Unidad Central de Proceso (CPU)

La CPU es el cerebro del autómata programable. Sus funciones principales son:

• Consultar el estado de las entradas.
• Recoger de la memoria de programa la secuencia de instrucciones a ejecutar.
• Procesar las instrucciones en serie, una tras otra.
• Actualizar continuamente los temporizadores y contadores internos que hayan sido programados.

Memoria Interna del Autómata

La memoria interna del autómata almacena todos los datos e instrucciones necesarios para ejecutar la tarea de control. Esto incluye:

• Datos intermedios de cálculo y variables internas.
• Una imagen de los últimos estados leídos sobre las señales de entrada o enviados a las señales de salida.

Memoria de Programa

Contiene:

• Instrucciones del programa de usuario: Secuencia de operaciones a realizar sobre las señales de entrada para obtener las señales de salida.
• Parámetros de configuración del autómata.

Memoria de Datos o Interna

Contiene:

• Datos de proceso
• Variables internas (bit, byte, word, etc.)
• Datos alfanuméricos y constantes
• Datos de control

Memoria Interna

• Almacena el estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, contadores, relés internos, señales de estado, etc.
• Su longitud es invariable para cada modelo de autómata y fija las características funcionales del autómata en cuanto a capacidad de direccionamiento E/S, y número y tipo de variables internas manipuladas.
• Su clasificación se realiza atendiendo al tipo de variables que almacena y el número de bits que ocupa cada variable:
  • Posiciones de 1 bit (bits internos)
  • Memoria imagen de E/S
  • Relés internos
  • Relés especiales/auxiliares
  • Posiciones de 8, 16 o más bits (registros internos)
  • Temporizadores
  • Contadores
  • Otros registros de uso general

Memoria Imagen

• Almacena los datos leídos en las interfaces de salida, y los datos que van a ser traspasados a los interfaces de salida.

Relés Internos

• Ocupan posiciones RAM de 1 bit y son utilizados como área de datos temporales, como salida de resultados de operaciones intermedias y para controlar otros bits o registros, temporizadores y contadores.

Relés Auxiliares o Especiales

• También ocupan posiciones de 1 bit y almacenan información sobre señales del sistema, como relojes (en diferentes bases de tiempos), bits de control, flags de estados de la CPU e información sobre el autómata (Run, Stop, Halt, Error).
• Estos relés pueden consultarse y utilizarse desde el programa de usuario para sincronizar el funcionamiento, responder de forma automática a las variaciones de estado en el autómata, etcétera.

Área de Temporizadores y Contadores

• Ocupa posiciones de 16 bits capaces de almacenar los valores de preselección y estado actualizados de estos elementos.
• La mayoría de autómatas permite mantener la información de registros, incluyendo temporizadores y contadores, protegida contra pérdidas de tensión, de forma análoga a la de los relés internos.

Memoria de Programa

• Normalmente es externa y se conecta a la CPU.
• Almacena el programa escrito por el usuario para su aplicación
• Adicionalmente puede contener datos alfanuméricos y textos variables, y también información parametrizada sobre el sistema
• Cada instrucción ocupa un paso o dirección del programa y necesita, normalmente, dos posiciones de memoria (2 bytes ≡ 1 palabra ó word) para ser almacenada
• Son siempre del tipo permanente RAM + batería o EPROM/EEPROM

Mapa de Memoria

Es el conjunto de todas las direcciones correspondientes a todas las posiciones de memoria que puede direccionar la CPU.

La longitud de este mapa depende de tres factores:

• Capacidad de direccionamiento de la CPU, que determina el número de direcciones asignadas a los dispositivos internos.
• El número de entradas/salidas conectadas, que determina la longitud de la memoria imagen E/S.
• La longitud de la memoria de usuario utilizada

Dada una CPU concreta, la longitud total del mapa de memoria está siempre limitada a un determinado valor.

Interfaces de Entrada y Salidas

Se clasifican por:

• El tipo de señales
• La tensión de alimentación
• El aislamiento
• La forma de comunicarse con la unidad central
• La ubicación

Modos de Funcionamiento

RUN

• El autómata ejecuta normalmente el programa de usuario contenido en su memoria.
• Evolución de las salidas y de los temporizadores y contadores.

HALT / STOP

• La ejecución del programa se detiene por orden del usuario.
• Las salidas pasan a estado OFF.
• Las posiciones internas, temporizadores y contadores mantienen su estado. Se utiliza para servicios de mantenimiento o diagnóstico.
• En el paso a RUN todas las posiciones internas, excepto las remanentes, pasan a estado OFF.

ERROR

• El autómata detiene la ejecución por un error de funcionamiento, y queda bloqueado hasta que se corrige el error.
• Las salidas pasan a estado OFF.