¿Qué es un PLC?

Según la definición de la National Electrical Manufacturers’ Association (NEMA) un Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller, PLC) es «un aparato electrónico con memoria programable para almacenar instrucciones; con el fin de implementar funciones específicas, como funciones lógicas, secuencias, temporización, conteo, operaciones aritméticas y para controlar máquinas y procesos». Una aproximación diferente tomada del Process Control de Liptak nos dice que: «un PLC es una unidad basada en una computadora reforzada para la industria que realiza funciones de control discretas o continuas en una gran variedad de plantas de procesamiento y ambientes industriales».

Con estas definiciones nos podemos dar una idea de la composición y el propósito de un PLC. Los PLC fueron creados para reemplazar la lógica con relevadores y temporizadores que se usaba en la industria. Fueron introducidos alrededor de 1968 y 1970 como una solución de las fábricas automotrices a la necesidad de cambiar sus líneas de ensamblaje cada año y reducir costos de mantenimiento.

Modicon 184, uno de los primeros modelos de PLC que se fabricaron. Vía: RepairZone.com

Evolución del PLC

A medida que la industria se hace más compleja, los PLC fueron evolucionando, volviéndose más robustos, confiables y con más funcionalidades. Esto permitió que aumentara su escalabilidad, se difundiera mucho más su uso y se adecuaran a las necesidades particulares de cada sector, además del automotriz.

1968Diseño de PLCs desarrollados por General Motor Corporation para eliminar costosos desechos o relés de línea de montaje durante cambios de modelo
1969Primeros PLC manufacturados para la industria automotriz
1971Primera aplicación de los PLC fuera de la industria automotriz
1973Introducción de los PLC «inteligentes» que pueden desarrollar operaciones aritméticas, control de impresoras, transferir datos, operaciones matriciales, interfaz CRT, etc.
1975Introducción del control Proporcional Integral Derivativo (PID), lo que hizo posible la inclusion de termopares, sensores de presión, etc.
1976Primeros usos del PLC en configuraciones jerárquicas como parte de un sistema integrado de manufactura
1977Introducción de PLC de dimensiones reducidas basados en microprocesadores
1978Los PLCs ganan un amplia aceptación, con ventas cercanas a los $80 millones de dólares
1979Integración de operaciones de planta a través de un sistema de comunicación para PLCs
1980Introducción de módulos con entradas y salidas inteligentes para proveer control preciso y de alta velocidad en aplicaciones de posicionamiento
1981Las redes de datos permiten a los usuarios interconectar muchos PLCs separados a más de 4000 metros. Cada vez abundan más PLCs de 16 bits. Aumenta la disponibilidad de pantallas CRT a color
1982PLCs cada vez más grandes con puertos de hasta 8192 entradas y salidas
1983Aumentan los periféricos de terceros, , incluyendo pantallas, interfaces para operadores, redes inteligentes, paneles, paquetes de documentación y más.
Tomado de Process Control de Liptak

Otros avances importantes

Algunos otros eventos importantes ha sido la estandarización de los lenguajes de programación y la posibilidad de usar varios lenguajes en un sólo programador, a fin de facilitar el uso por distintos operarios. La evolución de los PLCs en las últimas dos décadas ha ido encaminada a volver más inteligentes los controladores, debido al aumento de la capacidad de procesamiento de las unidades.

Tipos y partes de un PLC

Los PLC se clasifican por su tamaño o la cantidad de entradas y salidas que poseen. Los hay de tipo Nano, Fijos/Compactos y de tipo Modular. Todos los PLC comparten ciertas partes en común independientemente de su tamaño. A continuación se enlistan dichas partes:

  • Fuente de alimentación: Se encarga de proveer el suministro eléctrico a las diferentes partes del controlador.
  • Puerto de comunicación: Permite comunicar al PLC con una computadora para programarlo
  • Luces de estado: Indican si el PLC está encendido, apagado o hay algún error y también indican el estado de los puertos
  • Puerto de entrada: Es el puerto por donde se leen los sensores de la planta
  • Puerto de salida: Mediante este puerto se accionan los actuadores como motores o lámparas a controlar
PLC de tipo fijo. En este tipo de PLC la cantidad de entradas y salidas no se puede modificar. Vía: Allen-Bradley
PLC de tipo modular. En este PLC se pueden insertar módulos que expanden la funcionalidad de la unidad. Los módulos pueden ser entradas, salidas o de otro tipo de conectividad adicional. Vía: Allen-Bradley

El lenguaje escalera

Para programar un PLC existe el lenguaje escalera o ladder que representa diagramas de conexiones mediante símbolos. Uno puede describir el funcionamiento de nuestro sistema y cómo interactúa con las entradas y salidas mediante estos diagramas. Algunos de los elementos básicos son contactores y bobinas. Es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos.

Es uno de los diferentes lenguajes de programación para los controladores lógicos programables (PLCs) estandarizados con IEC 61131-3. En Ladder, la energía se desplaza de izquierda a derecha en lugar de arriba hacia abajo como en los esquemas eléctricos. En un circuito típico aparecen los contactos en la parte izquierda y una bobina en la parte derecha. Los programas representados en escalera pueden verse como funciones lógicas, las cuales toman como entradas los contactos y las salidas son las bobinas

Ventajas de usar un PLC

Los PLCs revolucionaron la industria de la manufactura, reduciendo costos de mantenimiento y puesta en marcha. Estas son algunas de las ventajas que presenta un sistema basado en PLC:

  • Flexibilidad
  • Menor tiempo de respuesta
  • Cableado más simple
  • Sin partes móviles por lo que es más durable
  • Diseño modular, más fácil de reparar y expandir
  • Se pueden manejar sistemas más complejos
  • Conjunto de instrucciones más sofisticado
  • Permite diagnosticar fácilmente las fallas
  • Más barato

Conclusiones:

Este fue un texto introductorio que pretende cubrir los aspectos más generales del uso de un PLC. Recomendamos leer con mayor profundidad acerca del lenguaje escalera o algunos manuales de los principales fabricantes como Siemens o Allen-Bradley para tener un conocimiento más profundo de estos temas.

Referencias:

Introduction to PLCs

Introduction to Programmable Control Systems – Industrial Control Systems

4.1 Diagrama de escalera

The different types of PLC

Vía: pxfuel.com