Controlador Lógico Programable - PLC - ELECTRÓNICA, SOFTWARE, CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

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Controlador Lógico Programable - PLC

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CARACTERISTICAS DE LOS AUTÓMATAS / PLC
Hardware computacional de campo robusto y blindados para condiciones severas (como el polvo, humedad, calor, frío). Un controlador lógico programable (PLC) o autómata programable es un equipo digital que se utiliza para la automatización de procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria en las líneas de montaje de fábrica, juegos mecánicos, dispositivos de iluminación. Los PLCs son empleados en muchas industrias. A diferencia de los ordenadores y/o computadoras de propósito general, el PLC posee las siguientes características:
    • Está diseñado con múltiples entradas y salidas
    • Rangos de temperatura elevados
    • Inmunidad al ruido eléctrico
    • Resistencia contra vibraciones e impactos
    • Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real estricto ya que los resultados de salida debe ser producido en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un plazo conocido y limitado, como buen sistema de tiempo real.
Entradas / Salidas

Las señales digitales o discretas se comportan como interruptores binarios, produciendo sólo una señal de On o Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Botones, Interruptores de límite y sensores fotoeléctricos son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta. Las señales discretas son enviadas usando la tensión o corriente, en un rango específico. Por ejemplo, un PLC puede usar 24 V DC I/O, con valores superiores a 22 V DC que representan ON y en los valores inferiores a 2VDC representa Off, y los valores intermedios son indefinidos.

Las señales analógicas son como controles de volumen, con un rango de valores entre cero y escala total. Estos suelen ser interpretados como valores enteros (cuentas) por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo y el número de bits disponibles para almacenar los datos. Los PLCs suelen utilizar procesadores de 16 bits con signo, los valores enteros se limitan entre -32.768 y 32.767. Presión, temperatura, flujo, y el peso son a menudo representados por señales analógicas. Las señales analógicas pueden usar tensión o intensidad con una magnitud proporcional al valor de la señal de proceso. Por ejemplo, una analógica de 0 - 10 V o 4-20 mA se convierte en un valor entero de 0 a 32767.
Time Scan o Tiempo de Ciclo
Un programa de control es generalmente ejecutado repetidamente mientras el sistema de control esté activo. El estado de las entradas físicas se copia en un área de memoria de accesible por el procesador, a veces llamada "tabla de imagen I/O". El programa se ejecuta desde de su primera hasta su última instrucción de código. Se requiere de algún tiempo para que el procesador del PLC evalué todas las instrucciones de código y actualice la tabla de imagen I/O con el estado de las salidas. Este tiempo de exploración o “Time Scan” puede ser de unos pocos milisegundos para un pequeño programa o en un procesador rápido, pero en los PLCs antiguos con programas de gran tamaño podría llevar mucho más tiempo (por ejemplo, hasta 100 ms) la ejecución del programa completa o tiempo de San. Si el tiempo de análisis era demasiado largo, la respuesta del PLC a las condiciones del proceso sería demasiado lento para ser útil.

Conforme el PLC fue evolucionando, se desarrollaron métodos para cambiar la secuencia de ejecución de escalera, y las subrutinas de implementación. Esto simplifica la programación y mantiene el tiempo de scan bajo.

Módulos E/S (en inglés I/O) de propósito específico, tales como módulos de temporizador o de contador, pueden ser utilizados cuando el tiempo de ciclo del procesador es demasiado largo para recoger de forma fiable las E/S. Por ejemplo, los pulsos de un encoder. El relativamente lento PLC podría interpretar los valores de contado para controlar una máquina, pero la acumulación de impulsos se realiza mediante un módulo específico que no se vio afectado por la velocidad de la ejecución del programa.

Comunicaciones
PLCs pequeños tendrán un número fijo de conexiones de entrada/salida. Por lo general, las expansiones estarán disponibles si el modelo base no tiene suficientes I / O.
PLC modulares tienen un chasis (también conocido como rack) en el que se colocan módulos con diferentes funciones. El procesador y módulos E/S personalizados para la aplicación particular. Varios bastidores pueden ser administrados por un único procesador, y puede tener miles de entradas y salidas. Un enlace serie especial de alta velocidad se emplea para que los bastidores (racks / chasis) puedan estar distribuidos alejados del procesador, reduciendo los costos de cableado para las grandes instalaciones.

Interfaces de Usuario
A veces es necesario que los PLCs tengan que interactuar con personas con el propósito de presentar de informes de alarma, control de todos los días, por ello un interfaz hombre-máquina (HMI) se emplea para este fin. HMI son también conocidos como interfaces hombre-máquina (MMI Man Machine Interface) y la interfaz gráfica de usuario (GUI). Un sistema simple puede usar los botones y las luces para interactuar con el usuario. Son disponibles pantallas de texto, así como pantallas táctiles gráficas. Los sistemas más complejos utilizan software control y adquisición de datos instalado en un ordenador PC, el cual es conectado al PLC a través de una red de comunicación.

Comunicaciones PLC
Por lo general, RS-232 9-pines, pero opcionalmente EIA-485 o Ethernet son también muy frecuentes. Modbus, BACnet se suele incluir como uno de los protocolos de comunicación. Otras opciones incluyen buses de campo diferentes, tales como DeviceNet o Profibus.
La mayoría de los PLC modernos pueden comunicarse a través de una red a otro sistema, como un equipo que ejecuta un sistema SCADA (control supervisor y adquisición de datos) del sistema o navegador web.
Comunicaciones Peer-to-peer (P2P) son empeladas igualemente. Estas vías de comunicación son de uso frecuente para los paneles de operador, tales como teclados o estaciones de trabajo tipo PC.
Programación PLC
Los programas PLC son típicamente escritos en una aplicación especial (entorno de desarrollo) en un ordenador personal (PC), luego se cargan mediante un cable de conexión directa o en red con el PLC. El programa se almacena en el PLC, ya sea en respaldo de batería, la memoria RAM o alguna otra memoria no volátil Flash. A menudo, un solo PLC puede ser programado para reemplazar miles de relés.
Bajo la norma IEC 61131-3, PLC se pueden programar con las normas basadas en lenguajes de programación.

Una anotación de programación gráfica llamada diagrama de funciones secuenciales se encuentra disponible en algunos sistemas de automatización. Inicialmente la mayoría de los PLCs utiliza Diagrama Ladder (diagramas de escalera, LD) como herramienta de programación, un modelo que emular dispositivos electromecánicos de panel de control (por ejemplo, el contacto y las bobinas de los relés), que los PLC reemplazan. Este modelo sigue siendo común hoy en día.

IEC 61131-3 define actualmente cinco lenguajes de programación para sistemas de control programables: diagrama de bloques de función (FBD), diagrama de escalera/Ladder (LD), texto estructurado (ST, similar al lenguaje de programación Pascal), lista de instrucciones (IL, similar al lenguaje ensamblador) y diagrama de funciones secuenciales (SFC). Estas técnicas enfatizan la organización lógica de las operaciones.

Mientras que los conceptos fundamentales de la programación de PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias de E / S de direccionamiento, organización de la memoria y conjuntos de instrucciones implica que los programas de PLC no son perfectamente intercambiables entre los diferentes fabricantes. Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, los diferentes modelos pueden no ser directamente compatibles.

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