circuitos logicos programables

CIRCUITOS LÓGICOS
PROGRAMABLES
Curso 2017/2018
(SALY)
El PLL consta de tres bloques fundamentales,
- Oscilador controlado en Tensión (VCO)
- Detector de Fase (PD)
- Filtro en bucle (LF)
Cuando existe dicha sincronización (se dirá que el PLL está
“Locked”), el error entre ambas señales es nulo o permanece
constante.
Si éste aumentase, el control actuaría sobre el oscilador de tal
forma que ese error sea reducido.
 En todo momento el control estará provocando la sintonización
en fase (“Locked”) de la señal de salida y la de referencia, es por
esto por lo que recibe el nombre de PLL, Phase-Locked Loop
Un PLL es un circuito que provoca que un
determinado sistema siga a otro, es decir, es un
circuito capaz de sincronizar la señal de salida
con una señal de referencia a la entrada, tanto
en frecuencia como en fase.
PDL
El PLD, o Dispositivo Lógico Programable,
es un dispositivo con características que
pueden ser configuradas por el usuario
por medio de un programa y se le pueden
implementar funciones lógicas que el
usuario necesite en un sistema.
PDL
La mayoría de los PLDs integran una matriz
de compuerta AND y una matriz de
compuerta OR (fijas o programables), una
matriz de conexiones, y algunas ocasiones,
también registros.
PDL
 La flexibilidad y programabilidad de los
PLDs hacen que su diseño con ellos sea
mucho más rápido que diseñar con lógica
discreta.
 Toman menos espacio sobre el circuito
impreso
discretos.
que
con
los
dispositivos
PDL
 Hay que tomar en consideración la potencia
que se requiere, ya que varia la potencia
necesaria de un PLD a otro y otro factor
importante es su estabilidad.
PDL
 Las entradas del PLD entran al arreglo lógico los
cuales son hechos de columnas y filas (en la
figura se muestra tal arreglo)
 Cada par de columnas representa la entrada
negada o complementada y la misma entrada sin
negar, cada fila constituye un término AND.
PDL
 Las conexiones lógicas se establecen entre
diferentes columnas y filas en la matriz para
determinar cual combinación de entradas llevaran
al termino AND a un nivel alto.
 Más de un término AND alimenta una compuerta
OR. La salida es la suma de productos.
PDL
PDL
Estructuras AND-OR
 Materialización de funciones como suma de
productos (minitérminos).
 Permiten configurar un número limitado de
minitérminos que se suman en una OR
lógica.
PDL
Estructuras AND-OR
 Se suelen conocer con el acrónimo PAL
(Programmable Array Logic).
MULTIPLEXORES:
otra forma de materializar funciones lógicas.
No suele emplearse en PLD sencillos.
Arquitectura:
MEMORIAS:
Almacenamiento en una memoria RAM de la tabla de verdad
de una función combinacional.
No suele emplearse en PLD sencillos.
Se les denomina look-up tables (LUT)
MEMORIAS:
Ejemplo de una memoria 4 x 1 bit
VELOCIDAD:
Mayor que series estándar y menor que ASICs.
Tiempos de LUT + FF inferiores a 1ns.
DENSIDAD DE INTEGRACIÓN:
Menor que ASICs: Hasta 10 Mpuertas + Memoria +
HW específico (multiplicadores, procesadores, etc.).
COSTE DE DESARROLLO:
ASICs.
Mucho menor que
PROTOTIPADO Y VERIFICACIÓN:
Más sencillos que en ASICs.
Configuración (RAM o Flash) in-system.
MODIFICACIÓN DE DISEÑOS: Sencilla.
COSTE:
Depende del volumen.
Parámetro €/puerta cada vez menor.
VENTAJAS DE LOS PLDS
 Menos dispositivos en el diseño
 Menor coste
 Menos espacio de tarjeta
 Menor consumo
 Flexibilidad para modificar el diseño
 Automatización del diseño
Clasificación de dispositivos lógicos programables:
SPLDs (Simple PLDs): basados en campos
AND-OR
 CPLDs (Complex PLDs): basados en campos
AND-OR
FPGAs: basados en bloques lógicos formados por
multiplexores o tablas (LUTs)
ROM
MASK READ-ONLY MEMORY
(Memoria de Máscara Programable de Solo Lectura).
En un circuito combinacional
que genera 2n minitérminos de
n variables en su plano AND.
 A pesar de tener solo 2
niveles cuando tiene muchas
entradas y salidas tienden a ser
lentas las comparaciones con los
circuitos lógicos.
PROM:
Programmable Read-Only Memory
(Memoria Programable de Solo Lectura),
Dispositivo el cual es programado por el usuario y
no borrable o reprogramable.
EPROM:
Erasable Programmable Read-Only
Memory
(Memoria Programable y Borrable de Solo Lectura);
este tipo de Memorias
se borran Mediante Luz
ultravioleta; con la
ventaja de que puede
ser programada por el
usuario.
EEPROM
Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
(Memoria Programable y Borrable Eléctricamente de Solo Lectura);
al igual que EPROM
puede ser programada
por el usuario
PAL
Programmable Array Logic
(Lógica en un Arreglo Programable),
la arquitectura de éste
PLD está compuesta
por AND programable y
el OR fijo.
Este dispositivo es el
intermedio entre una
PROM y un PLA.
PLA
Programmable Logic Array
( Arreglo Lógico Programable )
tiene tanto la matriz AND
como la matriz OR
programables.
De forma que solo se
seleccionan los productos de
términos necesarios para las
diferentes aplicaciones.
PLC AUTÓMATA
PROGRAMABLE
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Descripción de un PLC
son pequeños
dispositivos que
tienen infinidad
de usos en la
industria,
que van
prácticamente para
el control de una
línea de producción.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
es un dispositivo de estado sólido.
diseñado para controlar procesos secuenciales
(una etapa después de la otra) que se ejecutan en
un ambiente industrial.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
 es
un
sistema,
porque
contiene
todo
lo
necesario para operar,
 y es industrial, por tener todos los registros
necesarios para operar en los ambientes hostiles
que se encuentran en la industria.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
FUNCIONES DEL PLC
Recoger datos de las fuentes de entrada a través
de las fuentes digitales y analógicas.
Tomar
decisiones
en
base
reprogramados.
Almacenar datos en la memoria.
a
criterios
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
FUNCIONES DEL PLC
Generar ciclos de tiempo.
Realizar cálculos matemáticos.
Actuar sobre los dispositivos externos mediante
las salidas analógicas y digitales.
Comunicarse con otros sistemas externos.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
 Los PLCs pueden ser programados para
controlar cualquier tipo de máquina.
 Son automáticos, es decir son aparatos que
comparan las señales emitidas por la máquina
controlada y toman decisiones en base a las
instrucciones
programadas,
para
estable la operación de dicha máquina.
mantener
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
¿De que partes esta compuesto un PLC?
se puede dividir en diferentes partes, las cuales
pueden estar integradas o por módulos:
Fuente de alimentación
Unidad de procesamiento central (CPU)
Módulos de entradas/salidas
Módulo de memorias
Unidad de programación
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Fuente de alimentación
La función de la fuente de
alimentación, es
suministrar la energía
eléctrica a la CPU y
demás tarjetas del PLC.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
CPU
La unidad central de procesamiento
como su nombre lo indica se
encarga se encarga de interpretar
cada una de las instrucciones que
tiene programado el PLC.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
MÓDULOS
Son una de las
características
prescindibles ya que a
través de ellos es
posible hacer una
conexión física entre
el CPU y el sistema a
controlar.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
MÓDULO DE ENTRADA: A través de este modulo se le
manda una retroalimentación al PLC para que este
pueda procesar los datos.
MÓDULO DE SALIDA: Una vez que el PLC
recibe la
retroalimentación y procesa los datos en base a su
programa manda una respuesta a los actuadores para
controlar el proceso.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
MÓDULOS DE MEMORIAS
En los módulos de memoria es donde se guarda el
programa del PLC.
TIPOS DE MEMORIAS
RAM
ROM
PROM
EAROM
NVRAM
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
¿QUE TIPOS DE PLC EXISTEN?
Nano
Compacto
Modular
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
NANO
Generalmente integran la
fuente de alimentación, la CPU y
las entradas y salidas
maneja un conjunto reducido
de entradas y salidas
el tipo nano permite manejar
entradas y salidas digitales y
algunos módulos especiales.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
COMPACTO
Tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU
y los módulos de entrada y salida en un solo módulo
principal
 permiten manejar desde unas pocas entradas y
salidas hasta varios cientos pero no pueden expandir
sus modelos
su tamaño es superior a los de tipo Nano
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
COMPACTO
soportan una gran variedad de
módulos especiales, tales como:
entradas y salidas análogas
módulos contadores rápidos
módulos de comunicaciones
interfaces de operador
expansiones de entrada y
salida
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
MODULAR
pueden ser
configurados
conforme a las
necesidades
cada modulo
esta por
separado.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
El lenguaje de programación para PLC son
mucho muy variados pero de todos esos, solo hay
3 que son los más utilizados:
la programación en escalera
la lista de instrucciones
la programación por instrucciones.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
PROGRAMACIÓN EN ESCALERA:
Es un tipo de programación gráfica, también se le puede
programar por VHDL, pero normalmente es por gráficos.
Es conocida como lenguajes de contactos.
P LC
Cuando un contacto está abierto, permite la entrada de un dato (1)
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
CONTACTO ABIERTO.
Cuando un contacto está abierto,
permite la entrada de un dato (1)
CONTACTO NEGADO
Impide la entrada de señales
o datos (0)
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
BOBINA.
Se activa cuando, desde su
izquierda le entra una entrada.
Sirve para poder activar nuevas
áreas o bobinas
BOBINA NEGADA.
Este elemento se niega
cuando a su izquierda le
llega
una
negación (0).
entrada
de
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
BOBINA SET.
Una vez puesta en 1 no se
podrá desactivar a cero a menos
que una que su contraparte, la
Bobina Reset, lo haga.
BOBINA RESET.
Esta bobina solo tiene la
funcionalidad de para los
procesos de la Bobina Set.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
BOBINA JUMP.
Sirve para saltarse instrucciones
y poder indicarle a que punto
llegar
y
además
subprogramas..
de
realizas
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Se le llama escalera por que es similar a una
escalera ya que contiene dos rieles verticales, y
rieles horizontales que en este caso serian los
escalones.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Algunas de las principales características son:
 Los 2 rieles verticales son la alimentación del circuito para
vcd uno es el voltaje y el otro es la tierra, en caso de vca son
L1 y 2.
Las instrucciones de entrada se colocan en el lado izquierdo
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Las instrucciones de
salida se colocan en el lado
derecho
La mayoría de los plc
permiten colocar en paralelo
varias salidas.
El procesador del plc lee
los datos de arriba a abajo y
de izquierda a derecha
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
DIAGRAMA DE BLOQUES.
utilizan símbolos lógicos para representar al
bloque de función
Las salidas lógicas no requieren incorporar
una bobina de salida, porque la salida es
representada por una variable asignada a la
salida del bloque.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
DIAGRAMA DE BLOQUES.
El diagrama de funciones lógicas, resulta
especialmente cómodo de utilizar
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
DIAGRAMA DE BLOQUES.
Características:
Las salidas de los bloques funcionales no se
conectarán entre sí.
La evaluación de una red estará terminada antes
de la siguiente
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
DIAGRAMA DE BLOQUES.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
LISTA DE INSTRUCCIONES
Este tipo de lenguaje es el mas antiguo y es la base para
todos los demás lenguajes de programación
es precursor de el diagrama escalera ya que se usaba
cuando las computadoras aun no tenían capacidad gráfica.
Todos los lenguajes finalmente vana a ser traducidos a
lista de instrucciones.
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
LISTA DE INSTRUCCIONES
CARACTERÍSTICAS:
Todos los lenguajes se
pueden traducir a lista de
instrucciones, pero no al revés
La programación es mas
compacta
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
TEXTO ESTRUCTURADO
se compone de una serie de instrucciones que se
pueden ejecutar, como sucede con los lenguajes
superiores, de forma condicionada
(“IF..THEN..ELSE”) o en bucles secuenciales
(WHILE..DO).
P LC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
TEXTO ESTRUCTURADO
Características:
Trata indistintamente las
mayúsculas y las minúsculas.
Soporta instrucciones
aritméticas complejas.
Soporta ciclos de iteración
(repeat – until, while – do)