Autómatas programables

Podemos definir los autómatas programables como  maquinas que ejecutan correlativamente instrucciones almacenadas por el usuario en su memoria. Además estas ordenes se combinarán con la generación de una serie de órdenes y señales  de mando a partir de las diferentes entradas de las que dispondrá el dispositivo.  

Como podemos ver en la anterior imagen, el PLC estará compuesto por diferentes cajas de plástico unidas entre sí mecánica y eléctricamente. En cuanto a su funcionamiento, la secuencia básica de operación de un autómata será la que se muestra a continuación:

1. Lectura de las señale de entrada.
2. Procesado del programa.
3. Obtención de las señales de control.
4. Escritura de las señales en el interfaz de salida.

En la siguiente gráfica queda reflejada la arquitectura básica de un PLC.

Y a continuación tambien podemos observado los diferentes tipos de cableado que se podrán llevar a cabo con los automatas. Diferenciaremos el cableado directo I/O y el cableado por bus de campo.

Si nos disponemos a analizar los componentes principales de un autómata programable, debemos de tener en cuenta especialmente los detallados a continuación:

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

La fuente de alimentación se encargará de adaptar la tensión de la red eléctrica, de forma que pueda ser correctamente utilizada por el autómata. Lo más normal es que se produzca una conversión de 220 V de corriente alterna a 24 V de corriente continua.

CPU

La CPU podrá ser considerada como el verdadero cerebro del automata. En el se encontrará residente el programa introducido por el usuario que servirá para controlar el proceso. Básicamente, se encargará de recibir ordenes del operario a traves de una consola de programación y enviar la respuesta correspondiente en cada caso al modulo de salidas.

MODULO DE ENTRADAS

Conectados a este modulo encontraremos los captadores, que podrán ser de diferentes tipos como por ejemplo interruptores, finales de carrera, etc.. Mediante estos dispositivos se recibirá una determinada información que será enviada a la CPU para su posterior tratamiento.

Si nos disponemos a diferenciar entre diferentes tipos de captadores, no podemos dejar de destacar por un lado los activos, y por el otro los pasivos.

- Captadores activos: Dispositivos electrónicos que deberán ser alimentados por una tensión para que varíen su estado lógico.

- Captadores pasivos: Dispositivos que cambiaran su estado lógico a través de una acción mecánica.

MODULOS DE SALIDA

Básicamente se puede decir que serán los encargados de que la información enviada por la CPU llegue a los actuadores. Esta información habrá sido previamente procesada por la propia CPU y se enviará a este modulo para que las salidas sean desactivadas o activadas.

Seguidamente se diferencia entre los diferentes tipos de módulos de salida que podemos encontrar en los autómatas.

MODULOS DE SALIDA A RELÉS: Se basará en la conmutación mecánica, en este caso pos la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto. (c.c. y c.a.)

MODULOS DE SALIDA A TRIACS: Se utilizará en los casos en los que se quiera realizar operaciones de conmutación muy rápidas. (cc. Y c.a.)

MODULOS DE SALIDA A TRANSISTORES A COLECTOR ABIERTO: De la misma forma que los anteriores, este tipo de módulos también serán utilizados para conexiones y desconexiones muy rápidas, pero en este caso exclusivamente en corriente continua.

TERMINALES DE PROGRAMACIÓN

Se trate del elemento que servirá de puente entre el operario y el autómata. Este podrá utilizarlos para modificar o introducir programas, e informar sobre el funcionamiento de los procesos, entre muchas otras opciones.

Cada autómata podrá disponer de una terminal de control específica, pero también podrán ser utilizadas como tales ordenadores que contengan un determinado software.

PERIFÉRICOS

Serán elementos que interviene directamente en el funcionamiento del autómata. Su función será la de facilitar la labor desempeñada por el operario. Entre ellos podemos encontrar impresoras, cartuchos de memoria, visualizadores, etc.

LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN

Existirán diferentes lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener.

Neumática

A lo largo de la siguiente entrada del blog, se explicará a grandes rasgos como funcionan los sistemas neumáticos y cuales son sus principales componentes.

Un sistema neumático será un sistema que incorpora el aire comprimido como medio para transmitir la energía necesaria y hacer funcionar diferentes tipos de mecanismos. La base física de este tipo de sistemas radica en que el aire es un material elástico, por lo que al aplicarle una fuerza se comprime y acumula energía en esta situación. Esta energía será guardada hasta el momento en el que le sea posible volver a expandirse.

Los componentes principales de un sistema neumático serán los siguientes:

- Compresor.

- Acumulador.

- Válvulas.

- Actuadores.

En la siguiente imagen podemos ver como está conformado un sistema neumático básico.

COMPRESOR

El compresor será un maquina diseñada para aumentar la presión de determinados elementos o tipos de fluidos a través de la compresión de estos. Al realizarse esta acción, se generará un energía, que será canalizada a través del circuito neumático logrando finalmente que sea convertida en energía mecánica.

ACUMULADOR

Será el punto de almacenaje del aire comprimido, de manera que su caudal pueda ser adaptado a las necesidades del sistema.

VALVULAS NEUMÁTICAS

Una válvula neumática es un elemento de regulación y control de la presión y el caudal del aire a presión. Este aire es recibido directamente después de su generación o sino desde un dispositivo de almacenamiento. Las válvulas dirigen, distribuyen o pueden bloquea el paso del aire para accionar los elementos de trabajo (los actuadores). Hay tres tipos de válvulas dependiendo de los que queremos hacer: distribuidoras, reguladores de caudal y reguladores de presión.

· Válvulas de distribución: Como su propio nombre indica son las encargadas de distribuir el aire comprimido en los diferentes actuadores neumáticos, por ejemplo, los cilindros.

· Válvulas de bloqueo: Son válvulas con la capacidad de bloquear el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.

· Válvulas reguladoras: Aquí nos encontramos con las válvulas que regulan el caudal y las válvulas que regulan la presión.

· Válvulas secuenciales: Las válvulas neumáticas son considerados elementos de mando, de hecho, necesitan o consumen poca energía y a cambio, son capaces de gobernar una energía muy superior.

ACTUADORES: Serán los encargados de convertir la energía de la presión en energía mecánica. Existirán diversos tipos de actuadores, nosotros los clasificaremos en dos grandes grupos:

• Cilindros de simple efecto: El desplazamiento del émbolo debido a la acción del aire comprimido será en una única dirección. El retroceso se lograra mediante una fuerza externa, como por ejemplo la fuerza elástica de un muelle de retorno.

• Cilindros de doble efecto: El desplazamiento del émbolo será bidireccional, por lo que será necesaria la existencia de aperturas de alimentación en ambas partes del embolo.