Estructura y componentes del autómata programable: CPU, módulos y fuentes de alimentación

Estructura del autómata

Estructura del autómata: La estructura de un autómata se emplea de tres formas: compacto, modular y semi‑compacto. Dispone de memoria y, si necesita una fuente externa, su alimentación suele ser de 24 V. Además registra información en una tabla de datos para el usuario y el programa del sistema.

Tipos principales

Compactos

Compactos: Todos los elementos necesarios y el programa del sistema están integrados en un único dispositivo. Son ideales para pequeñas aplicaciones porque incluyen la CPU, las entradas/salidas y la fuente en un solo equipo. La interfaz de entrada adapta las señales de energía al autómata para que las entienda la CPU; la interfaz de salida prepara las señales para los dispositivos que lo necesiten. Además, el equipo puede alimentar sensores o actuadores.

Modulares

Modulares: Se componen de varios módulos, cada uno con una función específica (por ejemplo: entradas, salidas, comunicaciones, fuentes, etc.). Los módulos se conectan a un chasis o bus y permiten ampliar el sistema según las necesidades. Cada módulo cumple una función concreta y la interfaz con periféricos depende del tipo de dato que emplee.

Semi‑compactos

Semi‑compactos: Forman una solución intermedia: agrupan parte de los elementos pero permiten añadir módulos adicionales. Casi todos los módulos están agrupados salvo alguno que puede conectarse externamente al autómata.

Interfaces y módulos

• Interfaz de entrada: Adapta las señales de energía y detecta tensiones en una entrada para que la CPU las lea.
• Interfaz de salida: Prepara y adapta las señales que se enviarán a relés, transistores, triacs u otros actuadores.
• Módulos de comunicación: Permiten el intercambio de datos con otros equipos o sistemas.

Tipos de módulos de E/S

• Digitales o binarios: Utilizan datos a nivel de bit, es decir, todo o nada (0/1, apagado/encendido).
• Analógicos: Miden o generan valores dentro de un rango (por ejemplo, 0–10 V o 4–20 mA) y se emplean para leer magnitudes que no se pueden expresar como valores binarios.

Componentes principales

CPU

CPU: Es la parte más importante del autómata. Se encarga de procesar las instrucciones del programa, leer el estado de las entradas, ejecutar la lógica y activar las salidas. La CPU suele tener una velocidad de procesamiento alta y gestiona la ejecución cíclica del programa.

Memorias

Memorias: Existen distintos tipos de memoria dentro del autómata:

• ROM: memoria de solo lectura que suele contener el firmware o programa base; no pierde la información al cortar la alimentación.
• RAM: memoria de lectura/escritura donde se almacenan variables y datos de trabajo; puede perder la información ante un corte de energía (por eso algunos sistemas incorporan baterías o memorias no volátiles).
• Tabla de datos: estructura donde se almacenan las variables del usuario, estados y registros necesarios para la ejecución del programa.

Fuente de alimentación

Fuente de alimentación: Su función es proporcionar las tensiones necesarias al sistema, típicamente 24 V CC para sensores/entradas y en algunos casos también 5 V CC para electrónica interna. Cuando la fuente de alimentación es externa, debe considerarse su capacidad y protecciones.

Salidas digitales

Existen varios tipos de salidas digitales, entre las más comunes:

• Salidas a relé: Aisladas y adecuadas para cargas AC o DC; permiten conmutar corrientes relativamente altas.
• Salidas a transistor: Adecuadas para cargas DC y conmutación rápida.
• Salidas a triac: Utilizadas para conmutar cargas en corriente alterna (AC), especialmente para resistencias y cargas no inductivas.

Protecciones

Cuando la carga es DC o existe riesgo de fallos, los sistemas incorporan circuitos de protección. Entre las protecciones típicas se incluyen fusibles, supresores de sobretensión y protección contra cortocircuitos o sobrecorriente.

Otros aspectos

• Comunicaciones: Los autómatas pueden incluir módulos de comunicación para redes industriales (por ejemplo: Ethernet, serial, fieldbus) que permiten intercambiar datos con otros equipos.
• Aplicaciones: Los autómatas compactos son ideales para pequeñas aplicaciones; los modulares se usan cuando se prevé crecimiento o integración de múltiples funciones.

Resumen

Un autómata programable integra CPU, memorias, módulos de E/S y fuente de alimentación. Puede ser compacto, modular o semi‑compacto, e incluye módulos digitales y analógicos según las necesidades de la aplicación. Es fundamental seleccionar la fuente y las protecciones adecuadas, así como el tipo de salidas (relé, transistor o triac) en función de la carga a controlar.