Lògica cablejada

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Rack de lògica cablejada amb relés electromecànics i relés temporitzats electrònics.

Lògica cablejada o lògica de contactes és una forma de realitzar controls, en què el tractament de dades (botonería, caps de cursa, sensors, presostats, etc.), S'efectua en conjunt amb contactors o relés auxiliars, sovint associats a temporitzadors i comptadors.

En l'accepció dels tècnics electromecànics, la lògica cablejada industrial és la tècnica de disseny de petits a complexos autòmats utilitzats en plantes industrials, bàsicament amb relés cablejats. En l'accepció dels tècnics en telecomunicacions i en informàtica, la lògica cablejada utilitza portes lògiques discretes (TTL, CMOS, HCMOS), per implementar circuits digitals de comunicacions i ordinadors.

La lògica cablejada industrial consisteix en el disseny d'automatismes amb circuits cablejats entre contactes auxiliars de relés electromecànics, contactors de potència, relés temporitzats, díodes, relés de protecció, vàlvules oli-hidràuliques o pneumàtica si altres components. Els cablejats inclouen funcions de comandament i control, de senyalització, de protecció i de potència. La potència a més de circuits elèctrics comprèn els circuits pneumàtics (comandament per aire a pressió) o oli hidràulics (comandament per oli a pressió). Crea automatismes rígids, capaços de realitzar una sèrie de tasques en forma seqüencial, sense possibilitat de canviar variables i paràmetres. Si s'ha de realitzar una altra tasca serà necessari realitzar un nou disseny. S'empra en automatismes petits, o en llocs crítics, on la seguretat de persones i màquines, no pot dependre de la falla d'un programa de computació.

En sistemes grans també es fa servir el autòmat programable, entre els quals es troben els PLC controlador lògic programable, la Unitat Terminal Remota (UTR) o els relés programables o ordinadors o servidors d'ús industrial . Aquests autòmats no es programen en llenguatges tradicionals com qualsevol ordinador, es programen en Ladder, llenguatge en el qual les instruccions no són res més que línies de lògica cablejada. Així el coneixement de la lògica cablejada és de fonamental importància per a qui programa un autòmat programable o PLC. La lògica cablejada més que una tècnica, avui en dia constitueix una filosofia que permet estructurar circuits en forma ordenada, prolixa i segura, sigui en circuits cablejats o programats. La pràctica de la lògica cablejada ha estat assimilada per altres branques de la tecnologia com les telecomunicacions i la informàtica, amb la introducció del cablejat estructurat en edificis, oficines i locals comercials, llocs on és poc usual el maneig d'esquemes i dibuixos de les instal·lacions elèctriques, excepte la de potència, l'elaboració de projectes de detall i el cablejat en forma ordenada mitjançant l'ús borneras i regletes, que van passar a anomenar-se "patcheras" en el cas de les xarxes de dades i telefonia.

A continuació es descriuen els elements, circuits bàsics i la filosofia comunament emprada en la lògica cablejada. Els dibuixos dels components presentats no segueixen una normativa en particular, corresponent a l'estil europeu de dibuix d'esquemes elèctrics (normes CEI internacional, DIN d'Alemanya, NF de França).

Estats OFF i ON[modifica | modifica el codi]

Des d'un punt de vista teòric la lògica cablejada opera de la mateixa manera que la lògica tradicional, on les variables només poden tenir dos estats possibles, "veritable" o "fals". A la lògica cablejada "veritable" és igual a un relé energitzada o en ON, en el cas dels contactes l'estat "veritable" és el contacte TANCAT. A la lògica cablejada un "fals" és igual a un relé desenergizado o en OFF, per als contactes l'estat "fals" és el contacte OBERT. o aquestes pots ser totes les Estradas que creuen pel circuit primari les obertes

Variables lògiques emprades en lògica cablejada en comparació amb la lògica, circuits digitals, pneumàtica i oli-hidràulica.

En els circuits electrònics digitals o porta lògica, s'utilitza el sistema numèric binari, on veritable és igual a "1" i fals és igual a "0". Si es tracta d'un sistema pneumàtic o oli-hidràulic, "veritable" és igual a una vàlvula OBERTA i "fals" és igual a una vàlvula TANCADA. Si es tracta del comandament de la vàlvula, "veritable" correspon al comandament accionat (pot ser un solenoide, una palanca d'accionament manual o un simple volant), i "fals" correspon a l'estat no accionat del comandament.

Diferents formes de representar un esquema elèctric; l'esquema de connexions i l'esquema de principi.

Esquemes de connexió i esquemes de principi[modifica | modifica el codi]

Els relés i altres elements utilitzats en la tècnica de comandament i control, poden ser dibuixats amb els seus borns de connexió tal com són físicament, i després connectar amb conductors els diferents borns, conformant el que s'anomena un "esquema de connexió". L'esquema de connexió ha de donar les dades constructius i la ubicació de cada element, però no és la millor forma de representar un circuit a l'hora de comprendre i visualitzar el seu funcionament, com si ho és l'esquema de principi.

Esquema de Principi típic d'un cablejat de comandament i control.

Dibuixos i plànols[modifica | modifica el codi]

Els dibuixos o plànols dels esquemes de connexió i esquemes de principi, antigament eren realitzats per dibuixants tècnics en folis de paper de gran mida, per exemple; 1,50 x 2,00 metres, on es dibuixaven tots els cables del circuit en un només foli. Actualment els dibuixos són realitzats directament pels electricistes, en programes CAD i impresos en fulls A4 o A3. Un circuit d'automatització de lògica cablejada es dibuixa en diverses fulles numerades, i els cables i aparells són referenciats d'un full a una altra, marcant el nombre de fulla i les coordenades columna-fila on es troba el cable, born o aparell cablejat.

Exemples de diferents formes d'identificar un cablejat de lògica cablejada.

Identificació del cablejat i borneras[modifica | modifica el codi]

Perquè un circuit de lògica cablejada pugui funcionar correctament, és primordial comptar prèviament amb el dibuix del mateix, on s'identifiquen tots els cables i borneras de connexió, per a després fer el muntatge i revisar el correcte cablejat de tots els elements. Perquè això últim sigui possible és necessari posar identificadors o marcadors alfanumèrics en tots els cables i borns. Existeixen diferents criteris per realitzar la identificació dels cables, tenint cadascuna d'elles els seus avantatges i desavantatges. Bàsicament es poden identificar els cables segons els números de borneras o regletes de connexió, o d'acord amb una numeració arbitrària especificat en els plànols o dibuixos.

Els criteris d'identificació del cablejat són molts, alguns apunten a facilitar el muntatge o treball de l'electricista que realitza el cablejat, altres faciliten el treball del personal de manteniment de la instal·lació, altres són d'acord a la conveniència del projectista que dibuix els plànols. Alguns d'ells; 1) identificar els cables amb el nom-número de la bornera o born de connexió on arriba el cable, 2) 3) identificar els cables amb el nom-número de la bornera o born de connexió de l'extrem oposat del cable; 4) identificar els cables amb un número correlatiu de 00 a 99, on aquest número està marcat en el dibuix o pla com a número del cable, es pot afegir el nombre de full del dibuix on es troba el cable, i 5) els números dels cables es corresponen amb la numeració de la bornera principal del circuit els números no es repeteixen en una altra bornera; 6) mitjançant signes, lletres i números que denoten la funció del cable, com la polaritat+P i-P, comandaments d'obertura i tancament, funcions de protecció, etc.

Formació de polaritat de comandament en un circuit de lògica cablejada, polarització amb corrent continu i polarització amb corrent altern.

Barres de Polaritat[modifica | modifica el codi]

Les barres de polaritat+P i-P són les que permeten energitzar les bobines dels relés amb els contactes. Normalment es denominen +P i -P, però poden tenir una altra lletra o llegenda qualsevol, i ser una tensió tant de corrent continu com d'alterna. La tensió de polaritat, normalment aquesta cablejada a elements de control en possible contacte amb les persones, per exemple; polsadors manuals, controls de nivell de líquids, sensors de posició o instruments de mesura. Per aquest motiu, per raons de seguretat per a les persones, aquesta tensió ha d'estar aïllada galvànica de terra, normalment amb un aïllament d'1 a 2 KV. Les tensions estàndard utilitzades en corrent continu són: 24, 48, 110, 125, 220 i 250 V. Les tensions estàndard en corrent altern són: 24, 110-120, 220-240 i 380-400 V

Formació de polaritat de comandament en un circuit de lògica cablejada d'un servei essencial, on no pot aturar el servei en cas de tall d'energia.

Serveis essencials[modifica | modifica el codi]

A lògiques cablejades per comandament i control de serveis essencials, el corrent continu es recolza amb un banc de bateries del tipus estacionari. Si s'ha pres la decisió d'usar corrent altern, el comandament i control de serveis essencials es realitza amb un ondulador o inversor CC/CA.

Distribució de polaritat positiva+P per mitjà d'una garlanda, i distribució per mitjà d'una barra de polaritat construïda amb un bloc de borneras en pont.

Distribució de polaritats[modifica | modifica el codi]

En circuits petits, amb uns pocs relés la polaritat s'arma mitjançant una garlanda que va saltant entre els borns que van connectats a la polaritat. En circuits de lògica cablejada majors, com autòmats industrials, aquesta pràctica és poc comú, ja que comporta alguns inconvenients en cas de falsos contactes en algun dels borns, la qual cosa comporta la pèrdua de la polaritat en tota la garlanda, provocant una falla massiva del sistema. La solució a aquests problemes consisteix a armar barres de polaritat amb borneras o regletes de connexió en pont, les que ja vénen proveïdes pels fabricants de borneras.

Les borns i relés en general, van muntats sobre rails, existint dos tipus bàsics, l'asimètric i simètric, també conegut com rail omega.

Muntatges[modifica | modifica el codi]

El muntatge de la lògica cablejada es realitza en gabinets o armaris estancs, on sobre un fons mort o sobre rails verticals, coneguts com a rack en anglès de 19 ", es cargolen en forma horitzontal els anomenats rails asimètrics i simètrics, on es len els relés , fonts d'alimentació, elements de potència com els contactors, i protecció com portafusibles o claus termo-magnètiques. Els rails més econòmics són de xapa galvanitzada, els de millor qualitat són d'acer amb protecció superficial de cadmi.

Bornera frontera d'arribada dels cables armats al gabinet que conté la lògica cablejada.

Bornera Frontera[modifica | modifica el codi]

Els cables de comandament que van del gabinet de la lògica cablejada a la planta o al camp, són cables armats, rígids a causa del fleix de protecció mecànica i/oa una pantalla de coure o alumini, la qual és aterrida en ambdós extrems. Aquesta rigidesa impedeix realitzar el cablejat directament fins als borns dels relés de la lògica cablejada. Per resoldre aquest problema s'utilitzen borneras frontera, on arriben els cables armats des de la planta i surten cap a l'interior del gabinet cables monopolars i flexibles, cables de comandament o de potència. Per a l'ingrés dels cables al gabinet es fan servir els anomenats passa cables o premsaestopes, que impedeixen l'entrada d'insectes, pols i humitat al gabinet.

La denominació relé comprèn, a més del relé electromecànic, a tot dispositiu elèctric o electrònic amb entrades analògiques o digitals, i amb una o més sortides per contactes secs.

Relés[modifica | modifica el codi]

A la lògica cablejada, la menció de "relé" comprèn diversos equipaments elèctrics i electrònics, de diferent tecnologia i funció. Tots aquests equips, aparells o instruments, són considerats com a "relés" en la mesura que comptin amb contactes elèctrics NA o NC de sortida, i realitzin una funció particular de Lògica cablejada. Les entrades poden ser bobines, circuits de mesura de tensió, corrent, temperatura, nivell, accionaments físics i manuals, comandaments remots, per cable o per radiofreqüència.

Així per exemple, un relé pot ser un control de nivell o temperatura, un relé electromecànic, un contactor amb contactes auxiliars, un relé de sub o sobre tensió, un relé de protecció i desenes d'altres funcions, que diferents fabricants d'equipament industrial cataloguen com "relés".

Elements o components bàsics utilitzats en lògica cablejada.

Elements de comandament[modifica | modifica el codi]

Els elements de comandament bàsics en lògica cablejada són els següents;

Una de les formes de dibuixar els contactes normal obert, normal tancat i la bobina de relé, i polaritat. En aquest cas hi ha els dibuixos d'acord a normes europees elements.

Contactes NA i NC[modifica | modifica el codi]

Els contactes elèctrics dels relés poden ser contactes normalment oberts NA, o normalment tancats NC. En els esquemes de connexió i de principi sempre es dibuixa el contacte en la seva posició de repòs, amb la bobina del relé desenergizada o en OFF. El contacte NC es dibuixa tancat i el contacte NA es dibuixa obert. Els relés es dibuixen sense energitzar.

Primera xifra: Número d'ordre a la cambra de contacte

Segona xifra:

1 o 2: N.C.

3 o 4: N.A

5 o 6: especial N.C.

7 o 8: especial N.A.


Les funcions lògiques emprades en lògica cablejada són les mateixes que les utilitzades per a l'electrònica digital o de comportes lògiques.

Funcions Lògiques[modifica | modifica el codi]

Les funcions lògiques emprades en la lògica cablejada són les mateixes que en els circuits digitals o comportes lògiques. L'anomenada comunament repetició de contacte, "buffer" en un circuit digital. La inversió en un contacte normal tancat, el NOT (negació) en circuit digital: El AND lògic (funció "i"), aconseguida amb contactes en sèrie. L'OR lògic (funció "o"), aconseguit amb contactes en paral·lel.

La funció auto-manteniment de la lògica cablejada guarda similitud amb l'eslip-flop o bi-estable de l'electrònica digital.

Relé auto mantingut[modifica | modifica el codi]

Un relé amb auto-manteniment és un relé on un contacte auxiliar manté el relé energitzada, després que el contacte d'arrencada tanca i obre. El contacte d'aturada tipus NC, desenergiza el relé. En l'electrònica digital és equivalent a un Biestable o Flip-Flop.

Hi ha moltes funcions de temps o de temporització, però tres d'elles són les més conegudes, la temporització al tancament, a l'obertura i pols o monoestable.

Funcions de Temporització[modifica | modifica el codi]

Hi ha relés temporitzats de diversos tipus, però tres funcions bàsiques són: la temporització al tancament, temporització a l'obertura i l'emissió d'un pols temporitzat al tancament. En els dos últims casos el relé temporitzat deure alimentar-se des d'una connexió independent a la de la bobina. Els contactes temporitzats es representen mitjançant un paraigües que s'oposa al moviment.

Tot circuit automàtic sempre compta amb un comandament manual per prova, manteniment i emergències. La selecció es realitza amb una clau selectora Manual-Automàtic.

Comandament Manual i Automàtic[modifica | modifica el codi]

En tot automatisme sempre és convenient comptar amb la possibilitat de triar entre un comandament manual per polsadors, i un comandament automàtic per nivell, pressió, temperatura, etc. La selecció es realitza per claus selectores manual/automàtic. Per raons de seguretat de les persones i equips, sempre es deixa fora de la selecció el mà de parada manual i automàtica, per exemple per nivell baix, als efectes de prevenir que una bomba quedi succionant a buit i es faci malbé.

Protecció[modifica | modifica el codi]

Les funcions de protecció han de guardar en la mesura possible independència dels circuits de comandament, de manera de funcionar amb comandaments en manual, en automàtic i en casos de falla. En el dibuix previ, el contacte KTH de relé tèrmic i el flotador NV2 són elements de protecció en sèrie amb el circuit de comandament manual i automàtic.

La senyalització d'estats i alarmes es realitza amb lluminosos o llums de senyalització. La senyalització es polaritza amb una polaritat independent de la de comandament, als efectes d'evitar inconvenients en el comandament en cas de falla d'un lluminós.

Senyalització[modifica | modifica el codi]

La senyalització comprèn la indicació dels estats de marxa, parada, falla o defectes, posició d'interruptors oberts o tancats. Per a això s'empra lluminosos amb làmpada incandescent o amb LED. El llum en energitzada mitjançant contactes auxiliars de contactors i interruptors, o amb relés que copien la posició d'aquests. En autòmats de relés de grans dimensions, la polaritat emprada per a la senyalització és independent de la polaritat de comandament, ja que un curtcircuit en un lluminós no hauria de deixar fora de servei l'autòmat.

Els colors dels polsadors de comandament, i els lluminosos d'estats i alarma, són elegits d'acord a normes internacionals com la CEI 73.

Codi de Colors[modifica | modifica el codi]

Per a la senyalització en polsadors de comandament i làmpades o lluminosos, es fan servir diferents colors. A Europa s'utilitza la norma CEI 73.

Un enclavament evita que comandaments contradictoris puguin accionar al mateix temps. Hi ha diverses formes de resoldre'ls, dues d'elles són l'enclavament entre polsadors, una altra és entre les bobines de comandament dels relés o contactors.

Enclavaments[modifica | modifica el codi]

Els enclavaments impedeixen que dos ordres de comandament contradictòries tinguin efecte simultàniament. Hi ha moltes formes de realitzar-lo, elèctricament en les botoneres o polsadors de comandament, entre relés, al circuit de potència i fins mecànicament entre motors amb funcions oposades.

Exemple de comandament seqüencial amb estats 1, 2, 3 ,..., accionats inicialment per un polsador.

Ordre seqüencial[modifica | modifica el codi]

Com el seu nom ho diu, un comandament seqüencial és un circuit amb una seqüència d'estats per defecte, i dependents de certes entrades del sistema (polsadors, detectors, etc.). Les seqüència poden ser fixa, produïdes per un rellotge electromecànic (motor elèctric amb un reductor, lleves i contactes de sortida). Per exemple, els controls automàtics de les rentadores domèstiques, forns de microones, etc. Les seqüències no fixes, són produïdes per cadenes de relés temporitzats, on en complir el temps de retard programat per a un relé, es dispara el recompte de temps del relé temporitzat corresponent a l'estat següent. Per projectar i dissenyar sistemes de lògica cablejada complexos, es fan servir diagrama de flux, on els diferents estats del diagrama després es veuen reflectits en relés automanteniment, i les entrades es corresponen a polsadors i detectors del circuit de comandament.

  • L'autor considero que no ha tingut en compte l'anotació bé en els Contactors, pel fet que si l'últim contacte que posa com a tancat, és del contactor 4 i aquest no existeix, no es podria realitza aquest circuit.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]