Qué es un PLC y cómo controla las máquinas
Autor: Redacción Domeny.ForSale Publicado
En pocas palabras: Un PLC es un dispositivo industrial programable que lee señales de sensores y pulsadores, ejecuta un programa almacenado y controla el funcionamiento de las máquinas. Puede, por ejemplo, poner en marcha una cinta transportadora, abrir una válvula o mantener la temperatura de un depósito. Está diseñado para trabajar en determinadas condiciones industriales, pero sus capacidades y su resistencia dependen del modelo concreto.
¿Qué significa PLC y para qué sirve?
PLC son las siglas del inglés Programmable Logic Controller, es decir, controlador lógico programable. «Programable» significa que las reglas de funcionamiento se definen en un programa, en lugar de montar un nuevo circuito de conexiones eléctricas cada vez. «Lógico» se refiere a la toma de decisiones a partir de condiciones; por ejemplo: si el depósito está lleno, apaga la bomba.
Los PLC se utilizan en líneas de producción, máquinas de envasado, instalaciones de agua, sistemas de ventilación y sistemas de transporte de materiales. Además de tomar decisiones sencillas, realizan cálculos, miden tiempos, cuentan productos y regulan los parámetros del proceso. Sin embargo, no todos los modelos son adecuados para el control rápido de movimiento o para gestionar una instalación compleja.
Por lo general, el PLC funciona de forma autónoma una vez iniciado el programa. El ordenador se utiliza principalmente para crear el programa, cargarlo en el PLC y realizar tareas de diagnóstico; no necesita permanecer conectado durante el funcionamiento de la máquina.
¿De qué se compone un PLC?
Los principales componentes de un PLC son el procesador que ejecuta el programa, la memoria, la alimentación y las entradas y salidas, también llamadas I/O. En un controlador compacto, muchos de estos elementos se encuentran en una misma carcasa. Un diseño modular permite elegir módulos independientes según las necesidades de la instalación.
Las entradas proporcionan al controlador información sobre el estado de la máquina. Las salidas transmiten órdenes a los actuadores, es decir, a los elementos que realizan una acción física. Habitualmente se distinguen:
- Entradas digitales: leen dos estados, por ejemplo, un pulsador presionado o suelto, o una pieza presente o ausente.
- Salidas digitales: activan y desactivan señales de control, por ejemplo, para una lámpara o la bobina de un relé.
- Entradas analógicas: leen un valor dentro de un intervalo, por ejemplo, una presión transmitida mediante una señal de 4–20 mA.
- Salidas analógicas: fijan un valor, por ejemplo, la velocidad de un accionamiento mediante una señal de tensión o corriente adecuada.
Por lo general, el PLC no alimenta directamente el motor. Lo controla mediante un contactor, un variador de frecuencia u otro sistema de accionamiento seleccionado adecuadamente. El tipo de señal, la tensión y la carga admisible de la salida deben ser compatibles con el dispositivo conectado.
El controlador también puede disponer de puertos de comunicación para intercambiar datos con otros dispositivos. Un panel HMI, o pantalla de operador, permite consultar el estado de la máquina, modificar ajustes y confirmar mensajes. Sin embargo, no es lo mismo que un PLC: el panel permite manejar la máquina, mientras que el controlador ejecuta la lógica de control.
¿Cómo toma decisiones un PLC? Ejemplo de un depósito
En un ciclo de funcionamiento típico, el PLC lee las entradas, ejecuta el programa y actualiza las salidas; después repite esta secuencia. La duración del ciclo depende, entre otros factores, del modelo del dispositivo, de la longitud del programa y de las comunicaciones. Algunas tareas se ejecutan periódicamente o cuando se produce un evento, por lo que es necesario consultar la documentación para conocer cómo se ejecuta realmente el programa.
Imagina un depósito con dos sensores de nivel y una bomba de llenado. El programa puede seguir este procedimiento:
- Cuando el nivel del líquido baja por debajo del sensor inferior, el controlador ordena que se ponga en marcha la bomba.
- La bomba sigue funcionando cuando el líquido vuelve a cubrir el sensor inferior: el programa recuerda que el llenado ha comenzado.
- Cuando el líquido alcanza el sensor superior, el PLC apaga la bomba.
- Si el llenado tarda demasiado, el programa detiene la bomba y genera una alarma.
Los dos umbrales evitan que pequeñas variaciones del nivel provoquen encendidos y apagados frecuentes de la bomba. Este ejemplo también muestra que el programa debe contemplar no solo el funcionamiento normal, sino también un fallo del sensor, la falta de suministro de líquido y el comportamiento tras un corte de alimentación. Se trata de una ilustración de la lógica, no de un proyecto completo de la instalación.
¿Cómo se programa un PLC y en qué se diferencia de un ordenador?
El programa se crea en un entorno compatible con el controlador concreto. Entre los lenguajes habituales se encuentran LD, o lenguaje de contactos, que recuerda al esquema de un circuito de relés; FBD, que utiliza bloques de funciones conectados entre sí; y ST, o texto estructurado. La disponibilidad de lenguajes, herramientas de prueba y licencias depende del fabricante y del modelo.
En comparación con un ordenador de oficina típico, el PLC está concebido principalmente para ejecutar tareas de control de forma predecible y trabajar con señales industriales. Esto no significa que todos los PLC sean más rápidos que un ordenador. Los ordenadores industriales también pueden controlar máquinas si cuentan con el software y el hardware adecuados.
Un microcontrolador, por su parte, es un circuito integrado que puede servir de base para desarrollar un dispositivo de control propio. El PLC es una plataforma lista para usar, con interfaces, funciones de diagnóstico y herramientas de programación. Una placa de prototipos con un microcontrolador suele requerir un diseño adicional de la alimentación, las protecciones y las conexiones antes de poder funcionar en una instalación industrial.
¿Cómo elegir un PLC y cuáles son sus límites en materia de seguridad?
Empieza por elaborar una lista de los sensores y actuadores: su cantidad, los tipos de señales y la rapidez de respuesta necesaria. Después, comprueba las posibilidades de ampliación, la compatibilidad de las comunicaciones, las condiciones ambientales y la disponibilidad del software. Ten en cuenta también el coste de las licencias y del mantenimiento posterior, no solo el precio del controlador.
Confirma en la documentación vigente del fabricante los parámetros eléctricos, los tiempos de respuesta, las funciones disponibles y las limitaciones de la configuración concreta. El número de entradas y salidas, por sí solo, no basta para determinar si el dispositivo podrá controlar una máquina determinada.
Un PLC convencional no sustituye automáticamente al sistema de seguridad de la máquina. La parada de emergencia o la supervisión de los resguardos pueden requerir un relé de seguridad o un controlador de seguridad, además de un diseño adecuado de todo el circuito. La solución se elige a partir de una evaluación de riesgos; esta explicación no es una guía para diseñar sistemas de protección.
Si estás empezando a aprender, crea en un simulador un programa sencillo de llenado de un depósito. Comprueba no solo que la secuencia sea correcta, sino también qué ocurre cuando los sensores emiten señales contradictorias y al volver a poner el sistema en marcha: estas pruebas ayudan a comprender la función práctica del PLC.
Véase también: ¿Qué significa www?
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