INTRODUCCIÓN
La Real Academia de las Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, define a la automática como el estudio de los métodos y procedimientos, cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la generación de una tarea física o mental previamente programada. Partiendo de esa definición, y ciñéndonos al ámbito industrial, se puede afirmar que la automatización es: El estudio y aplicación de la automática, al control de los procesos industriales.
La automatización de un proceso industrial (máquina, conjunto de éstas o equipo industrial) consiste en la incorporación al mismo de una serie de elementos y dispositivos tecnológicos, que aseguren su control y buen funcionamiento. Dicho automatismo, en general, ha de ser capaz de reaccionar a situaciones previstas de antemano, y en el caso de producirse una situación no prevista, o no deseada, el automatismo deberá ser capaz de llevar al proceso a una situación no peligrosa para éste y para los operarios.
Históricamente, los objetivos de la automatización han sido el procurar la reducción de costes de fabricación, la calidad constante en los medios de producción y liberar al ser humano de tareas tediosas, peligrosas o insalubres. Sin embargo, desde los años 60, y debido a la alta competitividad empresarial y a la internacionalización creciente de los mercados (globalización), esos objetivos han sido ampliamente incrementados. Téngase en cuenta que como resultado de dicha competencia, cualquier empresa en la actualidad se ve sometida a grandes y rápidos procesos de cambio en la búsqueda de la adecuación a las demandas del mercado. Eso obliga a mantener medios de producción adecuados que posean una gran flexibilidad, y puedan modificar la estrategia de los productos.
La aparición de la microelectrónica y el computador, han tenido como consecuencia que sea posible lograr niveles de integración entre el Sistema Productivo, los centros de decisión y la política empresarial. Permitiendo que la producción pueda ser contemplada como un flujo de material a través de dicho Sistema Productivo, y que interacciona con todas las áreas de la empresa. Eso ha provocado que los montajes tradicionales de automatismos en lógica cableada, vayan siendo sustituidos, cada vez más rápidamente, por la implantación de programas digitales de control insertados en los llamados P. L. C., o Controladores Lógicos Programables.
PARTES DE UN AUTOMATISMO
Un automatismo ya sea industrial o no, se divide en dos partes principales: La maniobra y la fuerza, o potencia. La maniobra es la encargada de contener la lógica del funcionamiento de ese automatismo, mientras que la fuerza es la encargada de activar los motores, máquinas o circuitos, que dependen de ese automatismo en base a la lógica de la maniobra. Pero realmente, ¿qué entendemos, o se entiende por automatismo?
Un automatismo es un ente autónomo que está formado por multitud de dispositivos, que convenientemente conectados entre ellos, son capaces de realizar una determinada tarea. Generalmente se asocia el automatismo a un componente eminentemente eléctrico, aunque existen automatismos neumáticos, hidráulicos o electro-neumáticos y electro-hidráulicos. Algunos de los dispositivos que forman parte de un automatismo son: Contactores, Relés Auxiliares, Relés Temporizados a la Conexión o Desconexión, Relés de Protección, Relés Térmicos, Electroválvulas, Presostatos, Válvulas Hidráulicas o Neumáticas entre otros muchos componentes.
El conjunto de todos esos dispositivos, funcionando al unísono como uno solo, es lo que se conoce como automatismo. Por lo que teniendo claro ese concepto, es lógico pensar que un autómata programable es un elemento más de un automatismo. Entonces ¿qué es un autómata programable? En pocas palabras se puede decir que es un dispositivo electro-mecánico diseñado para trabajar en un ambiente hostil, y que mediante una programación adecuada es capaz de realizar una serie de tareas de forma secuencial. Un autómata bien programado, es capaz de sustituir a multitud de dispositivos tales como relés auxiliares o temporizadores. Además, como hoy día todos los autómatas que se fabrican incorporan un ordenador en su interior, éstos son capaces de procesar tanto señales analógicas como digitales, pudiendo realizar operaciones matemáticas con ellas, algo que en la lógica cableada no es posible hacerlo.
DESCRIPCIÓN DEL MICROAUTÓMATA LOGO
Autómatas hay muchos, pero yo me voy a centrar en el microautómata LOGO, un dispositivo creado por la empresa alemana Siemens y que a pesar de su pequeño tamaño, es lo suficientemente versátil como para poder usarse en la industria, en viviendas o en el ámbito comercial. Ciñéndonos al área de las viviendas, LOGO permite controlar: Luces, persianas, puertas de garaje, sistemas de riego o integrarse en sistemas domóticos como es el caso del protocolo X10 o el protocolo EIB-KNX. En el área comercial, puede controlar la iluminación, tanto exterior como interior, así como los accesos al local, sin que sea necesario tener que desembolsar una gran cantidad de dinero. Y en el área industrial, LOGO es capaz de encargarse de procesos industriales de mediana entidad, o servir de apoyo a los autómatas industriales para realizar tareas secundarias.
Actualmente existen varias versiones de éste pequeño autómata, que se fabrica para trabajar con voltajes de 230 voltios en corriente alterna y 24 voltios en corriente continua. El módulo básico (imagen de la derecha) consta de 8 entradas digitales y de 4 salidas también digitales. A cada una de las entradas se le pueden conectar dispositivos tan dispares como interruptores, pulsadores, sensores de presencia, sensores de viento o barreras ópticas, entre otros muchos. Si los dispositivos son analógicos, como sensores de temperatura o medidores de caudal ya sea en fluidos o en corrientes de aire, basta con acoplarle, al módulo básico, un módulo analógico que consta de 4 entradas normalizadas a 0 y 10 voltios, o de 0 a 20 mA, y de dos salidas digitales de 10 Bits cada una. También es posible conectarle un módulo específico para las PT100, con un rango de -50º a 200º centígrados.
Las salidas digitales, en la versión de 230 voltios, son a relés y soportan 10 amperios cada una de ellas. En la versión de 24 voltios en continua, las salidas son a transistor, soportando 5 amperios cada una de ellas. En su configuración máxima, LOGO consta de 24 entradas digitales, 8 entradas analógicas y 16 salidas digitales.
Pero ¿cómo funciona un autómata como el LOGO? Todos los autómatas programables, sean del tipo que sean, funcionan gracias a un programa que se elabora en un software específico y se transfiere, posteriormente, a la memoria del autómata. El programador del PLC estudia cual va a ser el trabajo del autómata y en colaboración con el usuario final, se diseña cual va a ser la función del éste y como debe realizarla. Una vez está todo claro, es cuando el programador comienza a diseñar el programa que se implantará en la memoria del autómata. Ese programa, se escribe en un lenguaje de programación que en el LOGO tiene dos versiones KOP y FUP.
KOP y FUP son siglas de los vocablos alemanes FUnktionsPlan, o Diagrama de Funciones, y KOntaktPlan, o Diagrama de Contactos. FUP es el lenguaje predeterminado de programación en LOGO, y surge como una evolución de los diagramas empleados por los ingenieros electrónicos, para representar a los circuitos lógicos. Por su parte KOP, es un lenguaje de programación adaptado y derivado, de los diagramas eléctricos clásicos que se usan en la automatización cableada, y que se desarrolló para que la adaptación de los electricistas (que realizaban esos automatismos en lógica cableada) a la lógica digital no fuera demasiado traumática, o excesivamente compleja. Veamos un ejemplo:
En la imagen de la izquierda podemos ver la representación, en lógica cableada, de dos contactos conectados en serie. Mientras que en la imagen de la derecha se puede ver como es esa misma conexión en serie pero representado en FUP. Esa representación en FUP se denomina "Puerta Lógica AND". En la imagen de la derecha, la puerta AND o Y, tiene solo dos entradas (A y B) y una salida. Generalmente las salidas de las puertas y las funciones lógicas, van marcadas con la letra Q. En la imagen de la derecha, en lugar de usar la letra Q en la salida, se muestra la ecuación lógica de la puerta, es decir se ha representado el producto lógico de la operación boleana, o sea A por B. El funcionamiento en ambos casos es idéntico.
En el caso de la figura de la izquierda, si se conecta una bombilla, por ejemplo, a la derecha del contacto B, al cerrar el circuito ésta no lucirá hasta que los dos contactos A y B estén cerrados. En el caso de la figura de la derecha si ambas entradas (A y B) no valen 1 (tienen corriente), la bombilla conectada a la salida de la puerta lógica no lucirá. Por cierto, que ese es otro concepto que hay que ir asimilando cuando se habla de lógica digital. Me refiero al valor de las entradas y las salidas.
En lógica cableada, se dice que un contacto está abierto o cerrado; o sea, conectado o desconectado. En la lógica digital la forma correcta de decirlo es hablar de unos y ceros, no hay que olvidar que se trata de valores binarios, y éstos solo pueden tener dos estados: O valen uno, o valen cero. Cuando hablamos de cero, se entiende que la entrada, o la salida de la función, está apagada o desconectada. Si se dice que vale uno, es que tanto la entrada como la salida de la función está encendida o conectada.
Hasta aquí ésta primera entrada, en la siguiente describiré las funciones básicas y especiales que más se usan en la programación de automatismos.
Ángel Tejedor
Instalador Domótico
Técnico en Automatización
