Author Archives: Enrique Hernández

PLC

Descubre la estructura Interna de un PLC

Hoy día, es común encontrar un proceso industrial controlado por un PLC.

Un PLC lo podemos definir como un dispositivo industrial electrónico que utiliza memorias programables para almacenar instrucciones de usuario y así controlar procesos, máquinas, dispositivos mediante entradas y salidas digitales o análogas. Debido a que su funcionamiento es enteramente digital, consta de varios componentes parecidos a los que podemos encontrar en una computadora.

En esta entrada, nos enfocaremos principalmente en los componentes internos de un PLC.

Este dispositivo consta de 2 partes principales:

  1. Hardware: Parte física, tangible del dispositivo, donde se encuentran alojados los distintos bloques que hacen posible el correcto funcionamiento del PLC, como por ejemplo la batería, los módulos de memoria, los módulos de entradas y salidas análogas y/o digitales, etc.
  2. Software: Correspondiente a la parte no tangible, es decir, los programas cargados en los bloques de memoria, así como también las instrucciones alojadas en la memoria ROM del sistema.

Podemos analizar al PLC por su estructura en:

A. Interna: Compuesta de dispositivos electrónicos para poder alojar las instrucciones básicas del funcionamiento del PLC, así como las unidades para procesar instrucciones de un programa precargado y realizar las tareas especificadas en él.

B. Externa: Como lo indica, es lo correspondiente a los módulos de entradas y salidas digitales, fuente de poder, carcasa, indicadores led; contiene los elementos netamente tangibles del PLC.

 

ESTRUCTURA INTERNA

Como lo podemos observar en la Figura 1, se muestra el diagrama de bloques correspondiente a la estructura interna del PLC. Podemos observar que se cuentan con arreglos de memorias  destinados a alojar datos, programas, se cuenta con un procesador o unidad de control, interfaces de entrada y salida, buses de comunicación, temporizadores y contadores.

  • Unidad de Control (CPU): Destinada a consultar el estado de las entradas, analizar el programa cargado previamente y así poder escribir las instrucciones para la salida. El ciclo de scan del programa (lectura de entradas, lectura de programa y escritura de salidas) se realiza por default en 150 mili segundos, donde, el PLC traduce el programa a lenguaje máquina, realizando operaciones lógicas para realizar el proceso requerido.

Como se observa en la Figura 2, la CPU contiene:

  • ALU: Realiza operaciones aritmético-lógicas
  • Acumulador: Almacena el último resultado de la ALU
  • Flags: Indicadores de resultado (positivo, negativo, mayor, menor que)
  • Contador de Programa: Lectura de instrucciones de usuario
  • Decodificador de Instrucciones y Secuenciador: Lugar donde se decodifican las instrucciones y se generan las señales de control
  • Pila: Prioriza las instrucciones a realizar, evitando saltos en el programa o en las instrucciones
  • Monitor Sistema: Almacena la secuencia de puesta en marcha, rutinas de test y error de ejecución

  • Memoria de programa: Destinada a almacenar la secuencia a realizar a partir de las señales de entrada, así como los datos de configuración del PLC.
  • Memoria de Datos y Memoria Imagen E/S: Memoria encargada de almacenar los datos resultantes de cálculos y del uso de variables internas, ligada con la ALU (Unidad Aritmética-Lógica), así como también almacena los últimos estados de las entradas o los enviadas por las salidas.
  • Interfaz de Entrada y Salida: Interfaces destinadas a comunicar el PLC con el entorno, recibiendo y enviando respectivamente información o instrucciones, que después serán comparados en el CPU, donde se realizarán acciones contempladas en el programa.
  • Fuente de Alimentación: Unidad donde, a través de tensión exterior, se le provee la energía necesaria al PLC para su funcionamiento.
  • Buses de Comunicación: Conexiones que permiten la comunicación entre las unidades de memoria, la CPU, las interfaces de salida y entrada, contamos con 3 buses:
    •   Bus de control: Modera los intercambios de información
    •   Bus de datos: Transfiere datos del sistema
    •   Bus de dirección: Direccionamiento de la memoria y de los demás periféricos
  • Contadores: Basados en los contadores digitales, pueden realizar el conteo de eventos externos, indicados a través de las entradas.
  • Temporizadores: Actúa como un contador, con la diferencia que no realiza el conteo de eventos externos, lo hace a través de un generador de pulsos o de frecuencia dentro de la CPU.
  • Buses de Campo: Unidades destinadas a permitir el intercambio de datos entre varios dispositivos, ya sean PLCs, PCs u otros, que puedan usar protocolos de información, ya sean Porfibus, Profinet, MPI, DeviceNet, IO Link, etc.
  • Conversores Analógico-Digitales: Destinados a leer datos analógico y convertirlos a datos binarios.

Como se pudo observar, el PLC es, internamente, casi como una computadora, contiene unidades aritméticas, lógicas, memorias y  procesador, pero la diferencia radica, que el PLC, es un dispositivo creado para entornos industriales en tareas específicas, el que pueda manejar muchos datos de entrada, salida, programas muy robustos, dependerá del tipo de proceso al que se desee aplicar y el tipo de PLC que desee adquirir.

Por tanto el conocer su funcionamiento, es imprescindible para poder realizar su programación de forma correcta, sabiendo por qué se deben hacer o no algunos procedimientos.

Referencias

  • Balcells, Josep. José Luis Romeral, “Autómatas Programables”¸ Marcombo, Barcelona
  • Boix, Oriol. Miquel A. Saigí Grau. Ferran Zabaleta Alañá. “Automatismos Eléctricos Programables”, UPC, Barcelona, 1998
  • Terzi, E. V., H. Regber, C. Löffler, F. Ebel. “Controles Lógicos Programables, Nivel Básico”. FESTO Didactic, 1999.

 

 


bloques FB y FC

Bloques FB y FC de un PLC SIEMENS.

Hoy en día es común escuchar que la automatización es parte fundamental de las industrias para ayudar a reducir o eliminar tiempos muertos en la maquinaria, reducir o eliminar errores o defectos en la calidad de los productos, no obstante muchas veces desconocemos todo lo que implica automatizar algún proceso industrial de forma eficiente y profesional. Explicaremos a continuación cómo hacer uso de los bloques FB y FC de un PLC.

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