Electrica 35

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CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE PLC 
 
1. Introducción 
Historia del PLC 
Su historia se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria 
buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para 
reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, 
interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los 
sistemas de lógica combinacional. 
 
Estos automatismos, aun siendo muy eficaces, presentaban no pocos 
inconvenientes, entre los que destacaban los siguientes: 
 
 Cableado fijo, que hacía muy costoso cualquier cambio. 
 Tecnología electromecánica que, antes o después, presentaba fallos 
por rotura de muelles, soldadura de contactos, deterioro de bobinas, 
rebotes en los contactos, etc. 
 Gran tamaño y ocupación en armarios contenedores. 
 Costes elevados tanto por el tiempo de diseño, como de montaje, 
como de materiales. 
 Dificultad en la localización de averías 
Los Controladores Lógicos Programables, nacieron esencialmente como tales, 
a fines de la década de los 60 y principios de los 70. Las industrias que 
propiciaron el desarrollo de estos dispositivos fueron las automotrices. Ellas 
usaban sistemas industriales basados en relevadores, en sus sistemas de 
manufactura. 
En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisión automática de General 
Motors) emitió una solicitud de propuestas para un reemplazo electrónico de 
los sistemas cableados de relés. La propuesta ganadora vino de Bedford 
Associates. 
 El resultado fue el primer PLC, designado 084 porque era el proyecto de 
Bedford Associates nº 84. Bedford Associates comenzó una nueva empresa 
dedicada al desarrollo, fabricación, venta y mantenimiento de este nuevo 
producto: Modicon (Modular Digital Controler). 
Una de las personas que trabajaron en ese proyecto fue Dick Morley, quien es 
considerado como el “padre” del PLC. La marca Modicon fue vendida en 1977 
a Gould Electronics, y posteriormente adquirida por la compañía francesa AEG 
y luego por la alemana Schneider Electric, el actual propietario. 
 
 
Definición de un PLC 
Un Controlador Lógico Programable (Programable Logic Controller), es un 
dispositivo digital utilizado para el control de máquinas y operación de 
procesos. Es un aparato digital electrónico con una memoria programable 
para el almacenamiento de instrucciones, que permite la implementación de 
funciones específicas como: lógica, secuencias, temporizado, conteo y 
aritmética; con el objeto de controlar máquinas o procesos. 
 
 
 
A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está 
diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, amplios rangos de 
temperatura, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al 
impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se 
suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no 
volátiles 
Ventajas del PLC 
Las ventajas que ofrece un PLC sobre la lógica cableada son las siguientes: 
1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que: 
a. No es necesario dibujar un diagrama de contactos 
b. No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo 
general, la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria 
es lo suficientemente grande. 
c. La lista de materiales queda considerablemente reducida y al 
elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del 
problema que supone el contar con diferentes proveedores, 
distintos plazos de entrega etc. 
2. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado y añadir 
aparatos. 
3. Mínimo espacio de ocupación. 
4. Menor costo de mano de obra de la instalación. 
5. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del 
sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden 
detectar e indicar averías. 
6. Posibilidad de comandar varias máquinas con el mismo autómata. 
7. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar 
reducido el tiempo de cableado. 
8. Si por alguna razón la maquina queda fuera de servicio, el autómata 
puede ser utilizado en otra máquina o sistema de producción 
 
Desventajas del PLC 
1. Para implementar un sistema a través de un PLC, es necesaria la 
participación de un programador, lo que obliga a adiestrar técnicos 
especialistas en el manejo de estos dispositivos y sistemas. 
2. El costo inicial al implementar un sistema a través de PLC puede ser 
un inconveniente, según las características del automatismo en 
cuestión, aunque a corto o mediano plazo la inversión se justifica, por 
la eficiencia que aporta a los sistemas y la reducción de los tiempos y 
exactitud en los procesos. 
3. La incorporación de un PLC a un sistema productivo disminuye las 
posibilidades de empleabilidad para las personas. 
Tipos de PLC 
Compacto 
Es decir, en un solo bloque se encuentran la CPU, la fuente de alimentación, la 
sección de entradas y salidas, y el puerto de comunicación, este tipo de PLC se 
utiliza cuando nuestro proceso a controlar no es demasiado complejo y no 
requerimos de un gran número de entradas y/o salidas ó de algún módulo 
especial. 
 
Modular 
Los PLC modulares generan una gran flexibilidad debido a que cada módulo se 
instalará de acuerdo con las necesidades que el sistema requiera, permitiendo 
un cambio o modificación de los módulos de entrada/salida en cualquier 
momento. 
Se clasifica en: 
 Estructura Americana.- En la cual se separan los módulos de 
entrada/salida del resto del PLC 
 Estructura Europea.- Cada módulo realiza una función específica; es 
decir, un módulo es el CPU, otro la fuente de alimentación, etc. 
En ambos casos, tenemos la posibilidad de fijar los distintos módulos 
(Estructura Modular) o el PLC (Estructura Compacta) en rieles normalizados. 
 
2. PLC y variadores de frecuencia 
 
Variador de Frecuencia 
Un variador de frecuencia por definición es un regulador industrial que se 
encuentra entre la alimentación energética y el motor. La energía de la red 
pasa por el variador y regula la energía antes de que ésta llegue al motor 
para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los requisitos del 
procedimiento. 
 
 
Los variadores reducen la potencia de salida de una aplicación, como una 
bomba o un ventilador, mediante el control de la velocidad del motor, 
garantizando que no funcione a una velocidad superior a la necesaria. 
 
Su importancia radica en que regula la velocidad de motores eléctricos para 
que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda real de la 
aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y un 
70%. 
 
El uso de variadores de frecuencia tiene muchas ventajas financieras, 
operativas y medioambientales ya que supone una mejora de la 
productividad, incrementa la eficiencia energética y a la vez alarga la vida 
útil de los equipos, previniendo el deterioro y evitando paradas inesperadas 
que provocan tiempos de improductividad. 
 
Conexión PLC Y Variador de Frecuencia 
 
El equipo de control que regula el variador es, en la mayoría de los casos, 
un PLC. El conexionado del PLC con el proceso y otros elementos de 
control, a semejanza del variador, se puede realizar asimismo mediante 
conexiones punto a punto, o través de buses de comunicaciones 
industriales. 
 
 Mediante un número determinado de conductores, que depende de 
los elementos que se tengan conectados al variador de frecuencia, 
por el que se transmiten señales digitales (finales de carrera, 
interruptores, salidas digitales de un PLC), o analógicas 
(potenciómetro, salida analógica de un PLC) 
 
 Mediante un bus de comunicaciones industriales (de 2 o 4 hilos), 
sobre el que se transmiten mensajes de ajuste de parámetros 
siguiendo un protocolo preestablecido (Modbus, CanBus, ProfiBus, 
EtherCat, etc.). Con 2 conductores la comunicación sehace más 
lenta (modo semidúplex), pero lógicamente representa un menor 
coste. 
 
 
3. Estructura de un PLC 
 
La estructura básica de un PLC contiene los siguientes elementos 
 
a. Sección de entradas: se trata de líneas de entrada, las cuales 
pueden ser de tipo digital o analógico. A estas líneas se conectan los 
sensores, y las líneas de transmisión. 
 
b. Sección de salidas: son una serie de líneas, que también pueden 
ser de carácter digital o analógico. A estas líneas conectaremos los 
actuadores. 
 
c. Microprocesador: Forma parte del “corazón” de la CPU. La unidad 
central de proceso (CPU) se encarga de procesar el programa de 
usuario con el que lo alimentaremos. Para ello disponemos de 
diversas zonas de memoria, registros, e instrucciones de programa 
(parte superior del diagrama en bloques). 
 
d. Fuente de alimentación o poder : Muchos equipos poseen una 
unidad de alimentación (algunas CPU la llevan incluida).Proporciona 
las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos 
circuitos del sistema. La alimentación a la CPU puede ser de forma 
continua a 24 V (Voltios de Corriente Continua), o en alterna a 
110/220 V (Voltios de Corriente Alterna). En cualquier caso, es la 
propia CPU la que alimenta las interfaces conectadas a través del 
bus interno. 
 
e. Interfaces: En el control de un proceso automatizado, es 
imprescindible un dialogo entre operador-máquina junto con una 
comunicación entre la máquina y el autómata, estas comunicaciones 
se establecerán por medio del conjunto de entradas y salidas del 
citado elemento, es decir, facilitan la comunicación del autómata 
mediante enlace serie con otros dispositivos (como un PC). 
 
f. La unidad o consola de programación: Nos permite ingresar, 
modificar y supervisar el programa de usuario, es decir, que es el 
conjunto de medios hardware y software mediante los cuales el 
programador introduce y depura las secuencias de instrucciones (en 
uno u otro lenguaje) que constituyen el programa a ejecutar 
 
g. La Unidad de proceso Central (CPU) es el corazón del PLC. Es la 
encargada de ejecutar el programa de usuario mediante el programa 
del sistema (es decir, el programa de usuario es interpretado por el 
programa del sistema). 
 
Dentro de la CPU se dispone de un área de memoria, la cual posee varias 
secciones encargadas de distintas funciones. Así tenemos: 
 
 Memoria del programa de usuario: aquí se ingresa el programa que 
el autómata va a ejecutar cíclicamente. 
 Memoria de la tabla de datos: se suele subdividir en zonas según el 
tipo de datos (como marcas de memoria, temporizadores, 
contadores, etc.). 
 Memoria del sistema: aquí se encuentra el programa en código 
máquina que monitoriza el sistema (programa del sistema o 
firmware). Este programa es ejecutado directamente por el 
microprocesador/microcontrolador que posea el autómata. 
 Memoria de almacenamiento: se trata de memoria externa que se 
emplea para almacenar el programa de usuario, y en ciertos casos 
parte de la memoria de la tabla de datos. Suele ser de uno de los 
siguientes tipos: EPROM, EEPROM. 
 
h. Programador: persona que realiza el programa para que sea 
ejecutado, y realice una determinada tarea. 
i. Sensores: elementos externos al PLC, que sirven para detectar las 
variables que luego utilizará el programa para desarrollar la tarea 
(ejemplo: medición de temperatura, sensor de presión, sensor de 
posición, etc.) 
j. Fuente De Poder: alimentación del PLC, en C.A. o C.C. 
k. Actuadores: elementos que accionan una tarea, cuando el PLC 
ejecuta el programa. Ejemplo: motor, riego, etc