¿Qué es un autómata programable?

Un autómata programable es un circuito eléctrico que sigue una secuencia previamente establecida. El automatismo puede ser cableado o programado.

En ambos casos siempre vamos a distinguir dos partes. Una la de control y otra la de potencia.

En la etapa de control se determina el funcionamiento de la secuencia de operaciones. Es un sistema secuencial donde previamente se han almacenado las instrucciones a realizar.

Los Autómatas Programables son los sistemas en los cuales las secuencias de las operaciones se definen mediante la programación. La programación puede ser sobre un Autómata Programable o PLC o también sobre un microcontrolador.

La programación más estándar es la realizada mediante diagrama de contactos usando biestables programados para establecer las nuevas etapas y borrar las anteriores. Como un Autómata Programable de los más utilizados  podemos encontrar el  modelo S7-300 de Siemens.

La secuencia de operaciones se describe con Grafcet y a continuación se realiza la programación correspondiente en función del tipo de autómata o microcontrolador.

Como elemento común a la etapa de control y a la etapa de potencia podemos encontrar fácilmente al contactor. El contactor es un dispositivo eléctrico formado por dos partes. Por una parte se tiene una bobina que al paso de la corriente eléctrica crea un campo magnético.

Por otra parte se tienen unos contactos eléctricos que se abren o cierran en función de ese campo magnético.

La bobina va unida a la salida del circuito de control. Los contactos eléctricos van unidos al circuito de potencia. Si el contactor es de poca potencia se suele conocer como relé.

Los contactos pueden estar normalmente abiertos o normalmente cerrados. Los contactos pueden ser de fuerza o también pueden ser auxiliares para ayudar en la programación cableada, por ejemplo en un enclavamiento.

La bobina es un conjunto de espiras diseñadas para formar un campo magnético determinado capaz de poder actuar sobre los contactos eléctricos asociados.

Este esquema representa un arranque directo y por tanto limitado para una potencia reducida.

Para actuar sobre el automatismo necesitamos sensores o actuadores capaces de detectar el principio de la secuencia de funcionamiento. También necesitamos pulsadores e interruptores:

Respecto a los sensores, estos son unos dispositivos capaces de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc.

Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica, una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), entre otras. Estas variables eléctricas son las que entraran por los puertos de entrada del Autómata Programable para en función de la programación, producir la secuencia establecida y actuar sobre los puertos de salida y sobre los circuitos conectados a dichas salidas.

En los Autómatas Programables también se necesitan los elementos indicadores o de señalización. Como elementos visuales de señalización podemos encontrar los pilotos se señalización. Normalmente van a indicar el estado de funcionamiento o alarma de un sistema:

Los medios acústicos normalmente indicarán una situación de emergencia, por ejemplo en el caso de riesgo de incendio o explosión:

Los materiales necesarios para poder configurar una automatización industrial son:

• Autómata Programable (PLC) o microcontrolador si la programación es programada.
• Interruptores.
• El contactor y relés auxiliares
• Pulsadores.
• Interruptores de posición.
• Detectores fotoeléctricos.
• Detectores inductivos.
• Detectores capacitivos.
• Detectores ultrasónicos.
• Lámparas de señalización,
• Señalización acústica.
• Temporizadores.
• Relojes programables.
• Variadores de velocidad.
• Sistema de comunicaciones

La automatización basada en los Autómatas Programables tiene su base en la electrónica digital. Hoy en día la transmisión, el almacenamiento y el procesado de todo tipo de información se basa en la utilización de señales eléctricas. Esto es debido fundamentalmente a razones de tipo económico y tecnológico.

Las señales eléctricas que llevan información se pueden clasificar de forma general en dos grupos:

• Señales analógicas.
• Señales digitales.

En una señal digital, el valor del parámetro que porta la información solo puede tomar un número finito de valores distintos. Los sistemas digitales operan con señales binarias, las cuales solo pueden tomar dos valores distintos: 0 ó 1.

Los Autómatas Programables están basados en los sistemas digitales. Los sistemas digitales siguen las propiedades del álgebra de Boole:

Los Autómatas Programables o PLC se utilizan ampliamente en la industria y en la producción industrial junto con una serie de entradas, salidas y sistemas de comunicaciones que permiten una fabricación eficiente minimizando los errores.

Autor: Antonio Blanco, profesor del Máster en Electrónica Industrial, Automatización y Control y del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética