Que es un plc

Que es un PLC

Los primeros controladores programables aparecen en la década de los sesenta y fueron introducidos en sistemas de producción industrial para sustituir paneles de control en base a relés. Cuando nuevos requisitos de control se tornaban necesarios no era económico modificar la lógica  de  estos  paneles  frecuentemente, ya que nuevos paneles debían ser proyectados o adquiridos. Los controladores lógicos programables en cambio, podían ser reprogramados, sin modificaciones en el hardware, siendo el mismo equipamiento reutilizado. De esta manera, los PLCs, pasaron a ser usados inicialmente en la industria  automovilística; y a partir de ahí se expandió su uso, a otros segmentos  industriales. Así se dieron a conocer con lo cual aparece también la demanda por mejores funciones tales como: mayor capacidad de memoria, mayor número de entradas y salidas y mayor velocidad de procesamiento eran requeridas. Una mayoría de fabricantes respondieron positivamente a estos requisitos, introduciendo nuevos modelos de PLCs, que cubrían aplicaciones de pequeño (50 – 150 relés), medio (150 – 500 relés) y gran (500 – 3000 relés) número de puntos.  Generalmente,  estos nuevos modelos no eran compatibles unos con otros. Los programas de     uno no funcionaban en otro, los módulos de entradas y salidas (E/S) no eran intercambiables, excepto adicionando adaptadores, que  aumentaban  el  costo  y los problemas de mantenimiento. QUE ES UN PLC Con el advenimiento del microprocesador, de las facilidades para desarrollar software y una mayor notoriedad del mercado, se da un gran impulso a los PLCs. En la década de los ochentas, aparecen los microprocesadores y memorias más modernos y compactos, permitiendo una reducción de costos y tamaño, con aumento de la confiabilidad. En la actualidad los PLCs son más flexibles y cómodos de manejar que sus anteriores generaciones, tal que su uso ha tenido mayor acogida de la que se imaginó. El avance tecnológico en el campo de la microelectrónica ha permitido desarrollar los PLCs en forma más compacta y con precios un tanto más comparativos respecto a otras formas de control tradicionales. Hoy en día, los PLCs no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID). En 1978, la Asociación de Fabricantes de Equipos Eléctricos de los  Estados  Unidos (NEMA), relevó una estandarización para los controladores programables, después de 4 años de trabajo un comité formado por representantes de los constructores de controladores programables. NEMA STANDARD ICS3-1978, define un controlador programable como: “Un aparato electrónico de operación digital que usa una memoria programable  para el almacenamiento interno de instrucciones para funciones específicas tales como: secuencias lógicas, temporización, conteo, aritméticas; para controlar, mediante módulos de entradas y salidas analógicas o digitales, varios tipos de máquinas o procesos”. Como se observa en la figura 1.1 se muestra el esquema de un PLC, en el cual el programa de control es almacenado en la memoria del PLC,  que  controla  mediante módulos de entrada/salida varios tipos de procesos. Otras definiciones de uso común:

  • Un controlador lógico programable es un dispositivo electrónico digital que usa una memoria programable para guardar instrucciones y llevar a cabo funciones lógicas, de secuencia, de sincronización, de conteo y aritméticas para controlar máquinas y procesos y que se ha diseñado específicamente para programarse con un aparato electrónico de operación digital que usa una memoria programable para el almacenamiento interno de las instrucciones para funciones específicas tales como:
  • secuencias lógicas, temporización, conteo, aritméticas; para controlar, mediante módulos de entrada/salida analógicos o digitales, varios tipos de máquinas o es un computador industrial que acepta entradas de interruptores y sensores, evalúa estos en concordancia con el programa almacenado en    su memoria y genera salidas para el control de máquinas o procesos.

Estructura básica de un PLC

ESTRUCURA BASICA CE UN PLC En la fig. 1.2 muestra la estructura interna básica de un PLC, que en esencia, consiste en una unidad central de procesamiento CPU, memoria y circuitos de entradas y salidas. La estructura interna básica de un PLC en  esencia consta  de una unidad central  de procesamiento (CPU), memoria y circuitos de entradas y salidas. La CPU controla y procesa todas las operaciones dentro del PLC. Cuenta con un temporizador cuya frecuencia típica es entre 1 y 8 MHz. Esta frecuencia determina la velocidad de operación del PLC y es la fuente de temporización y sincronización de todos los elementos del sistema de bus se lleva información y datos desde y hacia la memoria y las unidades de entrada/salida. Los elementos de la memoria son: una ROM para guardar en forma permanente     la información del sistema operativo y datos corregidos; una RAM  para  el  programa del usuario y memoria buffer temporal para los canales  de  entrada/salida. En la figura 1.3 se presenta un esquema de bloques  que  muestra  los componentes básicos de un controlador programable: Todos los PLCs están constituidos por ciertas partes básicas y características funcionalmente similares. Un análisis de la arquitectura básica de los PLCs,  muestra 4 componentes básicos:

  • La unidad central de proceso CPU
  • Fuente de alimentación
  • Lenguaje de programación
  • Módulos de entradas y salidas

El procesador de un PLC

El procesador y la memoria son elementos separados; pero usualmente son montados en el mismo encapsulado. esquemas de bloques de un plc La Unidad Central de Procesamiento (CPU) incluye: el procesador y el sistema de memoria, es en realidad el “cerebro” del controlador programable. Aquí son  tomadas todas las decisiones para controlar una máquina o proceso La función principal del procesador es el control y gobierno de las actividades del PLC. El procesador realiza esta función por interpretación y ejecución  del  programa del sistema. En operación el procesador examina continuamente el estado de todos  los  circuitos de entrada / salida y del programa contenido en la memoria; actualizando el nuevo estado de las salidas. El proceso evalúa el programa en forma secuencial, paso por  paso,  ordena  y repite la evaluación cíclicamente. El tiempo en que el  procesador  completa un  ciclo de operación es llamado tiempo de exploración, “Scan time”. Durante un “scan”, todas las entradas son leídas, la lógica es resuelta y las salidas son generadas. Los “Scan Time” típicos varían para cada modelo en particular, y de acuerdo al tipo de procesador, tamaño de memoria y el número de entradas y salidas. Los Típicos “Scan Time” para la memoria, varían entre 2.5 y 20 ms por KWords. Basado en cada inspección, el procesador puede iniciar una o más acciones de control, dependiendo de las condiciones de las entradas y las salidas. Las inspecciones tienen por objeto establecer si las entradas y salidas han actuado. Estas acciones establecen un lazo de control entre las señales de entrada tales como: interruptores, finales de carrera, pulsadores, sensores y las salidas como: relés, transistores, triacs, etc. Típicamente la exploración del proceso puede dividirse en dos partes:

  • Exploración de entradas y salidas
  • Exploración del programa en memoria

La exploración de entradas y salidas implica la lectura de todas las entradas y la actualización de todas las salidas. La exploración del  programa  en  memoria implica la ejecución, paso a paso, de todas las instrucciones  dadas  en  el  programa del usuario y en el orden en que éstas han sido ingresadas.

Tipos de memorias de los plc

El sistema de memoria de un controlador lógico programable es básicamente un arreglo de bits accesibles aleatoriamente, cada uno de los cuales es identificado  por una única dirección. El módulo de memoria contiene el programa del usuario y  la tabla de datos de cada una de las instrucciones ingresadas en dicho programa. Cada palabra de memoria usada por el programa de control debe contener la dirección y el código de operación. lenguajes de programacion de un plc La cantidad de memoria requerida para una aplicación es una función de  la  longitud del programa y del número de entradas y salidas involucradas. En forma aproximada, la cantidad de memoria requerida  se  obtiene,  multiplicando  el número de instrucciones por el número de palabras utilizadas  por  cada  instrucción. Una palabra puede tener diferente significado para diferentes procesadores. Los PLCs antiguos usaban palabras de 8 bits, en cambio las máquinas nuevas usan 16 bits y algunas 24 o 32 bits. Los bits son usados para determinar el tamaño de    la memoria. Para referencia se aplican los siguientes términos: 8 bits = 1 byte 16 bits = 1 word (2 bytes) El tamaño de la memoria es usualmente especificado en bytes o words; y puede variar en tamaño desde 256 bytes hasta 128 KWords. Los tipos de memoria encontrados actualmente en el PLCs pueden ser:

  • Memoria sólo de lectura (Read Only Memory (ROM)): ROM, PROM, EPROM,
  • Memoria de lectura-escritura (Read Write Memory (R/W)): CMOS, RAM, CORE.

Frecuentemente, la memoria más usada en los PLCs es una  “complementary  metal oxide semiconductor (CMOS), una CMOS – RAM (random acces memory). Esta es una memoria basada en un circuito integrado que permite grabar el programa y modificarlo siempre que sea necesario. El acceso  es  aleatorio,  es decir en cualquier orden y número de veces que se requiera, para acceder no se necesita una secuencia pre establecida. La memoria RAM tiene la desventaja de que todo su contenido se pierde o se borra si falta la fuente de energía. Sin embargo, la memoria puede ser protegida de pérdidas usando un condensador o batería de respaldo, pudiendo ser esta última, tipo alcalina, o de litio para caso de largos periodos de desnergización del PLC. La memoria tipo “core” es otra del tipo de lectura – escritura pero a diferencia del tipo de memoria de semiconductor, el programa es almacenado en un dominio magnético de la memoria y permanece hasta que la información  sea  reprogramada. Los datos son no volátiles, pueden ser cambiados y no requiere batería  de respaldo. Está ensamblada mecánicamente y posee mayor volumen, siendo su precio mayor que una memoria RAM o PROM. La memoria PROM es otra muy utilizada, ésta retiene automáticamente la información durante una falta de energía sin necesidad de una  batería  de  respaldo. Un inconveniente de esta memoria es que la información almacenada    no puede ser borrada fácilmente. La memoria EPROM permite que los datos puedan ser cambiados con relativa facilidad. La memoria EPROM puede ser reprogramada y guardar su información por largos periodos sin necesidad de batería de respaldo.  El contenido  de este  tipo de memoria puede ser borrado por exposición a una fuente intensa de luz ultravioleta. La memoria EEPROM es otra memoria no volátil muy conocida, esta puede ser borrada eléctricamente y reprogramarse con facilidad. La fuente de alimentación es la que provee la energía al CPU y al sistema de entrada/salida. La selección y capacidad de la fuente  está  directamente relacionada con la configuración del sistema PLC y éste a su vez con  su  aplicación. En los sistemas modulares que permiten módulos de expansión, se requiere una fuente por cada módulo.

Los lenguajes de programación de un PLC

 El lenguaje de programación es el medio de entendimiento entre el usuario y el sistema de automatización. El usuario formula su tarea de mando utilizando el lenguaje de  programación  propio de cada PLC, ”programa”; los aparatos de programación le asisten interactivamente durante esta programación. Estos aparatos traducen el programa entrado por el usuario a un código-máquina, interpretable por los procesadores de los autómatas.

  • Lenguajes de Programación

 Existen varios lenguajes para la programación de los PLC, de los cuales los más importantes son: KOP (esquema de contactos) y AWL (lista de instrucciones).

  1. AWL: Es un lenguaje de programación que comprende un juego  de operaciones nemotécnicas que representan las funciones de la CPU.  Este  lenguaje contiene una lista de instrucciones en el que cada línea del  programa  tiene una operación que utiliza una abreviatura nemotécnica para representar una función de la CPU. Las operaciones se colocan en secuencia lógica de acuerdo a los requerimientos del programa, La fig. 1.4 muestra un ejemplo de un programa escrito en lenguaje A

La programación con este tipo de lenguaje tiene generalmente las siguientes  reglas:

  • Cada sección de programación se divide en segmentos, cuya palabra clave es
  • Los comentarios se escriben luego de dos barras inclinadas (//). Cada línea adicional de comentario debe comenzar así mismo con dos barras inclinadas. Finalice cada línea pulsando
  • La primera columna corresponde a la operación. La operación es una sentencia lógica.
  • La segunda columna, que se separa de la anterior por un espacio en  blanco, corresponde al operando. El operando es la dirección  del  dato  sobre el que actúa la operación.

No introduzca espacios entre el área de memoria y su dirección.

  • Los operandos se separan mediante comas, un espacio en blanco o un tabulador.
  • Los nombres simbólicos deben ir entre comillas.

Los elementos básicos de un lenguaje KOP son:

  • Contactos: que representan interruptores por los que circula la corriente cuando está cerrado. Esto implica que hay dos tipos de  contactos:  cerrados y
  • Bobinas: que representan a relés que se excitan cuando se aplica
  • Cuadros: que representan una función que se ejecuta cuando la corriente circula por él. Un cuadro puede representar, por ejemplo, un contador, un temporizador,
  • Segmentos: que constituyen un circuito completo. La corriente circula  desde la barra de alimentación ubicada a la izquierda pasando por los contactos cerrados para excitar las bobinas o

Si te gusta este manual lo puedes bajar directamente en el siguiente enlace: Que es un PLC / Para que sirve un PLC manual e historia de un plc También están los siguientes temas que te pueden interesar Como programar un Simatic  Logo de Siemens Que es Siemens?

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