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¿Qué es PLC?
Un controlador lógico programable, más conocido por sus
siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller) o por autómata
programable, es una computadora utilizada en la ingeniería automática o
automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos,
electroneumáticos, electrohidráulicos, tales como el control de la maquinaria
de la fábrica en líneas de montaje u otros procesos de producción, así como
atracciones mecánicas.
Los PLC son utilizados en muchas industrias y máquinas. A
diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para
múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados,
inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los
programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar
en baterías, copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un
ejemplo de un sistema de tiempo real, donde los resultados de salida deben ser
producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo
limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.
Desarrollo:
Los primeros PLC fueron diseñados para reemplazar los
sistemas de relés lógicos. Estos PLC fueron programados en lenguaje llamado
Listado de instrucciones con el cual las órdenes de control se le indicaban al
procesador como un listado secuencial de códigos en lenguaje de máquinas. Luego
para facilitar el mantenimiento de los sistemas a controlar se introdujo un
lenguaje gráfico llamado lenguaje Ladder también conocido como diagrama de
escalera, que se parece mucho a un diagrama esquemático de la lógica de relés.
Este sistema fue elegido para reducir las demandas de formación de los técnicos
existentes. Otros autómatas primarios utilizaron un formulario de listas de
instrucciones de programación.
Los PLCs modernos pueden ser programados de diversas maneras, desde diagramas de contactos, a los lenguajes de programación tales como dialectos especialmente adaptados de BASIC y C. Otro método es la lógica de estado, un lenguaje de programación de alto nivel diseñado para programar PLC basados en diagramas de estado.
Funciones:
La función básica y primordial del PLC ha evolucionado con los años para incluir el control del relé secuencial, control de movimiento, control de procesos, sistemas de control distribuido y comunicación por red. Las capacidades de manipulación, almacenamiento, potencia de procesamiento y de comunicación de algunos PLCs modernos son aproximadamente equivalentes a las computadoras de escritorio. Un enlace-PLC programado combinado con hardware de E/S remoto, permite utilizar un ordenador de sobremesa de uso general para suplantar algunos PLC en algunas aplicaciones. En cuanto a la viabilidad de estos controladores de ordenadores de sobremesa basados en lógica, es importante tener en cuenta que no se han aceptado generalmente en la industria pesada debido a que los ordenadores de sobremesa ejecutan sistemas operativos menos estables que los PLCs, y porque el hardware del ordenador de escritorio está típicamente no diseñado a los mismos niveles de tolerancia a la temperatura, humedad, vibraciones, y la longevidad como los procesadores utilizados en los PLC.
Además de las limitaciones de hardware de lógica basada en escritorio; sistemas operativos tales como Windows no se prestan a la ejecución de la lógica determinista, con el resultado de que la lógica no siempre puede responder a los cambios en el estado de la lógica o de los estado de entrada con la consistencia extrema en el tiempo como se espera de los PLCs. Sin embargo, este tipo de aplicaciones de escritorio lógicos encuentran uso en situaciones menos críticas, como la automatización de laboratorio y su uso en instalaciones pequeñas en las que la aplicación es menos exigente y crítica, ya que por lo general son mucho menos costosos que los PLCs.
Estructura interna:
Sus partes fundamentales son la unidad central de proceso
o CPU, y las interfaces de entrada y salida. La CPU es el cerebro del PLC y
está formado por el procesador y la memoria. El procesador se encarga de
ejecutar el programa escrito por el usuario, que se encuentra almacenado en la
memoria. Además el procesador se comunica con el exterior mediante sus puertos
de comunicación y realiza funciones de autodiagnóstico. La interfaz de entrada
se ocupa de adaptar las señales provenientes de los elementos captadores, tales
como botoneras, llaves, límites de carrera etc a nivel que el CPU pueda
interpretar como información. Por otra parte, cuando la CPU resuelve, a través
de un programa interno, activa algún elemento de campo, la interfaz de salida
es la encargada de administrar la potencia necesaria para comandar el actuador.
Relé lógico
programable (PLR):
En los últimos años, unos pequeños productos llamados
relés lógicos programables (PLR), y también por otros nombres similares, se han
vuelto más comunes y aceptados. Estos son muy similares a los PLC, y se
utilizan en la industria ligera, donde sólo unos pocos puntos de entrada/salida
(es decir, unas pocas señales que llegan desde el mundo real y algunas que
salen) están involucrados, y el bajo costo es deseado. Estos pequeños
dispositivos se hacen típicamente en un tamaño físico y forma común por varios
fabricantes, y con la marca de los fabricantes más grandes de PLCs para
completar su gama baja de producto final. La mayoría de ellos tienen entre 8 y
12 entradas digitales, 4 y 8 salidas discretas, y hasta 2 entradas analógicas.
El tamaño es por lo general alrededor de 10 cm de ancho y 7,5 cm de alto y 7,5
cm de profundidad. La mayoría de estos dispositivos incluyen una pantalla LCD
de tamaño pequeño para la visualización simplificada lógica de escalera (sólo
una porción muy pequeña del programa está visible en un momento dado) y el
estado de los puntos de E/S. Normalmente estas pantallas están acompañados por
una botonera basculante de cuatro posiciones más cuatro pulsadores más
separados, y se usan para navegar y editar la lógica. La mayoría tienen un
pequeño conector para la conexión a través de RS-232 o RS-485 a un ordenador
personal para que los programadores pueden utilizar simples aplicaciones de
Windows para la programación en lugar de verse obligados a utilizar la pantalla
LCD y el conjunto de pequeños pulsadores para este fin. A diferencia de los
PLCs regulares que son generalmente modulares y ampliables en gran medida, los
PLRs son por lo general no modulares o expansibles, pero su precio puede ser
dos órdenes de magnitud menos de un PLC y todavía ofrecen un diseño robusto y
de ejecución determinista de la lógica. En los últimos años se está incluso
incorporando en estos pequeños dispositivos, una conexión de red Ethernet con
RJ45 que permite configurar y monitorizar el equipo de forma remota.
Ventajas y
Desventajas:
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se
encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de
proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra
parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten
ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina
con el mismo equipo. Así como soportar las vibraciones mecánicas generadas por
la maquinaria ya que otros dispositivos serían altamente frágiles o propensos a
fallas o rupturas.
Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los
controladores lógicos programables, o PLCs, presentan ciertas desventajas como
es la necesidad de contar con técnicos cualificados específicamente para
ocuparse de su buen funcionamiento y mantenimiento.
Otros usos:
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de
funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también
pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para
realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional,
Integral y Derivativo).
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