Fundamentos y Componentes Esenciales de los Autómatas Programables (PLC)

Introducción a los Autómatas Programables (PLC)

Un autómata programable es un dispositivo electrónico basado en un microprocesador, diseñado para el control de procesos secuenciales. Aunque su uso más general es en la industria, también se emplea en domótica.

Estructura del Autómata

Estructura Física

Los autómatas programables pueden presentar dos tipos de estructura física:

• Estructura Compacta

  Todos sus elementos se encuentran en un solo bloque.

• Estructura Modular

  Se divide en módulos que realizan funciones específicas, como fuentes de alimentación, CPU, módulos de entradas y módulos de salidas.

Estructura Interna

El autómata se configura alrededor de una unidad de control que, unida mediante buses internos a las interfaces de entrada/salida y a la memoria, define lo que se conoce como arquitectura interna del autómata.

• CPU (Unidad Central de Procesamiento)

  La CPU está constituida por el microprocesador, la memoria del programa y los circuitos lógicos complementarios. Es la encargada de ejecutar el programa de usuario y ordenar las transferencias de información en el sistema de entradas y salidas.

• Buses

  Es el elemento que permite la comunicación entre los diferentes componentes del sistema. Podemos diferenciar entre bus de datos, bus de direcciones y bus de control.

• Interfaces

  Son circuitos que permiten la comunicación de la CPU con el exterior, realizando la comunicación del autómata con la unidad de programación.

• Memoria

  El bit es la unidad de información básica del sistema binario, con 2 valores lógicos ("1" o "0"). Las unidades de almacenamiento son:

  • 8 bits: byte
  • 16 bits: word
  • 32 bits: doble palabra

  Tipos de Memoria

  • RAM (Random Access Memory): Memoria de lectura/escritura. Es posible grabar y leer los datos; la información desaparece cuando falta corriente.
  • ROM (Read Only Memory): Memoria de solo lectura. Solo se puede grabar una única vez; no se borra ante fallo de corriente.
  • EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): Similar a la memoria ROM, pero permite el borrado y la reescritura de la memoria.

• Modos de Funcionamiento

  Los autómatas programables suelen tener dos modos principales de funcionamiento:

  • RUN: Permite la ejecución del programa de usuario.
  • STOP: Permite la transferencia y almacenamiento del programa de usuario en la memoria del programa.

Entradas y Salidas Digitales

Las entradas y salidas digitales se basan en el principio de "todo o nada".

Entradas Digitales

En las entradas digitales se conectan los captadores. Los principales tipos que utilizan los PLC son entradas de corriente alterna a 230V y entradas de corriente continua a 24V. En las entradas podemos conectar pulsadores, interruptores, contactos de relé térmicos, etc.

Salidas Digitales

En las salidas se conectan las cargas o actuadores.

Tipos de Salidas

• Salidas a Relés: Se utilizan cuando el consumo tiene cierto valor (contactores, electroválvulas, etc.).
• Salidas a Triacs: Se utilizan en conmutaciones muy rápidas con similar intensidad de carga que los relés.
• Salidas a Transistores: Se utilizan cuando las cargas son de poco consumo, requieren rápida respuesta y un alto número de operaciones.

Instalación del Sistema

Cableado

• Es necesario separar los cables de CC de los de CA para evitar interferencias.
• Se deben separar los cables de entrada y salida.
• Los cables de potencia discurrirán por canaletas distintas a los de mando.

Conexión de Entradas

Se pueden elegir elementos de entrada NA (Normalmente Abierto) o NC (Normalmente Cerrado), lo que se debe tener en cuenta para programar. Se pueden conectar a la fuente interna del autómata, teniendo en cuenta no superar la carga máxima especificada por el fabricante para alimentarlos.

Conexión de Salidas

Se debe tener en cuenta no superar la intensidad máxima; de lo contrario, habría que instalar relés intermedios.

Protección

Es necesario un interruptor unipolar para el corte de suministro de los componentes del autómata, además de las protecciones de sobrecorriente para proteger los equipos. Las cargas de las salidas también deben protegerse contra sobrecorrientes.

Cuadro de Distribución

• Se alejarán los elementos magnéticos de la CPU para evitar interferencias.
• Los elementos que disipen más calor se instalarán en la parte superior para facilitar la disipación.
• Nivel 1: CPU.
• Nivel 2: Módulos esclavos E/S, relés y contactores.
• Nivel 3: Fuentes de alimentación, DIF y PIAS.

Lenguajes de Programación

Los autómatas programables pueden ser programados utilizando diversos lenguajes:

• Lista de instrucciones (IL).
• Diagrama de contactos (Ladder Diagram - LD).
• Diagrama de funciones (Function Block Diagram - FBD).
• Diagrama de Grafcet (Sequential Function Chart - SFC).