2.6 Controladores Programables

Un controlador lógico programable (PLC, por sus sigias 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 (figura 19.1). Este tipo de procesadores se denomina lógico debido a que su programación básicamente tiene que ver con la ejecución de operaciones lógicas y de conmutación. Los dispositivos de entrada (por ejemplo, un interruptor) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un motor), 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. En un principio, el propósito de estos controladores fue sustituir la conexión física de relevadores de los sistemas de control lógicos y de sincronización. 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. Estas 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.

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. Los circuitos se disponen como líneas horizontales, es decir, como si fueran los peldaños de una escalera, sujetos entre las dos líneas verticales. La muestra los símbolos estándar básicos que se utilizan, así como un ejemplo de peldaños en un diagrama de escalera.

Cuando se dibuja la línea de circuito de un peldaño, las entradas siempre preceden a las salidas y siempre debe haber por lo menos una salida por cada línea. Los peldaños deben empezar con una o varias entradas y terminar con una salida.

Las entradas y las salidas están numeradas y la notación utilizada depende del fabricante del PLC; por ejemplo, en la serie F de PLC Mitsubishi antes de un elemento de entrada hay una X y antes de un elemento de salida, una Y; la numeración empleada es la siguiente:

Entradas        X400-407,410-413

X500-507, 510-513 (24 entradas posibles)

Salidas          Y430-437

Y530-537 

Entrada/salida análoga

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.

Un PLC equipado con canales de entrada analógica se puede aprovechar para seguir una función de control continuo, es decir, un control PID Por ejemplo, para un control proporcional de una entrada analógica se lleva a cabo el siguiente conjunto de operaciones:

1.Convertir la salida del sensor en una señal digital.

2.Comparar la salida del sensor convertida con el valor requerido del sensor, es decir, el valor de calibración, y obtener la diferencia. Esta diferencia es el error.

3.Multiplicar el error por la constante de proporcionalidad Kp.

4.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.