El plc, funcionamiento y clasificación

Que es un plc.....

Introducción

En tiempos relativamente recientes el control de procesos industriales se hacia de forma cableada por medio de contactores y relés

Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizarlas y posteriormente mantenerlas en correcto funcionamiento. Cualquier variación en el proceso suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran esfuerzo técnico y un mayor desembolso económico

Un PLC (controlador lógico programable)  es básicamente una computadora industrial, la cual, procesa todos los datos operativos de una máquina, como pueden ser sensores, botones, temporizadores y cualquier señal que llega a su módulo de entradas, para posteriormente enviar una señal operativa a actuadores como pistones, motores, válvulas, etc…

En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas.

     El controlador lógico programable nació como solución al problema de la creación de  circuitos complejos de automatización.

    Se puede decir que un plc no es más que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automáticos.

Ventajas en el uso de los PLC

        

• 
  
• El tiempo de elaboración de los proyectos es más corto
• Se requiere un menor tiempo para su puesta en funcionamiento.
• Si cambian las reglas en el proceso a controlar, la reprogramación es más rápida que un   recableado.
• Necesita un mínimo espacio y menor costo de mano de obra para su instalación 
• Mantenimiento económico (casi no necesita).
• En caso de una falla, muestra códigos, que pueden ayudar a un operador entrenado,  para localizar el problema y a su reparación.
• Existe la posibilidad de controlar varias máquinas con el mismo plc.
• Si el proceso cambia en tamaño y el plc se queda corto en sus funciones, puede aceptar   módulos para expandir su capacidad o ser utilizado en procesos menores 

Desventajas en el uso de los PLC

 

• Sólo sustituye la parte lógica de un sistema, las señales de sensores en el módulo de   entradas y las dirigidas a los actuadores en los módulos salida, son las mismos que se   usan cuando es un sistema cableado. 
• Para su funcionamiento, se requiere de un software específico del fabricante que, si   bien  en algunas marcas es gratuito, en otras representa una parte importante de los   gastos iniciales
• Las partes para recambios o para expansión son exclusivos por marca y/o fabricante y   esto crea una dependencia a la marca que repercute en los costos de operación
• El software de programación no es compatible totalmente entre las distintas marcas
• Es necesario el adiestramiento de operadores, para que estén pendientes de la   operación del equipo y hacer las correcciones necesarias, en caso de una falla. O   contratar los servicios de una empresa especializada, como apoyo.
• El costo inicial del equipo y su instalación puede ser muy alto, si el sistema a controlar   es simple y puede usar lógica cableada

 

Funcionamiento de un plc

Para que un PLC pueda procesar y controlar cualquier sistema es necesario que esté previamente programado para la tarea que va a realizar. Para crear una secuencia de control, es necesario hacer una programación especifica, para lo que se necesita de un especialista, un software creado por el fabricante, el equipo de interface entre el  operador y el plc y muchas veces un programa de simulación para pruebas.

El software  puede usarse con distintos lenguajes, que no son totalmente compatibles entre las distintas marcas, esto puede llegar a ser una debilidad, en comparación con la Lógica cableada o tradicional.

Un PLC suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades

•  Espacio reducido.

•  Procesos de producción periódicamente cambiantes.

•  Instalaciones de procesos complejos y amplios.

· I

Partes de componen un  plc

El PLC está constituido por partes bien específicas, aunque en diferentes formatos, en función de su presentación física

• Unidad de procesamiento central (CPU)

• Unidad terminal de programación

• Módulos de entradas/salidas

• Módulos para comunicaciones

• Módulos de memoria

• Módulos para usos especiales

• Equipos periféricos (como HDI)

• Fuente de alimentación.

  

Descripción de los componentes de los PLC

CPU (Central Processing Unit)

La unidad central de procesamiento, como su nombre lo indica, se encarga de interpretar cada una de las instrucciones que forman el programa del PLC, y con esa base, interpretar correctamente las señales de entrada y ordenar las de salida.

Terminal de programación

La terminal o consola de programación, que si bien no forma parte del plc en si mismo, es necesaria para permitir la comunicación entre el operario y el sistema, para la transferencia, modificación y verificación de la programación. O para obtener información del funcionamiento del proceso.

Puede ser una computadora personal o portátil cargada con el software de programación indicado o una terminal de programación portátil, para uso en campo, pero algo más difícil de manipular

Módulos 

Son una de las características imprescindibles, ya que a través de los módulos de entrada y salida es posible hacer una conexión física entre el CPU y el sistema a controlar.

Clases de módulos de los PLC

Módulo de entradas 

A través de este módulo se le manda una señal de retroalimentación al PLC, para que este pueda procesar la información recolectada por los sensores en campo.

Módulo de salidas

Una vez que el PLC  recibe la retroalimentación y procesa los datos en base a su programa, manda la señal de salida adecuada, para que los actuadores ejecuten la acción preestablecida y en conjunto con otros elementos finales, den trámite al control del  proceso.

 

      Existen tres tipos 

• A relés.

• A triac.

•  A transistores.

     

Módulos de salidas a relés

Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. están basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto

 Módulos de salidas a triacs

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de conmutación muy rápidas

Módulos de salidas a transistores a colector abierto

El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c., como en los de triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión muy rápidas.

 

Módulos de memoria

En el módulo de memoria es donde se guarda el programa del PLC y si éste resultara demasiado grande para su capacidad, se pueden agregar módulos extra,  si el tipo de PLC lo permite

Periféricos

La más utilizada y posiblemente la más conocida es la unidad de interfase hombre maquina (HMI), donde el operario puede obtener información o interactuar directamente en el proceso. También equipos para impresión o grabación de datos

Fuente de alimentación

La función de la fuente de alimentación es suministrar la energía eléctrica al CPU y demás tarjetas del PLC. Puede suministrar diferentes valores de voltaje, tanto de corriente directa, como de corriente alterna.

Clasificación de los PLc

     Pueden clasificarse, en función de sus características fisicas y/o mecánicas en: 

• Nano
• Compacto
• Modular   

Nano

      Los PLC llamados tipo NANO, por su naturaleza, sólo  disponen de los componentes principales.Generalmente integran la fuente de alimentación, el CPU y las entradas y salidas, en número reducido, en un sólo cuerpo. Se usa principalmente en sistemas o lazos de control pequeños  (limitados). También llamados relés programables.   

Compacto

                 

       Tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU y los módulos de entrada y salida en un sólo cuerpo principal y permiten manejar desde unas pocas entradas y salidas, hasta muchas más, pero dentro de ciertos limites. Su tamaño es superior a los de tipo Nano y soportan una gran variedad de módulos especiales.

 Modular

 Este tipo tiene la ventaja, que puede ser configurado conforme a las necesidades, ya que cada módulo está por separado. Se puede decir que es un PLC armable, montado sobre un rack de tablero. Es grande, con suficiente capacidad, si es necesario, para grandes proyectos. Costoso

 

        

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     Monterrey, México. Agosto 2023