Vivimos en plena era digital, y esto, además de muchas otras cosas, significa que casi todos los edificios comerciales o instalaciones industriales poseen, en mayor o menor medida, un grado de automatización de sus sistemas mecánicos y eléctricos. Una tendencia, que sabemos con seguridad que solo puede ir en crecimiento en los próximos años, y cuyos sistemas serán cada día más complejos.
Y uno de los puntos neurálgicos de los sistemas automatizados son los autómatas programables o PLC (Programmable Logic Controller). Que son básicamente computadoras industriales que se encargan de procesar los datos de una máquina industrial, o de un grupo de máquinas. Estas computadoras están diseñadas para poder controlar, en tiempo real y de manera programable (a través de una serie de reglas) el funcionamiento de dichas máquinas.
Historia de los autómatas programables
Mucho antes de la llegada de los microchips y la computación, las grandes líneas de producción eran controladas por enormes y complejos conjuntos de relés, que no solo ocupaban mucho espacio, sino que eran bastantes costos, eran difíciles de cambiar, y obstaculizan la detección de problemas o errores.
Los primeros en poner atención a los problemas de los relés para la automatización de maquinaria, fueron General Motors; quienes se aliaron con Digital Equipment Corporation en los años 60, para crear un sistema que solventara la complejidad analógica de los relés. Obteniendo como resultado el PDP-14, un proto autómata que sólo podía trabajar con un control de “Sí o No”.
Sistema que no tardó en expandirse a todas las industrias, y tampoco en mejorarse. Para los años 70, con el descubrimiento de microcontroladores, los controladores ya podían realizar operaciones aritméticas, y comunicarse con ordenadores. Y finalmente, en los años 80 llega el microchip, que los convertiría en lo que conocemos hoy en día: controladores capaces de manejar lenguajes de programación complejos, con una alta velocidad de respuesta y de dimensiones muy reducidas.
Partes de un autómata programable
- Módulos de entrada: O sensores de campo, son el contacto del PLC con el mundo exterior a través de conexiones físicas. Pueden ser: Entradas digitales como interruptores sencillos, tiras bimetálicas, sensores de presencia, etc; o Entradas analógicas como mandos de control manual, un sensor de presión, un medidor de tensión, etc.
- Unidad de procesamiento: Es el cerebro del aparato, en ella se encuentra alojado el software, que aplica las reglas programadas a las señales de entrada. Por lo general se compone de: Un microprocesador, un circuito integrado de memoria, y de circuitos integrados.
- Módulos de salida: Estos son los que proporcionan la señal al dispositivo que se está controlando con el PLC, que puede ser cualquier cosa, desde una simple luz indicadora, hasta un arranque de motor, o una unidad de frecuencia variable.
- Módulos accesorios: Son distintos dispositivos que pueden añadir funciones o facilidades a los autómatas programables, como por ejemplo: una batería, una pantalla con interfaz de usuario, reloj, calendario, etc.
¿Cómo funciona un autómata programable?
Teniendo claro las partes que componen a un autómata programable, podemos abordar la interrogante de su ciclo de funcionamiento. La función básica de los mismos es realizar una “Salida” o orden, que esté previamente programada, en respuesta a una señal generada por cualquiera que sea el módulo de entrada, y siguiendo un conjunto de reglas.
Un proceso que se puede describir en las siguientes etapas:
- Escaneo de entrada: Recibe las señales emitidas por los dispositivos que conformen el módulo de entrada.
- Escaneo del programa: El autómata hace un revisión del programa que tiene alojado en su CPU, para verificar lo que hay que hacer, también se puede decir que verifica las preguntas que tiene que hacer sobre las señales recibidas.
- Ejecución de la lógica del programa: En esta fase se responde a las preguntas alojadas en el CPU, y en base a esto, se determina la orden de salida.
- Actuación de las salidas: En esta fase los dispositivos que conforman el módulo de salida reciben y ejecutan la orden emitida por el autómata programable.
- Mantenimiento: Es una fase final que se trata de un diagnóstico periodico, sobre las comunicaciones con los dispositivos, posibles actualizaciones, y la generación de informes sobre el propio funcionamiento o sobre datos obtenidos.
Se llama como tiempo de escaneo al tiempo que le toma al autómata realizar todas las etapas que conforman un ciclo. Y este puede ser variable dependiendo de las prestaciones del autómata, en específico, de su sensibilidad, resistencia y el tiempo de procesamiento del sistema; así como del tipo de entradas, ya que por ejemplo, las entradas analógicas son más complejas de procesar que las digitales.
¿Se acerca el fin de los autómatas programables?
Esta duda empieza a surgir con la popularización de la tecnología “internet of things”, que nos está demostrando la facilidad que tenemos hoy en día de dotar a casi cualquier objeto con un microchip y una conexión a internet. Eso supondría la desaparición física del autómata programable, ya que bastaría con una interfaz dentro de un ordenador conectado a un red Wifi, perfectamente comunicado con dispositivos de entrada y de salida.
En un futuro de sensores y actuadores inteligentes, del machine learning, y del cloud computing, los PLC tienen un futuro dudoso. Pero si es cierto que en el corto plazo, no es factible que desaparezcan gracias a su simpleza y coste moderado, ya que llevará mucho tiempo y dinero adaptar todos los dispositivos a estas nuevas tecnologías.
