Autómatas programables

Publicado por Konetia Automatizacion en

autómatas programables

Los autómatas programables hicieron su aparición en la industria a mediados de los años 60. Su nacimiento buscaba resolver los problemas de los sistemas de control mediante lógica cableada.

Un sistema automatizado a base de relés, contactores y temporizadores, resultaba muy costoso de reconfigurar, tanto por la complejidad en sí misma, el gran cableado que conllevaba, así como por la necesidad de contar con personal muy especializado.

Así pues, en el seno de la compañía General Motors nacería el primer autómata programable cuya principal limitación radicaba en el hecho de que sólo era capaz de trabajar con entradas y salidas digitales (si / no).

Autómatas programables ¿Qué son?

Los autómatas programables son en esencia sistemas de control secuencial, que poseen la capacidad de ser programados en diferentes lenguajes y cuya misión es gobernar automatismos en entornos industriales.

autómatas programables

Las múltiples y variadas alternativas que ofrecen los autómatas programables, brindan la posibilidad al usuario de realizar cambios en el programa que, de otro modo, implicarían grandes cambios en el cableado y resto de elemento.

En definitiva, cualquier cambio del programa, por pequeño que sea, puede reportar en un ahorro de material (cableado, actuadores, etc.) e incluso en mano de obra en la instalación, en comparación con un sistema de lógica cableada.

Estructura de los Plc

autómatas programables

Al nivel más básico, la estructura interna de un autómata programable o PLC se puede resumir en el siguiente esquema

Memoria

memoria automata programable

La memoria de los autómatas programables les permiten almacenar información de diferente naturaleza. Bien puede tratarse del propio programa o de los datos que necesita a nivel interno para poder funcionar.

El autómata programable estructura su memoria en tres áreas diferentes: 

  • Área de datos:Almacena los datos de la configuración de software
  • Área de programa Aquí se almacena el programa desarrollado por el usuario.
  • Área de configuración del sistema Su finalidad es guardar los datos de la configuración del programa del usuario (número de entradas salidas, marcas utilizadas, temporizadores, etc.)

A su vez, dentro de un autómata encontramos distintos tipos de memoria.

ROM

Es la memoria de solo lectura. Ante una pérdida de suministro eléctrico, los datos existentes en la ROM no se pierden. 

En la ROM se hallan los datos de configuración, sin los cuales el autómata programable no podría iniciarse.

A su vez, existen diferentes tipos de memoria ROM:

  • PROM. Memoria ROM que puede ser programada por el usuario. La contrapartida es que esta programación no puede ser modificada.
  • EPROM. por sus siglas, Erasable Programmable ROM. Programable y borrable tantas veces como el usuario quiera. Este borrado puede tardar unos 20 minutos y se realiza mediante rayos UV.
  • EEPROM. Electrically Erasable Programmable ROM. Esta tipología de memoria permite el borrado eléctricamente de una forma instantánea y seleccionable.
  • Flash EPROM. Memoria con la que el sistema de borrado se realiza completamente y de forma instantánea, pero no seleccionable.

RAM

Ésta es la memoria de lectura y escritura donde se almacenan los programas realizados por el usuario.

Ante un fallo eléctrico, esta memoria se puede borrar, por ello los autómatas están dotados de una batería tampón, que se encarga de mantener esta memoria alimentada ante una caída del suministro.

Al igual que sucede con la ROM, existen diferentes tipos de memoria RAM:

  • SRAM o Static RAM. Tal y como indica su nombre, las celdillas de memoria están hechas con biestables y no necesitan refrescar su contenido para mantener los datos.
  • DRAM o Dynamic RAM. Cada bit se almacena en un condensador. Requiere menor tamaño de almacenamiento que su hermana SRAM, pero los condensadores tienen una pérdida de carga, y como consecuencia, necesitan refrescar su contenido constantemente.
  • NV-RAM. Non-Volatile RAM (RAM No Volátil). Se trata de una RAM a la que se le ha incorporado una batería de litio para que, en caso de desconectar la alimentación, la batería mantenga los datos. Aunque estas baterías tienen un precio muy elevado, pueden tener una duración de hasta unos 10 años.

CPU

La CPU o Unidad Central de Procesamiento se encarga fundamentalmente de ejecutar los programas y controlar el correcto funcionamiento del autómata.

Unidades de entradas y salidas

El autómata debe de estar en contacto con su entorno, para ello dispone de una serie de entradas y salidas, a través de las cuales recibir señales para poder accionar actuadores.

Estos módulos pueden ser escalables, de forma que, dependiendo del automatismo o proceso a controlar, es posible incluir más o menos.

Además también existen módulos de entradas y salidas tanto digitales como analógicos. Mientras que los primeros tratan señales discretas (1 y 0), los segundos son capaces de trabajar con señales reales que aportan un nivel de tensión o una intensidad determinada.

El tratamiento de estas señales analógicas requiere un tratamiento especial en la CPU del autómata.

Buses

Se encargan de la unión entre los diferentes puntos del sistema. También existen varios tipos dependiendo de su desempeño de funciones.

  1. Bus de datos. Contiene la información de entrada y de salida de la CPU
  2. Bus de direcciones. Identifica los dispositivos y la memoria que están conectados a la CPU.
  3. Bus de control. Utilizado, como bien define su nombre, para controlar la lectura o escritura de los datos desde la CPU hasta el dispositivo.

Programación de autómatas programables

Los autómatas programables, por sí mismos, no son capaces de realizar función alguna. A través de la programación, el técnico configura cómo debe comportarse.

En resumen, la programación indica al autómata qué salidas debe activar en función de las entradas recibidas, marcas internas definidas por el programador, marcas internas del sistema, o cualquier otro disparador externo que haya sido configurado.

Pero como no podía ser de otra manera, aunque esté bastante estandarizado, cada fabricante de autómatas tiene sus propios lenguajes, aunque éstos se pueden clasificar en varios tipos.

Tipos de lenguaje de programación de Autómatas Programables

Aunque como te decía antes que cada fabricante tiene su lenguaje, todos se hallan enmarcados dentro del estándar IEC 1131-3. 

Por lo general se pueden dividir entre lenguajes de tipo gráfico o de tipo textual.

Mientras los de tipo textual emplean comandos similares a los empleados en los lenguajes de programación empleados en informática, los de tipo gráfico emplean bloques que representan contactos, entradas, salidas, etc.

Formas de representación de un programa

Existen diferentes formas de representar un programa. Los más empleados son los siguientes:

Esquema de Contactos

El diagrama de escalera o ladder fue de los primeros lenguajes de alto nivel que apareció en la programación de autómatas.

Consta de líneas verticales que representan la alimentación y se emplean símbolos eléctricos propios de circuitos de conmutación para la programación de las funciones de mando.

Este lenguaje es usado normalmente en programaciones simples. Puesto que no es siempre posible traducir las funciones o listas de instrucciones a este lenguaje

Lista de Instrucciones

Este lenguaje se suele utilizar para un gran abanico de aplicaciones. En su contra tiene la complejidad de su estructura y la necesidad de conocimiento, por parte del programador, de todas las instrucciones para la realización de las operaciones.

En general es muy parecido al lenguaje ensamblador.

En términos generales, este lenguaje emplea instrucciones supeditadas al cumplimiento de una condición

Esquema de Funciones

Se representan gráficamente con símbolos las operaciones lógicas que conforman el programa.

Se suelen emplear las instrucciones lógicas del tipo AND, OR, NOR, etc.

No son muy utilizados, pero en ciertos casos puede venir muy bien su sencillez y la facilidad de interpretación que aportan.

Lenguaje programa automata siemens
Ejempplo de programa para autómata Siemens
Lenguaje de programacion automatas
Ejemplo de programa para autómata Schneider

Ventajas y desventajas de los autómatas programables

Realmente, hoy en día, no podemos hablar de desventajas. El PLC es el “cerebro” de cualquier sistema automatizado, vieniendo a aportar únicamente ventajas. Entre ellas encontramos:

  1. Robustez frente a otros elementos de control.
  2. Fiabilidad en la ejecución del programa
  3. Facilidad de instalación en diferentes ámbitos y atmósferas.
  4. Posibilidad de ampliaciones futuras.
  5. Seguridad integrada para la correcta ejecución del programa (Watch-Dog)
  6. Lenguaje de programación variado y estandarizado.

Principales fabricantes de PLC’s

Son muchos los fabricantes de autómatas que podemos encontrar en el mercado. En Konetia nos centramos en los siguientes fabricantes:

  1. Siemens
  2. Schneider Electric
  3. Omron
  4. Allen Bradley
  5. Beckhoff
  6. Panasonic
  7. Mitsubishi

Si necesitas más información o necesitas ayuda en cuanto a autómatas programables o automatización industrial, estaremos encantados de atenderte.


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