Estado Del Arte De Los Plc

Estado del arte de los PLC Definición El primer prototipo de PLC fue conocido en el año de 1969 gracias a un proyecto de la industria General Motors Hydramatic División (Fábrica de transmisores para los vehículos de la General Motors). Surgió debido a la necesidad de tener un sistema de control aliado con una computadora para tomar el control de la producción y dejar a un lado los sistemas ambiguos de cableado que se usaban. (Prieto, Paloma, 2007) Gracias al uso de los relés en los procesos de control, empieza a crearse una lógica correspondiente a las operaciones que debían cumplir las maquinas autómatas. Permitiendo a los empleadores, reducir la carga de trabajo en sus empleados por el resurgimiento de una nueva fuente de trabajo, más eficaz, que le permitía además tener el control sobre la cantidad que podría elaborar las maquinas a diario. (Prieto, Paloma, 2007)

Fig. 1. Esquema básico funcionamiento del PLC. Fuente: (Prieto, Paloma, 2007)

Fue fundamental la existencia de las computadoras en ese siglo. Debido a la necesidad de desarrollo de los PLC y su teoría que inspiró a crear un artefacto que pudiera tomar el control sobre los procesos de la demanda en la industria; aunque la limitante fuera el devenir en la inversión inicial de estos equipos. (Prieto, Paloma, 2007) Características principales Se mencionan como características de los PLCs aquellos que implementan funcionalidades debido a su espacio y estructura lógica. Estos dispositivos pueden clasificarse en función de sus ventajas y diseños dependiendo de la necesidad: PLC Nano Son denominados Nano, por su tamaño reducido o compacto. Este tipo de dispositivos son los más buscados en el mercado. Permiten su fácil adecuación en proyectos de casas inteligentes. Su diseño es reducido a 100 entradas y/o salidas que ayudan a la fácil configuración en módulos especiales. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)

Fig. 1.1 PLC tipo Nano. Fuente: (SENA, 2013)

Algunos de sus usos son: 

Arrancadores de motores

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Mando de bombas

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Máquinas de embolsado

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Mando de compuertas

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Centros de formación

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Calefacción, climatización y ventilación

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Embotelladoras

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Transporte

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Sistemas automáticos de equipos, etc. PLC Compacto

El PLC compacto es un dispositivo que trae la fuente de poder, su CPU y los módulos de entrada y salida en un solo espacio destinado, donde se pueden graduar el número de entradas y/o salidas dependiendo de la necesidad. Su arquitectura es mayor a los PLC nano con alrededor de 500 entradas y salidas. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)

Fig. 1.2 PLC tipo compacto. Fuente: (SENA, 2013)

Este diseño le permite contar con las siguientes características: 

Son de menor costo a comparación de los PLC modular

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La operatividad es básica ya que cuenta con respaldo de la CPU

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Es adaptable a ambientes hostiles

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Su configuración al nivel de programación es fácil. Solo el operador debe tener en consideración el direccionamiento de las instrucciones.

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Cuenta con expansiones de entrada y salida PLC Modular

Estos PLC son muy especiales, ya que pueden ser configurados según la necesidad del proyecto. Cada una de sus etapas es diferente de acuerdo a su funcionalidad. Lo más importante en el entorno de desarrollo es el cerebro (CPU), con ello la capacidad de memoria y software requerido para su adecuación al entorno. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)

Fig. 1.3 PLC tipo modular. Fuente: (SENA, 2013) El PLC Modular, contiene unos elementos esenciales que conforman el controlador final. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)

Estos se refieren así: 

El Rack

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La fuente de poder

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La Memoria

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Los módulos de entrada y salida

Este tipo de configuración, existe desde los PLC de familia Micro que pueden llegar a soportar una gran cantidad de información en sus periféricos. Tipos de lenguajes de programación para PLC Los lenguajes de programación nos indican las técnicas que debemos emplear para poder escribir el programa que queremos ejecutar según el tipo de PLC. Básicamente, es necesario prestablecer el software con el cual vamos a traducir el programa del lenguaje computadora a humano. (Jose Carlos; Villajulca, 2012)

Fig. 1.4 Lenguajes de programación PLC. Fuente: (Mateos, 2001)

Este tipo de lenguajes, enmarcan diferentes formas graficas en el programa como se verán en resumen en los siguientes apartados. Lenguajes gráficos Diagrama de escalera (LD) El Diagrama de escalera, consiste en una recopilación de códigos con información simbólica, estos identifican una instrucción propia del programa que se está ejecutando. (Martinez P. A., 2002)

Fig. 1.5 Lenguaje mnemónico (LD). Fuente: (mikroe.es, 2016) El programador debe verse en la capacidad de conocer cada fabricante; pues existen diferentes códigos y una nomenclatura diferente para darle valor a las variables que contenga el programa. Este lenguaje se le apoda el nombre de diagrama de contactos, sin embargo, más conocido como escalera, es una recopilación de circuitos conectados en paralelo a través de una línea de corriente directa (cd) o de corriente alterna (ac). (Martinez P. A., 2002)

Además, se identifica a través de símbolos que representan los elementos de entrada (sensores). Diagrama de bloques funcionales (FBD) El diagrama de bloques funcionales, permite una integración mucho más familiar en el aspecto gráfico donde las características funcionales del programa, se representan mediante bloques lógicos o aritméticos. La programación específica de este lenguaje, permite el procesamiento de datos en paralelo y los diagramas de bloques reemplazan de manera absoluta a la lógica escalera en los PLC más sofisticados. (Suarez, 2016)

Fig. 1.6 Function Block Diagram (FBD). Fuente: (Suarez, 2016) Otra característica de los (FBD), es su identidad frente a las funciones que posee para ganar potencia en el uso de detección de flancos, contadores, temporizadores, entre otros. Es capaz de ejecutar varias copias como se desee en un mismo bloque funcional; a cada copia se le denomina instancia y lleva asociado un término con estructura de datos que contiene sus variables de entrada, de salida e internas a diferencia del resto de las instancias. (Suarez, 2016)

Entradas analógicas:  Su funcionamiento se rige en el convertidor A/D interno del microcontrolador. Actualmente para estos PLCs, se maneja resolución de 10 Bit y se entrega valores de 0 a 1023. Por medio de un divisor de voltaje, se podrá determinar el valor que se conmuta en ese momento.

Cuando la tensión nominal es de 12V, el valor medido puede oscilar entre 0 y 13.2V; lo cual, cada digito entrega aproximadamente 0,015V, es decir, 15,0Mv.  Cuando la tensión nominal es de 24V, el valor medido puede oscilar entre 0 y 26.4V; lo cual, cada digito entrega aproximadamente 0,03V, es decir, 30,0Mv. Entradas digitales:  Al igual que las entradas análogas, su comportamiento puede depender de la conmutación.  Un estado alto, será un indicativo ON y un estado bajo, correspondientemente significará un valor OFF. Los niveles lógicos de la tensión en los PLCs, están definidos según el suministro de nivel en el voltaje Logik como se indican a continuación: (Conelcom Gmbh, 2016) 

0 – 12V 0 .. 3,6V

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1 – 12V 9 .. 13,2V

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0 – 24V 0 .. 7,2V

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1 – 24V 18 .. 26,4V

Es importante aclarar que para las entradas digitales, la corriente no debe superar los 3Ma. Entradas digitales (I ..) Este tipo de entradas, son solo de uso digital. Si se detecta un 1 lógico, el actuador o LED Ax indicará que está activo el servicio por ese puerto. En caso contrario, el LED se apagará.

Este tipo de información es interactiva para el operario, ya que le permite identificar de manera rápida el estado actual de la entrada. (Conelcom Gmbh, 2016) Se ha considerado los siguientes niveles lógicos, dependiendo de la tensión de alimentación Lógica. 

0 – 12V 0 .. 3,6V



1 – 12V 9 .. 13,2V



0 – 24V 0 .. 7,2V



1 – 24V .. 26,4V

Entradas de interrupción (IN0 e IN1) Los PLCs Controllino, incorporan 2 entradas de interrupción importantes para el desarrollo de la programación. Con estas entradas, el programador podrá medir las operaciones que provengan de la conmutación y de esta manera, se entendería como un comportamiento eléctrico el valor entregado; pero no solo basta el valor de la entrada, también se puede ejecutar subrutinas en el nivel de cambio de entradas. (Conelcom Gmbh, 2016) Salidas Los PLCs Controllinos, tienen asignadas salidas en el estándar High-Side-Switch; también salidas Half-Bridge para solo PLCs de referencia Mega. Adicional se podrá compartir salidas de relés sin inconveniente para la potencia. Al igual que los microprocesadores Arduino; estos PLCs manejan salidas para motores en especial en PWM (Pulse Width

Modulation). A continuación, se explicarán los tipos de salidas y su característica (Conelcom Gmbh, 2016) 

Salida digital (D0..Dx) Para las salidas digitales de referencia (High-Side-Switch) y HalfBridge (solo MEGA) se tiene unas marcaciones con la simbología “D0 .. Dx” en la parte superior de la carcasa del controllino. Estas terminales realizan la conmutación de la tensión en las salidas y se puede cargar con 2A – 12V ó 24V. (Conelcom Gmbh, 2016)