MICROCONTROLADORES PIC-AVR Y SU APLICACIÓN. PRÁCTICA EN EL
ÁMBITO DE LA ... Microcontroladores PIC y AVR, Programar en forma Gráfica a
los.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Título: “PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC-AVR Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA”
Autor: Edgar del Aguila Vela
Resolución: R.R. N°1180-2011-R, del 23-11-2011 Periodo de ejecución: 01-11-2011 al 31-10-2012
CALLAO, OCTUBRE DEL 2012
PERÚ
INDICE I.-RESUMEN II.-INTRODUCCIÓN III.-ANTECEDENTES 3.1.-HISTÓRICO Y FILOSÓFICO 3.2.-OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 3.2.1.-GENERALES 3.2.2.-ESPECÍFICOS 3.3.-ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN 3.4.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3.5.-HIPÓTESIS 3.6.-OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
4 6 8 8 10 10 10 10 12 16 16
IV.-MARCO TEÓRICO
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4.1.-CONCEPTOS GENERALES (FV) 4.1.1.-PROTOCOLOS 4.1.2.-ABREVIATURAS 4.1.3.-ARQUITECTURA DE MICROCONTROLADORES 4.1.3.1.-MICROCONTROLADOR PIC 4.1.3.2.-MICROCONTROLADOR AVR 4.1.4.-CONTROLADOR Y MICROCONTROLADOR 4.1.5.-DIFERENCIA ENTRE MICROPROCESADOR Y MICROCONTROLADOR 4.1.6.-RECURSO COMUNES A TODOS LOS MICROCONTROLADORES 4.1.7.-DESARROLLO DEL SOFTWARE 4.1.8.-SISTEMAS SECUENCIALES 4.1.9.-MIGRACIÓN DE LÓGICA CABLEADA A LÓGICA PROGRAMADA 4.2.-CONCEPTOS ESPECÍFICOS (DV) 4.2.1.-CONSTRUCTOS 4.2.1.1.-MODELAMIENTO DE LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA A.-REQUERIMIENTOS PARA LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA DEL MICROCONTROLADOR. B.-ENSAYOS PARA LA APLICACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE PROGRAMACIÓN GRÁFICA. C.-PROGRAMACIÓN GRÁFICA POR LADDER Y DESEMPEÑO DEL MICROCONTROLADOR PROGRAMADO. 4.2.1.2.-TERMINOLOGÍAS V.-MATERIALES Y MÉTODOS 5.1.-MATERIALES Y EQUIPOS 5.2.-METODOLOGÍA PARA CONTRASTACIÓN Y DEMOSTRACIÓN DE LA HIPÓTESIS VI.-RESULTADOS 6.1.-PROGRAMACIÓN GRÁFICA DEL MICRONTROLADOR PIC16F628A Y AVR ATMEGA8. VII.-DISCUSIÓN 7.1.-CONCLUSIONES 7.2.-OBSERVACIONES VIII.-REFERENCIALES IX.-APÉNDICE : APÉNDICE 1: ASIGNACIÓN DE PATAS: PIC16F628A APÉNDICE 2: ASIGNACIÓN DE PATAS: ATMEGA8 APÉNDICE 3: ARCHIVO EN HEXADECIMAL : VALORACIÓNPIC.HEX. APÉNDICE 4: ARCHIVO EN HEXADECIMAL : VALORACIÓNAVR.HEX. APÉNDICE 5: ARCHIVO EN HEXADECIMAL : ARRANQUE E-TPIC.HEX.
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APÉNDICE 6: ARCHIVO EN HEXADECIMAL : ARRANQUE E-TAVR.HEX.
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APÉNDICE 7 : DIAGRAMA LADDER EN LDMICRO DEL SISTEMA DE ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO, PARA PIC16F628A. APÉNDICE 8 : DIAGRAMA LADDER EN LDMICRO DEL SISTEMA DE ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO, PARA ATMEGA8. APÉNDICE 9 : USO DEL BURNER EN EL GRABADO DE LA PROGRAMACIÓN HACIA EL MICROCONTROLADOR. APÉNDICE 10:IMPLEMENTACIÓN CIRCUITAL DEL APLICATIVO
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X.-ANEXOS ANEXO 1: INTERCONEXIÓN TÍPICA DE UN REGULADOR AUTOMÁTICO DE TENSIÓN “AVR” ANEXO 2: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.CASOS TÍPICOS DE SISTEMAS DE ARRANQUE DE MOTORES TRIFÁSICO CON ROTOR JAULA DE ARDILLA ANEXO 3: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}. SISTEMA DE ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO CON ROTOR BOBINADO ANEXO 4: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.FRENADO DE MOTORES ANEXO 5: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA PROGRAMADA POR CONTROLADORES LÓGICO “PLC”.{10}.
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73 74 76
79
85
88 89
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I.-RESUMEN El presente informe corresponde a los procesos y resultados que han devenido del proyecto de investigación titulado “PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC-AVR Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA”. Siendo el objetivo principal Implementar procedimientos para obtener la Programación Gráfica de los Microcontroladores, aplicados al campo de la ingeniería eléctrica. Esto implica
desarrollar
Microcontroladores
procedimientos PIC
y
AVR,
de
Programación
Programar
en
forma
Gráfica Gráfica
de
los
a
los
Microcontroladores PIC y AVR, relacionados con los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, con lo que se estaría beneficiando directamente a los ingenieros electricistas de planta, y operadores de control quienes realizan tareas relacionadas con los procesos de control, mando y fuerza de los sistemas eléctricos, a nivel de generación, transmisión, distribución y utilización de la energía.
4 “
SUMMARY This report corresponds to the processes and outcomes that have become the research project entitled "GRAPHICAL PROGRAMMING AVR-PIC MICROCONTROLLERS AND THEIR PRACTICAL APPLICATION IN THE FIELD OF ELECTRICAL ENGINEERING". As the main objective Implement procedures for Graphical Programming of Microcontrollers, applied to the field of electrical engineering. This involves developing procedures Graphical Programming the PIC and AVR Microcontrollers, Programming in graphical form the PIC and AVR Microcontrollers, related to control processes, control and strength in the field of electrical engineering, which would be benefiting directly electrical engineers to plan and control operators who perform tasks related to control processes, control and electrical power systems at the level of generation, transmission, distribution and use of energy.
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II.-INTRODUCCIÓN La
presente
Investigación
titulada
“PROGRAMACIÓN
GRÁFICA
DE
LOS
MICROCONTROLADORES PIC-AVR Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA”, posee un enfoque experimental aplicada en materia de la programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, que según el estado de la técnica actual no es común en el contexto de la programación de los microcontroladores. Son conocidos y muy usados las programaciones de alto y bajo nivel que van desde el ASSEMBLER, lenguaje C, Visual Basic, entre otros, sin embargo otras tecnologías como los PLC, incorporan en su forma de programación ambas estructuras (entre ella la gráfica) que van desde una lista de instrucción (LI), Lenguaje C, Diagrama de escalera (LADDER) hasta GRAFCET, lo que ha determinado que esta tecnología haya calado grandemente en el ámbito de la ingeniería eléctrica, precisamente en la forma de programación gráfica. Sin embargo, la tecnología de los microcontroladores PIC y AVR, poco explorado está en el ámbito de la ingeniería eléctrica, a pesar de ser una tecnología, muy eficiente, en coste, velocidad, confiabilidad y operacionalidad, nada envidiable con respecto a los PLC. La razón del problema en no aplicar la tecnología de los Microcontroladores en la preferencia de los electricistas, radica en el INDICADOR: PROGRAMACIÓN, la forma del como se programan, conociendo que estos tienen una programación rigurosa como el ASSEMBLER por así señalarlo, las otras posibilidades existentes como VISUAL BASIC, LENGUAJE C++, entre otros tampoco han permitido que se adquiera interés por la tecnología de los Microcontroladores. Hasta aquí es auspicioso plantear la solución al problema: El Ingeniero Electricista, puede contar con un instrumento valioso, para: 1.-Aplicar Programación Gráfica, a los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, 2.-Usar la Tecnología de los Microcontroladores PIC y AVR, en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica. 3.-Dar Estabilidad al Sistema de Generación, Transmisión, Distribución y Utilización, que incorporen la utilización de los Microcontroladores en cada uno de sus procesos. Aporte Científico y Tecnológico: La validación de los procedimientos para obtener la Programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, optó por la tecnología de los Microcontroladores, en los procesos de control, mando y fuerza que incorporan cada uno de los sistemas eléctricos, propio de las tareas del operador electricista. La validez depende en gran medida de una adecuada articulación entre la lógica cableada con su correspondiente par de circuito de mando y control. La validación se 6 “
ha hecho mediante pruebas de puesta en marcha, lo que incluye la validación de los modelos de los sistemas de mando y control, del proceso. Valor de la Investigación: Urge incorporar en la formación del operador electricista, el modelo de programación Gráfica, de los Microcontroladores sean del tipo PIC o AVR, como herramienta tecnológica, para desarrollar proyectos de automatización y control dentro del área de su competencia, conocido es que el Sistema Eléctrico Nacional, está integrado por los Sistemas de: Generación, Transmisión, Distribución y Utilización, donde los sistemas de mando y control están directamente asociadas con dichos procesos a automatizar y controlar, asimismo mediante este desarrollo tecnológico, será posible generar las condiciones de excitación o disparo, de cada uno de las interfaces de potencia, en el tratamiento para la conmutación de los elementos sólidos de potencia que permiten manejar la carga, de manera que el Ingeniero Electricista por necesidad y deber concreto, requiere de herramientas tecnológicas que incorporar como la planteada en el presente proyecto, que es en esencia el valor propio de la investigación propuesta.¿Cómo no plantear a los Ingenieros Electricistas, la programación de la Tecnología de los Microcontrolodores, para hacer de ella una tecnología de aplicación directa en la sistematización de los procesos de competencia eléctrica? La presente investigación se justifica por su Naturaleza: La investigación es de naturaleza aplicada en materia de la Programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, y corresponde su confiabilidad a la validación de los procedimientos que ellas incorporan, para aplicarse en los sistemas de competencia eléctrica, su naturaleza implica intrínsecamente a los operadores prácticos, como son Ingenieros y Técnicos. Dichos Operadores Prácticos son los indicados para que vinculen la aplicación práctica, es decir deben conocer esta herramienta de programación gráfica para aplicar los procedimientos, que hagan útil su utilización en el ámbito de su competencia. Asimismo se justifica por su Aporte Tecnológico: Por Sistematizar e implementar los procedimientos para obtener la PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC Y AVR, lo cual implica un avance tecnológico de aplicación. Es posible dentro de algunos años, que la tecnología de los microcontroladores tome el sitial que se merece, y su aplicación sea desmedidamente en el ámbito de la ingeniería eléctrica.
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III.-ANTECEDENTES 3.1.-Histórico y Filosófico 3.1.1.-Historia: El presente estudio relacionado a la PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC-AVR Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA, se sustenta en los
principios
que
gobiernan
holísticamente
la
conducta
de
los
Microcontroladores, refrendadas por los conocimientos que posibilitan el uso de las tecnologías modernas de programación como son: los lenguajes de programación de bajo y alto nivel manifestadas e integradas como software, y su relación con los sistemas de mando y control de la lógica cableada, que es la que se ajusta a estos circuitos y son las que conforman los procesos de aplicación en el área eléctrico. Las Experiencias Prácticas y sus resultados, obtenidos durante el dictado de la Cátedra de Electrónica Industrial y de Potencia, es una fortaleza que aporta grandemente en plantear el desarrollo de esta presente investigación, que considero un antecedente previo al desarrollo del mismo. Cabe resaltar que los procedimientos de la programación gráfica coordinan entre SOFTWARE, HARDWARE y FIRMWARE. La información que se detalla, son soporte de la presente investigación. 1.-JOSE M. ANGULO USATEGUI-IGNACIO ANGULO MARTÍNEZ. “Microcontroladores PIC”, España: Mc Graw Hill, 2003. Texto fundamental de diseño práctico de aplicaciones. 2.-EDGAR DEL AGUILA VELA. “Programación Gráfica de Microcontroladores”, Perú: UNAC-FIEE. Dictado de la cátedra de Electrónica Industrial y de Potencia, donde se aborda las herramientas teóricas y prácticas de la programación gráfica de los microcontroladores y su aplicación en los procesos de competencia eléctrica. 3.-LUIS CARBONELL PRADO “Microcontroladores”,2011.CCEISEDU.Tutorial fundamental para la comprensión de los microcontroladores, en conceptos dentro y fuera de variables. 4.-KUNDUR, P. S. “Power System Stability and control”. United States: Mc Graw Hill, 1994.Texto fundamental que evalúa la estabilidad y control de los sistemas de potencia. 8 “
5.-NIPLESOFT.NET “Entorno Visual para Programación de Microcontroladores PIC-AVR”, 2010.El presente informe detalla la programación de los microcontroladores, a través de un diagrama de flujo, en un entorno de alto nivel, generando el código assembler. 6.-FLOWCODE “Entorno Visual para Programación de Microcontroladores PICAVR”, 2011. El presente informe detalla la programación de los microcontroladores, a través de un diagrama de flujo, en un entorno de alto nivel, generando el código assembler. 7.-PORTAL WIKIPEDIA, 2011. El presente portal detalla bondadosamente información relevante de los microcontroladores, en su arquitectura, programación y tendencia actual.
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3.2.-Objetivos de la Investigación Los beneficiarios directos corresponden a los ingenieros electricistas de planta, y operadores de control quienes realizan tareas relacionadas con los procesos de control, mando y fuerza de los sistemas eléctricos,
a
nivel
de
generación,
transmisión,
distribución
y
utilización de la energía. 3.2.1.-General Implementar procedimientos para obtener la Programación Gráfica de los Microcontroladores, aplicados al campo de la Ingeniería Eléctrica. 3.2.2.-Específicos a).-Implementar
procedimientos
de
Programación
Gráfica
de
los
Microcontroladores PIC y AVR. b).-Programar en forma Gráfica a los Microcontroladores PIC y AVR, relacionados con los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica. c).-Beneficiar directamente con la tecnología de los Microcontroladores, en la forma de programarlos, a los Ingenieros Electricistas de Planta, y Operadores de Control quienes realizan tareas relacionadas con los procesos de control, mando y fuerza de los sistemas eléctricos, a nivel de generación, transmisión, distribución y utilización de la energía. 3.3.-Alcances de la Investigación La
investigación
es
de
Tipo
Aplicada.
Su
objetivo
es
implementar
procedimientos para Programar Gráficamente a los Microcontroladores PIC y AVR, para hacer una herramienta rigurosa, confiable y amigable de competencia para las labores propias del Ingeniero Electricista, en la programación de esta tecnología. La intención propia de programar la tecnología de los Microcontroladores en forma gráfica, radica en quitar la brecha adquirida por los electricistas, en la forma como se programan 10 “
convencionalmente, tal como lo podemos encontrar actualmente, que es lo que corresponde al ESTADO DE LA TÉCNICA, desde luego también se ha contemplado establecer la programación gráfica de los Microcontroladores, porque es la forma que se adapta sin traumas, la migración de la lógica cableada al tipo escalera, que es lo que manejan los electricistas. La experiencia adquirida dentro de la Cátedra del Curso de Electrónica Industrial y de Potencia, ha permitido formular el problema y a su vez sugerir la solución del mismo, contemplando la naturaleza e ímpetu que la especialidad implica. Asimismo, se ha contemplado la disponibilidad de materiales, equipos e instrumentos, con respecto a la ejecución propia que la investigación requiere, será de gran ayuda para desarrollar y concretar el presente proyecto de investigación, contar los equipos de los talleres de electricidad, de modo tal que para implementar los procedimientos propios de la investigación es conveniente, establecer previamente con buen criterio, la metodología, para la Programación Gráfica de los Microcontroladores y su Aplicación práctica en el campo de la Ingeniería Eléctrica. Todo ello con la finalidad de establecer las ventajas
comparativas
frente
a
la
forma
de
programación
de
los
Microcontroladores convencionalmente. La Determinación del procedimiento para
programar
gráficamente
los
Microcontroladores,
técnica
y
metodológicamente es factible, y debe hacerse con la finalidad no solo de otorgar una herramienta para programar los PIC y AVR, como se sugiere en el presente proyecto, sino además para mejorar la productividad tecnológica. Los beneficiarios directos serán los Ingenieros Electricistas, de campo y laboratorio, quienes realizan tareas relacionadas con la programación de los procesos de control mando y fuerza en el sistema eléctrico.
11 “
3.4.-Planteamiento del problema 3.4.1.- Descripción y Análisis del Tema La programación de los microcontroladores está relacionado con el desarrollo tecnológico, sea estructurada o programada,
que van desde el lenguaje
FUENTE como ASSEMBLER, hasta el QBASIC, lenguaje C, entre otros. El objetivo Biunívoco del presente proyecto busca presentar y aplicar una forma VISUAL y amigable en la programación de los microcontroladores PIC y AVR, sosteniendo rigurosidad y asociación con los sistemas de mando de la lógica cableada de un proceso de control vinculado en la aplicación de sistemas eléctricos, dicha lógica cableada es aquella que aplica cables, botoneras y contactos, con accesorios de temporización y conteo, que para construir el proceso se basa en dos medios: La retención y el enclavamiento, el primero válido para enganchar la alimentación de la bobina del contactor KM, a través de un contacto NA del mismo contactor; y el segundo válido para aislar la alimentación de la bobina de un contactor
KM2, a efecto de activar un
contactor KM1 (visceversa) para ello un contacto NC de ambos contactores, están vinculados para alimentar la bobina opuesta. La lógica cableada responde a la disposición: (1) SERIE de los contactos para
realizar la
operación producto y (2) PARALELO de los contactos para realizar la operación suma. Es de conocimiento que los PLC “Controladores Lógicos Programables”, disponen entre su forma de programar la técnica VISUAL del LADDER, siendo esta la que más aplican los operadores electricistas, en el desarrollo de procesos, en la línea de generación, transmisión, distribución y utilización. Casos concretos de gran aplicación son los tableros de mando, sin embargo, lo que se pretende en el presente proyecto de investigación, es aplicar técnicas de programación gráfica, para los microcontroladores PIC y AVR, con la finalidad de hacer amigable y de fácil migración entre tecnologías, un caso concreto por ejemplo para migrar del PLC al microcontrolador PIC y AVR; Sin embargo, es oportuno recalcar que no es conocido y difundido esta forma gráfica de programar los PIC y AVR, pues el estado de la técnica, así lo determina. Es de gran importancia este tipo de programación, por sostener rigurosidad en sus conceptos y constructos, esto 12 “
implica sostener holísticamente que existe (1) A NIVEL DEL BURNER: software, hardware y firmware; y (2) A NIVEL DE PROGRAMACIÓN: software. Ambos niveles son complementarios en la articulación del PIC, como un elemento embebido, de trascendencia e importancia desde todo punto vista para hacer de ella una tecnología de gran aplicación en el ámbito de la ingeniería eléctrica, ello se ha podido demostrar durante la cátedra de electrónica industrial y de potencia, dictada en la escuela profesional de Ingeniería Eléctrica, donde los microcontroladores PIC y AVR, posibilitan no solo ser un accesorio de mando y control, sino además que contribuye a hacer del mando y control una forma confiable de articular con los elementos de interface de potencia. Por lo antedicho el presente proyecto de investigación: “PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES Y SU APLICACIÓN PRÁCTICA EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA ELÉCTRICA”, tiene como objetivo final buscar la aplicación de programación gráfica a los microcontroladores PIC y AVR, en los procesos de control, mando y fuerza, en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, lo que posibilitará no solo hacer la programación del microcontrolador, en una programación amigable y confiable, sino además que hará de ellos, el medio tecnológico para resolver cada uno de los problemas que se requiere en la Ingeniería Eléctrica, en un universo casuístico de la generación, transmisión, distribución y utilización, para hacer del sistema eléctrico nacional, un sistema de calidad, estabilidad y confiabilidad. El estado de la técnica de programación convencional de los Microcontroladores sean PIC y/o AVR entre otros nos dice que la programación de los mismos es programada por instrucciones, no siendo
COMÚN
la
programación gráfica, como la sugerida en el presente proyecto. 3.4.2.- Planteamiento del Problema Enmarcado dentro de la Realidad La programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, según el estado de la técnica actual no es común en el contexto de la programación de los PIC, son conocidos y muy usados las programaciones de alto y bajo nivel que van desde el ASSEMBLER, lenguaje C, Visual Basic, entre otros, sin embargo otras tecnologías como los PLC, incorporan en su forma de programación ambas estructuras (entre ella la gráfica) que van desde una lista de instrucción (LI), Lenguaje C, Diagrama de escalera (LADDER) hasta GRAFCET, lo que ha 13 “
determinado que esta tecnología haya calado grandemente en el ámbito de la ingeniería eléctrica, precisamente en la forma de programación gráfica. Sin embargo, la tecnología de los microcontroladores PIC y AVR, poco explorado está en el ámbito de la ingeniería eléctrica, a pesar de ser una tecnología, muy eficiente, en coste, velocidad, confiabilidad y operacionalidad, nada envidiable con respecto a los PLC. La razón del problema en no aplicar la tecnología de los Microcontroladores en la preferencia de los electricistas, radica en el INDICADOR: PROGRAMACIÓN, la forma del como se programan, conociendo que estos tienen una programación rigurosa como el ASSEMBLER por así señalarlo, las otras posibilidades existentes como VISUAL BASIC, LENGUAJE C++, entre otros tampoco han permitido que se adquiera interés por la tecnología de los Microcontroladores. Hasta aquí es auspicioso plantear la solución al problema: El Ingeniero Electricista, puede contar con un instrumento valioso, para: 1.-Aplicar Programación Gráfica, a los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, 2.-Usar la Tecnología de los Microcontroladores PIC y AVR, en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica. 3.-Dar
Estabilidad al Sistema de Generación,
Transmisión, Distribución y Utilización, que incorporen la utilización de los Microcontroladores en cada uno de sus procesos.
3.4.3.- Planteamiento del Problema Las herramientas que permitieron obtener la Programación Gráfica de los Microcontroladores PICs y AVR, según el estado de la técnica actual CONOCIENDO
que
no
es
común
dicha
forma
de
programar
los
microcontroladores, sugirió plantear las siguientes preguntas: ¿Se puede programar un Microcontrolador en forma gráfica? ¿Por qué y para qué la programación de un Microcontrolador, tendría que ser en entorno gráfico? ¿Por qué el operador electricista es reacio al cambio tecnológico en materia de programación de los microcontroladores, teniendo como base el estado de la 14 “
técnica de los controladores lógicos programables y la lógica cableada de los contactores? ¿Existe
la
posibilidad
de
realizar
la
Programación
Gráfica
de
los
Microcontroladores, a fin de aplicar dicha Programación Gráfica, a los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica? ¿Existe alguna entidad en el País que aplique alguna NORMA y procedimientos PROTOCOLARES relacionados con los microcontroladores en este régimen? ¿En el PERÚ, en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, es de usual aplicación la tecnología de los Microcontroladores en los procesos que incorporan y competen a la ingeniería eléctrica? ¿Los laboratorios y talleres de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, de la Universidad Nacional del Callao, están capacitadas para realizar los procedimientos que permitan obtener la Programación Gráfica de los Microcontroladores, y que se aplique al campo de la Ingeniería eléctrica? ¿De que manera en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, se hace más fructífero el uso de un entorno gráfico de programación de los Microcontroladores? ¿Sera posible, bajo el mismo entorno gráfico planteado en esta investigación, implementar la programación de los microntroladores de vanguardia en futuro?
15 “
3.5.-Hipótesis Formulación de la Hipótesis Principal La tendencia de formular la Hipótesis General “HP” y sus implicancias, obedece a la naturaleza que requiere la investigación, para coordinar y aspirar a una posible patente, si la naturaleza de los resultados lo justifican como creativo, nivel inventivo y de aplicación industrial. Hipótesis Principal: HP: “LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC
y AVR, puede ser obtenido mediante la aplicación de PROCEDIMIENTOS que usan OTRAS TECNOLOGÍAS como los Controladores Lógicos Programables, y
aquellos
que
empleen
Entorno
Visual
para
Programación
de
Microcontroladores, relacionado con los procesos de competencia eléctrica” Implicancias: Los procedimientos para Programar en forma Gráfica a los
Microcontroladores PIC y AVR, serán relacionados con los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, correspondiente a los sistemas de generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica. 3.6.-Operacionalización de Variables 3.6.1.- Variable Dependiente X: ESTRUCTURACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS PARA LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC y AVR.
3.6.2.- Variable Independiente Y1: PROGRAMACIÓN EN ENTORNO VISUAL POR DIAGRAMA DE FLUJO APLICADOS A LOS MICROCONTROLADORES PIC Y AVR.
Y2: PROGRAMACIÓN EN ENTORNO VISUAL POR DIAGRAMA DE ESCALERA APLICADOS A LOS MICROCONTROLADORES PIC Y AVR.
3.6.3.- Variable Interviniente Z: DIAGRAMAS DE MANDO DE LOS SISTEMA ELÉCTRICOS.
16 “
IV.-MARCO TEÓRICO El siguiente marco teórico está basado en Conceptos y Constructos, relacionados con la Programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, su normativad y procedimientos, se desarrolla a continuación. 4.1.- CONCEPTOS Y DEFINICIONES GENERALES (FV) A continuación se expresan los conceptos, definiciones y abreviaturas usuales para comprender el estado de la técnica que implican la Programación Gráfica de los Microcontroladores: 4.1.1.-PROTOCOLOS Conjunto de normas y procedimientos propias de la programación de los controlodores y microcontroladores a nivel industrial. La norma IEC 61131-3, asociada a los PLC, es la base real para la estandarización de los lenguajes de programación en la automatización industrial (Define las especificaciones de la sintaxis y semántica de los lenguajes de programación de PLCs con la implicancia del software y la estructura del lenguaje) y tiene como: (1) elementos comunes, la tipificación de datos, variables, Configuraciones, Recursos y Tareas, Unidades para la organización del programa (POU) y Gráficos Funcionales Secuenciales (SFC). (2) lenguaje de programación, las textuales y gráficas. nos interesa saber como está estructurado un PLC, desde el punto de vista normativo, porque es la motivación para programar a los microcontroladores desde este punto de vista. Desde el punto de vista Gráfico, encontramos la programación gráfica del LADDER (LD), y el Diagrama de bloques Funcionales (FBD), hasta el GRAFCET.
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La tendencia de esta norma, será de gran impacto si es que no se limita a solo usarlo en los PLCs
(controladores lógicos programables), ¿porqué no
abordarlo al campo de los microcontroladores?
4.1.2.-ABREVIATURAS A continuación mencionamos los Entes de Normalización, Instituciones Comerciales y términos de referencia para este Informe:
International Electrotechnical Commission (IEC) – Internacional
Atmel Corporation (Atmel) – EE.UU
Microchip Technology Inc.(Microchip) – EE.UU
Controladores Lógicos Programables (PLC)
Microcontroladores PIC (de la empresa Microchip)
Microcontroladores AVR (de la empresa Atmega)
4.1.3.-ARQUITECTURA DE MICROCONTROLADORES El estado de la técnica, de los microcontroladores está orientado netamente a la automatización de procesos, sin embargo, es de menester importancia, tomar con relevancia hacia dos tipos antagónicos de microcontroladores, estos son : los microcontroladores AVR versus los microcontroladores PIC. 4.1.3.1.-MICROCONTROLADOR PIC Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico) {8}. 18 “
Características : Los PICs actuales vienen con una amplia gama de mejoras hardware incorporadas: Los viejos PICs con memoria PROM o EPROM se están renovando gradualmente por chips con memoria Flash.
Núcleos de CPU de 8/16 bits con Arquitectura Harvard modificada
Memoria Flash y ROM disponible desde 256 bytes a 256 kilobytes
Puertos de E/S (típicamente 0 a 5,5 voltios)
Temporizadores de 8/16 bits
Tecnología Nanowatt para modos de control de energía
Periféricos serie síncronos y asíncronos: USART, AUSART, EUSART
Conversores analógico/digital de 8-10-12 bits
Comparadores de tensión
Módulos de captura y comparación PWM
Controladores LCD
Periférico MSSP para comunicaciones I²C, SPI, y I²S
Memoria EEPROM interna con duración de hasta un millón de ciclos de lectura/escritura
Periféricos de control de motores
Soporte de interfaz USB
Soporte de controlador Ethernet
Soporte de controlador CAN
Soporte de controlador LIN
Soporte de controlador Irda
Los mas usados :
PIC12C508/509 (encapsulamiento reducido de 8 pines, oscilador interno, popular en pequeños diseños como el iPod remote). PIC12F629/675 PIC16F84 (Considerado obsoleto, pero imposible de descartar y muy popular) 19
“
PIC16F84A (Buena actualización del anterior, algunas versiones funcionan a 20 MHz, compatible 1:1) PIC16F628A (Es la opción típica para iniciar una migración o actualización de diseños antiguos hechos con el PIC16F84A. Posee puerto serial, módulos de comparación análoga, PWM, módulo CCP, rango de operación de voltaje aumentado, entre otras ) PIC16F88 (Nuevo sustituto del PIC16F84A con más memoria, oscilador interno, PWM, etc que podría convertirse en popular como su hermana). La subfamilia PIC16F87X y PIC16F87XA (los hermanos mayores del PIC16F84 y PIC16F84A, con cantidad de mejoras incluidas en hardware. Bastante común en proyectos de aficionados). PIC16F886/887 (Nuevo sustituto del 16F876A y 16F877A con la diferencia que el nuevo ya se incluye oscilador interno). PIC16F193x (Nueva gama media de PIC optimizado y con mucha RAM, ahora con 49 instrucciones por primera vez frente a las 35 de toda la vida). PIC18F2455 y similares con puerto USB 2.0 PIC18F2550 manejo de puertos USB 2.0 y muy versatil. PIC18F452 PIC18F4550 dsPIC30F2010 dsPIC30F3014
dsPIC30F3011 (Ideales para control electrónico de motores eléctricos de inducción, control sobre audio, etc). PIC32 (Nueva gama de PIC de 32 bits, los más modernos ya compatible con USB 2.0).
4.1.3.2.-MICROCONTROLADOR AVR Son una familia de microcontroladores RISC del fabricante estadounidense Atmel.La arquitectura de los AVR fue concebida por dos estudiantes en el Norwegian Instituteof Technology, y posteriormente refinada y desarrollada en Atmel Norway, la empresa subsidiaria de Atmel, fundada por los dos arquitectos del chip.Cuenta con bastantes aficionados debidom a su diseño simple y la facilidad de programación Características :
es una CPU de arquitectura Harvard fue diseñado desde un comienzo para la ejecución eficiente de código C compilado El set de instrucciones de los AVR es más regular que la de la mayoría de los microcontroladores de 8-bit (por ejemplo, los PIC). 20
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Los mas usados :
ATxmega: procesadores muy potentes con de 16 a 384 kB de memoria
flash programable, encapsulados de 44, 64 y 100 pines (A4, A3, A1), capacidad de DMA, eventos, criptografía y amplio conjunto de periféricos con DACs. ATmega: microcontroladores AVR grandes con de 4 a 256 kB de memoria flash programable, encapsulados de 28 a 100 pines, conjunto de instrucciones extendido (multiplicación y direccionamiento de programas mayores) y amplio conjunto de periféricos. ATtiny: pequeños microcontroladores AVR con de 0,5 a 8 kB de memoria flash programable, encapsulados de 6 a 20 pines y un limitado set de periféricos. AT90USB: ATmega integrado con controlador USB AT90CAN: ATmega con controlador de bus CAN Tipos especiales: algunos modelos especiales, por ejemplo, para el control de los cargadores de baterías, pantallas LCD y los controles de los motores o la iluminación. AT90S: tipos obsoletos, los AVRs clásicos
Bajo el nombre AVR32, Atmel tiene una arquitectura RISC de 32 bits con soporte de DSP y SIMD. A pesar de la similitud de sus nombres y logotipos, las dos arquitecturas tienen poco en común {8}. 4.1.4.- CONTROLADOR Y MICROCONTROLADOR. Recibe el nombre de controlador el dispositivo que se emplea para el gobierno de uno o varios procesos. Por ejemplo, el controlador que regula el funcionamiento de un horno dispone de un sensor que mide constantemente su temperatura interna y, cuando traspasa los límites prefijados, genera las señales adecuadas que accionan los efectores que intentan llevar el valor de la temperatura dentro del rango estipulado. Aunque el concepto de controlador ha permanecido invariable a través del tiempo, su implementación física ha variado frecuentemente. Hace tres décadas, los controladores se construían exclusivamente con componentes de lógica discreta, posteriormente se emplearon los microprocesadores, que se rodeaban con chips de memoria y E/S sobre una tarjeta de circuito impreso. En la actualidad, todos los elementos del controlador se han podido incluir en un chip, el cual recibe el nombre de microcontrolador. Realmente consiste en un 21 “
sencillo pero completo computador contenido en el corazón (chip) de un circuito integrado. Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador. 4.1.5.-DIFERENCIA ENTRE MICROPROCESADOR Y MICROCONTROLADOR. El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso (UCP), también llamada procesador, de un computador. La UCP está formada por la Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el Camino de Datos, que las ejecuta. Los pines de un microprocesador sacan al exterior las líneas de sus buses de direcciones, datos y control, para permitir conectarle con la Memoria y los Módulos de E/S y configurar un computador implementado por varios circuitos integrados. Se dice que un microprocesador es un sistema abierto porque su configuración es variable de acuerdo con la aplicación a la que se destine. (Figura 1).
Figura 1: Estructura de un sistema abierto basado en un microprocesador. Fuente: referencia 8
La disponibilidad de los buses en el exterior permite que se configure a la medida de la aplicación. Si sólo se dispusiese de un modelo de microcontrolador, éste debería tener muy potenciados todos sus recursos para poderse adaptar a las exigencias de las diferentes aplicaciones. Esta potenciación supondría en muchos casos un despilfarro. En la práctica cada fabricante de microcontroladores oferta un elevado número de modelos diferentes, desde los más sencillos hasta los más poderosos. Es posible 22 “
seleccionar la capacidad de las memorias, el número de líneas de E/S, la cantidad
y
potencia
de
los
elementos
auxiliares,
la
velocidad
de
funcionamiento, etc. Por todo ello, un aspecto muy destacado del diseño es la selección del microcontrolador a utilizar.
Figura 2: El microcontrolador es un sistema cerrado. Fuente: referencia 8 Todas las partes del computador están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos. 4.1.6.- RECURSOS COMUNES A TODOS LOS MICROCONTROLADORES. Al estar todos los microcontroladores integrados en un chip, su estructura fundamental y sus características básicas son muy parecidas. Todos deben disponer de los bloques esenciales Procesador, memoria de datos y de instrucciones, líneas de E/S, oscilador de reloj y módulos controladores de periféricos. Sin embargo, cada fabricante intenta enfatizar los recursos más idóneos para las aplicaciones a las que se destinan preferentemente. En este apartado se hace un recorrido de todos los recursos que se hallan en todos los microcontroladores describiendo las diversas alternativas y opciones que pueden encontrarse según el modelo seleccionado. Arquitectura básica Aunque inicialmente todos los microcontroladores adoptaron la arquitectura clásica de von Neumann, en el momento presente se impone la arquitectura Harvard. La arquitectura de von Neumann se caracteriza por disponer de una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (direcciones, datos y control). La arquitectura Harvard dispone de dos 23 “
memorias independientes una, que contiene sólo instrucciones y otra, sólo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones de acceso (lectura o escritura) simultáneamente en ambas memorias ( Figura 3).
Figura 3: La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes
Fuente: referencia 8 NOTA: Para datos y para instrucciones, permitiendo accesos simultáneos.Los microcontroladores PIC responden a la arquitectura Harvard. 4.1.7.-DESARROLLO DEL SOFTWARE:
Ensamblador. La programación en lenguaje ensamblador puede resultar un tanto ardua para el principiante, pero permite desarrollar programas muy eficientes, ya que otorga al programador el dominio absoluto del sistema. Los fabricantes suelen proporcionar el programa ensamblador de forma gratuita y en cualquier caso siempre se puede encontrar una versión gratuita para los microcontroladores más populares. Compilador. La programación en un lenguaje de alto nivel (como el C ó el Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto. No obstante, si no se programa con cuidado, el código resultante puede ser mucho más ineficiente que el programado en ensamblador. Las versiones más potentes suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso compiladores gratuitos. Depuración: debido a que los microcontroladores van a controlar dispositivos físicos, los desarrolladores necesitan herramientas que les permitan comprobar el buen funcionamiento del microcontrolador cuando es conectado al resto de circuitos. 24 “
Simulador: Son capaces de ejecutar en un PC programas realizados para el microcontrolador. Los simuladores permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de un programa, siendo ideales para la depuración de los mismos. Su gran inconveniente es que es difícil simular la entrada y salida de datos del microcontrolador. 4.1.8.-SISTEMAS SECUENCIALES Aunque es posible programar sistemas secuenciales en LADDER, sólo se suele utilizar para el control de sistemas sencillos. En aquellos más complejos se utiliza la programación modular o el GRAFCET {8}. 4.1.9.-MIGRACIÓN DE LÓGICA CABLEADA A LÓGICA PROGRAMADA Esto es una constante cuando van apareciendo nuevas tecnologías que realizan con mejores prestaciones los procesos de control, por asi denotarlo, el lengueje del operador electricista por naturaleza es el ladder (diagrama escalera), dado que los sistemas de mandos tienen esa vertiente estructural y filosófica, el lenguaje de los elementos de circuitos es todo o nada, es decir serie y paralelo, no hay otro camino, lógicamente que la confiabilidad de llevar el paso de la corriente de un lado a otro es sumamente alto.De manera tal que siempre dentro del estado de la técnica con respecto a las tecnologías que hacen la misma cosa con una mejor performance va estar relacionado con la velocidad, costo y confiabilidad. Es por ello que el lenguaje de los PLC, que mas gusta a los electricistas es la programación gráfica LADDER, porque es la que traduce fielmente la migración de los diagramas de mandos usados en la lógica de los contactores (lógica cableada) en cada uno de los procesos eléctricos de automatización. Sin desmerecer y determinar las limitaciones y ventajas sobre una u otra tecnología, lo que nos atañe es hacer la migración hacia los microcontroladores y programarlos de la misma manera como lo hacemos con los PLC, es decir usando algún tipo de programación gráfica, existen programas gráficos basados en sistemas de flujos, que también son prácticos para emplearlos con los microcontroladores, sin embargo, se hace la migración un poco reacio para 25 “
el campo del electricista (lógicamente sin desmerecer la capacidad del operador como del programa). Hasta aquí es auspicioso establecer que los microcontroladores dentro de las familias planteadas (PIC y AVR), poder desarrollar la migración amigable y sin traumas a la programación LADDER, y con concretar y hacer uso de los microcontroladores en los diversos procesos que implican la, labor del ELECTRICISTA. Podemos decir, que la MIGRACIÓN de la lógica cableda a la programada gráfica es una realidad concreta que nos va permitir usar una tecnología más a parte del PLC, como son los microcontroladores. A.-LÓGICA CABLEADA Lógica de contactos, es una forma de realizar controles, en la que el tratamiento de datos (botonería, fines de carrera, sensores, presóstatos, etc.), se efectúa en conjunto con contactores o relés auxiliares, frecuentemente asociados a temporizadores y contadores. Están asociados al procesamiento de señales de entrada (provistos por sensores, sean pasivos
o activos) para actuar en las salidas (atraves de
actuadores, como reles o dispositivos electrónicos de interface). El proceso comprende dos instancias: (1) La retención (2) El enclavamiento El primero válido para establecer una retención, después de aperturar la acción de activación (ON) por un pulsador N.A, y el segundo para someter a un aislamiento a un elemento de acción (esclavo), cuando está activado el (maestro),
se
dice
que
están
mutuamente
enclavados,
cuando
indistintintamente, se intercambian las funciones de exclavo a maestro y de maestro a esclavo. La instancia de retención se hace, con un contacto auxiliar N.A (normalmente abierto), del mismo contactor y se conecta en paralelo al pulsador de activación (ON). La instancia de enclavamiento se hace con un contacto N.C 26 “
(normalmente cerrado) del contactor antagónico que se conecta en serie en la línea de alimentación a la bobina del contactor. Ambos procedimientos sea la retención y el enclavamiento, forman parte de la estructura primordial de todo sistema eléctrico de control y mando, útil para activar los sistemas de fuerza, que es donde se hace la transferencia dela energía
Figura 4: Retención de K1 por K1 Fuente: http://convolucion.blogspot.com
Figura 5: enclavamiento de K1 por K2 y K2 por K1 Fuente: www.monografías.com
27 “
En lógica cableada, la operación que se realizan se corresponden según como se conectan los elementos de entrada para expresarlos en la salida como un proceso lógico: Suma= OR= conexión paralelo Producto=AND=conexión serie De la figura 4, se tiene (M + K1) = K1 De la figura 5, se tiene RT1 *S1* (K1 + K 2) Donde K1= (S2 + K1)*K2 y K2= (S3 + K2)*K1 B.- CIRCUITOS DE MANDO Y CIRCUITOS DE FUERZA CIRCUITO DE MANDO Disposición circuital de elementos de contactos sean retardados y/o contados, dispuestos en serie y/o paralelo, para constituir un proceso secuencial y/o combinatorio, relacionado con la figuras 4 y figura 5. Elementos Los circuitos de mando se representan en los esquemas de mando, donde se pueden incluir gran cantidad de elementos. Entre los más representativos tenemos:
Los fusibles.
Protecciones térmicas.
Los pulsadores de marcha y de paro.
Los relés eléctricos.
Los temporizadores y sus señalizaciones.
Los sensores.
Los autómatas programables con sus memorias de semiconductores.
Las fuentes de alimentación estabilizadas con diodo zener.
En algunos esquemas especiales se integran los osciladores, etc. {9}.
28 “
CIRCUITO DE FUERZA Los circuitos de potencia son aquellos elementos que hacen de alguna manera el trabajo duro, puesto que son los encargados de ejecutar las órdenes dictaminadas por el circuito de mando. Elementos Los elementos siguientes entre otros, integran un circuito de fuerza.
Fusibles.
Interruptores tripolares.
Contactores eléctricos.
Relés térmicos.
Motores, etc. {9}.
Figura 6: circuito de mando y fuerza Fuente: http://vcalderonv.blogspot.com/2011 Tendencia Geopolítica : Evolución de los Sistemas de Mando y Control: Interoperabilidad e integración, según José Mª GuerreroManzano, Jefe de Proyecto de Isdefe e Ingeniero Aeronáutico, Desde el punto de vista de la necesidad operativa la evolución de los Sistemas de Mando y Control (C2) viene marcada por dos principios rectores: 29 “
(1) Integración funcional con los Sistemas de apoyo de las unidades propias (2) Interoperabilidad con los Sistemas C2 del resto de los países aliados y con los Sistemas de los otros Ejércitos nacionales. Aunque no resulta fácil prever cuales de las tecnologías emergentes se consolidaran como parte integrante de los nuevos desarrollos en el área de los Sistemas de Mando y Control si puede aventurarse que las mas prometedoras son las siguientes:
Integración con Simuladores Virtuales Inteligentes. Redes inalámbricas de Banda Ancha (WiMAX). Sistemas de Apoyo a la toma de Decisiones. Integración con las Redes de comunicaciones personales a través de la potenciación de los Sistemas de Voz sobre IP. Cifrado IP. Integración de protocolos de comunicación de base. Utilización de nuevos terminales móviles inteligentes.{5}. 4.2.-CONCEPTOS ESPECÍFICOS Con los conceptos que se han construido se evaluarán los procedimientos de la PROGRAMACIÓN GRÁFICA y su aplicabilidad en el campo de la ingeniería eléctrica bajo un marco de:
Ensayos para la aplicación de los procedimientos de programación gráfica de los microcontroladores PIC y AVR.
Mediante la Programación Gráfica (FLUJO y LADDER), se requiere verificar el desempeño del Microcontrolador programado.
Para la Programación Gráfica del Microcontrolador, se requiere:
a) EL Software de Programación Gráfica. b) EL Microcontrolador tangible (PIC y AVR) c) El BURNER (incluye firmware) tangible, para trasladar la programación gráfica en lenguaje fuente hacia el PIC y/o AVR d) El Software Driver del Burner.
30 “
En general las relaciones coordinadas en los Microcontroladores es: SOFTWARE-HARDWARE y FIRMWARE; y forman parte de una estructura finamente desarrollada como tecnología. 4.2.1.-CONSTRUCTOS Anderson y Gerbing, 1988; Bagozzi, 1981), los investigadores son conscientes de la importancia de la validez de constructo como condición necesaria para el desarrollo de la teoría, argumento que justifica la distinción entre el modelo de medida, como paso previo de cualquier análisis, y el modelo estructural (Jarvis, Mackenzie y Podsakoff, 2003). En este sentido, en un modelo teórico se identifican constructos (variable latentes o no observables), que por su naturaleza no pueden ser observados empíricamente, y variables observables (indicadores, medidas o variables manifiestas), que pueden ser definidas a través de una medida y que son diseñadas para capturar el dominio de contenido de un constructo. 4.2.1.1.-MODELAMIENTO DE LA PROGRAMACIÓN GRÁFICA El modelamiento de la programación gráfica, para nuestros propósitos que es la de aplicar al campo de la ingeniería eléctrica, está orientado en programar a los microcontroladores sean PIC y/o AVR, por medio del lenguaje que relaciona directamente el diagrama de mando con la lógica del LADDER, y en virtud de ello, nuestro modelo de aplicación queda definido en las siguientes instancias: ESTADO SITUACIONAL DEL MODELO: A.-Requerimientos para la Programación Gráfica del Microcontrolador. B.-Ensayos para la aplicación de los procedimientos de programación gráfica de los microcontroladores PIC y AVR, establecidas en casos. C.-Programación Gráfica por LADDER, y verificación del desempeño del microcontrolador programado. El establecimiento de los requerimientos, ensayos y programación gráfica de los microcontroladores coordina con: 31 “
¿El tipo de microcontrolador? (PIC, AVR entre otros). ¿La programación gráfica satisface a la conducta del circuito de mando de un sistema de control? Por flujo y/o ladder. ¿Los requerimientos para la programación gráfica del microcontrolador, elimina la presencia de los contactores de potencia? (las asocia para ser usado en la línea de fuerza o circuito de fuerza). ¿El estado de la técnica de los microcontroladores frente a los PLC y otras tecnologías, lo hace amigable? (desde el punto de vista operativo y económico). La programación gráfica de los microcontroladores responde a los métodos y procedimientos,
basados
en
los
diagramas
de
mandos
que
favorablemente responden a la lógica de la programación del LADDER. A
B
a) EL Software de Programación Gráfica. b) EL Microcontrolador tangible (PIC y AVR) c) El BURNER (incluye firmware) tangible, para trasladar la programación gráfica en lenguaje fuente hacia el PIC y/o AVR d) El Software Driver del Burner.
AMBITOS DE OPERATIVIDAD :
C 1.-Programación Gráfica por LADDER 2) Verificación del desempeño del microcontrolador programado.
Generación,Transmisión, Distribución y utilización
Fig.7: Estado situacional del modelamiento Fuente : Propia del autor A.-Requerimientos para la Programación Gráfica del Microcontrolador. Son requerimientos indispensables: a) EL Software de Programación Gráfica. De vital y gran trascendencia es el software, que es la encargada de generar las instrucciones de la programación establecida como lógica de control, es gráfica por los procesos que implican hacer amigable y menos traumático la programación. Son respetables los siguientes programas: a1.-Programación gráfica por diagrama de flujo: FLOWCODE Es un entorno gráfico, cuya programación está basado en diagrama de flujo, para nuestro propósito tenemos un alto alcance para programar la gama de 32 “
microcontroladores siguientes (base, media y alta), además de poder programar bajo esta modalidad otras familias como: dsPIC/PIC24, ARM.{4}. NOTA: el programa NIPLE, está orientado en esta misma línea de programación. AVR AT90CAN128, AT90CAN32, AT90CAN64, AT90PWM1, AT90PWM2B, AT90PWM3B, AT90S2313, AT90S2323, AT90S4433, AT90S8515, AT90S8535, AT90USB1286, AT90USB1287, AT90USB162, AT90USB646, AT90USB647, AT90USB82, ATMEGA103, ATMEGA128, ATMEGA1280, ATMEGA1281, ATMEGA1284P, ATMEGA16, ATMEGA161, ATMEGA162, ATMEGA169P, ATMEGA324,
ATMEGA163, ATMEGA16M1, ATMEGA324P,
ATMEGA164,
ATMEGA164P,
ATMEGA16U4, ATMEGA325,
ATMEGA168,
ATMEGA2560,
ATMEGA3250,
ATMEGA168P,
ATMEGA2561,
ATMEGA3250P,
ATMEGA169,
ATMEGA32,
ATMEGA323,
ATMEGA325P,
ATMEGA328,
ATMEGA328P, ATMEGA329, ATMEGA3290, ATMEGA3290P, ATMEGA329P, ATMEGA32C1, ATMEGA32M1, ATMEGA32U4, ATMEGA32U6, ATMEGA48, ATMEGA48P, ATMEGA64, ATMEGA640, ATMEGA644, ATMEGA644P, ATMEGA645, ATMEGA6450, ATMEGA6450P, ATMEGA645P, ATMEGA649, ATMEGA6490, ATMEGA6490P, ATMEGA649P, ATMEGA64C1, ATMEGA64M1, ATMEGA8, ATMEGA8515, ATMEGA8535, ATMEGA88, ATMEGA88P, ATTINY13, ATTINY167, ATTINY2313, ATTINY24, ATTINY25, ATTINY26, ATTINY261, ATTINY44, ATTINY45, ATTINY461, ATTINY84, ATTINY85, ATTINY861, ATTINY87
PICmicro 10F200, 10F202, 10F204, 10F206, 10F220, 10F222, 12C508, 12C508A, 12C509, 12C509A, 12C671, 12C672, 12CE518, 12CE519, 12CE673, 12CE674, 12F1822, 12F609, 12F615, 12F617, 12F629, 12F635, 12F675, 12F683, 12HV609, 12HV615, 16C716, 16C717, 16C72, 16C72A, 16C73, 16C73A, 16C73B, 16C74, 16C74A, 16C74B, 16C76, 16C77, 16C770, 16C771, 16C84, 16CR72, 16CR83, 16CR84, 16F1826 , 16F1827, 16F1933, 16F1934, 16F1936, 16F1937, 16F1938, 16F1939, 16F616, 16F627, 16F627A, 16F628, 16F628A, 16F630, 16F631, 16F636, 16F639,16F648A, 16F676, 16F677, 16F684, 16F685, 16F687, 16F688, 16F689, 16F690, 16F716, 16F72, 16F722, 16F723, 16F724, 16F726, 16F727, 16F73, 16F737, 16F74, 16F747, 16F76, 16F767, 16F77, 16F777, 16F785, 16F818, 16F819, 16F83, 16F84, 16F84A, 16F87, 16F870, 16F871, 16F872, 16F873, 16F873A, 16F874, 16F874A, 16F876, 16F876A, 16F877, 16F877A, 16F88, 16F883, 16F884, 16F886, 16F887, 16F913, 16F914, 16F916, 16F917, 16F946, 16LF1933, 16LF1934 , 16LF1936, 16LF1937 , 16LF1938 , 16LF1939 , 18F1220, 18F1230, 18F1320, 18F1330, 18F13K50, 18F14K50, 18F2220, 18F2221, 18F2320, 18F2321, 18F2331, 18F23K20, 18F2410, 18F242, 18F2420, 18F2423, 18F2431, 18F2439, 18F2450, 18F2455, 18F2458, 18F248, 18F2480, 18F24J10, 18F24J11, 18F24J50, 18F24K20, 18F2510, 18F2515, 18F252, 18F2520, 18F2523, 18F2525, 18F2539, 18F2550, 18F2553, 18F258, 18F2580, 18F2585, 18F25J10, 18F25J11, 18F25J50, 18F25K20, 18F2610, 18F2620, 18F2680, 18F2682, 18F2685, 18F26J11, 18F26J50, 18F26K20, 18F4220, 18F4221, 18F4320, 18F4321, 18F4331, 18F43K20, 18F4410, 18F442, 18F4420, 18F4423, 18F4431, 18F4439, 18F4450, 18F4455, 18F4458, 18F448, 18F4480, 18F44J10, 18F44J11, 18F44J50, 18F44K20, 18F4510, 18F4515, 18F452, 18F4520, 18F4523, 18F4525, 18F4539, 18F4550, 18F4553, 18F458, 18F4580, 18F4585, 18F45J10, 18F45J11, 18F45J50, 18F4610, 18F4620, 18F4680, 18F4682, 18F4685, 18F46J11, 18F46J50 , 18F46K20, 18F6310, 18F6390, 18F6410, 18F6490, 18F6520, 18F6527, 18F6585, 18F65J10, 18F65J15, 18F65J50, 18F6620, 18F6622, 18F6627, 18F6680, 18F66J10, 18F66J15, 18F66J50, 18F66J55, 18F66J60, 18F66J65, 18F6720, 18F6722, 18F67J10, 18F67J50, 18F67J60, 18F8310, 18F8390, 18F8410, 18F8490, 18F8520, 18F8527, 18F8585, 18F85J10, 18F85J15, 18F85J50, 18F8620, 18F8622, 18F8627, 18F8680, 18F86J10, 18F86J15, 18F86J50, 18F86J55, 18F86J60, 18F86J65, 18F8720, 18F8722, 18F87J10, 18F87J50, 18F87J60, 18F96J60, 18F96J65, 18F97J60, 18LF13K50, 18LF14K50, ECIO-28, ECIO-40, Formula Flowcode Buggy, Locktronics PIC, MCHP_FSUSB, MIAC, RF12F675F, RF12F675H, RF12F675K
33 “
Fig.8: Entorno FLOWCODE Fuente : FLOWCODE
Fig.9: Entorno NIPLE Fuente : NIPLE Se cuenta con las siguientes opciones: Archivar, Editar, Ver, Documento, Herramientas y Ayuda. a2.-Programación gráfica por diagrama ladder:
34 “
LDMICRO LDmicro es un editor, simulador y compilador de lenguaje ladder para microcontroladores de 8-bits. Puede generar código nativo para procesadores de la serie AVR de Atmel y PIC16 de Microchip a partir de un diagrama ladder. {11}. Principalmente LDmicro soporta:
Entradas y salidas digitales
Timers (a la conexión, a la desconexión)
Contadores (ascendentes, descendentes, ciclicos)
Entradas analógicas y salidas analógicas (PWM)
Variables enteras e instrucciones aritmeticas
Comunicación serial
Registros de desplazamiento
Acceso a memorias EEPROM
El Ladder permite dibujar un circuito uniendo contactos y bobinas de relés en la pantalla, simular el funcionamiento del esquema, y luego cargarlo en la memoria del equipo. El compilador genera archivos en formato HEX. La mayoría de los programas dedicados a la carga de firmware en microcontroladores soportan este formato. Además será necesario un hardware adecuado para cargar el archivo en la memoria
interna
del
microcontrolador
a
utilizar.Los
siguientes
microcontroladores son soportados y fueron probados exitosamente:
PIC16F877
PIC16F876
PIC16F628
ATmega64
ATmega128
PIC16F88
PIC16F819
ATmega162 35
“
ATmega32
ATmega16
ATmega8
NOTA: el programa MICROLADDER, está orientado en esta misma línea de programación.
Fig.10: Entorno LDMICRO Fuente : Propia del autor
Fig.11: Entorno LDMICRO Fuente : LDMICRO 36 “
Se cuenta con las siguientes opciones: Archivo, Editar, Configuraciones, Instrucción, Simular, Compilar y Ayuda. b) EL Microcontrolador tangible (PIC y AVR) Existe una gran gama de microcontroladores tanto en la versión PIC y/o AVR(tal como lo denotamos en el punto anterior), sin embargo,lo que interesa hasta aquí son los elementos accesorios o periféricos que van a compañar a nuestro elemento microcontrolador. Veamos:
Fig.12: Elementos accesorios de un microcontrolador PIC Fuente : Propia del autor Se observan pines sueltos que corresponden a pines que según la programación serán designados como salidas y/o entradas, asimismo se observa los pocos elementos que implican el funcionamiento de un microcontrolador ( resistores, capacitores cerámicos y cristales), alimentado por una fuente de alimentación de corriente continua que normalmente es de 5V. NOTA: Similar configuración de elementos accesorios, posee un microcontrolador AVR. Es oportuno recalcar que en algunos microcontroladores modernos, estos elementos son obviados debido a que internamente trae consigo el elemento dee oscilación (como cristal). Estos microcontroladores, se seleccionan tangiblemente en base a las bondades que se nos ofrecen, y de acuerdo a las especificaciones del diseño, desde luego la programación. 37 “
Una marcada referencia desde el punto de vista del estado de la técnica, es que los microcontroladores entre una familia y otra como son los PIC y AVR, sostienen una arquitectura propia y desde luego se hace genérico entre las versiones, es decir cada familia posee una arquitectura similar en cuanto a las funciones proporcionados en los pines de conección. c) El BURNER (incluye firmware) tangible, para trasladar la programación gráfica en lenguaje fuente hacia el PIC y/o AVR Dícese del hardware que realiza el trabajo de grabar la programación en el microcontrolador.Para el caso típico de nuestros propósitos, se ha empleado los siguientes burner: “AVR programmer” Programador que hace uso del puerto serial (COM) de la PC. “DPIC HV2.0 programador” Programador que hace uso del puerto USB de la PC.
Fig.13: DPIC HV2.0 programador Fuente : DELCOMP
Fig.14: AVR programmer Fuente : ELECTRONICS-DIY 38 “
d) El Software Driver del Burner. Existen una gran variedad de burners y cada uno de ellos posee un software manejador (driver) y los mencionados son los que se han empleado para nuestros propósitos. PonyProg_V207c: para el burner “AVR programmer”. DPIC o PICkit 2 v2.61.00 Setup A: para el burner “DPIC HV2.0”
Fig.15: Entorno DPIC Fuente : DELCOMP Con estos programas, lo que hacemos es cargar la programación del Ladder, en formato hexadecimal, y luego grabarlo al microcontrolador.Dentro de su menú, también se nos permite borrar el contenido grabado en el microcontrolador, si es que se desea reutilizarlo, previamente se debe elegir la serie y familia del microcontrolador a grabar. Para el caso del programador DPIC, automáticamente el microcontrolador es detectado, ello debido a que este grabador tiene un FIRMWARE que realiza dicha tarea.
39 “
B.-Ensayos para la Aplicación de los Procedimientos de Programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, establecidas en Casuísticas Los siguientes ensayos se han implementado para la obtención de los resultados de nuestra investigación mediante la programación gráfica de los microcontroladores PIC y/o AVR, motivo de la investigación. El mercado eléctrico está comprendido por las siguientes líneas de operación: G:generación, T:transmisión, D:distribución y U:utilización, y en todas existen procesos que están sujeto a la actividad de control, mando y fuerza, lo que en buenos términos corresponde al amplio campo de aplicación práctica, donde se puede incursionar con la programación gráfica y por consiguiente el uso de la tecnología de los microcontroladores en los procesos que comprenden estas áreas. SISTEMA ELÉCTRICO
G
LENGUAJES
T
-Reguladores RAV (AVR),RAF (RAS), -Rele de protección, -Interruptores diferenciales, -Interruptores de potencia, -Tableros de mando, -Interface SCADA, etc.
Diagrama de Mando
Diagrama Ladder
-Coordinación de protección: fusible-recloser, recloser-recloser, fusible-fusible. -Compensación reactiva: svc, statcomp. -Interface SCADA, etc
D -Tableros de distribución, -Contrastación y calibración de medidores de energía, -Pérdidas de energía, -Sistemas PMI, -Interface SCADA, etc.
U -Sistemas de arranque de máquinas eléctricas rotativas -Tableros de control -Interface SCADA -Variadores de velocidad basado en PWM -Inversores de energía -Cargadores de batería -Sistemas de iluminación, etc.
Coordina con el diagrama de mando Fig.16: Líneas operativas del mercado eléctrico Fuente : Propia del autor
Casos típicos: Caso1: De Generación Un significativo caso de interés en este campo corresponde a los reguladores automáticos de tensión y frecuencia. La naturaleza de estos reguladores, realizan una loable labor, desde el punto de vista de operacionalidad y estabilidad de la máquina, en este caso el generador, genera potencia activa y reactiva. Para que los reguladores realicen tal función estas parten de un principio básico que es la de tener un nivel de referencia eléctrica de 40 “
comparación (SETPOINT) asociada a la tensión y/o frecuencia de modo tal que la regulación de dichos parámetros de generación se mantenga dentro de los valores tolerables especificados como calidad.Aquí la conducta dinámica de la máquina importa mucho, por tal motivo el parámetro primordial corresponde al ESTATISMO de la máquina. Todo lo que rodea al generador como las citadas en la figura 16, son factibles de aplicar en sus procesos de control a los microcontroladores (ver anexo 1). Caso2: De Transmisión Las pérdidas de energía, están presentes en todo sistema de transmisión, y desde luego la presencia de compensadores estáticos sean SVC y/o STATCOMP, sugieren dentro la lógica de control de inyectar o quitar reactivos, con el único propósito de reducir las pérdidas y favorecer la entrega de la energía, con estabilidad y calidad, es propicio aplicar los microcontroladores en esta línea. Caso3: De Distribución Los tableros de distribución, específicamente trabajados con lógica cableada y/o programada (por PLC) pueden ser automatizadas de la misma manera y bajo el mismo principio de las técnicas anteriores mencionadas, a un coste significativo con respecto a dichas técnicas. Caso4: De Utilización. Los sistemas de arranque para los motores, hoy y siempre, serán de vital trascendencia por la incidencia sobre la vida útil de la máquina y por consiguiente en la productividad otorgada por la máquina. Hasta aquí es de gran ayuda poder emprender fehacientemente en este rubro, con fines demostrativos y aplicativos, porque facilita el entendimiento a donde se quiere 41 “
llegar como propósito de la investigación, sino además, por que los diagramas de mando existentes y no existentes, son asequibles para trasladar dicha lógica de control al lenguaje ladder de la programación las mismas que serán aplicadas a los microcontroladores PIC y/o AVR. Son de gran importancia no solamente aplicar en este campo, pues la presencia de la electrónica de potencia urge dentro de los procesos para controlar la potencia, la conformación de pulsos de disparos, las mismas que pueden ser obtenidos a partir de los microcontroladores, ello por asi citarlo. Los siguientes sistemas como:
Arranque directo de un motor eléctrico
Arranque directo con inversión de giro de un motor eléctrico
Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico
Arranque por resistencias rotóricas de un motor eléctrico
Sistema de control de llenado de tanques
Valoración de límite con histéresis
Sistema de mando secuencial por ciclos.
Nos invita en sostener la aplicación de los microcontroladores, con programación gráfica, entre otros procesos (ver anexo 2 al anexo5).
C.-Programación Gráfica por LADDER, y Verificación del Desempeño del Microcontrolador Programado. Con buen criterio técnico se ha elegido los siguientes procesos para aplicar programación gráfica de los microcontroladores PIC-AVR y poder de ella desprender nuestra propuesta planteada en la presente investigación, que es la de poner en práctica una programación gráfica amigable para el operador atraves del LADDER. 42 “
Procedimiento de selección del circuito de mando: Los siguientes procesos correspondientes a los arranques de motores, se han elegido para nuestro propósito expérimental: 1.-Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico 2.-Valoración de límite con histéresis Procedimiento de selección de los Microcontroladores: Para ello se tiene las consideraciones siguientes con respecto a los microcontrolodores a emplearse, se identificó un microcontrolador para cada familia, considerando los parámetros de entrada y salida, según el proceso de mando, estos microcontroladores son: 1.-Microchip PIC 16F628A 2.-Atmel AVR atmega8 Procedimiento de la programación mediante el programa LDmicro: Una vez establecido el diagrama de mando, de un proceso (sistema de arranque de motores), se procede a la programación, mediante el uso del programa LDmicro, dicho programa tiene el siguiente entorno:
Se observa las siguientes herramientas y se deben ejecutar en ese orden :
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Archivo
Editar
Configuraciones
Instrucción
Simular
Compilar
Ayuda
Los contenidos internos de las herramientas se muestran a continuación :
44 “
Procedimiento de programación : los pasos a seguir, corresponden a procedimientos propios, establecido por el autor de la investigación. 1.-Dar nombre al archivo de trabajo, haciendo uso de la herramienta : Archivo Guardar como. Por ejemplo : Arranque E-T 45 “
2.-Configurar nuestro entorno, según el microcontrolador a emplear, en nuestro diseño, haciendo uso de la herramienta : Configuraciones Microcontrolador
Nota : Se tiene también la opción de configurar los parámetros del microcontrolador, la que está asociada con la frecuencia de operación, establecida en el cristal, u elementos R-C de oscilación.
46 “
3.-Diseñar el diagrama LADDER, considerando el DIAGRAMA DE MANDO del Sistema Circuital, siguiendo las reglas de jerarquía para cada uno de los elementos del LADDER. haciendo uso de la herramienta : Instrucción 3.1.-Diseñar el LADDER, en base al circuito de mando de un sistema circuital, haciendo uso de contactos, bobinas, temporizadores, etc. haciendo uso de la herramienta : Instrucción Insertar contacto
3.2.-Configurar los elementos del LADDER, especificando con un NOMBRE, según diseño del circuito, asimismo denotando la FUENTE (sea Relé Interno, Pata Entrada o Pata Salida), dicho elemento puede configurarse además como elemento negado o no negado.
Las bobinas se configuran por Tipo y Fuente
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3.3.-Asignación de terminales del microcontrolador seleccionado, según elementos del LADDER.
Por ejemplo, para la entrada digital X1, le asignamos la pata 1 (RA2) del microcontrolador PIC16628. Todos los elementos del LADDER, deben ser asignados a los terminales del microcontrolador.
Aceptando (OK)
48 “
4.-Una vez diseñado nuestro programa en base al LADDER, se procede a la simulación, haciendo uso de la herramienta : Simular Modo Simulación Empezar Simulación en Tiempo Real
5.-Compilado del Programa, se procede a compilar mediante la herramienta; Compilar Compilar como
El archivo obtenido mediante la compilación (Arranque E-T), se da en formato hexadecimal, y es el archivo que debemos grabar en el microcontrolador, mediante el burner, con lo que quedará, listo para someter a prueba nuestro aplicativo. NOTA : la simulación y el compilado, son muy importantes dado que permite redarguir, al programa, nos permite corregir y orientar el diseño.
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Procedimiento de implementación del aplicativo y puesta en marcha del microcontrolador programado. Para
nuestros,
propósitos
se
tiene
el
siguiente
diagrama
circuital,
correspondiente a los accesorios o periféricos, que haran posible la verificación y constrastación, mediante la puesta en marcha de nuestro microcontrolador programado, en base al aplicativo programado. Diagrama Circuital Accesorio:
Fig.17: Elementos accesorios de un microcontrolador PIC Fuente : Propia del autor
Fig.18: Elementos accesorios de un microcontrolador AVR Fuente : Electronics-diy C1=C2=22PF Crystal =4 MHZ Pulsadores Varios = Normalmente Abierto (N.A), Normalmente Cerrado (N.C). Resistores Varios =330 OHMIOS Regulador LM7805 Fuente de Alimentación de 9VDC.
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4.2.1.2.-TERMINOLOGÍAS Glosario y Definición de Términos Básicos Utilizados:
Microcontrolador Es un circuito integrado que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada y salida. PIC Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico). AVR Los AVR son una familia de microcontroladores RISC de Atmel. La arquitectura de los AVR fue concebida por dos estudiantes en el Norwegian Institute of Technology, y posteriormente refinada y desarrollada en Atmel Norway, la empresa subsidiaria de Atmel, fundada por los dos arquitectos del chip. Programación Gráfica El nuevo paradigma de la enseñanza de las técnicas del control y gobierno de las interfaces externas. Software Se conoce como software al equipamiento lógico o soporte lógico de una computadora digital; comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas, en contraposición a los componentes físicos, que son llamados hardware.Para nuestros propósitos tenemos software de programación ladder y software del burner.
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Hardware (pronunciación AFI: /ˈhɑːdˌwɛə/ ó /ˈhɑɹdˌwɛɚ/) corresponde a todas las partes tangibles de una computadora: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos Firmware Es un bloque de instrucciones de programa para propósitos específicos, grabado en una memoria de tipo no volátil (ROM, EEPROM, flash, etc), que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo. Al estar integrado en la electrónica del dispositivo es en parte hardware, pero también es software, ya que proporciona lógica y se dispone en algún tipo de lenguaje de programación. Sistema de Control Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados. Sistema de Mando El circuito de mando representa la lógica cableada del automatismo mediante cables conductores y en él se incluirán los equipos que por un lado reciben la información de los distintos elementos de captación. Los circuitos de mando se representan en los esquemas de mando, donde se pueden incluir gran cantidad de elementos. Entre los más representativos tenemos: Los fusibles, protecciones térmicas, los pulsadores de marcha y de paro, los relés eléctricos, los temporizadores y sus señalizaciones, los sensores, etc. Sistema de Fuerza Los circuitos de potencia son aquellos elementos que hacen de alguna manera el trabajo duro, puesto que son los encargados de ejecutar las órdenes dictaminadas por el circuito de mando. Los circuitos de potencia se representan en los esquemas de potencia, donde se incluyen una serie de elementos. Entre
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los más representativos se encuentran: Fusibles, interruptores tripolares, contactores eléctricos, relés térmicos, motores, etc. Lógica Cableada Lógica de contactos, es una forma de realizar controles, en la que el tratamiento de datos (botonería, fines de carrera, sensores, presóstatos, etc.), se efectúa en conjunto con contactores o relés auxiliares, frecuentemente asociados a temporizadores y contadores. Lógica Programada Es lo contrario de la lógica cableada, es decir, este tipo de diseño permite utilizar un circuito o un proyecto para muchas otras funciones con el simple cambio del software que incorpora. Lógica Estructurada Es una técnica para escribir programas (programación de computadora) de manera clara. Para ello se utilizan únicamente tres estructuras: secuencia, selección e iteración; siendo innecesario el uso de la instrucción o instrucciones de transferencia incondicional (GOTO, EXIT FUNCTION, EXIT SUB o múltiples RETURN). Burner Programador a nivel de hardware, que permite grabar en el Microcontrolador, un programa de aplicación, algunos le llaman quemador, grabador, cargador entre otros. Ladder También denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje.
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Contactor Es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden. Plc Son siglas que pueden referirse a: Controlador lógico programable (en inglés Programmable Logic Controller).
54 “
V.-MATERIALES Y MÉTODOS Los materiales y métodos usados para la consecución de nuestros objetivos, son los que corresponden a la presente investigación, por un lado los MATERIALES, usados, han sido coordinados con
el Taller de Máquinas
Eléctricas de la FIEE. El MÉTODO usado, dado los materiales disponibles, es aquel que persigue el modelamiento indicado en el presente informe. 5.1.-MATERIALES Y EQUIPOS a).-Equipos y materiales propias de la investigación: Hardware, software y firmware, propios de los microcontroladores. b).-PC
implementada
con
Software
de
Programación
Gráfica
de
Microcontroladores. c).-Procedimiento para la programación gráfica de los microcontroladores (Según procedimiento expresado en el capitulo VII, del presente informe) . d).-Diagrama de mando y fuerza de sistemas eléctricos en la línea de generación, transmisión, distribución y utilización (Ver anexo 2 al anexo 5). 5.2.- METODOLOGÍA PARA CONTRASTACIÓN Y DEMOSTRACIÓN DE LA HIPÓTESIS 5.2.1.- Técnicas Descriptivas para la Demostración de la Hipótesis a.-Técnica de Tabulación de Resultados de las Pruebas y sus Procedimientos
para
la
PROGRAMACIÓN
GRÁFICA
DE
LOS
MICROCONTROLADORES PIC Y/O AVR. Analizadas para cada caso de aplicación en el ámbito eléctrico, sea para Generación, transmisión, distribución y utilización. b.-Técnica de Tabulación de Resultados de Evaluaciones, para la PROGRAMACIÓN GRÁFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC y AVR, analizadas para cada caso, sea para generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica. 55 “
5.2.2.- Unidades de Análisis Para la Demostración, Comprobación y Validación de la Hipótesis, se hará uso de las Instalaciones del Laboratorio de Máquinas y Circuitos Electrónicos con que cuenta la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, por lo que se hará las coordinaciones respectivas con dicha dependencia a fin de contar con la disponibilidad de los equipos e instrumentos. El Universo de procedimientos para determinar la Programación Gráfica corresponde a aquellos procedimientos cuyo Entorno sea Visual para la Programación del Microcontrolador, donde los procesos eléctricos a ser programadas en forma gráfica en el microcontrolador, serán orientadas a los tableros eléctricos entre otros para controlar y sincronizar las máquinas rotativas:
sean
motores
y
generadores,
maquinas
estáticas:
sean
transformadores, dispositivos de conmutación: disyuntores, seccionadores, compensadores reactivos: SVC, STATCOMP, Conversores e Inversores. Para el desarrollo de esta investigación, se han tomado como unidades de Análisis: (1) LOS PROCEDIMIENTOS DE PROGRAMACIÓN CON ENTORNO GRÁFICO, (2) PROGRAMAS DE ENTORNO VISUAL RELACIONADOS CON LA LOGICA CABLEADA PROPIA DE LOS CIRCUITOS DE MANDO EN UN SISTEMA
ELÉCTRICO.
La
PROGRAMACIÓN
GRÁFICA
DEL
MICROCONTROLADOR, se delimitaron a dos familias a) PIC y b) AVR. 5.2.3.-Diseño Muestral Prueba piloto Con buen criterio tomamos 4 configuraciones de PROGRAMAS CON ENTORNO VISUAL, (2 CON DIAGRAMA DE FLUJO, Y 2 CON DIAGRAMA ESCALERA) de quienes se obtuvieron como resultado: 4 disponibles y 0 indispuestos.Perfil disponible
(4) q = 1.0, Perfil indisponible (0) p= 0.0.
Muestra: Dado que el número de PROGRAMAS no es muy elevado, con un buen criterio personal, decidimos tomar como muestra del total de la población, aquel que se 56 “
adapta a los requerimientos técnico y de funcionalidad eléctrica, siendo esta el diagrama de escalera. 5.2.4.- Técnica de CONTRASTACIÓN con la NORMA, con valores válidos. Para
la
Validación
de
los
Procedimientos
de
los
instrumentos
Protocolares, se ha sometido a prueba, operacional a los microcontroladores programados, y en base a sistemas eléctricos propuestos dentro el ámbito de la ingeniería eléctrica, cuyos resultados, han dado la validez y aplicabilidad del procedimiento, planteada y aplicada con la programación gráfica de los microcontroladores. 5.2.5.-Técnicas Conceptuales Se evaluaron los PARÁMETROS OPERACIONALES del programa LADDER, asociado
con
la
normativa
de
la
programación
gráfica
de
los
microcontroladores PIC y/o AVR, bajo un marco de ensayos y mediciones en campo y laboratorio, es decir se ha diseñado el aplicativo a nivel de software y hardware, y se ha sometido a prueba de funcionalidad. Se evaluaron los aplicativos para el microcontrolador PIC y AVR, bajo un marco de: Diseño, implementación y puesta en marcha del microcontrolador PIC y AVR, para aplicativos industriales en el ámbito de la ingeniería eléctrica. Mediante dichas aplicaciones de campo, se requiere verificar el desempeño de los microcontroladores frente al estado de la técnica de lógica programada de los PLC y lógica cableada de los contactores. Para la programación de cada tipo de microcontroldor, se ha requerido : a).-Determinar el “Diagrama de mando” de un proceso identificado en el ámbito de la ingeniería eléctrica (ver anexo2 al anexo 5). b).-Migrar el diagrama de mando, al entorno gráfico del software de programación
LADDER
de
los
microcontroladores
propuesto
en
la
investigación. En general las relaciones entre un elemento de diagrama de mando circuitalmente es lo mismo con repecto a los elementos de la programación por ladder. 57 “
c).-Generar el “archivo de programación del proceso”, en formato de lenguaje Hexadecimal, que es propia y entendible por los microcontroladores (esta se genera con el software de programación LADDER). d).-Grabar la programación del proceso, hacia el microcontrolador (esto es posible mediante el burner y su software respectivo (asociado al tipo de microcontrolador) Ver apéndice 1. e).-Implementación circuital del aplicativo (asociado al microcontrolador con sus respectivos elementos accesorios, y su puesta en marcha y prueba de funcionalidad del proceso programado). Son accesorios o elementos periféricos que hacen posible la verificación funcional del microcontrolador programado, resistores, capacitores, cristal, fuente de laimentación de corriente continua, sensores (pulsadores,etc), actuadores (contactores, interfaces de estado sólido) y alarmas (visual, sonora,e tc), entre otros accesorios propios del proceso programado. El costo promedio de un Microcontrolador está en relación de 2 a 1, un microntrolador AVR cuesta X, su versión análoga en PIC cuesta 2X. La versatilidad de ambos microcontroladores, los hace muy importantes con respecto a la operacionalidad, ambos tienen arquitecturas diferentes, sin embargo, técnicamente tienen leves ventajas comparativas, pero serias y es allí donde marcan la diferencia. Muchas aplicaciones en el ámbito de la ingeniería eléctrica, es posible implementar bajo estas tecnologías, tal como lo demostramos en la presente investigación, lo cual ya no puede haber pretextos, para no hacerlo.Esperemos un poco, para que en el futuro no muy lejano, estemos en el PAIS, y en el mundo, usando estas tecnologías.
58 “
VI.-RESULTADOS Los resultados obtenidos corresponden a : 6.1.- PROGRAMACIÓN GRÁFICA DEL MICROCONTROLADOR PIC 16F628A y AVR ATMEGA8. Fuente : Información obtenida mediante el programa LDmicro. Mediante la aplicación de los procedimientos de la programación gráfica de los microcontroladores y la puesta en marcha de aplicativos en el ámbito de la ingeniería eléctrica, construida en la presente investigación, se obtuvo los siguientes resultados, estructurados del modo siguiente: Paso1 : Determinación del “Diagrama de mando” Con criterio sleccionamos un aplicativo dentro del ámbito de la Ingeniería Eléctrica, línea de utilización, sistemas de arranques de motores. 1.-Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico 2.-Valoración de límite con histéresis Paso2 : Migración del diagrama de mando de lógica cableada al LADDER. La programación se hace con el programa LDmicro, respetando las reglas jerárquicas en la programación, detalladas anteriormente. Caso1: Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico
Referenciado con anexo2 (2.2) y anexo5(5.3) Se ha empleado lo siguiente:
Configuración Microcontrolador (PIC16F628A y Atmega8), 4 MHZ
Instrucciones: Bobina (L, R, S, ), Contactos (N.A y N.C) y temporizador (TON)
Asignación de patas: PIC16F628A
:
59 “
Atmega8
Caso2.-Valoración de límite con histéresis
Referenciado con anexo5 (5.6) Se ha empleado lo siguiente:
Configuración Microcontrolador (PIC16F628A y Atmega8), 4 MHZ
Instrucciones: Comparador GRT y LES, SUB y ADD, Bobina (R, S)
Asignación de patas: PIC16F628A YH1 en pin 1(RA2), YH2 en pin2(RA3), ver apéndice1. Atmega8 YH1 en pin 2(PD0), YH2 en pin3(PD1), ver apéndice2.
Paso3 : Generación del “archivo hexadecimal de programación del proceso” El archivo en lenguaje del microcontrolador, se obtiene mediante la herramienta de compilación, del LDmicro. ValoraciónPIC.Hex, Referenciado con el apéndice 3. Valoración AVR.Hex, Referenciado con el apéndice 4. Arranque E-TPIC.Hex, Referenciado con el apéndice 5. Arranque E-TAVR.Hex, Referenciado con el apéndice 6. Paso4 : Grabación del archivo de programación hacia el microcontrolador Mediante el software del burner, es posible trasladar la programación ladder contenida en el archivo hexadecimal, hacia el microcontrolador, para ello se instala el microcontrolador en el burner, y el burner al puerto de la PC.El software del burner, es el que permite operativizar el archivo de programación 60 “
en hexadecimal hacia el microcontrolador, mediante las opciones de grabado, borrado y test de grabación, entre otros. Referenciado con el apéndice 9. Paso5 : Implementación circuital del aplicativo Los resultados obtenidos para ser validados, previamente se verificaron mediante la simulación y compilación del programa LADDER, para luego experimentalmente verificar el funcionamiento real del aplicativo implementado en el microcontrolador.Referenciado con el apéndice 10. Los resultados de nuestra investigación, nos permitió abordar a la tecnología de los microcontroladores, específicamente el abanderado es la forma como estamos programando al PIC y AVR, pudiendo hacer lo mismo con otros tipos de microcontroladores. El propósito fue programarlos en forma gráfica y amigable, y en primera instancia tenía que ser un lenguaje con entorno gráfico asociado al lenguaje de la electricidad, de los enclavamientos y retenciones, cuyo aporte le corresponde a la lógica cableada, de los contactores y sus periféricos del cual hemos heredado ello, las mismas que son expresadas en el diagrama de mando. Asimismo la idea fue la de explotar fuertemente este lenguaje, de varias tendencias de programación gráfica entre ellos
las de
FLUJO, delimitamos a usar el LADDER, lenguaje propio de los PLC, porque no solo nos permitía un cierto grado de familiaridad con los diagramas de mando, sino por la rigurosidad de las jerarquías en los procesos de programación. Se ha ganado una tecnología más para desarrollar nuestros proyectos, mediante la implementación de procesos que hagan más eficiente el uso, la transformación y la generación de la energía.Esta tecnologia es la que corresponde a los microcontroladores,son tan eficientes técnica y operacional, asimismo son de coste asequible comparadamente con las otras tecnologías conocidas.
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VII.-DISCUSIÓN La Implementación de la presente investigación ha tenido como base los protocolos, la metodología y los procedimientos, de la lógica cableada por contactores y la lógica programada de los PLC, como herramienta primordial para obtener resultados concretos en la aplicación de la PROGRAMACIÓN GRAFICA DE LOS MICROCONTROLADORES PIC y AVR. Con lo que queda demostrado nuestra hipótesis de investigación que tuvo como implicancias a Los procedimientos para Programar en forma Gráfica a los Microcontroladores PIC y AVR, relacionados con los procesos de control, mando y fuerza en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica, correspondiente a los sistemas de generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica. Las condiciones de nuestra propuesta fue la de favorecer la tarea del operador electricista amigablemente al migrar de una tecnología a otra como son los microcontroladores, como recurso estratégico en el desarrollo tecnológico de la labor. Lo valioso al aplicar técnicas de programación gráfica como la propuesta en nuestra investigación como tal es que estas tecnologías de los microcontroladores incorporan todo un conocimiento, finamente elaborado que a la luz de lo que se espera forman parte sostenidamente de la normativa y estándares, propias de los sistemas de control, automatización de los sistemas eléctricos. Existen muchos programas relacionados a estas tecnologías, sean a nivel de software, y su correspondiente hardaware y firmware, sin embargo, se sabe que el operador electricista, vive adentrado en la tecnología de los PLC y contactores, por una razón simple, de estar integrado por el lenguaje operativo del electricista. Con los resultados de nuestra investigación se ha logrado implementar
procedimientos
para
la
Programación
Gráfica
de
los
Microcontroladores, aplicados al campo de la Ingeniería Eléctrica, tal como se observa en el desarrollo orientados a la Programación Gráfica de los Microcontroladores PIC y AVR, sustentados con el PIC16F628A y Atmega8, en nuestros aplicativos.Con lo que los beneficiarios directos de esta tecnología de los Microcontroladores, están orientadas a quienes realizan tareas relacionadas con los procesos de control, mando y fuerza de los sistemas eléctricos.
62 “
7.1.-CONCLUSIONES 7.1.1.-Se
implementaron los procedimientos de programación de los microcontroladores PIC y AVR, considerando las mismas reglas jerárquicas de programación LADDER, usadas en los PLC.
7.1.2.-Se programaron en forma gráfica a los microcontrolodores PIC y AVR, relacionados con los procesos de control, en el ámbito de la ingeniería eléctrica, sea generación, transmisión, distribución y utilización.
7.1.3.-La
coordinación propia de los aplicativos implementados microcontroladores coordina entre software, hardware y firmware.
a
los
7.2.-OBSERVACIONES 7.2.1.-Las reglas jerárquicas de programación LADDER, tienen una relación intrínseca entre diagrama de mando de la lógica cableada, y se respetan dichas jerarquías por la condición de consistencia lógica correspondiente a los procesos de los sistemas eléctricos. Los procedimientos de la programación GRÁFICA implementada tiene como requisito a la selección del circuito de mando y selección de los microcontroladores, el procedimiento establecido tiene la siguiente configuración (1) dar nombre al archivo de trabajo, (2) Configurar el entorno de microcontrolador, (3) diseñar el diagrama ladder, según diagrama de mando, (4)simulación en tiempo real y (5) compilado del programa. Los dos últimos procedimientos son muy importantes porque permiten redarguir, es decir corregir y orientar al programa diseñado.
7.2.2.-Con buen criterio técnico operacional para los fines de nuestra investigación, se incidió en tomar a los microcontroladores PIC : 16F628A y AVR : atmega8, las mismas que fueron programados para los procesos casuísticos: Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico y la valoración de límite con histéresis, ello en virtud a que dichos microcontroladores calificaban para nuestra programar a dichos procesos, a un coste relativamente bajo comparado con los PLC y Contactores.Valga denotar que el diagrama circuital o periférico que posibilita contrastar, verificar nuestro diseño, es mediante la puesta en marcha, es decir mediante la implementación de un aplicativo circuital, la misma que incorpora para nuestro propósito : el microcontrolador tangible,elementos accesorios como : botoneras, capacitores, un cristal, una fuente de alimentación de corriente continua, reguladores monolíticos, todas dispuestas circuitalmente en un impreso, las mismas que activan los actuadores que manejan la carga.
7.2.3.-El hardware conforma el producto final mediante el aplicativo circuital, tambíen lo integra el burner, el software está asociado con la prueba y compilado de nuestro proceso lógico, para luego migrarlo en lenguaje del microcontrolador es decir se tiene un software para programar el proceso y se tiene un software para grabar en el microcontrolador lo programado, para lo cual se requiere de un burner.
63 “
VIII.-REFERENCIALES 1.-ANGULO, JOSE M.“Microcontroladores PIC”, España: Mc Graw Hill, 2003. 2.-CARBONELL PRADO, LUIS.“Microcontroladores”,2011.CCEISEDU. 3.-DEL AGUILA, EDGAR.“Programación Gráfica de Microcontroladores”,Perú: UNACFIEE, 2010. 4.-FLOWCODE “Entorno Visual para Programación de Microcontroladores PIC-AVR”, 2011. 5.-GUERRERO,JOSÉ.“Evolución de los Sistemas de Mando y Control”,Seguridad y defensa, bit 154,2006. 6.-KUNDUR, P. S. “Power System Stability and control”. United States : Mc Graw Hill, 1994. 7.-NIPLESOFT.NET“Entorno Visual para Programación de Microcontroladores PIC-AVR”, 2010. 8.-PORTAL WIKIPEDIA, 2011. 9.-SILVINO BARCELÓ, “Circuito de mando y circuito de potencia de un automatismo, Suite101.net,2011. 10.-RAMIREZ,ELMER. “CONTROLADORES Perú:CONCYTEC-OFOPCYTE, 2007.
LÓGICOS
PROGRAMABLES”,
11.-AUTOMATISMOS MAR DEL PLATA,”LDmicro, lógica Ladder para PIC y AVR“, Argentina: 1997. 12.-ROLDAN, JOSÉ. “Motores SpainParaninfo,S.A,2005.
Eléctricos“,España:International
Thomson
Editores
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IX.-APÉNDICE APÉNDICE 1: Asignación de patas: PIC16F628A YH1 en pin 1(RA2), YH2 en pin2(RA3). APÉNDICE 2: Asignación de patas: Atmega8 YH1 en pin 2(PD0), YH2 en pin3(PD1). APÉNDICE 3: Archivo en hexadecimal : ValoraciónPIC.Hex. APÉNDICE 4: Archivo en hexadecimal : ValoraciónAVR.Hex. APÉNDICE 5: Archivo en hexadecimal : Arranque E-TPIC.Hex. APÉNDICE 6: Archivo en hexadecimal : Arranque E-TAVR.Hex. APÉNDICE 7 : Diagrama Ladder en LDmicro del Sistema de Arranque EstrellaTriangulo, para PIC16F628A. APÉNDICE 8 : Diagrama Ladder en LDmicro del Sistema de Arranque Estrella-Triangulo, para Atmega8. APÉNDICE 9 : Uso del Burner en el grabado de la programación hacia el microcontrolador. APÉNDICE 10: Implementación circuital del aplicativo
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APÉNDICE1: Asignación de patas: PIC16F628A YH1 en pin 1(RA2), YH2 en pin2(RA3)
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APÉNDICE2: Asignación de patas: Atmega8 YH1 en pin 2(PD0), YH2 en pin3(PD1).
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APÉNDICE3: Archivo en hexadecimal : ValoraciónPIC.Hex.
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APÉNDICE4: Archivo en hexadecimal : ValoraciónAVR.Hex.
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APÉNDICE 5: Archivo en hexadecimal : Arranque E-TPIC.Hex.
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APÉNDICE 6: Archivo en hexadecimal : Arranque E-TAVR.Hex.
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APÉNDICE 7 : Diagrama Ladder en LDmicro del Sistema de Arranque Estrella-Triangulo, para PIC16F628A.
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APÉNDICE 8 : Diagrama Ladder en LDmicro del Sistema de Arranque Estrella-Triangulo, para Atmega8.
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APÉNDICE 9 : Uso del Burner en el grabado de la programación hacia el microcontrolador. Se abre el archivo hexadecimal: Arranque E-TAVR
Se configura el tipo de microcontrolador a grabar: Atmega8
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Se procede al grabado del microcontrolador
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APÉNDICE 10: Implementación circuital del aplicativo
Fuente:Puntoflotante
PERFECCIONAMIENTOS EN SISTEMAS DE CONTROL PARA MOTORES ELECTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA
Fuente: Patentados.com
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X.-ANEXOS
ANEXO 1: INTERCONEXIÓN TÍPICA DE UN REGULADOR AUTOMÁTICO DE TENSIÓN “AVR” ANEXO 2: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Casos típicos de sistemas de arranque de motores trifásico con rotor jaula de ardilla Arranque directo Arranque en conexión estrella-triangulo Arranque por resistencias estatóricas Arranque en conexión kusa Arranque por autotransformador Conexión especial para el arranque ANEXO 3: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Sistema de arranque de motor trifásico con rotor bobinado Sistema de arranque con inversión de giro Arranque en cuatro puntos de resistencia ANEXO 4: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Frenado de motores Frenado por corriente continua de un motor trifásico con rotor jaula de ardilla ANEXO 5: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA PROGRAMADA POR CONTROLADORES LÓGICO “PLC”.{10}.
Arranque directo de un motor eléctrico Arranque directo con inversión de giro de un motor eléctrico Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico Arranque por resistencias rotóricas de un motor eléctrico Sistema de control de llenado de tanques Valoración de límite con histéresis Sistema de mando secuencial por ciclos.
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ANEXO 1: INTERCONEXIÓN TÍPICA DE UN REGULADOR AUTOMÁTICO DE TENSIÓN “AVR”
Fuente: Manual de Instrucciones, kato Engineering, USA, 1995.
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ANEXO 2: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Casos típicos de sistemas de arranque de motores trifásico con rotor jaula de ardilla 2.1.-Arranque directo
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2.2.-Arranque en conexión estrella-triangulo
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2.3.-Arranque por resistencias estatóricas
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2.4.-Arranque en conexión kusa
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2.5.-Arranque por autotransformador
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2.6.-Conexión especial para el arranque
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ANEXO 3: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Sistema de arranque de motor trifásico con rotor bobinado 3.1.-Sistema de arranque con inversión de giro
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3.2.-Arranque en cuatro puntos de resistencia
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ANEXO 4: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA CABLEADA POR CONTACTORES.{12}.Frenado de motores 4.1.-Frenado por corriente continua de un motor trifásico con rotor jaula de ardilla
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ANEXO 5: ESTADO DE LA TÉCNICA DE LÓGICA PROGRAMADA POR CONTROLADORES LÓGICO “PLC”.{10}. 5.1.-Arranque directo de un motor eléctrico
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5.2.-Arranque directo con inversión de giro de un motor eléctrico
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5.3.-Arranque estrella-triangulo de un motor eléctrico
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5.4.-Arranque por resistencias rotóricas de un motor eléctrico
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5.5.-Sistema de control de llenado de tanques
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5.6.-Valoración de límite con histéresis
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5.7.-Sistema de mando secuencial por ciclos.
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