Automata Programable

En la Teoría de los lenguajes formales, disciplina perteneciente a la informática, se describen tres tipos de autómatas que reconocen tipos diferentes de lenguajes: los autómatas finitos, los autómatas a pila y las máquinas de Turing.

El autómata es la primera máquina con lenguaje, es decir, un calculador lógico cuyo juego de instrucciones se orienta hacia los sistemas de evolución secuencial.

La aparición de los ordenadores a mediados de los 50's inauguró el campo de la lógica programada para el control de procesos industriales. No obstante, aunque estos ordenadores resolvían los inconvenientes de un Sistema cableado o la llamada lógica cableada, presentaban nuevos problemas:

Mala adaptación al entorno industrial.

Coste elevado de los equipos.

Necesidad de personal informático para la realización de los programas.

Necesidad de personal especializado para el mantenimiento.

Estos problemas se solucionarían con la aparición del autómata programable o PLC (Controlador Lógico Programable; en inglés Programable Logic Controler).

Desarrollo histórico [editar]

A mediados de los 60's General Motors, preocupada por los elevados costos de los sistemas de control a base de relés, de lógica cableada, comenzó a trabajar con Digital en el desarrollo de un sistema de control que evitara los inconvenientes de la lógica programada. El resultado de la colaboración fue un equipo programado, denominado PDP-14, cuyo empleo no tardó en extenderse a otras industrias.

Resulta curioso anotar que R. E. Moreley, considerado por muchos el padre del autómata programable, trabajando independientemente de las especificaciones de la General Motors desarrolló un equipo que respondía a las necesidades de dicha multinacional.

Hacia la primera mitad de los 70's los autómatas programables incorporan la tecnología de los microcontroladores, aumentando de este modo sus prestaciones:

Realización de operaciones aritméticas.

Comunicación con los ordenadores.

Incremento de la capacidad de memoria.

Mejoras en los lenguajes de programación.

Posibilidad de entradas y salidas analógicas.

Posibilidad de utilizar redes de comunicaciones.

La década de los 80's se caracteriza por la incorporación de los microprocesadores, consiguiendo:

Alta velocidad de respuesta.

Reducción de las dimensiones.

Mayor seguridad de funcionamiento.

Gran capacidad de almacenamiento de datos.

Lenguajes de programación más potentes: contactos, bloques funcionales, GRAFCET (GRAFica de Control de Etapa de Transición).

En la actualidad existen autómatas que permiten automatizar a todos los niveles, desde pequeños sistemas mediante autómatas compactos, hasta sistemas sumamente complejos mediante la utilización de grandes redes de autómatas.

Aplicaciones [editar]

Como ya se ha comentado, las primeras aplicaciones de los autómatas programables se dieron en la industria automotriz para sustituir los complejos equipos basados en relés. Sin embargo, la disminución de tamaño y el menor costo han permitido que los autómatas sean utilizados en todos los sectores de la industria. Sólo a modo de ejemplo, se mencionan a continuación algunos de los múltiples campos de aplicación.

Automóvil [editar]

Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc.

Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc.

Plantas químicas y petroquímicas [editar]

Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc).

Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc.

Metalurgia [editar]

Control de hornos, laminado, fundición, soldadura, forja, grúas, etc.

Alimentación [editar]

Envasado, empaquetado, embotellado, almacenaje, llenado de botellas, etc.

Papeleras y madereras [editar]

Control de procesos, serradoras, producción de conglomerados y de laminados, etc.

Producción de energía [editar]

Centrales eléctricas, turbinas, transporte de combustible, energía solar, etc.

Tráfico [editar]

Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc.

Domótica [editar]

Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti robo, etc.

El autómata programable [editar]

Estructura general [editar]

Un autómata programable se puede considerar como un sistema basado en un microprocesador, siendo sus partes fundamentales la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y Salidas (E/S).

La CPU realiza el control interno y externo del autómata y la interpretación de las instrucciones del programa. A partir de las instrucciones almacenadas en la memoria y de los datos que recibe de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos bloques, la memoria de solo lectura o ROM (Read Only Memory) y la memoria de lectura y escritura o RAM (Random Access Memory).

En la memoria ROM se almacenan programas para el correcto funcionamiento del sistema, como el programa de comprobación de la puesta en marcha y el programa de exploración de la memoria RAM.

La memoria RAM a su vez puede dividirse en dos áreas:

Memoria de datos, en la que se almacena la información de los estados de las entradas y salidas y de variables internas.

Memoria de usuario, en la que se almacena el programa con el que trabajará el autómata.

El sistema de Entradas y Salidas recoge la información del proceso controlado (Entradas) y envía las acciones de control del mismo (salidas). Los dispositivos de entrada pueden ser Pulsadores, interruptores, finales de carrera, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de proximidad, contactos auxiliares, etc.

Por su parte, los dispositivos de salida son también muy variados: Pilotos indicadores, relés, contactores, arrancadores de motores, válvuls, etc. En el siguiente punto se trata con más detalle este sistema.

Sistema de entradas y salidas [editar]

En general, las entradas y salidas (E/S) de un autómata pueden ser discretas, analógicas, numéricas o especiales.

Las E/S discretas se caracterizan por presentar dos estados diferenciados: presencia o ausencia de tensión, relé abierto o cerrado, etc. Su estado se puede visualizar mediante indicadores tipo LED que se iluminan cuando hay señal en la entrada o cuando se activa la salida. Los niveles de tensión de las entradas más comunes son 5 V cc, 24 V cc/ca, 48 V cc/ca y 220 V ca.

Los dispositivos de salida más frecuentes son relés, transistores y triacs.

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