PDF de programación - Autónomas programables

AUTÓMATAS PROGRAMABLES

INTRODUCCIÓN

Todo sistema automatizado está formado por tres partes claramente diferenciadas, a

saber:

La parte operativa o proceso que se desea controlar.
La parte de control o controlador utilizado para gobernar la parte operativa de la

manera deseada.

La parte de supervisión y explotación del sistema que servirá de interfaz entre el
operador y el sistema automatizado. Genéricamente a esta función se le conoce
con el acrónimo HMI del Inglés “Human Machine Interface” o interfaz hombre
máquina.

Para llevar a cabo el correcto intercambio de información entre las distintas partes que
integran un sistema automatizado son necesarios una serie de interfaces o líneas de
comunicación.

Parte de
Parte de
Parte de
Parte de
Supervisión
Supervisión
Supervisión
Supervisión
y Explotación
y Explotación
y Explotación
y Explotación

Parte de
Parte de
Parte de
Parte de
Control
Control
Control
Control

Interface S-C
Interface S-C
Interface S-C
Interface S-C



Preaccionadores
Preaccionadores
Preaccionadores
Preaccionadores
Accionadores
Accionadores
Accionadores
Accionadores

Proceso
Proceso
Proceso
Proceso

Sensores
Sensores
Sensores
Sensores

Interface S-P
Interface S-P
Interface S-P
Interface S-P

Ilustración 1 Esquema general de un sistema automatizado (I)

Cuando el sistema que se pretende automatizar es una vivienda o edificio, o mejor dicho,
los distintos sistemas que la forman, ésta se convierte en un sistema automatizado con un
esquema como el detallado anteriormente.

En este caso la parte operativa está integrada por los distintos componentes que forman
las distintas instalaciones o sistemas (climatización, luces, cargas, persianas, etc.) susceptibles de
ser controlados en una vivienda o edificio

AUTÓMATAS PROGRAMABLES (VISIÓN GENERAL)

1

Parte de
Parte de

Supervisión
Supervisión
y Explotación
y Explotación

Parte de
Parte de
Control
Control

Interface S-C
Interface S-C

Preaccionadores
Preaccionadores
Accionadores
Accionadores

Proceso
Proceso

Sensores
Sensores

Interface S-P
Interface S-P

Ilustración 2 Esquema general de un sistema automatizado (II)

Parte destacada de estos componentes son los sensores y los actuadores. Los primeros
serán empleados para detectar las magnitudes físicas del proceso (presencia de humo, inundación,
final de carrera de una persiana, etc.) relevantes para poder llevar a cabo el correcto control de las
instalaciones. La información de estas magnitudes una vez convertida en una señal eléctrica y
adaptada al rango de trabajo del equipo de control, es transmitida a éste por medio del interfaz de
conexión correspondiente. El equipo de control con esta información y en base al programa de
control que reside en su memoria, tomará las decisiones oportunas para mantener el proceso
dentro de los márgenes de trabajo definidos por el usuario. Estas decisiones se traducirán en
acciones sobre los componentes de los sistemas de la vivienda. Estas acciones serán ejecutadas
por medio de los preaccionadores y accionadores del proceso (relés, contactores, electroválvulas,
etc.). Estos dispositivos se hallan conectados al equipo de control por medio de una interfaz
adecuada. Se logra así transformar las señales eléctricas que produce el equipo de control en
acciones sobre los distintos componentes de la vivienda.

En lo referente a la parte de supervisión y explotación del sistema existen multitud de
dispositivos susceptibles de ser empleados para llevar a cabo esta labor. La decisión final sobre
cuál emplear vendrá determinada por las restricciones técnicas y de conexión que imponga el tipo
de control empleado, y por el presupuesto disponible para cubrir este apartado.

Al final de este capítulo se presentan en detalle las características más relevantes de los
dispositivos HMI más empleados cuando se utilizan PLC´s como dispositivos de control
domótico. En la U.D.2. se describen los elementos HMI más comúnmente empleados por otros
sistemas domóticos no basados en PLC´s.

Parte de
Parte de
Supervisión
Supervisión
yExplotación
yExplotación

Panel de mando
Panel de mando
PC+SCADA
PC+SCADA

Parte de
Parte de
ControlControl

cableada
cableada

LógicaLógica
PLC´sPLC´s
PC+TarjetaE/S
PC+TarjetaE/S
Microcontroladores
Microcontroladores
ReguladoresDigitales
ReguladoresDigitales
EtcEtc ......

ParteParte
Operativa
Operativa

Proceso real
Proceso real
SimuladoresE/S
SimuladoresE/S
MaquetasMaquetas

Interface S-C
Interface S-C

Interface S-P
Interface S-P

Ilustración 3 Sistema de automatización: Componentes habituales

AUTÓMATAS PROGRAMABLES (VISIÓN GENERAL)

2

En el ámbito extenso de la automatización de procesos existen varios tipos de tecnologías
para implementar la parte de control: lógica cableada, microcontroladores, reguladores digitales,
etc. Sin embargo, centrándose en el ámbito de la domótica e inmótica, la tecnología más
empleada es la basada en algún tipo de dispositivo electrónico programable, como por ejemplo,
microcontroladores, autómatas programables,...

A partir de mediados del siglo XX con la aparición de los transistores se ve la posibilidad
de aplicarlos para sustituir a los relés electromecánicos empleados en el control de procesos hasta
ese momento. La razón fundamental es la mayor frecuencia de conmutación de los transistores
con respecto a los relés, lo cual permitirá incrementar fundamentalmente la velocidad de control,
la fiabilidad y reducir el tamaño de los controladores.

Las características de los equipos de control basados en la tecnología electrónica siguen
mejorando a medida que los transistores van evolucionando y convirtiéndose en más rápidos,
fiables y pequeños.

A principios de la década de 1970 se produce una escisión en la evolución de estos
equipos de control propiciada por la necesidad de adaptar los distintos sistemas de control a las
peculiaridades de los procesos quedebían controlar.

Controladores.
Controladores.
Controladores.
Breve reseña histórica
Breve reseña histórica
Breve reseña histórica

Ilustración 4 Evolución histórica de los controladores programables.

AUTÓMATAS PROGRAMABLES (VISIÓN GENERAL)

3

Así aparecen:
Los ordenadores personales (PC) de carácter industrial. Varias son las características
que les hacen ser más ventajosos frente a sus rivales, a saber: su gran capacidad de
cálculo debida fundamentalmente a los potentes microprocesadores y la gran cantidad
de memoria de trabajo que incluyen, su bajo coste derivado de su arquitectura
estándar, su gran facilidad para la conexión con otros equipos y su escalabilidad.

Los computadores monopastilla se dividen en dos categorías bien conocidas:
procesadores digitales de señal (DSP) y microcontroladores. Aunque ambos exhiben
características similares, de nuevo aparece esta división debido al tipo de aplicación a
que son dedicados. Los primeros son utilizados fundamentalmente en el campo de la
instrumentación y en general en cualquier campo que requiera el tratamiento de
señales eléctricas para su análisis o procesado. Los segundos son profusamente
empleados en la electrónica de consumo y en el diseño de los equipos de control de
los sistemas empotrados. Por sistema empotrado se conoce aquel sistema que aún
ajustándose al esquema general de un sistema automatizado, su parte operativa y su
parte de mando forman una unidad física indisoluble. Son ejemplos de este tipo de
sistemas el control ABS de un vehículo, el control de una lavadora, un microondas,
etc.

Los autómatas programables. En lo que resta de este capítulo se tratarán en
profundidad este tipo de dispositivos. Simplemente adelantar ahora que su empleo
está indicado en el control de cualquier tipo de proceso, pero debido a su gran
facilidad de conexión a los sensores y actuadores que forman parte del proceso, están
especialmente indicados en aquellos casos en los que las características del proceso
sean cambiantes a lo largo del tiempo, y a su vez esto influya en el controlador, tanto
en su parte hardware como software. Esto ocurre muy a menudo en la industria de
producción como por ejemplo en el sector del automóvil, en el que las pautas del
mercado exigen el desarrollo de nuevos modelos en menores plazos de tiempo, y
además con mejores prestaciones de calidad y a precios competitivos.

Los reguladores digitales. Este tipo de dispositivos están especialmente diseñados para
llevar a cabo el control de procesos de tipo continuo, como por ejemplo los propios
de la industria pretroquímica, cementera, alimentación, etc. Este tipo de procesos son
controlados mediante la ejecución de complejos algoritmos diseñados mediante las
técnicas de la disciplina de la regulación automática. Estos algoritmos podrían
perfectamente ser ejecutados por los PC industriales o los autómatas programables, y
de hecho en nuestros días esto es así en la mayoría de los casos, pero en el momento
en el que estos dispositivos fueron diseñados no estaban preparados para llevar a cabo
este tipo de control y fue necesario diseñar los reguladores digitales a modo de
dispositivos dedicados a esta tarea específica.

Hoy en día, 25 años después de la aparición de estos dispositivos, aún perduran estas
diferencias tan marcadas entre los distintos tipos, pero cada vez la frontera que los separa se va
difuminado más y más, llegando inclus