Implementación y Estructura de Sistemas de Control Industrial con PLC: Planificación, Programación y Redundancia

Metodología y Estructura de Sistemas de Control Industrial (PLC)

1. Planificación del Sistema de Control

1. Fase de Definición (1-Definir):
   • a) Croquis y planos del sistema.
   • b) Definición de entradas (sensores, señales).
   • c) Definición de actuadores (salidas).
   • d) Diagrama de control (GRAFCET).
   • e) Requisitos de seguridad.
   • f) Análisis de posibles averías.
   • g) Identificación de interferencias.
   • h) Requisitos de mando manual.
   • i) Interfaz de diálogo (HMI).
2. Fase de Selección del Autómata (2-Autómata):
   • a) Disponibilidad de asistencia técnica.
   • b) Familiaridad con el equipo (conocido).
   • c) Características técnicas: Lenguaje de programación, potencia de cálculo, software, memoria.
   • d) Número de Entradas (I) y Salidas (Q).
   • e) Polaridad de las entradas (I).
   • f) Tipo de salidas (Q).
   • g) Carga máxima a soportar en las salidas (Q).
   • h) Posibilidades de ampliación.
   • i) Precio.
3. Fase de Puesta en Marcha (3-Puesta en Run):
   1. Dar tensión en modo STOP.
   2. Alimentar las entradas (I) y comprobar la tensión (V).
   3. Alimentar las salidas (Q) y comprobar la tensión (V).
   4. Cableado de las entradas (I).
   5. Carga del programa.
   6. Paso a modo RUN, cableado de las salidas (Q) forzando, sin potencia (actuadores desconectados).
   7. Pruebas de marcha manual y automática.

2. Tipos de Salidas en Autómatas Programables (PLC)

a) Relé

Apto para AC/DC hasta 10A. Son lentos y presentan desgaste mecánico.

b) Transistor

Solo DC. Son rápidos y sin desgaste. Manejan intensidades bajas.

c) Triac

Rápido y sin desgaste. Apto para AC/DC con alta intensidad (Alta A).

3. Programación Estructurada

La programación estructurada facilita la modularidad, la reutilización de código y la interpretación del sistema.

Componentes de la Programación Estructurada (Ejemplo Siemens)

• Bloques de Organización (OB): Bloques de código llamados por la CPU. Pueden interrumpir el programa principal.
  • OB1: Bloque de ciclo obligatorio.
  • OB100: Bloque de arranque (Run).
  • OB30: Alarma cíclica.
  • OB40: Alarma de proceso.
  • Nota: Cada OB tiene una prioridad asignada (1-27).
• Bloques de Función (FB): Subprogramas llamados por otro bloque. Transfieren parámetros al bloque que los llamó. Se almacenan en un Data Block (DB) asociado, que guarda los datos de instancia.
• Funciones (FC): Subprogramas llamados por otro bloque. No tienen un DB asociado, por lo que se pierden los datos temporales al ejecutarse. Pueden usar DB globales para almacenar datos.
• Módulos de Sistema (SFC, SFB): Bloques predefinidos que vienen integrados en el PLC.

Ventajas y Desventajas

• Ventajas: Modularidad, reutilización de código, facilidad para detectar errores y modificar, mejor interpretación del código.
• Desventajas: Ejecución más lenta y mayor consumo de memoria.

4. Ayudas al Diagnóstico y Mantenimiento Integradas

Funciones esenciales para la supervisión y el mantenimiento preventivo y correctivo del sistema:

• Watchdog (Temporizador de vigilancia).
• Duración del último ciclo de programa.
• Checksum (Suma de verificación).
• Doble lectura de informaciones de bus.
• Estado de la batería.
• Comprobación de red.
• Detección de errores de programa.
• Bloques de Organización de errores (OBs de errores).
• Funciones avanzadas de diagnóstico.

5. Redundancia en Sistemas de Control

La redundancia garantiza la disponibilidad del sistema. Tipos principales: Activa, Pasiva y Mayoritaria.

Redundancia con PLCs

• Redundancia Lógica Selectiva: Un solo PLC con un programa que incorpora doble funcionalidad.
• Redundancia Material Selectiva: Duplicación de Entradas (I) y Salidas (Q) en serie o paralelo.
• Redundancia Lógica Masiva: Un PLC con dos programas desarrollados por distintas personas y en diferentes lenguajes.
• Redundancia Material Masiva (Más de un PLC):
  • Pasiva: Un PLC controla y el otro permanece en reserva (standby).
  • Activa 2/2: Dos PLCs controlan al mismo tiempo y se comparan constantemente.
  • Activa 2/3: Tres PLCs controlan, y la decisión se toma por mayoría (dos de tres).

6. Gestión de Alarmas

Clasificación de las alarmas según su estado (retenida, despejada) y el reconocimiento por parte del operario:

Retenida y No Reconocida

La situación de alarma persiste aunque el operario la reconozca. Requiere señalización luminosa y sonora (Lri son.).

Retenida y Reconocida

La situación de alarma persiste y ha sido reconocida. Señalización luminosa fija (Lrf).

Despejada y No Reconocida

La situación que causó la alarma ha cesado, pero no ha sido reconocida por el operario. Señalización luminosa fija (Lrf).

Despejada y Reconocida

Situación normal. La alarma ha cesado y ha sido reconocida. Señalización luminosa fija (Lrf).