Controlador programable
La unidad central de procesamiento (CPU) contiene la memoria y el sistema de comunicación que le indica al PLC cómo debe funcionar. Por lo tanto, la CPU es el "cerebro" del controlador lógico programable. También es donde se lleva a cabo el procesamiento de datos y el diagnóstico. La unidad de memoria proporciona una ubicación de almacenamiento permanente para almacenar programas sin perder información cuando se apaga la máquina. Puede seleccionar el tamaño de la memoria de acuerdo con las tareas asignadas al PLC. El sistema de comunicación permite que la CPU se comunique con otros dispositivos, como dispositivos de E/S, dispositivos de programación y otros sistemas PLC.
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También se necesita un puerto de comunicación, un chasis o bastidor y un dispositivo de programación, como una computadora externa. Según el tipo de PLC, muchos de estos componentes se combinan en un solo dispositivo. Por ejemplo, un módulo compacto puede tener una CPU con una cierta cantidad de E/S y un puerto de comunicación específico. Analizaremos cada componente y las opciones disponibles para cada uno.
Entradas y salidas del controlador programable
Los módulos de entrada/salida (E/S) pasan la información necesaria a la CPU y comunican la tarea deseada en un bucle continuo. Los dispositivos de entrada y salida pueden estar en formato digital o analógico: los dispositivos digitales son valores finitos expresados como 1 o valores 0, los dispositivos analógicos son valores infinitos y miden rangos de corriente o voltaje. Las entradas o proveedores son interruptores, sensores y dispositivos inteligentes en formato analógico o digital. Las salidas pueden ser arrancadores de motores, luces, válvulas y dispositivos inteligentes. Hay muchos tipos de módulos de E/S disponibles para obtener la configuración adecuada para ejecutar su máquina.
Nota adicional: Las fuentes de alimentación están integradas con el módulo base o se venden como componentes separados. Los dos rangos de voltaje más comunes disponibles para los PLC incluyen 12-24VDC y 110/220VAC. Asegúrese de que el rango de voltaje que seleccione sea suficiente para alimentar la CPU y los módulos de E/S.
Programación de PLC
Los PLC deben programarse antes de poder ejecutarse y realizar una tarea determinada. Estos programas suelen escribirse mediante un dispositivo o software de programación. Luego, el programa se descarga en la memoria o RAM del controlador lógico programable. Según el programa escrito, la CPU puede leer la información proporcionada por las entradas y ordenar al PLC que realice las salidas deseadas. Hay muchos lenguajes de programación disponibles para configurar su sistema PLC.
Según IEC 61131, hay cinco lenguajes de programación estándar disponibles:
- Diagrama de escalera o lógica de escalera (LD)
- Diagrama de bloques de funciones (FBD)
- Texto estructurado (ET)
- Diagrama de funciones secuenciales (SFC)
- Lista de instrucciones (IL)
Lógica de escalera
La lógica de escalera es el lenguaje de programación de PLC más popular. Es un lenguaje de programación muy utilizado y reconocido en muchas industrias manufactureras. Debido a su diseño visual, es fácil de leer y programar. La lógica de escalera es un programa escrito en símbolos que convierte relés de apertura y cierre, temporizadores, registros de desplazamiento, contadores y operaciones matemáticas. Los símbolos escritos transfieren el programa del usuario al sistema PLC.
Operación del PLC
Si desea comprender mejor un sistema PLC, es conveniente comprender cómo funciona un controlador PLC una vez que haya escrito un programa y seleccionado los módulos de E/S adecuados. Un controlador lógico programable procesará la información dada (entradas), ejecutará instrucciones de un programa y entregará resultados (salidas) en función de la información proporcionada y la lógica escrita. Una vez que el usuario haya determinado las entradas y salidas, el PLC funcionará en un ciclo repetitivo.
Los cuatro pasos básicos del funcionamiento del PLC son:
- Escaneo de entrada: detecta el estado de los dispositivos de entrada conectados al PLC
- Escaneo de programa: ejecuta un programa creado por el usuario
- Exploración de salida: opera todos los dispositivos de salida conectados al PLC
- Mantenimiento: se comunica con otros dispositivos y ejecuta diagnósticos.
Tipos de PLC
PLC unitario
Un PLC unitario, también conocido como PLC compacto o integrado, es el tipo más simple de controlador PLC y es adecuado para procesos simples. Un solo PLC tendrá una cierta cantidad de puntos de E/S y una CPU integrada con puertos de conexión. Por lo general, puede conectar estos controladores directamente al dispositivo o aplicación correspondiente.
PLC modulares
Los PLC modulares, también conocidos como de montaje en bastidor, ofrecen una mayor flexibilidad. Aún necesitas un módulo básico que incluya tu CPU, entradas y fuentes de alimentación. Sin embargo, puedes personalizar tu PLC agregando módulos de E/S adicionales, donde básicamente puedes volverte loco y agregar tantos módulos como tu PLC permita. Incluso puedes conectar un convertidor de señal analógica a digital.
¿Cómo elijo el tipo de PLC que necesito?
Ahora que comprende los componentes básicos de un PLC y los tipos disponibles, es posible que se pregunte cómo limitar sus opciones. Lo primero que debe considerar es si está implementando un nuevo sistema o ampliando uno existente. Si se trata de un sistema nuevo, tiene una amplia gama de opciones. Sin embargo, si ya existe un sistema, deberá cumplir con los requisitos de ese sistema.
A continuación se presentan 6 preguntas que debe hacerse al comprar un controlador lógico programable:
1. ¿Está implementando este PLC en un sistema nuevo o existente?
2. ¿En qué tipo de entorno residirá el PLC?
3. ¿Qué tipo y cuántos puntos de E/S requiere su sistema?
4. ¿Qué tan complejo es el proceso que desea controlar?
5. ¿Cómo se comunicará su PLC con otras redes, sistemas o dispositivos de campo?
6. ¿Qué lenguaje de programación utilizarás para controlar los procesos del PLC?
Los PLC avanzan
Los PLC están en todas partes, en lugares en los que nunca pensaríamos, como en las señales de tráfico. Los controladores PLC existen desde hace más de 50 años y seguirán existiendo, pero con el auge del "Big Data", la integración de la robótica y la computación en la nube, los PLC tendrán que adaptarse a estos nuevos cambios a medida que la fabricación se vuelve cada vez más rápida y eficiente.
En el futuro, los PLC tendrán que volverse más robustos para soportar cambios climáticos extremos, operar de forma remota sin necesidad de presencia humana y comunicarse con sensores a través de la Internet industrial de las cosas (IIoT) para recopilar y analizar las opciones de datos necesarias para fabricar mejores productos. Dado que todas las industrias requieren ciberseguridad, los PLC deben estar equipados con niveles más altos de seguridad.
Con suerte, ahora tiene una nueva apreciación por los PLC. Definitivamente es mejor que tratar de administrar cientos de relés electromecánicos. ¿Está convencido del valor que los PLC pueden aportar a sus procesos? Si aún tiene preguntas sobre los PLC, no dude en contactarnos.