CERO
L
T
LC
T
T1
AW
T1
AW
32
33
U T1
= M 1.0
CONSULTA DIGITAL
CONSULTA BINARIA
U
L
S
U
R
4. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DIGITALES
BÁSICAS
Las funciones digitales permiten consultar, combinar y operar los estados de
operandos digitales; estos operandos se pueden elaborar en forma de bytes
(8 bits) o de palabras (16 bits). A este tipo de funciones pertenecen, entre
otras:
• Funciones de carga y transferencia
• Funciones de comparación
4.1. FUNCIONES DE CARGA Y TRANSFERENCIA
Mediante las funciones de carga y transferencia, se tiene la posibilidad de
intercambiar información entre los módulos de entrada y salida, la imagen
de proceso de entradas y salidas (PEE y PEA), marcas y memoria de
datos; así como con las elaboraciones de los temporizadores y contadores.

Este intercambio de información no se realiza de forma directa, sino que se
realiza a través de un acumulador; de forma que cuando el flujo de
información va hacia el acumulador la función es de carga y cuando
procede de este la función es de transferencia.
Figura 5.4: Flujo de información sobre el acumulador 1.
En muchas funciones se necesitan dos registros internos del procesador.
Así, además del acumulador 1 (AKKU1), que se utiliza como acumulador
principal para todas las funciones digitales; existe un acumulador 2
(AKKU2), donde se almacenan los valores digitales que han de combinarse
de alguna manera con el valor del acumulador 1.
Ambos acumuladores son registros internos de 16 bits de capacidad.
4.1.1. FUNCIONES DE CARGA
Mediante la operación de carga (L), se almacena en el acumulador 1 las
informaciones de las áreas de operando de:
• Salidas (A33.5)
• Marcas (M2.4)
• Temporizadores (T1)
• Contadores (Z3)
• Datos (DW25)
• Periferia de proceso (PW10)
• Constantes (en diversas representaciones)

I
Las operaciones de carga se ejecutan independientemente de los
resultados de la combinación (VKE) y con independencia de los indicadores.
Ni el resultado de la combinación ni los indicadores se modifican por la
ejecución de estas operaciones.
Las funciones de carga modifican adicionalmente el contenido del
acumulador 2. Ya que este registro recibe el valor anterior presente en el
acumulador 1, con lo que se pierde el contenido que presentaba el
acumulador 2.
- CARGA DE BYTES:
L EB 32
L AB 33
L MB 1
L PY 10
L DR 25
L DL 25
< - ENTRADA
< - SALIDA
< - MARCA
PERIFERIA DE PROCESO
< - BYTE DERECHO PALABRA DE DATOS
< - BYTE IZQUIERDO PALABRA DE DATOS
Al cargarse un operando de un byte de amplitud, la información pasa al
acumulador 1, ajustada a la derecha (se ocupan los bits n° 0 a 7); los
restantes bits del acumulador (bits n° 8 a 15) se ponen a cero.
ACUMULADOR 1
00000000 ! OPERANDO
15 8 7 0
Figura 5.5: Ubicación de información en el AKKU1 en una operación de carga de un byte.
- Carga de palabras:
L EW 32 <— ENTRADA
L AW 33 <- SALIDA
L MW 1 <— MARCA
L PW 10 <— PERIFERIA DE PROCESO
L DW 25 PALABRA DE DATOS
Los estados de la señal de los operandos se cargan sin modificación en el
acumulador 1.

ACUMULADOR 1
OPERANDO OPERANDO +1
15 8 7 0
Figura 5.6: Ubicación de información en el AKKU1 en una operación de carga de una palabra.
- Carga de constantes:
L KB 255
L KF 32767
L KM 1100010
L KH F107
L KY 255,1
L KC XY
L KT 10.1
L KZ 25
4 - BYTE
4 - PALABRA
< - PALABRA BINARIA
< - PALABRA HEXADECIMAL
< - DOSBYTES
< - DOS CARACTERES ASCII
< - CONSTANTE TEMPORIZADOR
< - CONSTANTE CONTADOR
Si se ha de realizar la carga del acumulador 1 con un valor fijo, se tiene la
posibilidad de ubicar este valor como constante en el programa. La
representación de la constante depende del tipo de aplicación, pudiéndose
emplear las más comunes.
ACUMULADOR 1
CONSTANTE
15 8 7 0
Figura 5.7: Ubicación de información en el AKKU1 en una operación de carga de constantes.
En el caso de carga del valor de temporización en una función de tiempo, se
carga el valor en BCD en los 12 bits menos significativos del acumulador,
reservándose los cuatro últimos para la base de tiempo.
ACUMULADOR 1
BASE DE
TIEMPO
VALOR DE TIEMPO
15 8 7 0
Figura 5.8: Ubicación de información en el AKKU1 en una operación de carga de la constante
de un temporizador.

En el caso de carga del valor inicial del contador, se carga el valor en BCD
en los 12 bits menos significativos del acumulador, poniéndose a cero los
más significativos.
ACUMULADOR 1
oooo VALOR DE CONTADOR
15 8 7 0
Figura 5.9: Ubicación de información en el AKKU1 en una operación de carga de la constante
de un contador.
4.1.2. FUNCIONES DE TRANSFERENCIA
Mediante la operación de transferencia (T), se almacena el contenido del
acumulador 1 en las áreas de operando de:
• Salidas (A33.5)
• Marcas (M2.4)
• Datos (DW25)
• Periferia de proceso (PW10)
Las operaciones de carga se ejecutan independientemente de los
resultados de la combinación (VKE) y con independencia de los indicadores.
Ni el resultado de la combinación ni los indicadores se modifican por la
ejecución de estas operaciones.
El contenido del acumulador 1 no se modifica por la transferencia,
permaneciendo inalterado aunque se realicen múltiples transferencias.
- Transferencia de bytes:
T EB 32 <- ENTRADA
T AB 33 <- SALIDA
T MB 1 <- MARCA
T PY 10 <- PERIFERIA DE PROCESO
T DR 25 <- BYTE DERECHO PALABRA DE DATOS
T DL 25 <- BYTE IZQUIERDO PALABRA DE DATOS
Se transfieren los ocho bits menos significativos del acumulador. Puesto
que el autómata trabaja con un formato de datos de palabras (16 bits), es

necesario, en ciertos casos, la indicación en la transferencia, de “byte
derecho” o “ byte izquierdo". La transferencia se realizará así a este byte; el
resto de la palabra de datos permanecerá inalterado
• Transferencia del “ byte derecho” (' bajo” o “ menos significativo”):
DESTINO DE LA TRANSFERENCIA
OPERANDO
8 7 0
Figura 5.10: Ubicación de información en una operación de transferencia del byte derecho.
• Transferencia del “ byte izquierdo” (“ alto" o “ más significativo"):
DESTINO DE LA TRANSFERENCIA
OPERANDO SIN MODIFICAR
15 8 7 0
Figura 5.11: Ubicación de información en una operación de transferencia del byte izquierdo.
- Transferencia de palabras:
T EW 32
T AW 33
T MW 1
T PW 10
T DW 25
< - ENTRADA
< - SALIDA
< - MARCA
< - PERIFERIA DE PROCESO
< - PALABRA DE DATOS
Como los operandos de entrada, salida, marca y periferia de proceso
poseen una longitud de un byte, cuando se transfieren palabras desde el
acumulador 1 (16 bits) se carga el“byte menos significativo” del acumulador
1 en el operando indicado, y el “byte más significativo” en el operando
siguiente.
Figura 5.12: Ubicación de información en una operación de transferencia de palabras.
OPERANDO OPERANDO + 1
BYTE ALTO DEL BYTE BAJO DEL
ACUMULADOR 1 ACUMULADOR 1

I
4.2. FUNCIONES DE COMPARACIÓN
Mediante estas funciones se comparan entre sí los valores digitales
contenidos en los acumuladores 1 y 2. Como resultado se actúan, el
resultado binario de la combinación(VKE) y los indicadores; la consulta del
resultado de la comparación se realiza con funciones binarias o mediante
funciones de salto.
Los valores que se encuentran en los acumuladores se interpretan como
números de coma fija de 16 bits y se comparan entre sí, de acuerdo con
ello.
4.2.1. ELABORACIÓN DE UNA FUNCIÓN DE
COMPARACIÓN
Se comparan entre sí los contenidos del acumulador 1 y el acumulador 2; se
deberán, por tanto, antes de realizar la función de comparación, cargar los
operandos a comparar en los acumuladores.
ACUMULADOR 2
FUNCION DE
COMPARACION ACUMULADOR 1
Figura 5.13: Formato de una función de comparación.
La ejecución de la función de comparación es independiente del resultado
de la combinación (VKE). En la elaboración, las funciones de comparación
se ejecutan siempre.
El resultado de la comparación es binario. Cuando es “ 1”, la comparación se
cumple, mientras que “0' indica que la comparación no se cumple. Este
resultado de la comparación se encuentra disponible para la continuación
de la elaboración de la combinación.

4.2.2. REPRESENTACIÓN DE LAS FUNCIONES DE
COMPARACIÓN
Plano de contactos y de funciones:
ENTRADA 2 -> EB 33
ENTRADA 1 -4 EB 32
FUNCION DE COMPARACION
------- A 32.1 <- SALIDA
Lista de instrucciones:
L EB 32
L EB 33
!= F
= A 33.0
< - OPERANDO 1 (BYTE O PALABRA)
< - OPERANDO 2 (BYTE O PALABRA)
< - FUNCION
SALIDA BINARIA
4.2.3. TIPOS DE FUNCIONES DE COMPARACIÓN
Comparación igual (! = F):
La comparación se cumple cuando:
Z1=Z2 o acumulador 2 = acumulador 1
Comparación distinto (>< F):
Z1><Z2 o acumulador 2 >< acumulador 1

1
Comparación mayor (> F):
Z1>Z2 o acumulador 2 > acumulador 1
Comparación mayor o igual (> = F):
Z1>=Z2 o acumulador 2 >= acumulador 1
Comparación menor (< F):
Z1<Z2 o acumulador 2 < acumulador 1
Comparación menor o igual (<= F):
Z1<=Z2 o acumulador 2 <= acumulador 1
5. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DE
ORGANIZACIÓN BÁSICAS
Mediante las funciones de organización se puede controlar el orden de
elaboración de los programas, ya sea mediante llamadas a módulos, o por
medio de saltos dentro de los módulos. A las funciones de organización
pertenecen también instrucciones que manipulan el contenido del
acumulador 1, como por ejemplo: desplazamientos, incrementos o
decrementos. Además, se pueden realizar también las llamadas
elaboraciones indexadas de las instrucciones; es decir, se pueden modificar
el software de las direcciones de los operandos en las instrucciones.
De todas estas funciones de organización, se han considerado como
básicas las funciones de módulos, imprescindibles para la elaboración de un
programa en Step-5.

5.1. FUNCIONES DE MÓDULOS
Mediante las funciones de módulos se estructura el programa de usuario en
secciones independientes. Se adjudica a cada sección una determinada
función, consiguiéndose así dividir el programa en partes comprensibles,
con comunicaciones simples a otras partes del programa. Estas ventajas en
la programación, tienen su efecto también en la puesta en servicio y en la
simplicidad de las pruebas a realizar.
La ejecución de módulos se puede realizar:
• Siempre, de forma independiente a la elaboración del programa.
• De forma dependiente del resultado de una combinación.
• De forma dependiente de algún indicador del sistema.
Los módulos a emplear con estas operaciones pueden ser:
• Módulos de organización
• Módulos de programa
• Módulos de función
• Módulos de paso
Las dos funciones básicas de módulos son:
• Llamada a un módulo
• Finalización de un módulo
5 .1.1. LLAMADA A UN MÓDULO
Para que un módulo pueda ejecutarse es necesario llamar a ese módulo,
esto se realiza mediante operaciones de salto, que se encuentran en el
programa en forma absoluta o dependientes del resultado de la
combinación.
Salto absoluto (SPA).
Con esta operación se abandona la elaboración lineal del programa en el
módulo correspondiente; esta continua en el módulo indicado. La operación
es independiente del resultado de la combinación y no influye sobre él.

i
Sin embargo, el resultado de la combinación se guarda del módulo anterior
y se puede valorar con operaciones condicionadas.
MODULO DE ORDEN
SUPERIOR
MODULO
LLAMADO
OPERACION
DE FINAL
DE MODULO
Figura 5.14: Estructuración de la programación mediante llamadas a módulos.
7
LLAMADA A UN
MODULO
Salto condicionado (SPB).
Mediante esta operación se abandona, en el módulo correspondiente, la
ejecución lineal del programa, siempre y cuando se active el resultado de la
combinación (VKE a" 1”), y se continúa en el módulo indicado.
En caso de no activación del resultado de la combinación se continúa la
ejecución lineal del programa y se activa el resultado de la combinación.
5 .1.2. FINALIZACIÓN DE UN MÓDULO
Las operaciones de finalización de módulos concluyen la elaboración de un
módulo en forma absoluta o dependientes del resultado de la combinación.
A continuación se proseguirá la ejecución del programa en el módulo de
orden superior.

Fin de módulo (BE).
Mediante esta operación se concluye el módulo que se esté ejecutando en
ese momento; se produce un retorno al módulo ejecutado previamente, en
el cual se encuentra la llamada al módulo que ahora finaliza. La ejecución
del programa continua con la instrucción posterior a la de llamada al
módulo.
La ejecución de la operación de fin de módulo es independiente del
resultado de la combinación, no modificándose este y conservándose al
módulo que realiza la llamada.
Una combinación binaria comenzada en el módulo llamado no puede
concluirse en el módulo de orden superior; por lo que la instrucción no
condicionada inmediata a la llamada de un módulo es siempre una consulta
inicial.
Esta instrucción es siempre la última instrucción de un módulo.
Fin absoluto de módulo (BEA).
Esta operación es idéntica a la anterior (BE), con las mismas características
y condiciones. Pero con la diferencia de que cuando en un módulo existen
saltos condicionados a distintas partes de ese mismo módulo que implican
terminaciones distintas en función de esos saltos, la instrucción de fin de
módulo (BE) solo es posible escribirla una vez en el módulo (la última),
mientras que la instrucción de fin absoluto de módulo (BEA) puede aparecer
en más de una ocasión (en medio del módulo).
SPB := PEPE <- SALTO A LA ETIQUETA INDICADA
• <- ESTA PARTE DEL PROGRAMA SOLO
• SE EJECUTARA SI NO SE CUMPLE
• EL SALTO CONDICIONADO ANTERIOR
BEA FIN DE MÓDULO ABSOLUTO
PEPE: • <- ESTA PARTE DEL PROGRAMA SOLO
• SE EJECUTARA SI SE CUMPLE EL
• SALTO CONDICIONADO ANTERIOR
BE ULTIMA INSTRUCCIÓN DEL MÓDULO
Figura 5.15: Ejemplo de utilización de la instrucción de fin absoluto de módulo (BEA).

Fin condicionado de módulo (BEB).
Esta operación es similar a la instrucción de fin de módulo (BE), con las
mismas características y condiciones; pero con la diferencia de que su
ejecución depende del resultado de la combinación. Si se activa el resultado
de la combinación (VKE a “1”), la operación se ejecuta y el módulo actual
concluye; mientras que si no se activa continua la ejecución del módulo
hasta encontrar la instrucción de fin de módulo (BE).
BEB <- FIN DE MÓDULO CONDICIONADO
• <- ESTA PARTE DEL PROGRAMA SOLO
• SE EJECUTARA SI NO SE CUMPLIO LA
• CONDICION DE SALTO ANTERIOR
BE <- ULTIMA INSTRUCCIÓN DEL MÓDULO
Figura 5.16: Ejemplo de utilización de la instrucción de fin condicionado de módulo (BEB).
6. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES DE
SUSTITUCIÓN BÁSICAS
Las instrucciones de sustitución solamente se pueden programar dentro de
los módulos de función (FBs). Las instrucciones de sustitución contienen
solamente la función a ejecutar y una referencia (parámetro formal), dirigida
a la lista de parámetros -e indicada por un signo igual antepuesto-, de la
llamada a los módulos de función.
U DATO
Figura 5.17: Estructura de una instrucción de sustitución.

En la ejecución de las instrucciones de sustitución el procesador sustituye el
operando formal (la referencia) por el valor indicado en la lista de
parámetros (operando actual) y ejecuta, a continuación la instrucción.
De esta forma se puede programar un módulo de función, que solamente se
encuentre una vez en la memoria del autómata programable y se puede
ejecutar las veces que se desee con distintos operandos.
El operando formal puede tener hasta cuatro caracteres de longitud; éste se
define en la entrada del encabezamiento del módulo de función.
Las funciones de sustitución se dividen, como funciones básicas, en:
• Funciones binarias
• Funciones digitales
• Funciones de organización
Todas estas son similares a las descritas anteriormente, por lo que no se
volverán a repetir; solamente se comentarán las particularidades
concernientes a su empleo con operandos formales.
6.1. INSTRUCCIONES BINARIAS DE SUSTITUCIÓN
• Funciones de memoria.
Al contrario que con la puesta a cero de un operando binario (R A 32.1), en
Jos operandos formales, se indica si se trata de una puesta a cero binaria o
digital.
RB = xxxx <- PUESTA A CERO BINARIA
RD = xxxx < PUESTA A CERO DIGITAL
• Funciones de tiempo y cómputo.
Además de la puesta a cero, que en este caso solo se considera instrucción
con operando digital (RD); la variación se presenta en que existen
instrucciones comunes a las funciones de tiempo y cómputo.
Así, de las cinco instrucciones que definían los tipos de temporizadores, las
de impulso (SI) y de retardo a la conexión (SE) solo permiten como
operando temporizadores.

SI = xxxx <- FUNCION IMPULSO
SE = xxxx <- FUNCION RETARDO A LA CONEXION
Las otras tres son válidas para definir el resto de tipos de temporizadores y
para el control de contadores.
SVZ = xxxx < IMPULSO PROLONGADO/CARGA CONTADOR
SSV = xxxx <- RETARDO A LA CONEXIÓN MEMORIZADO/
INCREMENTA CONTADOR
SAR = xxxx <- RETARDO A LA DESCONEXION/
DECREMENTA CONTADOR
Dependiendo del operando actual que sustituya al operando formal
contenido en la instrucción de sustitución, la instrucción corresponderá a un
temporizador o a un contador.
6.2. INSTRUCCIONES DIGITALES DE SUSTITUCIÓN
Las instrucciones digitales de sustitución no presentan ninguna variación
destacadle respecto a las instrucciones digitales comentadas anteriormente.
6.3. INSTRUCCIONES ORGANIZATIVAS DE
SUSTITUCIÓN
A las instrucciones organizativas de sustitución pertenecen las operaciones:
B = mm <- ELABORACION DE PARÁMETRO DE MÓDULO
Bl = mm <- ELABORACION INDIRECTA DE PARÁMETRO
DE MÓDULO
Con la operación de elaboración de parámetro de módulo (B) se pueden
llamar módulos que han sido dados como operandos actuales; el parámetro
de módulo debe, en este caso, tener el tipo de parámetro “orden”.
Con la operación de elaboración indirecta de parámetro de módulo (Bl) se
pueden ejecutar líneas de instrucciones (parámetros) de un módulo. Los

números de parámetros de módulos a elaborar habrán de almacenarse
previamente en el acumulador 1.
Si se da un operando binario como parámetro de módulo, este se trata con
la operación “Y’; en un operando digital se realiza la operación de carga (L).
En caso de que el operando sea un módulo se ejecutará un salto absoluto a
ese módulo; y, por último, los temporizadores y contadores se consideran
como operandos binarios.
7. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS DE FUNCIÓN
Las instrucciones de sustitución sólo pueden ser empleadas en los módulos
de función; estos son similares a los módulos de programa pero con las
características siguientes:
• Aplicación del juego completo de instrucciones, cosa que el resto de
módulos no permite.
• Pueden ser parametrizables, y por tanto adaptarse a cada aplicación
particular.
• Solo es posible programar un módulo de función en lista de
instrucciones (Awl), nunca en otro tipo de representación.
• Sin embargo, la llamada a un módulo de función si puede hacerse de
forma gráfica; pudiéndose emplear, por tanto, en cualquiera de los tres
tipos de representación.
• Cada módulo de función tiene un nombre identificativo, además de su
número correspondiente.
• Existe gran cantidad de módulos de función estándares como producto
de software prediseñado por el fabricante.
7.1. CATEGORIAS DE MÓDULOS DE FUNCIÓN
7.1.1. MÓDULOS DE FUNCIÓN SIN PARÁMETROS DE
MÓDULOS
Son idénticos a los módulos de programa, tanto en su programación como
en su utilización, salvo dos particularidades. La primera es que estos
módulos de función vienen especificados por un nombre identificativo de
ocho caracteres, el cual es necesario introducir a la hora de comenzar la
programación del módulo.

I
La segunda es que los módulos de función permiten utilizar el juego
completo de operaciones, incluyendo las denominadas operaciones
especificas, solo permitidas en este tipo de módulos.
7.1.2. MÓDULOS DE FUNCIÓN CON PARÁMETROS DE
MÓDULOS
Son similares a los anteriores; pero, en este caso, al disponer los módulos
de parámetros formales (un máximo de 40, aunque se recomienda no
superar 10), estos han de ser indicados al comienzo, antes de realizar la
programación, en lo que se denomina parametrización de un módulo de
función.
El proceso de parametrización de un módulo de función comienza por la
asignación del nombre identificativo, de ocho caracteres como máximo:
NOMB: EJEMPLO1
A continuación se procede a la introducción de los parámetros (operandos
formales) del módulo en cuestión:
DES: ENTR E/A/D/B/T/Z: E BI/BY/W/D: Bl
DESIGNACIÓN DE
LOS OPERANDOS
CLASE DE
PARÁMETRO
FORMALES
TIPO DE
PARÁMETRO
El nombre de un parámetro de módulo puede tener, como máximo 4
caracteres de longitud y debe comenzar con una letra. Si no se indica
ningún nombre, se concluye la entrada de la cabeza de módulo y se
comienza la programación.

Como clase de parámetro de módulo se tiene:
E: ENTRADA
D: DATOS
T: TEMPORIZADOR
A:
B:
Z:
SALIDA
LLAMADA A MÓDULO
CONTADOR
En la representación gráfica estos parámetros se colocan a la izquierda del
símbolo de función, a excepción de los parámetros clase “A” que se colocan
a la derecha.
El tipo de parámetro depende, lógicamente, de que clase de parámetro se
considere. Así, en caso de entradas (E) o salidas (A) pueden ser:
Bl - BIT (1 b)
W - PALABRA (16 b)
BY - BYTE (8 b)
D - PALABRA DOBLE (32 b)
Si la clase de parámetro es una llamada a un módulo (B), los tipos de
parámetros permitidos son:
DB - MODULO DE DATOS FB - MODULO DE FUNCION
PB - MODULO DE PROGRAMA SB - MODULO DE PASO
Por último, si se trata de una constante (D) las posibilidades para el
parámetro serán:
KM - BINARIA
KY - DOS BYTES
KF - EN COMA FIJA
KZ - DE CONTADOR
KH - HEXADECIMAL
KC - CARACTERES ASCII
KT - DE TEMPORIZADOR
KG - EN COMA FLOTANTE
Si la clase de parámetro es “T' o “Z’ no se permite indicación de tipo
adicional, solo se permite el operando.

7.2. PROCESAMIENTO DEL PROGRAMA EN
MÓDULOS FUNCIONALES
El programa contenido en el módulo determina la función que se realizará
durante su ejecución. Los operandos con los que tenga que ejecutarse, se
indican cada vez que el módulo sea llamado, dando lugar a los
denominados “operandos actuales”, que sustituyen a los “operandos
formales” del proceso de parametrización.
Cuando se emplea un módulo de funciones en el plano de contactos -o el
de funciones- la representación es similar a una función:
FB 25 ♦ . NUMERO DEL MODULO
EJEM ’----- NOMBRE DEL MODULO
M 1.0 ---------- EN1
SAL --------- A 33.5
E 32.1 --------- EN2 t
OPERANDOS FORMALES
OPERANDOS ACTUALES
En caso de representación en lista de instrucciones, la llamada a un módulo
de funciones se realiza de la forma:
: SPA FB 25
NOMB : EJEMP
EN1 :M 1.0
EN2 : E 32.1
SAL : A33.5
<- LLAMADA AL MODULO
DESIGNACION DE
«- PARAMETROS
ACTUALES
En la ejecución del programa, se sustituyen automáticamente los operandos
formales del módulo funcional por los actuales, indicados en la llamada a
ese módulo.

PROGRAMA
EN_ÉL MÓDULO
DE FUNCIONES
LLAMADA AL
MODULO DE
FUÑCIOÑES
INSTRUCCIONES
DE SUSTITUCION
II
c
c
o
c
c
z
= EN1 :
= M 1.3 NOMB :
SPA FB25
EJEMP
= SAL EN1:
= EN2 EN2:
= SAL SAL:
A
.-----------------
M 1.0
E 32.1
A 33.5
PROGRAMA EJECUTADO
: U M 1.0
: U M 1.3
: O
: U A 33.5
: UN £ 32.1
: - A 33.5
Figura 5.18: Ejemplo de ejecución del programa con módulos de funciones e instrucciones de
sustitución.

1
8. ANEXO 1: REFERENCIA RAPIDA A
ELEMENTOS DE PROGRAMACION EN LISTA DE
INSTRUCCIONES (Awl)
8.1. INSTRUCCIONES BINARIAS BÁSICAS
u_ COMBINACION Y. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO" 1”.
UN_ COMBINACION Y. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “0’.
0_ COMBINACION 0. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “1”.
0N_ COMBINACION 0. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “0’.
O
U(
O(
COMBINACION 0 DE FUNCIONES Y.
COMBINACION Y DE FUNCIONES 0.
COMBINACION 0 DE EXPRESIONES ENTRE
PARENTESIS.
si
S Zn
R_
RTn
RZn
SI Tn
CERRAR PARENTESIS.
ASIGNACION.
ACTIVAR (FUNCION DE MEMORIA).
CARGA DE UN CONTADOR.
PUESTA A CERO (FUNCION DE MEMORIA).
PUESTA A CERO DE UN TEMPORIZADOR.
PUESTA A CERO DE UN CONTADOR.
ARRANQUE DE UN TEMPORIZADOR COMO
IMPULSO.
SV Tn ARRANQUE DE UN TEMPORIZADOR COMO
IMPULSO PROLONGADO.
SE Tn ARRANQUE DE UN TEMPORIZADOR COMO
RETARDO A LA CONEXIÓN.
SS Tn ARRANQUE DE UN TEMPORIZADOR COMO
RETARDO A LA CONEXIÓN MEMORIZADO.
SA Tn ARRANQUE DE UN TEMPORIZADOR COMO
RETARDO A LA DESCONEXION.
ZVZn
ZR Zn
COMPUTO HACIA DELANTE DE UN CONTADOR.
COMPUTO HACIA ATRÁS DE UN CONTADOR.

8.2. FUNCIONES DIGITALES BÁSICAS
• L CARGA.
• LC_ CARGA CODIFICADA (DE UN VALOR DE TIEMPO 0
CUENTA).
. T_ TRANSFERENCIA.
. !=F COMPARACION IGUAL.
. ><F COMPARACION DISTINTO.
. >F COMPARACION MAYOR.
. >=F COMPARACION MAYOR-IGUAL.
• <F COMPARACION MENOR.
. <=F COMPARACION MENOR-IGUAL.
8.3. FUNCIONES DE ORGANIZACIÓN BÁSICAS
• SPA mm
• SPB mm
• BE
• BEA
. BEB
. STP
. NOP
LLAMADA INCONDICIONAL A UN MODULO
LLAMADA CONDICIONAL A UN MODULO.
FIN DE MODULO.
FIN ABSOLUTO DE MODULO.
FIN CONDICIONADO DE MODULO
PARADA (STOP).
OPERACIÓN NULA.
8.4. FUNCIONES DE SUSTITUCION BÁSICAS
• U = xxxx COMBINACION Y. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “ T.
• UN = xxxx COMBINACION Y. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “0’.
• O = xxxx COMBINACION 0. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO “1”.
• ON = xxxx COMBINACION 0. CONSULTA DE SEÑAL EN
ESTADO" ff'.
• = = xxxx
• S = xxxx
• S = xxxx
ASIGNACION.
ACTIVAR (FUNCION DE MEMORIA).
CARGA DE UN CONTADOR.

• RB = xxxx
• RD = xxxx
• SI =xxxx
• SE = xxxx
• SAR = xxxx
• SSV = xxxx
• SVZ = xxxx
• L = xxxx
• LC =xxxx
• LW = xxxx
• T = xxxx
• B = mm
• Bl = mm
PUESTA A CERO (FUNCION DE MEMORIA).
PUESTA A CERO DE UN TEMPORIZADOR O
CONTADOR.
IMPULSO.
RETARDO A LA CONEXION.
RETARDO A LA DESCONEXIÓN/CUENTA ATRÁS DE
UN CONTADOR.
RETARDO A LA CONEXIÓN MEMORIZADO/CUENTA
DELANTE DE UN CONTADOR.
IMPULSO PROLONGADO/CARGA DE UN
CONTADOR.
CARGA DE UN OPERANDO ACTUAL.
CARGA CODIFICADA (DE UN VALOR DE TIEMPO O
CUENTA).
CARGA DIRECTA DE UN OPERANDO ACTUAL.
TRANSFERENCIA A UN OPERANDO ACTUAL.
ELABORACION DE PARAMETROS DE MODULO.
ELABORACION INDIRECTA DE PARAMETROS DE
MODULO.

Capítulo 6
Técnicas de Realización
Contenido
Introducción
Distintas Técnicas de Realización de las Redes de Petri
Realización Cableada
Tipos de Realizaciones Cableadas
La Célula de Memoria
Transiciones
Ejemplo de Realización de un Lugar
Ejemplo de Realización de una Transición
Salidas
Mareaje Inicial
Ejemplo de Realización Física
Realización Programada con Autómatas Programables
Proceso Indirecto
Proceso Sistemático (Directo)
165

VI.-Técnicas de Realización 167
1. INTRODUCCIÓN
Después de haber utilizado las redes de Petri (RdP) para la descripción y
validación de sistemas, se van a presentar unas técnicas que permiten
realizar los sistemas descritos.
Recordar que el proceso de síntesis de un automatismo mediante la
utilización de las redes de Petri consta de cuatro fases:
1. Descripción o Modelización.
2. Simplificación.
3. Validación.
4. Realización.
La realización, que aparece como la última fase del proceso, es la
construcción del dispositivo físico capaz de realizar las funciones deseadas
(automatismo).
2. DISTINTAS TÉCNICAS DE REALIZACIÓN DE
LAS RdP
• Realización cableada.
Realización mediante la conexión directa de biestables y puertas lógicas.
• Realización utilizando memorias (ROM) y matrices lógicas
programables (PLA).
Normalmente, para sistemas de una cierta complejidad, será más
interesante una realización con macrocomponentes que otra construida
exclusivamente con puertas lógicas y biestables, componentes de pequeña
escala de integración. En efecto, al utilizar componentes altamente
integrados se puede observar que disminuye el coste de los componentes
por función que se desea realizar, se reduce el conexionado entre
componentes así como el tamaño del equipo y su consumo energético, etc.
• Realización programada con autómatas programables.
• Realización programada con computadoras.
En este capítulo sólo se abordarán la técnica de realización cableada y,
posteriormente, la técnica de realización programada con autómatas

programables, particularizado este último caso al lenguaje de programación
STEP 5, en código de instrucciones (AWL), propio de los autómatas
programables SIMATIC-S5 de la casa Siemens.
Los métodos de realización que se van a presentar se centran
esencialmente en las RdP binarias (1-limitadas), o sea, todo lugar estará
marcado con una marca o no estará marcado. Se recordará que esta clase
de modelos es bastante adecuada para la descripción de sistemas lógicos,
simplifica las realizaciones y no impone una restricción importante.
No obstante, los métodos de realización de RdP binarias que se van a
estudiar son inmediatamente generalizables para realizar RdP k-limitadas.
2.1. REALIZACIÓN CABLEADA
Estas técnicas permiten la obtención directa del circuito lógico a partir de la
RdP dando unas reglas de conexionado de los dispositivos lógicos básicos
(puertas y biestables). De esta forma se suprimen dos de las más delicadas
y fastidiosas etapas de la síntesis clásica de los sistemas secuenciales: la
codificación de estados y la escritura de las ecuaciones lógicas.
La idea fundamental consiste en materializar cada lugar (binario) por un
biestable que memorice si el lugar está o no marcado, y que habrá que
activar o desactivar con el circuito lógico correspondiente a la transición.
La realización cableada de RdP no binarias deberá utilizar un contador por
cada lugar que pueda contener hasta k marcas.
Este tipo de técnica conduce a realizaciones en las que el número de
memorias (biestables) no será normalmente mínimo pero existirá una
relación directa entre la descripción funcional, es decir, la RdP (qué es lo
que hace) y la descripción estructural, o sea, el circuito (cómo está hecho).
Dicho de otro modo, es una realización modular.
Esta realización modular tiene la ventaja de que facilita la comprensión y la
modificalidad del circuito, además de reducir enormemente el tiempo en la
fase de diseño.
Por otro lado, actualmente el coste de los materiales decrece continuamente
y el esfuerzo por economizar debe llevarse a cabo sobre otros aspectos
(puesta a punto, mantenimiento, etc.) no sobre la minimización de
componentes.

2.1.1. TIPOS DE REALIZACIONES CABLEADAS
Hay dos formas de realizar las RdP binarias. En ambas, a cada lugar
(binario) se le asocia un biestable especial que se denominará de forma
genérica célula de memoria y en ambos métodos, la activación de una
célula se realiza al disparar alguna de las transiciones de entrada del lugar
que materializa.
Estos dos tipos de realizaciones cableadas difieren, sin embargo, en la
manera en que se procede para desactivar las células de memoria
correspondientes a los lugares de entrada de la transición disparada.
• Funcionamiento por transferencia impulsional.
Al dispararse una transición la misma señal de activación, para marcar los
lugares de salida, se utiliza para la desactivación, o sea, para desmarcar los
lugares de entrada.
Este esquema de conexionado es conflictivo, ya que la simulación del
disparo de una transición es un pulso y éste es el que provoca directamente
toda la evolución del marcado. Debido a los retrasos en la conmutación de
las puertas, cuando en un circuito se interconectan diversos componentes
lógicos, pueden sobrevenir diferencias entre el comportamiento esperado y
el observado. Estas diferencias se conocen con el nombre de fenómenos
aleatorios.
No hay más que pensar lo que sucedería si el tiempo de conmutación de las
células que materializan a los lugares de entrada, es menor que el de las
que representan a los lugares de salida, de una determinada transición.
Obviamente, al producirse el disparo de dicha transición, se desactivarían
los lugares de entrada antes de tener lugar la activación de los
correspondientes lugares de salida, con lo que desaparecería la señal de
activación y podría no haber dado tiempo suficiente a la activación de los
lugares de salida.
Figura 6.1: Ilustración de un fenómeno aleatorio

1
/ 70 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
Se puede quitar la marca de Lj antes de que aparezca la de L3, en cuyo
caso ya no se pondrá la marca en L3. No se asegura por tanto que se
marquen los lugares de salida.
• Funcionamiento por llamada-respuesta.
El disparo de una transición se realiza en dos fases:
a) La llamada, en la que se activan los lugares de salida.
b) La respuesta, en la que la activación de los lugares de salida de la
transición disparada posibilita la desactivación de los lugares de entrada
de la misma.
Esto quiere decir que se utilizan dos señales distintas para la activación y la
desactivación, por tanto permite, en principio, garantizar la activación de las
células asociadas a los lugares de salida de la transición.
Señalar que esta técnica de conexionado tiene una gran aceptación
industrial.
2.1.2. LA CÉLULA DE MEMORIA
Para la realización física de un lugar se toma un biestable R-S con
activación prioritaria, cuyo comportamiento lógico es el siguiente:
Tabla 6.1: Tabla de verdad de un biestable R-S con activación prioritaria
R s Q ESTADO
0 0 Q Memorización
0 1 1 Activación
1 1 1 Activación (prioritaria)
1 0 0 Desactivación
También se puede hacer un lugar con alguna de las realizaciones
alternativas que se muestran en las siguientes figuras, en las que se utilizan
sólo dos puertas, mucho más simples que un biestable pero suficientes para
esta aplicación, y en las que se puede comprobar que el comportamiento
lógico de todas es el mismo que el del mencionado biestable.

Q
Figura 6.2: Realización alternativa que utiliza una puerta OR y una puerta AND
Q
R
&
Figura 6 3: Realización alternativa que utiliza dos puertas NAND
Q
Figura 6 4: Realización alternativa que utiliza dos puertas ÑOR
Normalmente, para dichas realizaciones, será necesario utilizar puertas con
varias señales de activación y desactivación, como se puede apreciar en las
figuras mostradas a continuación.

Saí
Sdj
Figura 6.5: Utilizando una puerta OR y una puerta AND
Sdj
Figura 6.6: Utilizando dos puertas NAND
s
Sa¡
Sdj
Q
Figura 6.7: Utilizando dos puertas ÑOR

En efecto, para realizar un lugar binario (1-limitado) hace falta una memoria
que se active al dispararse una de todas las transiciones de entrada que
pueda tener el lugar que materializa. Además, la memoria debe
desactivarse al dispararse alguna de todas las transiciones de salida que
pueda tener el lugar que realiza.
El interés de la activación prioritaria se pone de manifiesto en el caso de
que para algún lugar se disparen a la vez una transición de entrada y otra
de salida; caso en el que el lugar debe permanecer marcado.
En adelante, para la realización física de los lugares, se utilizará la
alternativa correspondiente al esquema NOR/NOR (dos puertas ÑOR) con
varias señales de activación y de desactivación; que se representará de la
siguiente forma:
Saí
Süj
S
Q ’
R
Y Y = 0 -> activado
Y = 1 -> desactivado
Figura 6.8: Realización física de un lugar
2.1.3. TRANSICIONES
Son las funciones lógicas para realizar la activación y la desactivación de los
lugares (células de memoria) correspondientes. En definitiva, la realización
física de las transiciones no será más que la implementación de los circuitos
lógicos correspondientes a las condiciones lógicas de activación y de
desactivación.
Para poder escribir dichas condiciones lógicas de activación y de
desactivación se considerará una configuración genérica alrededor de un
lugar, tal y como se muestra en la figura 6.9.
Este sería el entorno general del lugar Pj. Notar que este lugar Pj está en el
conjunto {Pj1,...,Pjl,...,Pjr} de los lugares de entrada a la transición Ajk, pero
Pj también es un lugar de entrada para las transiciones Aj1,..., Aj(k-1),
Aj(k+1),..., Aj(m-1) y Ajm.

Figura 6.9: Entorno general de un lugar
A la vista de esta figura se va a definir la función lógica de activación, CAj, de
la célula que materializaría al lugar Pj.
Función de activación del lugar Pj:
¡producto lógico'
suma lógica
Igualmente se puede ahora definir la función lógica de desactivación, CD', de
la célula que materializaría al lugar Pj.
La función de desactivación del lugar Pj en la realización por transferencia
impulsional sería:
En cambio, en la realización por llamada-respuesta la condición de
desactivación sería la siguiente:
Hay que hacer notar que la señal de desactivación realizada por el método
llamada-respuesta, indicada anteriormente, es una condición simplificada;
caso de que no ocurran situaciones, en la RdP, del tipo mostrado en la
figura 6.10.

Figura 6.10: Situación que no debe ocurrir
Efectivamente, según la condición expuesta, al producirse el franqueo de ti
se quitan también las marcas de los lugares de entrada a la transición t2 que
no deben quitarse.
Si en la RdP ocurre una situación de este tipo, cosa que no es muy
frecuente, entonces hay que utilizar la condición general, no simplificada,
que se puede expresar de la forma siguiente:
k=m( B=b A / l=r
Con lo que ahora se vuelve a tener el mismo problema que con el
funcionamiento por transferencia impulsional, es decir, no se asegura el
marcado de los lugares de salida.
Para eliminar este problema se introduce en cada célula de memoria un
retardo de manera que, cuando se dé la señal de desactivación, se
mantenga la salida durante un pequeño intervalo de tiempo.

I
2.1.4. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE UN LUGAR (NUDO
O) POR TRANSFERENCIA IMPULSIONAL
Sea el siguiente ejemplo, un nudo O, que se quiere realizar físicamente por
el método de transferencia impulsional:
La realización física sería la siguiente, donde se incluyen los circuitos de
activación y de desactivación:
B1
Figura 6.12: Realización física, cableada, de un nudo O
Como se puede apreciar, el lugar equivale a una célula de memoria y cada
transición a una puerta lógica ÑOR, según el criterio que se ha tomado.

2.1.5. EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE UNA TRANSICIÓN
(NUDO Y) POR TRANSFERENCIA IMPULSIONAL
Sea el siguiente ejemplo, un nudo Y, que se quiere realizar físicamente por
el método de transferencia impulsional:
Figura 6.13: Nudo Y
La realización física sería la siguiente, donde se incluyen los circuitos de
activación y de desactivación:
S
Q
R
S
Q
R
S
Q
R
S
Q
R
Figura 6.14: Realización física, cableada, de un nudo Y

1 ^8 Autómatas Programables: programación y aplicación industrial
Se ve, atendiendo a la figura anterior, que a cada lugar equivale una célula
de memoria y a la transición una puerta lógica ÑOR.
Recordar que para la realización física de los lugares se ha tomado el
criterio de utilizar células de memoria compuestas por dos puertas ÑOR.
I
Hacer notar que si bien este circuito, al igual que el del ejemplo anterior,
simula perfectamente la evolución del marcado de la RdP que es el modelo
de nuestro sistema (automatismo), no genera ninguna salida.
2.1.6. SALIDAS
Las salidas se realizan de forma inmediata, para ello se harán las siguientes
consideraciones:
• Las entradas están asociadas a las transiciones.
• Las salidas están asociadas a los lugares.
• Se pueden asociar salidas a las transiciones cuando éstas se tratan de
un pulso (activar de un temporizador, incrementar un contador, etc.).
Se considerarán RdP donde todas las salidas estarán asociadas solamente
a lugares, con lo que, tomando en cuenta esta consideración, una salida se
debe activar cuando esté marcado el lugar al cual está asociada, o sea,
cuando esté activada la célula de memoria correspondiente a ese lugar.
De esta forma, si la salida S¡ está asociada al lugar L¡, entonces:

Así, si el lugar está marcado, o sea, si la célula de memoria que materializa
al lugar está activada entonces valdrá L¡ = 1, con lo que la salida asociada a
ese lugar valdrá-S¡ =1, tomando el valor 0 en caso contrario.
De la misma manera, si la salida S¡ está asociada a más de un lugar; sean
L1r..., Ln, entonces:
S¡ -L + +••• + Ln

VI.-Técnicas de Realización
En este caso, si alguno de los lugares está marcado entonces la salida
valdrá 1 y solamente tomará el valor 0 en el caso de que ninguno de los
lugares a los que esté asociada esté marcado.
Hay que tener en cuenta que, con el criterio que se ha tomado para la
realización física de los lugares, cuando un determinado lugar esté
marcado, o sea; cuando la célula de memoria que corresponde a ese
determinado lugar esté activada, su salida será un “ Ó' lógico. Por tanto, para
dicha realización física, la condición lógica que debe cumplir cada salida
será la negada de las expresadas más arriba, según el caso.
2.1.7. MARCAJE INICIAL
Otra cosa necesaria para hacer la realización física es la señal de
inicialización general, que debe activar las células asociadas a los lugares
marcados inicialmente y debe desactivar las memorias asociadas a los
lugares no marcados inicialmente.
Este mareaje o estado inicial se puede conseguir con un circuito similar al
siguiente:
+v
'SA
‘ — = (■------SD
¡ —i
Figura 6.15: Circuito para realizar el mareaje inicial
Donde:
SA es la señal de activación para los lugares que haya que marcar
inicialmente.
SD es la señal de desactivación para el resto de los lugares que no deben
estar marcados en el instante inicial (al encender el circuito nunca se sabe si
se parte de un “ 0’ o un “ 1" y hay que asegurarse).

La función que realiza este circuito es simplemente un “ Reset’ o
inicialización del equipo.
2.1.8. EJEMPLO DE REALIZACIÓN FÍSICA
Considérese el carro C de la figura sobre el contacto de fin de carrera A. Al
pulsar el botón M, el carro se desplaza hacia la derecha gracias a la acción
de un motor mandado por un relé d. Al llegar al contacto B, el carro vuelve a
A por la acción de un motor mandado por un relé i. Cuando C vuelve a A, se
para si M no está pulsado; de lo contrario comienza un nuevo ciclo.
i d
Figura 6.16: Ejemplo de carro que va y viene
La descripción funcional mediante una RdP es la que sigue:
M
B
Figura 6.17: Red de Petri del ejemplo de la figura 6.16

F
Una vez hecha la RdP (descripción del sistema) se sabe que el siguiente
paso es la validación de dicha red.
Se deja como ejercicio al lector interesado la comprobación de este punto.
El último paso es pues, la realización física que se pasa a concretar a
continuación. Se dibujará en primer lugar el circuito de activación, segundo
el circuito de desactivación y por último la realización física completa.
El circuito de activación es el que aparece en la siguiente figura. Darse
cuenta de que se ha materializado cada lugar como una célula de memoria
y cada transición como una puerta ÑOR:
Figura 6.18: Circuito de activación del ejemplo de la figura 6.16
El circuito de desactivación se ha realizado por el método de transferencia
impulsional y es el que se muestra seguidamente. Notar que se tratan de los
mismos lugares y transiciones, es decir, de las mismas células de memoria
y puertas ÑOR que en la figura anterior:
Figura 6.19: Circuito de desactivación del ejemplo de la figura 6.16
La realización física completa, donde también se han incluido las salidas, se
muestra en la figura 6.20.

Sd Sa
~~ M
Sd Sa
d L2
B
>=1
Sd Sa
i L3
A
Figura 6.20: Realización física completa
No se ha dibujado el circuito que ya se ha visto para el mareaje inicial, en el
primer momento.

2.2. REALIZACIÓN PROGRAMADA CON AUTÓMATAS
PROGRAMABLES (AP)
Los lenguajes de programación de los AP, o las formas de representación,
se pueden concebir en dos grupos según sean:
• Una transposición tecnológica inmediata de los esquemas de
realización cableada de los automatismos -> KOP, FUP
• Una transcripción, en forma programada, de una descripción funcional
de los automatismos (RdP) -> AWL
Se considerará en adelante, un modo de programar un AP de la familia
SIMATIC-S5, de Siemens, con el lenguaje de programación STEP 5 en
AWL, a partir de una descripción funcional del automatismo basada en RdP.
Se verá como se van a utilizar tan sólo instrucciones fundamentales, es
decir, básicas y como con éstas se posibilita la programación de las
funciones lógicas.
2.2.1. PROCESO INDIRECTO
Al cómo utilizar el lenguaje STEP 5 en la forma de secuencia o lista de
instrucciones, AWL, para codificar una RdP, se puede proponer un primer
esquema basado en la simple transcripción del diagrama lógico obtenido
mediante la realización cableada, como se puede ver en el ejemplo de la
figura 6.21
1 Figura 6.21: Ejemplo de programación indirecta
u M 3.1
UN E 2.2
S M 2.5
U(
ON M 3.2
O M 3.3
)
u E 2.1
= M 7.4
UN M 7.4
R M 2.5
U M 2.5
— A 4.2

Hacer notar que M 7.4 es una variable intermedia pues, no existe la
instrucción RN (Reset Negado).
2.2.2. PROCESO SISTEMÁTICO (DIRECTO)
Las RdP, así como los circuitos lógicos, evolucionan en paralelo. Dado que
los AP son máquinas secuenciales, éstos procederán simulando en serie las
evoluciones de la RdP.
Antes de proceder a la programación, parece lógico asignar a cada lugar de
la RdP una variable o marca que tomará el papel de célula de memoria, de
esta forma se podrá saber en cada momento que lugar está marcado y cual
no:
P, =M
Por otro lado, las entradas y salidas estarán cableadas:
E,=E
S¡ = A
Para realizar este proceso de programación de una forma sistemática, lo
más natural parece ser la codificación en cuatro fases:
• Mareaje inicial
• Evolución de la Red
• Salidas
• Mímico
Cada una de estas fases puede constituir un módulo distinto de
programación (PB); de esta forma, el programa principal, realizado en el
módulo de organización OB1, constará únicamente de las llamadas a los
distintos módulos de programación de forma secuencial.

PROGRAMA PRINCIPAL
Teniendo en cuenta lo expresado en el apartado anterior, el programa
principal sería:
Módulo OB1:
u M 1.0
SPB PB1
SPA PB2
SPA PB3
SPA PB4
BE
Donde:
La primera fase de la programación, el mareaje inicial de la RdP, se ha
realizado en el módulo PB1. Este mareaje inicial hay que realizarlo una sola
vez, al principio; para ello se utiliza la variable M 1.0, que debe valer “1” sólo
en el instante inicial, y se llama al módulo de programación correspondiente,
PB1, con una instrucción de salto condicional al valor de dicha marca.
Para poder asegurar que en un principio la variable M 1.0 tiene el valor “1”,
se pueden utilizar los módulos de arranque:
Módulo OB21 = OB22:
o M 1.0
ON M 1.0
S M 1.0
BE
Estos módulos se ejecutan una sola vez, antes del OB1, cuando se arranca
el autómata; ejecutándose uno u otro módulo (el OB21 o el OB22)
dependiendo de la forma en que se dé alimentación al autómata.
La segunda fase de la programación, la evolución de la RdP, se ha
realizado en el módulo PB2. A este módulo se llama con una instrucción de
salto incondicional pues se debe estar ejecutando continuamente.
La tercera fase de la programación, la asignación de las salidas, se ha
realizado en el módulo PB3. A este módulo de programación también se
llama con una instrucción de salto incondicional pues también se debe
ejecutar de una forma continua.

La cuarta y última fase de la programación, correspondiente al mímico, se
ha realizado en el módulo de programación PB4, módulo que se llama con
la instrucción de salto incondicional.
En los siguientes apartados se pasa a describir la función y codificación de
cada uno de los cuatro módulos PB, correspondientes a las cuatro fases en
que se ha dividido la programación.
MARCAJE INICIAL
Consiste en hacer un SET a cada variable o marca asociada a un lugar que
debe estar marcado inicialmente y un RESET a las restantes.
Módulo PB1:
s m
S M
R M
R M
R M 1.0
BE
Se hace SET a los lugares marcados inicialmente, o sea, de las marcas
asignadas a los lugares que deben estar marcados al principio y RESET de
los lugares no marcados inicialmente, es decir, de sus variables asociadas.
Es además evidente que no importa el orden en que se programen estas
instrucciones.
Finalmente y para que no se ejecute más este módulo, recordar que el
mareaje inicial sólo debe realizarse una vez y al principio, se ha hecho un
RESET de la marca M 1.0. Está claro que para tal menester podría haberse
utilizado otra marca, cualquiera permitida por el autómata y que dicha marca
(en este caso la M 1.0) no debe ser utilizada en adelante en el programa.
Al ejecutarse el programa principal de forma cíclica (módulo OB1), en el
próximo ciclo de tratamiento no será llamado este módulo PB1
correspondiente al mareaje inicial, pues la llamada se realiza mediante la
instrucción de salto condicional al valor almacenado en el VKE y
previamente a dicha instrucción, se ha cargado el valor de la variable M 1.0
que ya vale “ 0’ y que no va a ser modificada más por el programa.

Darse cuenta de que la instrucción SPB, situada en el módulo OB1, sólo
funciona si VKE = “ 1" y de que esta condición se cumple una única vez, en
el primer ciclo de tratamiento pues previamente, ha dicha instrucción de
salto, se ha cargado la variable M 1.0, que por otro lado se ha asegurado
que tenga el valor “ 1” al principio, antes de ejecutarse el primer ciclo,
utilizando para ello los módulos OB21 y OB22.
EVOLUCIÓN DE LA RED
A cada transición se le asocia el código que permita evaluar la condición de
disparo (intersección de la condición de sensibilización y del evento
asociado).
Además, si hay que disparar la transición, se dispondrá el código que
permita desactivar sus lugares de entrada y activar sus lugares de salida.
Para cada transición habrá que introducir un bloque de código de
instrucciones de la forma:
Módulo PB2:
u M
u M
u E
S M
S M
R M
R M
BE
Para ver si se cumple la condición de sensibilización de la transición
(intersección de sus lugares de entrada) simplemente hay que hacer un
AND de todas las marcas correspondientes a los lugares de entrada de la
transición de la que se trate. El resultado será almacenado en el VKE.

Para ver si se cumple la condición de disparo de la transición (intersección
de la condición de sensibilización con el evento asociado a la transición)
únicamente habrá que hacer una instrucción AND entre el resultado anterior
y el valor del evento, que normalmente será una entrada al sistema
(automatismo). El resultado será almacenado en el VKE,
Recordar que la instrucción U realiza la función AND entre el valor de la
variable y el valor almacenado en el VKE, excepto cuando se rompa la
secuencia, en cuyo caso la primera instrucción U realiza una carga del valor
de la variable en el VKE.
Darse cuenta de que las instrucciones S y R, sólo funcionan si VKE = “ 1” y
de que esta condición se cumple si el resultado de las operaciones que se
han realizado hasta ahora es “1”, es decir, si se cumple la condición de
disparo de la transición. Además S y R aunque rompen la secuencia no
modifican el VKE.
A partir de ahora, siguiendo con el código de programación asociado a la
transición de que se trate, sólo se utilizarán la instrucción S, para la
activación de los lugares de salida de la transición, ya que deben ser
marcados, y la instrucción R, para la desactivación de los lugares de
entrada, ya que deben ser desmarcados. Estudiar como este último bloque
de instrucciones SET y RESET no se ejecutan siempre, sino sólo cuando se
da la condición de disparo de la transición.
SALIDAS
A cada lugar se le asocia el código que posibilite la elaboración de las
acciones asociadas.
Módulo PB3:
O M
o M
= A
BE

I
VI.-Técnicas de Realización ¡89
Si una misma salida está asociada a más de un único lugar, no se puede
tratar cada lugar por separado. En realidad se asocia el código a cada
acción, o sea, hay que introducir un bloque de código de instrucciones como
el anterior para cada acción diferente, no para cada lugar.
Primero se evalúa si alguno de los lugares a los que está asociada la salida
de que se trate está marcado. Para comprobar si se cumple dicha condición
se realiza un OR entre todos los lugares que tienen esa misma salida. El
resultado será almacenado en el VKE.
No se puede utilizar el SET, S, para activar las salidas pues esta instrucción
funciona sólo si VKE = “ 1”, ocurre entonces que cuando sea VKE = “0” no
pondrá a “0’ la salida sino que la dejaría al valor que tuviese; se utiliza la
asignación, =, cuyo funcionamiento no depende del VKE, dando a la salida
el valor almacenado en éste, “ 1” o “0" dependiendo de si se cumple o no la
condición anterior
MÍMICO
Este módulo no sirve para el automatismo sino para chequeo y saber como
va funcionando. Por lo tanto no es necesaria su programación.
Primeramente, se asocia a cada lugar una salida (no cableada).
Y ahora sí, para cada lugar habrá que introducir un bloque de código de
instrucciones de la forma:
Módulo PB4:
u M
= A
BE
Además, en este caso, da igual resultado utilizar la instrucción II que usar la
instrucción O. En este caso, ambas realizarán la función de carga en el
VKE.

PROBLEMAS QUE APARECEN
La técnica de programación expuesta es muy sistemática, pero puede
conducir a ciertos funcionamientos anómalos conocidos de forma general
con el nombre de aleatoriedades de programación. Éstas se deben al
funcionamiento secuencia!, en serie, del autómata.
Caso 1
Pi
T
Figura 6.22: Ilustración del problema correspondiente al caso 1
Si la RdP es binaria, siempre que se programe t, antes que t2 se puede
alcanzar transitoriamente un marcado no binario (2 marcas) lo que llevaría a
un incorrecto funcionamiento (caso en que t, y t2 disparasen a la vez, es
decir, en el mismo ciclo de tratamiento).
Otro de los problemas que aparecen se puede observar en la figura 6.23.

Caso 2:
V
e Pi Si
Ei ti v
V
P2 S2
E2 t2 y

y
P3 S3
T
E3 t3 1
Figura 6.23: Ilustración del problema correspondiente al caso 2
Supóngase que las transiciones se programan en el orden t2 y t3. Si se
dan simultáneamente los eventos E-i y E2 (en el mismo ciclo de tratamiento)
ocurre que la marca evolucionará directamente de P-i a P3 y no se daría la
salida S2 asociada a P2.
Para resolver los dos problemas planteados basta simplemente con
programar t2 antes que t^ lo que revela que importa el orden en que se
programen las transiciones.

SOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS ANTERIORES
La adopción del principio de jugar con el orden en que se programen las
transiciones es factible, pero puede complicar sensiblemente la
programación en un caso general.
Un método simple y también sistemático para resolver las aleatoriedades de
programación es hacer que la RdP evolucione de forma síncrona. Esto
quiere decir que la RdP se codificará de forma que su marcado evolucione
en cada ciclo de tratamiento de manera que cada marca sólo pueda “ cruzar1’
una transición en cada uno de dichos ciclos.
PROGRAMACIÓN PARA LA EVOLUCIÓN SÍNCRONA DE UNA
RdP
La evolución síncrona de una RdP se puede conseguir subdividiendo la fase
de evolución de la red en dos; una primera en la que se realice el cálculo de
las condiciones de evolución del marcado y una segunda en la que se
codifique la actualización del marcado. Con lo que ahora la programación
constará de cinco fases. Teniendo esto en cuenta, el programa principal
sería:
Módulo OB1
u m 1.0
SPB PB1
SPA PB2
SPA PB3
SPA PB4
SPA PB5
BE
Los módulos OB21 y OB22 quedarían exactamente igual que antes.
En el módulo PB1 se realiza la programación correspondiente al mareaje
inicial de la red (primera fase de la programación), de forma idéntica a como
se ha explicado hasta ahora.
La evolución de la RdP se codificará en este caso, en dos módulos (fases)
distintos, el PB2 y el PB3.

En el módulo de programación PB2 se incluirán las instrucciones necesarias
para el realizar el cálculo de las condiciones de evolución del marcado, en el
que se pueden elaborar las condiciones de disparo de las transiciones o,
directamente, las condiciones de marcado y desmarcado de los lugares.
Por otro lado, en el módulo de programación PB3 se realizará la
actualización del marcado, o sea, el desarrollo del nuevo marcado.
Las dos restantes fases de la programación se incluirán en los módulos PB4
y PB5 respectivamente. En el módulo PB4 se elaborarán las acciones
(salidas) asociadas a los lugares (anteriormente programado en el PB3) y
en el módulo PB5 se incluirá la codificación correspondiente al mímico
(anteriormente programado en el PB4), de igual manera a como se ha
expuesto en los apartados anteriores.
Módulo PB2:
u M
u M
u E _
= M 2.0
Se comprueba si se cumple la condición de disparo de la transición
(intersección de la condición de sensibilización con el evento asociado a la
transición), igual que se hacía anteriormente, pero en esta ocasión no se
procede de inmediato a actualizar el marcado (tarea que se realizará en la
siguiente fase), sino que se guarda en una variable (en este caso la marca
M 2.0) la condición de evolución.
Destacar que, de esta forma, se ha asignado una marca diferente a cada
una de las transiciones.
Ni que decir tiene que habrá que introducir un bloque de código de
instrucciones de la forma anteriormente mostrada para cada transición.
Señalar por último, que con este bloque de instrucciones se han elaborado
de forma directa las condiciones de marcado y desmarcado de lugares.

Módulo PB3:
U M 2.0
s M
S M .
R M
R M
R M 2.0
En este módulo PB3 también habrá que introducir un bloque de código de
instrucciones de la forma anteriormente mostrada para cada transición
Solamente hay que evaluar la condición de disparo de la transición (en el
caso que se está tratando la marca M 2.0) y en función de dicha condición
actualizar el marcado, es decir; activar los lugares de salida y desactivar
lugares de entrada.
El módulo donde se realiza el cálculo de las condiciones de evolución del
marcado (PB2), se puede programar de otra manera, de forma que se
elaboren las condiciones de disparo de las transiciones, pero para ello será
necesaria otra marca o variable intermedia.
Por ejemplo, sea una transición cualquiera:
Figura 6.24: Transición cualquiera

Así, para cada transición se incluiría el siguiente código de programación
(tomando como referencia la figura anterior):
Módulo PB2:
U a
UN b
U c
= M 3 . O
U M
U M
U M 3.0
= M 2.0
Se puede apreciar como se necesita otra marca (en este caso la M 3.0) para
almacenar la condición de disparo de la transición. La marca M 2.0
almacena la condición de evolución.
Se resuelve de esta forma el problema del caso 2 pero no el del caso 1.
La forma más inmediata y sistemática de resolver la dificultad apuntada
consiste en considerar dos subfases en la fase de actualización del
marcado, con lo que la programación constará de seis fases.
El programa principal, por lo tanto, sería:
Módulo OB1:
u M 1.0
SPB PB1
SPA PB2
SPA PB3
SPA PB4
SPA PB5
SPA PB6
BE

I
El mareaje inicial se realiza en el módulo PB1.
El cálculo de las condiciones de evolución del marcado se hace en el
módulo PB2.
La actualización del marcado se codifica ahora en dos módulos (fases) de
programación diferentes, el PB3 y el PB4.
El PB3 corresponde a la fase de desactivación de los lugares de entrada, en
la que a partir de las condiciones de disparo de las transiciones se
desactivarán sus lugares de entrada.
El módulo PB4 corresponde a la fase de activación de lugares de salida, en
la que a partir de las condiciones de disparo de las transiciones se activarán
sus lugares de salida.
Las salidas se elaboran en el módulo PB5.
El mímico se programa en el módulo PB6.
Módulo PB3:
u M 2.0
R M . ■
R M .
Módulo PB4:
U M 2.0
S M
S M .
R M 2.0

La programación síncrona resuelve de forma sistemática el problema de la
simulación de las RdP, pero necesita mayor cantidad de código, así como
un mayor tiempo para la ejecución de los programas que la programación
no-síncrona.
TRATAMIENTO DE ALARMAS
Sea PE un pulsador de emergencia, que dispara una alarma. Como a la
alarma habría que responder en cualquier momento, vaya por donde vaya el
proceso, entonces para hacer la descripción funcional mediante una RdP se
tendría que operar de la forma que se indica en la figura 6.25.
Figura 6.25: De cada lugar de la red sale una transición con el mismo evento asociado
Si no hay un número elevado de lugares, esta forma de proceder es
correcta; sin embargo, puede resultar muy laboriosa, sobre todo a medida
que aumenta el número de lugares.
Para evitar esto, se puede hacer un tratamiento de la alarma a nivel de
autómata:
Módulo OB1:
u PE
SPB PB1
UN PE
SPB PB2
BE

1
En el módulo PB1 habría que incluir el código de programación
correspondiente al tratamiento de emergencia y en el módulo PB2 se
incluirán las instrucciones correspondientes al tratamiento normal:
Módulo PB2:
u m 1.0
spb PB3 -> mareaje inicial
spa PB4 -> evolución red
spa PB5 -> salidas
spa PB6 -> mímico
BE
El módulo PB4 se puede subdividir a su vez en distintas fases si se quiere
conseguir una evolución síncrona de la red.
Este tipo de tratamiento ya no es correcto pues la alarma hay que dispararla
lo antes posible, pero teniendo en cuenta que el programa se ejecuta
continuamente y que un ciclo de tratamiento es muy rápido puede ser
válido, siempre dependiendo de la importancia que tenga la alarma.
Téngase siempre presente que, el autómata tiene un módulo de
organización especial, el módulo de alarma, OB3, en el que habría que
codificar las instrucciones correspondientes al tratamiento de alarma. Este
módulo se ejecuta una sola vez cuando ocurre la alarma y lo hace de
manera inmediata (interrupción) rompiendo el ciclo de tratamiento.
EJEMPLO DE PROGRAMACIÓN DE UNA RdP
Considérese el carro C de la figura sobre el contacto de fin de carrera A. Al
pulsar el botón M, el carro se desplaza hacia la derecha gracias a la acción
de un motor mandado por un relé d. Al llegar al contacto B, el carro vuelve a
A por la acción de un motor mandado por un relé i. Cuando C vuelve a A, se
para si M no está pulsado; de lo contrario comienza un nuevo ciclo.
B
Figura 6.26: Ejemplo de carro que va y viene

Vl.-Técnicas de Realización 199
Como ya se ha visto anteriormente en este capítulo (punto 2.1.8.) la
descripción funcional mediante una RdP es la que sigue:
Figura 6.27: Red de Petri del ejemplo de la figura 6.26
Se asigna a cada lugar una variable, por ejemplo:
1- lugar (arriba) = M 1.1
2- lugar (centro) = M 1.2
3- lugar (abajo) = M 1.3
Las entradas y salidas estarán cableadas. Las entradas por ejemplo en:
A = E 1.2
B = E 1 1
M = E 1.0
Y las salidas por ejemplo en:
i A56
d = A50
El programa sería:

Módulo OBI:
U M 7.0
SPB PB1
SPA PB2
SPA PB3
BE
Módulo 0B21 = OB22:
O M 7.0
ON M 7.0
s M 7.0
BE
Módulo PB1:
s M 1.1
R M 1.2
R M 1.3
R M 7.0
BE
Módulo PB2:
U M 1.1
U E 1.0
S M 1.2
R M 1.1
U M 1.2
U E 1.1
S M 1.3
R M 1.2
U M 1.3
U E 1.2
S M 1.1
R M 1.3
BE
Módulo PB3:
O M 1.2
= A 5.0
O M 1.3
= A 5.6
BE

Capítulo 7
Posibilidades de
Aplicación del Autómata
Programable
Contenido
Ventajas del autómata programable
Elección del autómata
Tipos de automatización
Sistema de automatización centralizado
Sistema de automatización distribuido
Automatización cubriendo todos los niveles
Conexión del autómata a bus
Otros miembros de la familia S5
Operación en modo multiprocesador
Tarjetas periféricas
Procesadores de comunicaciones
Herramientas y software de programación
El futuro de los autómatas programables
Bus AS I
Bus PROFIBUS PA
20r

Vll.-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programable 203
1. VENTAJAS DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE
El autómata programable es actualmente el elemento de control más
utilizado en funciones de automatización industrial. Su utilización no es
cuestionada bajo ningún concepto y su fiabilidad y flexibilidad ya han
quedado demostradas.
En un principio, a la hora de decidirse por la utilización del autómata
programable se comparaba el coste del número de relés necesarios para
realizar un determinado automatismo, con el coste del autómata.
Actualmente la comparación se realiza entre distintos autómatas.
No obstante el empleo de autómatas programables no está totalmente
asumido en todos los sectores industriales. Las industrias del automóvil y
química son las áreas donde el autómata programable está más extendido
debido al alto número de automatismos de estas industrias. En cambio, en
las demás áreas el nivel de uso del autómata programable no sigue siendo
del todo bueno, en comparación con otros países de la CEE.
En industrias ya establecidas, surge un problema a la hora de la
incorporación de los autómatas programables. Normalmente el cambio
desde los automatismos convencionales hacia los autómatas se hace de
manera progresiva. Este hecho dificulta la integración de los aparatos de
automatización nuevos y antiguos a la hora de la coexistencia en la misma
planta.
La evolución tecnológica en el campo de los automatismos está dirigida a
subsanar este problema. Se tiende a crear unos sistemas de control en los
que distintos autómatas sean compatibles entre si. No obstante, esta tarea
es dificultosa porque conlleva la puesta de acuerdo y estandarización de
distintos fabricantes de autómatas con intereses contrapuestos.
El autómata programable se ha impuesto sobre el automatismo
convencional en que los primeros aportan una serie de soluciones que lo
hacen más ventajoso
Entre estas ventajas están:
• Los autómatas programables están diseñados y construidos para su
aplicación en ambiente industrial.
• Flexibilidad por su carácter programable.
• Facilidad de instalación y reutilización.
• Facilidad de mantenimiento y localización de averías.
• Posibilidad de empleo en múltiples tipos de tareas de control.

• Facilidad de control en la tarea global de control o sistema de
producción integrado.
2. ELECCIÓN DEL AUTÓMATA
La adopción de una determinada tecnología para la automatización de una
máquina o proceso requiere considerar no solo los aspectos funcionales
sino también la interrelación presente y futura con otros sistemas de control,
aspecto que como se comentó en el apartado anterior puede presentar
problemas de integración.
Entre los factores a considerar se tiene:
• Factores cuantitativos.- Se refieren a la capacidad del equipo para
soportar todas aquellas características específicas para el sistema de
control, y se pueden agrupar en:
■ Entradas/salidas.- Cantidad, tipo prestaciones...
" Tipo de control.- Centralizado, distribuido...
■ Memoria.- Cantidad, tecnología expandibilidad...
■ Software - Potencia del lenguaje de programación, facilidad
de uso...
■ Periféricos.- Ampliaciones, equipos de programación,
diálogo hombre-máquina...
■ Físicos y ambientales.- Características constructivas,
temperatura...
• Factores cualitativos.- Factores menos tangibles, fundamentalmente
económicos, que se ocultan en las mismas características del equipo y
en las del fabricante o suministrador del autómata.
■ Ayudas al desarrollo del programa - Herramientas de
programación, documentación...
■ Fiabilidad del producto.- Tiempo medio entre fallos,
experiencia de otros usuarios e instalaciones
■ Servicios del suministrador.- Soporte Técnico, cursos de
formación, información técnica...
■ Normalización en planta.- Familias de productos...

Vil.-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programable 205
3. TIPOS DE AUTOMATIZACIÓN
Históricamente han sido dos los tipos de sistemas de automatización
empleados. En un principio se tendió a implementar sistemas de
automatización centralizados. En la actualidad se tiende a realizar los
mismos de manera distribuida. A continuación se describen brevemente las
características de uno y otro sistema:
3.1. SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN CENTRALIZADO
En este modo de realización se utiliza un solo autómata para automatizar
todo el proceso. Esto conlleva, que para sistemas de gran tamaño, el
autómata programable empleado deba ser de gran potencia e incorporar
una gran cantidad de entradas y salidas.
ELEMENTOS
DE
CAMPO
PROCESO
Figura 7.1: Sistema de automatización centralizado.
Del mismo modo el programa de automatización será muy extenso y por lo
tanto su tiempo de ejecución grande. Esto mismo conlleva que una vez
implementado el sistema y realizado el programa sea complicado la
modificación o ampliación del mismo porque llevaría consigo no solo la
modificación de la parte afectada sino también de todo su entorno.

3.2. SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN DISTRIBUIDO
En este tipo de sistemas se utilizan varios autómatas programables, cada
uno de ellos encargado de la automatización de una parte específica del
proceso. Son autómatas de menor potencia que los utilizados en el tipo
centralizado, con una menor cantidad de entradas y salidas. Como cada
uno de los autómatas se encargan de una parte del proceso, los programas
de automatización serán de menor tamaño, ejecutándose con mayor
rapidez.
No obstante, para que todas las partes específicas del proceso creen una
sola unidad superior, cada uno de los autómatas encargados de cada parte
debe estar comunicado con otros autómatas de su mismo nivel, así como
con los de nivel superior, que pueden ser autómatas o PC que se
encargarían de supervisar su tarea.
AUTOMATA
PROGRAMABLE
CENTRAL O PC
BUS
AP DE
PROCESO
PROCESO
AUTOMATA
PROGRAMABLE
DE GESTION
AUTOMATA
PROGRAMABLE
DE GESTION
AP DE
PROCESO
AP DE
PROCESO
ELEMENTOS
DE
CAMPO
BUS
Figura 7.2: Sistema de automatización distribuido.

Vil.-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programable 20^
Todas estas comunicaciones se realizan mediante distintos tipos de bus
dependiendo del nivel de automatización. Se consigue así una estructura
jerarquizada desde el nivel superior, dirección, y el nivel inferior, nivel de
campo.
Lo anterior hace que este tipo de organización sea fácilmente modificadle o
ampliable, ya que cualquier forma de modificación sólo afectaría a una parte
en concreto de todo el proceso.
4. AUTOMATIZACIÓN CUBRIENDO TODOS LOS
NIVELES
Se ha visto en el apartado anterior que la forma de automatización más
recomendable será la automatización distribuida, sobre todo en sistemas
extensos. Este tipo de sistemas se organiza en forma piramidal con una
jerarquía clara que distingue entre distintos niveles.
Cada equipo tiene una asignación puntual y claramente delimitado de tareas
dentro de su nivel, así como unas interfaces definidas para el intercambio
de datos con los otros equipos.
Esta organización piramidal esta constituida fundamentalmente por los
siguientes niveles:
• Nivel de gestión de la empresa.-
Este es el nivel superior. Aquí se encuentran computadoras que se
encargan de funciones administrativas y comerciales para todo el proceso.
Estos entregan datos primarios (por ejemplo: cantidad y tipo de producto a
fabricar) a los equipos en los niveles inferiores y, partiendo de los datos
adquiridos en dichos niveles, confeccionan estadísticas para los encargados
de dirigir el proceso.
• Nivel de control de la producción.-
Es el nivel inmediatamente inferior. Es el nivel encargado de gobernar la
totalidad del proceso. Aquí se recogen todos los datos referentes al proceso
y proporcionados por los niveles inferiores. Estos datos se filtran y
acondicionan para enviarlos al nivel superior. Aquí también se visualiza la
evolución del proceso pudiéndose actuar manualmente sobre él. Se evalúan
los mensajes de alarmas, perturbaciones, etc.

Este nivel puede estar constituido por un PC, que puede coincidir con el
situado en el nivel de gestión, o también por un autómata de la gama alta.
• Nivel de control de grupos de automatización.-
En este nivel se encuentran autómatas que gestionan áreas del proceso
interrelacionadas tecnológicamente (por ejemplo: líneas de montaje,
máquinas completas...). Este nivel recibe información del nivel superior
referentes al tipo de tarea a realizar, eventos ocurridos... Asimismo estos
autómatas recogen toda la información del proceso en su área y los entrega
al nivel superior.
• Nivel de mando y regulación.-
Este nivel es el inferior e integra a los autómatas a pie de proceso. Estos
autómatas son los que están realmente en contacto con las máquinas,
consultan los sensores del proceso, y en función del programa establecido,
controlan los actuadores y señalizadores.
Nivel de control
DE LA PRODUCCIÓN
Y PROCESO
Nivel de control
DE LOS GRUPOS DE
AUTOMATIZACIÓN
Nivel de mando y
REGULACIÓN
Nivel de gestión
DE EMPRESA
Figura 7.3: Automatización cubriendo todos los niveles.

Vil.-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programable 209
El intercambio de datos entre los distintos autómatas pertenecientes a un
mismo nivel o a niveles diferentes se realiza mediante redes locales, buses
que serán distintos según el nivel.
5. CONEXIÓN DEL AUTÓMATA A BUS
Como ya se ha comentado anteriormente, la conexión entre distintos
equipos en un sistema de automatización distribuido se realiza por medio de
bus.
No obstante, existe gran diversidad en cuanto al tipo de bus a utilizar,
dependiendo fundamentalmente del nivel del equipo en la pirámide de
automatización. Asi en los niveles inferiores se utilizarán los llamados bus
de campo (buses con gran resistencia a perturbaciones), utilizándose en los
niveles superiores los llamados bus de oficina o administración (buses
diseñados para intercambiar gran cantidad de datos).
A la diferenciación anterior hay que añadir también otra característica que
dificulta la integración de equipos de distintas marcas. Cada fabricante de
autómatas programables diseña sus autómatas para que se comuniquen
mediante sus propios buses. Asi cada fabricante dispondrá de sus propios
buses para los distintos niveles con sus propios protocolos de
comunicación. Aunque en los distintos fabricantes la filosofía de los distintos
buses es la misma no se rigen mediante un estándar común, cada uno
tendrá sus propias características. De este modo para conectar equipos de
distintas marcas en un mismo bus habrá que disponer de tarjetas interfaces
que adapten los protocolos de comunicación, si estas tarjetas existen.
Independientemente del fabricante del equipo y bus, las características de
los mismos en los distintos niveles suelen ser parecidas: Así en niveles
superiores, gestión y administración, se utilizan los buses estándar para la
transmisión de información en oficinas, como por ejemplo el protocolo
Ethernet Estándar. La comunicación entre PCs de un nivel superior y
autómatas de un nivel inferior se realiza mediante protocolo Ethernet
industrial, Profibus, Sinec H1... La comunicación entre los autómatas del
nivel de grupos de automatización y los autómatas del nivel de mando se
realiza utilizando Profibus DP, Sinec L1... Por último el nivel de inferior
comunicación de autómatas con el proceso, el llamado nivel de campo, se
realiza mediante protocolos Profibus PA, AS-i..
La estructura anterior es la propuesta para sistemas de automatización
distribuida basada en autómatas Siemens.

Para otro fabricante, los buses utilizados en cada nivel tendrán las mismas
características aunque no serán del todo compatible. Por ejemplo, los buses
empleados por la firma Telemecanique serán, en orden de nivel superior a
inferior: Ethernet, Ethway, Mapway, Fipway, Telway, Uni-telway...
6. OTROS MIEMBROS DE LA FAMILIA S5
El autómata S5-95U forma junto con el S5-90U y el S5-100U la gama baja-
media de la familia S5. Este tipo de autómata es compacto, o sea, forman
un bloque único. Los autómatas de la gama medio-alta, S5-115U, S5-135U
y S5-155U, cambian su filosofía de montaje. El cuerpo base de estos
autómatas son un bastidor donde se conectan tarjetas según las
necesidades. Hay que tener en cuenta que todos los elementos, incluidos
alimentación y CPU tienen esta filosofía de montaje.
El aparato central (bastidor) contiene puestos de enchufe para las
siguientes tarjetas:
• Tarjetas centrales (CPU).- hasta un máximo de 4 de ellas en paralelo
(para los S5-135U y S5-155U). Por lo tanto este autómata puede
funcionar en modo “ multiprocesadof’.
• Tarjetas periféricas - Interface física a la máquina o proceso (entradas y
salidas) o para realizar distintas funciones.
• Aparatos de ampliación.- Son nuevos bastidores iguales al aparato
central que alojan las tarjetas periféricas que no entran en el aparato
central. Los aparatos de ampliación se unen al aparato central mediante
un bus periférico.
• Procesadores de comunicaciones - Permiten al autómata intercambiar
información con otros equipos por medio de un acoplamiento en serie.
6.1. OPERACIÓN EN MODO MULTIPROCESADOR
Los autómatas S5-135U y S5-155U pueden trabajar hasta con 4 tarjetas
centrales (CPU) en paralelo. Este modo de funcionamiento se denomina
“multiprocesadof’ a diferencia del modo" monoprocesadof, una sola tarjeta
central.
Cuando el autómata trabaje en multiprocesador necesitará un procesador
de coordinación que controle el acceso de las tarjetas centrales al bus
periférico común. Cada tarjeta puede trabajar independientemente de las
restantes, siempre que lo haga en su propio espacio de direcciones. Sin

VIL-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programadle 211
embargo, cada tarjeta puede acceder a la periferia siempre que lo habilite el
procesador de coordinación, hecho que ocurre cíclicamente cada dos
microsegundos.
Cada tarjeta puede direccionar cualquier entrada o salida. Pero también se
puede restringir el acceso de una tarjeta central a una entrada o salida
determinada. Para ello se creará un módulo de datos en el que se asocie
cada entrada o salida a una tarjeta central.
El intercambio de información entre tarjetas centrales se realiza a través de
las marcas de acoplamiento. Estas son marcas normales que han sido
asignadas mediante un módulo de datos a una tarjeta central. Estas marcas
serán consideradas como entradas o salidas físicas por el procesador de
coordinación. Las leerá al principio de cada ciclo y las pondrá al alcance de
las tarjetas centrales.
6.2. TARJETAS PERIFÉRICAS
Mediante estas tarjetas se amplía la potencialidad del autómata. Pueden ser
de muchos tipos, según la función de las mismas. Básicamente se dividen
en:
• Entradas-salidas - Nexo de unión entre la tarjeta central y el proceso.
Pueden ser digitales, analógicas, con o sin separación galvánica...
• Tarjetas Preprocesadoras de señal.- También llamadas tarjetas
inteligentes (IP). Se utilizan para realizar funciones que el procesador
central del autómata no puede realizar a la velocidad deseada, ya que
tiene que ocuparse de las operaciones propias del control. De esta
manera se amplía considerablemente el campo de aplicación de los
autómatas programables. El tratamiento de las señales procedentes del
proceso se realiza fundamentalmente en la tarjeta periférica
correspondiente, para lo cual dispone normalmente de procesador
propio. La tarjeta periférica puede parametrizarse y controlarse desde el
programa del procesador central a través de módulos funcionales (FB).
Las tarjetas inteligentes disponibles en la familia S5 son:
• Lectura digital de recorrido IP241.
• Contadores IP242 e IP242A
• Tarjeta analógica IP243.
• Tarjeta reguladora de temperatura IP244.
• Mando de válvulas IP245.
• Tarjeta de posicionamiento IP246

• Tarjeta reguladora IP252 e IP260
• Procesador de E/S IP257 y
• Tarjeta dosificadora IP261.
6.3. PROCESADORES DE COMUNICACIONES
Estas tarjetas (CP) se utilizan para conectar al autómata con un equipo
exterior, desde impresoras, pantallas de visualización, aparatos de
almacenamiento externo, diagnosis del proceso conexión a red local
(SINEC L1, SINEC H1).
• CP524/525.- Listado por impresora y acoplamiento a PC o autómata.
• CP530/535.-Acoplamiento a bus (SINEC L1, SINEC H1).
• CP527.- Visualización en monitor, operación por teclado y listado por
impresora.
• CP513.- Almacenamiento externo.
• CP551.- Almacenamiento y proceso de datos.
• CP552.- Diagnosis del proceso.
7. HERRAMIENTAS Y SOFTWARE DE
PROGRAMACIÓN
Los autómatas de la familia SIMATIC S5 se programan, como se ha visto a
lo largo del presente libro, en el lenguaje de programación STEP5, en sus
tres representaciones, plano de contactos, lista de instrucciones o plano de
funciones. Se ha visto también cómo se utiliza este lenguaje y sus tres
representaciones para realizar una programación secuencial sistemática de
cualquier sistema utilizando la teoría de las Redes de Petri. Esta
combinación de elementos nos proporciona una potente herramienta en la
programación secuencial y nos proporciona un modelo para cualquier
sistema.
El método visto aquí sería un método general. Existe otro método para la
programación de sistemas secuenciales derivado del método de las Redes
de Petri y simplificando el mismo. Este método es el denominado GRAFCET
(Gráfico Funcional de Control Etapa Transición).
Este método no dispone de todo el potencial visto en las Redes de Petri,
pero es utilizado a menudo en la programación de autómatas incluyéndolo

Vil-Posibilidades de Aplicación del Autómata Programable 213
el fabricante de algunos tipos de autómatas en el software de programación
de los mismos.
Como se ha dicho anteriormente el GRAFCET es una simplificación de las
Redes de Petri, por lo tanto utiliza parte de su nomenclatura. No obstante
hay algunas leyes que se modifican.
!_L—-I | Etapa 0
Transición 0
| Etapa 1 1
~ Transición 1 Transición 7
' i——i —i
I Etapa 2 | Etapa 5 ।| Etapa 6
' Transición 2 -f- Transición 6 Transición 6
Transición 7
Etapa 5
Etapa 3
-----Transición 3
Etapa 4
~ Transición 4
Figura 7.4: GRAFCET.
Las leyes que rigen el GRAFCET son:
• El lugar en RdP pasa a representarse como un cuadrado y se llamará
etapa.
• Las etapas iniciales tienen que ser activadas por defecto, y se
representan mediante el símbolo que aparece en la figura 7.4.
• Una transición puede ser validada o no. Será validada en el momento
en que todas las etapas inmediatamente anteriores sean activas, y
cuando la receptividad asociada a la transición sea verdadera, ésta es
entonces obligatoriamente franqueada.
• El paso por una transición implica la activación de todas las etapas
inmediatamente posteriores y la desactivación de todas las etapas
inmediatamente anteriores.
• Todas las transiciones simultáneamente franqueables deben ser
simultáneamente franqueadas.
• Si una misma etapa debe ser activada y desactivada simultáneamente,
ésta debe permanecer activa.

• Existen dos tipo de bifurcaciones:
* Tipo Y.- Se activan dos o más etapas a la vez.
■ Tipo O.- Se activa solo una etapa.
Existe software de programación de autómatas en el mercado que utiliza
este método. Dicho software utiliza la representación de contactos o
funciones para simular la evolución en las transiciones o activar salidas en
las etapas.
8. EL FUTURO DE LOS SISTEMAS
AUTOMATIZADOS
El mercado de los sistemas automatizados mediante autómatas
programables está siguiendo una evolución clara hacia la utilización de
sistemas distribuidos. Todos los equipos de las nuevas generaciones están
enfocados en esta dirección, por lo que son fácilmente conectadles a bus.
Así toda la nueva familia de Siemens para autómatas SIMATIC-S7 y para
sistemas de control de procesos SIMATIC PCS 7 está orientada hacia los
sistemas distribuidos de automatización.
La familia de autómatas SIMATIC-S7 está formada por los autómatas S7-
200, S7-300 y S7-400 que presentan un aspecto mas compacto y robusto
que sus antecesores los S5. Son también más potentes e igualmente
ampliables mediante bloques periféricos para toda la gama.
Su lenguaje de programación es el STEP7, evolución del STEP5.
Quizás la mayor ventaja de la nueva familia respecto a la antigua es su
facilidad de integración en un sistema distribuido ya montado, conectando
autómatas directamente a la red.
Aumenta la potencialidad de las redes los nuevos buses de campo. Entre
éstos están el bus AS-¡ (Actuador-sensor interfase) y el Profibus PA (Bus de
campo a dos hilos). A continuación se describen brevemente estos dos tipos
de bus.

VII.-Posibilidades de Aplicación delAutómata Programable 215
8.1. BusAS-f
El bus AS-¡, Actuador Sensor interfase es un sistema de red para sensores
y actuadores binarios (o sea, todo o nada) para el nivel inferior de campo.
Está destinado a la conexión de los elementos de control de nivel más bajo
(autómatas de campo) con los actuadores y sensores del proceso.
La conexión utilizada es un cable simple de dos hilos normalizado, común
para todos los elementos, en él se conectan todos los sensores o
actuadores en paralelo. De esta manera se consigue eliminar todos los
cables que en un principio unían las entradas y salidas del autómata con los
distintos elementos.
Para el programa en el autómata no hay diferencia si los cableados se
realizan de manera convencional o se utiliza el bus AS-¡, únicamente
necesitaría un módulo de ampliación especial denominado maestro AS-¡
CP2433, que se conectaría al autómata como si se tratase de una tarjeta
periférica. De este módulo saldría el cable común de conexión para todos
los elementos.
Por lo tanto se puede implementar este sistema en autómatas ya en
funcionamiento porque esto no conllevaría cambios en los programas de
automatización del mismo.
MAESTRO
AS-i
SIMATIC
FUENTE DE
ALIMENTACION
AS-i
ELEMENTO
CON AS-i
INTEGRADO
ELEMENTO CON
AS-i
INTEGRADO
MODULO DE
ACOPLAMIENTO
MODULO DE
CONEXIÓN DE
ELEMENTOS
ELEMENTO DE
ENTRADA
I I
ELEMENTO DE
ENTRADA
MODULO DE
ELEMENTO DE SALIDA
DE SALIDA
Figura 7.5: Bus AS-i.

8.2. PROFIBUS PA
El PROFIBUS-PA es un bus de campo para procesos industriales derivado
del ya existente PROFIBUS (PROcess Field BUS) pero con modificaciones
encaminadas a la automatización de procesos (PA).
Está especialmente diseñado, al igual que el AS-i, para la conexión de los
autómatas de nivel inferior con los elementos actuadores y sensores del
proceso, pero con la ventaja, respecto al anterior, de que se puede utilizar
con elementos de campo digitales o analógicos.
El PROFIBUS PA es un bus a dos hilos y en el mismo cable se pueden
conectar todos los elementos. Utiliza cable apantallado para la protección
de los datos en ambientes industriales adversos y la técnica de transmisión
de datos se ha optimizado para evitar posibles perturbaciones. Además
tiene la ventaja de que la alimentación de los distintos elementos se realiza
por los mismos cables de datos.
La realización de este bus necesita un elemento de enlace entre el bus
PROFIBUS normal que conectaría los autómatas entre sí. El PROFIBUS PA
conectaría el bus PROFIBUS con los elementos de campo.
Figura 7.6: Bus PROFIBUS-PA.

SIMATIC y STEP 5 son marcas registradas de SIEMENS S.A.

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