¿Cuáles Son Los Principales Tipos Y Partes De Un PLC Y Cómo Funcionan?

¿Alguna vez te has preguntado qué hay detrás de los robots, automatización y sistemas de control electromecánicos? La respuesta es el PLC, un dispositivo que permite controlar la operación de máquinas y equipos industrialmente. En este artículo te contaremos todo lo que necesitas saber sobre los PLCs: sus principales tipos, principales partes, cómo funcionan y algunos usos.

Un PLC (Controlador Lógico Programable) es un dispositivo electrónico que se programa para realizar una amplia gama de acciones. Está diseñado para soportar gran cantidad de información y efectuar una variedad de actividades, como el control de motores, el procesamiento de señales y la ejecución de algoritmos lógicos. El PLC recibe información del entorno a través de sensores y envía órdenes a los actuadores mediante entradas y salidas digitales.

En su interior, un PLC consta de varias partes fundamentales:

  • Unidad de Control Central (CPU): Contiene el microprocesador que gobierna los sistemas, el reloj interno y la memoria principal.
  • Memorias Expansibles: Se utilizan para guardar datos, programas, variables y bases de datos.
  • Dispositivos de Entrada: Son los sensores y detectores que reciben señales del mundo exterior. Estas señales pueden ser discretas (por ejemplo, detectar manualmente si un interruptor se ha abierto o cerrado) o continuas (medir un valor entre un rango de 0 a 10 V).
  • Dispositivos de Salida: Se activa su estado dependiendo de la condición de entrada. Por ejemplo, un dispositivo de salida puede encender una luz o activar un motor.
  • Módulos y Buses de Comunicación: Son utilizados por el PLC para recibir información y enviar señales al dispositivo receptor.

Los PLCs se clasifican en diferentes grupos de acuerdo a su tamaño y al número de entradas/salidas, entre otros parámetros. Los más importantes son los micro, mini y grandes:

  • Los micro PLCs son los más pequeños y ganan terreno en aplicaciones sencillas como la automatización de maquinaria ligera.
  • Los mini PLCs son más potentes, con hasta 256 entradas/salidas, y se utilizan para el control de procesos industriales medios.
  • Los grandes PLCs tienen miles de entradas/salidas, alimentan sistemas complejos y cuentan con un gran rendimiento.

Los PLCs funcionan de manera similar a los computadores personales. Deben ser programados e instalados en el lugar de su aplicación, y una vez conectados a los sensores y actores, el PLC lee los valores y ejecuta acciones de acuerdo a la programación previa. De esta forma, permiten el control de una actividad de manera automática.

Índice de contenido

¿Qué es un PLC?

Un PLC (Programador Lógico Computarizado) es un dispositivo de computación que está diseñado para controlar un proceso industrial previamente programado. Está diseñado para controlar máquinas que usan lógica discreta, aritmética y computacional para tomar decisiones a partir de entradas e interruptores. Estas máquinas son capaces de responder con varios resultados dependiendo de las situaciones establecidas en los programas.

Un PLC funciona como un dispositivo central que recolecta datos desde los sensores y ejecuta acciones controladas por el programa. Esto hace que un PLC sea más útil para realizar acciones complejas. Estos programadores lógicos computarizados también permiten la automatización de sistemas industriales para mejorar la productividad, la calidad y la fiabilidad.

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Ventajas

Una de las mayores ventajas del uso de un PLC es la facilidad de programación. Los PLCs son capaces de almacenar programas en memoria, proporcionando una forma flexible de controlar los sistemas industriales. También son capaces de detectar errores y reprogramarse para corregir los problemas que puedan surgir.

Otra ventaja de los PLCs es que ofrecen redundancia. Esta redundancia permite que los equipos se recuperen rápidamente después de cualquier fallo en el sistema. Esto mejora la confiabilidad y la disponibilidad de los sistemas.

Aplicaciones

Los PLCs se utilizan en muchos campos industriales para controlar procesos industriales y suministrar soluciones de automatización. Entre las aplicaciones más comunes están: secado, procesamiento, fabricación, montaje y embalaje. El control de procesos también se usa en algunos sectores, como la energía, el petróleo y el gas.

¿Cómo se clasifican los PLC's?

Los PLC's (Controladores lógicos programables) generalmente se clasifican de acuerdo a su función principal, su número de entradas y salidas, su estructura y tipo de programación.

Clasificación por función principal: Se dividen en tres grupos principales según lo que manejen:

  • PLC's de control: Utilizados para realizar secuencias de control de procesos.
  • PLC's de control con memoria: Son muy similares a los anteriores, pero con memoria dinámica de procesamiento.
  • PLC's multifunción: Son los más completos, tienen procesamiento de datos, programas amigables y gráficos interactivos.

Clasificación por número de entradas y salidas: El número de E/S puede variar desde 16 hasta varios miles, esto marca una gran variedad de aplicaciones, desde controles de maquinaria industrial hasta automatización de hogares inteligentes.

Clasificación por estructura: Pueden clasificarse en Análogos, Discretos, Digitales y Mixtos.

  • Analógicos: Trabajan con señales analógicas o continuas.
  • Discretos: Trabajan con señales discretas o digitales.
  • Digitales: Su programación se base en el lenguaje binario.
  • Mixtos: Son aquellos que trabajan con señales tanto discretas como continúas.

Clasificación por tipo de programación: En este caso se clasifican en dos grandes grupos:

  • Por instrucciones escalares: Trabaja con semáforos de paso e instrucción incremental.
  • Por instrucciones lógicas: Esta es similar a la programación de placas lógicas, sus instrucciones se basan en la lógica booleana.

¿Qué partes forman parte del PLC?

El PLC (Programmable Logic Controller) es un dispositivo de control automático programable que ha sido desarrollado para reemplazar a los circuitos centralizados de control de motores y dispositivos mecánicos. Esta herramienta moderna se utiliza ampliamente en sectores industriales, comerciales y de servicios en la actualidad. Está formado por diversas partes esenciales, cada una contribuye a la realización de procesos industriales complejos.

A continuación detallamos brevemente las partes del PLC:

  • Unidad Central de Procesamiento (CPU): Esta unitad recopila información de los sensores y de los dispositivos de entrada, así como también procesa los datos enviados desde el programa de control. La CPU también envía señales de salida a los dispositivos de salida, para producir el resultado deseado.
  • Dispositivos de Entrada/Salida (I/O): Estos dispositivos permiten la comunicación entre el PLC y los diferentes elementos del sistema. Los dispositivos de entrada reciben señales desde sensores, mientras que los dispositivos de salida promueven la acción que controla el actuator y el motor.
  • Memoria: Esta memoria interna almacena los programas de control escritos por el usuario. La memoria también almacena todos los datos de proceso, así como registros de cambios en el tiempo.
  • Interfaces de usuario: Estas interfaces permiten a los usuarios establecer los parámetros requeridos para el sistema. Las interfaces pueden ser teclados numéricos, pantallas gráficas, etc. También hay tarjetas de interfaz adicionales para dispositivos de escritorio o portátiles.
  • Alimentación eléctrica: Esta alimentación provee energía eléctrica necesaria para ejecutar todos los demás dispositivos y unidades.
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¿Cuál es el funcionamiento interno del PLC?

El PLC (Controlador lógico programable) es un dispositivo electrónico concebido para controlar y realizar tareas lógicas en sistemas industriales automatizados, así como aplicaciones mecatrónicas. Está diseñado con circuitos integrados y memoria programable, el cual es controlado por un sistema de microprocesador. El PLC puede ser empleado para controlar mecanismos tecnológicos tales como máquinas de embalaje, contadores, motores, robots, etc.

Para entender su funcionamiento interno es importante tener en cuenta que el PLC cuenta con dos partes principales: la CPU (Unidad Central de Procesamiento) y el hardware. La CPU se encarga de la interpretación de los programas de controles y el hardware se encarga de la implementación de esas instrucciones.

En la CPU están presentes un conjunto de elementos como los siguientes:

  • Microprocesador: procesa los datos de entrada y ejecuta los programas de control.
  • Memoria RAM: almacena las instrucciones, desde programas de control hasta variables de estado.
  • Memoria ROM: almacena instrucciones y código, los cuales son usados para inicializar la CPU.
  • Entradas/Salidas Digitales: permiten al usuario conectar dispositivos externos al PLC.
  • Interfaz de programación: permite al usuario programar el PLC para realizar las funciones deseadas.
  • Reloj de tiempo real: controla la velocidad de los programas de control.

El hardware del PLC incluye los bloques básicos, tales como los módulos de entradas/salidas digitales, los cuales se conectan a la CPU a través de un bus de E/S y permiten al PLC interactuar con los dispositivos externos.

Cuando un programa de control se introduce al PLC, la CPU simulaciona dicho programa para verificar que esté correctamente escrito. Después, el programa es cargado en la memoria RAM para ejecución. A medida que el programa es ejecutado, la CPU analiza constantemente el estado de las entradas/salidas para detectar cambios en el sistema.

Si se detecta algún cambio, el PLC ejecuta la respuesta adecuada, en función de las instrucciones descritas en el programa de control. Así mismo, se envían señales a los actuadores conectados para controlar los dispositivos externos.

¿Qué resultados se pueden obtener al utilizar un PLC?

Los PLCs (Programmable Logic Controllers) son una herramienta útil para la automatización de procesos industriales, comerciales y de servicios. Estos dispositivos permiten a los usuarios controlar procesos complejos usando código programado para que los dispositivos puedan ejecutar instrucciones específicas. Al utilizar un PLC, los usuarios pueden obtener los siguientes resultados:

  • Ahorro de tiempo y de costos. Los PLCs pueden ayudar a optimizar los procesos que se realizan diariamente reduciendo el tiempo que los usuarios invierten en ellos, y minimizando los errores involucrados. Esto significa que hay menos tiempo y dinero gastado en la realización de los procesos. Además, al optimizar los procesos, los usuarios pueden ahorrar en energía eléctrica.
  • Mejora de la calidad. Los usuarios pueden establecer parámetros precisos para cada proceso que se lleva a cabo. Esto permite un control preciso de los mismos y con esto se mejora la funcionalidad y la calidad del producto final. Además, al tener los parámetros bien definidos, los errores causados por el humano son reducidos.
  • Monitoreo remoto. Los usuarios pueden conectar sus dispositivos a Internet para monitorear el estado actual de los procesos y tomar medidas si es necesario desde una ubicación remota. Esto permite que los usuarios mantengan el control sobre los procesos sin estar presentes físicamente.
  • Facilidad en la configuración. Configurar un PLC no requiere gran cantidad de conocimientos, incluso los usuarios novatos pueden aprender rápidamente cómo configurar un PLC para cumplir con sus necesidades. Esto reduce considerablemente el tiempo que los usuarios invierten en configurar sus dispositivos para comenzar a trabajar.

¿Cuáles son las consideraciones técnicas al momento de elegir un PLC?

En la actualidad se usan los PLC (Programmable Logical Controllers) como dispositivos de control de sistemas de procesamiento de señales electrónicas, en los cuales se almacenan lógicas booleanas que ejecutan acciones dentro de un sistema.

Al elegir un PLC hay varias consideraciones técnicas que deben ser tomadas en cuenta:

  • La cantidad y tipo de entradas y salidas. El PLC debe estar diseñado con entrada y salidas según las condiciones necesarias para el proceso en el que se quiere llevar a cabo. Por ejemplo, cuando se trabaje con sensores de nivel o unidades del sistema de control, el PLC debe contar con la interfaz adecuada para el tipo de señal.
  • Voltaje y corriente requerida. La mayoría de los PLC solicitan ciertos voltajes y corrientes para poder funcionar. Es importante tomar en cuenta este factor para seleccionar uno adecuado al sistema de control que se utilize.
  • El software y la memoria. Los PLCs se programan usando lenguajes específicos, generalmente relacionados entre sí, como el ladder diagram, instrucciones de máquina y lenguajes de alto nivel. Esta información se almacena en la memoria del dispositivo, por lo que es importante tener cuenta que existen PLC con memoria expandible para programas más complejos.
  • Calidad de construcción. La durabilidad de un PLC depende de su calidad de construcción, para lo cual es importante conocer la especificación del material antes de comprarlo.
  • Velocidad de proceso. En procesos donde se realizan muchas medicionales y evaluaciones simultáneamente, es importante saber la velocidad de proceso de un PLC; ya que esta nos da una idea de la velocidad con la que el dispositivo puede realizar cálculos.

Por último

Como conclusión, los PLC son increíblemente útiles, y han demostrado su valor en todos los aspectos de la automatización industrial. Estas computadoras programables pueden ser ampliamente utilizadas en casi cualquier proceso de fabricación y producción. Hemos visto los principales tipos y partes de un PLC, así como también como funcionan.

Esto incluye el hardware, los dispositivos de entrada/salida, el software, los circuitos lógicos, entre otros. Una vez que hayamos comprendido cómo funciona un PLC, podremos implementarlo exitosamente para mejorar nuestro proceso de producción.

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