"Ao de la Promocin de la IndustriaResponsabley del Compromiso Climtico".UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA. FACULTAD DE INGIENERIA DE MINAS. ESCUELA ESPECIALIZADA DE INGIENERIA DE MINAS.

TEMA : Controladores Lgicos Programables.CURSO : Automatizacin de Sistemas Mineros.PROFESOR : ING VASQUEZ ARRIETAALUMNOS : CHAMBA JARAMILLO DEYVI ALDAIR. CASTILLO TALLEDO RICARDO CARHUATOCTO FLORES WILSON CHAVEZ SANDOVAL JOSE CARLOS CARMEN RAYMUNDO BRYAN

CICLO : IX

INTRODUCCINEl control automtico, como actualmente lo conocemos, tiene su primer antecedente en el Regulador de Watt, el famoso sistema que controlaba la velocidad de una turbina de vapor en el ao 1774. A partir de aquel regulador, se desarrollaron innumerables aplicaciones prcticas.Las industrias de procesos contiguos tuvieron sus primeras necesidades al requerir mantener las variables de proceso en un determinado rango, a fin de lograr los objetivos de diseo.Las primeras industrias realizaban el control de las variables de forma manual, a travs de operadores que visualizaban el estado del proceso mediante indicadores ubicados en las caeras y/o recipientes y equipos. El operador conoca el valor deseado de la variable a controlar, y en funcin del error tomaba acciones correctivas sobre un elemento final de control a fin de minimizarlo.Por supuesto, el control manual era descentralizado. Cuando las plantas de produccin crecieron y se tornaron ms complejas, se requiri cada vez mayor cantidad de mano de obra.El primer intento de reemplazar al hombre en las tareas de control se realiz a travs de elementos mecnicos. Mecanismos como las vlvulas de control de nivel a flotante permitieron al hombre dedicarse a estas tareas. Sin embargo, el hecho de que el elemento mecnico de control estuviera ubicado directamente sobre el proceso, mantena la obligacin de ir al campo para conocer el verdadero estado de las variables, as como dejaba expuesto al medio ambiente a elementos de regulacin delicados.A medida que las plantas crecan, fue surgiendo la necesidad de tener ms informacin en forma ordenada y accesible. De esta forma, comenzaron aparecer los primeros tableros de control, muchas veces ubicados cerca de los equipos de proceso, y con frecuencia transportando la variable a medir hasta el indicador instalado en el panel.

Resea HistricaLos PLC fueron introducidos a fines de los aos 60. La razn de su aparicin fue la necesidad de eliminar los complicados y costosos sistemas de control de mquinas basados en rels. Bedford Associates propuso algo llamado Controlador Modular Digital (MODICON) a la General Motors. Al mismo tiempo, otras compaas propusieron esquemas basados en computadoras, uno de los cuales fue PKP-8. El MODICOM 084 lleg a ser el primer PLC en produccin a escala comercial.Cuando hay cambios en los requerimientos de produccin, stos involucran al sistema de control. Estas modificaciones llegan a ser muy caras si los cambios requeridos son frecuentes. Debido a que los rels son aparatos mecnicos, stos tienen una vida limitada que obliga a apegarse a estrictos programas de mantenimiento. El encontrar las fallas en uno de estos sistemas, es una tarea complicada cuando involucra una cantidad importante de rels.Estos nuevos controladores deban ser fciles de programar por los ingenieros de mantenimiento o de planta. Tambin deban ser capaces de funcionar en los agresivos ambientes industriales. La forma de lograr esto fue usar tcnicas de programacin con las que los programadores estaban familiarizados y reemplazar los rels mecnicos con elementos electrnicos de estado slido.A mediados de los aos 70 los PLC comenzaron a tener habilidades de comunicacin. El primer sistema de comunicacin fue el MODBUS de MODICON. Ahora los controladores se podan comunicar entre s para coordinar el accionar de un conjunto de mquinas. Tambin se les agregaron capacidades de transmitir y recibir voltajes variables que le permitan recibir seales analgicas. Desdichadamente, la carencia de estandarizacin en estos sistemas, unido a los protocolos y redes fsicas, origina la decadencia de su aplicacin.Durante los aos 80 se apreci un intento por estandarizar las comunicaciones con el protocolo de automatizacin de manufactura de la General Motors (MAP) Al mismo tiempo, se tendi a la miniaturizacin de los equipos y la utilizacin de lenguajes simblicos de programacin en computadoras personales o programadoras porttiles.Hoy en da los PLC ms pequeos son de tamao de un slo rel. En los 90 se ha visto una reduccin gradual en la introduccin de protocolos nuevos, y la modernizacin de las capas fsicas de algunos de los protocolos ms populares que sobrevivieron a los aos 80. El ltimo modelo ha tratado de reunir los lenguajes de los PLC bajo un estndar internacional nico.Ahora se cuenta con controladores programables con funcin de diagramas de bloques, lista de instrucciones, lenguajes de programacin C o texto estructurado, todo al mismo tiempo. Tambin se ha visto que se estn introduciendo computadoras personales para reemplazar en algunas aplicaciones especficas a los PLC. Es el caso de la General Motors, que ha llevado sus sistemas a control basado en computadoras.Qu es un PLC?Segn lo define la Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos de los Estados Unidos un PLC Programable Lgic Controller (Controlador Lgico Programable) es un dispositivo digital electrnico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones, permitiendo la implementacin de funciones especficas como ser: lgicas, secuenciales, temporizadas, de conteo y aritmticas; con el objeto de controlar mquinas y procesos.Tambin se puede definir como un equipo electrnico, el cual realiza la ejecucin de un programa de forma cclica. La ejecucin del programa puede ser interrumpida momentneamente para realizar otras tareas consideradas ms prioritarias, pero el aspecto ms importante es la garanta de ejecucin completa del programa principal. Estos controladores son utilizados en ambientes industriales donde la decisin y la accin deben ser tomadas en forma muy rpida, para responder en tiempo real. Los PLC son utilizados donde se requieran tanto controles lgicos como secuenciales o ambos a la vez.Los PLC son utilizados en muchas industrias y mquinas. A diferencia de las computadoras de propsito general, el PLC est diseado para mltiples seales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido elctrico y resistencia a la vibracin y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la mquina se suelen almacenar en bateras copia de seguridad o en memorias no voltiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema detiempo realduro, donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producir el resultado deseado.Un controlador lgico programable es un dispositivo que un usuario puede programar para realizar una serie o secuencia de eventos.Estos eventos se desencadenan por estmulos (llamado insumos) recibidas en el sistema de automatizacin a travs de acciones tales como retraso retardos o acontecimientos contados.Una vez que un suceso active, se acciona en el mundo exterior por el encendido o apagado de equipo electrnico o de la actuacin fsica de los dispositivos.A controladores lgicos programables se continua a lo largo de su programa definido por el usuario a la espera de los insumos y dando salidas a las horas programadas especficas.Como es de imaginar en el mundo de las computadoras que tienen su propiolenguaje.Este lenguaje se utiliza el controlador lgico programable se puede utilizar en tres formatos, escalera, lista de instrucciones y smbolo lgico programar.Ms sobre esto un poco ms adelante.Controladores Lgicos Programables primero surgi como un reemplazo para los sistemas automticos de control que utilizan decenas y cientos (quizs miles) de rels cableados, accionados por motor temporizadores de levas y secuenciadores rotativos.Ms a menudo entonces no, un solo PLC puede ser programado para reemplazar miles de rels y temporizadores.Estos controladores lgicos programables se hicieron amigos por primera vez por la industria de fabricacin de automviles, lo que permiti la revisin de software para sustituir la laboriosa re-cableado de los paneles de control, cuando se introdujo un nuevo modelo productivo.Muchos de los Controladores Lgicos Programables primeros expresaron toda lgica la toma de decisiones en un formato de programa que se llama la lgica de escalera, que por su apariencia era muy similar a los diagramas esquemticos elctricos.Por supuesto, esto era perfecto para los electricistas del da, los cuales muy capaz de seguir y rastrear problemas de circuitos con diagramas esquemticos elctricos.As que usando la lgica de escalera se convirti en una segunda naturaleza para ellos lo que permite a los electricistas de una transicin relativamente fcil de los circuitos cableados para circuitos de software impulsada.Esta es la razn de que este programa de notacin fue elegido, para reducir el tiempo de formacin de los tcnicos existentes.Otros controladores lgicos programables tempranos utilizaron un formulario tipo de lista de instrucciones de programacin, basado en un solucionador lgico basado en pila.Que era mucho ms difcil de dominar.

Caractersticas generales PLCLos P.L.C. se encuentran en la gran mayora de las mquinas de proceso que se fabrican actualmente y, a veces disfrazados de tablillas electrnicas de control, pero siempre reduciendo en gran medida la mano de obra que requeran todos los tableros de control alambrados que hasta hace unos aos eran omnipresentes en la industria y, en gran medida su gran difusin los ha abaratado tanto que an en las operaciones ms sencillas, el P.L.C. toma el lugar de temporizadores y contadores.Al alambrar un PLC se debe tener cuidado en emplear los cables con cdigo de colores para evitar en lo posible cualquier error que pudiera ser muy costoso.Las compaas fabricantes de mquinas usan el siguiente cdigo de colores para los cables:AZUL para circuitos de control en c.d.ROJO para control en c.a.VIOLETA y/o GRIS para entradas/salidas del PLC.NEGRO en circuitos de fuerzaBLANCO en cables puestos a tierra en c.a. (neutro) y el VERDE/AMARILLO o solamente VERDE para la conexin a tierra.TendenciasLas mquinas modernas controladas por un PLC tienen pocos botones de mando, porque han sido sustituidos en gran medida por los paneles de mando que a su vez tienen una pequea o gran pantalla de avisos y, en algunos casos hasta permiten la programacin de la Produccin.Adems, la tendencia es hacia una fabricacin integrada y, los PLC juegan el papel del soldado raso en esa cadena al efectuar todas las operaciones burdas de control.Estos sistemas donde los PLC son supervisados por sistemas ms complejos estn actualmente en uso en las grandes compaas acereras, de alimentos y de automviles y, con la cada en los costos reales actuales, se puede anticipar su uso en fbricas y empresas ms pequeas en el prximo futuro.En nuestro medio, esperamos ver cada vez un mayor nmero de PLC controlando las mquinas de nuestras industrias.

Campos de aplicacinEmpresas donde se utilizanLas empresas en las cuales se utilizan los PLCs son diversas, pudindose asegurar, que su uso en la mayora de los procesos industriales es generalizado, esto se debea las ventajas que ofrecen entre las cuales se hallan la flexibilidad de programacin y la facilidad de su Implementacin. Su uso se dirige principalmente a los departamentos de ingeniera y produccin de las empresas.Lo que se busca con el uso de los PLCsA travs de la Implementacin de los PLCs se esperan obtener no slo mejoras en el proceso en s, sino adems en los siguientes aspectos:-Gran versatilidad.-Facilidad en la programacin.-Simplificacin en el diseo de las instalaciones.-Mayor rapidez en el desarrollo del proceso.-Capacidad para deteccin y correccin rpida de averas.El PLC por sus especiales caractersticas de diseo tiene un campo de aplicacin muy extenso. La constante evolucin del hardware y software ampla constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.Su utilizacin se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, sealizacin, etc. , por tanto, su aplicacin abarca desde procesos de fabricacin industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rpida utilizacin, la modificacin o alteracin de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos industriales que tienen una o varias de las siguientesnecesidades:-Espacio reducido.-Procesos de produccin peridicamente cambiantes.-Procesos secuenciales.-Maquinaria de procesos variables-Instalaciones de procesos complejos y amplios.-Chequeo de programacin centralizada de las partes del proceso.

Ejemplos de aplicaciones generales: A)Maniobras de MquinasMaquinaria industrial del mueble y lamadera.Maquinaria en proceso de grava, arena ycemento.Maquinaria en laindustriadelplstico.Maquinas-herramientascomplejas.Maquinaria de ensamblaje.Maquinas de transferencia. B)Maniobra de InstalacionesInstalaciones de aire acondicionado y calefaccin.Instalaciones deseguridad.Instalaciones dealmacenamientoytransporte.Instalaciones deplantasembotelladoras.Instalaciones en la industria automotrizInstalacin de tratamientos trmicos.Instalaciones de la industria azucarera. C)AutomvilCadenas de montaje,soldadura, cabinas depintura, etc.Mquinas herramientas:Tornos, fresadoras, taladradoras, etc. D)Plantas qumicas y petroqumicasControl de procesos (dosificacin, mezcla, pesaje, etc.).Baos electrolticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc. E)MetalurgiaControl de hornos, laminado, fundicin, soldadura, forja, gras, F)AlimentacinEnvasado, empaquetado, embotellado, almacenaje, llenado de botellas, etc. G)Papelerasy madererasControl de procesos, serradoras, produccin de conglomerados y de laminados, etc. H)Produccin de energaCentrales elctricas, turbinas, transporte de combustible, energa solar, etc. I)TrficoRegulacin y control del trfico, ferrocarriles, etc. J)DomticaIluminacin,temperaturaambiente, sistemas anti robo, etc. K)Fabricacin de NeumticosControl decalderas, sistemas derefrigeracin, prensas que vulcanizan los neumticos.Control de las mquinas para el armado de las cubiertas, extrusoras de goma.Control de las mquinas para mezclar goma.Las necesidades de la aplicacin pueden ser definidas solamente por unanlisisdetallado del sistema completo. Esto significa que los exmenes detallados deben ser ejecutados en todas las facetas de la maquina u operacin del proceso. Una ltima consideracin importante en la aplicacin de un PLC es el futuro crecimiento del sistema. Los PLC estn diseados modularmente y por lo tanto con posibilidades de poder expandirse para satisfacer las necesidades de la industria. Es importante que a la aplicacin de un PLC se pueda considerar los beneficios de las futuras expansiones. Tal y como dijimos anteriormente, esto se refiere a los autmatas programables industriales, dejando de lado los pequeos autmatas para uso ms personal (que se pueden emplear, incluso, para automatizar procesos en el hogar, como la puertade un cochera o las luces de la casa).Ventajas e inconvenientesSabemos que no todos los autmatas ofrecen las mismas ventajas sobre la lgica cableada, ello es debido, principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado y las innovaciones tcnicas que surgen constantemente. Tales consideraciones obligan a referirse a las ventajas que proporciona un autmata de tipo medio. Ventajas Menor tiempo empleado en la elaboracin de proyectos, debido a que no es necesario dibujar previamente el esquema de contactos, es preciso simplificar las ecuaciones lgicas, ya que por lo general la capacidad de almacenamiento del mdulo de memoria es lo suficientemente grande. La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni aadir aparatos. Mnimo espacio del tablero donde se instala el autmata programable. Menor costo de mano de obra de la instalacin. Economa de mantenimiento. Adems de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos mviles, los mismos autmatas pueden indicar y detectar averas. Posibilidad de gobernar varias mquinas con un mismo autmata. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo de cableado. Si por alguna razn la mquina queda fuera de servicio, el autmata sigue siendo til para otra mquina o sistema de produccin.

Inconvenientes Como inconvenientes podramos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los tcnicos en tal sentido. Esta capacitacin puede ser tomada en distintos cursos, inclusive en universidades. Elcostoinicial que puede o no ser un inconveniente, segn las caractersticas del automatismo en cuestin. Dado que el PLC cubre ventajosamente en amplio espacio entre la lgica cableada y el microprocesador es preciso que el proyectista lo conozca tanto en suactitudcomo en sus limitaciones. Por tanto, aunque el coste inicial debe ser tenido en cuenta a la hora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar todos los dems factores para asegurarnos una decisin acertada.Clasificacin de los plc El parmetro indicador que habitualmente define un PLC es la clasificacin por cantidad de entradas y salidas (E/S), a pesar de su arbitrariedad.Los fabricantes ofrecen caractersticas tales como: la capacidad de memoria, operaciones aritmticas, en directa relacin a la cantidad de entradas y salidas que el controlador puede manejar.As, por ejemplo, suele haber una directa relacin entre la clasificacin de PLC como integrales, y los clasificados como micro PLC por la cantidad de E/S. Cantidad de Entradas y SalidasUna de las clasificaciones ms comunes de los PLC hace referencia en forma directa a la cantidad de entradas y salidas (E/S o I/O) de un PLC y nos dice que un PLC es considerado micro PLC cuando tienen menos de 64 E/S, pequeos cuando tienen menos de 256 E/S, medianos cuando tienen menos de 1024 E/S y grandes cuando tienen ms de 1024 E/S. EstructuraOtras de las clasificaciones que se suelen hacer con respecto a los PLC son por su construccin. Estos pueden ser compactos o modulares. Un PLC es compacto cuando todas sus partes se encuentran en la misma caja, compartimiento o chasis.

Los PLC compactos suelen ser los ms baratos y pequeos, pero tienen la desventaja de slo poder ampliarse con muy pocos mdulos.Un PLC es modular cuando se pude componer o armar en un bastidor o base de montaje, sobre el cual se instalan la CPU, los mdulos de entradas/salidas y los mdulos de comunicaciones si fueran necesarios, entre otros.

La principal ventaja de un PLC modular es que el usuario puede componer su equipo como sea necesario, y luego puede ampliarlo si su aplicacin lo requiere. Tambin suelen poseer instrucciones ms complejas, un lenguaje de programacin ms potente y posibilidades de comunicaciones.La desventaja es que suele ser un poco ms caro y voluminoso que el integral. Algunos mdulos de E/S tienen forma de tarjetas con una bornera en el frente y un conector macho en su parte posterior. A estos mdulos muchas veces se los denomina tarjetas de entradas y/o salidas. Estos mdulos o tarjetas existen con distintos nmeros de entradas y/o salidas. Podemos encontrar entre 4, 8, o 16, puntos de entradas y/o salidas en la misma tarjeta. Algunas empresas tienen mdulos de alta densidad con 32 o ms puntos de E/S.Algunos PLC modulares tienen en sus tarjetas o mdulos las borneras desmontables. Esto es particularmente til en caso de tener que reemplazar algunos de los mdulos. Pues no ser necesario recablear las entradas o salidas.

Funciones bsica de un PLC.Los PLC debido a que operan en base a operaciones lgicas son normalmente usados para el control de procesos secuenciales, es decir, procesos compuestos de varias etapas consecutivas, en donde el PLC controla que las etapas se ejecuten slo cuando se hayan cumplido una serie de condiciones fijadas en el programa.En general, estas funciones bsicas pueden ser:Deteccin: Lectura de la seal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricacin.Mando: Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores.Dilogo hombre mquina: Mantener un dilogo con los operarios de produccin, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso.Programacin: Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicacin del autmata. El dialogo de programacin debe permitir modificar el programa incluso con el autmata controlando la maquina3- Otras funcionesRedes de comunicacin: Permiten establecer comunicacin con otras partes de control. Las redes industriales permiten la comunicacin y el intercambio de datos entre autmatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarse telegramas e intercambiar tablas de memoria compartida.Sistemas de supervisin: Tambin los autmatas permiten comunicarse con ordenadores provistos de programas de supervisin industrial. Esta comunicacin se realiza por una red industrial o por medio de una simple conexin por el puerto serie del ordenador.Control de procesos continuos: Adems de dedicarse al control de sistemas de eventos discretos los autmatas llevan incorporadas funciones que permiten el control de procesos continuos. Disponen de mdulos de entrada y salida analgicas y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que estn programados en el autmata.

Estructura de un PLC.Los PLC se componen bsicamente de tres secciones: Seccin de Entrada, Seccin de Salida y Seccin Lgica de Control. Entradas y SalidasLasentradasysalidassonloselementosdel PLC que lo vinculan al campo. En el caso de las entradas, adaptanlas sealesde sensores para que la CPU las reconozca. En el caso de las salidas, activan un circuito de conexin (transistor, triac o rel) ante una orden de la CPULa clasificacin de las entradas y salidas son las siguientes: Discretas: Tambin llamadas digitales, lgicas, binarias u on/off, pueden tomar solo dos estados. La denominacin digital es ms comn que la de discreta, an cuando es incorrecta, ya que todas las funciones de un PLC, incluidas las E/S son digitales. Analgicas:Pueden tomar una cantidad de valores intermedios dentro de un cierto lmite, dependiendo de su resolucin. Por ejemplo 0 a 10 Vcc, 4 a 20 mAcc, etc. Especiales: Son variantes de las analgicas, como las entradas de pulsos de alta velocidad, termocuplas, RTDs, etc. Inteligentes: Son mdulos con procesador propio y un alto grado de flexibilidad para su programacin. Durante su operacin intercambian datos con la CPU.Entradas discretasLos fabricantes ofrecen una gran cantidad de alternativas para estos mdulos. As es que se puede optar por mdulos con distinta cantidad de entradas y para distintas tensiones; las ms comunes son: 24 Vcc, 24 Vca, TTL (5 Vcc), 110 Vca, 220 Vca, etc.

La estructura tpica de una entrada discreta puede separarse en varios bloques por donde pasar la seal, hasta convertirse en un 0 un 1 para la CPU.Estos bloques son:Rectificador: En el caso de una entrada de corriente alterna, convierte la seal en continua. En el caso de una seal de corriente continua, limita o impide daos por inversin de polaridad.Acondicionador de seal:Elimina ruidos elctricos, detecta los niveles de seal para los que conmuta el estado lgico (umbral en on/off) y lleva la tensin al nivel manejado por la CPU.Indicador de estado:En general se dispone de un indicador luminoso por canal, que est encendido mientras exista tensin en la entrada, y apaga do en caso contrario. Un indicador adicional seala el correcto funcionamiento de la tarjeta permaneciendo encendido si tanto la tarjeta como su comunicacin con la CPU no presentan fallas.Aislacin: Las entradas de la mayor parte de los PLCs son optoaisladas para que, en caso de sobretensiones externas el dao causado no afecte ms que ese punto, sin perjudicar el resto de la tarjeta ni propagarse al resto del PLC.Circuito lgico de entrada:Es el encargado de informar a la CPU el estado de la entrada cuando sta la interrogue.El paso de la seal por todos estos bloques insume un tiempo que se conoce como tiempo de respuesta de la entrada. Este tiempo (y el del barrido, que se ver ms adelante) debe tenerse en cuenta en el diseo del sistema. Un aspecto a analizar es el mnimo tiempo de permanencia o ausencia de una seal requerido para que el PLC la interprete como un 0 un 1. Si una variable de proceso pasa al estado lgico 1, y retorna al estado 0 en un tiempo inferior al tiempo de respuesta de la entrada, es posible que el PLC no llegue a leerla. Por ejemplo, si una tarjeta tuviera un tiempo de respuesta de 10 mseg, no ser capaz de identificar con certeza una seal que present un pulso de menos de 10 mseg. Para aquellos casos en que se produzca esta situacin, se requieren tarjetas con capacidad de retencin, en las que el estado lgico es sostenido por un perodo mayor que la duracin del pulso de seal.Como referencia, podemos indicar que el tiempo de respuesta en la lectura de un contacto que se abre puede no ser el mismo que el tiempo de respuesta en la lectura de un contacto que se cierra. En general, el tiempo de respuesta de una tarjeta de entradas discretas no es superior a los 20 mseg, pudiendo ser de unos pocos milisegundos.

Salidas discretasLa estructura tpica de una salida discreta es la siguiente:

Circuito lgico de salida: Es el receptor de la informacin enviada por la CPU.Aislacin: Cumple una funcin anloga a la de la aislacin de una tarjeta de entradas discretas.Indicador de estado: Generalmente se utiliza un indicador de estado por canal, que se enciende cuando la salida est cerrada, y se apaga cuando est abierta. Un indicador adicional seala el correcto funcionamiento de la tarjeta, permaneciendo encendido si tanto la tarjeta como su comunicacin con la CPU no presentan fallas.Circuito de conexin: Es el elemento de salida a campo, que maneja la carga conectada por el usuario. Como veremos luego, se dispone de tres opciones de circuito de conexin: transistor, triac y rel.Proteccin: Puede consistir en un fusible en serie con los contactos de salida, una proteccin electrnica por sobrecarga, o circuitos RC (resistivos-capacitivos) para eliminar picos generados por la naturaleza de la carga, en caso deque sta sea inductiva y la alimentacin sea en corriente continua.

Las alternativas de seleccin para el circuito de conexin son tres:Salidas por rel, Triac, TransistorLas salidas de relpueden utilizarse para cargas en corriente alterna o continua, las detransistoren corriente continua, y las detriacsolo para corriente alterna. En todos los casos debe verificarse si la potencia a manejar es compatible con el circuito de conexin seleccionado.Entradas AnalgicasEl PLC fue originalmente diseado para el control de estados lgicos (si-no), y es un equipo de tecnologa digital. Por lo tanto la nica manera que tiene de trabajar con valores analgicos es que stos se representen internamente por medio de nmeros en formato binario. La principal tarea de una tarjeta de entrada analgica es precisamente la de convertir un valor analgico en un nmero en formato binario, por medio de un conversor A/D. La siguiente figura muestra el esquema de un conversor A/D :

Esquema de un conversor Anlogo/Digital (A/D)Generalmente, el conversor A/D se especifica indicando su resolucin en bits, expresando as el menor cambio de tensin que tiene capacidad de distinguir. La exactitud de la tarjeta debe ser especificada por separado, normalmente como porcentaje del alcance. La exactitud de una tarjeta es peor que la resolucin del conversor A/D utilizado, debido a los dems componentes que la integran, y a inexactitudes del propio conversor. Por ejemplo, una tarjeta puede utilizar un conversor A/D de 16 bits, pero ser exacto tan slo hasta los 12 bits.

El componente ms caro de una entrada analgica es el conversor A/D, y ste resulta ms caro cuanta mayor resolucin tiene. Por ello, los PLCs ms pequeos utilizan conversores de 8 bits (ms econmicos), mientras los medianos y ms grandes utilizan conversores de 10 hasta 16 bits.Una forma de disminuir costos consiste en utilizar un solo conversor A/D que convierte todas las seales de entrada del mdulo, una por vez, y las almacena en una memoria temporaria (buffer) alojada en el mismo mdulo, desde donde la CPU lee los valores. Para ello se requiere un circuito que seleccione un canal por vez, enviando su seal al conversor A/D. Este circuito se denomina multiplexor.En resumen, en la estructura de una entrada analgica podemos distinguir las siguientes partes bsicas:Diagrama de bloques de una entradaProteccin:Impide daos al mdulo y al resto del PLC por conexin con polaridad invertida o fuera del rango permitido.

Filtro analgico: Elimina posibles ruidos que ingresen por la instalacin. Bsicamente consiste en un filtro pasabajos, que permite que las seales de baja frecuencia lleguen al conversor A/D, evitando el paso de las seales de alta frecuencia. Este filtro es necesario, ya que ea caso contrario podran aparecer seales de alta frecuencia enmascaradas como seales de baja frecuenciaMultiplexado: Esta etapa consiste en un selector que enva un canal de entrada por vez al conversor A/D.Conversor A/D:Es el encargado de transformar la seal analgica ea un nmero binario interpretable por la CPU.Aislacin:En algunos equipos se dispone de optoaisladores luego del conversor A/D, para separar la CPU del campo.Buffer: Memoria donde se almacenan los valores que provienen del conversor, mientras ste opera sobre los dems canales. Aqu es donde la CPU lee los valores numricos convertidos.Entradas y Salidas Especiales.Dentro del sistema de E/S de un PLC se pueden instalar mdulos dedicados a tareas especiales que no pueden ser resueltas eficientemente por la CPU.As es que podemos encontrar algunos mdulos denominados especiales, como los siguientes:Entradas de termocupla:Incluye un microprocesador para linealizacin de la seal de entrada, y una junta fra para compensacin.Entradas de RTD:Incluye un microprocesador para linealizacin de la entrada.Entrada de pulsos de alta velocidad: El tiempo que le insume a la CPU resolver el programa del usuario hace que sta no pueda leer pulsos de alta velocidad. Estos mdulos poseen un procesador dedicado a esta funcin y pueden dar seales al campo y a la CPU al alcanzar valores prefijados. Las frecuencias que pueden leer van hasta ms de 100 kHz y sirven para conectar encoders, caudalmetros a turbina,etc. En muchos casos, la entrada puede discriminar el sentido de giro efectuar conteos ascendentes y descendentes. Generalmente, este mdulo cuenta con algunas entradas de pulsos, entradas discretas para lahabilitacin y vuelta a cero del contador (reset), y salidas discretas comandadas por este mdulo, accionadas cuando el total alcanza un valor prefijadoMdulos InteligentesCon el objeto de descargar a la CPU de tareas que le insumen un tiempo que no es aceptable, o para las que sta no est preparada, se dispone de mdulos inteligentes. Algunos de estos mdulos cuentan con sus propias E/S, mientras que otros aprovechan la estructura de E/S que ofrece el PLC. Una caracterstica de estos mdulos es que su funcionamiento es independiente de la CPU, por lo que, en caso de falla de sta, los mdulos siguen operando.Los mdulos inteligentes poseen un procesador propio que funciona en forma asincrnica con el de la CPU. Ambos procesadores intercambian datos a travs de la capacidad del mdulo inteligente de leer y escribir ciertas posiciones de la memoria de la CPU principal. En algunos casos, la cantidad de datos que un mdulo inteligente puede intercambiar con la CPU principal est limitada por el diseo del mdulo.Algunos de estos mdulos inteligentes son:Mdulo BASIC: Programable en lenguaje BASIC, posee uno o varios ports de comunicacin RS232 RS422. Se puede utilizar para resolver ecuaciones complejas, para estadstica, para adquisicin de datos, como ingreso de datos desde lectores de cdigo de barras, para ingreso de datos manuales, para almacenamiento de recetas, impresin de reportes, etc. Tambin se utilizan para la Implementacin de protocolos de comunicaciones que permiten la comunicacin del PLC con otros equipos digitales. Esta aplicacin es til en aquellos casos en que el PLC no disponga en forma estndar del software de comunicaciones requerido, resultando una Implementacin razonablemente econmica. En estos casos se programa el protocolo en este mdulo utilizando el lenguaje BASIC. En general, el mdulo no cuenta con canales de E/S propios, excepto los ports de comunicaciones. Por otra parte, en algunos casos incluye un modem o mdem-fax para comunicarse con otros equipos digitales remotos.Mdulo PID: Este mdulo resuelve uno o varios lazos PID en forma separada de la CPU principal. La configuracin de los lazos se efecta desde la CPU principal, o directamente a travs de un port RS232 RS422 que el mdulo posee. A este port se conecta una PC con el software adecuado, permitiendo la configuracin con independencia de la CPU principal. Este mdulo descarga a la CPU principal del clculo del algoritmo PID, que insume un tiempo importante, haciendo ms lento el tiempo de barrido de la CPU. Adicionalmente, la distribucin de varios lazos PID en varios mdulos disminuye la posibilidad de falla de varios lazos. Algunos mdulos cuentan con canales de E/S analgicos y discretos propios, hacindolo totalmente independiente del resto del PLC. Otros mdulos PID utilizan la estructura de E/S del PLC.Mdulo ASCII: Almacena mensajes que pueden emitirse a travs de sus ports de comunicaciones por orden del programa de la CPU principal. Ante determinados eventos como alarmas o simplemente a requerimiento del usuario, el programa de la CPU principal le ordena a este mdulo emitir uno de los mensajes prealmacenados en su memoria. Estos mensajes pueden contener texto fijo, datos variables tomados de la memoria de la CPU, hora y fecha, etc., y pueden emitirse en displays alfanumricos, impresoras, terminales, etc.Mdulo de posicionamiento:Es una combinacin de un mdulo contador de alta velocidad con salida para motores. Se utilizan para resolver lazos de posicionamiento en aplicaciones de control numrico o robtica.Mdulo Computador Integrado:Son verdaderas computadoras, con teclado, pantalla, impresoras, conexin en red y almacenamiento masivo (ya sea en los clsicos discos rgidos, o en discos RAM que emulan un disco rgido utilizando memoria RAM).El futuro del PLCASPECTOS GENERALESEs el sistema de control de procesos que ms ha ampliado sus capacidades en los ltimos aos. En sus orgenes, la palabra PLC era sinnimo de un pequeo controlador digital que serva para sustituir los circuitos de rels y los programadores secuenciales electromecnicos. Hoy en da, el trmino PLC abarca desde pequeas unidades de menos de 100.000 pta. con slo unas cuantas seales digitales, para aplicaciones de pequeas mquinas, etc., hasta sistemas con variasCPUen configuracin redundante, con cientos de seales tanto digitales como analgicas y con enormes capacidades declculoy control, en francacompetenciacon los DCS.Caractersticas positivas: Alta escalabilidad, muy flexible en cuanto a configuracin desde 10 seales a cientos de ellas. Coste por I/O relativamente menor que para un DCS. Facilidad deintegracincon computadores degestinpara "process management". Facilidad para "distribuir" los componentes del sistema, I/O en campo, CPU en sala de control, etc.

Las pantallas de acceso suelen serhardwareestndar (tipo PC) y existe una gran flexibilidad para elsoftware(SCADA) que puede ser del mismo fabricante que los PLC o no. Suarquitecturahace que estas pantallas no sean crticas para el funcionamiento de la planta. Altavelocidadde procesamiento y posibilidad de redundancia que facilitan su aplicacin en sistemas de enclavamientos y seguridad (interlock).Otras caractersticas: Si bien existen otros,el lenguajede programacin ms comn es el "Ladder Logic" (Lgica de Escalera), mucho ms pensado para control digital que analgico, si bien actualmente dispone de todas las funciones analgicas imaginables.Aqu la implementacin de la normativa IEC 1131-3 tendr gran impacto, sobre todo en lanormalizacinentre distintos fabricantes. No suelen ser demasiado eficientes en el manejo de datos histricos, comparados con los sistemas DCS tradicionales, y se suele dejar esta funcin al SCADA. Sufren, injustamente, laimagende "slo sirven para control digital" y estn relativamente poco introducidos en la industria pesada de proceso continuo, en la que quedan algo relegados a tareas de enclavamientos (interlock).EMULADOR PLCEsta recientetecnologapuede competir en el prximo futuro y en ciertas aplicaciones con los PLC. Consiste en unsoftwareque emula el funcionamiento de un PLC, pero que corre en unhardwarede PC.Caractersticas positivas (todas ellas del uso de unhardwareestndar): Coste menor que los grandes sistemas DCS. Facilidad de componentes y repuestos. "Potencia" elevada (Pentium II, etc.).Otras caractersticas: La fiabilidad de un PC no es, en mi opinin, comparable a la de un PLC (hardwareindustrial, componentes pre-envejecidos, etc.). No son, en general, posibles las configuraciones redundantes.

PLC EN LA ACTUALIDADHoy en da, los PLC no slo controlan la lgica de funcionamiento de mquinas, plantas y procesos industriales, sino que tambin pueden realizar operaciones aritmticas, manejar seales analgicas para realizarestrategiasde control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID). Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores ycomputadorasenredesde rea local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido. Existen varios lenguajes de programacin, tradicionalmente los ms utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de instrucciones y programacin por estados, aunque se han incorporado lenguajes ms intuitivos que permiten implementaralgoritmoscomplejos mediante simplesdiagramasde flujo ms fciles de interpretar y mantener. Un lenguaje ms reciente, preferido por los informticos y electrnicos, es el FBD (eninglsFunction Block Diagram) que emplea compuertas lgicas y bloques con distintas funciones conectados entre s.En la programacin se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los ms simples como lgica booleana, contadores, temporizadores, contactos, bobinas y operadoresmatemticos, hasta operaciones ms complejas como manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de comunicacin multiprotocolos que le permitiran interconectarse con otros dispositivos.

ConclusinLos controladores lgicos programables (PLC, por sus siglas en ingls), son dispositivos electrnicos digitales que fueron investigados en 1969 para reemplazar a los circuitos de relevadores (rels) electromecnicos, interruptores y otros componentes comnmente utilizados para el control de los sistemas . En los sistemasel estado de una salida queda determinado por el estado de una cierta combinacin de entradas sin importar la historia de stas.Los PLC's resultaron muy atractivos ya que, a diferencia de los antiguos circuitos permiten reprogramacin, ocupan comparativamente muy poco espacio, consumen poca potencia, poseen auto-diagnstico y tienen un costo competitivo. Sin embargo, fueron las innovaciones tecnolgicas en microprocesadores y memorias lo que a hecho tan verstiles y populares a los PLC's. As, los PLC's pueden realizar operaciones aritmticas, manipulaciones complejas de datos, tienen mayores capacidades de almacenamiento y pueden comunicarse ms eficientemente con el programador y con otros controladores y computadoras en redes de rea local. Adems, ahora muchos PLC's incorporan instrucciones y mdulos para manejar seales anlogas y para realizar estrategias de control, ms sofisticados que el simple ON-OFF, tales como el control PID, inclusive con mltiples procesadores.Al inicio, la utilizacin de un lenguaje de programacin con una estructura o representacin similar a la de los arreglos de relevadores en escalera (diagramas de escalera), fue una buena eleccin ya que facilitaba el entrenamiento de los operadores que ya conocan estos diagramas. As, el primer lenguaje de programacin para PLC's, considerado de bajo nivel, fue el "Lenguaje de Escalera". An hoy se utiliza este lenguaje, as como el "lenguaje Booleano" que se basa en los mismos principios del algebra booleana.Cuando se comprendi el gran potencial de los PLC's , como poderosas computadoras que son y se dio la evolucin de capacidades que ahora tienen, que no posean los antiguos circuitos, aparecieron los lenguajes de alto nivel como el "lenguaje de escalera" pero, con la adicin de funciones especiales complejas, que en el diagrama de escalera aparecen en el lugar de las salidas". Luego, se desarrollaron los Lenguajes Especiales de Computadora, tambin de alto nivel, que son muy similares a los lenguajes de programacin de computadoras como el Basic y el C, para hacer cada vez ms amigable la programacin aumentando el aporte de los plc en ambito industrial.