L OS C ONTROLADORES L ÓGICOS P ROGRAMABLES Tal como adelantamos en el capítulo anterior, un

Controlador Lógico Programable (PLC), es un micropro- cesador de aplicación específica para el control de pro- cesos industriales. Podríamos decir que, programado adecuadamente, es la implementación (síntesis) “pro- gramada” de un sistema lógico. Nacen en la década del 70'.

En la figura 19 se muestra un esquema típico de un sistema de control de lazo cerrado de un proceso indus- trial. Se pretende que el sistema simbolizado con el blo- que Planta, presente un comportamiento determinado. La unidad de control “ve”, por medio de los sensores, como se comporta la planta y en función de esto decide el estado de sus salidas, que son las señales de control que vuelven a la planta.

Un PLC es una uni- dad de control que incluye total o parcial- mente las interfaces con las señales de pro- ceso.

En la figura 20 se muestra una parte ampliada del esquema anterior.

Un PLC incluye el bloque Unidad de Control y uno o más de los dispositivos y blo- ques dibujados. Esto

es: conversores A/D-D/A, relés, llaves, teclado, indica- dores luminosos, salidas 7 segmentos, etc.

Otra característica de un PLC es su hardware están- dar con capacidad de conexión directa a las señales de campo (valores de tensión y corriente industriales, transductores, sensores, etc.) y programable por el usuario. Las ventajas son las siguientes:

o Flexibilidad en la implementación (ampliación, modificación y depuración).

o Permite el uso por parte de idóneos (no especia- listas).

o Gran rendimiento y sofisticación si lo usan espe- cialistas.

o Comunicación con otros PLCs y con computado- ras de procesos.

Figura 19

o Gran robustez para uso industrial (polvo, tempera- tura, humedad, vibraciones, ruido, etc.).

La tendencia actual en el control de procesos com- plejos es utilizar PLC en red o como periférico de una computadora u ordenador, con lo cual se combinan la potencia de cálculo de la computadora y la facilidad de interfaces estándar que ofrece el PLC. El sistema así integrado ofrece las siguientes características:

o Sistema programable con una gran potencia de cálculo.

O Gran cantidad de software estándar para manipu- lación de datos y gestión de la producción.

O Interfaces estándares de computadora para esta- ciones gráficas, utilizadas para monitorear el proceso.

o Control descentralizado con inteligencia distri- buida, sin interrupción de todo el proceso ante fallas del procesador central.

O Sistemas de comunicación estándar (LAN o WAN). O Facilidad de interfaz con la planta.

O Mantenimiento fácil por secciones.

O Posibilidad de visualizar el proceso en tiempo real. O Flexibilidad para hacer cambios.

O Programación sencilla a nivel de secciones.

En forma genérica podemos esquematizar la estruc- tura interna de un PLC como lo indica la figura 21.

Unidad Central de Proceso: Está estructurada en

base a un microprocesador, es la encargada de ejecu- tar el programa del usuario y de producir las transferen- cias de datos desde las entradas y hacia las salidas. También es la encargada de gestionar la comunicación con otros periféricos. Toma las instrucciones una a una de la memoria, las decodifica y las ejecuta. En general el funcionamiento es tipo interpretado y la decodifica- ción puede ser programada o cableada La primera opción, más económica, es frecuente en PLCs de menor complejidad mientras que la segunda, con dise- ños propios del fabricante, se utilizan tecnologías tipo “custom” para autómatas de mayor complejidad y logrando mejores tiempos de respuesta.

Memoria del Controlador: En general podemos

dividir la demanda de memoria en dos grandes grupos:

o Datos del proceso:

Señales de planta, entradas y salidas. Variables internas.

Datos alfanuméricos y constantes.

o Datos de control

Programa del usuario.

Configuración del PLC (cantidad de entradas/salidas conectadas, modo de funcionamiento, etc.).

Para dar respuesta a esta demanda, los controladores hacen uso de distintos tipos de memoria según sea su capacidad de almacenamiento, su velocidad de acceso, su volatilidad, etc. En la tabla 1 se muestra un esquema de los tipos de memoria y la posi- ble aplicación dentro de un PLC.

Figura 21 Tabla 1

En un PLC, la memoria interna es la que almacena el estado de las variables que maneja el autómata: entradas, salidas, contadores, temporizadores, marcas, señales de estado, etc. Esta memoria interna está caracterizada por la cantidad de bits que utiliza (cabe aclarar que emplearemos sólo parámetros que utilizan un bit para su almacenamiento, excepción hecha con los temporizadores, que utilizan más de un bit y que sí utilizaremos):

o Posiciones de 1 bit

Memoria imagen de entradas/salidas digitales (ejemplo: I0.2, Q1.2)

Marcas (ejemplo: M23.8) Variables (ejemplo: V12.5) Relés (ejemplo: S3.2)

o Posiciones de 8 bits (Byte-B), 16 bits (Palabra- W) o 32 bits (Palabra doble-D)

Memoria imagen de entradas/salidas digitales (ejemplo: IB2, QB6)

Entradas analógicas (ejemplo: AIW5) Salidas analógicas (ejemplo: AQW12) Marcas (ejemplo: MD18)

Variables (ejemplo: VW12) Temporizadores (ejemplo: T32) Contadores (ejemplo: C20) Acumuladores (ejemplo: AC3)

Para el procesamiento de la información proveniente de las entradas, el PLC utiliza lo que está almacenado en lo que se llama memoria imagen, que es la entrada “inmovilizada” durante el ciclo de procesamiento. Después de ejecutar cada ciclo, la CPU ordena el inter- cambio de señales entre las interfaces E/S y la memo- ria imagen, de forma que, mientras dura la ejecución del ciclo (y los cálculos correspondientes), los estados y valores de las entradas considerados para el cómputo no son los actuales de la planta, sino los almacenados en la memoria imagen leídos en el ciclo anterior. De igual forma, los resultados obtenidos no son enviados directamente a la interfaz de salida, sino a la memoria imagen de salida (ó imagen del proceso), transfirién- dose a la interfaz, al terminar el ciclo.

Interfaces de Entrada Salida: Establecen la comu-

nicación con la planta, permiten ingresar la información proveniente de los sensores, interruptores, etc. (entra- das) y enviar información a motores, bombas, electro- válvulas y accionamientos en general. Para esto, las interfaces deben filtrar, adaptar y codificar adecuada- mente las señales. Las señales pueden clasificarse según distintas características:

o Por tipo:

Analógicas Digitales

o Por la tensión de alimentación:

Corriente continua (estáticas de 24V-110V) Corriente continua a colector abierto (PNP o NPN) Corriente alterna (60V-110V-220V)

Salidas por relé (libres de tensión)

O Por el aislamiento:

Con separación galvánica (ejemplo: optoacopladas) Acoplamiento directo

En los PLCs más sencillos encontramos una gama más limitada de opciones: O Entradas: Corriente continua 24V o 48V Corriente alterna 110V o 220V Analógicas de 0-10Vcc ó 4-20mA O Salidas: Por relé

Estáticas por triac a 220VCA máximo Analógicas de 0-10Vcc ó 4-20mA

Fuente de alimentación: En general poseen dos

tipos de fuentes de alimentación independiente:

o Alimentación del PLC (CPU, memorias e interfaces) o Alimentación de las entradas y de las salidas (a veces por separado)