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IntroducciónDe una manera general podemos definir al contro-

lador lógico programable como toda máquina electróni-ca diseñada para controlar en tiempo real y en medioindustrial procesos secuenciales de control. Su progra-mación y manejo pueden ser realizados por personalcon conocimientos eléctricos o electrónicos, sin previosconocimientos sobre informática.

Los Controladores Lógicos Programables, (PLCs,Programable Logic Controller) nacieron a finales de ladécada de los 60s y principios de los 70s. Las indus-trias que propiciaron este desarrollo fueron las automo-trices. Ellas usaban sistemas industriales basadas enrelevadores (relés), en sus sistemas de manufactura.

Buscando reducir los costos de los sistemas decontrol, la General Motors preparó en 1968 algunas es-pecificaciones detallando un "Controlador LógicoProgramable" . Estas especificaciones definían un sis-tema de control por relevadores que podían ser asocia-dos no solamente a la industria automotriz, sino prácti-camente a cualquier industria de manufactura. Estasespecificaciones interesaron a ciertas compañías talescomo GE-Fanuc, Reliance Electric, MODICON, DigitalEquipment Co., de tal forma que el resultado de su tra-bajo se convirtió en lo que hoy se conoce como Contro-lador Lógico Programable.

Los PLCs surgen como equipos electrónicos susti-tutos de los sistemas de control basados en relevado-res (relés), que se hacían más complejos lo que arroja-ba ciertas dificultades en cuanto a la instalación de losmismos. Los altos costos de operación y mantenimien-to y la poca flexibilidad y confiabilidad de los equiposcomo así también el costo excesivo, impulsaron el de-sarrollo de los nuevos autómatas.

Los primeros PLCs se usaron solamente comoreemplazo de relevadores, es decir, su capacidad sereducía exclusivamente al control On-Off (de dos posi-ciones) en máquinas y procesos industriales. De hechotodavía se siguen usando en muchos casos como ta-les. La gran diferencia con los controles por relevadorfue su facilidad de instalación, ocupan menor espacio,

costo reducido, y proporcionan autodiagnósticos senci-llos. En la década de los 70s con el avance de la elec-trónica, la tecnología de los microprocesadores agregófacilidad e inteligencia adicional a los PLCs generandoun gran avance y permitiendo un notorio incremento enla capacidad de interface con el operador, ampliaciónde datos, uso de términos de video, desarrollo de pro-gramas, etc.

De a poco se fue mejorando la idea inicial de losPLCs conviertiéndose en lo que ahora son, SistemasElectrónicos Versátiles y Flexibles.

El Control Lógico Programable es ideal para seroperado en condiciones críticas industriales, ya que fuediseñado y concebido para su uso en el medio ambien-te industrial.

Los PLC ofrecen muchas ventajas sobre otros dis-positivos de control tales como relés, temporizadoreselectrónicos, contadores y controles mecánicos comodel tipo tambor.

Cuando se decidió implementar un sistema diferen-te para mejorar el desempeño industrial de una empre-sa, los ingenieros de la General Motors pensaron quedicho dispositivo debería reunir las siguientes cualida-des:

1. El dispositivo de control debería ser fácil y rá -pidamente programable por el usuario con un míni -mo de interrupción.

2. Todos los componentes del sistema deberíanser capaces de operar en plantas industriales sinun especial equipo de soporte, de hardware o deambiente.

3. El sistema tenía que ser de fácil mantenimien -to y reparación. T enía que incluir indicadores destatus para facilitar las reparaciones y la búsquedade errores.

4. El sistema tenía que ser pequeño y debía con -sumir menor potencia que los sistemas de controlpor relevadores.

5. Tenía que ser capaz de comunicarse con unsistema central de datos para propósitos de moni -toreo.

Autómatas Programables y Controladores Lógicos

Capítulo 20

Teoría: Autómatas Programables y Controladores Lógicos ProgramablesSepa qué es un autómata, qué diferencias posee con una computadora y para qué sirve

Enciclopedia de Electrónica 3

6. Las señales de salida tenían que poder mane -jar arranques de motores y válvulas solenoides queoperan con la tension de red de C.A.

7. Debía ser competitivo en costo de venta e ins -talación, respecto de los sistemas en base a releva -dores.

Los PLC actuales no solamente cumplen estos re-quisitos sino que lo superan. El PLC actual es una com-putadora de propósito específico que proporciona unaalternativa más flexible y funcional para los sistemas decontrol industriales.

Es un aparato electrónico operado digitalmente queusa una memoria programable para el almacenamientointerno de instrucciones las cuales implementan funcio-nes específicas tales como lógicas, secuenciales, tem-porización, conteo y aritméticas, para controlar a travésde módulos de entrada/salida digitales y analógicas,varios tipos de máquinas o procesos. Una computado-ra digital que es usada para ejecutar las funciones deun controlador programable, se puede considerar bajoeste rubro, se excluyen los controles secuenciales me-cánicos.

Al PLC también se le puede definir como una"caja negra" en la que existen terminales de entra -da a los que se conectarán pulsadores, finales decarrera, fotoceldas, detectores, etc, terminales desalida a los que se le conectarán bobinas de con -tactores, electroválvulas, lámparas, etc, de tal for -ma que la actuación de esos últimos están en fun -ción de las señales de entrada que estén activadasen cada momento, según el programa almacenado.

La tarea del usuario se reduce a realizar el "progra-ma" que no es más que la relación entre las señales deentrada que se tienen que cumplir para activar cadasalida. De esta manera, los PLC deben incluir algún ti-po de dispositivo lógico programable.

¿Qué es la Lógica Programable?La lógica programable, es una familia de compo-

nentes que contienen conjuntos de elementos lógicos(AND, OR, NOT, LATCH, FLIP-FLOP, etc.) que puedenconfigurarse para que cumplan cualquier función lógicaque el usuario desee y que el componente soporte.

Podríamos decir que los DLP son la “antesala” delos PLC (controladores lógicos programables).

Estructura Básica de un PLD (DLP)

Un dispositivo programable por el usuario es aquelque contiene una arquitectura general predefinida en laque el usuario puede programar el diseño final del dis-positivo empleando un conjunto de herramientas de de-sarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pe-ro normalmente consisten en una o más matrices depuertas AND y OR para implementar funciones lógicas.Muchos dispositivos también contienen combinacionesde flip-flops y latches que pueden usarse como elemen-tos de almacenaje para entrada y salida de un disposi-tivo. Los dispositivos complejos contienen macrocélu-las. Las macrocélulas permiten al usuario configurar eltipo de entradas y salidas necesarias en el diseño. Hayvarias clases de dispositivos lógicos programables:ASICs, FPGAs, PLAs, PROMs, PALs, GALs, etc. Vea-mos brevemente cada uno de ellos:

Circuitos Integrados Específicos, ASIC Los ASIC (Circuitos Integrados de Aplicación Espe-

cífica) son dispositivos definibles por el usuario. A diferencia de otros dispositivos, pueden contener

funciones analógicas, digitales, y combinaciones deambas. En general, son programables mediante más-cara y no programables por el usuario. Esto significaque los fabricantes configurarán el dispositivo segúnlas especificaciones del usuario. Se usan para combi-nar una gran cantidad de funciones lógicas en un dis-positivo. Sin embargo, estos dispositivos tienen un cos-to inicial alto, por lo tanto se usan principalmente cuan-do es necesario una gran cantidad.

Memorias PROMLas PROM son memorias programables de sólo

lectura. Aunque el nombre no implica la lógica progra-mable, las PROM, son de hecho lógicas.

La arquitectura de la mayoría de las PROM consis-te generalmente en compuertas AND que alimentanuna matriz programable OR. Se usan principalmentepara decodificar señales de entrada con el objeto deobtener distintas combinaciones de salida.

Dispositivos Programables de Matriz, P ALLa arquitectura interna de estos componentes con-

siste en un conjunto de compuertas AND programablesque alimentan a otras OR fijas. Todas las entradas a lamatriz pueden ser combinadas mediante dispositivosAND entre sí, pero los términos AND específicos se co-nectan a términos OR específicos. Las PAL tienen unaarquitectura muy popular y son probablemente el tipode dispositivo programable por usuario más empleado.


4 Enciclopedia de Electrónica

Si un dispositivo contiene macrocélulas, comúnmentetendrá una arquitectura PAL. Las macrocélulas típicaspueden programarse como entradas, salidas, o entra-da/salida (e/s) usando una habilitación de tres estados.Tienen registros de salida que pueden usarse o no con-juntamente con el pin de entrada/salida asociado. Otrascombinaciones tienen más de un registro, varios tiposde realimentación en las matrices, y ocasionalmenterealimentación entre macrocélulas.

Matriz Lógica Genérica GALLas GAL son dispositivos de matriz lógica genérica.

Están diseñados para emular muchas PAL pensadaspara el uso de macrocélulas. Si un usuario tiene un di-seño que se implementa usando varias PAL comunes,puede configurar varias de las mismas GAL para emu-lar cada uno de los otros dispositivos. Esto reducirá elnúmero de dispositivos diferentes en existencia. Estosdispositivos son eléctricamente borrables.

Matrices Lógicas Programables, PLALas PLA son matrices lógicas programables. Estos

dispositivos contienen compuertas AND y OR progra-mables lo que permite a cualquier término AND alimen-tar cualquier término OR. Las PLA probablemente tie-nen la mayor flexibilidad frente a otros dispositivos conrespecto a la lógica funcional. Normalmente poseenrealimentación desde la matriz OR hacia la matriz ANDque puede usarse para implementar máquinas de esta-do asíncronas. La mayoría de las máquinas de estado,sin embargo, se implementan como máquinas sincró-nas. Con esta perspectiva, los fabricantes crearon un ti-po de PLA denominado Secuencial que posee registrosde realimentación desde la salida de la matriz OR ha-cia la matriz AND.

Dispositivos Lógicos Programables ComplejosLos PLDs complejos son lo que el nombre implica,

Dispositivos Complejos de Lógica Programable. Seconsideran PAL muy grandes que tienen algunas ca-racterísticas de las PLA. La arquitectura básica es muyparecida a la PAL con la capacidad para aumentar lacantidad de compuertas AND para cualquier compuer-ta OR fija. Esto se puede realizar quitando compuertasAND adyacentes o empleando compuertas AND desdeuna matriz. Esto permite que cualquier diseño puedaser implementado dentro de estos dispositivos.

Matrices de Compuertas Programables, FPGALas FPGA son Campos de Matrices de Puertas Pro-

gramables. Se trata de matrices de compuertas eléctri-

camente programables que contienen múltiples nivelesde lógica. Se caracterizan por altas densidades decompuerta, alto rendimiento, un número grande de en-tradas y salidas definibles por el usuario, un esquemade interconexión flexible, y un entorno de diseño similaral de matriz de puertas. No están limitadas a la típicamatriz AND-OR. Sin embargo, contienen una matriz in-terna configurable de relojes lógicos (CLBs) y un anillode circunvalación de bloques de e/s (IOBs). Cada CLBcontiene lógica programable combinacional y registrosde almacenamiento. La sección de lógica combinacio-nal es capaz de implementar cualquier función boolea-na de sus variables de entrada. Cada IOB puede pro-gramarse independientemente para ser una entrada, ysalida con control tri-estate (de tres estados) o un pinbidireccional. También contiene flip-flops que puedenusarse como buffers de entrada y salida. Los recursosde interconexión son una red de líneas que corren ho-rizontalmente y verticalmente las filas y columnas entreel CLBS.

Los interruptores programables conectan las entra-das y salidas de IOBS y CLBS a líneas cercanas. Laslíneas largas recorren la longitud entera del dispositivo,estableciendo intercambios para proporcionar una dis-tribución de señales críticas con la mínima demora odistorsión. Los diseñadores que usan FPGAs puedendefinir funciones lógicas en un circuito y revisar estasfunciones como sea necesario. Así, las FPGAs puedendiseñarse y verificarse en unos días, a diferencia de lasvarias semanas necesarias para las matrices de puertaprogramables.

Aplicación de los PLCEl PLC por sus especiales características de diseño

tiene un campo de aplicación muy extenso. La constan-te evolución del hardware y software amplía continua-mente este campo para poder satisfacer las necesida-des que se detectan en el aspecto de sus posibilidadesreales. Su utilización se da fundamentalmente en aque-llas instalaciones en donde es necesario realizar proce-sos de maniobra, control, señalización, etc, por lo tan-to, su aplicación abarca desde procesos de fabricaciónindustrial de cualquier tipo al de transformaciones in-dustriales, control de instalaciones, etc. Aunque el PLCfue originalmente diseñado como un dispositivo dereemplazo de control industrial, hoy se los emplea eninumerables aplicaciones para que cumplan las necesi-dades de los usuarios. Los PLC están diseñados modu-larmente y por lo tanto con posibilidades de poder ex-panderse para satisfacer las necesidades de la indus-



tria. Es importante que a la aplicación de un PLC sepueda considerar los beneficios de las futuras expan-siones.

Pero entonces, ¿qué es un PLC?Se entiende por controlador lógico programable

(PLC) a toda máquina electrónica diseñada para con-trolar en tiempo real y en medio industrial procesos se-cuenciales. Sin embargo, esta definición está quedan-do obsoleta, ya que han aparecido los micro-plc's, des-tinados a pequeñas necesidades y al alcance de cual-quier persona. Tal como comentamos, un PLC sueleemplearse en procesos industriales que tengan una ovarias de las siguientes necesidades:

Espacio reducido. Procesos de producción varia-

bles. Procesos de producción se-

cuenciales. Instalaciones de procesos

complejos. Necesidades de chequeo de

programación centralizada de laspartes del proceso.

De esta manera, son amplia-mente utilizados en el control demaniobras de máquinas, maniobrade instalaciones y en aplicacionesde señalización y control.

No podemos dejar de lado lospequeños PLCs para uso más personal (que se puedenemplear, incluso, para automatizar procesos en el ho-gar, como la puerta de un cochera o las luces de la ca-sa). Cabe aclarar que, si bien uno de los inconvenien-tes de utilizar estos dispositivos radica en la capacita-ción del personal que los va a utilizar, en la mayoría delas universidades de la especialidad, se enseña tanto elfuncionamiento como su empleo por lo cual es un te-ma superado. En cuanto al costo tampoco hay proble-ma, ya que hay PLCs para todas las necesidades y aprecios bajos.

Estructura de un PLC Todos los PLCs comerciales poseen una estructura

externa compacta en la que están todos los elementos(en un solo). Sin embargo, podemos decir que existenbásicamente dos formas externas de presentación delos PLCs, una modular y la otra compacta.

En cuanto a la estructura modular existen:

Estructura americana: separa las E/S del resto delautómata.

Estructura europea: cada módulo es una función(fuente de alimentación, CPU, E/S, etc.).

Los micro-plcs suelen venir sin caja, en formato kit,ya que su empleo no es determinado y se suele incluirdentro de un conjunto más grande de control o dentrode la misma maquinaria que se debe controlar.

En la figura 1 se muestra el diagrama en bloquescorrespondiente a la estructura interna de un PLC típi-co, en él podemos ver lo siguiente:

En la parte inferior del diagrama podemos observarla comunicación del PLC con el exterior, así tenemosRegistros de entrada y salida de datos y puertas de ex-pansión. A ellas se conectan las secciones de entraday de salida.

Sección de entradas: se trata de líneas de entra-da, las cuales pueden ser de tipo digital o analógico. Enambos casos se tienen rangos de tensión característi-cos, los cuales se encuentran en las hojas de caracte-rísticas dadas por el fabricante. A estas líneas conecta-remos los sensores, y las líneas de transmisión.

Sección de salidas: son una serie de líneas, quetambién pueden ser de caracter digital o analógico. Aestas líneas conectaremos los actuadores.

Tanto las entradas como las salidas están aisladasde la CPU según el tipo de autómata que utilicemos.Normalmente se suelen emplear optoacopladores enlas entradas y relés/optoacopladores en las salidas.

Un elemento importante es el microprocesador queforma parte del “corazón” de la CPU.



Figura 1



La unidad central de proceso (CPU) se encarga deprocesar el programa de usuario que le introduciremos.Para ello disponemos de diversas zonas de memoria,registros, e instrucciones de programa (parte superiordel diagrama en bloques).

Adicionalmente, en determinados modelos másavanzados, podemos disponer de funciones ya integra-das en la CPU; como reguladores PID, control de posi-ción, etc. Muchos equipos poseen una unidad de ali-mentación (algunas CPU la llevan incluida).

También se dispone de una unidad o consola deprogramación que nos permitirá introducir, modificar ysupervisar el programa de usuario.

Los dispositivos periféricos, como nuevas unidadesde E/S, más memoria, unidades de comunicación enred, etc, y las interfaces facilitan la comunicación delautómata mediante enlace serie con otros dispositivos(como un PC).

La MemoriaDentro de la CPU disponemos de un área de me-

moria, la cual posee “varias secciones” encargadas dedistintas funciones. Así tenemos:

Memoria del programa de usuario: aquí introducire-mos el programa que el PLC va a ejecutar cíclicamen-te.

Memoria de la tabla de datos: es la zona encarga-da de atribuir las funciones específicas del programa.Se suele subdividir en zonas según el tipo de datos (co-mo marcas de memoria, temporizadores, contadores,etc.).

Memoria del sistema: aquí se encuentra el progra-ma en código de máquina que monitoriza el sistema(programa del sistema o firmware). Este programa esejecutado directamenrte por el microprocesador/micro-controlador que posea el PLC.

Memoria de almacenamiento: se trata de una me-moria externa que empleamos para almacenar el pro-grama de usuario, y en ciertos casos parte de la memo-ria de la tabla de datos. Suele ser de uno de los siguien-tes tipos: EPROM, EEPROM, o FLASH.

Cada PLC divide su memoria de esta forma genéri-ca, haciendo subdivisiones específicas según el mode-lo y fabricante.

CPULa Unidad de proceso Central (CPU) es el corazón

del PLC. Es la encargada de ejecutar el programa deusuario mediante el programa del sistema (es decir, elprograma de usuario es interpretado por el programadel sistema). Sus funciones son vigilar que el tiempo deejecución del programa de usuario no exceda un deter-minado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A es-

ta función se le suele denominar Watchdog (perro guar-dián).

También se encarga de ejecutar el programa deusuario, crear una imagen de las entradas, ya que elprograma de usuario no debe acceder directamente adichas entradas.

Otra función es la de renovar el estado de las sali-das en función de laimagen de las mismasobtenida al final del ci-clo de ejecución delprograma de usuario.

Por último, tam-bién se encarga derealizar el chequeodel sistema. Para elloel PLC posee un ciclode trabajo, que ejecu-tará de forma conti-nua el diagrama deflujo mostrado en la fi-gura 2.

Unidades de E/SGeneralmente se dispone de dos tipos de E/S:

- Digital. - Analógica.

Las E/S digitales se basan en el principio de todo onada, es decir o no conducen señal alguna o poseen unnivel mínimo de tensión. Estas E/S se manejan nivel debit dentro del programa de usuario.

Las E/S analógicas pueden poseer cualquier valordentro de un rango determinado especificado por el fa-bricante. Se basan en conversores A/D y D/A aisladosde la CPU (ópticamente o por etapa de potencia). Es-tas señales se manejan a nivel de byte o palabra (8/16bits) dentro del programa de usuario.

Las E/S son leidas y escritas dependiendo del mo-delo y del fabricante, es decir pueden estar incluidassus imágenes dentro del área de memoria o ser mane-jadas a través de instrucciones específicas de E/S.

InterfacesTodo PLC, salvo casos excepcionales, posee la vir-

tud de poder comunicarse con otros dispositivos (comoun PC). Lo normal es que posea una interface seriedel tipo RS-232 / RS-422.

A través de esta línea se pueden manejar todas lascaracterísticas internas del controlador, incluida la pro-gramación del mismo, y suele emplearse para monito-rización del proceso en otro lugar separado.

Figura 2

Unidades de ProgramaciónLa programación del PLC puede ser hecha por una

unidad de programación que suele ser en forma de cal-culadora. Es la forma más simple de programar el equi-po, y se suele reservar para pequeñas modificacionesdel programa o la lectura de datos en el lugar de colo-cación del equipo. También se puede usar una consolade programación. Es un terminal a modo de ordenadorque proporciona una forma más cómoda de realizar elprograma de usuario y observar parámetros internosdel PLC. Desfasado actualmente.

El modo más empleado para programar un PLC esmediante una computadora tipo PC. Permite programardesde un ordenador personal estándar, con todo lo queello supone: ”herramientas más potentes, posibilidadde almacenamiento en soporte magnético, impresión,transferencia de datos, monitorización mediante soft-ware SCADA, etc”.

Para cada caso el fabricante proporciona lo necesa-rio, bien el equipo o el software/cables adecuados. Ca-da equipo, dependiendo del modelo y fabricante, puedeposeer una conexión a uno o varios de los elementosanteriores. En el caso de los micro-plc se escoge la pro-gramación por PC o por unidad de programación inte-grada en la propia CPU.

Dispositivos PeriféricosEl PLC, en la mayoría de los casos, puede ser am-

pliable. Las ampliaciones abarcan un gran abanico deposibilidades, que van desde las redes internas (LAN,etc.), módulos auxiliares de E/S, memoria adicional...hasta la conexión con otros autómatas del mismo mo-delo. Cada fabricante facilita las posibilidades de am-pliación de sus modelos, los cuales pueden variar inclu-so entre modelos de la misma serie.

La AutomatizaciónHasta aquí hemos dado “un panorama” sobre

los autómatas, representados básicamente por losControladores Lógicos Programables (PLC). Vere-mos ahora los mismos conceptos pero desde elpunto de vista de la automatización.

La automatización de un equipo o proceso in-dustrial consiste en la incorporación de un disposi-tivo tecnológico que se encarga de controlar su fun-cionamento en base a una serie de elementos defi-nidos con anterioridad.

El sistema que se crea con la incorporación deldispositivo, denominado genéricamente automatis-mo, es capaz de reaccionar ante las situaciones

que se presentan, ejerciendo la función de control parala que ha sido concebido.

Vea en la figura 3 el esquema en bloques que re-presenta a un sistema automático. Existe una unidadde control encargada de realizar todas las operacionesrelacionadas con el proceso que debe realizarse en for-ma automática; dicha UC recibe las informaciones pro-cedentes de sensores o captores que informan cam-bios físicos que tienen lugar como consecuencia de lafunción para la que se diseñó el sistema automático. Enfunción de la información recibida, la UC genera unaserie de órdenes que se transmiten al equipo o proce-so a través de accionadores que transforman las órde-nes recibidas en magnitudes o cambios físicos en elsistema.

Esto quiere decir que la automatización consiste enun sistema de lazo cerrado, en el que existe un conti-nuo flujo de información, desde el equipo o proceso ala Unidad de Control, y desde ésta a aquél. La informa-ción recibida en la UC se procesa según el programaque contenga el sistema (denominado algoritmo), delque se obtienen las órdenes que fijarán el funciona-miento del equipo o proceso industrial.

Por otra parte, la Unidad de Control es capaz deproporcionar información ya elaborada sobre el estadoy evolución del sistema, al operador mediante un siste-ma de monitoreo. Por otra parte el operador puede in-tervenir en el desarrollo del control mediante las consig-nas que modifican los parámetros del algoritmo de con-trol, o puede tomar el mando total pasando el sistemaa control manual, con lo cual dejará de operar automá-ticamente (esto significa que el sistema automáticotambién puede operar en forma manual).

Todo sistema automático persigue lo siguiente:

- Tener un buen sistema de calidad y confiabili -dad.



Figura 3



- Interpretar cambios que se produzcan, los quedeben ocasionar acciones que debe realizar el pro -ceso.

- Mejorar la productividad y dismimuir los cos -tos.

- Adaptarse con facilidad y en breve tiempo a loscambios del mercado (nuevos productos).

La evolución tecnológica ha permitido la realizaciónde automatismos cada vez más complejos. El nivel deautomatización no ha dejado de elevarse, recuerdo porejemplo, que en 1978 trabajaba en una compañía tele-fónica en la que realizaba el mantenimiento de una cen-tral electromecánica totalmente automática; a dichacentral se incorporó una nueva con tecnología total-mente electrónica, de programa almacenado, que cos-tó menos de la mitad que la primera, ocupaba la quintaparte del espacio que la primera y tenía 4 veces lasprestaciones de la electromecánica. En aquella épocadesconocía los alcances de un autómata programable,un PLC y ni que hablar de una computadora personal.Sin embargo, aprendí rápidamente que estaba en laspuertas de un cambio importante, las tecnologías ca-bleadas (que eran el corazón de la central electromecá-nica) ya estaban siendo reemplazadas por programasalmacenados. Esto nos lleva a decir que las tecnolo-gías empleadas en la automatización pueden clasificar-se en dos grandes grupos: tecnologías cableadas y tec-nologías programadas o programables, tal como puedeapreciar en la figura 4.

Los automatismos cableados se realizan en base auniones físicas de los elementos que constituyen laUnidad de Control. Tanto los sensores como los actua-

dores pueden ser neumáticos, hi-dráulicos o electrónicos, ya seanmediante relés o elementos elec-trónicos pasivos.

De lo dicho hasta ahora, y to-mando como base el ejemplo dadocon una central electromecánica,podemos decir que un automatis-mo cableado posee las siguientesdesventajas:

- Ocupa mucho espacio.- Es muy difícil realizar modi -

ficaciones o ampliaciones.- Es difícil la identificación y

resolución de problemas.- Es casi imposible realizar

funciones complejas con mode -rada cantidad de elementos.

Con el advenimiento de la tecnología programada,gran parte de estos problemas fueron rápidamente su-perados. Los miniordenadores se aplicaron allí dondela cantidad de información y la complejidad del algorit-mo de control hacían extremadamente complicado elempleo de equipos cableados; un campo particular-mente propicio fue el de la industria de proceso (quími-ca, petroquímica, etc.).

Cabe aclarar que la tecnología programada se hizofactible gracias a la aparición de los “Autómatas Pro -gramables” entre los que se encuentran los PLC (Con-troladores Lógicos Programables).

El autómata fue una alternativa a la aplicación delos equipos informáticos en la industria ya que éstos, sibien paleaban los inconvenientes de las técnicas ca-bleadas, aportaban una nueva problemática para suempleo generalizado en el control industrial debido aque se adaptaban poco a las condiciones del medio in-dustrial, requerían personal especializado para la pro-gramación, tenían un costo elevado del equipo, etc.

Los autómatas aportaron una disminución del costodel equipo haciendo posible la aplicación de un equipoinformático en aplicaciones relativamente pequeñas,pero todavía adolecía la problemática de adaptación almedio industrial y la necesidad de especialistas para suaplicación y mantenimiento.

Antecedentes de los PLCsEl primer Autómata trabajaba con una memoria de

ferritas, fácilmente reprogramable, y superaba las exi-

Figura 4

gencias de la General Motors. No tardó en extendersesu empleo a otras industrias. El Autómata se mostróparticularmente adaptado al control en las cadenas demontaje, es decir, en los procesos secuenciales. Parafacilitar su programación y mantenimiento por parte delpersonal de planta, el lenguaje empleado era el de lasecuaciones de Boole y posteriormente el esquema decontactos.

El Autómata Programable de uso industrial esun equipo electrónico, programable en lenguaje noinformático, diseñado para controlar , en tiempo realy en ambiente industrial, procesos secuenciales.

Hoy esta definición ha quedado “insuficiente” por laevolución del producto, paralela al desarrollo de los mi-croprocesadores, extendiéndose sus aplicaciones alcampo del control de procesos que requieren operacio-nes de regulación, cálculo, manipulación y transmisiónde datos y hasta el control de equipos electrónicos deconsumo a través de Internet.

En la figura 5 podemos ver una gráfica que descri-be cómo fue evolucionando la aplicación de autómatasprogramables conforme al avance del tiempo.

A principios de los 70 se incorpora la tecnología delmicroprocesador a los autómatas, lo que permite au-mentar sus prestaciones.

Así se logra mayor interacción entre el hombre y lamáquina, aumentando los niveles de seguridad, se co-mienzan a manipular datos y con ello es más fácil con-trolar procesos, se hizo posible realizar operacionesaritméticas. La aplicación de los primeros autómatasaumentó las prestaciones de la máquina ya que con la

capacidad de tratamiento numérico el autómata pudodesarrollar acciones correctivas sin detener el funciona-miento del proceso.

En la segunda mitad de la década de los 70 se me-joran considerablemente las prestaciones y el desarro-llo de elementos especializados. Se consiguen diferen-tes prestaciones gracias al aumento de la capacidad dememoria. Los sistemas de transmisión inalámbrico po-sibilitaron el manejo de entrada/salidas (E/S) remotas,tanto analógicas como numéricas, se consiguieron me-joras en el lenguaje de programación (instrucciones po-tentes), etc. Sus aplicaciones se extienden al control deprocesos, al poder efectuar lazos de regulación traba-jando con dispositivos de instrumentación. En esta eta-pa, el autómata desarrolla el control adaptativo sin in-tervención del operador. Otros campos de aplicaciónson el posicionamiento mediante entradas lectoras pa-ra codificadores y salidas de control de motores paso apaso, la generación de informes de producción, el em-pleo de redes de comunicación, etc.

En los 80 aparecen los microprocesadores comer-ciales a bajo costo, el 6800 de Motorola o el Z80 de In-tel (valuartes de la década del 70) fueron rápidamentesuperados por prototipos industriales, así aparecen losPICs, los COP, etc. Con el empleo de microcontrolado-res de estas características se consiguieron PLCs (au-tómatas) con las siguientes características:

- Alta velocidad de respuesta.- Reducción de las dimensiones.- Entradas y salidas inteligentes.- Mayor capacidad de diagnósticos de funciona -

miento.- Mayor capacidad de almacenamiento de datos.- Mejoras en el lenguaje: instrucciones de blo -

que, instrucciones de cálculo matemático con da -tos en notación de coma flotante.

- Lenguajes alternativos: Lenguaje de bloquesfuncionales, lenguajes de diagrama de fases(GRAFCET), y lenguajes de alto nivel (tipo BASIC).

Así han aparecido equipos pequeños y compactosque, junto con la reducción de los precios, ha hechoque la aplicación se extienda a todos los sectores in-dustriales. Los fabricantes han desarrollado familias deproductos que comprenden equipos desde 10 entra-das/salidas, hasta grandes controladores capaces degobernar hasta 10.000 E/S y memorias de 128kB. Elcampo de aplicación cubre desde el mínimo nivel deautomatización de una secuencia de enclavamientos,hasta el control completo de un proceso de produccióncontinua.



Figura 5

En la tabla 1 encontramos datos útiles que pode-mos tener en cuenta cuando hablamos de la clasifica-ción de los PLCs o autómatas industriales.

Constitución Básica del PLCEl Autómata Programable Industrial es una máqui-

na electrónica digital programable que está constituidapor dos elementos básicos:

- La unidad Central de Proceso (CPU).- El sistema de Entradas y Salidas (E/S).

Con estos dos elementos, se puede accionar sobrela máquina o proceso a controlar, pero existen otroscomponentes que aunque no for-man parte del controlador comoequipo, son necesarios para suaplicación. Estos componentes,generalmente denominados peri-féricos, son los equipos de pro-gramación, las unidades de diálo-go y prueba, las impresoras, etc.También pueden formar parte delsistema de control otros autóma-tas, equipos de control numérico(CNC), robots y ordenadores. Enla figura 6 se da el diagrama querepresenta al PLC con su entorno,lo que configura el sistema auto-mático completo.

La Unidad Central de Proce-so, que se considera formada porel procesador y la memoria, es laparte inteligente o el “corazón” delsistema y se encarga de realizarlas tareas de control interno y ex-terno mediante la interpretaciónde las instrucciones o códigos de

operación almacenados en la memoria, y los datos queobtiene de las entradas y que genera hacia las salidas.

El Sistema de Entradas y Salidas se encarga deadaptar la tensión de trabajo de los dispositivos decampo a la tensión con que trabajan los circuitoselectrónicos del PLC y proporciona el medio deidentificación de esos dispositivos ante el procesa -dor .

Como equipo electrónico constituido por circuitosque trabajan con niveles de tensión bajos, de 5 Vcc engeneral (aunque los hay de 24V), en su diseño y fabri-cación se tiene en cuenta que deben trabajar en un am-biente industrial, lo que significa condiciones adversaspor la existencia de vibraciones, ruidos, humedad, tem-peratura no controlada, y perturbaciones eléctricas pro-ducidas por la interferencia electromagnética (EMI) de-bida a la conmutación de grandes cargas, y la interfe-rencia de radiofrecuencia (RFI).

Cómo Funciona un Controlador Programable

Con el tiempo, los PLCs han evolucionado para re-ducir los problemas que causan las condiciones adver-



Fig. 6

Tabla 1 – Clasificación de los PLCs comerciales

Factores cuantitativos- Equipos pequeños: hasta 128 E/S; memoria de 1 a 4kB.- Equipos medianos: 128<E/S<500; memoria hasta 32kB.- Equipos grandes: más de 500 E/S; memoria hasta 128kB.

Factores cualitativos- Nivel 1: Control de variables discretas y numéricas, ope-

raciones aritméticas, y comunicaciones a nivel elemental.- Nivel 2: Control de variables discretas y numéricas, ope-

raciones matemáticas y manipulación de gran cantidad de datos.Empleo de E/S inteligentes y comunicaciones transparen-

tes procesador-procesador o en red.

sas que se presentan en la industria, con el objeto deaumentar al máximo la fiabilidad del controlador. Paraello, en el diseño y fabricación de un PLC de uso indus-trial, se siguen entre otros los siguientes procedimien-tos:

- Se emplean componentes electrónicos confia -bles, aptos para uso en la industria (no podría em -plearse un CA555 común, por ejemplo, dado que sedispararía sólo cada vez que existe una interferen -cia producida por el encendido de una máquina depotencia).

- Se proyectan los equipos para condiciones ex -tremas de trabajo: pruebas de interferencias, prue -bas de acoplamiento electrostático, verificación defuncionamiento bajo condiciones límites de tempe -ratura y humedad, etc.

- Se comprueban los componentes con simula -dores virtuales y computadoras.

- Se emplean métodos de montaje automatiza -dos.

- Se realiza la prueba controlada por computa -dora de todos los subconjuntos funcionales y delos módulos.

- Se proyectan operaciones de autodiagnóstico.- Una vez en funcionamiento, se debe realizar

una comprobación constante del sistema de entra -da-salida de datos.

Dijimos que en los sistemas con tecnología cablea-da, las ecuaciones de control (circuitos lógicos), se rea-lizan mediante uniones físicas entre los componentes,contactos de relé, resistencia-transistor, etc. En esta

tecnología, el tratamiento de la información se realizaen paralelo de modo que todas las variables ingresadasse procesan de acuerdo a una lógica establecida por el

programa con el objeto de tener un resultado que defi-nirá el funcionamiento del sistema (figura 7).

Los controladores lógicos programables empleanun procesador binario que es capaz de interpretar unaserie de códigos o instrucciones que especifican las ac-ciones a realizar en función del estado de las variablesdel sistema. El procesador puede interpretar una sólainstrucción en cada instante, aunque lo hace a gran ve-locidad (microsegundos); esta forma de actuar introdu-ce el concepto de tratamiento secuencial de la informa-ción, que se ilustra en la figura 8.

En el PLC las instrucciones se almacenan en unamemoria, que recibe el nombre de memoria de progra-ma y que, generalmente, es una EEPROM. El procesa-dor recoge los estados de las señales de entrada y losalmacena en otra memoria denominada tabla de E/S.

Las instrucciones ingresa una a continuación de laotra para ejecutar operaciones de acuerdo con las sen-tencias grabadas en la EEPROM, arrojando resultados

que también serán volcados en posicionesde memoria de datos para formar la tabla deE/S. Una vez finalizada la lectura del progra-ma, tiene lugar la “actualización” de estadosde E/S para lo que se transfieren a las sali-das los resultados obtenidos y se vuelven aalmacenar los estados de las entradas.

En un Autómata Programable existe untiempo de respuesta, cuya magnitud es fun-ción de la cantidad y complejidad de las ins-trucciones que forman el programa y de lavelocidad con que se ejecutan; durante laresolución del programa “el equipo ignora laevolución externa de la máquina o proceso”.En ciertas aplicaciones de evolución muyrápida esto puede llegar a ser un problemaya que llegará a perderse alguna informa-ción, y en consecuencia puede darse unfuncionamiento erróneo. J



Figura 7

Figura 8


Los Cableados en Autómatas y Sistemas de Control

El Cableado Externo DIN

Muchos problemas en instalaciones industriales seproducen en el diseño. Es imprescindible prestar aten-ción a la confiabilidad y facilidad de reparación, anteeventuales fallas, del cableado de un autómata. Porejemplo, según sea la norma empleada para el cableadoexterno del PLC, se deben tener en cuenta las posibles“puesta a masa” de los contactos de un relé o de cual-quier elemento de control, dado que esta es la falla máscomún que suele presentarse en una instalación, espe-cialmente cuando se trabaja en ambientes húmedos ode calor excesivo. Si no se siguen determinadas reglasbásicas, la incertidumbre que puede generarse a partirde una falla puede ser tan grande que a veces es hastaimposible reparar el sistema.

Por ejemplo,en la figura 1 semuestra un cir-cuito típico a re-lés en el cual noestá definidaninguna masa(cableado acep-tado por normasISO), es decir setiene un circuito

de “masa flo-tante”. Si porc u a l q u i e rmotivo sepusieran amasa losc o n t a c t o sdel interrup-tor S4 (figura2), con elcierre de S3

se activaría el relé K2, situación no deseada ya que di-cho relé solo se debería cerrar en el caso en que amboscontactos (S3 y S4 se cerraran). Al intentar verificar la fa-lla, sólo la encontraríamos cuando midiéramos cada in-terruptor hasta encontrar uno en corto y si esto se produ-ce en un sistema de múltiples contactos, podríamos de-morar días en encontrar la falla.

En la figura 3 semuestra una nueva si-tuación en la que se hadefinido una masa co-mo conexión de uno delos bornes del genera-dor pero existe un “errorde criterio” al conectarlos contactos del ladode masa. En este caso,si se produce la puesta a masa de S1, el relé se activaaunque ninguno de los dos contactos se haya cerrado, loque puede producir infinidad de inconvenientes y hastaaccidentes lamentables, dado que alguno de los inte-rruptores podría haber sido de seguridad y, al no actuarcorrectamente, un motor se podría poner en marchaaunque un operario esté trabajando en el sistema. Por lotanto, SIEMPRE, del lado de masa debe ir la bobina delrelé, según lo establece la norma DIN.

En la figura 4 vemos la representación de un siste-ma de cableado E/S según la norma DIN. Tenemos unrelé de supervisión de fuente que se encuentra siempreactivado mientras la fuente no tenga problemas; cuandoel circuito posee inconvenientes, salta el fusible y se cor-ta el suministro. Un relé de seguridad dejará activar alsistema de salida siempre que se cumplan las condicio-nes de seguridad que en nuestro esquema están repre-sentadas por un interruptor de tal forma que en estascondiciones, cada vez que se acciona el interruptor depuesta en marcha (el autómata automáticamente puederealizar esta función) se permitirá, por ejemplo, el encen-dido de un motor.

Según esta norma, si se pone a masa la bobina delrelé de marcha, cuando éste se excite saltará el fusible(figura 5).

Servicio: Los Cableados en Autómatas y Sistemas de ControlSepa cómo se realiza el cableado de un PLC con el objeto de poder localizar fallas

Figura 1

Figura 3

Figura 2

Figura 4

Si se abre el cable del relé de supervisión, no habrátensión y la falla será fácil de localizar. Si hay problemascon los sensores de alarma también podremos detectarla falla sin problemas, por ejemplo, si se pone un contac-to a masa, saltará el fusible y, midiendo con el téster en-contraremos rápido el desperfecto.

En definitiva, un análisis pormenorizado nos permiti-rá comprender que cualquier falla será fácil de localizar.Esto significa que al realizar el cableado de un sistemaE/S, siempre las bobinas de relé deberán tener un con-tacto de referencia a masa y que todos los circuitos deseguridad deberán tener corriente en condiciones nor-males de funcionamiento para que el sistema haga sal-tar el fusible en caso de alguna puesta a masa involun-taria.

Ahora bien, analizando el circuito de la figura 4, ve-mos que sería posible detectar dónde se produjo falla amasa, realizando un reestablecimiento gradual del siste-ma (es decir, una vez apagado el autómata, se puedencolocar los fusibles y se realiza una puesta en marchagradual; hasta que vuelva a saltar y así “aislar” el circui-to que presenta inconvenientes).

Cuando se realiza el cableado de un sistema, nor-malmente se deben poder “abrir” todos los interruptoresde seguridad de modo que al energizar el sistema sepuedan ir cerrando uno a uno hasta detectar la falla.

Se deduce entonces que es aconsejable agruparcontactos por elementos de protección (5 elementos porfusible, por ejemplo) para minimizar el tiempo de reesta-blecimiento cuando se produzca una falla.

Ahora bien, cuando se diseña un sistema es aconse-jable que las protecciones “brinden” información sobresu funcionamiento, esto significa que se podría incluir uncontacto de supervisión que signifique una entrada adi-cional de supervisión del PLC para que éste sepa quehay inconvenientes.

Este agregado simplifica mucho la búsqueda de fa-llas cuando tenemos un sistema con muchas entradas-/salidas y, por lo tanto, gran cantidad de fusibles.

Si cada sensor tiene un contacto de supervisión, en-tonces podemos darle al PLC una información ALFA-NU-

MERICA de AUTO-DIAGNOSTICO tal que en el displaydel PLC quede indicada la posición del fusible en fallapara que sea fácil de localizar (tenga en cuenta que siestoy en una fábrica de grandes dimensiones, por másque ponga un sensor luminoso, el encontrarlo podría de-mandarnos un tiempo excesivo).

Ahora bien, es posible que nuestro autómata tengapocas entradas y yo tenga varios elementos de supervi-sión o seguridad, en ese caso se pueden combinar lossensores mediante el uso de diodos, tal como se mues-tra en la figura 6. En este caso, de producirse una falla,el PLC no sabrá discriminar cuál es el sensor en falla, só-lo podrá saber cuál es la entrada con problemas, salvoque tengamos un sistema de supervisión con modula-ción tipo TDM, pero de ese tema nos ocuparemos másadelante.

Veamos entonces qué sucede cuando en lugar de te-ner sistemas DISCRETOS (interruptores), nuestro autó-mata maneja otros tipos de señales.

Entradas/Salidas NuméricasLas E/S numéricas son un conjunto de módulos que

permiten adquirir o generar información en formato dedatos, es decir, que emplean un registro completo de laMemoria de Datos del Autómata.

Entradas/Salidas AnalógicasSon módulos destinados a la conversión de una ten-

sión o corriente correspondiente a la medida de una tem-peratura o de una presión, que varía en el tiempo (con-vierten en electricidad variaciones de otro tipo de magni-tud).

En general la conversión se hace a un código binariode 11 a 12 bits, al que corresponde un valor numérico, obien desde el valor numérico al código binario.

En un módulo de entradas analógicas normalmentehay un sólo conversor analógico/digital (A/D), y las mag-nitudes de entrada son multiplexadas para su conver-sión.

Los módulos suelen estar controlados por su propio



Figura 5

Figura 6


microprocesador, talcomo podemos ver enla figura 7.

Los fabricantesofrecen distintas ejecu-ciones de los módulos,pero las más emplea-das corresponden a 4,8, o 16 canales analó-gicos para las entra-das, y cuatro canalespara las salidas (queincorporan un conver-sor digital/analógicopor cada canal). Lasbandas de trabajo quepermiten estos siste-mas son los usualesen instrumentación.

Entradas/Salidas de Códigos NuméricosPara la adquisición de datos proporciona-

dos a través de codificadores rotativos(Thumbwheel Switches) o instrumentos elec-trónicos digitales, y para generar informaciónnumérica a dispositivos visualizadores (dis-play de 7 segmentos) y otros equipos electró-nicos, los fabricantes ofrecen módulos de E/Snumérica generalmente para el código BCD(también Gray o complemento a 9). Estosmódulos son multiplexados (figura 8). El mó-dulo adquiere la información de cada uno delos datos y la transfiere a los registros de lamemoria de datos del procesador en forma

secuencial a una frecuencia que puede ser de 100Hz.Ahora bien, las E/S discretas y numéricas permiten el

empleo del PLC en un amplio campo de aplicaciones,pero algunas de éstas requieren ciertas funciones espe-ciales, que si bien podrían realizarse con los elementoscomentados, exigirían un empleo excesivo, tanto de ma-terial como de instrucciones de programa. Para la reso-lución de estas funciones especiales los fabricantes ofre-cen una serie de módulos "inteligentes” con los que sereduce la cantidad de componentes del equipo y se des-carga el trabajo del procesador del PLC.

En el caso particular de termopares transductores detemperatura, algunos fabricantes ofrecen módulos queaceptan directamente la señal débil (del orden de milivol-tios) y operan como si se tratara de entradas analógicas.La figura 9 muestra la forma en que se conectan los ter-mopares a uno de esos módulos. J


Figura 7

Figura 8

Figura 9


HISTORIA DEL PROYECTO.

Después de varios años trabajando con autómatascomerciales de diferentes fabricantes como OMRON,SIEMENS, EBERLY y BOSCH decidí en mi tiempo librediseñar un autómata hecho a medida. La idea originaltendría que cumplir las siguientes premisas:

- Debía tener un lenguaje de programación com -patible con el estándard y poder soportar todo tipode instrucciones, contadores y temporizadores.

- La memoria del PLC tendría que ser no volátilpara no perder el programa por un corte de tensión.

- Tenía que contemplar la posibilidad del volcadode los programas desde un PC con un entorno win -dows

- Los componentes del hardware debían ser bara -tos y fáciles de localizar .

- El número de entradas y salidas, en un princi -pio, debía ser 8 (8 E/S) ampliable en el futuro.

- Alimentación de 220V ac ó 12V DC de una bate -ría.

El primer paso fue diseñar el sistema operativo, ellenguaje de programación tenía que ser sencillo y pro-gramar directamente en ensamblador no era una solu-ción. Después de algunas pruebas usando un procesa-dor 80C535 y trabajando en ensamblador, vi la posibili-dad de usar las funciones que ofrecen los compiladorespara incluir etiquetas y macros en el código de máquinadel procesador. La solución fue usar "MACROS" paraconvertir las instrucciones en ensamblador en instruccio-nes estándar usadas por los autómatas comerciales.

De esta manera la lectura por ejemplo de una entra-da del autómata se haría con la instrucción IN A,B don-de "IN" sería el código de la instrucción, el campo " A " ladirección de la tarjeta de entradas y en campo "B" el nú-mero de la entrada física de la tarjeta "A" que deseamosleer.

Activar una salida tendrá la siguiente sintaxis: OUT A,B Un temporizador: TIM A,B Un contador : CNT A,B Y el resto de las instrucciones como: AND , AND-

_NOT, OR, OR_NOT, LD, LD_NOT, MOV, SET, RESETetc, siguen la misma línea.

La ventaja del uso de las macros es que nos permi-te llamar a la instrucción con el nombre que más nos

guste. El uso de etiquetas nos permite hacer aún másclaros los programas del autómata al poder sustituir lasdirecciones hexadecimales de las entradas/salidas porun texto más descriptivo :

LD Tarjeta_E0,Pulsador_Marcha OUT Tarjeta_S0,Marcha_motor

Una vez depurado el sistema operativo, probé dife-rentes fórmulas para almacenar los programas en me-moria. El uso de EPROM no era viable ya que habría queborrarla previamente cada vez que se hiciese una modi-ficación.

El uso de RAM estática no volátil no resultó estableya que con los cortes de tensión se corrompían los da-tos. La opción final fue buscar un microprocesador queincluyese memoria EEPROM para el sistema operativo yprograma PLC y RAM para los datos temporales. Losprocesadores que mejor se adaptan a estas exigenciasson la familia de ATMEL 89C1024 y los PIC 16F84 de MI-CROCHIP. Las diferencias entre los procesadores sonlas siguientes:

La familia ATMEL ofrece procesadores con 4K dememoria EEPROM y 128 bits de RAM con dos puertosE/S, los códigos de máquina son compatibles con Intel ymuy cómodos para direccionar bits. Sin embargo requie-re un hardware de programación complicado.

El microprocesador PIC16F84 sólo ofrece 1K de EE-PROM y 64 bits de RAM, el código de máquina es un po-co menos cómodo, pero el hardware de programación esmuy sencillo y existe mucha documentación y muchosprogramas gratuitos en Internet.

La opción final fue la elección del PIC ya que permi-te integrar el programador dentro del autómata usandoun hardware muy sencillo, descargar los programasusando el puerto paralelo de la PC y realizar modificacio-nes en cuestión de segundos, aún a pesar de su escasacapacidad de memoria. Una vez elegido el procesador,sólo quedó buscar el hardware más adecuado para elresto del sistema: Relés de 5V para las salidas, optoaco-pladores para aislar las entradas, la fuente de alimenta-ción y los chips TTL auxiliares.

Antes de avanzar en la explicación del sistema ope-rativo, vamos a dar en esta entrega los esquemas queconstituyen nuestro PLC; así en la figura 1 tenemos eldiagrama de la Unidad de Proceso Central (CPU) denuestro autómata, en la figura 2 se da la implementación

Construcción de un PLC Multipropósito

Montajes: Construcción de un PLC MultipropósitoArme sus propios equipos y aprenda mientras construye


de las entradas, en la figura 3 las salidas y en la figura 4el diagrama circuital de la fuente de alimentación.

Todo el autómata se construyó en dos placas de cir-cuito impreso cuyos diagramas pueden verse en las figu-ras 5, 6 y 7. En la figura 5 se muestra la disposición delos componentes, en la figura 6 el lado del cobre (inver-so a los componentes) y en la figura 7 como se verían

ambos lados si la placa fuese transparente. Ambas pla-cas de circuito impreso son de “doble cara” y dado queel primer prototipo fue realizado a mano, dibujando laspistas una a una, algunas de ellas están cableadasusando hilo de cobre. Como se aprecia en las fotos de lafigura 8, las dos placas del autómata son montadas unasobre otra usando separadores. Todo el cableado exter-


Figura 1

Figura 2

no se une con conectores enchufables. En la tarjeta in-ferior están integradas la fuente de alimentación, la CPUy el puerto de comunicaciones. La fuente de alimenta-ción genera tres tensiones: +5V con una capacidad decorriente de 1A para la lógica digital, 14V con una capa-cidad de 100mA para el circuito de programación del pro-cesador y +24V con una capacidad de 0,5A para las en-

tradas optoacopladas. En la placa superior se encuentrael driver que activa los relés de salida (que precisa 1contacto normalmente abierto y libre de potencial) y losoptoacopladores que aíslan eléctricamente las entradasanalógicas de la circuitería digital.

El estado de las entradas se visualizan con diodosled verdes y las salidas con diodos led rojos.



Figura 3

Figura 4

Las tarjetas están conectadas a través de un cableplano de 26 pines, el puerto de comunicaciones es de 9pines y se han implementado en el panel frontal tres ledsde diagnóstico, un pulsador de RESET y un interruptorde dos posiciones, con funciones a saber:

* El led verde indica que el PLC está en modo “RUN”ejecutando el programa contenido en memoria y parpa-dea con una secuencia de 0,5 segundos, estando bajo elcontrol del sistema operativo. Si el PLC se cuelga o lamemoria EEPROM está borrada, este led deja de parpa-dear así como cuando el interruptor está en modo STOP-/PROGRAM.

* El led rojo nos informa que el procesador está enestado de RESET, se activa unos segundos al aplicartensión al autómata, cuando presionamos el pulsador deRESET que se encuentra junto al led verde y cuando pa-samos el interruptor de dos posiciones del modo RUN almodo de programación STOP/PROGRAM para volcarprogramas a la memoria del PIC.

* El led amarillo sirve de diagnóstico en los procesosde comunicación con la PC; se activa al leer, borrar, ve-rificar y grabar la memoria EEPROM del procesadorPIC16F84.



Fig. 5

Programas con Ambiente W indowsEl software elegido para la programación del autó-

mata se ejecuta bajo windows 95/98, es de libre distribu-ción para uso no comercial y está disponible en la red.Se utilizó un “viejo conocido de los lectores de SaberElectrónica”; el potente entorno de programaciónMPLAB de MICROCHIP, fabricante del microprocesadorPIC, usado para editar y compilar los programas PLC ygenerar el fichero.hex que volcaremos en el PIC. Apartede editar y compilar este software (programa), el MPLABincluye muchas otras opciones como la simulación pasoa paso de programas en ensamblador con la que depu-re en su momento el sistema operativo del autómata.Este programa se puede descargar desde:

http://www .microchip.com/

Su tamaño es de unos 9MB. Para la grabación de lamemoria EEPROM del PIC y después de mucho buscarpor la red elegí el programa WPicProg16 diseñado porNigel Goodwin al que debemos agradecer su aporte asícomo a Don Mckenzie que ofrece mucha información so-bre programadores PIC en su página australiana y a tra-vés de la cual localicé el programa. El software de pro-gramación del procesador PIC16F84 se puede descar-gar de la página personal de Nigel Goodwin. El hardwa-re del PLC está optimizado para la versión 1.21 de 16bits ejecutable bajo Windows 95/98 y se puede bajar de:

http://www .lpilsley .freeserve.co.uk/software.htm



Figura 6

En nuestra web: www.webelectronica.com.ar sebrinda el Sistema Operativo de este PLC y las funcionesque puede realizar. También puede consultar la páginapersonal del autor en:

http//inicia.es/de/juanmarod/portada.htm

Más información también hay en nuestra web, paraacceder a ella diríjase a la página de contenidos espe-ciales haciendo un click en el ícono password y luego in-gresando la clave plc20 . J



Figura 7

Figura 8

Precio en: Argentina: $2,40 México $15 M.N. Venezuela ... 20.pdf · 02300, México DF, Tel.: 55 87...

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