El PLC, también conocido como una unidad lógica programable, es una pieza de equipo electromecánico utilizada para controlar procesos industriales. Las empresas lo han adoptado ampliamente para su uso en plantas industriales y equipos de producción en todo el mundo. Esta herramienta permite a los usuarios controlar y monitorear sistemas de producción complejos de forma remota y está diseñada para durar largo tiempo en medio de condiciones de trabajo incómodas. Entonces, ¿cómo funciona un PLC exactamente y en qué consiste? Esta guía explicará cómo funcionan los PLC y qué ventajas ofrecen.
1. ¿Qué es un PLC?
Un PLC (acrónimo de Controlador Lógico Programable) es un dispositivo de control de procesos industrial basado en un microcontrolador y software para configurar parámetros. Está diseñado específicamente para operar en entornos industriales adversos, tales como condiciones rígidas de temperatura, humedad y vibraciones. El objetivo de un PLC es aportar flexibilidad en la automatización de procesos, aumentando la eficiencia de la producción.
El PLC se compone principalmente de hardware y software, con una interfaz robusta para comunicar señales entre los dispositivos y el procesador principal. Además, los PLC pueden almacenar información sobre los procesos y controlar un número ilimitado de entradas y salidas. Los PLC también se podrán conectar a través de protocolos de comunicación estándar para intercambiar y monitorizar información entre dispositivos.
La programación de un PLC consiste en:
- Definir entradas y salidas
- Establecer el proyecto para la comunicación entre campo y PLC
- Diseño del algoritmo de programación
- Añadir bloques de funciones para controlar dispositivos periféricos
- Generar una función lógica específica a partir de la información de los dispositivos
El software de control de PLC se descarga en la memoria del PLC, para realizar una detallada supervisión y gestión de la línea de procesos. Esto permite a los usuarios diagnosticar el proceso, detectar errores en línea y prevenir fallos del equipo de forma efectiva. El software también es un medio para realizar cambios para mejorar el proceso de manera rápida y sencilla.
2. ¿Cómo opera un PLC?
Los pasos básicos para hacer funcionar un PLC
- Paso uno: Conectar los cables del PLC al suministro de energía. Este es el componente más importante para hacer que el PLC funcione. Una vez conectado, el PLC estará listo para recibir señales de entrada y salida desde y hacia el dispositivo al que está conectado.
- Paso dos: Establecer entradas y salidas. Esto se hace configurando los entradas y salidas del PLC. Esto implica identificar cuáles son las entradas (por ejemplo, ciertos sensores), y cómo estos se conectan con el PLC. Esto se hace configurando los elementos de control, tales como sensores, válvulas, interuptores o actuadores.
- Paso tres: Crear el control lógico con el que va a trabajar el PLC. Para esto, se necesitan programas especializados, como ladder, que se usan para programar el PLC y describir su forma de trabajo y controlar sus entradas y salidas.
- Paso cuatro: Probar el PLC y asegurarse de que funciona correctamente. Una vez que el PLC ha sido configurado y programado, es necesario probarlo para asegurarse de que cumple con los requisitos del proyecto.
Implementando un PLC con éxito
- Asegúrate de entender el proyecto. Primero, es importante que entiendas el proyecto en el que vas a trabajar. Esto significa conocer cómo es el sistema, cuáles son sus componentes, las especificaciones que deben cumplir y qué es lo que el PLC tendrá que hacer.
- Estudia los manuales y la documentación. La documentación de los PLC debe ser leída cuidadosamente. Esto ayudará a entender los conceptos básicos, así como los detalles técnicos acerca de cómo programar y usar el PLC.
- Valida los errores. El PLC debe ser probado y validado para asegurarse de que funciona como se esperaba. Esto se hace enviando señales de entrada al PLC y asegurándose de que responde de la manera esperada.
- Mantén el PLC. Una vez que el PLC está funcionando, se debe hacer un seguimiento de cualquier cambio que se haga. Esto se hace mediante un registro que detalle los cambios hechos y las pruebas realizadas para asegurarse de que el sistema sigue funcionando correctamente.
3. Beneficios de Usar Un PLC
Un Programmable Logic Controllers (PLC) se usa con éxito en una amplia variedad de entornos comerciales y de fabricación para manejar procesos técnicos. Estos dispositivos ofrecen numerosos beneficios a las organizaciones que los utilizan.
1. Reducción de costos. Un PLC contiene todos los componentes necesarios para controlar un proceso técnico y permite a los usuarios programar el dispositivo para realizar tareas complejas a un costo bastante reducido. Un PLC podría ahorrarle al usuario miles de dólares en hardware y software adicional, así como en la mano de obra de técnicos de mantenimiento necesarios para realizar tareas de programación.
2. Facilidad de uso y programación. Los PLC facilitan la realización de tareas complejas con sólo algunos pasos simples. La programación con lenguaje de contacto, lenguaje lógico y control numérico es relativamente fácil de entender. Esto permite a los usuarios programar el dispositivo para realizar tareas automáticas sin necesidad de un experto.
3. Flexibilidad. Los PLCs son flexibles y se pueden configurar para realizar una amplia variedad de funciones. Además, los programadores pueden ajustar los programas PLC para responder a problemas y cambios en los modelos de producción y los requisitos específicos del usuario sin problemas.
4. Mantenimiento. Los PLCs son robustos y no tienen prácticamente ninguna necesidad de mantenimiento. Esto puede resultar en un ahorro significativo de tiempo y esfuerzo, ya que los usuarios no tienen que preocuparse por el mantenimiento constante. Los PLCs son muy estables y son ideales para usos comerciales y domésticos donde el control a largo plazo es una necesidad.
4. Componentes Principales de Un PLC
Los sistemas de control de procesos utilizan PLC para la ejecución de las tareas de automatización, habitualmente en pilas de cambio e instalaciones industriales. Los componentes principales de un PLC son
- Hardware – este comprende los componentes electrónicos necessary para conectar los elementos de control (transmisores, sensores, variadores de frecuencia, etc.). Incluye necesariamente una caja de control dentro de la que encaja el CPU.
- Software – este realiza las operaciones lógicas y aritméticas necesarias para la gestión del sistema. La programación puede ser realizada a través de software específicos, dependiendo de la marca y modelo de PLC. Esto permite modificar fácilmente las funciones de operación del sistema.
- Comunicaciones – permiten la transferencia de información entre un PLC y otras entidades externas como ordenadores personales y paneles de mando. Esto se logra con la instalación de módulos de comunicaciones en el conjunto del hardware del PLC.
- Salidas – son los dispositivos que transforman la información proporcionada por el procesador en una forma adecuada para el control de los dispositivos del proceso. Estas salida pueden ser analógicas o digitales dependiendo del tipo de dispositivo que esté controlado.
En conclusión, las cuatro componentes principales de un PLC son el hardware, el software, las comunicaciones y las salidas. Estos componentes permiten a los PLC ser una solución útil y eficiente para la automatización de procesos y la gestión de los sistemas de control.
5. Instalación y Programación de Un PLC
1. Determinar la necesidad. Lo primero que debes hacer al empezar un proyecto de automatización es determinar el alcance del proyecto, qué acciones realizarás con el PLC y qué configuración es necesaria para ello. Una vez hayas definido esto debes ver qué herramientas o elementos de sistema necesitas para la .
2. Selección y configuración del PLC y los accesorios. Una vez estimada la necesidad del proyecto es importante elegir el modelo de PLC correcto que se adecue a ese propósito. A partir de ahí, deberás seleccionar los sensores, sistemas de audio, Circuitos Impresos (CI) y otros elementos necesarios para la configuración. Todo esto puedes encontrarlo en distribuidoras electrónicas. Fíjate en la frecuencia de actualización de los equipos para garantizar el rendimiento óptimo en el proyecto.
3. Instalación de los dispositivos. Una vez tengas tus dispositivos electrónicos es el momento de montar el sistema. Para hacer esto debes conectar todos los componentes de tu PLC siguiendo el circuito diagamado en el manual del fabricante. Además, asegúrate de instalar todas las seguridades necesarias. Por último, monta si es necesario algún sistema operativo en la plataforma y configúralo para que se conecte con tus otros dispositivos.
4. Programación y ensayo. Al finalizar la instalación, debes programar tu PLC para asegurar que realiza las acciones correctamente. Puedes hacer esto de dos maneras: con algun lenguaje de programación o con un software específico para PLC. El proceso de programación depende del lenguaje y del software que uses. Una vez hayas programado el PLC, es importante realizar pruebas para que no presenten errores. Realiza varios ensayos para que tengas la seguridad de que todo funciona bien.
6. Tipos de PLC
Existen varios (Programmable Logic Controllers), cada uno con sus propias características y usos. Esta guía acerca de los explicará qué son y cuáles son sus aplicaciones a lo largo de varias industrias.
Controlador lógico programable microordinador (PLC-M): Estos dispositivos microordinadores complejos pueden contener memorias, un monitor o pantalla, conectores paralelos y RS232, además de OPTOs, relés y entradas y salidas. Los PLC-M fueron diseñados para ejecutar aplicaciones de control de procesos y control de tiempo en entornos donde se requiere un sistema de control de gran tamaño, rigidez y estabilidad.
Controlador lógico programable basado en PC (PLC-PC): Los PLC-PC son sistemas con tecnología basada en PC. Estos sistemas se componen de tarjetas adicionales con una memoria y una computadora con un software de programación específico para los sistemas de control en la PC. Estas tarjetas se agregan a la PC para agregar una mayor capacidad de procesamiento, expandibilidad y flexibilidad a los sistemas de control.
Controlador lógico programable de pequeño tamaño (PLC-S): Estos dispositivos programables tienen características similares a las de los PLCs microordinador, pero con el beneficio de un tamaño reducido con entradas y salidas limitadas. Los PLC-S contienen normalmente una bases de relés, entradas y salidas digitales, y entradas y salidas análogas. Debido a su versatilidad y tamaño, estos dispositivos se utilizan a menudo en aplicaciones de automatización basadas en un solo lugar.
Controlador lógico programable compacto (PLC-C): Estos sistemas se componen de pequeños módulos individuales con un puerto de comunicaciones y entradas y salidas digitales y análogas. Los PLC-C pueden expandirse fácilmente con tarjetas adicionales. Esto permite el control de múltiples ubicaciones y especificaciones de periféricos de procesamiento sin requerir mayor potencia de procesamiento.
7. Ventajas y Desventajas del PLC
Ventaja 1: Flexibilidad
Los PLC son arquitecturas flexibles, lo que les permite su uso en sectores, dimensiones y ambientes diferentes. Esto significa que un PLC es adaptable a la mayoría de los tipos de condiciones, incluidas las temperaturas extremas, la suciedad y el polvo, la humedad y la vibración. El diseño modular del PLC también facilita su expansión, permitiendo añadir módulos adicionales para ampliar su alcance si es necesario.
Ventaja 2: Facilidad de uso
Los PLC son extremadamente fáciles de usar. Están diseñados para ser programados de forma intuitiva y los fabricantes han incluido herramientas para hacer el trabajo de configuración lo más fácil posible. La mayoría de los PLC modernos también tienen pantallas táctiles y botones, lo que facilita aún más la programación.
Ventaja 3: Reducir costos
Los PLC son una excelente opción para una amplia gama de aplicaciones, ya que son una solución económica que ofrece un nivel de control similar al de los sistemas de automatización complejos. Además, los PLC tienen una vasta cantidad de componentes, que pueden usarse para crear sistemas personalizados a un costo tremendamente bajo.
Desventaja 1: Limitado en Operaciones Programadas
Aunque los PLC pueden proporcionar resultados bastante sofisticados, hay algunas cosas que no pueden hacer. La principal desventaja de los PLC es su limitada capacidad para ejecutar secuencias programadas, especialmente cuando se necesitan tiempos de respuesta rápidos. Además, debido a que los PLC se programan con lenguajes de programación estándar, son difíciles de depurar si hay algún problema con ellos.
8. ¿Qué Necesitas para Usar Un PLC?
Un PLC (controlador lógico programable) es un dispositivo electrónico que funciona como un reemplazo de los antiguos relés electromecánicos para el control de máquinas. Estos dispositivos pueden ser controlados programando la lógica de las entradas y salidas a través de un dispositivo de programación específico. Usar un PLC requiere cierta comprensión de los requisitos necesarios para su correcto funcionamiento.
En primer lugar, necesitarás una fuente de energía adecuada. Esto incluye una fuente de alimentación de CA de 220v, sistemas de alimentación de batería, y/o una fuente de alimentación de salvaguardia de CA. Una fuente de alimentación adecuada garantizará que el PLC tenga suficiente corriente para su funcionamiento.
Además, necesitarás un módulo I/O, el cual proporciona la conexión entre los dispositivos de entrada external y los dispositivos de salida. Estos dispositivos son usualmente conectados a través de cables, concentradores, y paneles de conexión, dependiendo de la configuración y los requisitos del proyecto.
Por último, se necesitará un dispositivo de programación o una aplicación de software para programar el PLC de acuerdo con las especificaciones del proyecto. Esto típicamente incluye algún tipo de herramientas de programación en línea, como lenguajes como Lua, Python, Visual Basic, entre otros. Adicionalmente, esta etapa también puede incluir instalar herramientas de desarrollo adicionales, como herramientas de visualización para la configuración y control.
Por lo tanto, queda claro que el funcionamiento de un PLC es realmente interesante edificio de la tecnología. Bajo el capó hay un montón de partes interconectadas, y con un poco de conocimiento básico, una inversión en equipos y tiempo, uno puede construir su propio PLC. Esta herramienta es una útil contribución a la comunidad de ingeniería de hoy en día.