¿Qué son los PLC? Guía experta sobre controladores lógicos programables

Introducción

PLC Los controladores lógicos programables (PLC) son computadoras especializadas diseñadas para automatizar y controlar procesos y maquinaria industrial. Se introdujeron para reemplazar los sistemas basados en relés.

Es común encontrar un PLC en aplicaciones industriales como la industria petrolera, líneas de ensamblaje y centrales eléctricas. Muchas empresas utilizan esta computadora especializada para automatizar diversas operaciones y mejorar la eficiencia.

¿Eres nuevo en el mundo de los PLC? No te preocupes. Esta guía te ofrece más detalles sobre los PLC, incluyendo sus componentes, su funcionamiento, los tipos, los lenguajes de programación que utilizan y más. A continuación, aprenderemos más sobre un PLC.

Componentes de un PLC

Ahora que ya lo sabes ¿Qué son los PLC?Es recomendable observar sus componentes para comprender su funcionamiento. Al igual que cualquier otra computadora, un PLC cuenta con una fuente de alimentación, módulos de entrada y salida, una unidad central de procesamiento (UCP), memoria y un dispositivo de programación.

La unidad central de procesamiento, o CPU, es el cerebro del PLC. Ejecuta la lógica programada y gestiona todo el sistema.

Los módulos de entrada/salida son clave para la comunicación entre dispositivos externos, como sensores y actuadores, y el PLC. Los módulos de entrada reciben señales de dispositivos y sensores y proporcionan esta información a la CPU para su procesamiento.

Los módulos de salida envían las señales de control a los sensores y actuadores en función de la entrada para que el PLC pueda controlar el proceso.

La memoria es vital para almacenar el programa del PLC y sus datos. La memoria de solo lectura almacena los datos esenciales del PLC y el sistema operativo.

El otro tipo de memoria es la memoria de acceso aleatorio (RAM), que almacena lógica programada lista para su ejecución y también datos temporales.

Se utiliza un dispositivo de programación para programar el PLC para que realice una función particular dependiendo de dónde esté configurado.

Cómo funcionan los PLC

El controladores lógicos programables Los PLC tienen un mecanismo de funcionamiento sencillo. Primero aceptan la entrada de los sensores y otros dispositivos conectados. Una vez que obtienen la información del escaneo de entrada, esta se transmite a la CPU. Supongamos que se trata de una aplicación industrial. En la primera etapa, el PLC lee el estado del sensor, como encendido/apagado, alto/bajo, etc.

En la etapa de escaneo del programa, el PLC ejecutará un comando basado en la lógica programada. Este comando envía las señales al módulo de salida.

El módulo de salida actualizará el estado de los dispositivos de salida según las señales de la CPU. Por ejemplo, si la entrada es un sensor de temperatura, puede indicar la apertura de una válvula según la lectura de temperatura.

Se puede considerar el funcionamiento de un PLC como un bucle. Aquí es donde el PLC lee las entradas, ejecuta el programa, actualiza la salida y repite todo el proceso.

Lo bueno de los PLC es que se pueden programar según la aplicación. Más adelante en esta guía veremos cómo programarlos.

Características de los PLC

Grande o pequeños PLC Todos tienen características específicas que los hacen ideales para diversas aplicaciones.

1. Hardware

El PLC tiene un diseño modular, esencial para su expansión y personalización según la aplicación. Por ello, a veces se pueden añadir o quitar módulos de E/S según sea necesario.

Aun así, el hardware es bastante robusto y fiable. Por ello, los PLC pueden utilizarse en entornos industriales donde las vibraciones y los impactos son comunes. Los PLC siguen estando diseñados para ser inmunes al ruido eléctrico.

La fiabilidad también se extiende a la fuente de alimentación, que mantiene un funcionamiento estable incluso en entornos hostiles.

2. Programación y lógica

Para comprender los PLC, es necesario conocer sus lenguajes de programación. Los PLC admiten varios lenguajes, como la lógica de escalera y el texto estructurado. Dependiendo del uso, se pueden encontrar otros lenguajes.

Gracias a la programación, los PLC también ofrecen control en tiempo real, ya que pueden cambiar rápidamente con las señales de entrada y activar las señales de salida deseadas.

Un PLC suele ser rápido en sus operaciones. Puede tardar un promedio de 50 ms en completar un ciclo de escaneo, que incluye la lectura de las entradas, la ejecución de la programación y el envío de las señales de salida necesarias.

3. Comunicación y redes

Los PLC pueden comunicarse con otros dispositivos del sistema para intercambiar datos, monitorizar remotamente y controlar todo el sistema.

Pueden soportar diferentes tipos de protocolos de comunicación facilitando la integración con diferentes tipos de sistemas de automatización.

Los PLC modernos cuentan con funciones de diagnóstico esenciales para identificar y solucionar problemas. Esto es clave para minimizar los tiempos de inactividad.

Algunos modelos ahora cuentan con funciones de seguridad que pueden prevenir accidentes cuando se activan ciertos umbrales.

Tipos de PLC

Hay muchas maneras de clasificar los PLC, pero los clasificaremos según su configuración de hardware. En este caso, encontramos PLC fijos o modulares.

PLC compactos o fijos

Estos PLC están diseñados como una sola unidad que contiene todo, como los módulos de entrada, los modelos de salida, la CPU, la fuente de alimentación, etc. Son más adecuados para aplicaciones más pequeñas y sencillas.

Su compacidad también los hace más económicos. Generalmente son más económicos que los PLC modulares. Además, son fáciles de instalar y configurar. Tener todo en un solo dispositivo simplifica sin duda la configuración y el funcionamiento.

Sin embargo, aún presentan algunas limitaciones. La más común es la limitada capacidad de expansión, ya que los puntos de E/S son fijos, por lo que las expansiones futuras son limitadas.

Los ejemplos incluyen los Nano PLC, que son los PLC más pequeños que puede comprar para aplicaciones de control simples.

PLC modulares

El término modular significa que los PLC son ampliables y configurables según las necesidades del usuario. En este caso, los PLC se suministran con módulos independientes. Así, puede elegir los módulos que utilizará y combinarlos para satisfacer los requisitos específicos de una aplicación.

La escalabilidad y la flexibilidad son las principales ventajas de usar PLC modulares. Puede agregar y quitar módulos según sus necesidades, lo que facilita la personalización y la expansión.

Las características de un PLC modular lo hacen adecuado para aplicaciones más complejas, ya que ofrece la flexibilidad de personalizarlo a la aplicación.

La mayor personalización también implica un mayor costo. Es probable que pagues más por estos PLC en comparación con los PLC compactos.

En cuanto a las aplicaciones, estos PLC son comunes en proyectos de automatización a gran escala, como el control de líneas de montaje.

Aplicaciones comunes de los PLC

Automatización industrial

Los PLC son comunes en la automatización industrial. Probablemente los encontrará en las industrias manufactureras, especialmente para controlar líneas de montaje, sistemas robóticos y más. El objetivo es garantizar la eficiencia y la precisión.

El control de procesos también es un buen uso de los PLC. En este caso, los PLC ayudan a regular la temperatura, la presión, el caudal y otros parámetros clave de una industria.

Automatización de edificios

Un PLC puede regular sistemas de climatización (HVAC), incluyendo ventilación, calefacción y aire acondicionado. El resultado son sistemas optimizados que, además, ahorran energía y mantienen un ambiente interior confortable.

El control de la iluminación es otro uso común de los PLC. Permiten ajustar el brillo o encender y apagar las luces según la ocupación de una habitación.

Todavía es de esperar que aparezcan en sistemas de seguridad donde controlan alarmas y otros dispositivos de seguridad.

Los ascensores y escaleras mecánicas también necesitan PLC para controlar su funcionamiento. Esto garantiza que la maquinaria funcione de forma segura durante el desplazamiento de personas.

Otras aplicaciones

El control del tráfico también puede basarse en PLC. Esto optimiza el flujo vehicular y reduce la congestión.

El tratamiento de agua también podría utilizar PLC. Estos controlarían las bombas, válvulas y otros equipos del proceso.

Los PLC también son vitales para la fabricación de acero, incluyendo las operaciones de fundición y laminación, para lograr el aspecto final deseado.

¿Por qué comprar PLC? Ventajas

Cuando alguien opta por los PLC, busca mejorar la automatización y gestionar mejor los procesos. Por lo tanto, esto conlleva numerosas ventajas. A continuación, le mostramos qué esperar.

• Los usuarios experimentan una mayor eficiencia y productividad. Por ejemplo, al automatizar los procesos, se reducen los errores humanos y se mejora la velocidad de producción. Además, se obtiene control en tiempo real sobre los distintos procesos.
• Los PLC ayudan a reducir los tiempos de inactividad y los costos de mantenimiento. Por lo tanto, se diseñan principalmente para aplicaciones industriales, que a menudo pueden ser exigentes. Los PLC son robustos y ofrecen una alta confiabilidad, vital para minimizar los tiempos de inactividad. Los PLC modernos también cuentan con diagnósticos integrados que simplifican la resolución de problemas y el mantenimiento.
• Los PLC se pueden reprogramar según la aplicación. El proceso general es sencillo si se sabe programar. Por lo tanto, el PLC ofrece mayor flexibilidad para realizar las funciones deseadas.
• Además de su flexibilidad, los PLC también son escalables gracias a su naturaleza modular. Se pueden conectar más módulos a un PLC para ampliar su funcionalidad según las aplicaciones.
• Con los PLC, puede esperar ahorros a largo plazo. Al principio, podrían ser más costosos, pero a medida que los use, ahorrará mucho. Esto se debe a que ahora obtendrá mayor eficiencia, menor tiempo de inactividad y menores costos de mantenimiento.

¿Cómo se programan los PLC? ¿Qué lenguajes se utilizan?

PLC Utilizar lenguajes y software especializados para programar. Empecemos con los lenguajes de programación más comunes y luego veamos el proceso de programación.

Los 5 tipos más populares de lenguajes de programación de PLC:

1. Diagrama de Escalera (LD) o Lógica de Escalera: este lenguaje se asemeja a los diagramas de escalera de relés eléctricos. Utiliza la lógica de lectura de izquierda a derecha para controlar el flujo de señales.
2. Texto estructurado (ST): es un lenguaje basado en texto similar a Pascal o C. Es mejor para escribir algoritmos más complejos.
3. Diagrama de Bloques de Función (FBD): lenguaje gráfico que utiliza bloques para representar funciones y conexiones. Es adecuado para programación modulable.
4. Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC): este es un lenguaje diagramático esencial para programar procesos secuenciales. Muestra los pasos y las transiciones de un proceso.
5. Lista de Instrucciones (IL): lenguaje basado en texto que utiliza mnemónicos para las instrucciones. Es similar al lenguaje ensamblador.

El proceso de programación de un PLC puede seguir los siguientes pasos.

• Consigue el software para programar el PLC. Descárgalo en tu portátil o computadora de escritorio para empezar a trabajar en la lógica o los algoritmos del PLC.
• Una vez listo el programa, cárguelo al PLC. Según el tipo de PLC, esto se realiza mediante una conexión por cable o red.
• Una vez cargado el programa, puede conectar el PLC a sus módulos de entrada y salida para iniciar las pruebas. Compruebe si el PLC cumple su función.
• Puede modificar el algoritmo desde su portátil y volver a cargarlo al PLC. Algunos PLC ofrecen la opción de edición en línea, lo que permite modificar el programa mientras el PLC sigue en funcionamiento.

Cómo elegir el PLC adecuado para una aplicación

Elegir el PLC adecuado parece bastante sencillo para la mayoría de las personas. Sin embargo, hay algunos aspectos a tener en cuenta que le ayudarán a elegir adecuadamente.

1. Comprenda las tareas que realizará el PLC

Si comprende las funciones de los PLC, sabrá cómo elegir el adecuado. Por ejemplo, si necesita automatizar su cinta transportadora, elegiría el PLC adecuado con los módulos de entrada y salida necesarios para dicho proceso.

2. Requisitos del sistema

Determinar las necesidades de entrada y salida del proyecto, lo que determinaría la cantidad de puntos de entrada y salida necesarios.

Además, los protocolos de comunicación son esenciales, lo que facilita la integración con otros dispositivos.

¿Qué hay de la velocidad de la CPU y la memoria? Son vitales para evaluar la potencia de procesamiento de la unidad. Debe ser lo suficientemente rápida como para que sea relevante para la gestión de la aplicación.

La escalabilidad también es vital en este aspecto. Si planea ampliar o modificar el sistema, elija un PLC modular para su aplicación.

3. Investigue las principales marcas de PLC

Existen varias marcas de PLC en el mercado, pero no todas fabrican los mejores modelos. Explore PLC de marcas líderes como Schnieder Electric, Siemens, Allen-Bradley y más. En este caso, le garantizamos la mejor calidad en PLC.

Considere también el tipo de PLC, según lo que se necesite gestionar. Las opciones suelen ser PLC compactos o modulares.

Comparar las características de diferentes PLC es fundamental para decidir cuál comprar. Considere su potencia de procesamiento, opciones de entrada y salida, compatibilidad con lenguajes de programación, etc.

4. Facilidad de programación

Observe lo fácil que será programar el PLC. Esto implica elegir un PLC con una interfaz y un software de programación intuitivos. Por supuesto, debe seleccionar una unidad compatible con un lenguaje con el que se sienta cómodo trabajando.

5. Consideraciones de costos

Evalúe cuánto costará comprar el PLC y mantenerlo en funcionamiento. Los costos de mantenimiento continuo pueden determinar si es un buen PLC. No necesita un modelo que tenga que reemplazar constantemente para que siga funcionando.

Siempre puede encontrar un buen PLC que se ajuste a su presupuesto o mantenerlo flexible, ya que a veces es posible que deba gastar más para obtener una mejor opción.

Conclusión

El mejor PLC le permite automatizar procesos y mejorar la eficiencia de la producción. Elegir el mejor PLC es crucial para ejecutar diversos procesos. Por ello, recomendamos siempre comprar de las mejores marcas. Sin embargo, asegúrese de comprar según sus necesidades. Esto le permitirá aprovechar al máximo el PLC para optimizar su trabajo. Siga las rutinas de mantenimiento indicadas por el fabricante para obtener el mejor rendimiento del PLC.