PLC para accionamientos en la industria

Accionamientos de velocidad variable han llevado el control de movimiento preciso e inteligente a una variedad de aplicaciones industriales. El sector manufacturero solo depende de máquinas que giran y transportan materiales, bombean líquidos, enfrían o calientan aire con ventiladores, empaquetan y apilan productos terminados, y lo hacen como parte de una variedad de operaciones interrelacionadas que se desarrollan en su mayor parte automáticamente.

Para funcionar como lo hacen en este entorno, los impulsos dependen completamente del poder de control, coordinación del PLC (controlador lógico programable) . Sin embargo, dado que de ninguna manera es una tecnología nueva (los primeros modelos se fabricaron hace casi exactamente cincuenta años), surge inevitablemente la pregunta:¿qué tiene el PLC que lo hace tan adecuado para el trabajo?

PLC se desarrollaron para sustituir la energía de la computadora por los bancos cableados de relés de energía que antes se usaban para controlar la maquinaria de la fábrica. Las dificultades de mantenimiento y solución de problemas de estos viejos centros neurálgicos electromecánicos eran innumerables:los recintos gigantes presentaban al técnico paredes de relés, temporizadores, contadores, fusibles y terminales en medio de franjas de cableado entrecruzado punto a punto. Reemplazar una bobina defectuosa o un contacto desgastado ya era bastante desafiante; modificar el propósito del sistema en sí podría implicar una reconstrucción total.

Era inevitable que la llegada del microchip arrastrara estos gabinetes de curiosidades a los anales de la historia de la ingeniería. Ambos Odo Struger (1931-1998) , ingeniero investigador de Allen-Bradley en la década de 1960, y Dick Morley (1932-2017) , que respondieron a una convocatoria de ideas emitida por General Motors en 1968, han sido llamados Padres del PLC. Ambos vieron que la secuencia de eventos llevados a cabo por los sistemas de relés para controlar la maquinaria podría traducirse, y miniaturizarse, en la forma de un programa de computadora. .

Una computadora es, entonces. Pero el PLC es un tipo de computadora muy específico; fue concebida como tal y hasta el día de hoy sigue siéndolo. ¿Pero de qué manera?

¿Por qué PLC en lugar de, digamos, PC?

Quizás la respuesta más obvia, para mirarlo, es que un PLC es físicamente resistente; la cosa es robusta. Esto significa que todos los aspectos de su diseño (desde la elección de los materiales de los componentes hasta funciones como el control de la temperatura y el estilo de la carcasa ) están diseñados para proteger el dispositivo de niveles desafiantes de polvo, humedad, vibración, temperatura, etc.

El diseño distintivo de un PLC también debe acomodar arreglos significativos de entrada/salida, mucho más que la extraña tarjeta de memoria o la impresora. La lista de señales entrantes del PLC (desde interruptores, sensores, disyuntores, etc.) combinadas con comandos salientes (a motores, luces, válvulas y similares) es tan larga como las operaciones que controla son complejas.

Pero la diferencia más fundamental entre los PLC y las computadoras personales es su lenguaje de programación. Lógica de escalera (o diagrama de escalera) codifica instrucciones operativas secuencialmente, de una manera que se modela directamente en el flujo de trabajo a través de un esquema de relés eléctricos. Esto hace que sea extremadamente fácil de diseñar . Y junto con una pequeña cantidad de otros lenguajes simples, en particular el Diagrama de bloques de funciones, sigue siendo el método de programación estándar.

Los PLC se comunican con variadores de velocidad a través de señales de control directo o a través de un protocolo de comunicaciones digitales (Modbus ha sido durante mucho tiempo el más popular) o a través de ambos en combinación. De este modo, se puede ejecutar toda la gama de comandos del dispositivo:desde instruir al variador simplemente para que haga funcionar el motor y en qué dirección de rotación, hasta el importantísimo ajuste en tiempo real de los parámetros de aceleración y desaceleración.

El potencial de los variadores para hacer funcionar los motores a una velocidad óptima solo se puede realizar plenamente cuando se encuentran en comunicación bidireccional en tiempo real con los PLC. Es el PLC el que monitorea el desempeño del variador, verificando continuamente el estado y los códigos de falla derivados, por ejemplo, de la comparación del objetivo con la corriente de salida real. La forma en que este control de la salida influye en la naturaleza de los comandos de conducción es crucial para la inteligencia del sistema.

Impacto de los PLC en la industria de la automatización

Los PLC han tenido un revolucionario efecto en la industria de la automatización, que permite conocer y controlar sistemas mecánicos complejos, muy lejos de los días en que una sola "falla" no identificada podría hacer que la mejor parte de una planta de fabricación se detuviera. Y su éxito duradero a lo largo de los años se ha debido en gran parte a su simplicidad esencial, a pesar de toda su potencia de procesamiento.

Sin embargo, ninguna tecnología permanece indefinidamente al margen del progreso. Y, al final, los PLC están tan obligados como cualquier otra cosa a reflejar los desarrollos clave en la forma en que se construyen las máquinas y los dispositivos.

Desarrollo continuo

Miniaturización en particular, esa misma fuerza que vio la actividad electrónica temprana transpuesta de la pared de relés a la placa de circuito, continúa haciendo que los procesadores, los componentes y las placas de circuito sean cada vez más compactos. . En consecuencia, los PLC se están volviendo más potentes (más rápido y con una capacidad de memoria notablemente mejorada) incluso a medida que disminuyen de tamaño. Un solo PLC ahora puede hacer fácilmente el trabajo de varios de sus predecesores. Dicho progreso se puede ver en su capacidad para adaptarse a múltiples protocolos de comunicación simultáneamente o en el hecho de que sus desarrolladores de software pueden mezclar y combinar diferentes lenguajes de programación.

La ironía aquí, por supuesto, es que este orden de capacidad no es de hecho necesario para el control de muchos dispositivos, incluidas las unidades. Donde la eficiencia simple es la prioridad, la capacidad compleja puede ser, en el mejor de los casos, una irrelevancia y, en el peor, una responsabilidad (por ejemplo, en términos de ciberseguridad ). Por ello, una nueva generación de controladores de máquinas (dispositivos compactos similares a PLC) ha evolucionado para hacerse cargo de parte del trabajo que los PLC de gama alta han superado.

Más limitado que un PLC en términos de memoria y capacidad de entrada/salida, un controlador de este tipo para un variador de velocidad, suministrado a bordo, programado a medida y con una interfaz gráfica intuitiva, es relativamente económico, ahorra tiempo y es fácil de usar. (así como para integrarse con la red o sistema más grande).

PLC y variadores, ¿la combinación perfecta?

La relación tradicional entre convertidores y PLC está, por tanto, atravesando un momento de cambio. Es una agitación que quizás solo la arquitectura del sistema de estilo antiguo no sobreviva. El principio fundamental:convertidores inteligentes a través del poder de programación, está tan completamente cargado como siempre.