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LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓ N, 28 DE SEPTIEMBRE DE 2018. UNIVERSIDAD TECNOLÓ GICA DE PEREIRA. ISSN 0122-1701. 1 
 
 
 
U 
Preinforme No. 4. PLCs, Diseño estructurado 
interfaz Hombre-Máquina. 
Autor: Yersain Castaño Arenas. 
Ingenierı́a Eléctrica. Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia. Correo-e: yercastano@utp.edu.co. 
 
 
Abstract—En este documento se presentan los conceptos 
básicos de los PLCs, sus caracterı́sticas y su funcionamiento, 
también, se expone la funcionalidad de una interfaz Hombre- 
Máquina. 
Index Terms—PLC, interfaz, diseño estructurado, escalabili- 
dad y mantenibilidad. 
 
 
I. OBJETIVOS 
• Identificación y reconocimiento de la función de cada 
uno de los componentes de un PLC, conocer y aplicar 
prácticas de diseño estructurado en sus sistemas de con- 
trol. Reconocimiento de la importancia, y adicion a los 
diseños de la interfaz hombre-máquina. 
 
IV. CONTENIDO 
 
 
 
 
A. Descripción de las partes constitutivas de un PLC (Zelio 
de Schneider Electric, Klik y Coyo de DirectLOGIC) y especi- 
ficación de la función de cada uno 
 
II. MATERIALES 
• PLC. 
• 2 bombillas (representan las bombas). 
• Cables de conexión. 
• 1 Clavija. 
• 1 Protección. 
 
III. INTRODUCCIÓ N 
N PLC (controlador lógico programable) también cono- 
cido como autómata programable es básicamente una 
computadora industrial la cual procesa todos los datos de una 
máquina como pueden ser sensores, botones, temporizadores 
y cualquier señal de entrada. Para posteriormente controlar 
los Actuadores como pistones, motores, válvulas, etc. . . y 
as´ı poder controlar cualquier proceso industrial de manera 
automática. También, se entiende por controlador lógico pro- 
gramable (PLC) a toda máquina electrónica diseñada para 
controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuen- 
ciales. Sin embargo, esta definición está quedando obsoleta, 
ya que han aparecido los micro-PLCs, destinados a pequeñas 
necesidades y al alcance de cualquier persona. Tal como 
comentamos, un PLC suele emplearse en procesos industriales 
que tengan una o varias de las siguientes necesidades: 
• Espacio reducido. Procesos de producción variables. 
• Procesos de producción secuenciales. 
• Instalaciones de procesos complejos. 
• Necesidades de chequeo de programación centralizada de 
las partes del proceso. 
De esta manera, son ampliamente utilizados en el control 
de maniobras de máquinas, maniobra de instalaciones y 
en aplicaciones de señalización y control. [1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1. PLC Zelio de Schneider Electric. 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2. Tabla descripción de partes PLC Zelio. 
mailto:yercastano@utp.edu.co
mailto:castano@utp.edu.co
 
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Fig. 3. Partes PLC Click de DirectLOGIC. 
 
Fig. 5. Descripción partes del PLC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4. Descripción partes del PLC. 
Fig. 6. Partes del PLC Koyo de Direct LOGIC. 
 
B. Diferentes tipos de entradas y salidas disponibles para 
un PLC, funcionamiento, contexto de aplicación y forma de 
conexión 
Las entradas se encargan de codificar las señales proce- 
dentes de los captadores y transformarlas a niveles permiti- 
dos por la CPU. También aı́slan eléctricamente los circuitos 
conectados a ella , protegiendo contra sobre tensiones, ruidos 
eléctricos considerables, entre otros. Las salidas realizan todo 
lo contrario descodifican las señales ya procesadas y las con- 
vierten en señales que sean legibles para los Actuadores, ase- 
 
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gurando un correcto aislamiento de los circuitos electrónicos 
del controlador.[2] 
 
• Entradas Análogas: Permiten que los autómatas pro- 
gramables trabajen con accionadores de mando analógico 
para que estos lean señales de tipo analógico como 
pueden ser la temperatura, la presión o el caudal. Los 
módulos de entradas analógicas convierten una magnitud 
analógica en un número que se deposita en una variable 
interna del autómata esto es una conversión análoga a 
digital (puesto que el autómata solo trabajar con señales 
digitales), en donde estas entradas leen valores de tensión 
o corriente. Esta conversión se realiza con precisión y 
normalmente se efectúa con captadores que realizan dicha 
tarea, en donde el proceso de adquisición de la señal 
analógica consta de varias etapas[2]: 
1) Filtrado. 
2) Conversión A/D. 
3) Memoria interna. 
• Entradas Digitales: Los módulos de entrada digitales 
permiten conectar al autómata captadores de tipo todo 
o nada como finales de carrera, pulsadores, etc. Los 
módulos de entrada digitales trabajan con señales de 
tensión en los cuales se ajustan para que a cierto valor 
de tensión corresponda a un 1 o un 0 lógico, en donde 
el proceso de adquisición de la señal digital consta de 
varias etapas[2]: 
1) Protección contra sobre tensión. 
2) Filtrado. 
3) Puesta en forma de la onda. 
4) Aislamiento galvánico o por optoacoplador. 
• Salidas analógicas: Estos módulos de salidas análogas 
realizan un proceso inverso al de las entradas, convierten 
señales digitales (procedentes del PLC) en análogas, lo 
cual se consigue con circuitos de instrumentación los 
cuales constan de varias etapas.[2]: 
1) Aislamiento galvánico. 
2) Conversión D/A. 
3) Circuitos de amplificación y adaptación. 
• Salidas Digitales: Un módulo de salida digital permite al 
autómata programable actuar sobre los pre-accionadores 
y accionadores que admitan ordenes de tipo todo o nada. 
El valor binario de las salidas digitales se convierte en 
la apertura o cierre de un relé interno del autómata en 
el caso de módulos de salidas a relé. En los módulos 
estáticos (bornero), los elementos que conmutan son los 
componentes electrónicos como transistores o triacs, y 
en los módulos electromecánicos son contactos de relés 
internos al módulo. El proceso de envı́o de la señal digital 
consta de varias etapas[2]: 
1) Puesta en forma. 
2) Aislamiento. 
3) Circuito de mando o rele´ interno. 
4) Protección electrónica. 
C. Descripción de otros parámetros que determinan las es- 
pecificaciones de un PLC comercial 
• Cantidad máxima de bits de E/S: Esto considera la 
máxima cantidad de entradas y salidas que tiene el PLC, 
la cual se escoge por encima, para permitir ampliaciones 
y por supuesto que cumpla con las necesidades del 
programa. En el caso de requerir entradas y/o salidas 
analógicas se debe tener presente que cada entrada 
o salida analógica ocupa varios bits de E/S (16 bits 
t´ıpicamente). 
• Capacidad máxima de almacenamiento de programa: 
Debe considerarse la memoria RAM que ocuparan los 
programas a almacenar en el PLC, para as´ı no quedar 
cortos de espacio. 
• Set de instrucciones: Deben considerar que el PLC 
este en capacidad de correr el programa, lenguaje u 
opciones usadas en la implementación del controlador, 
puesto que no todos los PLC cuenta con la capacidad 
de ejecutar ciertas instrucciones, más, sin embargo, en 
muchas oportunidades, estas pueden ser reemplazadas por 
una serie de otras instrucciones más elementales,teniendo 
como consecuencia una menor “velocidad” de respuesta. 
• Tiempo de ejecución de instrucción básica: Este es un 
´ındice que nos permite comparar la “velocidad” con que 
opera el PLC. 
• Capacidad de memoria del área de datos: En el caso 
de ser necesario el almacenamiento de datos, esta es una 
importante especificación puesto que puede haber grandes 
diferencias entre un PLC y otro, tanto as´ı que existen 
Autómatas Programables que no tienen esta capacidad 
mientras que otros cuentan con varios mega bytes (MB) 
para el almacenamiento. 
• Funciones especiales: Dentro de las funciones especiales 
podemos encontrar: 
1) Módulos de comunicaciones para redes industriales de 
datos. 
2) Módulos contadores rápidos. 
3) Módulos temporizadores rápidos. 
4) Módulos análogos especiales para medir temperatura. 
5) Módulos controladores de servomotores entre otros. 
 
D. Definición, objetivos y principios del Diseño Estructurado. 
El diseño estructurado se encarga de entender y descom- 
poner un proceso en módulos para su fácil observación, este 
debe cumplir con el principio de modularidad y consiste 
básicamente en seleccionar el problema, identificarlo, des 
componerlo en módulos para entender ası́ la relación que 
existe entre diferentes etapas del proceso, obteniéndose un 
sistema simplificado, fácil de comprender y con un bajo costo 
de mantenimiento. El objetivo del diseño estructurado de 
algoritmos es obtener la estructura modular, los detalles de 
proceso de un algoritmo, fácil de mantener, que mejore su 
re utilización y se pueda probar y entender fácilmente. Los 
principios del diseño estructurado son: 
1) Descomposición. 
2) Refinamiento sucesivo. 
3) Jerarquı́a de módulos. 
 
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4) Independencia modular. 
 
 
E. Definicion e implementación de los principios de escala- 
bilidad y mantenibilidad de los automatismos industriales 
Escalabilidad: Es la propiedad de aumentar la capacidad 
de trabajo o de tamaño de un sistema sin comprometer el 
funcionamiento y calidad normales del mismo, se dice que 
este es escalable si se pueden agregar funciones nuevas con 
un esfuerzo m´ınimo. 
Mantenibilidad: Es la facilidad con la que un sistema 
o componente software puede ser modificado para corregir 
fallos, mejorar su funcionamiento u otros atributos o adaptarse 
a cambios en el entorno, ante eventos de fallo o anormales. 
 
 
F. Función de una interfaz Hombre-Maquina 
 
Escalabilidad: Es la propiedad de aumentar la capacidad 
de trabajo o de tamaño de un sistema sin comprometer el 
funcionamiento y calidad normales del mismo, se dice que 
este es escalable si se pueden agregar funciones nuevas con 
un esfuerzo m´ınimo. Mantenibilidad: Es la facilidad con la que 
un sistema o componente software puede ser modificado para 
corregir fallos, mejorar su funcionamiento u otros atributos o 
adaptarse a cambios en el entorno, ante eventos de fallo o 
anormales. 
 
 
G. Diseño 
 
En el diseño se posee una caldera con dos ciclos 1er Ciclo. 
Se llena la caldera con agua bombeandola con la bomba (Ma) 
hasta que el nivel máximo (S3) sea alcanzado. Posteriormente 
se empieza a bombear el combustible (con la bomba Mc) 
para la caldera. Figura 1: Caldera Cuando el agua se evapore 
completamente, el nivel menor (S1) se apaga, debe parar la 
inyección de combustible y nuevamente llenar hasta el nivel 
medio (S2). Continuamente se inyecta de nuevo combustible 
para el funcionamiento de la caldera hasta que nuevamente se 
evapore el agua. 2do Ciclo. Se llena la caldera de agua con 
bomba (Ma) hasta llegar al nivel medio (S2). Posteriormente 
se empieza a bombear el combustible (Mc). Cuando el agua se 
evapore completamente nivel menor (S1) apagado debe parar 
la inyección de combustible y nuevamente llenar la caldera 
de agua hasta el nivel medio (S2), continuamente se inyecta 
de nuevo combustible, hasta que nuevamente se evapore el 
agua. El usuario puede cambiar el ciclo en el momento que 
quiera, pero debe garantizar que debe terminar un ciclo para 
empezar el otro. El funcionamiento de los ciclos se ve afectado 
por el sensor de presión, si este se activa debe de parar las 
bombas y encender el indicador lum´ınico hasta que este sensor 
se desactive. 
Para ello se se realizó el diseño en el software recomendado 
Zeliosoft de Schneider Electric, como el que se muestra en Fig. 
6. 
 
 
 
Fig. 7. Diseño. 
 
En el diseño presentado en Fig.6 se presentan los siguientes 
componentes: 
• Primero, como se muestra en Fig.7, se asociaron pul- 
sadores biestables para los selectores de ciclos (I4 es C1 e 
I5 es C2) los cuales se encuentran excluidos mutuamente 
lo que garantiza que no funcionen simultaneamentey en- 
ergicen la bobina asociada a cada uno, ambos se enclavan 
por estas bobinas, pero se desenclavan con un contacto 
 
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asociado a la bobina de la otra (M0 y M1) y por ultimo en 
serie a esto pulsadores se encuentran contactos asociados 
al sensor 1 lo cuales me grantizan que al cambiar de 
equipos de manera simultanea, no se es necesario cambiar 
toda la estructura para cambiar la tarea y existe la 
posibilidad de programarlos para que estos me indiquen, 
ciclo se termine primero el ciclo anterior antes de iniciar en caso de una falla, donde se presentó esta. Son muy 
el seleccionado. 
 
 
Fig. 8. 1ra parte del Diseño. 
 
• Para la segunda parte, como se muestra en Fig.8, se 
consideran los sensores de nivel solicitados (S1,S2 y 
S3), los cuales tienen conectados bobinas en paralelo que 
dependen de contactos de acuerdo al ciclo seleccionado 
y se alamcena en memoria el accionamiento del sensor 
3. 
 
 
Fig. 9. 2da parte del Diseño. 
 
• Para la siguiente parte del diseño, como se ilustra en 
Fig.9, se encuentra el el sensor de presión (Sp) el cual 
energiza una bobina cuyos contactos asociados se encuen- 
tran en serie con la bobinas asociadas a las bombas (MA 
y MC), también, para estas moto bombas se encuentran 
los contactos asociados a las bobinas de los sensores 
los cuales permiten el funcionamiento de ambos cuando 
deban, ambos de acuerdo a la selección del ciclo y como 
se mencionó anteriormente respetando la terminación del 
ciclo anterior. 
 
 
Fig. 10. 3ra parte del Diseño. 
 
V. CONCLUSIONES 
• Los PLC como herramienta para la automatización de 
procesos es importante ya que estos son menos engor- 
rosos, fáciles de instalar, posibilidad de manejar múltiples 
versátiles, lo cual los hace muy ventajosos frente a la 
lógica cableada o uso de contactores para el automatismo 
de procesos pero es por ello que son mas caros frente a 
estos. 
 
REFERENCES 
[1] H. D. Vallejo and E. la Web, “Los controladores lógicos programables,” 
Fuente: http://www. todopic. com. ar/utiles/PLC. pdf. Fecha de consulta, 
vol. 6, no. 07, p. 06, 2005. 
[2] G. D. Zapata Madrigal, R. Piedrahita Gustavo et al., “Controladores 
lógicos programables.” 
http://www/