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Autómata programable o PLC, qué es y cómo funciona

Un autómata programable, un PLC (controlador lógico programable) es una computadora utilizada en la automatización industrial para automatizar procesos industriales electromecánicos, electroneumáticos o electrohidráulicos. Puede automatizar un proceso industrial específico, una función concreta de una máquina, o toda una línea de producción configurada en líneas de montaje.

A diferencia de las computadoras de propósito general, los ordenadores normales, el PLC (Programmable Logic Controller) está diseñado para múltiples señales de entrada y señales de salida y para distintos rangos de temperatura. Es un sistema de tiempo real: los resultados a la salida del proceso automatizado deben haberse generado como respuesta a las condiciones preestablecidas de entrada dentro de un espacio de tiempo limitado. En caso que no se cumplieran las condiciones de entrada, no se conseguiría el resultado esperado a la salida.

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Funciones del autómata programable

El autómata programable o PLC recibe información de los sensores o dispositivos de entrada conectados, procesa los datos recogidos y activa las salidas correspondientes según sus parámetros programados previamente. La mayoría de los PLCs actuales son modulares, para simplificar su diseño y poder añadir una amplísima gama de funcionalidades según las necesidades específicas del sistema de control: control analógico, control discreto, control PID (proporcional, integral y derivativo), control de posición, control de motor, comunicación serie o conexión en red.

Por su inmunidad al ruido eléctrico (interferencias eléctricas) y por su resistencia a la vibración y a posibles impactos, son ideales para todos los sectores industriales en general y la industria pesada en particular. El nivel de tolerancia frente a las temperaturas extremas, la humedad, las vibraciones y el tiempo de vida útil es muy superior a cualquier ordenador de escritorio que pudiese asumir las mismas funciones de control y automatización.

Componentes de un autómata programable o PLC. Estructura interna

El campo que abarcan los controladores programables se ha incrementado en todas las aplicaciones que necesitan control industrial: por su versatilidad, por su flexibilidad y por su comodidad. Son fáciles de programar, son fáciles de cablear, son fáciles de instalar y también son fáciles de cambiar o reemplazar. A pesar de su extensa gama, todos están formados por al menos los siguientes cinco componentes fundamentales:

 

  • Una unidad central de proceso (CPU). El procesador es el «cerebro» del autómata programable. Según el tamaño y el tipo de unidad central de proceso el autómata programable tendrás unas u otras funciones de programación posibles, el mayor o menor tamaño de la lógica de la aplicación, la cantidad total de memoria disponible y también la velocidad máxima de procesamiento.
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  • Ensamblaje de entrada y salida E/S.
     
    Las entradas transportan las señales del proceso industrial al controlador, son los sensores del autómata programable. Pueden ser interruptores de entrada, entradas del operador, sensores de presión, sensores de temperatura, etcétera.
     
    Las salidas son los dispositivos que el PLC utiliza para enviar al exterior los cambios que, siguiendo sus parámetros, deben producirse. Las salidas son los actuadores que el PLC utiliza para ajustar o para controlar un determinado proceso. Puede ser en los motores, puede ser en las bombas de agua, puede ser en los relés, puede ser en las luces, etcétera.
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    Tanto las entradas como las salidas conectadas a un autómata programable se clasifican en dos grandes tipos: señales analógicas y señales digitales. Las entradas y salidas analógicas cambian constantemente dentro de un rango variable, son la presión, la temperatura o la potencia. Las entradas y salidas digitales funcionan según si cambia un valor discreto o binario: encendido o apagado (on/off), sí o no.

     

  • Una fuente de alimentación. La fuente de alimentación alimenta con corriente continua interna al autómata programable para poder operar los circuitos lógicos que contiene el procesador y los ensamblajes de entrada y de salida. Habitualmente los niveles de energía más utilizados son de 24VDC o 120VAC.
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  • Una unidad de programación, un dispositivo de programación, una computadora o un software. Un autómata programable se programa utilizando a un técnico programador especializado, o con un software específico que pueda instalarse en un ordenador, cargar la información y cambiar la lógica del interior del dispositivo PLC.
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  • Un rack o ensamblaje del bastidor. La mayoría de los autómatas programables, sobre todo los medianos y los grandes, se montan en el interior de un rack para que los componentes individuales (la CPU, la entrada/salida y la fuente de alimentación) se mantengan unidos en el interior de la carcasa o bastidor.

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Ventajas de los autómatas programables o PLCs

Los autómatas programables son capaces de realizar las mismas tareas de control que se realizan a través del cable y otras aplicaciones mucho más complejas. La programación interna del autómata y las líneas de comunicación electrónica hacen innecesarios muchos de los cables de interconexión que los sistemas de control por cable necesitan para operar.

Para conectar los dispositivos de campo el cableado todavía continúa siendo necesario, pero es mucho menos complejo, mucho menos laborioso y mucho más rápido. Estas virtudes facilitan la detección y corrección de posibles errores en el sistema y la modificación de la aplicación para añadir nuevas funcionalidades o personalizarlas a las especificidades del proceso industrial.

Principales ventajas de los autómatas programables o PLCs frente a las soluciones cableadas:

  • El tamaño físico que ocupan los autómatas programables es mucho más reducido. El sistema de control no ocupa tanto espacio y es mucho más sencillo de insertar y manejar.
  • Es mucho más sencillo, y más rápido, realizar cambios para añadir una nueva funcionalidad u optimizar el control de un proceso específico.
  • Los PLCs integran dentro de su lógica interna funciones de diagnóstico y funciones de anulación. Para facilitar la rápida localización de errores y para aislar un módulo concreto por mal funcionamiento o que desarrolle una función no deseada dentro del sistema de control.