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ÍNDICE

• OBJETIVO..........................................................................................................
• INTRODUCCIÓN...............................................................................................
  • 1. Tipos de PLC..................................................................................................
    • 1.1. Clasificación......................................................................................
      • 1.1.1. Por construcción..............................................................
      • 1.1.2. Por el número de E/S......................................................
• 2. Fabricantes de PLC......................................................................................
• 3. Operación del PLC.......................................................................................
     • 3.1. ¿Cómo funciona un PLC?..................................................................
     • 3.2. Modos de Operación..........................................................................
     • 3.3. Ciclo de Funcionamiento...................................................................
     • 3.4. Ciclo de Operación............................................................................
• 4. Selección del PLC..........................................................................................
     • 4.1. Criterios cuantitativos........................................................................
     • 4.2. Criterios Cualitativos.........................................................................
• Conclusión........................................................................................................
• Fuentes de consulta...........................................................................................
• Fuentes sugeridas..............................................................................................
• Glosario............................................................................................................

INTRODUCCIÓN

Los Controladores Lógicos Programables (PLC por sus siglas en inglés) están siendo usados para una amplia gama de aplicaciones en muchas empresas de manufactura y servicios, también son utilizados para remplazar la lógica y control por cableado (relés). Lo que reduce el tiempo fuera de máquina y de mantenimiento en sistemas de control anteriores (obsoletos). También es importante mencionar que los PLC pueden incrementar la velocidad de operación y capacidad del equipo más antiguo. Reacondicionar un equipo obsoleto con un PLC para el control, es casi como adquirir uno nuevo. Los PLC son usados para controlar procesos tales como la industria química (procesos continuos), de papel, acero, alimentación, etcétera. En procesos como éstos, su función es controlar la temperatura, presión, mezcla, concentración, entre otros. También son usados para controlar celdas de manufactura con robots y equipo de producción de maquinados de diversa índole. Pero su uso ha permeado no sólo a las grandes industrias, hoy en día pequeñas compañías (integradores) han empezado a producir equipo con un propósito específico (especial) controlado por PLC, este tiene un costo-beneficio alto. Por ejemplo los transportadores y paletizadores, empaque, manejo de material o prensas pequeñas. Sin la tecnología PLC muchas compañías de diseño de equipo no existirían. Los fabricantes actuales de PLC han excedido todos los requisitos originales del primer modelo, por lo que se han convertido en sistemas de control muy poderosos, mucho más allá de lo que anticiparon los primeros usuarios e ingenieros de diseño. Mediante una red de comunicaciones, los datos pueden ser transferidos a los PLC de diferentes fabricantes, equipos de adquisición de datos, interfaces de usuarios y computadoras personales.

Esta evolución en las características y funcionalidades de los PLC han hecho que los fabricantes los clasifiquen dependiendo de sus capacidades. Hoy día, discernir cuál es el PLC idóneo para una aplicación es una tarea laboriosa (como escoger un auto entre las diferentes marcas), que no sólo depende del costo, sino que va más allá, en el que las características como capacidades, tamaños, compactación demanda de energía, seguridad, capacitación, servicio y disponibilidad de refacciones son temas a considerar para realizar una buena integración.

• No se requieren de conocimientos especializados para su manejo (capacitación).
• Son fáciles de instalar. En cuanto a sus desventajas:
• Las primeras versiones son algo lentas por el procesador.
• No se pueden ampliar, si en determinado momento se requiere más capacidad, hay que cambiarlo.

b) PLC modulares

Los elementos que conforman al PLC se encuentran separados, formando módulos. Anteriormente crecían a través de un chasis o panel posterior (back panel), ahora pueden ser montados en un riel y aumentar de acuerdo con las necesidades del cliente, además de las especificaciones del fabricante, incrementando memoria, capacidades de comunicación (ejemplo: módulo ethernet), alimentación, módulos de entrada/salida de diversos tipos (salidas TTL, analógicas, control de movimiento, etcétera). Figura 2. PLC Modulares

Algunas de sus ventajas y desventajas son:

• Son más caros y varían de acuerdo con la configuración
• Utilizan mayor espacio que los compactos. Aunque hoy en día con la evolución de la tecnología, cada día son más reducidos en sus dimensiones.
  • Su mantenimiento y programación requieren más tiempo y de personal capacitado.
  • Las ampliaciones se hacen de acuerdo con las necesidades, por lo general, se incrementan los módulos de E/S ya sean discretos o analógicos. Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final, los cuales son:
• Rack (Riel)
• Fuente de Alimentación
• CPU
• Módulos de entrada y salida El siguiente esquema muestra fehacientemente la evolución de los PLC y su flexibilidad con base en la modularidad. De tal forma que el sistema puede crecer de acuerdo con las necesidades sin hacer grandes cambios tanto de hardware como en la programación (software). Figura 3. Estructura PLC modular

b) PLC Micros

La categoría de PLC Micro se utiliza en aplicaciones OEM y en algunas comerciales. Estos equipos ya incluyen cierta capacidad de comunicación para crear una interfaz entre las máquinas donde están instalados y los sistemas de supervisión. Cuenta con hasta 128 E/S. Figura 5. Micro PLC. Marca AB

c) PLC Pequeños

La categoría de los PLC pequeños tienen una mayor capacidad de comunicación con otros dispositivos y controles maestros. Al mismo tiempo, las funciones de E/S analógicas han mejorado sustancialmente, de tal manera que se utilizan para diseñar algunas soluciones sencillas para la industria de control de procesos y bache. Tienen hasta 512 E/S. Estos PLC tienen incorporados la fuente de alimentación, su CPU y los módulos de I/O en uno sólo principal y permite manejar desde unas pocas I/O hasta cientos (alrededor de 500 I/O), su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como:

• Entradas y salidas análogas
• Módulos contadores rápidos
• Módulos de comunicaciones
• Interfaces de operador
• Expansiones de I/O

Figura 6. PLC Pequeño Rockwell Automation

d) PLC Medianos

La categoría de los PLC medianos tienen una gran capacidad de comunicación para integrarse a redes de control de gran tamaño. Muchas veces, una línea en particular puede cubrir tanto las necesidades de la categoría mediana, como de la grande, esto se debe a la construcción modular que les permite intercambiar procesadores y módulos de E/S para mejorar funciones. Cuentan con hasta 1024 E/S

e) PLC Grandes

La categoría de PLC grandes se aplica en operaciones que tienen una gran demanda de E/S, velocidad de procesamiento y comunicaciones abiertas, además de la gran cantidad de funciones que satisfacen; son verdaderos sistemas de control. Con más de 1024 E/S Figura 7. PLC A-B Rockwell Automation

2. Fabricantes de PLC

La orientación comercial, hoy en día, amplía los criterios de selección de un PLC, nuevas estrategias de marketing y desarrollo tecnológico han evolucionado el giro de este negocio. La siguiente lista muestra las diferentes marcas de PLC más comerciales en el mundo, algunos tienen redes grandes de distribución, soporte y servicio en México:

- Siemens. A finales del siglo XIX, México se vio inmerso en la Revolución Industrial. Siemens abrió su primera sucursal en nuestro país el 1° de agosto de 1894. Uno de sus primeros proyectos fue el alumbrado eléctrico de Paseo de la Reforma y la presa hidroeléctrica de Necaxa. Actualmente tiene oficinas de distribución en la República y Centroamérica. Su gama de productos van desde la Automatización, Building Technologies (edificios Inteligentes), Motores, Drives, Administración de Energía, Salud, hasta la Movilidad y Servicios. Definitivamente es una de las empresas con más años de presencia y soporte en México. Para mayor información de las familias de productos, sus características y

capacidades se anexa en Fuentes Sugeridas los links a las páginas de los

diversos proveedores de PLC existentes.

- Vipa (Yaskawa). Fundada en 1985 en Alemania, siendo al principio un asociado de Siemens, hasta que en el año 2014 compra la mayoría de sus acciones Yaskawa. Se especializa en controladores de nivel Micro- PLC, no tiene oficina en México y la más cercana en cuanto a soporte se encuentra en USA.

Figura 9. Productos de Automatización VIPA

- Allen Bradley (Rockwell Automation). La mayor empresa del mundo dedicada a la automatización industrial. La compañía se funda en Milwaukee en 1903 para ofrecer controles de grúas, en 1909 cambia de nombre a Allen-Bradley, en 1985 es adquirida por Rockwell Automation. En México cambia de Controlmatic a Rockwell México. Actualmente cuenta con oficinas en las principales Ciudades de México y planta en Monterrey. Sus productos se distribuyen a través de un socio comercial en la República Mexicana. - Schneider Electric. Hace 180 años los hermanos Schneider adquieren una mina en Le Creusot, France. Dos años más tarde crean Schneider & Cie. Una de las compañías más grandes del mundo, sus negocios van desde la administración y seguridad de edificios, la energía solar, productos de baja tensión, media tensión y administración de energía, soluciones de energía segura, automatización y control industrial. Dentro de este ramo, Schneider desarrolla los productos PLC MODICON.

Figura 11. Productos de Automatización Festo

- General Electric. México fue el primer país en América Latina donde GE estableció operaciones. La empresa comenzó sus actividades en 1896 y fundó su primera fábrica en 1929. Desde entonces, se convirtió en un centro de altos estándares para la producción de tecnología, innovación y manufactura. Sus divisiones van desde aviación, energía, petróleo y gas, transportación y ahora servicios de capital. La compañía GE Fanuc es la que distribuye productos PLC, aunque es más conocida por sus aplicaciones en Robótica y Control Numérico (CNC), que por sus productos de Control Programable.

Figura 12. Productos de Automatización GE Fanuc

- Mitsubishi. MELCO de México se fundó en 1976, Mitsubishi tiene alta penetración en el mercado en cuanto a control de ascensores y de transportación. Tiene una planta en Querétaro, suministró los ascensores del estadio Santos y trolebuses a la Ciudad de México. Su gama de productos van desde sistemas de aire acondicionado, sistemas de energía, automotriz, sistemas de edificios, transporte y automatización industrial.

- Omron. Con sus oficinas centrales en Kyoto, Japón, Omron Corporation es una de las empresas líder en el campo de la automatización. Establecida en 1933 y actualmente encabezada por su presidente, Yoshihito Yamada. Omron en la actualidad cuenta con más de 37,000 empleados en 36 países. En 1973 se estableció en Norteamérica, tiene sus oficinas en Ciudad de México con una red de distribuidores en la Republica, así mismo cuenta con dos integradores de soluciones. Su gama de productos va desde sistemas de automatización, control de velocidad, robótica, control, sensores, seguridad hasta software de aplicación. Figura 15. Productos de Automatización Omron

Figura 16. Fabricantes de PLC A continuación se muestra una descripción de las ventajas y desventajas de las dos marcas con más penetración en el mercado de aplicaciones industriales de PLC en México: Siemens y Allen Bradley.

Siemens

a) Ventajas:

• Es una marca alemana de gran confiabilidad, presenta gran robustez frente a condiciones no óptimas (polvo, humedad, armónicos, picos de voltaje, fluctuaciones de la red, etcétera).
• Tiene un lenguaje de programación muy versátil, que le permite una mayor funcionalidad de su software: STEP 7, a través cual se puede programar al PLC en diferentes lenguajes: KOP (Ladder), FUP (Diagrama de Funciones), AWL (Lista de Instrucciones), GRAPH (Lenguaje Gráfico Secuencial).
• Mejor interacción con sus protocolos de comunicación propietarios: Profibus y Profinet.
• Hoy en día el protocolo Profibus es muy usado en la comunicación de variadores de frecuencia de las diferentes marcas que lo han adaptado.