Compuertas Lógicas en Ladder
hace 2 años · Actualizado hace 2 años
Para poder programar un PLC de una manera más eficiente y reducir el riesgo de ambigüeda al programar algoritmos, es una gran ventaja dominar la lógica digital. Es muy común que las salidas físicas y memorias internas sean controladas por una combinación de estado de otras variables y señales de entrada.
Aqui presentaremos las compuertas lógicas en ladder básicas, pero elementales, y cómo los cálculos son realizados por el PLC basados en el álgebra booleana. Hay 3 funciones lógicas básicas: AND, OR y NOT. Además, hay una función que se usa con frecuencia llamado Exclusive OR (XOR) junto con combinaciones de AND, OR y NOT.
Antes de continuar, en caso de que quieras complementar la información de las compuertas lógicas, te recomiendo revisar el artículo de "Introducción al Lenguaje Ladder".
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Compuertas Lógicas en Ladder Elementales
Estas funciones básicas se muestran a continuación junto con sus símbolos, expresiones funcionales y sus tablas de verdad.
Tablas de Verdad
Cada función booleada tiene su propia tabla de verdad, dicha tabla se usa para previsualizar el resultado (Salida) dependiendo del estado de sus entradas, el objetivo es tener todas las combinaciones posibles a la entrada y saber que resultado se obtiene en su salida para cada una de las combinaciones.
Compuerta Lógica "YES"
Esta compuerta tiene la caracteristica que solo tiene 1 entrada y 1 salida. El estado de su salida dependerá del estado en el que se encuentre su entrada. En ladder se representa con un Contacto Normalmente Abierto (NO). A continuación se muestra su símbolo, su tabla de la verdad y un video que muestra su funcionamiento con el que podemos comprobar los resultados de la table de verdad.
En el video se muestran 2 variables, "A" y "S1". Tenemos un Contacto Normalmente Abierto (NO) que corresponde a la variable "A", por lo tanto su comportamiento depende del estado lógico de dicha variable. Al inicio "A" se encuentra en "FALSE" por lo tanto el Contacto Normalmente Abierto no permite el paso de la energía pero cuando cambiamos el valor de la variable "A" a "TRUE" ahora si, el Contacto NO permite el paso de la energía energizando la bobina "S1".
Compuerta Lógica "NOT"
Para el caso de la compuerta lógica NOT, el resultado de su salida será el estado lógico de su entrada invertido. Es decir, si se tiene un 1 lógico en la entrada, la salida será un 0 y si se tiene un 0 lógico en la entrada el resultado será 1. En ladder se representa con un Contacto Normalmente Cerrado (NC).
A continuación se muestra su símbolo, su tabla de la verdad y un video que muestra su funcionamiento con el que podemos comprobar los resultados de la tabla de verdad.
En el video podemos observar el estado de la variable "A" y "S1". Al inicio "A" se encuentra en "FALSE" pero como se utiliza un Contacto Normalmente Cerrado (NC), su estado se invierte a"1 Lógico" permitiendo el paso de la energía y activando la bobina "S1". Después vemos que al cambiar el estado de la variable "A" a "TRUE" el contacto Normalmente Cerrado (NC) invierte la señal a "0 Lógico" y ya no permite el paso de la energía, por lo tanto "S1" cambia a "0 Lógico".
Compuerta Lógica "OR"
La compuerta Lógica "OR" tiene la característica que su salida cambia al estado de "1 Lógico" cuando tiene al menos una de sus entradas en "1 Lógico". La representación en Ladder de la compuerta lógica OR es la de elementos en paralelo.
En el video aparecen 3 variables, "A", "B" y "S1". Como lo mencionamos anteriormente, la compuerta OR se puede representar con elementos en paralelo, en este caso 2 Contactos NO.
Al inicio las variables "A" y "B" se encuentran en "FALSE", por lo tanto, al no tener al menos una de sus entradas en "1 Lógico" la salida será un 0 así que la bobina "S1" permanece apagada. Después, al poner cualquier variable (A o B) en "TRUE" la salida cambia a 1 encendiendo la bobina "S1".
Compuerta Lógica "NOR"
Podríamos decir que esta compuerta lógica es una combinación de una compuerta OR seguida de una compuerta NOT. Podemos usar la tabla de verdad de la compuerta OR y después invertir el resultado para cada una de las combinaciones. Por lo tanto, al contrario que con la compuerta OR, en la compuerta NOR la salida permanecerá activa solamente si sus entradas se encuentra en estado "0 Lógico".
En el siguiente video aparecen 3 variables, "A", "B" y "S1". Como lo mencionamos anteriormente la compuerta NOR es una combinación de OR y NOT, por lo tanto en Ladder en el primer escalón colocamos la función OR (Contactos NO en paralelo) y el resultado lo almacenamos en una variable "NOTT" y en el segundo escalón colocamos la función NOT (Contacto NC) para al final ver el resultado en "S1".
De esta manera, podemos ver que el primer escalón se comporta como una compuerta OR, al tener al menos una entrada en "1 Lógico" se enciende la bobina "NOTT" pero en el segundo escalón se invierte el estado gracias al uso de la compuerta lógica NOT representada como el contacto NC "NOTT".
Nota: la variable "NOTT" solamente se utiliza como memoria interna, al final el resultado de la compuerta NOR es el estado de "S1".
Compuerta Lógica "AND"
Esta compuerta lógica pondrá su salida en "1 Lógico" siempre y cuando todas sus entradas estén en 1. Si al menos una de las entradas se encuentra en "0 Lógico" la salida se apagará. La manera de representar la compuerta AND en Ladder es colocando elementos en Serie.
La siguiente lógica representa una compuerta logica AND, se muestran 2 Contactos NO que pertenecen a las variables "A" y "B" respectivamente, como podemos ver, la bobina "S1" solo se activa cuando las variables A y B se encuentran en "1 Lógico", es decir, cuando todas las entradas están en 1.
Compuerta Lógica "NAND"
Podríamos decir que esta compuerta lógica es una combinación de una compuerta AND seguida de una compuerta NOT. Podemos usar la tabla de verdad de la compuerta AND y después invertir el resultado para cada una de las combinaciones. Por lo tanto, al contrario que con la compuerta AND, en la compuerta NAND la salida solo estará apagada si todas sus entradas se encuentran en estado "1 Lógico".
En el siguiente video aparecen 3 variables, "A", "B" y "S1". Como lo mencionamos anteriormente la compuerta NAND es una combinación de AND y NOT, por lo tanto en Ladder en el primer escalón colocamos la función AND (Contactos NO en serie) y el resultado lo almacenamos en una variable "NOTT" y en el segundo escalón colocamos la función NOT (Contacto NC) para al final ver el resultado en "S1".
De esta manera, podemos ver que el primer escalón se comporta como una compuerta AND, solo al tener ambas entradas en "1" se enciende la bobina "NOTT" pero en el segundo escalón se invierte el estado gracias al uso de la compuerta lógica NOT representada como el contacto NC "NOTT".
Compuerta Lógica "XOR"
Esta es una variante especial de OR que se llama XOR. A diferencia de un OR ordinario, la salida aquí es "1 Lógico" cuando solo una de las entradas es "1 Lógico" .
En el siguiente video se puede corroborar la tabla de verdad de la compuerta XOR. La salida "S1" solo se enciende cuando solamente 1 entrada esta en "TRUE".
Compuerta Lógica "XNOR"
Esta compuerta es una combinación de las compuertas lógicas XOR y NOT. Por lo tanto su comportamiento será el contrario al de la compuerta XOR. Su salida solo se pondrá en "1 Lógico" cuando ambas entradas tengan el mismo estado lógico, 0 o 1.
En el siguiente video se puede corroborar la tabla de verdad de la compuerta XNOR. La salida "S1" solo se enciende cuando ambas entradas tienen el mismo estado lógico.
Con estas funciones podemos construir muchos circuitos útiles, espero que sea de ayuda la información aquí mostrada.
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