Sistemas industriales de control automático (PLC)

Introducción

Hasta hace poco tiempo el control de procesos industriales se hacía de forma cableado por medio de contactores y relés. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizarlas y mantenerlas. Por otra parte, cualquier variación en el proceso suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran esfuerzo técnico y un mayor desembolso económico.

En la actualidad, no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas. El ordenador y los autómatas programables ha intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas de forma programada.

El término PLC de amplia difusión en el medio significa en inglés, Controlador Lógico Programable. Originalmente se denominaban PCs (Programmable Controllers), pero, con la llegada de las IBM PCs, para evitar confusión, se emplearon definitivamente las siglas PLC.

En Europa, el mismo concepto es llamado Autómata Programable.

La definición más apropiada es: Sistema Industrial de Control Automático que trabaja bajo una secuencia almacenada en memoria, de instrucciones lógicas.

Es un sistema porque contiene todo lo necesario para operar, e industrial por tener todos los registros necesarios para operar en los ambientes hostiles encontrados en la industria.

Esta familia de aparatos se distingue de otros controladores automáticos en que puede ser programado para controlar cualquier tipo de máquina, a diferencia de otros muchos que, solamente pueden controlar un tipo específico de aparato. Un programador o Control de Flama de una caldera, es un ejemplo de estos últimos.

Los PLC o Autómatas Programables, son dispositivos electrónicos creados específicamente para el control de procesos secuenciales, es decir procesos compuestos de varias etapas consecutivas, con el fin de lograr que una máquina o cualquier otro dispositivo funcionen de forma automática. Puesto que están pensados para aplicaciones de control industrial, su diseño les confiere una especial robustez.

El PLC es realmente el cerebro que gestiona y controla automáticamente nuestras instalaciones. Dependiendo del tamaño de la planta y de la complejidad de la automatización, el número de autómatas puede variar desde uno hasta un número importante de autómatas enlazados.

Los autómatas nos ofrecen muchas posibilidades de configuración. Así, como decíamos anteriormente, dependiendo de la magnitud de la instalación, es posible que el que lo solicite encuentre desde el autómata compacto más básico al más complejo equipo de control con multitud de módulos de entradas y salidas, sin que ello repercuta en las posibles ampliaciones futuras del sistema. Como ejemplo, si nuestra instalación va a dedicarse simplemente a llenar sacos desde una tolva hasta llegar a un peso determinado, solamente vamos a necesitar un visualizador de peso y un pequeño autómata que nos permita controlar la descarga. Si por el contrario, disponemos de varios silos, con una o más básculas, con transporte neumático a diferentes destinos, con cintas transportadoras, etc., el sistema puede constar de varios autómatas comunicados entre sí a través de una red, cada uno de ellos controlando una parte de la planta, sin perder por ello el concepto de conjunto, lo que nos permite tener un control total sobre el sistema.

Es posible que las instalaciones sean capaces de realizar distintas funciones simultáneamente. Esto significa que se puede controlar varios procesos tanto secuencialmente como en paralelo.

A modo de ventaja que ofrecen estos autómatas, es que poseen un gran número de funciones internas que ayudan a identificar problemas, se trata de la capacidad de diagnósticos avanzados (autodiagnosis). Es el propio autómata el que, a través de su propia estructura y software interno, nos informa de su estado, lo que evita pérdidas de tiempo en búsquedas infructuosas o muy costosas (fallos de interruptores, pilas agotadas, etc.)

En definitiva, al utilizar los PLC ó autómatas y software se puede realizar un control total sobre la instalación, desde la carga de material hasta el destino, pasando por cada uno de los subprocesos intermedios de la producción. Todo esto se realiza de una forma totalmente automatizada, minimizando en lo posible la intervención del operario, aunque siempre ofreciendo la posibilidad de ajustar el funcionamiento de la instalación mediante los numerosos parámetros de los que se dispone, debidamente detallados y proporcionando toda la información necesaria para el seguimiento del proceso.

Índice

1.-Reseña histórica de los PLC

2.-Definición del PLC

3.-Componente de un PLC (Unidad de Entrada, Unidad de Salida, Unidad Central de Proceso, Unidades de Memorias, El programa de Fuente de Alimentación, Periféricos).

4.-Principio de operación de un PLC

5.-Clasificación de los PLC (Compactos, Modulares, Pequeños, Medianos, Grandes).

6.-Ventajas y Desventaja del PLC

7.-Arquitecturas típicas

8.-Formulación Lógica del Problema de Control eléctrico Conjugaciones Lógicas or, and , not

9.-Normas del IEC -61131 para el PLC

10.-Desarrollo de programas para arrancadores usando lenguaje de escalera y de bloque funcionales bajo norma IEC-61131y otros de uso comercial no normalizados.

11.-Selección, manejo o inhalación de PLC

12.-Identificación de los criterios para la selección, especificaciones de manejo y mantenimiento del PLC.

1.-Reseña histórica de los PLC

Un Controlador Lógico Programable (PLC) o Autómata Programable, es un equipo electrónico programable, basado en microprocesadores, diseñado para controlar procesos secuenciales en tiempo real y en ambientes industriales.

Los PLC han evolucionado rápidamente desde su concepción en 1968, por un grupo de ingenieros de General Motors. La aparición cada año de nuevos modelos de automóviles requería reemplazar el sistema de relés y contactores utilizado para fabricar lo modelos viejos, lo cual era sumamente costoso.

Se necesitaba disponer de un controlador de fácil programación que permitiera alternar en planta su secuencia de operación en lugar de ser reemplazado constantemente de acuerdo a las nuevas necesidades de la empresa. Se deseaba, además, que fuese de fácil mantenimiento y reparación, de tamaño reducido y de costo competitivo con los equipos usados en ese momento.

La empresa Bedford Associates Inc. Produjo un equipo llamado Controlador Digital Modular ( MODICON, Modular Digital Controller) el cual resultó ser el primer PLC producido en el mundo.

El MODICON empleaba memoria de ferritas y un procesador basado en circuitos integrados. Su aplicación se centraba en la sustitución de paneles de relés que controlaban líneas de montaje, cadenas de transporte, entre otros.

Evolución de los Controladores Programables

El primer sistema de comunicación que permitía a los PLC dialogar entre sí y estar separados de las máquinas que controlaban fue el bus Modicon o MODBUS. También en la década de los 70 se incorporaron a los PLC la tecnología de los microprocesadores. Todo esto permitió:

• Incorporación de elementos de interfaz hombre máquinas (teclados, pantallas)

• Manipulación de datos

• Operaciones aritméticas

• Comunicación entre diferentes PLC y entre PLC y computadoras

Los avances en la tecnología de los microprocesadores y microcontroladores han permitido la fabricación de PLC con la flexibilidad y versatilidad que los caracteriza en la actualidad.

Actualmente los PLC poseen las siguientes características que los hacen adecuados para el campo industrial:

• Fácilmente programable y reprogramable, lo cual permite alterar su secuencia de operaciones inclusive en el mismo sitio de operación.

• Fácil mantenimiento y reparación.

• Inmunes al ruido presente en el ambiente industrial.

• Alta velocidad de respuesta (mínimo tiempo de ejecución del programa).

• Niveles, señales y conexiones estandarizadas.

• Lenguaje de programación de fácil entendimiento.

• Dimensiones reducidas, alta densidad de entradas/salidas y bajo costo.

Además, los modelos más recientes poseen avanzadas características tanto a nivel físico (hardware) como a nivel de programación (software) tales como:

• Entradas y salidas analógicas

• Interfaces para algoritmos de control PID, relés, comunicaciones

• Expansión de E/S y memoria

• Lenguajes alternativos de alto nivel tales como BASIC y C

• Matemática de punto flotante para aplicaciones de control complejas

2..-Definición del PLC

Un PLC es un equipo electrónico programable que permite almacenar una secuencia de ordenes (programa) en su interior y ejecutarlo de forma cíclica con el fin de realizar una tarea.

Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadotes de la instalación.

Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local,

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