6.1 Definición y Estructura Basica
PLC son las iniciales de Programmable Logic Controller, que traducido resulta
Controlador Lógico Programable. También se usa para nombrar a estos dispositivos el término Autómatas Programables.
Cualquier modificación en los procesos en una planta, significa re-cablear, agregar relés, temporizadores, etc. en los tableros de mando y control. Esto implica largas paradas de máquinas y a menudo los tableros quedan chicos para absorber los cambios. También es por ustedes conocido que las modificaciones “provisorias” no siempre se vuelcan en los planos eléctricos, con lo cual se dificulta el mantenimiento y por lo tanto aumenta el tiempo de parada de las máquinas.
A fines de la década del 60, consciente de estos problemas, la General Motor le encarga a sus proveedores de controladores el diseño de equipos que cumplieran las siguientes especificaciones:
• Flexibles: Los aparatos debían ser capaces de adaptarse a una gran variedad de situaciones, incluso reutilizarse para otras máquinas. Esta flexibilidad pretendía ser lograda mediante la programación.
• Estado Sólido: Los nuevos equipos debían estar realizados usando componentes electrónicos.
• Ambiente: Debían poder soportar los ambientes industriales.
• Sencillos: Tanto la programación, como el mantenimiento y la instalación debían estar a cargo del propio personal de la industria, ingenieros y técnicos, normalmente en esa época sin conocimientos informáticos.
• Lógicos: Las funciones que debían gobernar eran del tipo on/off (todo/nada).
En estos últimos años el crecimiento no se detuvo y entre los avances y características más importantes de los PLC actuales, destacaremos:
• Posibilidad de entradas y salidas analógicas.
• Memorias más potentes y más pequeñas. Lo que permite programas más extensos.
• Capacidad de realizar operaciones aritméticas más complejas.
• Posibilidad de comunicación entre PLCs y entre PLC y computadoras.
• Mayor velocidad en el procesamiento de los datos.
• Entradas y salidas remotas. Sensores y actuadores a gran distancia del controlador.
• Nuevos lenguajes de programación.
• Aplicación de computadoras para su programación.
• etc.
Ventajas de los PLC.
Se puede hablar de las siguientes ventajas del uso de los PLC frente a lógica cableada antigua:
• Menor tiempo empleado en la elaboración del proyecto.
• Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir elementos.
• Reducido espacio de ocupación.
• Menor costo de mano de obra de instalación.
• Menor tiempo para la puesta en funcionamiento, al quedar reducido el de cableado.
• Posibilidad de controlar varias máquinas con el mismo autómata.
• Economía de mantenimiento.
• Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el PLC sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.
Como es una tecnología que sigue evolucionando seguramente este listado se incrementará día a día.
Estructura interna.
Para poder interpretar luego el funcionamiento de un PLC presentamos la Figura 1, donde se muestra un esquema de su estructura interna.
Podemos distinguir cinco bloques en la estructura interna de los Autómatas
Programables, que pasaremos a describirlos:
Bloque de Entradas. En él se reciben las señales que proceden de los sensores. Estas son adaptadas y codificadas de forma tal que sean comprendidas por la CPU. También tiene como misión proteger los circuitos electrónicos internos del PLC, realizando una separación eléctrica entre éstos y los sensores.
Bloque de Salidas: Trabaja de forma inversa al anterior. Interpreta las órdenes de la CPU, las descodifica y las amplifica para enviarlas a los actuadores. También tiene una interface para aislar la salida de los circuitos internos.
Unidad Central de Procesamiento CPU): En ella reside la inteligencia del sistema. En función de las instrucciones del usuario (programa) y los valores de las entradas, activa las salidas.
Fuente de Alimentación: Su misión es adaptar la tensión de red (220V/50Hz) a los valores necesarios para los dispositivos electrónicos internos (generalmente 24Vcc y 5Vcc).
Interfaces: Son los canales de comunicación con el exterior. Por ejemplo con:
∗ Los equipos de programación
∗ Otros autómatas.
∗ Computadoras.
∗ Etc..
• Estructura externa. Se refiere al aspecto físico exterior del PLC. Actualmente en el mercado existen dos tendencias:
∗ Diseño compacto: En un solo bloque residen todos sus elementos (fuente, CPU, entradas/salidas, interfaces, etc.). Tienen la ventaja de ser generalmente más baratos y su principal desventaja es que no siempre es posible ampliarlos.
∗ Diseño modular: Los distintos elementos se presentan en módulos con grandes posibilidades de configuración de acuerdo a las necesidades del usuario. Una estructura muy popular es tener en un bloque la CPU, la memoria, las interfaces y la fuente. En bloques separados las unidades de entrada/salida que pueden ser ampliadas según necesidades.
• Memorias. Llamamos memoria a cualquier dispositivo que nos permita guardar las instrucciones escritas por el programador. Su capacidad de almacenamiento se mide en Kbyte o en Mbyte y está relacionada con el tamaño máximo de programa que podemos escribir.
En la mayoría de los casos están diseñadas con elementos electrónicos. Se distinguen varios tipos:
∗ PROM (Programmable Read Only Memory). Memorias para ser leídas únicamente. Permiten ser programadas una sola vez. Normalmente se usan para automatismos de equipos fabricados en serie. Ante una falta de energía mantienen su contenido.
∗ EPROM (Erasable Prog..). Son iguales a las anteriores, pero está permitido borrar su contenido para reprogramarlas. El borrado se realiza por la aplicación de luz ultravioleta, a través de una ventanilla de cuarzo en su encapsulado.
∗ EEPROM (Electrical Eraseble...). Iguales a las anteriores pero el borrado se realiza por la aplicación de señales eléctricas.
∗ RAM (Random Access Memory). O memorias de acceso aleatorio. Está permitido escribirlas y borrarlas eléctricamente. Su lectura y escritura son muy veloces. Ante una falta de energía su contenido se pierde, por lo que deben usarse alimentadas con pilas de Litio (duración de la pila más o menos 5 años).
Estas dos últimas son las más usadas en la actualidad.
• Unidades de Entrada. Son los dispositivos básicos por donde llega la información de los sensores. Vienen con distintas posibilidades.
∗ Analógicas. Se deben usar cuando la entrada corresponde a una medida de por ejemplo: temperatura, presión, etc. En su interior tienen un dispositivo que convierte la señal analógica a digital (conversor A/D). Vienen en distintos rangos de tensión e intensidad. (por ejemplo 0 a 10V, 0 a +- 10V, 4 a 20 mA, etc.). La resolución puede ser de 8 o 12 bits.