Dominando el PLC: Fundamentos, Funcionamiento y Aplicaciones en Automatización Industrial

¿Qué es un PLC?

Un autómata programable (PLC) es una máquina electrónica programable diseñada para ser utilizada en un entorno industrial. Utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, con el fin de implementar soluciones específicas como funciones lógicas, secuencias, temporizaciones, conteo y funciones aritméticas. Su objetivo es controlar, mediante entradas y salidas (digitales y analógicas), diversos tipos de máquinas o procesos industriales.

Ventajas y Desventajas de un PLC

Ventajas:

• Posibilidad de introducir cambios sin modificar el cableado.
• Reducción del tiempo de puesta en marcha al minimizar el cableado.
• Reducción de los costos de mano de obra en la instalación.
• Reducción de los costos asociados al mantenimiento.
• Posibilidad de recopilación de datos históricos, gracias a su memoria de almacenamiento.
• Posibilidad de obtener datos de funcionamiento en tiempo real.
• Posibilidad de comunicarse con otros autómatas o sistemas.

Desventajas:

• Requiere alta cualificación del personal técnico para la programación de los autómatas.
• Alto costo inicial del hardware. Sin embargo, este puede ser compensado por sus ventajas a largo plazo.

Estructura de un PLC

Un PLC se compone de los siguientes elementos clave:

• Unidad Central de Procesamiento (CPU): Procesa las instrucciones del programa.
• Entradas (I/O digitales y analógicas): Reciben señales de sensores, botones e interruptores.
• Salidas (I/O digitales y analógicas): Activan motores, luces, alarmas y válvulas.
• Memoria: Almacena el programa de control y los datos temporales.
• Fuente de Alimentación: Suministra la energía necesaria para su correcto funcionamiento.
• Interfaces de Comunicación: Permiten la conexión con otros dispositivos o sistemas SCADA.

Tipos de Lenguaje de Programación para PLC

Existen cuatro lenguajes de programación normalizados para PLC. Dos son de tipo gráfico y dos de tipo texto:

• Tipo gráfico:
  • Diagrama de Bloques Funcionales (FBD): Se basa en el empleo de funciones lógicas.
  • Diagrama de Contactos (Ladder Diagram): Se basa en la lógica de relés.
• Tipo texto:
  • Lista de Instrucciones (IL): Se basa en los principios del lenguaje ensamblador.
  • Texto Estructurado (ST): Se basa en los lenguajes de alto nivel.

Funcionamiento de un PLC

Una vez alimentado, el PLC opera en dos modos principales:

• Stop: En este modo, el programa de control no se ejecuta.
• Run: En este modo, el programa de control se ejecuta de manera continua e indefinida hasta que el PLC pasa al modo Stop o se desconecta.

El Ciclo de Scan del PLC

El funcionamiento del PLC en modo Run se basa en un ciclo repetitivo conocido como "Ciclo de Scan", que consta de las siguientes fases:

1. Lectura de Entradas: El PLC lee el estado actual de todas sus entradas físicas.
2. Ejecución del Programa: El PLC ejecuta el programa de control, instrucción por instrucción, utilizando los estados de las entradas leídos y los valores internos.
3. Escritura de Salidas: El PLC actualiza el estado de sus salidas físicas basándose en los resultados de la ejecución del programa.
4. Tareas Internas: El PLC realiza tareas de mantenimiento, como diagnósticos, comunicaciones y actualizaciones de temporizadores/contadores internos.