Automatismos industriales: autómatas programables, lógica cableada y PLC

Adquisición de datos

La adquisición de datos es la captación de las circunstancias exteriores, ya sean aspectos físicos, eléctricos o ambientales, que proporcionan información sobre el estado de un producto, una máquina o una instalación.

Conceptos básicos de automatización

Automatismo: todo dispositivo capaz de controlar una instalación.

Automatización: acción por la que se transfieren o traspasan actividades realizadas por un operario, en un proceso productivo, a una máquina, gobernada por un equipo que puede ser cableado o electrónico programable.

Autómatas

Un autómata programable o controlador lógico programable (PLC) es un aparato o dispositivo electrónico creado para controlar procesos automáticos secuenciales dentro de la industria, realizado en tiempo real.

Clasificación según su estructura

• Autómatas de estructura compacta: disponen de un bloque en el que se encuentran todos los elementos que lo constituyen.
• Autómatas de estructura modular: su composición se divide en módulos o partes que se les van acoplando.

Estructura interna

Constan de tres partes:

• Entradas: reciben las señales de los periféricos.
• Unidad central de proceso (CPU): encargada de analizar y procesar todas las señales de entrada recibidas y realizar el estudio de acuerdo con el programa establecido.
• Salidas: traducen las señales procedentes de la CPU y las envían a los dispositivos de salida.

Componentes elementales

De todo autómata son tres: el procesador, que tiene como misión el tratamiento de las instrucciones del programa; la memoria de usuario, que almacena las instrucciones que forman el programa de funcionamiento del automatismo; y las entradas y salidas.

Fuente de alimentación

Es la encargada de reducir la tensión de la red de 220 V y 50 Hz a la necesaria para el funcionamiento de los circuitos electrónicos internos del autómata, incluidos los dispositivos de entrada. La tensión continua más utilizada es la de 24 V CC.

Memoria RAM

Es un tipo de memoria temporal que permite tanto la lectura como la escritura eléctrica. En ésta, la información desaparece cuando falta la tensión de alimentación.

Ventajas del autómata

Frente a la lógica cableada, el autómata ofrece la posibilidad de introducir, borrar y modificar los programas. Además, puede grabarlos para utilizarlos en otro lugar o en el mismo, después de haberlos cambiado con el paso del tiempo, lo que evita fundir nuevos útiles.

Un autómata es capaz de realizar todo tipo de actividades dentro de una instalación sustituyendo a muchos elementos auxiliares utilizados en sistemas cableados, sin necesidad de saber informática.

Instalaciones de automatismos

Existen dos grupos: de lógica cableada, mediante autómatas electromecánicos, y de lógica programada, con autómatas.

Lógica programada

La lógica programada se basa en los autómatas programables, aunque pueden llevar relés de automatismo y contactores auxiliares asociados.

Programación

Lenguajes de programación

Los lenguajes de programación son los idiomas de palabras, ortografía y gramática que hay que utilizar para comunicarse con el autómata. Existen distintos lenguajes para los autómatas programables, que suelen venir indicados por el fabricante en sus manuales de usuario. Los más usuales son los que convierten directamente los esquemas de contactos y las ecuaciones lógicas en las instrucciones del autómata.

Diagrama o lenguaje de contactos

Representación gráfica del funcionamiento de la instalación, con todas las condiciones que deben cumplirse. Es un programa escrito en lenguaje de contactos.

GRAFCET

El lenguaje GRAFCET permite representar gráficamente el funcionamiento de forma secuencial. Se basa en el establecimiento de etapas y transiciones unidas por enlaces.

Programa PLC

Se conoce como programa de un PLC el listado o sucesión de líneas de órdenes llamadas instrucciones, escritas en un orden determinado y en un lenguaje que el autómata entiende. A estas líneas se las llama líneas de programa.

Instrucción

Una instrucción es cada una de las palabras con las que se escriben los programas para los autómatas. Forma parte de un programa y consta de una dirección o sucesión de números consecutivos que se le asignan.

Programa

Conjunto de instrucciones que el procesador ejecuta en función del software de su memoria.

Tratamiento de datos

Envía a la unidad central informaciones tomadas por los captadores para que adopte las decisiones en función del programa, con el fin de mantener y controlar el proceso productivo.

Dispositivos de detección

Los detectores son los encargados de analizar circunstancias de la instalación que pueden tener influencia en el funcionamiento del programa, transmitiéndolas al autómata para que adopte las medidas necesarias.

Álgebra y conexiones lógicas

Conexión en serie (función Y)

Se simboliza con el signo «·», ya que en su realización eléctrica equivale a un producto lógico de contactos. Con 2 contactos conectados en serie pueden obtenerse 4 combinaciones posibles. Equivale a la realización eléctrica de contactos en serie, recibe el nombre de función Y o puerta Y, y su salida solo es 1 cuando todas sus variables son 1.

Conexión en paralelo (función O)

Se designa con el signo «+», ya que en su realización como conexión eléctrica equivale a una suma lógica de contactos. Con 2 contactos en paralelo se pueden obtener 4 combinaciones posibles. Se verifica mediante la tabla de la verdad. Esta conexión recibe el nombre de función O o puerta O.