Un controlador lógico programable (PLC. por sus siglas en inglés) se define como un dispositivo electrónico digital que usa una memoria programable para guardar instrucciones y llevar a cabo funciones lógicas, de configuración de secuencia, de sincronización, de conteo y aritméticas, para el control de maquinaria y procesos.Este tipo de procesadores se denominalógico debido a que su programación básicamente tiene que ver con la ejecución de operaciones lógicas y de conmutación.
Los dispositivos de entrada y los dispositivos de salida que están bajo control, se conectan al PLC; de esta manera el controlador monitorea las entradas y salidas, de acuerdo con el programa diseñado por el operador para el PLC y que éste conserva en memoria, y de esta manera se controlan máquinas o procesos. Los PLCs tienen la gran ventaja de que permiten modificar un sistema de control sin tener que volver a alambrar las conexiones de los dispositivos de entrada y de salida; basta con que el operador digite en un teclado las instrucciones correspondientes. Lo anterior permite contar con un sistema flexible mediante el cual es posible controlar sistemas muy diversos entre sí, tanto en tipo como en complejidad.
Si bien los PLCs son similares a las computadoras, tienen características específicas que permiten su empleo como controladores. Éstas son:
1. Son robustos y están diseñados para resistir vibraciones, temperatura, humedad y ruido.
2. La interfaz para las entradas y las salidas está dentro del controlador.
3. Es muy fácil programarlos, así como entender el lenguaje de programación. La programación básicamente consiste en operaciones de lógica y conmutación.
Estructura básica: Un PLC en esencia consta de una unidad central de procesamiento (CPU), memoria y circuitos de entrada/salida. La CPU controla y procesa todas las operaciones dentro del PLC. Cuenta con un temporizador cuya frecuencia típica es entre 1 y 8 MHz. a. A través del sistema de bus se lleva información y datos desde y hacia la CPU, la memoria y las unidades de entrada/salida. Los elementos de la memoria son: una ROM para guardar en forma permanente la información del sistema operativo y datos corregidos; una RAM para el programa del usuario y memoria buffer temporal para los canales de entrada/salida.
El usuario puede modificar los programas en la RAM. Sin embargo, para evitar que estos programas se pierdan durante una interrupción del suministro de energía eléctrica, en el PLC se utiliza una batería, para mantener el contenido de la RAM por determinado tiempo.
Procesamiento de la entrada y salida: La forma básica de programación más común en los PLC es la programación de escalera. Ésta especifica cada una de las tareas de un programa como si fueran los peldaños de una escalera.
La secuencia que sigue un PLC para realizar un programa se resume de la siguiente manera:
1. Explora las entradas asociadas a un peldaño del programa de escalera.
2. Solución de la operación lógica de cada una de las entradas.
3. Encendido/apagado de las salidas del peldaño.
4. Continua con el siguiente peldaño y repite los pasos 1, 2, 3.
5. Continua con el siguiente peldaño y repite los pasos 1, 2 y 3.
6. Continua con el siguiente peldaño y repite los pasos 1,2 y 3.
Y así sucesivamente, hasta finalizar el programa.
Los peldaños del programa tipo escalera se exploran de acuerdo con la secuencia respectiva.
Existen dos métodos para el procesamiento de entradas/salidas:
1. Por actualización continua
2. Por copiado masivo de entradas/salidas
Programación: La programación de un PLC mediante diagramas de escalera consiste en la elaboración de un programa de manera similar a como se dibuja un circuito de contactos eléctricos. El diagrama de escalera consta de dos líneas verticales que representan las líneas de alimentación.
Retención: Con frecuencia se presentan situaciones en las que es necesario mantener energizada una bobina, aun cuando ya no exista la entrada que proporciona la energía. Para lograr lo anterior se utiliza lo que se conoce como circuito de retención. Éste es un circuito de autososteni-miento, ya que después de ser cnergizado mantiene ese estado hasta que recibe otra entrada. Es decir, recuerda su último estado.
Secuenciamiento: Con frecuencia se presentan dos situaciones de control que requieren secuencias de salidas; la conmutación de una a otra salida se controla mediante sensores.
Mnemónicos: Para introducir el programa en el PLC una manera es traducir el programa escalera en instrucciones conocidas como mnemónicos; en este caso, cada línea de código corresponde a un elemento de la escalera; a continuación éstos se introducen en el panel de programación o en la computadora y se traducen a lenguaje de máquina. Los mnemónicos difieren de un fabricante a otro.
Temporizadores: Para especificar un circuito de temporización hay que indicar cuál es el intervalo de temporización, así como las condiciones o eventos que producirán la activación y paro de dicho temporizador.
Saltos: Una función frecuente en los PLCs es la de salto condicional. Mediante ésta se designan programas para que, si existe cierta condición, se produzca un salto en la secuencia de ejecución del programa a otra sección de éste.
Manejo de datos: Las operaciones que los PLC pueden realizar con palabras de datos, en general incluyen:
1. Transporte de datos.
2. Comparación de la magnitud de los datos, es decir, mayor que, igual a, o menor que.
3. Operaciones aritméticas como la suma y la resta.
4. Conversiones de decimales codificados en binario (BCD) a binario y octal.
Se requieren direcciones de memoria para las instrucciones de datos; los espacios de la memoria reseñados para almacenar datos se conocen comoregistros de datos.
Desplazamiento de datos: Para desplazar datos la instrucción correspondiente debe contener la instrucción de desplazamiento de datos, la dirección de origen de los datos y la dirección de destino de éstos.
Comparación de datos: En general, los PLCs realizan comparaciones de datos como menor, igual a(= o EQU), menor o igual que, mayor que mayor o igual que y diferente. Para comparar datos, el programa emplea una instrucción de comparación, la dirección de origen de los dalos y la dirección de destino.
Operaciones aritméticas: Algunos PLC sólo efectúan operaciones aritméticas de suma y resta; otros cuentan con más funciones aritméticas. La instrucción para sumar o restar en general requiere la instrucción, el registro que contiene la dirección del valor que se va a sumar o a restar, la dirección de la cantidad a la que se va a añadir o a restar el valor y el registro en donde se guardará el resultado. el símbolo de escalera utilizado para la suma, con OMRON.
La suma o la resta se pueden usar para modificar el valor de determinado valor de entrada de un sensor, quizás un término de corrección o corrimiento, o para alterar valores predeterminados de tempo-rizadores o contadores.
Conversiones de código: Todas las operaciones internas de la CPU de un PLC se realizan utilizando números binarios. Si la entrada es una señal decimal, se usa una conversión para obtener un decimal codificado en binario (BCD). De igual manera, si se necesita una salida decimal, se debe realizar la conversión respectiva. La mayoría de los PLC cuentan con estas conversiones.
Entrada/salida analógica: Es frecuente encontrar sensores que producen señales analógicas, así como actuadores que requieren señales analógicas. Por ello, algunos PLC deben tener un módulo para conversión de señales analógicas a digitales en los canales de entrada, así como un módulo para conversión de señales digitales a analógicas en los canales de salida.
Convertir la salida del sensor en una señal digital.
Comparar la salida del sensor convertida con el valor requerido del sensor
Multiplicar el error por la constante de proporcionalidad Kp.
Transferir este resultado a la salida que va al convertidor de señal digital a analógica y utilizar el resultado como señal de corrección para el actuador.
Selección de un PLC: Al evaluar la capacidad y tipo de PLC necesario para llevar a cabo una tarea, los factores que se deben tener en cuenta son:
1. ¿Qué capacidad de entrada/salida se requiere?
2. ¿Qué tipo de entradas/salidas se requieren?
3. ¿Qué capacidad de memoria se necesita?
4. ¿Qué velocidad y capacidad debe tener la CPU?
