La
ingeniería de control viene desarrollándose desde hace años. La automatización
comenzó cuando se desarrollaron los primeros controles eléctricos basados en
relés. Estos relés permiten encender y apagar circuitos sin un interruptor
mecánico. En los años 70 se desarrollaron los autómatas programables (PLC) como
la opción más común para los controles de fabricación.
La lógica de escalera es el método principal de programación de los PLCs, y se desarrolló imitando la lógica de relé.
Los sistemas
de control modernos todavía incluyen relés, pero raramente se usan para
propósitos lógicos. Un relé es un dispositivo simple que usa un campo magnético
para controlar un interruptor, cuando un voltaje se aplica a la bobina de
entrada, la corriente resultante crea un campo magnético. El campo magnético
tira o empuja un interruptor metálico para abrir o cerrar un contacto. El contacto que se cierra cuando la bobina
está energizada se llama normalmente abierto. Los contactos normalmente
cerrados se tocan cuando la bobina de entrada no está energizada.
Los relés se dibujan normalmente de forma
esquemática usando un círculo para representar la bobina de entrada. Los contactos de salida se representan con
dos líneas paralelas. Los contactos
normalmente abiertos se muestran con dos líneas, y estarán abiertos (no
conduciendo) cuando la entrada no está energizada. Los contactos normalmente
cerrados se muestran con dos líneas con una línea diagonal a través de
ellos. Cuando la bobina de entrada no
está energizada los contactos normalmente cerrados estarán cerrados
(conduciendo).
Ilustración 1.
Configuración y esquema de relé simple
Los relés se
utilizan para permitir que una fuente de energía se cierre o conmute por otra
(a menudo a corrientes alta) fuente de potencia, mientras las mantiene
aisladas. Un ejemplo de un relé en una aplicación de control simple lo
mostramos en la siguiente figura. En este sistema el primer relé de la
izquierda se usa como normalmente cerrado y permitirá que la corriente fluya
hasta que un voltaje se aplique a la entrada A. El segundo relé está
normalmente abierto y no permite que la corriente fluya hasta que el voltaje se
aplique a la entrada B. Si la corriente está fluyendo a través del primero de
los dos relés entonces la corriente fluirá a través de la bobina en el tercer
relé, y cerrará el interruptor para salida C. El circuito puede representarse
en forma de lógica de escalera.
Conexiones de autómatas programables en un
proceso
Cuando un
proceso se controla con un PLC usa las entradas de los sensores para tomar
decisiones y actualiza las salidas para impulsar actuadores. Vemos un ejemplo
en la figura anterior. El proceso tiene lugar en tiempo real que cambiará con
el tiempo. Los actuadores llevarán el sistema a nuevos estados (o modos de
operación). Esto significa que el controlador está limitado por los sensores
disponibles, si una entrada no está disponible, el controlador no tendrá forma
de detectar una condición.
El bucle de
control es un ciclo continuo de las entradas de lectura del PLC, resuelve la
lógica de la escalera, y luego cambia las salidas. En la siguiente figura se
muestra el ciclo de operación básica de un PLC. Cuando la potencia se enciende
inicialmente el PLC hace un control de estado para asegurar que el hardware
está trabajando correctamente. Si hay un problema el PLC parará e indicará que
hay un error. Por ejemplo, si la batería de apoyo del PLC está baja y se ha
perdido la potencia, la memoria estará corrupta y esto originará un fallo. Si
el PLC pasa el control de estado inicial entonces leerá todas las entradas.
Después de que los valores de entrada se almacenen en la memoria se resolverá
la lógica de escalera usando valores almacenados no los valores corrientes.
Esto se hace para prevenir problemas de la lógica cuando las entradas cambian
durante el rastreo de la lógica de escalera. Cuando el rastreo de la lógica de
escalera se completa las salidas serán rastreadas (los valores de salida
cambiarán). Después de esto el sistema vuelve a hacer un control de estado, y
el bucle continua indefinidamente. Al contrario que los ordenadores normales,
el programa entero funcionará “run” en cada rastreo “scan”.
Ver 2ª PARTE
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