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MANUAL PLC
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Manual para la
programación de un
PLC con Step 7.
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1. Generalidades 1.1. Se Hablara de lo que es un PLC.
1.1.1. Historia del PLC.
1.1.2. Estructura de un PLC.
1.2. Impacto Industrial.
1.2.1. La influencia en la industria.
1.3. Aplicaciones Principales.
2. Sz200.
2.1. Características del SZ200.
2.2. Características del Software
utilizado.
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1. Generalidades
1.1. Que es un PLC.
1.1.1. Historia del PLC.
En 1969 la División Hydramatic de la General Motors instaló el primer PLC
para reemplazar los sistemas inflexibles cableados usados entonces en sus líneas
de producción.
Ya en 1971, los PLCs se extendían a otras industrias y, en los ochentas, ya
los componentes electrónicos permitieron un conjunto de operaciones en 16 bits,-
comparados con los 4 de los 70s -, en un pequeño volumen, lo que los
popularizó en todo el mundo.
En los 90s, aparecieron los microprocesadores de 32 bits con posibilidad de
operaciones matemáticas complejas, y de comunicaciones entre PLCs de
diferentes marcas y PCs, los que abrieron la posibilidad de fábricas
completamente automatizadas y con comunicación a la Gerencia en "tiempo real".
Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que
tengan una o varias de las siguientes necesidades:
• Espacio reducido.
• Procesos de producción periódicamente cambiantes.
• Procesos secuenciales.
• Maquinaria de procesos variables.
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Elementos de
Entrada.
Lógica del
Circuito.
Sensores optoeléctricos. Sensores de Proximidad. Sensores de temperatura. Sensores de Precisión. Botones pulsadores. Interruptores de límite.
Relevadores Magnéticos o de Estado Solido. Circuitos Integrados (Compuertas Lógicas y FlipFlops) Controladores Lógicos Programables (PLC’S)
Elementos de
Salida
Lámparas piloto Contactores electromagnéticos Electro válvulas Drivers para motores eléctricos
• Instalaciones de procesos complejos y amplios.
• Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.
1.1.2. Estructura del PLC.
Elementos De Entrada.
Es la parte o sección que comprende a los elementos o dispositivos
encargados de adquirir información proveniente del operador y del mismo sistema.
Algunos de los elementos usados comúnmente son: botones pulsadores,
interruptores de límite, sensores optoeléctricos, sensores de presión, sensores de
temperatura, sensores de proximidad, entre otros.
Sensor de Temperatura. Sensor de Optoeléctrico. Serie B.
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Lógica del circuito.
Es la sección lógica, ES decir, es la sección que dictalalógica para la toma
de decisiones. Esta sección del circuito actúa de acuerdo con la información sumí-
nistrada por los elementos de entrada. La sección lógica de un circuito de control
puede ser construida aplicando diferentes técnicas tales como el control con
contactos (el empleo de relevadores electromagnéticos), el control digital (el
empleo de dispositivos de estado sólido), el control por PLC (el empleo de
controladores Lógicos Programables), el control por microcomputadora (el empleo
de sistemas mínimos, interfaces, computadoras personales y software de
programación).
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Elementos de Salida. Es la sección que comprende a los elementos actuadores. Los elementos o
dispositivos de salida toman las señales de la salida de la sección logica del
circuito y las convierten y amplifican a formas utilizables. Los elementos de salida
más comúnmente usados son: Lámparas, indicadores, contadores
electromagnéticos y motores eléctrico, electroválvulas, solenoides, entre otros.
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1.2. El Impacto Industrial.
El siglo XXI sin duda trae cambios extremos para la forma en como las
empresas se desenvuelven en un mundo cada vez más globalizado y sobre todo
exigente por parte de los clientes. Apostar a la automatización es una medida que
ahorra tiempo y dinero incrementando la calidad y eficiencia en los procesos,
logrando de esta manera garantizar la perfección en el producto final.
La mayoría de las grandes industrias en el mundo insertan dentro de sus procesos de producción la tecnología necesaria para que el mercado ponga sus ojos primero en ellas. Si bien automatizar no es un paso fácil de emprender, ya que los costos son elevados, su empresa logrará conseguir un camino hacia la excelencia de forma acelerada porque la automatización cumplirá con enfocarla a:
I. Aumentar la cuota de mercado.
II. Mejorar la capacidad de satisfacer las necesidades del cliente.
III. Desarrollar nuevos mercados y públicos objeticos.
IV. Reducir el costo del producto.
Todos estos factores se traducen en una empresa mucho más competitiva en el sector.
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1.2.1. La influencia del PLC en la
industria.
Coca Cola Enterprise (CCE)
Uno de los ejemplos de la automatización es Coca Cola Enterprise (CCE) Mediante la introducción de soluciones de automatización estandarizada de Siemens, Coca Cola Enterprise (CCE) ha incrementado la capacidad anual de su producción líneas en Sidcup, Londres por 20 millones de cajas además de conseguir simultáneamente una reducción de costos.
La planta ubicada en Sidcup procesa la gama más grande de tipos de embalaje de cualquier planta de producción CCE en cualquier parte del Reino Unido, llenado de botellas de plástico y de vidrio así como latas 150 y 330 latas mililitro, con planes para introducir latas de 500 ml en el futuro.
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La nueva línea de latas con una capacidad de 120.000 latas por hora permite ampliar la capacidad de la planta en 20 millones de casos por año. Mediante la implementación una estrategia de estandarización basado en el concepto OptimizedPackagingLine(OPL) , una iniciativa industrial de Siemens, Coca Cola en Sidcup ahora dispone de un sistema de producción perfectamente automatizado y de unas líneas de producción y empaquetado con una automatización estandarizada.
El sistema de ingeniería TotallyIntegratedAutomation (TIA), un estándar de automatización y de la comunicación común, junto con las unidades los autómatas programables, sistemas de automatización y comunicación productos tales como switches Ethernet trabajan juntos para mejorar la eficiencia de la producción de una planta, sino también para reducir el mantenimiento, y los gastos de personal. La nueva estandarización permitirá la solución de automatización de Coca Cola Enterprise para adaptar sus operaciones de una manera más simple y más rápida en respuesta a los problemas futuros y cambios en el mercado y así adaptarse a las necesidades actuales y de un futuro.
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Controlador Sysmac NJ supervisa la línea de producción en tiempo real: Omron y Honda abren una gran cantidad de posibilidades de diagnóstico
Lunes, 17 de marzo de 2014
Las capacidades innovadoras del nuevo controlador Sysmac NJ de Omron, estratégicamente diseñado y optimizado para ejecutarse con el protocolo de comunicaciones ultrarrápido EtherCAT, lo están convirtiendo velozmente en un factor de cambio para todo tipo de operaciones de producción.
Recientemente, un ejecutivo de Honda trabajó con Omron en un concepto revolucionario para ampliar aún más las capacidades del NJ, una iniciativa que cree que transformará completamente la manera en que los fabricantes realizan el mantenimiento predictivo/preventivo.
“Cuando el equipo de Omron me presentó por primera vez su nueva tecnología NJ, me impresionaron sus capacidades y su potencial”, explica Hugo Beltran, Ingeniero jefe adjunto de Servicios de Honda Norteamérica. “En realidad, no creo que alguien tenga todavía una idea de todo lo que esta tecnología puede lograr”.
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Al ver las capacidades de comunicación en tiempo real y la velocidad de procesamiento del sistema, Beltrán se preguntó si sería factible utilizarlo para resolver uno de los desafíos operativos principales que se había propuesto: construir automóviles de manera más rápida y económica pronosticando y evitando fallas en componentes que pueden ocasionar tiempo de inactividad costoso e imprevisto.
“Actualmente, trabajamos para reducir la amenaza de fallas en la línea mediante el monitoreo manual de variables como el torque y la velocidad, tomando una foto instantánea periódica, en general, de forma mensual”, explica. “Es útil, pero no permite saber lo que pasa durante los otros 29 días”.
Debido a que los cambios en estas variables o las relaciones entre ellas podrían señalar una falla inminente y costosa en un componente crítico, Beltrán se preguntó si el sistema Sysmac NJ de Omron podría ayudar a Honda a monitorear estas u otras variables operativas similares con precisión, en forma continua y en tiempo real.
Esto ayudaría a Honda a saber de antemano cuándo una pieza podría fallar para así reemplazarla preventivamente en condiciones controladas durante el mantenimiento regular, en lugar de esperar que se produzca una falla catastrófica. Además, los ayudaría a diagnosticar más rápido la fuente de una falla cuando esta se produjera, lo que permitiría llevar a cabo las reparaciones con aun mayor rapidez.
La mejora de las métricas esenciales —tiempo medio entre fallas (MTBF) y tiempo medio de reparación (MTTR)— contribuiría en gran medida a que Honda reduzca el costoso tiempo de inactividad.
Omron, un socio estratégico internacional de Servicios de Honda Norteamérica por más de 30 años, respondió de inmediato a este desafío. El equipo de Omron programó con éxito funciones personalizadas de diagnóstico avanzado en el sistema Sysmac NJ de Honda, incluido el monitoreo en tiempo real de variables como velocidad, torque, vibración, temperatura del motor, velocidad del ventilador y condiciones del condensador en los servodrives para monitorear el estado de fin de vida útil (EOL).
“Este tipo de información operativa en tiempo real solía estar oculta y no se podía obtener. El poder del sistema Sysmac permite descubrir la información y utilizarla para ayudar a los operadores a reducir el tiempo de inactividad y aumentar la productividad en la línea”, explica Michael Sayre, Gerente de Ventas de campo de Omron y el principal contacto de Beltran en la iniciativa.
Sayre explica que los usuarios pueden configurar límites altos y bajos, y programar que se activen alarmas de advertencia —o incluso hacer que la línea se
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detenga por completo de forma automática— si una variable o una relación de variables alcanza un nivel preseleccionado. Asimismo, agrega Sayre, Omron aprovechó la oportunidad para incluir procedimientos de reparación paso a paso en el sistema de Honda, y logró que sea posible visualizar sin dificultades estas instrucciones en la pantalla.
“Se hizo esto para contribuir a que Honda redujera aún más su MTTR. Sus empleados ya no tienen que correr a consultar el manual cuando aparece un problema de reparación. Todo lo que necesitan está en el HMI, que los ayuda a lograr una rápida recuperación y puesta en funcionamiento”, dijo Sayre.
Después de poner a prueba la tecnología, Beltran espera aplicarla en una línea nueva y avanzada de fabricación de motores Honda en los próximos meses.
“Durante mucho tiempo, Omron ha sido un socio estratégico importante para nosotros, que nos ayuda a fabricar automóviles de forma más rápida y económica”, afirma Beltran. “En mi opinión, ningún otro proveedor de productos de automatización puede conseguir brindar este nivel de capacidad. Creo que Sysmac NJ transformará por completo la manera en que la industria realiza el mantenimiento predictivo”.
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1.3. Aplicaciones Principales.
Control de iluminación.
Luminarias dependientes dela luz del día
Grupos de luminarias Control de pico de carga.
Ejemplo. Vidrieras, filas de luminarias móviles, Intemperie.
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Instalaciones De Transporte
Control ON/OFF
Inversión de dirección
Contador de unidades
Ejemplos: Cintas transportadoras
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Sistema de llenado de tanques.
Funciones dependiente del tiempo
Capacidad de contaje unidad
Vigilancia de nivel. Ejemplo: bebidas , Granos
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2. S7200.
2.1. Características del S7200:
Descripción:
El SIMATIC S7-200 Micro es una clase de PLC por sí mismo:
Excepcionalmente compacto pero muy capaz - en especial con respecto a
su rendimiento en tiempo real - es rápido, cuenta con grandes opciones de
comunicación, y viene con fácil de utilizar hardware y software. Pero hay más que
eso:
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El SIMATIC S7-200 Micro PLC tiene un diseño modular consistente para
soluciones personalizadas que no son demasiado grandes para el presente, sino
de composición abierta lo suficiente como para ser ampliado en cualquier
momento en el futuro. Todo ello hace del SIMATIC S7-200 Micro PLC una
solución altamente eficaz y económica para el control automatizado en el rango de
rendimiento compacto.
Campo De Aplicación
El SIMATIC S7 -200 Micro PLC se usa para tareas de automatización
sencillas. Los campos de aplicación del SIMATIC S7 -200 se extienden desde la
sustitución de relés y contactores hasta tareas de automatización más complejas
en el modo independiente , en las redes y en configuraciones distribuidas.
Además de la funcionalidad básica integral de los cinco CPUsdiferentes , la
tecnología del sistema modular del SIMATIC S7 -200 ofrece una amplia gama de
módulos de ampliación escalables y específicas para una muy alta gama de
funcionalidades de acuerdo con los requisitos .
Se ha demostrado en todo el mundo que el S7 -200 tiene varias
aplicaciones que abarcan todos los sectores , como resultado de su amplia gama
de características excepcionales :
CPU 221
CPU compacta para tareas de automatización sencillas - El mejor
dispositivo compacto si usted desea cambiar a una solución eficaz que realiza
tareas de automatización sencillas de forma muy económica . También está
disponible con una amplia gama de temperaturas.
CPU 222
CPU compacta para tareas más complejas, El paquete capaz, compacta
para máquinas más complejas y soluciones de pequeño sistema.
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CPU 224
CPU para una mayor comunicación y otras necesidades de computación -
La CPU de alto rendimiento para las tareas complejas que requieren velocidad y
capacidades de comunicación especiales.
2.2. Características del Software
utilizado.
Presentación del producto e instalación
¿En qué consiste el software STEP 7?
El STEP 7 es el software estándar para configurar y programar los sistemas de
automatización SIMATIC. STEP 7 forma parte del software industrial SIMATIC. El
software estándar STEP 7 presenta las siguientes variantes:
STEP 7-Micro/DOS y STEP 7-Micro/WIN para aplicaciones stand-alone
sencillas en sistemas de automatización SIMATIC S7-200.
STEP 7 para aplicaciones en sistemas de automatización SIMATIC S7-
300/400,SIMATIC M7-300/400 y SIMATIC C7 con funciones ampliadas:
- ampliable con los productos de software opcionales integrados en el
SoftwareIndustrial SIMATIC (consulte también Posibilidades de ampliar
el software estándarSTEP 7).
- Posibilidad de parametrizar bloques de función y de comunicación.
- Forzado y modo multiprocesador.
- Comunicación de datos globales.
- Transparencia de datos controlada por eventos con bloques de
comunicación y de función.
- Configuraciones de enlaces.
- La presente documentación contempla el software STEP 7, mientras
que STEP 7-Micro se describe en la documentación “STEP 7-
Micro/Dos.
Trabajos básicos Al crear una solución de automatización con STEP 7 se deben realizar los trabajos que describiremos a continuación. La siguiente figura muestra las tareas básicas
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que se deben realizar en la mayoría de los proyectos, las cuales aparecen representadas en la figura en forma de organigrama, al cual nos referiremos en adelante con "Guía de orientación de STEP 7". Ésta señala los capítulos en cuestión, permitiéndole orientarse a través del manual en función de las tareas requeridas.
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Procedimientos alternativos
Como muestra la figura anterior, hay dos procedimientos alternativos:
Puede configurar primero el hardware y programar luego los bloques, o bien
programar primero los bloques sin tener que configurar antes el hardware. Esto es especialmente recomendable cuando se deban realizar trabajos de mantenimiento, p.ej. al integrar bloques programados en un proyecto ya existente.
El software estándar STEP 7. Estándares utilizados Los lenguajes de programación SIMATIC integrados en STEP 7 cumplen con la norma DIN EN 6.1131-3. El software estándar se ejecuta bajo los sistemas operativos MS Windows 2000 Professional (en adelante llamado Windows 2000) y MS Windows XP Professional (en adelante llamado Windows XP) y MS Windows Server 2003, estando adaptado a su funcionamiento gráfico y orientado a los objetos. Funciones del software estándar El software estándar le asiste en todas las fases de creación de soluciones de automatización, tales como: • Crear y gestionar proyectos • Configurar y parametrizar el hardware y la comunicación • Gestionar símbolos • Crear programas, p.ej. para sistemas de destino S7 • Cargar programas en sistemas de destino • Comprobar el sistema automatizado • Diagnosticar fallos de la instalación
El interface de usuario del software STEP 7 ha sido diseñado siguiendo los criterios ergonómicos más avanzados, lo que permite conocer rápidamente sus funciones.
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Herramientas auxiliares El software estándar STEP 7 ofrece toda una serie de herramientas:
Las herramientas no se deben llamar por separado, puesto que arrancan automáticamente al seleccionarse una determinada función o al abrirse un objeto.
Administrador SIMATIC
El Administrador SIMATIC gestiona todos los datos pertenecientes al proyecto de automatización, independientemente del sistema de destino (S7/M7/C7) donde se encuentren. El Administrador SIMATIC arranca automáticamente las herramientas necesarias para tratar los datos seleccionados.
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Diagramas de Escalera Es común que en todo PLC se necesita un lenguaje para programar. El los PLCs el lenguaje se llama escalera (en inglés es llamado LEDDER) A continuación se presenta un esquema de las diferentes formas de representar un botón pulsador :
A continuación se describirán algunos de los elementos mas utilizados en el lenguaje KOP:
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Contacto Normalmente Abierto ---| |--- Se cierra si el valor del bit consultado, que se almacena en el operando indicado es “1”.Si el contacto está cerrado, la corriente fluye a través del contacto, el resultado lógico es “1”. De lo contrario si el estado de la señal del operando es “0” el contacto está abierto, no hay flujo de corriente y el resultado lógico de la operación es “0”. Contacto Normalmente Cerrado ---| / |--- Se abre si el valor del bit consultado, que se almacena en el operando indicado, es "0". Si el contacto está cerrado, la corriente fluye a través del contacto y el resultado lógico (RLO) es "1". De lo contrario, si el estado de señal en el operando indicado es "1”, el contacto está abierto. Si el contacto está abierto no hay flujo de corriente y el resultado lógico de la operación es "0". Bobina de relé ---( )---
Opera como una bobina en un esquema de circuitos. Si la corriente fluye hasta la bobina, el bit en el operando se pone a "1". Si no fluye corriente hasta la bobina, el bit en el operando se pone a "0". Una bobina de salida sólo puede colocarse dentro de un esquema de contactos en el extremo derecho de un circuito.
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Contadores
Los contadores usados en un PLC tienen la misma función que un contador mecánico. Los contadores comparan un valor acumulado y un valor Preestablecido para la función de circuito de control. Los contadores pueden ser utilizados para inicializar una operación cuando se alcanza una cuenta o esperar la realización de una operación hasta que se alcanza la cuenta. Existen tres diferentes tipos de contadores: los contadores que incrementan, los contadores que decrementan.
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Temporizadores Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.
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El Sistema De Numeración Binario El sistema de numeración binario o de base 2 es un sistema posicional que utiliza sólo dos símbolos para representar un número: 1 y 0 La palabra binario viene de "bi-" que significa dos. Tenemos "bi-" en otras palabras como "bicicleta" (dos ruedas) o "binoculares" (dos ojos). Los agrupamientos se realizan de 2 en 2: dos unidades de un orden forman la unidad de orden superior siguiente. Este sistema de numeración es sumamente importante ya que es el utilizado por las computadoras para realizar todas sus operaciones. En el sistema binario el número 2 no existe, cuando llegamos a 2 unidades se forma un nuevo orden, entonces 2 se escribe "10" en este sistema:
Este sistema, muy práctico para los cálculos automatizados con sistemas electrónicos digitales, es sin embargo un tanto engorroso en la escritura cotidiana, ya que la expresión de las cantidades resulta muy larga.
Base 10 Base 2
1 1
2 10
3 11
4 100
5 101
6 110
7 111
8 1000
9 1001
10 1010
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COMPUERTAS LÓGICAS DEFINICIONES: Circuitos digitales electrónicos. Se llaman circuitos lógicos, ya que con las entradas adecuadas establecen caminos de manipuleo lógico. Compuerta. Es un bloque de circuiteria que produce señales de salida lógica (”1” ó “0”) si se satisfacen las condiciones de las entradas lógicas. Los nombres, circuitos digitales, circuitos de conmutación, circuitos lógicos y compuertas son usados a menudo pero sé hará referencia a los circuitos con compuertas. Tabla de verdad. Es una representación en forma tabular de todas las combinaciones posibles de las variables de entrada. Usos.- Cualquier información usada para calcular o controlar, puede ser operada pasando señales binarias a través de varias combinaciones de circuitos lógicos con cada señal que representa una variable y transporta un bit de información. Definimos como bit los “1” ó “0” que puede tomar una variable binaria. Lógica binaria. Existen tres operaciones binarias básicas: AND, OR y NOT. AND. (“Y”): Esta operación se representa por un punto, un asterisco ó por una ausencia de operador. X*Y = Z, leído “X y Y es igual a Z”, implica que Z=1 sí y solo sí X=1 y Y=1. OR. (“O”): Esta operación se representa por el signo +. Por ejemplo: X+Y=Z. Se lee “X o Y es igual a Z”, que quiere decir que Z=1 sí y solo sí X=1 o Y=1 o ambas. NOT. (“Inversor”): Esta operación se representa por un apóstrofe (´) (algunas veces por una barra). Por ejemplo: X´=Z (ó X=Z) se lee “no X igual a Z”. Es decir en otras palabras, sí X=1 entonces Z=0, pero sí X=0 entonces Z=1. La lógica aritmética se parece a la aritmética binaria (ya que las operaciones AND y OR tienen similitud con la multiplicación y la suma respectivamente). Pero no confundir, una variable aritmética designa un número que puede consistir en muchos valores, mientras que una variable lógica siempre es 1 ó 0. Ejemplo: Variable aritmética: 1+1=2. Leído: uno más uno igual a dos. Variable lógica: 1+1=1. Leído: uno OR uno es igual a 1. TIPOS DE COMPUERTAS.
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COMENTARIO: DIAGRAMA DE TIEMPO. Es la representación gráfica de las señales de entrada a la compuerta, en la cual se incluyen todas las combinaciones posibles. COMENTARIO:
COMENTARIO: El círculo a la salida del inversor implica un complemento lógico ó negación.
BUFFER F = X X F
0 0
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NOTA: Un buffer es una compuerta que puede absorber más corriente que cualquier puerta convencional y se utiliza cuando se requiere un abanico de salida mayor que el habitual. En este circuito existe función de transferencia pero no hay cambio en la señal de entrada (F = X). Este circuito es usado solamente para amplificación de señal de potencia, y este es equivalente a conectar dos inversores en cascada. SEPARADOR (cto. de tercer estado)
COMENTARIO: La función NAND es el complemento de la función AND y su símbolo es el de la compuerta AND anexándole un circuito a la salida.
