Autómata programable

En electrónica un autómata es un sistema secuencial, aunque en ocasiones la palabra es utilizada también para referirse a un robot. Puede definirse como un equipo electrónico programable en lenguaje no informático y diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales. Sin embargo, la rápida evolución de los autómatas hace que esta definición no esté cerrada.

Introducción

En la 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

A mediados de los años 60, 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. En un principio, los autómatas programables sólo trabajaban con control discreta ( Si o No ), por lo que los problemas que requerían la manipulación de magnitudes analógicas se dejaron para los tradicionales sistemas de control distribuido.

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 años 70 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 años 80 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

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

  • Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc.
  • Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc.

Plantas químicas y petroquímicas

  • Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc).
  • Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc.

Metalurgia

  • Control de hornos, laminado, fundición, soldadura, forja, grúas, entre otros.

Alimentación

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

Papeleras y madereras

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

Producción de energía

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

Tráfico

  • Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, líneas de metro, etc .

Domótica

  • Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti robo, comodidad y bienestar en el hogar, etc.

Fabricación de Neumáticos

  • Control de calderas, sistemas de refrigeración, prensas que vulcanizan los neumáticos.
  • Control de las máquinas para el armado de las cubiertas, extrusoras de goma.
  • Control de las máquinas para mezclar goma.
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