Diagrama de Escalera o ladder

El Diagrama de Escalera es también conocido como Lenguaje de Ladder o lógica de contactos (KOP). Lo cual es popular a nivel mundial y muy conocido en el área de la programación. Es por esto, que a los técnicos o ingenieros les resulta fácil aplicar este diagrama sin ningún problema.

El diagrama de escalera es un buen recurso, el cual se puede usar fácilmente. Pero, en caso de que quieras saber más de los beneficios que ofrece, te invitamos a seguir en este post. Aquí te daremos información de interés para usar esta herramienta.

Diagrama de Escalera
Diagrama de Escalera

Qué es un Diagrama de Escalera o Ladder?

El diagrama de escalera recibe este nombre, ya que imitan una escalera con dos rieles verticales (suministro de energía). Y líneas horizontales como peldaños, lo cual representa los circuitos de control. Estos diagramas son esquemas avanzados que se utilizan para registrar estructuras lógicas para controles industriales.

En el diagrama de escalera, los dispositivos de carga como: bobina de relé, bobina de solenoide, lámpara y demás. Deben de ir dibujados en el lado derecho del peldaño. Sin embargo, aunque no importa eléctricamente donde está la bobina del relé dentro del peldaño. Pero, si es importante que el extremo de la fuente de alimentación esté conectado a tierra, para un funcionamiento estable.

Es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables, también conocido como Controladores Lógicos Programables, o por sus siglas PLC, debido a que está basado en los modelos eléctricos de control tradicional.

Los diagramas ladder son esquemas avanzados normalmente empleados para registrar estructuras lógicas para controles industriales. Ladder es uno de varios lenguajes de programación diseñado para programar PLCs estandarizados con IEC 61131-3.

Elementos del diagrama de escalera

En la programación de autómatas o PLCs mediante el uso de diagramas de escalera, además de conocer la mecánica de los circuitos de conmutación o lógica de contactos, es fundamental estar familiarizado con cada uno de los elementos que componen este lenguaje.

Símbolos de diagrama de elementos

Los símbolos básicos están estandarizados según normas NEMA y son empleados por todos los fabricantes, esta es otra de las razones por las que este lenguaje triunfa aún hoy en día cuando de diseñar los esquemas eléctricos de control se trata.

En la siguiente imagen podemos visualizar los símbolos más utilizados en el lenguaje Ladder.

Símbolos del diagrama de escalera o Ladder
Símbolos del diagrama de escalera o Ladder

Símbolos del diagrama de escalera

Estructura de un diagrama de escalera

En este diagrama, el flujo lógico de interpretación algorítmica parte desde el riel izquierdo hacia el riel derecho, y de arriba hacia abajo. Existen siete componentes fundamentales que debemos aprender a aplicar de forma lógica para programar un PLC.

De los componentes mencionados a continuación, algunos son de carácter imprescindible y otros son opcionales.

  • Rieles: son las dos líneas verticales ubicadas a los extremos del diagrama y representan la entrada y salida de electricidad del sistema.
  • Peldaños o rung: son las líneas horizontales que unen los rieles y sirven como declaraciones de la lógica de la estructura.
  • Entradas: están compuestas por controles reales, tal y como activar un interruptor o presionar un botón.
  • Salidas: están conformadas por los sistemas, aparatos o máquinas electrónicas que se encienden y apagan, por ejemplo, una palanca solenoide o un motor eléctrico.
  • Expresiones lógicas: son las expresiones utilizadas para formular todas las operaciones de control, esto resulta en una combinación de entradas y salidas.
Elementos del diagrama de escalera o Ladder
Elementos del diagrama de escalera o Ladder

Etiquetas de diagrama de escaleras

Para identificar cada elemento dentro del diagrama de escaleras utilizamos etiquetas, estas nos indicarán que tipo de componente es, haciendo más simple la lectura del esquema.

A diferencia de los símbolos del lenguaje para programar un PLC, las etiquetas no han sido estandarizadas, razón por la cual en la siguiente imagen se observa dos sistemas de etiquetación para cada uno de los 7 componentes que integran este diagrama.

Etiquetas de un diagrama de escalera o Ladder
Etiquetas de un diagrama de escalera o Ladder

Reglas del diagrama de escalera

Para realizar este tipo de diagrama correctamente es necesario conocer unas reglas no escritas, pero bastante sencillas que te permitirán iniciarte en la lectura o incluso la programación de este. Algunas de los parámetros más empleados son los siguientes:

  • Elementos puntuales: Los diagramas de escalera solo deben mostrar los elementos de control y señalización. Por ejemplo, temporizadores, lámparas, relevadores, contactores, interruptores, entre otros.
  • Ubicación de componentes: Es fundamental implementar la estructura reglamentaria de un diagrama de escalera. Es decir, los componentes de entrada deben ubicarse a la izquierda del esquema y los de salida a la derecha.
  • Identificación numérica: los conductores y los escalones o rung, deben ser enumerados en orden lógico.

Elementos avanzados del diagrama de escalera

Los elementos avanzados de un diagrama de escaleras y que solo mencionaremos para efectos prácticos son:

Los temporizadores: se trata de un elemento que permite ejecutar activaciones con una duración establecida, mediante un control exacto del tiempo.

Los contadores: consiste en un elemento que posee la capacidad de registrar las activaciones de las entradas, se utiliza para memorizar sucesos que requieran ejecutarse un determinado número de veces.

Monoestables: este elemento es empleado para mantener activada una salida durante un tiempo determinado previamente programado.

Beneficios de usar un diagrama de escalera

Uno de los beneficios de un diagrama de escalera es que es intuitivo y autodocumentado. Lo cual proporciona una excelente interpretación esquemática centrada en principios arquitectónicos de circuitos bien entendidos.

Las habilidades de programación simples crecen rápidamente. Ya que la curva de aprendizaje para comenzar con un diagrama de escalera, es muy pequeña dado a la comodidad del entorno. Lo cual es otro de los beneficios de esta herramienta.

Esto sin duda ha hecho que el diagrama sea básicamente para las aplicaciones que incorporan a personal sin experiencia técnica. Que realicen la administración o reparación, ya sean electricistas o técnicos de planta.

El diagrama de escalera es fundamental para replicar los circuitos electrónicos, otro gran beneficio. Ya que es una excelente forma de reflejar la lógica abstracta. Ciertamente, el diagrama de escalera se caracteriza por ser muy intuitivo para la lógica digital.

Dónde aplicar diagramas de escalera?

En el bastidor de relé se representará con un símbolo en el diagrama de la escalera que indica las relaciones entre dichos dispositivos. También más allá del bastidor de relé, como calentadores, bombas, y otros se mostrarán en el esquema de la escalera.

La lógica de escalera se ha convertido en un lenguaje de programación, que describe un sistema a través de un diagrama gráfico. Basado en los diagramas de circuito de hardware de lógica de relé.

Lo cual sirve para construir un software de controlador lógico programable (PLC) este se puede colocar en aplicaciones de control industrial. Para los sistemas de control básico la lógica de escalera es muy útil, y para reelaborar viejos circuitos de relés cableados.

También se ha utilizado en sistemas de automatización avanzados, ya que los controladores lógicos programables se han vuelto más sofisticados. La lógica de escalera debe describirse como un lenguaje centrado en reglas, más que como un lenguaje de procedimientos. Un “peldaño” de la escalera representa una regla.

¿Por qué se utiliza un diagrama de escalera para la programación del PLC?

La lógica de escalera es un lenguaje de programación utilizado para la programación de PLC (controlador lógico programable). Es un lenguaje gráfico de programación del PLC que usa diagramas de escalera para expresar operaciones lógicas con notación simbólica. Similar a los rieles y peldaños de un circuito lógico de relé típico.

Cuyo propósito es llevar a cabo aplicaciones de automatización industrial, lo cual es utilizado por ingenieros y electricistas. Para hacer funciones lineales, matemáticas, de medición, de ritmo y aritméticas.

Es un proceso común en donde se programa un PLC, esta lógica de programación se sigue usando hasta ahora. Dado que, los conceptos básicos de control de sistemas y procesos siguen siendo los mismos.

Cómo crear un diagrama de escalera?

Los rieles de un diagrama de escalera representan los cables de alimentación de un circuito lógico de relé de regulación. Se puede notar una pista de suministro de voltaje positivo, en el lado izquierdo. Y en el lado derecho una pista de voltaje negativo.

Por tanto, en el diagrama de escalera el flujo lógico es desde el riel izquierdo al riel derecho. Es importante aprender a aplicar los sietes aspectos fundamentales de un diagrama de escalera. Estos son nombres y declaraciones sobre líneas, escalones, entradas, salidas, expresiones lógicas, notación de direcciones. (algunos son esenciales y otros opcionales).

  • Rieles: En un diagrama de escalera hay dos rieles que están dibujados como líneas verticales, que descienden por los extremos delanteros.
  • Peldaños: Estos se dibujan horizontalmente y unen los rieles a las declaraciones de la lógica.
  • Entradas: Las entradas son actos de control reales, como presionar un botón o activar un interruptor.
  • Salidas: Las salidas son máquinas electrónicas que se encienden y apagan, como un motor eléctrico o una palanca solenoide.
  • Expresiones lógicas: Estas se utilizan para formular las operaciones de control deseadas en combinación con las entradas y salidas.

El diagrama de escalera se elabora a partir de un entorno de desarrollo integrado, básicamente se trata de un software emulable en una computadora que permite diseñar para luego transferir la lógica implementada a un PLC.

Para esto existen software de programación Ladder como es el entorno StxLadder, el cual facilita la implementación de un diagrama diseñado con esta lógica para luego transferirlo a un PLC.

La programación de este tipo de diagrama también cuenta con ciertos elementos que facilitan la comprensión de la estructura del programa y su orden de ejecución.

Como mencionamos antes, el orden típico es de izquierda a derecha y de arriba a abajo, sin embargo, este puede variar de un autómata a otro, pero siempre se implementará el orden introducido por el programa.

La programación de un diagrama de escalera o diagrama Ladder, requiere de la comprensión de los siguientes sistemas y elementos:

  • Sistemas combinacionales
  • Elementos de memoria
  • Elementos de tiempo
  • Elementos de cómputo
  • Sistemas secuenciales

Ejemplo de Diagrama de Escalera

El desarrollo de diagramas de escalera tiene por objeto automatizar funciones mecánicas dentro del sector industrial, pues en sus niveles más avanzados permite interconectar las funciones de muchos equipos que cooperan entre sí para la obtención de resultados.

Por tal motivo, la manera más simple de comprender el funcionamiento de este lenguaje de programación es mediante la visualización de material gráfico, como es el caso del siguiente vídeo subido a la plataforma de YouTube por el canal especializado en automatización y control industrial, Neheyler Mecatrónico.

En el siguiente ejemplo el diagrama que observamos muestra un ejemplo de programación de lógica de escalera, que ilustra un circuito de entrada y salida.

Ejemplo de diagrama de escalera
Ejemplo de diagrama de escalera

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