Arquitectura Lunes, 30 de julio de 2018

El cerebro de la domótica

Como todo sistema autónomo, en la domótica las decisiones las toma el PLC. Pero, ¿qué es un PLC?.

Por Arq. Carlos A. Grisolía Director de CETArq (www.cetarq.com.ar). Colaboración Arq. Gabriela Frare.

Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller) o por autómata programable, es una computadora utilizada en la  automatización industrial para automatizar procesos tales como el control de la maquinaria de las fábricas en líneas de montaje.

Usos y aplicaciones
A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Es decir que son aptos para su ubicación en ambientes altamente exigidos.

Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías, copias de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real “duro”, donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.

Historia
Su historia se remonta a finales de la década de 1960. Los primeros PLC fueron diseñados para reemplazar los sistemas de relés lógicos. Estos PLC fueron programados en lenguaje llamado listado de instrucciones, con el cual las órdenes de control se le indicaban al procesador como un listado secuencial de códigos en lenguaje de máquinas. 

Luego, para facilitar el mantenimiento de los sistemas a controlar se introdujo un lenguaje gráfico llamado lenguaje Ladder. Este sistema fue elegido para reducir las demandas de formación de los técnicos existentes. Los PLCs modernos pueden ser programados de diversas maneras, desde diagramas de contactos, a los lenguajes de programación tales como dialectos especialmente adaptados de Basic y C. Otro método es la lógica de estado, un lenguaje de programación de alto nivel diseñado para programar PLC basados en diagramas de estado.

Estructura interna
Sus partes fundamentales son la unidad central de proceso o CPU, y las interfaces de entrada y salida. La CPU es el cerebro del PLC y está formado por el procesador y la memoria. El procesador se encarga de ejecutar el programa escrito por el usuario, que se encuentra almacenado en la memoria. Además el procesador se comunica con el exterior mediante sus puertos de comunicación y realiza funciones de autodiagnóstico. 

La interfaz de entrada se ocupa de adaptar las señales provenientes de los elementos captadores, tales como botoneras, llaves, límites de carrera etc., para que el CPU pueda interpretarlos como información.

Función
La función básica y primordial del PLC ha evolucionado con los años para incluir el control del relé secuencial, control de movimiento, control de procesos, sistemas de control distribuido y comunicación por red. Las capacidades de manipulación, almacenamiento, potencia de procesamiento y de comunicación de algunos PLCs modernos son aproximadamente equivalentes a las computadoras de escritorio.

No obstante, en cuanto a la viabilidad de estos últimos, es importante tener en cuenta que no se han aceptado generalmente en la industria pesada debido a que las computadoras de escritorio ejecutan sistemas operativos menos estables que los PLCs, y porque el hardware del ordenador de escritorio típicamente no está diseñado a los mismos niveles de tolerancia a la temperatura, humedad, vibraciones, y la longevidad como los procesadores utilizados en los PLC. Además de las limitaciones del software de lógica para una PC de escritorio.

Ventajas y desventajas
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo.

Sin embargo, y como sucede en todos los casos, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos calificados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento.

Otros usos
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional, Integral y Derivativo).