Controlador lógico programable: ¿Qué es un autómata programable y cómo funciona?

La interconectividad se ha convertido en un componente cada vez más crítico de las instalaciones de fabricación modernas. A medida que los fabricantes siguen invirtiendo en dispositivos inteligentes como Industrial IoT, maquinaria conectada a la red y herramientas digitales similares, deben establecer una forma de comunicarse con sus equipos y automatizar los procesos con una intervención humana mínima.

En un entorno de fabricación más tradicional, las máquinas individuales y los sistemas de control están conectados entre sí directamente. Sin embargo, este tipo de configuración puede ser más compleja y más difícil de gestionar.

Los fabricantes modernos sortean este obstáculo instalando y utilizando controladores lógicos programables (PLC). En lugar de cablear físicamente cada máquina o pieza de equipo directamente a los sistemas de control pertinentes, los fabricantes conectan los equipos a los PLC, lo que permite un control más integrado del proceso de producción.

En este post, hablaremos de cómo se utilizan los controladores lógicos programables en las instalaciones de fabricación, qué ventajas ofrecen y cómo puede utilizarse Tulip como PLC para automatizar el control de procesos en las máquinas y herramientas digitales de sus operaciones.

Un controlador lógico programable es un pequeño ordenador programado para llevar a cabo acciones o salidas específicas basadas en las entradas que recibe junto con un conjunto de reglas específicas.

Los PLC se utilizan en una amplia gama de entornos comerciales e industriales, como aeropuertos, edificios de oficinas, ferrocarriles e instalaciones de fabricación. En este post, revisaremos las implicaciones de los PLC en el contexto de la fabricación específicamente.

La conexión de sus equipos y sistemas mediante un PLC difiere del enfoque más tradicional que implica el uso de sistemas lógicos de relés. Aunque los relés eléctricos funcionan para controlar procesos industriales de forma similar a un PLC, también presentan inconvenientes significativos en lo que se refiere tanto a la configurabilidad como al mantenimiento.

Dado que los bancos eléctricos están formados por un sistema de cableado físico, si alguna vez fuera necesario cambiar el funcionamiento del sistema, habría que recablear completamente las conexiones físicas.

Además, si se produjera un fallo en el sistema, sería necesario que el personal responsable patrullara todo el sistema para identificar la causa del problema reinante. Dependiendo de la complejidad del sistema, esto puede llevar una cantidad significativa de tiempo y recursos. He aquí un ejemplo de una sala de relés eléctricos como referencia.

Con la introducción de la electrónica de estado sólido y los microchips, la lógica de mando utilizada por los relés eléctricos se sustituye por la lógica de software, lo que hace que los PLC sean mucho más fáciles de configurar y mantener.

Además, los autómatas programables están construidos para soportar las condiciones más duras que suelen darse en los entornos industriales, lo que los hace ideales para las instalaciones de fabricación.

Para entender cómo funciona un PLC, hay que conocer su configuración estructural. Ésta presenta una unidad central de procesamiento intercalada entre un módulo de entrada y otro de salida. La CPU también está conectada a un dispositivo de programación, normalmente un ordenador de sobremesa.

Los fabricantes utilizan el ordenador para programar la CPU del autómata programable. Este programa proporciona a los controladores los pasos lógicos para procesar los datos entrantes.

Los equipos de la fábrica se conectan a los módulos de entrada y salida, en función del proceso deseado. En varios casos comunes, los fabricantes tienen interfaces hombre-máquina (HMI ) conectadas también al módulo de entrada.

El autómata obtiene las entradas de los equipos y de la HMI. A continuación, la CPU del controlador ejecuta el programa lógico para determinar el tipo de señal que debe enviar al módulo de salida para efectuar el cambio en el equipo deseado.

Este programa podría controlar varios sistemas complejos, como el control de válvulas, los cierres de seguridad, la modulación de la temperatura y otros procesos de producción que requieren una estrecha supervisión o automatización.

Con la proliferación de más maquinaria en las instalaciones de fabricación, las empresas han recurrido a la búsqueda de nuevas formas de automatizar los procesos y racionalizar la producción. El aumento de la automatización llevó a la adopción del uso de controladores de lenguaje programable para conectar y controlar las distintas máquinas, dispositivos, sensores, etc. Algunas de las ventajas que los autómatas programables proporcionan a los fabricantes son:

Programación más sencilla: Como ya se ha comentado, los sistemas de relés obligan a los fabricantes a lidiar con complicadas secuencias lógicas, lo que hace que todo el proceso resulte más difícil. Los PLC, por el contrario, pueden programarse en lenguajes de programación básicos para controlar diversas aplicaciones industriales.

Mayor flexibilidad: Si los fabricantes necesitan ajustar sus procesos de producción, pueden hacerlo fácilmente utilizando un PLC. Esto se debe a que el programa lógico puede editarse fácilmente a través del ordenador conectado, a diferencia de tener que descablear y recablear todo un circuito de relés. Esto facilita la localización de averías y el mantenimiento a lo largo del tiempo.

Mayor fiabilidad: Los menores requisitos de cableado en la automatización centrada en PLC presentan menos posibilidades de conexiones físicas poco fiables. De este modo, los procesos de fabricación pueden continuar de forma más fiable.

Tiempo de respuesta rápido: Los fabricantes modernos necesitan respuestas instantáneas a los eventos que se producen en la fábrica. Los PLC controlan la maquinaria en tiempo real, lo que les permite responder a las entradas de forma inmediata.

Por ejemplo, si la temperatura de una máquina empieza a dispararse, el PLC puede apagarla casi instantáneamente para evitar un suceso más catastrófico.

Físicamente robustos: Los PLC están construidos para ser robustos, lo que los hace resistentes a condiciones de fábrica potencialmente extremas como el calor, el polvo y los residuos.

Al recurrir a los autómatas programables para la automatización de la producción, los fabricantes deben tener en cuenta algunos factores clave antes de adquirir un PLC.

Entre ellas se incluyen:

• Compatibilidad del sistema: Los fabricantes deben saber si el PLC que han elegido es compatible con sus sistemas de fabricación actuales. Además, el PLC también debe ser compatible con la tensión de la toma de corriente de la fábrica.

• Velocidad de procesamiento: La CPU del autómata programable debe poseer una velocidad de procesamiento suficiente para gestionar los distintos procesos y funciones de una instalación determinada.

• El número de puertos: Es inteligente asegurarse de que el PLC tiene suficientes puertos de entrada y salida para cubrir las necesidades de la fábrica.

• Capacidad de E/S analógicas: Algunos autómatas programables sólo pueden manejar procesos simples de encendido/apagado, es decir, funciones discretas. Sin embargo, algunas operaciones de fabricación tienen procesos analógicos, que requieren un controlador lógico programable que pueda manejar variables continuas.

• Durabilidad: Muchos fabricantes colocan los PLC cerca de los equipos de interés. Por lo tanto, es importante asegurarse de que puede soportar factores ambientales industriales como las altas temperaturas.

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