Los PLC, sigla en inglés de «Controlador Lógico Programable», son dispositivos electrónicos programables vectoriales que se utilizan comúnmente en aplicaciones industrial y doméstica para el control de procesos. Estos controladores lógicos programables, también conocidos como controladores programables, se han vuelto cada vez más populares en los últimos años debido a su capacidad para controlar automáticamente procesos complejos y tediosos. En este artículo, vamos a explicar con detalle cómo funcionan los PLC y cómo se pueden aplicar en una variedad de entornos industriales y de manufactura.
1. ¿Qué es un PLC?
Un PLC, también conocido como «Controlador Lógico Programable», es un dispositivo electrónico utilizado para automatizar procesos industriales. Se trata de un dispositivo versátil, programable y fiable, capaz de realizar control de movimiento e intercambiar información con otros dispositivos a través de una variedad de interfaces, como pueda ser una red Ethernet.
Es capaz de monitorizar y controlar procesos para que éstos se ejecuten de manera segura, precisa y rápida. Pueden ayudar a atenuar el impacto de los errores humanos, mejorar la productividad y la calidad de los productos fabricados.
Un PLC consiste básicamente en un microprocesador y algunos módulos de entrada y salida. El microprocesador computa una serie de instrucciones en lenguaje específico para realizar procesos electrónicos y mecánicos. Estas instrucciones son programadas de antemano e instaladas en el PLC. Los módulos de entrada reciben señales de los sensores mientras que los módulos de salida envían señales a actuadores y motores.
Los programas que se utilizan para programar los PLC se denominan lenguajes de programación lógica. Estos lenguajes tienen muchas variaciones, pero la más común es la Notación de Bloques Funcionales de la Industria (FBD, por sus siglas en inglés). Esta notación describe procesos lógicos para la computadora con diagramas de flujo y tablas de verdad.
2. Los Componentes Clave de un PLC
Interface de Programación: La interfaz de programación es una aplicación de PC con un entorno de desarrollo de software (SDK) desarrollado por el fabricante del PLC. Esta interfaz permite a un programador programar el PLC usando un lenguaje de programación específico. El programador también puede usar la interfaz de programación para revisar y depurar el código, como también para monitorizar y probar la funcionalidad del PLC.
Unidad de Control: La unidad de control es la parte principal del PLC, está conformada por un CPU, recursos de memoria y recursos de E/S. Es el corazón del sistema, el que interpreta el código, almacena/ejecuta el mismo y controla los diferentes dispositivos externos. Las unidades de control varían según el fabricante, pero generalmente incluyen un procesador lógico combinado o PLC, una unidad de memoria interna y un reloj interno.
Dispositivos de Entrada/Salida: Los dispositivos de entrada/salida (E/S) proveen los medios para que el PLC interactúe con sus entornos externos. Los dispositivos de E/S proporcionan un medio de conexión entre el sistema y los sensores y actuadores que el PLC está controlando. Dependiendo del tipo de dispositivo E/S el PLC puede leer información del entorno (sensores), comunicarse con otros dispositivos y/o controlar los dispositivos externos (actuadores).
Módulos de comunicación: Los módulos de comunicación permiten conectar el PLC con otros dispositivos, ya sea para controlar, monitorizar o para recoger información. Están compuestos por una pantalla para visualizar los estados de los PLCs, un cable para la conexión de los PLCs, una interfaz de comunicación y un protocolo de comunicación específico para cada dispositivo. Los módulos de comunicación se usan para crear conexiones entre PLCs, sensores, controladores externos, computadoras y otros dispositivos para compartir información entre ellos.
3. El Funcionamiento de los PLC
Los PLC son dispositivos de vanguardia para la automatización: Los dispositivos de automatización programables (PLC) son una genialidad que ahora se usa casi en todos los sectores. Case serie, ALENBRADLEY, DANDY KILO, LOGO! son marcas que han hecho uso de esta tecnología para producir unidades no solo más inteligentes sino también confiables. Estos dispositivos se alimentan con corriente alterna y llevan cabo una serie de instrucciones precisas para realizar sus tareas. Estas instrucciones se almacenan en una memoria y pueden ser cambiadas según las necesidades del usuario. Esta tecnología hace más rápidas y seguras los procesos de automatización para diversos objetivos.
Tarjetas de entradas/salidas: Las tarjetas de entradas/salidas permiten a los usuarios controlar los procesos en tiempo real, leyendo y escribiendo los valores necesarios de la memoria de una computadora. Estas tarjetas tienen ciertos canales de entrada y salida de lectura/escritura que se pueden conectar físicamente a los dispositivos. Así, los usuarios pueden leer y escribir los valores en tiempo real para controlar los procesos.
Lenguajes de programación que soportan los PLC: Existen muchos lenguajes de programación que se pueden usar para programar los PLC. Por ejemplo, el lenguaje LOGO, el lenguaje de programación de Siemens, el lenguaje RD Electronics. Estos lenguajes se usan para escribir el programa que controla los dispositivos conectados a los PLC. También hay herramientas especializadas para ayudar a los usuarios a escribir los programas, tales como el entorno de desarrollo integrado (IDE).
Conexión de dispositivos al PLC: Los PLC se pueden conectar a otros dispositivos como motores, bombas de calor, interruptores, sensores y actuadores. Estos dispositivos se conectan al PLC a través de cables y puertos especializados. El PLC también se puede conectar a redes Ethernet, por lo que no es necesario usar cables para conectar los dispositivos al PLC. Esto ahorra muchos problemas a los usuarios, como la necesidad de manejar cables y hace que el proceso sea más rápido. El PLC también se puede conectar a sistemas de control remotamente.
4. Las Ventajas de los PLC
Los PLC son una de las plataformas tecnológicas más confiables para el procesamiento táctil a bajo costo. Ofrecen una variedad de características y capacidades que los han convertido en una solución eficaz para los problemas de procesamiento de datos existentes.A continuación se presentan las principales ventajas de los PLC:
- Ahorro de tiempo y costos de implementación: Los PLC no requieren una configuración nativa a partir de líneas de código. Esto significa que no se requieren conocimientos especiales para operar el dispositivo y, en consecuencia, se ahorra mucho tiempo y se reduce el costo de implementación.
- Flexibilidad para adaptarse a cambios de requerimientos: Muchos PLCs se pueden actualizar con herramientas gratuitas o de bajo costo. Esto permite a los usuarios cambiar la configuración sin tener que cambiar el controlador. Esto ahorra dinero, tiempo y esfuerzo en comparación con el reemplazo.
- Integración segura de dispositivos de terceros: Los PLC popuatorios son compatibles con dispositivos externos, como sensores, computadoras, pantallas y servomotores. Esto significa que los usuarios pueden conectar estos dispositivos de terceros para aprovechar la robustez de los PLCs y obtener resultados mejorados.
- Diagnóstico mejorado: Los PLCs permiten la detención y diagnóstico remotos por medio de herramientas gráficas o protocolos específicos. Esto permite a los usuarios detectar y corregir problemas antes de que se presenten y evitar taras operativas y disminuir la necesidad de mantenimiento personal.
En resumen, los PLCs ofrecen una plataforma de procesamiento segura y confiable a un costo considerablemente inferior al del sistema convencional. Ofrecen una variedad de características y opciones de flexibilidad que permiten a los usuarios obtener los resultados deseados con un poco de esfuerzo, tiempo y costo.
5. Las Limitaciones de los PLC
Los PLC, o «Programmable Logic Controllers», son dispositivos de alta tecnología con aplicaciones versátiles. Estos se utilizan en automatización, control de máquinas y procesos, y mejoran considerablemente la productividad y la eficiencia en el trabajo en todos los sectores, desde la industria y la construcción, hasta la agricultura, el gobierno y los universidades. Sin embargo, a pesar de sus avances, los PLCs tienen algunas limitaciones.
- Capacidad de almacenamiento limitada: Los PLCs ahora pueden diseñarse y desarrollarse para manejar la aplicación o control necesario, pero su capacidad de almacenamiento puede ser más limitada que los computadores tradicionales. Esto significa que los usuarios pueden estar limitados en la cantidad de lógica y programas de control que pueden ejecutar en un momento determinado.
- Menos opciones de software: Las opciones en el software de PLC son limitadas en comparación con las opciones de software de computadoras convencionales. El software de PLC no puede ofrecer todas las características y capacidades avanzadas disponibles en la plataforma de computadora.
- Riesgo de falla: Los PLCs están sujetos a fallas debido a problemas con el hardware o al uso rutinario. Si el controlador se ha dañado o si se ha suministrado una potencia inadecuada, puede haber errores en el sistema y fallar el circuito principal. En estos casos, es necesario reemplazar un nuevo circuito, lo que eleva los costos de mantenimiento.
- Frecuencia de actualización limitada: Los usuarios no pueden acceder a una frecuencia de actualización tan rápida como en los ordenadores convencionales. Esto puede ser un problema para las aplicaciones que requieran una actualización rápida, como los controladores de sistemas de alto nivel.
Aun con estas limitaciones, los PLCs son una potente herramienta para controlar procesos en todo tipo de situaciones. Proveen una forma confiable y precisa de controlar y monitorizar los sistemas, asegurando que todas las operaciones funcionen adecuadamente. Por lo tanto, los PLCs son de gran utilidad para todas las organizaciones que quieran aumentar la productividad y controlar sus sistemas de forma eficiente.
6. Cómo los PLC Pueden Aumentar la Productividad
Los Sistemas de Control Automatizado de Procesos (PLC), también conocidos como Sistemas de Control de Procesos (PCS), permiten una mayor productividad, al tiempo que se reduce el tiempo de inactividad, lo que permite a las compañías lograr su mejor rendimiento. Esto se logra mediante el diseño de un programa de control de procesos para automatizar y monitorizar sistemas y componentes de un proceso de fabricación determinado. Es importante tener en cuenta que un PLC ofrece gran agilidad a la hora de ajustar los parámetros necesarios para un buen funcionamiento del proceso además de una mejora en el seguimiento de los resultados.
Los PLC ofrecen muchas ventajas para aumentar la productividad en los procesos de fabricación. Primero, los PLC ayudan a mejorar el rendimiento del proceso en sí, ya que pueden actuar sobre los parámetros del proceso, lo que permite una regulación continua de los molinos de acuerdo a los cambiantes parámetros de producción. Esto es particularmente útil cuando se trata de procesos con un alto grado de variabilidad en su estructura, como los que implican el control de temperatura, presión y humedad.
Los PLC también facilitan el proceso de toma de decisiones para que los administradores de procesos y los supervisores de linea tengan una mejor visión de la operación a través de los datos recopilados por el sistema de control de procesos. Esta información puede ser utilizada para tomar decisiones en tiempo real, desde el cambio de los materiales, hasta la modificación de la producción en caso de que sea necesario.
Como último, debe mencionarse que los PLC también permiten la inclusión de equipos de almacenamiento, como discos duros, memoria USB, entre otros, que permiten mantener los datos relacionados a la producción, facilitando la recuperación de los mismos si hay algún cambio en la linea de producción. Esto se puede lograr con la instalación de un sistema completo, lo cual es una solución efectiva, dado que los PLC tienen sistemas de control que facilitan el manejo de varios procesos a la vez, permitiendo una mayor productividad.
7. Los Tipos de PLC Disponibles en el Mercado
Los PLC son sistemas programables de lógica industrial y son ampliamente utilizados en aplicaciones de automatización tanto comerciales como industriales. Existen diferentes tipos de PLC en el mercado y cada uno ofrece características y funciones diferentes que los hacen adecuados para una variedad de aplicaciones. Estos tipos a menudo son categorizados de acuerdo con los requisitos de memoria, velocidad de procesamiento y otros factores.
Los tres principales tipos de PLC disponibles en el mercado son los PLC programables, los PLC microprogramables y los PLC multifuncionales. El PLC programable es un dispositivo diseñado para ser programado para ejecutar instrucciones específicas bajo un conjunto de condiciones específicas. Está equipado con procesadores de alta velocidad que pueden manejar miles de instrucciones en poco tiempo. El PLC microprogramable es un dispositivo programable con capacidades limitadas en comparación con el PLC programable. A pesar de sus capacidades limitadas, el PLC microprogramable suele utilizarse en aplicaciones que requieren entradas/salidas precisas y manejo de señales de control. Por último, el PLC multifuncional es un dispositivo que combina un PLC programable y un PLC microprogramable en una sola unidad. Esto lo hace ideal para aplicaciones que requieren tanto un alto nivel de recursos como un alto nivel de precisión.
Otras variantes de PLC disponibles en el mercado son los PLC de tamaño reducido, los PLC de estado sólido y los PLC de señal digital. Los PLC de tamaño reducido son dispositivos de pequeño tamaño diseñados para proporcionar una funcionalidad básica a un costo razonable. Estos se utilizan generalmente en aplicaciones de bajo costo y requisitos de espacio limitados. Los PLC de estado sólido son dispositivos diseñados para manejar cargas pesadas en plazos muy cortos, directamente desde los dispositivos. Los PLC de señal digital son dispositivos programables diseñados para controlar señales de proceso digitales. Estos son ampliamente utilizados en aplicaciones de procesamiento de señal digital, tales como la adquisición de datos.
En conclusión, los diferentes tipos de PLC disponibles en el mercado ofrecen una gran variedad de características y funciones para satisfacer una variedad de aplicaciones de automatización. Estos dispositivos están disponibles en una variedad de configuraciones, incluyendo PLC programables, PLC microprogramables y PLC multifuncionales, PLC de tamaño reducido, PLC de estado sólido y PLC de señal digital. Al elegir un dispositivo PLC, es importante que los usuarios comprendan sus aplicaciones y necesidades específicas y elija el dispositivo adecuado.
8. Asegurar que un PLC Está Funcionando Correctamente
Verificar los componentes del PLC
Es importante verificar que el hardware del PLC se encuentra en buen estado y es compatible con el sistema. Puede descargar el manual de servicio y comparar los componentes del PLC con componentes específicos del fabricante para asegurar que todas las partes se encuentren en buen estado. Revise si hay conexiones sueltas, componentes rotos o defectuosos que podrían dañar el PLC. Debe cambiar inmediatamente cualquiera de ellos.
Leer el manual de operación
Leer cuidadosamente el manual de operación del PLC, para asegurarse de que está usando el equipo correctamente. Esto le ayudará a comprender cómo el PLC funciona, sus funciones y características, y cómo realizar un mantenimiento adecuado. Comprender la lectura de los sensores, el control de los motores y otros sistemas de control de energía importantes es esencial para la operación segura del PLC.
Realizar una prueba de funcionamiento
El siguiente paso es realizar una prueba de funcionamiento para verificar el correcto funcionamiento del PLC. Haga una prueba de cada dispositivo de entrada/salida para garantizar que todos sus dispositivos estén conectados correctamente y estén recibiendo la señal adecuada. Esto asegurará que todos los dispositivos del PLC se comuniquen correctamente con sus respectivos destinatarios.
Mantener una vigilancia periódica
Es importante mantener una vigilancia periódica para asegurar que el PLC y sus dispositivos se mantengan en perfecto estado. Esto significa revisar regularmente el hardware del PLC, verificar las conexiones y los cables, revisar el software para detectar cualquier error, y corregir cualquier problema de hardware o software. Además, asegúrese de realizar un seguimiento de los límites de rendimiento del PLC para determinar si el PLC está funcionando correctamente.
En conclusión, los PLCs son uno de los elementos de control de información más importantes en prácticamente todas las empresas modernas. Estas unidades de procesamiento inteligente son una solución útil que puede ayudar a su empresa a ahorrar tiempo y dinero. Y, afortunadamente, los PLCs configurar y actualizar es mucho más fácil de lo que uno podría imaginar. En definitiva, la comprensión de cómo funciona un PLC es algo que sin duda vale la pena aprender.