Fundamentos de Autómatas Programables: Ciclo de Scan, Clasificación y Aplicaciones de Arduino

Funcionamiento Básico del Autómata Programable

En la lógica cableada, el INPUT proporciona información de manera instantánea al OUTPUT. En contraste, en la lógica programada, existe un tiempo de procesado entre el INPUT y el OUTPUT, ya que la operación no puede realizarse de manera instantánea.

Procesamiento Síncrono

El procesamiento síncrono es el modo operativo estándar de la lógica programada, diseñado para asegurar que la información no se pierda durante el ciclo de ejecución.

Secuencia del Procesamiento Síncrono (Ciclo de Scan)

1. Captura y lectura de entradas: Se leen los valores de entrada y se almacenan en una memoria temporal, conocida como buffer o imagen de entradas.
2. Ejecución del programa de control: Se ejecuta la lógica programada (operación). La salida resultante se almacena en otra memoria temporal, conocida como buffer o imagen de salidas.
3. Actualización de salidas: Se realiza la actuación coordinada y simultánea de las salidas físicas del autómata.
4. Repetición: Los pasos anteriores se repiten en un bucle continuo.

Todo este proceso define el tiempo de ciclo (o tiempo de scan), que es equivalente al tiempo de retardo en la lógica cableada. Es importante notar que ciertos autómatas avanzados permiten también el funcionamiento asíncrono.

Clasificación de los Autómatas Programables (PLC)

• Autómatas Compactos: Tienen todos los elementos (CPU, entradas/salidas) integrados en una misma carcasa o envolvente. Dentro de esta categoría, destacan los relés programables, muy utilizados en domótica.
• Autómatas Semicompactos: Poseen algún elemento de expansión o módulo fuera de la carcasa principal.
• Autómatas Modulares: Cada elemento (CPU, módulos de E/S, fuente de alimentación) se encuentra en una carcasa o módulo diferente. Estos sistemas ofrecen la mayor flexibilidad y capacidad de expansión.

Arduino Educativo vs. Arduino Industrial

Historia de Arduino

• El proyecto fue iniciado por un grupo de profesores del Instituto IVREA en Italia.
• Surgió en el año 2006.
• Fue creado por el profesor Massimo Banzi.
• El objetivo era desarrollar una herramienta docente de bajo coste.
• El nombre "Arduino" proviene del bar donde se reunían los fundadores.
• A pesar del cierre del instituto, los profesores continuaron el desarrollo bajo el concepto de código abierto (Open Source).
• La primera versión fue el Arduino UNO (con un coste aproximado de 30€).
• Se caracterizaba por su placa y un sistema plug and play, compatible con sistemas operativos como Mac y Windows.

Características del Arduino Educativo

• Es un hardware libre.
• Posee una placa base con un microcontrolador.
• El software de programación (IDE) está basado en el lenguaje C/C++.
• Permite la ampliación mediante otros microcontroladores o módulos.
• Dispone de entradas y salidas analógicas y digitales.
• Permite la interacción con componentes como sensores, servomotores y LEDs.
• Cuenta con un entorno de desarrollo (software) propio.

Ventajas del Uso de Arduino en Entornos Industriales

1. Permite la personalización del autómata o sistema de control.
2. Ofrece gran facilidad para la creación de prototipos rápidos.
3. Mantiene una alta facilidad de aprendizaje y uso.

Tareas de Adaptación Empresarial para la Integración de Arduino

Para integrar Arduino en soluciones industriales, las empresas suelen realizar las siguientes tareas:

• Mejora de la electrónica y robustez del sistema.
• Diseño de equipos específicos adaptados a la aplicación.
• Adaptación y optimización del cableado.
• Realización de pruebas de compatibilidad.
• Ejecución de pruebas de seguridad para la verificación de posibles fallos y la fiabilidad operativa.