Conceptos Fundamentales de Automatización Industrial y PLCs

Conceptos Clave en Automatización Industrial

¿Qué es un autómata programable?

Es un dispositivo electrónico digital diseñado para controlar procesos industriales y sistemas de automatización. Recibe y procesa señales de entrada de diversos sensores y dispositivos, ejecuta un programa predefinido almacenado en su memoria y genera señales de salida para controlar actuadores y otros equipos. Son programables y reconfigurables, además de muy robustos, permitiendo flexibilidad y adaptabilidad en los sistemas de control.

¿Qué es un controlador lógico?

Sistema electrónico que recibe variables binarias (ON/OFF) y genera otras variables binarias a partir de ellas. Toma decisiones lógicas en base a entradas digitales. Se usa comúnmente en automatización industrial para gestionar procesos con señales todo-nada.

Diferencia entre Safety y Security

• Safety: Se refiere a la seguridad funcional; es la capacidad del sistema, del autómata o del proceso para evitar que los fallos provoquen daños a personas, equipos o al entorno.
• Security: Se refiere a la ciberseguridad; es la protección frente a accesos no autorizados o manipulaciones malintencionadas del sistema.

Lenguajes de programación normalizados (IEC 61131-3)

Existen cinco lenguajes estandarizados:

• IL (Instruction List)
• LD (Ladder Diagram)
• FBD (Function Block Diagram)
• ST (Structured Text)
• SFC (Sequential Function Chart)

Control por dos puntos

Tipo de control discreto donde el actuador solo tiene dos estados posibles: encendido (ON) o apagado (OFF). Opera comparando el valor de la variable controlada con dos umbrales (máximo y mínimo), activando o desactivando el actuador en función de esta comparación. Es lo que se implementa en la Práctica 2.

Ciclo de Scan (Scan Cycle)

Es el proceso cíclico mediante el cual el PLC ejecuta su tarea de control. Tiene tres fases:

1. Lectura de entradas y guardado en memoria imagen de entradas.
2. Ejecución del programa de usuario con esos valores y cálculo de salidas.
3. Actualización de las salidas físicas escribiendo la memoria imagen de salidas.

Se repite continuamente y de forma síncrona, garantizando coherencia y estabilidad.

Estados operativos de una CPU de PLC

• STOP: La CPU no ejecuta el programa; puede cargarse un proyecto.
• ARRANQUE: Ejecuta la lógica de arranque, no procesa alarmas.
• RUN: Ejecuta el ciclo repetidamente; los eventos de alarma pueden ocurrir y procesarse.

Nota: Los LEDs del frontal de la CPU indican el estado actual.

Bloques lógicos en el S7-1200

El sistema permite los siguientes bloques:

• OBs (Bloques de organización): Controlan cuándo y en qué orden se ejecuta el programa.
• FCs (Funciones) y FBs (Bloques de función): Contienen el código del programa para tareas específicas.
• DBs (Bloques de datos): Almacenan datos utilizados por los bloques de programa.

Tipos de OBs (Bloques de Organización)

Definen la estructura del programa del PLC y controlan su ejecución. Los tipos principales son:

• OB de ciclo (OB1): Ejecuta cíclicamente en modo RUN.
• OB de arranque (OB100): Se ejecuta una sola vez al pasar de STOP a RUN.
• OB de alarma cíclica (OB ≥ 200): Intervalos periódicos.
• OB de alarma de proceso: Eventos de hardware.
• OB de error de tiempo (OB80): Al superar el tiempo de ciclo.
• OB de alarma de diagnóstico (OB82): Errores de hardware.