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  • Prof. Danilo Navarro. Universidad De Oriente. Julio 2001. 1

    EL COMIENZO.

    1.1 Qu es un PLC?

    n PLC ( Controlador Lgico Programable) es un dispositivo electrnico de

    estado slido que puede controlar un proceso o una mquina y que tiene

    la capacidad de ser programado o reprogramado rpidamente segn la

    demanda de la aplicacin. Fue inventado para remplazar los circuitos secuenciales

    basados en rels que eran necesarios para el control de las mquinas. El PLC

    funciona monitoreando sus entradas, y dependiendo de su estado, activando y

    desactivando sus salidas. El usuario introduce al PLC un programa, usualmente va

    Software, lo que ocasiona que el PLC se comporte de la manera deseada.

    Fig. 1 Aspecto fsico de un PLC.

    Los PLCs son usados en muchas aplicaciones: Maquinado de piezas,

    Embaladoras, Manipulacin de materiales, ensamblado automtico, y en general

    cualquier tipo de aplicacin que requiera de controles elctricos puede usar ms bien

    un PLC.

    Captulo

    1

    U

  • CAPITULO 1. EL COMIENZO.

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    Fig. 2 Aplicacin tpica de un PLC.

    Por ejemplo asmase que cuando un switch se activa, deseamos tambin

    activar una vlvula solenoide por un perodo de 5 segundos y luego apagarla sin

    importar el tiempo que el switch estuvo activado. Esto se puede hacer con un simple

    temporizador externo; pero, Qu tal si el proceso incluye 10 switch y 10

    selenoides?. Tambin, Qu si en el proceso es necesario contar cuantas veces

    cada switch se activo?. Obviamente se necesitaran una gran cantidad de contadores

    externos. Como se ve, mientras ms grande el proceso, mayor es la necesidad de un

    PLC, y por ejemplo en el caso descrito bastara con simplemente programar el PLC

    para que cuente sus entradas y mantenga activadas sus salidas por un cierto perodo

    de tiempo.

  • CAPITULO 1. EL COMIENZO.

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    1.2 Breve historia de los PLC.

    os PLCs fueron introducidos por primera vez a finales de 1960. La razn

    principal para introducir tal dispositivo fue la de eliminar el gran costo que

    representaba remplazar los sistemas de control basados en lgica de rels.

    En 1968, una expresa consultora llamada Bedford Associates (Bedford, MA) diseo

    para la General Motors un dispositivo de control que llamaron Controlador Digital

    Modular (Modular Digital Controller, MODICON) 084. Otras compaas al mismo

    tiempo propusieron esquemas de control basados en computadoras, uno de los

    cuales se bas en el PDP-8. El MODICON 084 represent el primer PLC en el

    mundo dentro de la produccin comercial.

    La razn principal que impuls este nuevo tipo de control fue que cuando

    cambiaba los requerimientos de produccin, tambin lo hacia el sistema de control, y

    esto se tornaba costoso sobre todo cuando los cambios eran frecuentes. Tambin,

    como los rels son elementos mecnicos, ellos tienen un perodo de vida limitado y

    adems requieren de un estricto programa de mantenimiento. Igualmente, la

    resolucin de problemas en la lgica de control era muy tediosa sobre todo cuando

    estaban involucrados gran cantidad de rels; y los paneles de control de las

    mquinas incluan cada vez ms funciones que si se utilizaba lgica a rels, estos

    incluiran cientos de ellos, lo que ocasiona el problema inicial del difcil cableado de

    los paneles.

    Estos nuevos controladores tambin tenan que ser fciles de programar por

    los ingenieros de planta y de mantenimiento. El tiempo de vida tenia que ser largo y

    los cambios en la programacin de las funciones deba ser fcilmente realizable.

    Tambin, los nuevos controladores deban poseer cualidades para resistir a los

    severos ambientes industriales. La respuesta a este lote de planteamientos era usar

    tcnicas de programacin que ya le fueran familiares a los tcnicos de

    plantas(diagramas de contacto: LADDER) y a la par remplazar los rels

    electromecnicos por unos que fueran de estado slido.

    L

  • CAPITULO 1. EL COMIENZO.

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    A mediados de los 70 la tecnologa dominante en los PLCs eran las maquinas

    secuenciadoras de estados y los bit-Slice based CPU. El AMD 2901 y 2903 eran

    bastante populares en los PLCs de Allen Bradley y en los de MODICON. Los

    microprocesadores convencionales carecan de la potencia para satisfacer los

    requerimientos de lgica en todo los PLCs excepto en los ms pequeos. Segn

    como los microprocesadores convencionales evolucionaron, en esa misma medida

    se construyeron PLCs cada vez ms grandes y potentes.

    Las posibilidades de comunicacin comienzan a aparecer aproximadamente

    en 1973. El primero de tales sistemas fue el ModBus de MODICON. Los PLCs

    pueden a partir de aqu comunicarse con otros PLCs distantes e intercambiar con

    ellos datos de las mquinas controladas. Igualmente se pueden usar para enviar y

    recibir voltajes variables lo que les permite entrar al mundo analgico.

    Desdichadamente, la carencia de estandarizacin acoplada con los continuos

    cambios tecnolgicos hicieron la comunicacin entre los PLCs un mar negro de

    redes y protocolos incompatibles.

    En los 80 se vio el intento por estandarizar las comunicaciones con el

    Protocolo de Automatizacin de la Manufactura de la General Motors (MAP). En este

    tiempo tambin se redujo el tamao de los PLCs y se hicieron programables

    mediante la programacin simblica desde computadores personales PCs en vez de

    mantener los terminales de programacin dedicados o programadores "handheld.

    Hoy, el PLC ms pequeo en el mundo es del tamao de un simple rel de control.

    En los 90 se vio una gradual reduccin en la introduccin de nuevos protocolos, y

    en la modernizacin de las capas fsicas de alguno de los ms populares protocolos

    que sobrevivieron a la dcada de los 80. El ultimo standard (IEC 1131-3) ha tratado

    de unificar los lenguajes de programacin de los PLCs bajo un nico standard

    internacional. Actualmente hay PLC que son programables en diagramas de Bloques

    de Funciones, Lista de instrucciones, C++ y texto estructurado, Diagrama de

    Contactos(LADDER) y GRAFCET al mismo tiempo.

  • CAPITULO 1. EL COMIENZO.

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    1.3 Caractersticas sobresalientes de los PLCs.

    v Poseen memoria voltil y no voltil. Tanto el programa de aplicacin escrito

    por el usuario como los datos internos del PLCs, normalmente es guardado en

    una RAM (memoria voltil), lo que le permite tener un acceso ms veloz a las

    instrucciones de programa y a los datos internos de registros, contadores,

    temporizadores, bits internos, etc. Tambin, una vez que se ha depurado el

    programa de aplicacin, los PLCs permiten la opcin de salvaguardar el

    programa en memorias tipo EEPROM (no voltiles) para as recuperar el

    mismo en caso de un corte muy prolongado de energa que ocasiona una

    perdida de datos de la RAM.

    Fig. 3 Tipos de memorias en un PLC.

    v Capacidad modular de entradas / salidas. Esto permite la combinacin de

    distintos niveles y tipos de seal de entrada, as como tambin el manejo de

    salidas para distintos tipos de carga. Igualmente si la aplicacin crece, y se

    requiere mayor nmero de entradas / salidas, casi sin ningn problema los

    PLCs pueden adecuarse al nuevo requerimiento.

    Fig. 4 Capacidad modular de los PLCs.

    v Autodiagnstico de fallas. El PLC monitorea el funcionamiento de su CPU,

    Memoria y circuito de interfases de entrada y de salida, e igualmente

  • CAPITULO 1. EL COMIENZO.

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    monitorea el correcto funcionamiento del programa de aplicacin. En ambos

    casos sealiza por medio de LEDs en su cara frontal el estado respectivo.

    Obviamente esta capacidad es de gran utilidad para efectos de mantenimiento

    y correccin de fallas.

    Fig. 5 Visualizador de status del PLC.

    v Programacin de la lgica de control. Esto permite la fcil adaptacin a los

    cambios en la lgica de operacin de las mquinas y procesos.

    Fig. 6 Lgica programada.

    v Capacidad para generar reportes y comunicarse con otros sistemas. Con esta

    facilidad se pueden integrar interfaces de explotacin Hombre-Mquina,

    sacndole al sistema mayor cantidad de informacin. Igualmente los PLCs

    pueden participar en redes de datos comunicndose con otros PLCs para

    formar sistemas de control distribuidos, o integrndose a las redes

    administrativas de la produccin.

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    Fig. 7 Capacidad de comunicacin.

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    1.4 Ventajas de los PLCs sobre la lgica a