30 julio 2011

Introducción a los autómatas programables en ingeniería (I)



En los últimos años un especialista en control llamado controlador programable, ha desarrollado una ingeniería de control revolucionaria que combina potencia en computación e inmensa flexibilidad a un precio razonable. Si bien en bastantes artículos hemos hablado de PLCs, hasta ahora no hemos realizado una descripción detallada desde la perspectiva de la ingeniería de procesos que nos interesa en TODOPRODUCTIVIDAD. Iniciamos una serie de artículos en los que trataremos de hacer un esbozo sencillo de las aplicaciones de esta tecnología.

1)      TIPOS DE ESTRATEGIAS DE CONTROL
El análisis de los procesos no es una cuestión sencilla y podemos perdernos sin llegar a ningún sitio. Pero podemos emprender una estrategia simplificada considerando un proceso como una agrupación de sub-sistemas y actuar en distintas áreas. De esta forma podemos emprender las siguientes estrategias de control.
·       Subsistemas de control: Se muestra el estado del proceso al operador para traer la atención a condiciones anormales o fallos que necesitan atención. La condición de la planta se mide con sensores convenientes. Los sensores digitales miden las condiciones con distintos estados (marcha/parada, adelante/atrás) y los sensores analógicos miden condiciones que tienen un rango continuo tal como temperatura, presión, caudal o nivel del líquido.
·       Sistemas de secuenciación: Muchos procesos siguen una secuencia predefinida que puede programarse a intervalos definidos y/o según la lectura de sensores analógicos o digitales.
·       Subsistemas de control en bucle cerrado: En muchos sistemas analógicos, se requiere que una variable tal como la temperatura, caudal o presión se mantenga automáticamente a un valor preseleccionado o siga el valor de otra señal.
·       Dispositivos de control: Los tres tipos de estrategias de control esbozados arriba pueden alcanzarse de tres formas. Los sistemas de alarma/supervisión pueden a menudo alcanzarse conectando sensores de planta a displays, indicadores y anunciadores de alarma. A veces el sistema de alarma requiere alguna forma de lógica. Por ejemplo, solamente se activará una alarma por baja presión hidráulica si las bombas están funcionando, así que se requiere un tiempo de retraso después de que la bomba arranque y pueda acumular presión. En ese momento, una presión baja causa que la bomba pare. Los sistemas de secuenciación pueden construirse con una gran dispositivos: relés combinados con temporizadores o lógica digital de circuitos integrados CMOS o TTL. 
2)      EL CONTROLADOR PROGRAMABLE
A finales de los años sesenta General Motors estaba interesada en computadores que reemplazasen la secuenciación de relés usados en el control en sus plantas de fabricación de automóviles. Desarrolló unas especificaciones para aplicar las computadoras al control industrial.
Dos compañías independientes, Bedford Associates (posteriormente llamada Modicon) y Allen Bradley, respondieron a las especificaciones de General Motor. Cada una produjo un microcomputador aunque poco parecido a los microcomputadores actuales.
Había nacido un procesador central diseñado para trabajar en ambientes industriales. Se comunicaban con el mundo exterior vía racks en el que las tarjetas de entrada o salida eran conectadas.
La idea más radical fue la creación de un lenguaje de programación basado en diagramas esquemáticos de relés, con entradas (de interruptores limitadores, botones pulsadores, etc.) representados por contactos de relés, y salidas (a solenoides, arrancadores de motores, lámparas, etc.) representados por bobinas de relés. Estos programas parecen peldaños de una escalera, y consecuentemente se denominaron “diagramas de escalera”.
Así aparecieron los controladores programables. El nombre de controladores lógicos programables, o PLC, también se usa, pero realmente es una marca registrada de Allen Bradley.
En síntesis un PLC consiste en una unidad de procesador y una colección de tarjetas de entrada y salida montadas en un rack local. Los primeros PLCs tienden a disponerse de esta forma, pero en una gran planta con esta disposición todas las señales tienen que llevarse a un punto central en cables multinúcleos. Esto hace bastante difícil encontrar fallos, ya que las señales pueden sólo controlarse de forma efectiva en un punto posiblemente a alguna distancia desde el dispositivo ensayado.
Los fabricantes proporcionan la capacidad de montar racks I/O remotos desde el procesador, y conectar esos racks con un cable apantallado o de fibra óptica. Los racks pueden así montarse hasta varios kilómetros de distancia del microprocesador.
Cuando se usa I/O remota, debe preverse un terminal del programa conectado localmente a cada rack.
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