A Controlador lógico programable (PLC)monitorea continuamente señales de campo y ejecuta instrucciones programadas para controlar equipos industriales. Uno de los principios básicos detrás de esta operación es el ciclo de exploración del PLC.
Comprender el ciclo de escaneo ayuda a los ingenieros, equipos de mantenimiento y compradores de equipos a comprender cómo un PLC procesa las señales de entrada, ejecuta la lógica de control y actualiza las salidas. También explica por qué el rendimiento de la CPU del PLC, la configuración de E/S y la complejidad de la aplicación pueden afectar la respuesta de la máquina.
¿Qué es un ciclo de escaneo de PLC?
Un ciclo de exploración de PLC es la secuencia repetitiva mediante la cual un controlador procesa información de un sistema de automatización.
De forma simplificada, el proceso se puede describir como:
Leer entradas → Ejecutar programa → Actualizar salidas → Repetir
El controlador realiza esta secuencia continuamente mientras el PLC está en ejecución. El método de ejecución exacto varía entre las plataformas de PLC, pero el principio básico sigue siendo similar.
Un proceso de control típico puede funcionar de la siguiente manera:
- Un sensor detecta una condición de la máquina.
- La entrada correspondiente es procesada por el PLC.
- La CPU ejecuta las instrucciones relevantes del programa.
- El controlador determina la salida requerida.
- El dispositivo de salida recibe el nuevo comando.
- Comienza el siguiente escaneo.
Este proceso repetido permite que el PLC responda continuamente a las condiciones cambiantes dentro de la máquina.
¿Cómo lee un PLC las entradas?
Las entradas proporcionan al PLC información sobre el equipo físico.
Los dispositivos de entrada comunes incluyen:
- Sensores de proximidad
- Sensores fotoeléctricos
- Pulsadores
- interruptores de límite
- Presostatos
- Transmisores de temperatura
El PLC recibe estas señales a través de módulos de E/S.
Módulos de entradas digitalesProcesar condiciones discretas como señales ON y OFF, mientrasmódulos de entradas analógicasProcesar señales que varían continuamente, como voltaje o corriente.
Luego, la información de entrada se pone a disposición del programa de control de acuerdo con el método de procesamiento de E/S de la plataforma PLC.
Por este motivo, la configuración correcta de E/S es importante al instalar o reemplazar componentes del PLC.
¿Cómo ejecuta el PLC el programa?
Después de procesar la información de entrada disponible, la CPU del PLC ejecuta el programa de usuario.
El programa puede contener:
- Operaciones lógicas
- Temporizadores
- Contadores
- Cálculos matemáticos
- Bloques de funciones
- Proceso de datos
- Operaciones-relacionadas con la comunicación
La CPU evalúa estas instrucciones y determina qué debe hacer el sistema de automatización en función de las condiciones actuales.
Por ejemplo, si un sensor indica que un producto ha alcanzado una determinada posición, el programa PLC puede determinar que es necesario activar un motor, válvula u otra salida.
La capacidad de procesamiento de la CPU puede influir en la rapidez con la que se completan estas operaciones.
Una máquina simple con un programa pequeño puede tener requisitos de procesamiento relativamente bajos, mientras que un sistema de automatización más grande puede requerir una CPU PLC más capaz.
¿Cómo se actualizan las salidas del PLC?
Después de ejecutar la lógica de control, el PLC actualiza las salidas requeridas.
Las salidas pueden controlar dispositivos como:
- Arrancadores de motor
- Contactores
- Válvulas solenoides
- Relés
- Luces indicadoras
- Accionamientos industriales
Por ejemplo, un PLC puede recibir una señal de un sensor, ejecutar la lógica programada y luego activar una salida digital conectada a un arrancador de motor.
El método exacto de procesamiento de salida depende de la arquitectura y configuración del PLC.
El principio importante es que el controlador calcula repetidamente las condiciones de salida requeridas y comunica esas condiciones al equipo conectado.
¿Qué es el tiempo de exploración del PLC?
tiempo de escaneoes el tiempo necesario para que el PLC complete su ciclo de procesamiento.
Varios factores pueden influir en el tiempo de exploración, entre ellos:
- Rendimiento de la CPU del PLC
- Tamaño del programa
- Número de instrucciones
- configuración de E/S
- Actividad de comunicación
- Tareas del sistema
- Complejidad de la aplicación
Un programa de control más grande y complicado generalmente requiere más procesamiento que una simple aplicación.
Comunicación con HMI,sistemas de E/S remotas, los accionamientos industriales y otros controladores también pueden introducir requisitos de procesamiento adicionales.
¿Por qué es importante el tiempo de escaneo?
El tiempo de escaneo es particularmente importante en aplicaciones donde el controlador debe responder rápidamente a las condiciones cambiantes de la máquina.
Los ejemplos incluyen:
- Equipos de embalaje de alta-velocidad
- Sistemas rápidos de manipulación de materiales.
- Aplicaciones de conteo de alta-velocidad
- Detección rápida de sensores
- Secuencias de máquinas sensibles al tiempo-
Para procesos más lentos, una pequeña diferencia en el tiempo de escaneo puede tener poco efecto práctico.
Sin embargo, para aplicaciones de alta-velocidad, la respuesta del controlador se vuelve mucho más importante. Dependiendo de la aplicación, las plataformas PLC pueden proporcionar funciones especializadas, como entradas de alta-velocidad o procesamiento de interrupciones para manejar eventos que no pueden depender únicamente de un escaneo cíclico estándar.
Por lo tanto, la selección del PLC debe considerar los requisitos de respuesta reales de la máquina en lugar de simplemente elegir un controlador en función de su número de puntos de E/S.
¿Cómo afecta la CPU del PLC al rendimiento del escaneo?
La CPU del PLC es responsable de ejecutar el programa de control y coordinar las tareas de procesamiento del controlador.
Diferentes CPU de PLC pueden proporcionar diferentes niveles de:
- Rendimiento de procesamiento
- Memoria de programa
- memoria de datos
- Capacidad de comunicación
- Capacidad de expansión
Es posible que una máquina compacta solo requiera un controlador pequeño, mientras que un sistema de producción más grande puede necesitar una CPU de mayor-rendimiento.
Sin embargo, un mayor rendimiento no significa automáticamente una mejor idoneidad.
Al seleccionar o reemplazar una CPU de PLC, los ingenieros deben considerar la aplicación completa, que incluye:
- Complejidad del programa
- Tiempo de respuesta requerido
- Número de puntos de E/S
- Requisitos de comunicación
- Requisitos de expansión
- Plataforma PLC existente
La compatibilidad es particularmente importante al reemplazar un controlador instalado.
Ciclo de escaneo de PLC y módulos de E/S
El ciclo de exploración está estrechamente relacionado con la arquitectura de E/S del PLC.
Un PLC puede utilizar:
- Módulos de entradas digitales
- Módulos de salidas digitales
- Módulos de entradas analógicas
- Módulos de salidas analógicas
- Módulos de expansión
- Sistemas de E/S remotas
Las máquinas pequeñas pueden utilizar E/S locales conectadas directamente al controlador. Los sistemas más grandes pueden utilizar E/S distribuidas o remotas conectadas a través de una red industrial.
Cuanto más complejo se vuelve el sistema, más importante es considerar cómo funcionan juntos la CPU del PLC, los módulos de E/S y la arquitectura de comunicación.
¿Qué deben comprobar los compradores al sustituir un PLC?
Comprender el ciclo de escaneo también puede ayudar a la hora de seleccionar un PLC de reemplazo.
Antes de pedir un controlador de repuesto, verifique:
- Número de pieza exacto
- Serie de PLC
- tipo de CPU
- Requisitos de procesamiento
- Capacidad de memoria
- Requisitos de E/S
- Interfaces de comunicación
- Compatibilidad de firmware y software
Un controlador con especificaciones similares no es necesariamente un reemplazo directo.
Para un sistema de automatización existente, se debe verificar la plataforma PLC instalada y el número de pieza completo antes de seleccionar un componente de reemplazo.
Conclusión
El ciclo de exploración del PLC es el proceso básico que permite a un controlador monitorear continuamente las entradas, ejecutar la lógica programada y actualizar las salidas.
El rendimiento del escaneo depende de factores como la capacidad de la CPU, la complejidad del programa, la configuración de E/S y la actividad de comunicación. Estos factores se vuelven especialmente importantes en aplicaciones industriales de alta-velocidad.
Para los equipos de mantenimiento y adquisiciones, comprender la relación entre la CPU del PLC, los módulos de E/S y el tiempo de escaneo puede facilitar la identificación del controlador apropiado y los componentes relacionados al mantener o reemplazar un sistema de automatización.