Qué es un PLC y para qué sirve. Utilidades y funcionamiento

Qué es un PLC.

En primer lugar, voy a explicarte qué es un PLC según las siglas que componen la palabra. Y es que esta definición viene del inglés Programmable Logic Controller, a lo cual nosotros lo definimos en español como un Controlador Lógico Programable. Sin embargo, con estas palabras te puedes quedar igual. El verdadero significado es que un PLC es un aparato que se comporta como un ordenador, ya que va a procesar unos datos para poder activar eléctricamente unos actuadores en un proceso industrial.

Por lo tanto, un PLC es un miniordenador que sirve para automatizar un proceso industrial ya que va a poder leer las señales de detectores en el proceso industrial para, posteriormente activar unos actuadores. Estos actuadores pueden ser desde activar un motor a activar una iluminación de una zona, o activar un cilindro neumático que empuja una caja, o activar una cinta transportadora, etc…

Asimismo, vas a escuchar otras formas de nombrarlo, pero recuerda que el que más vas a leer es que un PLC es un autómata o autómata programable. Es otra nueva palabra que debes añadir a tu vocabulario de automatización ya que, lo más importante de todo, es que los PLCs se pueden programar con secuencias de programa que hacen posible ejecutar el proceso industrial.

Cómo funciona un PLC o autómata.

Ciertamente para describir el funcionamiento de un PLC antes tenemos que conocer que este dispositivo consta de unas entradas, de unas salidas y de una CPU para el procesamiento de datos.

Qué se puede conectar a las entradas de un autómata.

En primer lugar, para saber cómo funciona un PLC hay que empezar por las entradas. A las entradas del autómata se van a conectar todo tipo de sensores, interruptores, pulsadores, finales de carrera, sensores de temperatura o humedad, sensores de movimiento y cualquier otro dispositivo que puedas encontrar en una máquina o proceso.

Por lo tanto, las entradas del autómata nos van a mostrar cómo se encuentran las diferentes señales que nos rodean, como, por ejemplo, si se ha detectado movimiento en una zona o si la temperatura en la fábrica es muy elevada, etc…

Qué función tiene la CPU.

Mientras tanto, la información que se ha recogido mediante esos sensores conectados a las entradas pasará a la CPU. La CPU del PLC recoge toda la información y gestiona esos datos, de manera que se puede crear una lógica de funcionamiento. Como consecuencia de esto, la CPU puede coger el valor de temperatura de un sensor y hacer un cálculo matemático, o simplemente saber si un pulsador se ha pulsado y con ese detalle puede iniciar el proceso de encendido de una luz.

Dentro de la CPU se va a encontrar también el programa que permitirá coger todos esos datos, mezclarlos de una forma lógica, crear secuencias de funcionamiento, hacer registros de esa información a lo largo del tiempo. También podrá hacer cálculos matemáticos y mucho más. Como consecuencia, podrá actuar sobre las salidas para activar, encender o apagar algún elemento de la instalación.

Para qué sirven las salidas de un PLC.

Finalmente, con las salidas del PLC se van a poder activar todos los actuadores del sistema. Como consecuencia de esto, una salida puede encender y apagar una luz. Asimismo, otra salida puede activar un contactor para poner en marcha un motor, o incluso otra salida puede activar una señal de alarma de una baliza luminosa.

Diferencia entre PLC wifi y PLC industrial.

Ya hemos comentado que autómata programable y PLC es lo mismo, lo vamos a tomar como la misma definición. Sin embargo, no lo podemos confundir con un PLC wifi, es totalmente diferente. Por ello, vamos a definir un PLC Wifi como un dispositivo que permite ampliar la Red Ethernet de nuestra vivienda a través de la red eléctrica. Por consiguiente, colocando varios de estos dispositivos a varios enchufes de la casa se conseguirá llevar internet a cualquier punto.

Probablemente sea un método muy sencillo para poder llevar un cable de Ethernet de una punta a otra de la casa sin tener que tirar el cable por la pared.

En cambio, esta tecnología no tiene nada que ver con nuestro tema principal, los autómatas programables industriales.

Ejemplos de PLCs industriales.

Ya que conocemos el funcionamiento de los PLCs, no estaría mal conocer un poco cómo está el mercado de este tipo de dispositivos. Probablemente existen una gran variedad de marcas de autómatas programables y, cada profesional en este campo te puede aconsejar trabajar con una marca determinada, por la experiencia que tiene. En cambio, la verdad es que, al final te acostumbras a trabajar con la marca de autómata que se requiera en cada momento, ya que todos los PLC siguen una lógica de programación muy parecida, solo hay que aprender las funciones internas de cada marca de PLC.

Autómatas de la marca Siemens.

Si te has dado cuenta, en mi web solamente hablo de los autómatas Siemens, ya que es mi especialidad. A lo largo de los años ha habido una gran evolución en los PLC de Siemens, aumentando cada vez más su memoria de trabajo, su flexibilidad, sus opciones de comunicaciones y la facilidad del montaje. Por ejemplo, desde los autómatas modelo S5 de Siemens, pasando a los S7-200 y más tarde al S7-300 y S7-400. Hoy en día ya nos encontramos con una serie S7-1200 y S7-1500 los cuales ya se programan con un software Siemens llamado TIA Portal.

Autómatas de la marca Omron.

Otra de las marcas punteros del mercado en cuanto a PLC industriales es Omron, con variedad de modelos de autómatas a lo largo de los años y que, igualmente se han acoplado a las necesidades de comunicaciones. Como consecuencia de esto, podemos encontrar autómatas que se comunicaban mediante RS-232 y conectores de 9 pines hasta los autómatas más modernos que se comunican mediante cable Ethernet, igual que Siemens.

Autómatas de la marca B&R

Igualmente, una marca muy conocida en automatización es la de B&R que dispone de autómatas cuyo software de programación es libre y puede programarse con diagramas de bloques muy comunes. Además, también se programa con lenguajes de alto nivel, al igual que Siemens, pero bueno, cada uno puede dar su opinión.

Partes de un PLC Siemens

Ya que mi especialidad es programación de autómatas Siemens, te voy a explicar que las partes de un PLC son la fuente de alimentación, las entradas y salidas y las bornas, con información de autómatas Siemens. En cambio, para el resto de las marcas es exactamente igual, es decir, todos los autómatas constan de las siguiente s partes que se describen.

Alimentación del autómata.

Todo PLC necesita tener una tensión para poder funcionar, como cualquier otro aparato. Pero cuidado, ya que cada modelo de PLC puede tener una alimentación diferente, puede alimentarse a 24V o puede funcionar a 230V. por lo tanto, habrá que ver la ficha técnica del autómata antes de conectar.

Entradas y salidas del PLC.

Como ya hemos hablado anteriormente, el PLC dispone de entradas y salidas que normalmente son unas bornas que tiene el propio autómata. A estas bornas se conectará el cable de cada sensor, de cada pulsador o de cada detector del sistema.

Como puedes ver en la imagen anterior, cada entrada del PLC tiene asignado un nombre que se corresponde con el sensor del sistema. Por ejemplo, puedes ver que la entrada número 0 está definida como la SETA de emergencia, la entrada número 2 es el Nivel de Abono 1, y así con todas las demás.

Bornas.

Las bornas serán donde van conectados los cables de cada sensor o actuador, dependiendo si es entrada o salida. Según la imagen anterior, la “EV_Ácido 1” irá con un cable a una electroválvula que estará en el campo.

Tipos de PLC que existen.

Además de todo lo que sabemos ya de los autómatas, también es necesario conocer que existen varios tipos de PLC, dependiendo de la instalación o máquina que se va a automatizar, puede interesar montar un PLC más grande o pequeño.

Autómata Compacto.

Un PLC compacto es aquel que tiene la alimentación, las entradas y salidas y la CPU en el mismo bloque, sin necesidad de acoplarle nada más. Definir un autómata como compacto no significa que vaya a ser más grande que los otros, simplemente tendrá todos esos componentes juntos dentro de su carcasa, pero del mismo modo vas a poder conectar los sensores y los actuadores a sus bornas.

Autómata Modular.

Un PLC modular puede tener los módulos de alimentación y los módulos de entradas y salidas separados, de manera que se necesita ensamblar bloque a bloque. Ciertamente en la siguiente imagen podrás ver como está compuesto un PLC modular.

Por lo tanto, existen diferentes módulos que se le pueden acoplar a este autómata modular, tales como módulos de alimentación, módulos de entrada, módulos de salida y módulos de comunicaciones. También, los PLC modulares suelen ser más caros porque están diseñados para mayor capacidad de proceso, tienen más memoria y tienen mayor tiempo de respuesta.

Montaje en Rack.

Como su propio nombre indica, se utiliza un rack, normalmente metálico donde se van acoplando los diferentes módulos. Existe una serie S7-400 de Siemens que utiliza esta metodología, donde hay un panel metálico donde puedes insertar los diferentes módulos. Siempre ha sido un autómata muy fiable, con unas velocidades de trabajo muy altas para entornos muy críticos.

Autómata y HMI todo junto.

Además, puedes encontrar en el mercado un dispositivo que tenga a la vez una pantalla táctil y autómata todo en uno. Se trata de una HMI y dispone de CPU, entradas y salidas y alimentación, por lo que en un mismo bloque puedes controlar toda la máquina y programación.

Utilidad de un PLC industrial. Ejemplos en la industria de procesos.

Los PLC industriales son utilizados en todo tipo de automatización en cualquier instalación. Parece que lo que nos permite un PLC es reducir los elementos eléctricos dentro de un cuadro eléctrico, lo que permite reducir mucho los costes de la instalación.

Por consiguiente, se podrían citar miles de ejemplos de automatizaciones con autómatas programables, pero aquí os dejo algunos ejemplos:

• Automatización de una máquina envasadora de alimentos con varios PLC.
• Automatización de una máquina de relleno de botellas de lejía.
• Automatización de cintas transportadoras de aeropuertos.
• Automatización de control y fabricación de tejas.
• Automatización en la industria del automóvil con PLC.
• Automatización de control de hornos industriales.
• Control automático de los semáforos de una ciudad.

Es más, el PLC no es solo de utilidad en la industria, sino también se puede utilizar para automatizar una vivienda. Puede que haya visto muchos sistemas de domótica del hogar con aparatos muy genéricos con marcas de Amazon y Google o Apple, sin embargo, también puedes crear la domótica de casa con un PLC.

Qué ventajas tienen los PLC.

En primer lugar, la gran ventaja de utilizar un PLC es el ahorro de costes ya que estás reduciendo la inversión en materiales de cuadro eléctrico. Cuando colocas un autómata en un cuadro eléctrico estás evitando el poner gran cantidad de relés, gran cantidad de contactores, gran cantidad de dispositivos intermedios para poder regulas las señales de los sensores y mucho más.

Además, un PLC está preparado para tener inmunidad al ruido eléctrico, es capaz de soportar ciertos niveles de temperatura y humedad ambientales que cualquier placa electrónica no sería capaz de soportar.

Ciertamente, lo más importante de todo, es que mediante la programación por medio del usuario se puede generar un programa a medida para cualquier automatización, convirtiéndose en una herramienta muy flexible. Por consiguiente, una vez realizado el programa de control de la automatización en el PLC, se puede modificar tantas veces se requiera para poder acoplarlo a las nuevas y futuras necesidades de producción.

Finalmente, he elaborado un vídeo donde te explico al detalle qué es un PLC y todas sus funcionalidades, las partes de que se compone y sus utilidades. De esta forma, si te gusta más el formato vídeo, aquí lo tienes presente.