Guía completa de autómatas programables (PLC): definición, clasificación, estructura y funcionamiento

1.1. Definición de autómata programable

Un autómata programable (PLC) es un equipo electrónico basado en un microprocesador o microcontrolador, con una configuración modular. Se programa en lenguaje no informático y está diseñado para controlar procesos en tiempo real en ambientes industriales agresivos.

La estandarización de su hardware diferencia a los PLC de otros sistemas de control programables, permitiendo la configuración de sistemas de control a medida.

2. Clasificación de los PLC

2.1. Estructura compacta

Estos PLC integran todos sus elementos (fuente de alimentación, CPU, memorias, entrada/salida) en un solo bloque. Se utilizan en aplicaciones con un número reducido de entradas/salidas.

2.2. Estructura modular

Los PLC modulares se adaptan a las necesidades del diseño y a futuras actualizaciones, ofreciendo una configuración variable del sistema y un funcionamiento parcial frente a averías localizadas.

3.4.3.1. Memorias internas

Las memorias internas almacenan el estado de las variables que maneja el autómata, como entradas, salidas, contadores, relés internos y señales de estado.

Se clasifican por el tipo de variables que almacenan y el número de bits que ocupa la variable:

• Posiciones de 1 bit (bits internos):
  • Memoria imagen entradas/salidas
  • Relés internos
  • Relés especiales/auxiliares
• Posiciones de 8, 16 o más bits (registros internos):
  • Temporizaciones
  • Contadores
  • Otros registros de uso general

Al finalizar un ciclo de programa, la CPU actualiza las señales contenidas en la memoria imagen de salidas, preparando el sistema para un nuevo ciclo.

3.4.3.2. Otras variables que se almacenan en la memoria interna

• Relés internos: ocupan posiciones RAM de 1 bit y se utilizan como área de datos temporales.
• Relés auxiliares/especiales: se guardan en posiciones de 1 bit y mantienen información sobre señales necesarias para el sistema, como relojes, bits de estado, etc. Estos relés pueden consultarse y utilizarse desde el programa usuario.
• Temporizadores y contadores: ocupan posiciones de 16 bits o más bits, capaces de almacenar los valores de preselección y estado actualizados de estos elementos.
• Datos del programa de usuario: además de variables de control, la memoria puede contener datos alfanuméricos, textos variables e información parametrizada sobre el sistema.

3.5. Interfaces de entrada y salida

Las interfaces de entrada y salida establecen un puente de comunicación entre el autómata y el proceso.

Los interfaces de entrada filtran, adaptan y codifican las señales procedentes de los elementos de entrada para que la CPU las comprenda. Los interfaces de salida descodifican y amplifican las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida.

En los autómatas pequeños, el tipo de interfaces disponibles suele ser limitado. Las más frecuentes, clasificadas por entradas y salidas, son:

Entradas

• Corriente continua a 24 o 48 Vcc.
• Corriente alterna a 110 o 220 Vca.
• Analógicas de 0-10 Vcc o 4-20 mA.

Salidas

• Por relé.
• Estáticas por triac a 220 Vca máximo.
• Colector abierto para 24 o 48 Vcc.
• Analógicas de 0-10 V o 4-20 mA.

3.7. Fuente de alimentación

La fuente de alimentación proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los distintos circuitos electrónicos del autómata a partir de una tensión exterior.

Normalmente, la alimentación se obtiene de diferentes fuentes separadas para aislar o independizar las siguientes partes del circuito:

• Unidad central e interfaces E/S (alimentación autómata).
• Alimentación de entradas.
• Alimentación de salidas (cargas) de tipo electromagnético.