PLCs: Desbloquee la eficiencia en la automatización de su industria

Los controladores lógicos programables, o más comúnmente PLCs, son computadoras digitales usadas para automatizar tareas o procesos específicos para una variedad de aplicaciones. Pueden controlar maquinaria en líneas de ensamblaje, montañas rusas en parques de atracciones o luminarias. Hoy en día, la automatización industrial crece en demanda para instalaciones de fabricación a nivel global. La automatización se está convirtiendo en un aspecto central en la fabricación ya que las instalaciones enfrentan márgenes de beneficio ajustados y aún trabajan con métodos de fabricación just-in-time. Las empresas entienden que para cumplir con estos procesos deben satisfacer la demanda del cliente operando a costes menores, producción en masa, personalizable y flexibilidad. El objetivo principal de este artículo es ayudar a las instalaciones a entender el beneficio de cambiar de líneas de producción manuales rudas a automatizar tareas específicas con PLCs.

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Controlador Lógico Programable: Desvelado

Los PLCs se han convertido en un aspecto fundamental de la automatización industrial, sirviendo a menudo como enlace entre máquinas y humanos. Como controladores universales, los PLCs pueden programarse para realizar una variedad de tareas, desde operaciones neumáticas hasta computación matemática. Con la potencia de procesamiento, almacenamiento de datos y capacidades de comunicación de computadoras modernas, los PLCs proporcionan un nivel completamente nuevo de control de aplicaciones. Los PLCs están diseñados para ofrecer operaciones fiables en algunas de las situaciones más desafiantes, como altas temperaturas, ruido eléctrico, golpes y vibraciones.

Los PLCs interactúan mediante conexión directa con equipos de entrada y salida. Señales de sensores, interruptores y otros dispositivos de control proporcionan datos físicos externos sobre las operaciones ambientales del PLC. Los PLCs fueron diseñados mediante lógica de escalera, pero los PLCs modernos no se limitan únicamente a lógica de escalera, y las salidas del PLC proporcionan retroalimentación para determinar la mejor decisión posible para cambiar el proceso o entorno.

Beneficios de los PLCs

• Flexibilidad
  • Un solo PLC puede ejecutar fácilmente múltiples tipos de máquinas.
• Corrección de errores:
  • Antes de los PLCs, los paneles de relés necesitaban alterarse físicamente para lograr un nuevo diseño de circuito. Con PLCs, un cambio en el diseño del circuito puede modificarse fácilmente reprogramando el controlador. Corregir errores en controladores es extremadamente rápido y rentable.
• Eficiencia espacial:
  • Con el crecimiento del desarrollo de memoria de PLC, la oportunidad de utilizar contactos, bobinas, temporizadores, secuenciadores y contadores en un solo controlador ha aumentado enormemente. Miles de instrumentos pueden conectarse a un solo controlador. Esto reduce la necesidad de varias cajas de panel diferentes para múltiples sistemas.
• Bajo coste:
  • El coste de PLCs varía desde unos cientos a unos miles. Reducir el número de componentes externos para operar un solo sistema comprando un solo PLC puede ahorrar dinero en costes directos e de instalación.
• Pruebas:
  • Los PLCs pueden probarse y evaluarse en un laboratorio seguro. El programa puede probarse, validarse y corregirse, ahorrando tiempo muy valioso.

La implementación de PLCs ofrece numerosos beneficios de rendimiento, como reducción de requisitos de hardware, aumento de eficiencias y menos desperdicio de producto. Los PLCs modernos son altamente personalizables y pueden diseñarse para aplicaciones de control individuales, reduciendo enormemente el uso del espacio en planta de producción.

Con controladores integrados, los PLCs facilitan la instalación porque necesitan menos espacio. Además, las pantallas de PLC mejoran la interacción del operador, lo que conduce a un aumento de la eficiencia de producción.

El mantenimiento y la resolución de problemas, reparaciones, se reducen debido a componentes enchufables y reemplazo de módulos. Las posibilidades de fallos en PLCs y el tiempo requerido para corregir errores se reduce significativamente, lo que conduce a la eliminación completa del recableado de paneles de relés y componentes accesorios. Además, circuitos de detección de fallos e integración de indicadores de diagnóstico en componentes principales pueden monitorizar si los componentes funcionan correctamente.

Cómo funcionan los PLCs

Un controlador lógico programable es una computadora especial que controla máquinas y procesos. Por tanto, comparte base común con PCs como unidad central de procesamiento, memoria, software y comunicaciones. A diferencia de PCs, el PLC está diseñado para sobrevivir en entornos industriales más duros y es muy flexible en su interfaz con entradas y salidas.

Los PLCs típicamente tienen los siguientes componentes:

• Fuente de alimentación y rack
• Unidad central de procesamiento (CPU)
• Sistema de Entrada/Salida (E/S)

Los PLCs vienen en muchas formas y tamaños diferentes. Algunos caben en su bolsillo, mientras que sistemas de control mayores requieren racks de PLC grandes.

• Fuente de alimentación y Rack
  • El rack mantiene todo unido. Puede diseñarse para contener múltiples módulos. Sostiene las tarjetas para comunicarse con la CPU. La fuente de alimentación regula la alimentación DC a cada módulo en el rack.
• CPU
  • Es el cerebro detrás del PLC. La CPU está típicamente detrás de la fuente de alimentación. Consiste en un microprocesador, chip de memoria y otros circuitos lógicos para monitorización y comunicación. Aquí es donde se implementa el programa lógico, se ejecuta el programa y se opera el proceso.
• Sistema de Entrada/Salida
  • Es donde las conexiones físicas entre equipos y el PLC se encuentran. Una tira de bornes se usa para las tarjetas de E/S para conexiones de dispositivos.

El sistema de entrada/salida trabaja en tándem con la CPU. Donde los dispositivos de entrada registran y miden los datos recibidos por componentes de monitorización y proporcionan información a la CPU para determinar qué debe hacer la máquina o proceso con ello. El sistema de salida transmite la ejecución del programa desde la CPU a las máquinas y procesos operativos. Usualmente el PLC ejecuta un solo tipo de ejecución para una tarea o proceso específico. Esto permite al sistema automatizar la tarea basándose en los sensores de retroalimentación del PLC.

¿Qué industrias usan PLCs?

Con el diseño y desarrollo de PLCs alcanzando nuevas cotas cada año, las aplicaciones industriales potenciales continúan creciendo. Aquí hay algunas industrias que usan PLCs y sus aplicaciones.

Industria de alimentos snacks

• Sistemas de control de hornos
• Sistemas de dosificación
• Sistemas de cocción
• Sistemas de extrusión y corte
• Mezcla y distribución de slurry

Transporte de materiales

• Manipulación de materiales
• Unidades y sistemas de velocidad variable
• Sistemas de centro de control de motores
• Sistemas de control de secuenciación de válvulas
• Controles de contramedida para líneas obstruidas

Productos de construcción

• Sistemas de control de hornos rotatorios
• Sistemas de control de corte
• Sistemas de moldeado
• Mezcla y distribución de yeso

Farmacéutica

• Sistemas de control de autoclaves
• Máquinas taponadoras de viales
• Informes de validación
• Operaciones de I+D
• Lavado de viales
• Etiquetado de viales

Industria siderúrgica

• Control de máquinas
• Sistemas de control de hornos

Envase y etiquetado

• Posicionamiento de materiales
• Sistemas de control de inventario
• Sistemas de transporte de productos

¿Son los PLCs adecuados para su industria?

1. ¿Se necesitan PLCs para su fabricación?

Es básico, pero entender los requisitos de la aplicación ayudará a determinar si los PLCs son mejores para su sistema de automatización. Las aplicaciones típicas de automatización de fábrica, para las que se diseñaron los PLCs, implican la fabricación/ensamblaje de artículos específicos. Estas aplicaciones involucran una o más máquinas y una gran cantidad de movimiento de material. Típicamente, estos procesos son monitorizados por un operador que vigila la progresión a través de la línea de fabricación. Estos procesos son altamente controlados por lógica y requieren requisitos de alta velocidad. A menudo se controlan mediante combinación de PLCs e Interfaz Hombre-Máquina (HMI).

2. Valor del producto versus coste de parada

Si el valor del producto es relativamente bajo, y/o la parada resulta en producción perdida pero con poco coste adicional o daño al proceso, el PLC es una buena opción. Para fabricación de productos bajo demanda, donde la fabricación no es continua, lo que permite a la empresa paradas adecuadas para mantenimiento, resolución de problemas o actualizaciones con poco impacto en la producción, grita la aplicación PLC.

3. ¿Qué necesita un operador exitoso?

Típicamente en un entorno PLC, el operador maneja principalmente excepciones. La información de estado y alarmas ayuda al operador a mantenerse consciente de lo que el proceso está haciendo. Esta es esencialmente la definición de "Fabricación sin luces". Si se necesita un operador solo para supervisar, un sistema PLC podría ser para usted.

4. ¿Cuál es el rendimiento de fabricación deseado?

Los PLCs están diseñados para aplicaciones de alta velocidad que requieren altas tasas de escaneo involucrando control de movimiento, interconexión de alta velocidad, o control de motores y unidades. Tasas de escaneo rápidas son necesarias para ser totalmente efectivos en el control de estos dispositivos. Lo que los hace geniales para el mercado de productos bajo demanda.

5. ¿Hay necesidad de personalización?

Los PLCs fueron diseñados como el rey de la personalización. El desarrollo de rutinas y funciones personalizadas es requerido para satisfacer necesidades únicas de aplicación. Un integrador de sistemas puede cambiar de un tipo de máquina de fabricación hoy y cambiar a usarla en un sistema completamente diferente mañana. Este es el poder de los controles lógicos programables y su capacidad para cambiar de una aplicación a otra reescribiendo el código.

6. ¿Expectativas de ingeniería?

Los ingenieros de automatización industrial de fábrica quieren plataformas personalizables donde componentes individuales puedan reprogramarse para lograr la tarea deseada. Integradores e ingenieros desglosan los PLCs y comienzan a programar basándose en lo que necesitan. Las herramientas proporcionadas por PLCs típicamente soportan un enfoque de ingeniería "bottom-up", que funciona de maravilla para aplicaciones pequeñas.

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El desenlace

Los PLCs han ganado su lugar en industrias de automatización con su alta tasa de producción y flexibilidad de sistema. Llevan mucho tiempo, pero aún se desarrollan en herramientas potentes para cualquier aplicación industrial. La próxima semana entraremos en cómo seleccionar adecuadamente un PLC para su aplicación y entender la documentación de PLC.

¿Ayudaría un PLC a su instalación? Háganos saber qué busca automatizar en los comentarios abajo.

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