funciones de un PLC

¿Qué es un PLC y cuándo se usa?

El sistema PLC es la clave principal en el sector tecnológico e industrial actual.  En resumidas cuentas, es el sistema que hace que la maquinaria y los sistemas funcionen automáticamente.

Si te lees cualquier informe sobre el futuro de las operaciones en la planta de producción y la industria manufacturera, sólo hay un consenso: La automatización industrial va a alterar casi todos los ámbitos y procesos, incluidas las comunicaciones de los equipos, el mantenimiento y las reparaciones, y la producción.

Sin los PLC, muchas empresas no podrían soportar la implantación de nuevas tecnologías de control. Por ahora, los PLC siguen siendo parte integral de la transformación digital que la Industria 4.0 demanda.

En este artículo te vamos a mostrar todo lo que deberías saber sobre un PLC y por qué deberías utilizarlos en tu empresa.

¿Qué es un PLC?

PLC son las siglas en inglés de controlador lógico programable. También se le puede denominar en nuestro entorno: autómata programable.

Por tanto, su significado o definición es la de un un sistema electrónico de funcionamiento digital para su uso en entornos industriales con una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones de control orientadas al usuario.

Estas instrucciones sirven para implementar funciones específicas como el control lógico, el control de secuencias, la temporización, el conteo y las funciones aritméticas que controlan varios tipos de máquinas y procesos a través de señales de entrada y salida digitales o analógicas.

En principio, un controlador lógico programable es un PC que realiza tareas de control. Los autómatas programables ofrecen la posibilidad de controlar máquinas y sistemas mediante sensores y actuadores.

En resumen, un PLC tiene entradas, salidas, un sistema operativo y una interfaz a través de la cual se puede cargar un programa de usuario (software operativo).

El programa de aplicación determina cómo deben conmutarse las salidas en función de las entradas.

¿Quién invento los PLC?

Dick Morley está considerado por muchos como el padre del controlador lógico programable (PLC). Su participación en la creación del primer PLC Modicon para General Motors en 1968 fue un paso histórico en el desarrollo de los controles industriales.

Recordemos cómo funcionaba la lógica en la maquinaria antes de que el PLC entrara en escena. La lógica se realizaba a través de relés electromecánicos. Pero, los relés electromecánicos tienen el hándicap de que se desgastan o simplemente fallan.

Por no hablar del lio de cables en el que se convertían esos viejos armarios después de las reparaciones o la resolución de problemas. En cierta manera, los fabricantes intentaban ser más rápidos y eficaces. Por lo que, empezaban a buscar ordenadores y nuevos dispositivos para sus controles.

A mediados de los años 60, Morley era un joven ingeniero y acababa de crear una pequeña empresa de consultoría llamada Bedford Associates.

Él y sus socios trabajaban con empresas de máquinas-herramienta para ayudarles a mejorar sus instalaciones.

Trabajaban sobre todo con microordenadores, convirtiendo poco a poco la maquinaria en máquinas controladas por estado sólido.

El día de Año Nuevo de 1968, con resaca, se retrasó unas dos semanas en otra propuesta y decidió que tenía que haber otra solución.

Morley estaba harto del mismo trabajo una y otra vez, y en ese momento escribió las especificaciones de lo que se convertiría en el Controlador Programable. Tenía una idea clara de cómo quería que fuera el controlador.

En primer lugar, quería que no hubiera interrupciones para el procesamiento. Esto significa que nada debe ser capaz de interrumpir el programa a menos que esté programado para hacerlo.

En segundo lugar, quería un mapeo directo en la memoria. Esto permitiría una forma más fácil de programar las tablas de datos y la información en el PLC.

Además, quería que funcionara lentamente. Esto, Morley lo lamentaría más tarde.

También quería un diseño robusto que funcionara en los entornos industriales. Tenía que estar completamente sellado y refrigerado con una transferencia de calor bien diseñada.

Posteriormente, pensó en un lenguaje que fuera propiedad de Bedford Associates. Quería los derechos exclusivos del lenguaje. Esto le llevaría al desarrollo de la lógica de escalera, un lenguaje universal para técnicos e ingenieros en la actualidad.

Para que el proyecto despegara y se pusiera en marcha, el equipo de Bedford Associates tuvo que encontrar algunos patrocinadores que invirtieran en el proyecto.

El equipo decidió crear una nueva empresa con la inversión. La llamaron Modicon, abreviatura de Modular Digital Controller.

Entonces, General Motors, que siempre andaba buscando la tecnología más puntera, se enteró del proyecto que se estaba llevando a cabo en Modicon y acabó encargando el proyecto por el valor de un millón de dólares.

General Motors recibió su primer lote de PLC en noviembre de 1969. Con posterioridad, General Electric realizó otro pedido similar para su empresa de fabricación.

A partir de aquí y de esta idea principal, aparecieron numerosos ingenieros que evolucionaron este tipo de controlador hasta los dispositivos que se utilizan en la industria actual.

Finalmente, Modicon fue vendida y en la actualidad es propiedad de Schneider Electric.

 

¿Dónde se utilizan los PLC?

Los autómatas programables se utilizan en diversas aplicaciones en sectores como la siderurgia, la industria del automóvil, la industria química y el sector energético.

El ámbito de aplicación de los PLC aumenta de forma espectacular en función del desarrollo de las distintas tecnologías en las que se aplica.

En la industria del transporte, el PLC se ha utilizado para supervisar el sistema de control de seguridad y para manejar ascensores y escaleras mecánicas.

Veamos algunos ejemplos del uso del PLC en la industria.

Industria del vidrio

En la industria del vidrio, los PLC se utilizan desde hace décadas. En gran medida se aplican para controlar la proporción de material, así como para procesar vidrios planos.

La tecnología ha ido avanzando a lo largo de los años y esto ha creado una mayor demanda del modo de control del PLC para su uso en la industria del vidrio.

La producción de vidrio es un proceso elaborado y sofisticado, por lo que las empresas implicadas suelen utilizar autómatas programables con la tecnología de bus en su modo de control.

En general, el PLC se aplica tanto en el registro analógico de datos en la producción de vidrio, como en el control digital de calidad y posición.

Industria del papel

En la industria papelera, los PLC se utilizan en varios procesos. Entre ellos, el control de las máquinas que producen productos de papel a gran velocidad.

Por ejemplo, un PLC controla y supervisa la producción de páginas de libros o periódicos en la impresión de bobinas offset.

Industria cementera

La fabricación de cemento implica la mezcla de varias materias primas en un horno. La calidad de estas materias primas y sus proporciones influyen considerablemente en la calidad del producto final.

Para garantizar el uso de la calidad y las cantidades correctas de materias primas, la precisión de los datos relativos a estas variables del proceso es esencial.

En los procesos de producción y gestión de la industria se utiliza un sistema de control distribuido (DCS) compuesto por un PLC en su modo de usuario y un software de configuración. El PLC, en particular, controla la fresadora y los diferentes tipos de horno.

Industria eólica

Los PLC se están utilizando para ayudar a que las turbinas eólicas sean más eficientes y experimenten menos tiempo de inactividad.

Es crucial que los aerogeneradores dispongan de información precisa sobre las condiciones del viento para funcionar con seguridad, ya que los datos del viento son vitales para registrar las turbulencias y proteger la turbina.

En concreto, los PLC convierten las señales de los sensores de velocidad y dirección del viento para controlar mejor los aerogeneradores.

Los datos transmitidos por los PLC también se utilizan para el análisis estadístico con el fin de predecir los fallos antes de que se produzcan.

La Fábrica Inteligente

El proceso de fabricación se ha vuelto mucho más eficiente gracias al Internet de las Cosas (IoT), la automatización inteligente, la robótica avanzada y otras iniciativas de la Fábrica Inteligente.

A pesar de los rápidos cambios en la tecnología, los PLC siguen desempeñando un papel vital en la fabricación y actúan como un procesador central para todas las decisiones en tiempo real.

Por ejemplo, un PLC envía datos completos, incluyendo el rendimiento de los sensores y otros datos, que pueden integrarse con el «cloud computing» para mostrar una imagen más integral, es decir, una colección de datos o el llamado «big data».

Las herramientas de análisis pueden entonces ayudar a los gestores de la planta y a otros a aprovechar mejor los recursos, la programación de los trabajos por lotes, la logística, los tiempos de los proveedores y otras funciones que son fundamentales para crear procesos de fabricación más eficientes.

Otros ejemplos de aplicaciones de programación de PLC que se utilizan hoy en día en diversas industrias son los sistemas de enfriamiento de tanques de agua en el sector aeroespacial, el sistema de control de máquinas de llenado en la industria alimentaria y en los sistemas de secado de bucle cerrado en la industria textil.

El PLC también se utiliza en el sistema de control de máquinas onduladoras y en la alimentación de silos, así como en los sistemas de control de moldeo por inyección en la industria del plástico.

 

Componentes de un PLC
Diagrama de la estructura de un PLC

Estructura física del PLC

La estructura de un PLC es casi similar a la arquitectura de un ordenador.

Los controladores lógicos programables supervisan de forma continua los valores de entrada en varios dispositivos de detección de entrada (por ejemplo, acelerómetro, balanza de peso, señales cableadas, etc.) y producen la salida correspondiente en función de la característica de la producción y la industria.

Un diagrama de bloques típico de un PLC consta de cinco partes principales:

  • Rack o chasis
  • Módulo de alimentación
  • Unidad central de procesamiento (CPU)
  • Módulo de entrada y salida
  • Módulo de interfaz de comunicación

Rack o chasis

En todos los sistemas PLC, el rack o chasis del PLC constituye el módulo más importante y actúa como columna vertebral del sistema.

Los PLC están disponibles en diferentes formas y tamaños. Cuando se trata de sistemas de control más complejos, se requieren racks de PLC más grandes.

Módulo de alimentación

Este módulo se utiliza para proporcionar la energía necesaria a todo el sistema PLC. Convierte la energía AC disponible en energía DC que es requerida por la CPU y el módulo E/S.

El PLC generalmente trabaja con un suministro de 24V DC. Pocos PLC utilizan una fuente de alimentación aislada.

Unidad central de procesamiento (CPU)

El módulo CPU tiene un procesador central, memoria ROM y memoria RAM:

  • La memoria ROM incluye un sistema operativo, controladores y programas de aplicación.
  • La memoria RAM se utiliza para almacenar programas y datos.
  • La CPU es el cerebro del PLC con un microprocesador octal o hexagonal.

Al ser una CPU basada en un microprocesador, sustituye a los temporizadores, relés y contadores.

En un PLC se pueden incorporar dos tipos de procesadores como el de un solo bit o el de palabras.

El procesador de un bit se utiliza para realizar funciones lógicas. Mientras que los procesadores de palabras se utilizan para procesar texto, datos numéricos, controlar y registrar datos.

La CPU lee los datos de entrada de los sensores, los procesa y finalmente envía el comando a los dispositivos de control.

La fuente de alimentación de DC requiere señales de tensión. La CPU también contiene otras partes eléctricas para conectar los cables utilizados por otras unidades.

Módulo de entrada y salida

El PLC tiene un módulo exclusivo para interconectar entradas y salidas, que se llama módulo de entrada y salida.

Los dispositivos de entrada pueden ser pulsadores de arranque y parada, interruptores, etc. y los de salida pueden ser un calentador eléctrico, válvulas, relés, etc.

El módulo de E/S ayuda a interconectar los dispositivos de entrada y salida con un microprocesador.

El módulo de entrada del PLC realiza cuatro funciones principales.

  1. La interfaz del módulo de entrada recibe la señal de los dispositivos de proceso a 220 V AC
  2. Convierte la señal de entrada a 5 V DC que puede ser utilizada por el PLC
  3. El bloque aislante se utiliza para aislar/evitar que el PLC sufra fluctuaciones
  4. Después, la señal se envía al extremo de salida, es decir, al PLC

El módulo de salida del PLC funciona de forma similar al módulo de entrada pero en el proceso inverso. Hace de interfaz entre la carga de salida y el procesador.

Así que aquí la primera sección sería la sesión lógica y la sección de potencia viene a continuación.

Módulo de interfaz de comunicación

Para transferir información entre la CPU y las redes de comunicación, se utilizan módulos de E/S inteligentes.

Estos módulos de comunicación ayudan a conectar con otros PLC y ordenadores que se encuentran en una ubicación remota.

¿Cómo funciona un PLC?

El sistema PLC tiene algunas instrucciones a través de las cuales un usuario puede hacer una lógica dependiendo de cómo quiera controlar el proceso.

Estas instrucciones son de lógica simple de bits, comparación, temporizador y contador, matemático, etc.

Se requieren algunos conocimientos básicos para entender y crear un programa de control. Hay principalmente tres pasos para controlar el proceso en el PLC

  • Monitorizar el estado de las entradas
  • Ejecutar el programa de control
  • Actualizar el estado de las salidas

Como el PLC es un controlador específico, ejecuta este programa una y otra vez. Toma muy poco tiempo para ejecutar este ciclo una vez y este tiempo se llama tiempo de escaneo. Este tiempo de escaneo es muy pequeño, por lo general en ms.

Todos los estados de las entradas y salidas deben ser almacenados en la sección de memoria del PLC. La sección de memoria también almacena información compleja como respuestas de cálculos matemáticos, escalamiento de entradas analógicas, y salidas de otra información compleja.

No importa cuántas entradas y salidas se añadan, todos los PLC suelen realizar las mismas funciones.

 

pasos del funcionamiento de un PLC
Pasos del funcionamiento de un PLC

¿Cómo se programa un PLC?

La programación del PLC es una importante tarea de diseño e implementación de aplicaciones de control en función de las necesidades del cliente.

Un programa de PLC consiste en un conjunto de instrucciones, ya sea en forma textual o gráfica, que representa la lógica a implementar para aplicaciones industriales específicas en tiempo real.

Un software de programación de PLC específico proviene de un hardware del PLC de un fabricante específico que permite la entrada y el desarrollo del código de la aplicación del usuario, que puede ser finalmente descargado en el hardware del PLC.

Este software también garantiza una interfaz hombre-máquina (HMI) como representación gráfica de las variables. Una vez que este programa se descarga en el PLC, se coloca en modo de ejecución, entonces el PLC funciona con continuidad de acuerdo con el programa.

Hay muchos lenguajes de programación disponibles para configurar un sistema PLC. A continuación te describo los más utilizados.

Diagrama de Escalera o Ladder (LD)

El diagrama de escalera es un lenguaje de programación gráfico que emula los circuitos del hardware lógico de los relés. El programa subyacente utiliza expresiones booleanas que se traducen fácilmente en interruptores y relés.

Diagrama de bloques (SFD)

En el diagrama de bloques, las entradas y salidas se conectan en bloques mediante líneas de conexión.

Los bloques de función se utilizan principalmente para realizar tareas repetitivas como arranques, control en bucle cerrado, bucles PID, etc.

Texto Estructurado (ST)

El texto estructurado es un lenguaje de programación diferente a la lógica de escalera, pero te permite hacer las mismas cosas y más con mucho menos espacio (visualmente y en términos de memoria del procesador).

En realidad se parece mucho a otros lenguajes de programación más tradicionales como C++ o Java, pero está diseñado específicamente para los PLC.

Lista de Instrucciones (IL)

La lista de instrucciones fue uno de los primeros lenguajes de programación para PLC. Este lenguaje se considera un lenguaje de bajo nivel, lo que significa que está muy cerca del código máquina, el lenguaje binario que la CPU de un ordenador ejecuta directamente.

Con el lenguaje de lista de instrucciones, cada instrucción, o comando de máquina, se coloca en una nueva línea. Las instrucciones constan de operadores, operandos y modificadores, utilizando mnemónicos para los operadores (por ejemplo, «A» para «y» o «MOV» para «mover»).

Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC)

El diagrama de funciones secuenciales es también un lenguaje de programación gráfico que es similar a un diagrama de flujo como la lógica.

En este lenguaje de programación del PLC, el programa se divide en pasos que actúan como una función principal.

Los pasos consisten en una acción que ocurre cuando el programador quiere que ocurra. Los pasos pueden ser activos o inactivos.

Las transiciones son las instrucciones que se utilizan para mover el programa de un paso a otro.

Tipos de PLC

Los dos tipos principales de PLC son el PLC fijo/compacto y el PLC modular.

PLC compacto

Dentro de una misma caja, habría muchos módulos. Tiene un número fijo de módulos de E/S y tarjetas de E/S externas. Por lo tanto, no tiene la capacidad de ampliar los módulos. Cada entrada y salida se decide por el fabricante.

PLC modular

Este tipo de PLC permite la expansión múltiple a través de «módulos», por lo que se denomina PLC modular. Se pueden aumentar los componentes de E/S. Es más fácil de usar porque cada componente es independiente de los demás.

 

por qué se utilizan los PLC

¿Por qué las empresas de fabricación deben utilizar PLC?

Los autómatas programables están presentes en las empresas manufactureras debido a su inherente simplicidad y flexibilidad. Son lo bastante potentes como para adaptarse a múltiples entornos y tareas, pero tan sencillos como para que incluso los técnicos sin conocimientos previos de programación puedan aprender con rapidez.

Hay características específicas de los PLC que los convierten en la opción preferida para las industrias que dependen de estos sistemas como ya hemos comentado anteriormente. Vamos a ver algunas de ellas.

Los PLC son fáciles de programar

Cuando alguien destaca la flexibilidad de un sistema PLC como su ventaja, se refiere a que estos sistemas pueden ser programados por todo tipo de profesionales, con independencia de su nivel o experiencia.

Esto significa que son tan fáciles de trabajar para un técnico como para un operario.

También se puede ampliar un sistema PLC programándolo para que siga una serie de instrucciones si se cumplen determinadas condiciones.

Con una gama tan amplia de usos en todas las industrias, los trabajadores de cada empresa tendrán su propio conjunto de habilidades.

Cuando se utiliza un PLC, la facilidad de programar la lógica de control en el sistema significa que no se necesita a alguien experto en los matices de los lenguajes informáticos para reescribir los programas cuando cambia una tarea o una aplicación.

Los PLC pueden ofrecer un entorno de programación unificado

Los PLC son el método preferido para controlar, medir y llevar a cabo tareas en aplicaciones industriales y de fabricación complejas porque funcionan bien con otros sistemas.

En definitiva, los PLC funcionan bien con PC, PAC (controladores de automatización programables), dispositivos de control de movimiento y los HMI.

Sin embargo, para ser eficaz, el entorno unificado debe estar bien planificado y no debe ser demasiado difícil de manejar para el usuario.

No obstante, los PLC situados dentro de un entorno de programación más amplio permiten a los usuarios con un nivel básico de conocimientos acceder a múltiples funciones que se comunican entre sí, alimentándose de datos y realizando tareas complejas.

Los PLC recogen datos fiables

El número de entradas que se establece en un sistema PLC depende del usuario. Esto significa que no hay límite en el número de fuentes de datos, ni en la cantidad de datos que entran.

Los dispositivos de medición, los sensores y los controles de movimiento pueden recoger varios parámetros, por lo que depende del usuario definir cómo se recogen estos datos y cómo se muestra la salida.

Los PLC pueden utilizarse para el mantenimiento predictivo

Dado que los PLC están siendo equipados con mayor memoria y capacidad de procesamiento hoy en día, pueden ser programados para realizar tareas complejas y avanzadas. Una de estas tareas es el mantenimiento predictivo.

En una fábrica conectada, que es una de las características de la cuarta revolución industrial, un equipo puede conectarse con otros procesos y ser responsable de su funcionamiento.

Por lo tanto, el mantenimiento predictivo puede aumentar de modo significativo la eficiencia y hacer que el tiempo de inactividad sea un evento menos frecuente y menos catastrófico.

El mantenimiento predictivo comienza con el mantenimiento preventivo. Si un equipo concreto alcanza un umbral preprogramado, se activa un sensor que indica al técnico que el equipo necesita mantenimiento o sustitución.

Posteriormente, se recogen suficientes informes como puntos de datos propios para comunicar al sistema qué factores predicen el desgaste o un problema inminente.

Por otro lado, los PLC interactúan con un SCADA para mostrar los programas de mantenimiento o permitir la configuración flexible de nuevas pautas de mantenimiento.

¿Por qué fallan los PLC?

Los PLC funcionan sin parar para traducir continuas cadenas de comandos para la maquinaria correspondiente, por lo que pueden tener problemas y averías.

Entre las razones más comunes por las que los sistemas de control PLC fallan se encuentran los fallos de los módulos, los cortes de energía y las malas conexiones de red.

Los problemas de fallo de los PLC también pueden derivarse del sobrecalentamiento, la humedad y las interferencias electromagnéticas.

Para combatir los problemas de los sistemas basados en PLC, los técnicos de mantenimiento de las fábricas deben inspeccionar sus sistemas para asegurarse de que estos problemas no se les vayan de las manos.

Es cierto que un PLC está diseñado para funcionar en entornos difíciles. Dicho esto, incluso el código de mando más complejo puede tener problemas si está sujeto a apagones, caídas de tensión o cualquier cosa que pueda ser físicamente perjudicial para los circuitos.

Por lo tanto, es crucial saber con exactitud qué es lo que causará el fallo del PLC y cómo detener y prevenir este problema.

A continuación te voy a mostrar las causas principales que pueden provocar el fallo de un PLC y algunos consejos que nosotros utilizamos para localizar y reparar la avería.

Módulos de entrada/salida y dispositivos de campo

En cuatro de cada cinco casos en los que falla un PLC, el problema se reduce a uno de los tres factores siguientes

  • Fallo del módulo de entrada/salida (E/S)
  • Problemas con un dispositivo de campo
  • Problemas con la fuente de alimentación

Cuando se produce un problema con uno de estos componentes, el problema se pone de manifiesto con interrupciones del proceso en curso. En algunos casos, el proceso se detiene de repente.

Cada uno de estos problemas niega al sistema PLC la señal que necesita para ejecutar una secuencia. Para remediar estos problemas, un técnico debe de examinar el software del sistema para determinar la raíz del problema, que normalmente se debe a un determinado punto de E/S.

Una vez que el técnico localiza el módulo de E/S afectado, puede rastrear el alcance del problema de un extremo a otro.

En esta situación puede haber varios problemas, como los siguientes:

  • Error en la configuración del PLC
  • Un bloque de terminales suelto
  • Problemas con los cables
  • Un interruptor automático estropeado.

En algunos casos, el módulo de E/S puede necesitar ser reemplazado. Para los sistemas que han estado intactos durante muchos años, esto puede ser difícil. Un módulo más nuevo podría ser incompatible con los componentes más antiguos que componen el sistema en cuestión.

Cuando una o más entradas actúan de forma irregular o fallan por completo, normalmente significa que hay un error en el PLC o en la fuente de alimentación.

El primer paso es ver si el problema tiene su origen en el módulo de E/S. El siguiente paso es ver si los cables o la fuente de alimentación han causado el problema en cuestión.

Si ninguno de esos componentes es el origen del fallo, el siguiente paso es inspeccionar los dispositivos de campo.

Las partes del sistema que están físicamente separadas del módulo de E/S deben tener sus configuraciones comprobadas para ver si hay errores.

Con cualquier dispositivo de campo, un problema también podría ser el resultado de daños en los circuitos, que a veces son el resultado de la exposición a la humedad.

Conexión a tierra

Para que un PLC y su personal de mantenimiento permanezcan seguros, es esencial una correcta conexión a tierra. La conexión a tierra también sirve como barrera acústica que protege contra el ruido blanco eléctrico.

Cada vez que un técnico eléctrico revisa un PLC, debe examinar el cableado de tierra para determinar si hay algún problema.

Por ejemplo, un cable de tierra que se daña parcialmente por los elementos es susceptible de tener una capacidad restringida, incluso si todavía funciona hasta cierto punto.

Si la conexión a tierra del cable se afloja, eso también anularía su función. Los cables deben estar íntegros y conectados a tierra para enviar electricidad a un sistema PLC.

Los problemas que hay que buscar en el cableado de tierra incluyen daños en los cables y conexiones débiles.

Mientras el técnico realiza estas inspecciones, puede probar el cableado con un multímetro. Saber si el terminal de tierra del PLC es resistente al punto de conexión del equipo ayudaría a identificar la causa del problema.

Fallo de la fuente de alimentación

Para que un PLC pueda emitir el código de programación entre una entrada y una salida, el PLC debe tener un flujo de energía constante e ininterrumpido.

Cuando una fuente de alimentación se detiene, el problema puede deberse a varias causas. A pesar de los cortes debidos a los apagones locales, las fuentes más comunes de fallo de alimentación son los fallos de la red, las conexiones sueltas y los cables desgastados.

Para evitar la posibilidad de que se produzcan cortes de energía, la mayoría de las instalaciones industriales actuales cuentan con fuentes de energía de reserva.

En caso de apagón, la fuente de alimentación secundaria mantiene las funciones más vitales de la instalación en funcionamiento sin interrupción, o al menos el tiempo suficiente para poder apagarlas correctamente.

Algunas instalaciones utilizan lo que se llama un sistema de alimentación ininterrumpida, que funciona como una fuente de energía redundante.

Sin embargo, no todas las fábricas consideran esencial este proceso. En consecuencia, estas instalaciones podrían sufrir daños importantes en el sistema si se produce un corte de la fuente principal.

Los daños se deben a las descargas que reciben los componentes del sistema cuando se producen caídas de tensión o apagones. Una subida de tensión podría fundir varios componentes del sistema en caso de sobrecarga eléctrica, mientras que otros podrían no funcionar tan eficazmente como antes.

Además, los datos de los procesos pueden perderse durante un apagón si los operadores no pudieron guardar los datos antes del corte.

Lo peor de los cortes de energía en las instalaciones que no emplean refuerzos es el potencial de pérdidas.

En muchos casos, el corte será menor y sólo durará media hora o menos, pero el daño será permanente.

Con fuentes de energía de reserva, las instalaciones pueden superar fácilmente estos incidentes con poca o ninguna pérdida para un sistema PLC.

En algunos PLC, se instalan baterías para prolongar la alimentación cuando se produce un apagón.

De este modo, los datos pueden guardarse y el PLC puede apagarse correctamente mientras dure el apagón. Una vez que se reanuda la energía, el PLC puede reiniciarse correctamente.

 

Beneficios de un PLC

Interferencias por ruido eléctrico

Las interferencias de señales extrañas debidas al ruido eléctrico pueden afectar en gran medida al rendimiento de un PLC.

La causa más común de ruido eléctrico es la interferencia electromagnética, que suele producirse cuando se activa un motor grande o cuando cae un rayo cerca.

Otra causa de ruido eléctrico es la interferencia de radiofrecuencia, que puede ser el resultado de antenas y transmisores manuales cercanos.

Los daños causados por el ruido eléctrico pueden ir desde el bloqueo de un PLC hasta un fallo total.

Por ello, es vital que las instalaciones eviten la posibilidad de estas interferencias en la medida de lo posible. Si no lo hacen, pueden provocar largos tiempos de inactividad y costosos daños.

En una instalación industrial, los dispositivos portátiles que puedan causar interferencias deben estar prohibidos en la planta.

Además, toda la maquinaria de las instalaciones que pueda ser problemática en este sentido debe estar separada del PLC.

En caso de duda, pide a un ingeniero de servicio que te ayude a descubrir las formas más eficaces de aislar o amortiguar los componentes que puedan causar interferencias.

Pérdida de comunicación en la red

La mayoría de los sistemas de control PLC deben tener contacto con los equipos circundantes para funcionar correctamente. Estos equipos incluyen periféricos e interfaces hombre-máquina.

Estos componentes se conectan entre sí a través de cables ethernet, que pasan los comandos de un punto a otro.

Si una conexión entre dos dispositivos falla por cualquier razón, los dispositivos no pueden llevar a cabo sus funciones previstas según lo programado.

En consecuencia, la pérdida de comunicación suele provocar tiempos de inactividad en una instalación industrial. Cuando se realizan diagnósticos del sistema, los indicadores revelarán la raíz de la desconexión.

A veces, el fallo de comunicación tiene su origen en una unidad central de procesamiento (CPU).

Para proteger los sistemas de este tipo, los ingenieros deben inspeccionar con regularidad las conexiones entre las diferentes partes del sistema.

Al realizar estas inspecciones, los técnicos deben comprobar la infraestructura física de la red de un sistema en cada punto para asegurarse de que los avisos pueden activarse y terminarse según lo ordenado.

Cuando se añaden dispositivos adicionales al sistema, se deben realizar más inspecciones para garantizar que las nuevas conexiones son sólidas y que las antiguas no se interrumpen.

Para garantizar que las operaciones sigan siendo seguras, es necesario instalar el firmware con cada dispositivo nuevo, así como parches para salvaguardar los agujeros de seguridad.

El Calor y la humedad

Uno de los mayores peligros para los componentes electrónicos es el exceso de calor.

Un sistema PLC rodeado de equipos que emiten calor podría correr el riesgo de fallar si no se protege adecuadamente.

Como regla general, todos los equipos deben mantenerse a temperaturas muy por debajo del umbral máximo especificado por el fabricante.

De lo contrario, el PLC y/o la parte periférica podrían sobrecalentarse y dejar de funcionar de forma adecuada.

Por otro lado, los entornos húmedos pueden tener un efecto perjudicial en un PLC. Si la condensación no se detecta y se acumula dentro de un PLC, el controlador podría dejar de funcionar de repente.

En consecuencia, una instalación podría dejar de funcionar temporalmente a la espera de costosas reparaciones debido a problemas relacionados con el calor.

En las instalaciones con sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), el ajuste de refrigeración debe establecerse a un nivel que mantenga el área alrededor del PLC a una temperatura relativamente baja.

Cualquier cosa que genere calor a niveles suficientes debe mantenerse a una distancia segura del PLC.

Mientras el PLC pueda funcionar bien dentro de los niveles de temperatura recomendados por los fabricantes, el PLC no debería correr el riesgo de sufrir problemas de rendimiento relacionados con el calor.

Memoria dañada

La memoria de un PLC puede dañarse a causa de factores externos, como interferencias de frecuencia e interrupciones de energía.

Por ejemplo, cuando se produce una caída de tensión o un apagón, la descarga puede hacer que la unidad central de procesamiento no pueda leer el código.

Del mismo modo, un PLC que no es capaz de apagarse de forma adecuada debido a una pérdida repentina de energía podría no leer apropiadamente una vez que lo vuelvas a poner en marcha.

Para evitar la pérdida de memoria en el PLC, copia todos los datos en una unidad de almacenamiento extra.

Guarda las copias duplicadas lejos de fuentes de interferencias electromagnéticas, interferencias de radiofrecuencia o cualquier fuente de calor.

Ventajas de utilizar los PLC

El uso del PLC en la industria se ha convertido en una necesidad, especialmente para sustituir el sistema de cableado y el sistema de relés que se utilizaba en épocas anteriores.

Los usuarios están prefiriendo el PLC debido a los diferentes beneficios que ofrece este sistema de control programable.

Las ventajas de su uso incluyen:

  • Espacio reducido: Los PLC son dispositivos de estado sólido y por lo tanto son bastante compactos en comparación con los controladores cableados donde se utilizan dispositivos electromecánicos.
  • Mayor vida útil y fiabilidad: Estos dispositivos son muy resistentes. Las posibilidades de defectos/daños son menores, ya que los mecanismos móviles son mínimos.
  • Económico: Como la probabilidad de defectos es muy baja, se puede considerar como una inversión única. De esta manera, los PLC son sin duda los sistemas más económicos. El coste del PLC se recupera en un corto periodo de tiempo.
  • Ahorro de energía: El consumo medio de energía es sólo 1/10 de la energía consumida por un control equivalente basado en relés.
    • Facilidad de mantenimiento.
    • Sustitución modular.
    • Fácil resolución de problemas.
    • Diagnóstico de errores con la unidad de programación.
  • Gran flexibilidad: No es necesario volver a cablear si hay que realizar algún cambio. Puedes realizar funciones complejas como operaciones aritméticas, conteo, comparación, generación de retardo en el tiempo, etc. Tiene una velocidad de procesamiento muy alta y una mayor flexibilidad tanto en el proceso analógico como en el digital. También es  posible la programación «On Line»/»Off Line» en el mismo.
  • Menor tiempo de proyecto: El sistema de control cableado sólo puede construirse cuando la tarea está del todo definida. Sin embargo, en el caso del PLC, la construcción del controlador y el cableado son independientes de la definición del programa de control.
  • Almacenamiento y documentación más fácil: Esto se debe a su compatibilidad con PC-AT, impresora y disquete.

Conclusión

A medida que las empresas industriales y de fabricación adoptan la transformación digital que exigen sus segmentos, los PLC demuestran su valor ahora más que nunca. Su facilidad y sencillez fundamentales frente a la creciente complejidad los convierten en una solución flexible y cercana.

Una buena automatización y un buen control de los procesos son vitales en el mundo competitivo. Los trabajos de automatización basados en PLC hacen que las actividades de producción sean rentables. Los PLC pueden simplificar las operaciones complejas y reducir el tiempo de preparación.

Los profesionales que trabajan prefieren el sistema PLC cuando utilizan otras aplicaciones de IoT o en par con sistemas de control como sistemas SCADA.

Como sistema de control lógico, los PLC se adaptan bien a las tendencias de la Industria 4.0 que exigen la predicción de datos, la predicción del estado de error, la búsqueda de correlaciones entre dos o más flujos independientes de datos del PLC y la optimización del sistema.

La posición y el papel fundamental que ocupan los PLC también requieren que sean totalmente funcionales en todo momento. Existen mejores prácticas a las que pueden recurrir las empresas de fabricación para garantizar que estos componentes centrales funcionen siempre sin problemas.

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Somos Centro colaborador Siemens para la Formación en Automatización Industrial y Digitalización. Por tanto, integramos la tecnología de Siemens en nuestros cursos, así como el material didáctico y práctico.

Todos nuestros cursos son bonificables por FUNDAE.

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