Dependemos de la tecnología automatizada para llevar a cabo muchas de nuestras actividades industriales más importantes en el mundo actual. Gracias a la tecnología de automatización hemos alcanzado nuevos niveles de producción e innovación.
Sin embargo, el controlador lógico programable (PLC) es un invento crucial que hizo posible nuestro nivel de automatización.
El mantenimiento de los PLC es esencial para garantizar el funcionamiento fluido y confiable de muchas industrias. Los PLC, o controladores lógicos programables, se utilizan para controlar y automatizar procesos en una amplia gama de aplicaciones, desde maquinaria y líneas de producción hasta fábricas enteras. El mantenimiento adecuado de los PLC es fundamental para evitar fallas, tiempos de inactividad y otros problemas costosos. En este artículo, analizaremos la importancia del mantenimiento del PLC y algunas tareas de mantenimiento comunes que deben realizarse.
¿Qué es un controlador lógico programable (PLC)?
Un controlador lógico programable (PLC) es un ordenador industrial que controla un sistema informático en una organización industrial. Estos sistemas se han adaptado para el control de procesos de fabricación, como líneas de montaje, maquinaria, dispositivos robóticos o cualquier actividad que requiera alta fiabilidad, facilidad de programación y diagnóstico de fallos. Incluso en el sector agrícola, los grandes productores han adoptado sistemas PLC para sus sistemas de distribución de piensos, que eran lo suficientemente sofisticados como para medir la cantidad de grano para cada animal en los corrales de engorde de aves de corral, cerdos y ganado vacuno.
Los PLC monitorean las entradas al sistema y luego toman decisiones sobre las salidas relacionadas. Los PLC, que normalmente se utilizan para monitorear motores o máquinas, suelen ser el núcleo de un sistema de mantenimiento predictivo, que puede alertar a las organizaciones sobre posibles problemas antes de que provoquen averías importantes.
Tipos de PLC
Hay 4 tipos diferentes de PLC:
PLC integrado fijo
Los PLC integrados fijos constan de una sola unidad que alberga tanto el controlador como las entradas/salidas (E/S). Su principal ventaja es su menor coste. Sin embargo, presentan algunas desventajas, como la falta de flexibilidad, una menor capacidad de memoria, la dificultad de reparación y su inadecuación para tareas complejas. Además, en caso de fallo de algún componente, algunas versiones requieren la sustitución de todo el sistema.
PLC distribuido
Una red conecta el controlador con los dispositivos de entrada/salida. Las principales ventajas de los PLC distribuidos son el menor espacio que ocupan, una mayor fiabilidad, la facilidad de mantenimiento y una mayor flexibilidad gracias a su alta velocidad de procesamiento. El PLC distribuido resulta más caro cuando se utiliza con poca frecuencia.
PLC suave
Un PLC virtual se considera un ordenador integrado completo creado mediante tecnología de software. Las ventajas de los PLC virtuales son su facilidad de configuración, la posibilidad de conectar en red cualquier número de sensores y actuadores, la compatibilidad con diversos lenguajes de programación, la reducción de los costes de producción y la oferta de soluciones de seguridad avanzadas. Una desventaja es que un PLC virtual no incluye software adicional.
PLC modulares
Un PLC modular consta de módulos independientes para el controlador y las E/S, que se insertan en un chasis. Estos módulos individuales facilitan su uso, ofrecen mayor capacidad de almacenamiento, permiten gestionar procesos más complejos y funcionan en condiciones ambientales adversas. Algunas desventajas incluyen una configuración compleja y un precio más elevado en comparación con un PLC compacto.
Cómo funciona un controlador lógico programable
Cada componente de un PLC acepta entradas y regula salidas, convirtiéndolo en un sistema de entrada-salida. El tercer componente del sistema, la programación lógica, gobierna la interacción entre entradas y salidas y tiene lugar en la CPU.
Así es como funciona cada elemento:
Monitoreo de entrada
El PLC realiza un seguimiento de las entradas de datos pertinentes y proporciona esa información a la CPU. Los PLC con capacidad analógica pueden aceptar entradas analógicas para variables continuas, pero algunos PLC solo aceptan entradas de datos con entradas discretas (encendido/apagado). Los dispositivos IoT, los robots, los sensores de seguridad, las interfaces hombre-máquina y prácticamente cualquier otra forma de punto de entrada de datos son sólo algunos ejemplos de las fuentes de entrada.
Programación lógica
Cada PLC tiene una CPU con microprocesador, que puede tener un tamaño de 16 o 32 bits. La CPU del PLC está configurada por ingenieros y técnicos para reconocer valores y condiciones específicos y alterar las salidas de acuerdo con sus reglas preprogramadas. La CPU monitorea continuamente el estado de las variables y toma acciones en respuesta a criterios preestablecidos. Esta sencilla premisa permite una amplia variedad de diseños y funciones.
Control de salida
El PLC gestiona varios interruptores, arrancadores de motor, relés y otros dispositivos conectados a sus salidas según la lógica programada. Esto permite que los PLC se encarguen de tareas mecánicas como el funcionamiento de maquinaria. Al instruir a los PLC para que transfieran su señal de salida a otro PLC en cadena, los ingenieros también pueden conectar otros componentes del sistema.
Unidades PLC compactas
La CPU, las entradas y las salidas suelen estar integradas en un único dispositivo. Las entradas y salidas del PLC se encuentran combinadas en el módulo de E/S de los sistemas PLC modulares para montaje en rack que utilizan muchas instalaciones industriales, mientras que los procesos lógicos se ejecutan en un módulo de CPU independiente. Los módulos de E/S pueden estar ubicados lejos de la CPU, a veces incluso en edificios distintos, o bien, junto a ella.
Por qué es importante el mantenimiento del PLC
El buen funcionamiento de su producción depende de sus controladores lógicos programables (PLC). Es fundamental que estén siempre operativos y funcionando a su máximo rendimiento. Si su PLC presenta algún problema, es posible que necesite reparar o reemplazar alguna parte para garantizar su correcto funcionamiento. El mantenimiento preventivo regular de un sistema PLC es una de las estrategias más importantes para asegurar su buen funcionamiento.
Las actividades de mantenimiento preventivo de los PLC pueden ser laboriosas, pero pueden evitarle muchos problemas, reparaciones costosas y tiempos de inactividad. A continuación, le ofrecemos algunas sugerencias para el mantenimiento de controladores lógicos programables que puede incluir en su lista de verificación de mantenimiento preventivo.
Lista de verificación de mantenimiento del PLC
Los datos de copia de seguridad
De vez en cuando, realice una copia de seguridad rutinaria y actualizada de la programación del PLC.
Funcionalidad del programa
Al realizar el mantenimiento preventivo del PLC, verifique la funcionalidad del programa operativo para garantizar que el equipo o proceso que se controla esté funcionando según sea necesario.
Inspeccionar conexiones
Asegúrese de que todas las conexiones estén seguras inspeccionando periódicamente los enchufes, tomas de corriente y terminales. Revise las conexiones con mayor frecuencia en áreas con mucha vibración, prestando especial atención a los elementos de fijación como tornillos y pernos.
Compruebe las luces LED
Si su sistema tiene indicadores LED, asegúrese de revisarlos periódicamente.
Inspeccionar sensores
Si los sensores son parte de su sistema PLC, asegúrese de que reciban mantenimiento según las recomendaciones del fabricante.
Fuente EMI
Para ver si tiene algún problema con la interferencia electromagnética, examine el cableado local. Para evitar problemas de electricidad estática, asegúrese de que los componentes de nivel inferior estén lejos de líneas de alta corriente.
Inspeccione el estado de la batería.
El estado de este indicador muestra si la tensión de la batería disponible es suficiente para proporcionar alimentación de respaldo a la EPROM almacenada en el PLC en caso de un fallo de alimentación o cuando la máquina se apaga para mantenimiento.
Inspeccionar el estado general de los componentes del PLC
Examine visualmente la CPU y otros módulos del PLC en busca de signos de desgaste, deformación, distorsión o piezas sobrecalentadas, como olores a quemado o decoloración.
Inventario de repuestos
Asegúrese de tener suficientes repuestos para satisfacer sus necesidades de mantenimiento y, en última instancia, minimizar el tiempo de inactividad.
Limpiar el polvo
Asegúrese de eliminar toda la suciedad o el polvo que se haya acumulado en los componentes del PLC, incluidos sus módulos de E/S, como la unidad CPU y el sistema de E/S.
Limpiar y cambiar filtros
Limpie o reemplace periódicamente los filtros de ventilación instalados en los gabinetes del PLC.
Mantener la ventilación
Cambie periódicamente los filtros de ventilación y mantenga elementos como manuales de instalación, herramientas, planos, documentos u otros materiales alejados del sistema PLC.
Proteja su PLC de los residuos transportados por el aire.
Procure minimizar la cantidad de residuos flotantes durante el funcionamiento normal de la máquina.
Auditar los sistemas PLC en uso
Mantenga un inventario actualizado de sus PLC.
Actualizaciones de software
Verifique si hay avisos de producto, parches, retiros del mercado o actualizaciones requeridas para cualquiera de los componentes del PLC y actualícelos según corresponda.
Calibrar dispositivos
Si alguno de sus dispositivos de entrada o salida requiere calibración, asegúrese de incluir esas tareas, junto con las tarjetas de circuito, en su programa de mantenimiento preventivo.
Verifique las condiciones ambientales
Asegúrese de controlar aspectos como los niveles de humedad y la temperatura, ya que pueden dañar los componentes de su PLC. Los sensores pueden ayudarle a monitorear estas condiciones las 24 horas del día.
Inspeccione posibles fuentes de EMI o RFI.
Las interferencias de radiofrecuencia (RFI) o las interferencias electromagnéticas (EMI) son causas importantes de problemas intermitentes en los procesadores PLC, sin que exista una indicación clara del problema específico. Lo ideal es que, durante el mantenimiento preventivo, se realice una auditoría del cableado local para identificar posibles fuentes de EMI que puedan interrumpir el funcionamiento del sistema PLC.
Reemplazar módulos
Es posible que ocasionalmente necesite reemplazar módulos de entrada o salida debido al desgaste. Al reemplazar los módulos, asegúrese de seguir las instrucciones y cortar la energía como se indica.
Historial de errores
Eche un vistazo a los informes periódicos para ver si su sistema PLC ha detectado algún indicador de escaneo o error. Asegúrese de encontrar la causa de estos problemas a tiempo.
Ubicación del equipo
Los PLC deben estar cerca de la máquina que controlan. Mantenga otros equipos, especialmente aquellos que generan ruido o calor, alejados del PLC.
Aumentar la conciencia
Presta atención a cualquier actividad inusual. Por ejemplo, si observas que los dispositivos de entrada y salida se queman con frecuencia, conviene comprobar si hay picos de tensión o cortocircuitos.
Mantenerse al día
Si su sistema tiene avisos de retirada del mercado, parches, actualizaciones de producto o mejoras, asegúrese de incorporarlos a su programa de mantenimiento preventivo para mantenerse al día.
Programación de mantenimiento
La frecuencia con la que se requiere mantenimiento preventivo depende de la aplicación y el entorno operativo del PLC. Algunas operaciones de mantenimiento deberán realizarse con mayor frecuencia si el sistema PLC se utiliza en entornos hostiles o con altas vibraciones. Para mantener el sistema PLC en buen estado de funcionamiento, es recomendable realizar tareas cotidianas como desempolvar o limpiar los filtros de ventilación. Sin embargo, algunas operaciones, como la copia de seguridad de la programación del PLC, dependen menos del entorno de trabajo y suelen realizarse dos veces al año.
Antes de programar cualquier PLC mantenimiento preventivo, debería realizar algunas inspecciones de rutina. Otros procedimientos de mantenimiento preventivo deberán planificarse de acuerdo con el tiempo o el uso. Utilizar datos históricos para crear el mejor programa de mantenimiento preventivo es sencillo si tiene un sistema computarizado de gestión de mantenimiento (CMMS)Por ejemplo, si observa que un componente tiende a averiarse cada 8 o 9 meses, le convendría planificar su reemplazo dos veces al año para evitar futuras averías.
Aplicaciones de PLC industriales
Los sistemas PLC son adaptables y adecuados para una amplia variedad de industrias. A continuación, se muestran algunos ejemplos de aplicaciones que utilizan la tecnología PLC en la actualidad.
Producción manufacturera
Los gerentes de planta y otras personas pueden utilizar herramientas de análisis para aprovechar mejor los recursos, la programación por lotes de trabajos, la logística, la sincronización de proveedores y otras operaciones esenciales para desarrollar sistemas más eficientes. producción procesos. El PLC proporciona datos confiables, como el rendimiento de los sensores y otra información, que se pueden combinar con la computación en la nube para crear una imagen más holística o "grandes datos".
Agricultura
El proceso agrícola comprende siembra, arado, riego, plantación, fertilización, deshierbe y cosecha. agricultura Depende directa e indirectamente de equipos automatizados para el cultivo, procesamiento y transporte de estos productos. Actualmente, las empresas utilizan PLC para modernizar los sistemas de automatización de equipos agrícolas existentes y mejorar su eficiencia.
Petróleo y gas
Empresas que operan en el industria del petróleo y el gas Las empresas de petróleo y gas suelen añadir plataformas de perforación como parte de sus planes de expansión. Cada una de estas plataformas, que puede albergar entre uno y seis pozos, debe contar con un PLC individual. Estos sistemas utilizan bombas, válvulas y sensores para funcionar de forma eficaz y eficiente. Al desarrollar un sistema PLC único y escalable que incorpore una interfaz hombre-máquina (HMI), las compañías petroleras y gasíferas pueden gestionar todas sus plataformas de perforación de forma rápida y sencilla.
Fabricantes de vidrio
Los productores de productos de vidrio utilizan PLC y tecnologías de bus para controlar las proporciones de materiales y producción flujos de trabajo. Las empresas de vidrio deben utilizar procedimientos complejos y sofisticados que requieren la recopilación de datos y un control de calidad preciso. La tecnología que utiliza PLC puede ayudar en ambos aspectos.
HVAC
Un PLC permite a un técnico de climatización acceder a un sistema a través de internet. Puede conectarse de forma inalámbrica con otros técnicos y automatizar varias tareas simultáneamente. Anteriormente, cada operación requería su propio controlador. El PLC representa un enfoque estandarizado para la tecnología moderna de climatización y refrigeración que mejora los diagnósticos y la gestión del sistema.
Procesamiento de alimentos
Los PLC se utilizan en los sistemas de procesamiento de alimentos para monitorear los niveles de contaminantes en el agua, controlar los caudales en las partes principales de las plantas de tratamiento de agua y controlar de forma remota las válvulas que regulan el flujo de agua durante el proceso.
Fabricación de cemento
El PLC desempeña un papel fundamental en la fabricación de cemento. El proceso implica la mezcla de diversas materias primas y compuestos en un horno. Un programa PLC garantiza el uso de la calidad y cantidad adecuadas de materias primas durante la mezcla, lo que determina el resultado final que ofrece la mejor calidad posible.
Sector Sanitario
El la salud La industria implementa sistemas PLC en centrales de servicios públicos para la integración, el monitoreo remoto y el control automatizado de sistemas electromecánicos.
Plantas químicas, farmacéuticas y nucleares
Estas industrias dependen de los PLC para un control preciso, fiable y automatizado de procesos complejos de investigación, desarrollo y producción.
Riesgos del PLC
Muchos de los problemas del PLC están interconectados y podrían agravarse a medida que el sistema crece. Estos son los aspectos clave a tener en cuenta:
Módulos de dispositivos de E/S y dispositivos de campo
Todo el sistema PLC corre riesgo si falla un dispositivo de entrada o de salida. Esto puede ocurrir por un corte de energía y provocar la detención repentina del sistema. El PLC normalmente espera una señal antes de iniciar su siguiente secuencia de acciones. Un ingeniero suele tener que identificar la causa raíz de la parada y rastrearla hasta el dispositivo específico para solucionar el problema. Podría deberse a fluctuaciones de energía, fallos internos o cortes de energía cuando varios dispositivos presentan problemas con frecuencia.
Integridad del terreno
Es necesaria una conexión a tierra correcta para mantener seguros el PLC y el equipo de mantenimiento. Además de proteger contra el ruido blanco eléctrico, la integridad del suelo también actúa como barrera del sonido.
Problemas de energía
Las interrupciones del suministro eléctrico debidas a apagones locales o regionales son las causas más comunes de fallos en el sistema, y las fluctuaciones pueden generar riesgos para los PLC. La mayoría de los edificios industriales en uso actualmente incluyen fuentes de alimentación de respaldo para eliminar la posibilidad de un apagón. Las operaciones más esenciales de la instalación continúan funcionando de forma continua durante un apagón del sistema central, o al menos el tiempo suficiente para su correcta detención, gracias a la fuente de alimentación de respaldo. Algunas instalaciones emplean lo que se conoce como un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI), que funciona como fuente de alimentación de respaldo.
Interferencia de ruido eléctrico
La interferencia eléctrica proveniente de señales externas puede afectar significativamente el rendimiento de un PLC. La interferencia electromagnética es la causa más frecuente de ruido eléctrico y suele producirse al arrancar un motor potente o cuando cae un rayo cerca. La interferencia de radiofrecuencia, causada por antenas y transmisores móviles cercanos, es otra causa de ruido eléctrico. En un entorno industrial, se debe prohibir el uso de dispositivos portátiles que puedan causar interferencias.
Problemas de temperatura
El calor excesivo es una de las mayores amenazas para los componentes electrónicos. Si no se protege adecuadamente, un sistema PLC rodeado de equipos que generan calor podría fallar. En general, todos los equipos deben mantenerse a temperaturas significativamente inferiores al límite máximo recomendado por el fabricante. De lo contrario, el PLC y/o los componentes periféricos pueden sobrecalentarse y dejar de funcionar por completo.
Memoria corrupta
Factores externos como las interferencias de frecuencia y los cortes de energía pueden dañar la memoria de un PLC. Por ejemplo, un apagón parcial o total podría hacer que el código sea ininteligible para la unidad central de procesamiento. Del mismo modo, un PLC que no pudo apagarse correctamente debido a un corte de energía inesperado no se leerá correctamente al reiniciarse.
Gestionar los riesgos
Para reducir la posibilidad de problemas con los PLC, es necesario contar con un buen plan de mantenimiento preventivo y las herramientas adecuadas, como un sistema de gestión de mantenimiento computarizado (CMMS), para controlar los riesgos y evitar tiempos de inactividad. Los ingenieros de planta deben programar inspecciones y seguir los procedimientos correctos para garantizar que todas las piezas estén conectadas correctamente. El entorno operativo de un sistema PLC debe mantenerse en óptimas condiciones para evitar ruido eléctrico, humedad o calor excesivo. Lo más importante es asegurar que el sistema PLC cuente con una fuente de alimentación de respaldo en todo momento. De esta manera, si la fuente de alimentación principal falla, las fábricas pueden operar a plena capacidad o, al menos, a la capacidad necesaria. Si bien algunas fallas escapan a nuestro control, contar con procedimientos de mantenimiento preventivo ayudará a minimizar su impacto.
Beneficios del PLC
Aunque los sistemas PLC tienen algunos riesgos, también tienen muchos beneficios. Los sistemas PLC, entre otras cosas, son fáciles de integrar, ocupan un espacio mínimo y mejoran la productividad.
Al invertir en un buen programa de mantenimiento preventivo, puede anticipar ahorros de costos, mayor productividad y otras ventajas. A continuación, se presentan algunos beneficios típicos de un sistema de mantenimiento de PLC.
Ahorrar dinero
Los PLC pueden considerarse una inversión a largo plazo, ya que la probabilidad de que presenten fallas es bastante baja. Sin duda, los PLC se encuentran entre las soluciones más rentables disponibles, y su costo se recupera en poco tiempo.
Vida útil prolongada y confiabilidad
La robustez de estos dispositivos es sobresaliente. Debido al pequeño número de piezas móviles, la probabilidad de que se produzcan defectos o daños es bastante baja.
Incrementa la Productividad
Cuando se programan correctamente, los PLC son esenciales para habilitar la automatización, minimizar el consumo de energía, aumentar el control del sistema, mantener registros y redistribuir la mano de obra disponible para aumentar la productividad.
Huella de espacio pequeña
Los PLC son dispositivos completamente de estado sólido, lo que los hace mucho más compactos que los controladores cableados, que emplean dispositivos electromecánicos.
Gran flexibilidad
Tiene más flexibilidad para cada proyecto porque los datos se almacenan en un grupo de dispositivos en lugar de en un sistema inconexo. Además, simplifica la expansión del sistema general agregando dispositivos y hardware PLC según sea necesario.
Facil de mantener
Los problemas son fáciles de reconocer y solucionar, ya que los PLC se componen de una variedad de dispositivos de entrada y salida. Cada componente tiene una cantidad limitada de elementos para examinar, lo que facilita la identificación de áreas problemáticas.
Seguridad
La mayoría de los sistemas PLC cuentan con amplias medidas de seguridad para salvaguardar los datos que contienen. Además, las empresas pueden acceder a datos privados de forma más segura que en sistemas más antiguos y más grandes.
Máquinas que utilizan PLC
Los sistemas PLC se encuentran por doquier en nuestro mundo altamente tecnológico, desde fábricas y edificios de oficinas hasta la gestión del tráfico en nuestras calles. Los PLC son fundamentales para el control de muchas tecnologías críticas a las que la mayoría de nosotros no prestamos atención, ya que están integrados de forma tan fluida e imperceptible en nuestra vida cotidiana.
A continuación se describen algunos sistemas mecánicos comunes que son gestionados por PLC:
| Compresor de aire | cinta transportadora | cortador láser | Máquina de moldeo por inyección de plástico |
| Sistema de aire acondicionado | Torre de enfriamiento | Torno | presiona el freno |
| Unidad de tratamiento de aire | Grúa | máquina de montaje de LED | Impresora |
| Planta de asfalto | Torno CNC | Sensor de nivel | Bomba |
| Puerta automática | Fresadora CNC | Centro de mecanizado | Brazo robótico |
| Vehículo de guiado automático (AGV) | Cortadora de plasma CNC | Instrumento de medición | Línea de montaje de robótica |
| Etiquetadora automática | Prensa punzonadora CNC | Máquina de corte de metal | Aserradero |
| Empaquetadora automática | Enrutador CNC | maquina para trabajar metales | Máquina de esquilar |
| Robot paletizador automático | Cortadora por chorro de agua CNC | Fresadora | cortadora |
| Robot de soldadura automático | Compresor | Centro de control de motores (MCC) | Máquina clasificadora |
| Ensacadora | Hormigonera | Maquina de empacado | Prensa de estampado |
| Sierra de banda | Panel de control | Cabina de pintura | Laminador de acero |
| Mezclador por lotes | Máquina de colada a presión | Cortadora de papel | Controlador de temperatura |
| Planta embotelladora de bebidas | Motor eléctrico | Robot de recoger y colocar | máquina de tejer textil |
| Alto horno | Ascensor | Máquina de moldeo por soplado de plástico | Máquina de soldadura por ultrasonidos |
| Máquina de moldeo por soplado | Línea de extrusión | Máquina de extrusión de plástico | Bomba aspiradora |
| Caldera | robot fanuc | Máquina de reciclaje de plástico | Valve |
| Grúa de puente | máquina de llenado | Máquina de termoformado de plástico | Máquina de corte por chorro de agua |
| Equipos de manejo de materiales a granel | Medidor de corriente | Cilindro neumático | Maquina de soldar |
| mandrinadora CNC | Horno | sensor de presión | Turbina eólica |
| Taladro CNC | Caja de Cambio | Prensa troqueladora | Envolvedora |
| cortador de llama CNC | Generador | equipo de control de calidad | Máquina de hilar hilo |
Resumen Final
Los PLC (controladores lógicos programables) son esenciales para muchas industrias porque proporcionan una forma confiable, eficiente y rentable de controlar y automatizar procesos. El mantenimiento adecuado de los PLC es crucial para garantizar que sigan funcionando correctamente y no fallen, lo que puede provocar tiempo de inactividad, pérdida de producción y otros problemas costosos. Los PLC también son la base para mantenimiento predictivoEste sistema utiliza datos y algoritmos para predecir cuándo es probable que falle un equipo y programar el mantenimiento antes de que ocurra. Esto ayuda a prevenir tiempos de inactividad no planificados y a mejorar la eficiencia general. El mantenimiento regular de los PLC incluye tareas como la revisión de signos de desgaste, la sustitución de componentes defectuosos y la realización de actualizaciones de software periódicas. Un mantenimiento adecuado también contribuye a prolongar la vida útil de los PLC y a prevenir reparaciones o sustituciones costosas. En definitiva, los PLC y su mantenimiento son fundamentales para el buen funcionamiento de muchas industrias.
