Autómatas Programables: Estructura, Tipos y Funcionamiento
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Introducción
El primer autómata programable, conocido como Modicon, fue desarrollado en 1968 por la empresa General Motors. Este dispositivo revolucionó la automatización industrial al permitir la programación de tareas de control de manera flexible y eficiente.
Estructura Interna de los Autómatas Programables
Todos los autómatas programables, también conocidos como PLC (Programmable Logic Controller), poseen en su interior los siguientes bloques funcionales, interconectados a través del bus interno:
- Microprocesador: Constituye el cerebro del autómata. Lee y ejecuta el programa que reside en la memoria, de manera que, en función de las entradas, calcula las salidas. También permite la actualización de temporizadores y contadores, además de detectar fallos de funcionamiento.
- Memoria: Permite almacenar el programa del usuario. Puede ser volátil o no volátil.
- Comunicaciones: Permite comunicar el PLC con el mundo exterior para programarlo y acceder a sus datos internos.
- Entrada-Salida: Son los elementos que conectan el autómata con el proceso a controlar.
- Control de Expansión: Permite al PLC conectarse con otros módulos.
Estructura Externa de los Autómatas Programables
Los autómatas programables se pueden clasificar según su estructura externa en dos tipos principales:
PLCs Compactos
Son aquellos en los que todos los elementos están alojados en una misma caja.
Características:
- Disponen únicamente de entradas y salidas digitales.
- Tienen la fuente de alimentación integrada.
- Disponen de un conjunto suficiente de instrucciones, temporizadores y contadores para controlar instalaciones.
Autómatas Modulares
Son aquellos en los que los elementos están distribuidos en diferentes cajas. Corresponden a la gama media-alta.
Características:
- Son más caros y voluminosos.
- Permiten adaptarse al tamaño de la instalación mediante el acoplamiento de más módulos de entrada y salida.
- Tienen un gran número de entradas y salidas, tanto analógicas como digitales.
- La conexión entre módulos puede ser módulo a módulo o sobre un bastidor.
La Memoria en los PLCs
La memoria de un PLC está formada por un conjunto de circuitos integrados de tipo RAM y Flash.
Objetivos:
- Contener el programa básico de gestión, llamado sistema operativo.
- Contener el programa del usuario.
- Datos del proceso: Las señales procedentes del proceso o que van hacia él.
- Datos de control: Las instrucciones del usuario.
La capacidad de memoria de un autómata se expresa en kilobits (Kb).
Memoria RAM
Permite la escritura, lectura y el borrado tantas veces como se desee. Tienen el inconveniente de que se pierde la información si se les quita la alimentación, por ese motivo se acompañan de una batería.
Memoria Flash
Es igual que la RAM, pero no se pierde la información al quitarle la alimentación.
Ejecución de Programas en los PLCs
La ejecución de un programa en un PLC sigue un ciclo que generalmente incluye los siguientes pasos:
- Ejecución de procesos comunes: El PLC comprueba las tensiones y la integridad de la memoria.
- Lectura de las entradas: Se leen las variables físicas de entrada y se guarda su estado en la memoria de imagen de entrada.
- Ejecución del programa: Se atienden las instrucciones del programa, así como el estado de contadores y temporizadores.
- Escritura en las salidas: Se escriben las variables en la imagen de salida y se sacan por las bornas de salida.