La evolución de los PLC: una historia de los controladores lógicos programables y cómo elegirlos o reemplazarlos

Pasee por casi cualquier fábrica antigua y encontrará una paradoja. Una línea todavía ejecuta lógica de escalera escrita hace quince o veinte años en un controlador que ha estado descontinuado durante una década, mientras que la celda justo al lado transmite datos a una plataforma IIoT para mantenimiento predictivo. Ambos están haciendo su trabajo. Ese espacio, sentado uno al lado del otro en el mismo piso, es en realidad la historia de cómo crecieron los controladores lógicos programables. Comprender la evolución de los PLC no es sólo una trivialidad industrial. Le indica por qué su base instalada tiene el aspecto que tiene y determina dos decisiones a las que eventualmente se enfrenta toda planta: qué controlador comprar a continuación y qué hacer cuando el que usted utiliza llega al final de su vida útil.

Antes de los PLC: por qué la lógica de relés frenó a la industria

Antes del PLC, las máquinas estaban controladas por bancos de relés electromecánicos. La lógica de un proceso, es decir, cuando esta válvula se abre y ese motor arranca, vivía en el cableado físico entre cientos o incluso miles de relés alojados en grandes gabinetes.

Ese enfoque funcionó, pero fue frágil en aspectos costosos. Cambiar la secuencia de control implicaba volver a cablear el panel a mano, un trabajo que podía llevar días o semanas mientras la línea permanecía inactiva. Un solo relé defectuoso o un cable suelto podían detener la producción, y encontrar la falla en un laberinto de cableado era un trabajo lento. Los propios gabinetes consumían espacio y, después de años de pequeños cambios, la documentación rara vez coincidía con lo que realmente se había construido.

La presión llegó a un punto crítico en la industria automotriz estadounidense. Los fabricantes de automóviles como General Motors reequiparon sus líneas cada año modelo, y cada reequipamiento significó arrancar y reconstruir paneles de relés a un costo enorme. A finales de la década de 1960, esa perturbación anual hizo urgente la búsqueda de una alternativa reprogramable. El deseo principal era simple: mantener la confianza en los ingenieros de confiabilidad, pero realizar cambios en el software en lugar del cobre. Esa presión condujo directamente a la especificación que creó el primer PLC.

El nacimiento del PLC (1968): Modicon 084 y Ladder Logic

En 1968, la división Hydramatic de General Motors escribió una ahora-especificación famosa para un reemplazo de estado sólido-para el control de relés. Pidió un dispositivo resistente que pudiera reprogramarse sin necesidad de volver a cablear, sobrevivir en una fábrica y ser mantenido por los electricistas existentes de la planta en lugar de especialistas en informática.

Una pequeña empresa de ingeniería, Bedford Associates, aceptó el desafío. Su respuesta, dirigida por el ingeniero Richard "Dick" Morley y sus colegas, fue el Modicon 084, ampliamente reconocido como el primer controlador lógico programable. El nombre "Modicon" proviene de Modular Digital Controller" y "084" era simplemente el número de proyecto de la empresa. A Morley a menudo se le llama el padre del PLC por este trabajo.

La decisión más importante detrás del 084 no fue el rendimiento en bruto. Fue la elección del método de programación. En lugar de inventar un nuevo lenguaje informático, el equipo permitió que los ingenieros programaran el controlador usando lógica de escalera, un diagrama que se parecía casi exactamente a los esquemas de escalera de relés que los electricistas ya leían todos los días. Esto tuvo una enorme importancia. Las personas que mantenían estas máquinas eran electricistas, no programadores, y podían adoptar el nuevo controlador sin necesidad de volver a capacitarse. Esa única elección de diseño, que llega a los usuarios donde ya estaban, es una de las principales razones por las que los PLC se difundieron tan rápidamente y por qué la lógica de escalera sigue siendo un lenguaje de programación dominante más de cincuenta años después. También es la razón por la que algunas plantas todavía ejecutan programas de escalera escritos hace décadas, un punto al que volvemos cuando hablamos de reemplazar el hardware heredado.

A partir de ese primer pedido el concepto se difundió rápidamente. Le siguieron otros fabricantes y, en unos pocos años, el PLC había pasado de ser un único experimento automotriz a una herramienta estándar en todas las industrias.

Cómo evolucionaron los PLC, década tras década

Una vez que el concepto demostró su eficacia, los PLC evolucionaron de manera constante y cada década agregó una capacidad que la industria de la época demandaba.

En los años 1970 y principios de los 1980, la llegada del microprocesador fue el punto de inflexión. Los PLC se hicieron más pequeños y más rápidos, ganaron más memoria y adquirieron sus primeros puertos de comunicación, que permitieron a los controladores comunicarse entre sí en lugar de funcionar de forma aislada.

La década de 1990 se trató de conectar hacia arriba, con personas y plantas por encima de la máquina. Las interfaces hombre-máquina (HMI) proporcionaron a los operadores pantallas gráficas en lugar de luces indicadoras, y los PLC comenzaron a intercambiar datos con sistemas de planta-de nivel superior. Este período también trajo el estándar IEC 61131-3, publicado en 1993, que definió un conjunto común de lenguajes de programación y redujo la dependencia del estilo de un solo proveedor.

La década de 2000 incorporó funciones que alguna vez necesitaron hardware separado. El control de movimiento y, en algunos casos, la visión artificial se convirtieron en funciones que un solo controlador podía coordinar, mientras que los protocolos basados ​​en Ethernet-hicieron que los sistemas de múltiples-proveedores fueran mucho más fáciles de conectar.

Desde la década de 2010 hasta la actualidad, el PLC se convirtió en un nodo de una red mucho más grande. Los controladores ahora se vinculan al software ERP y MES, alimentan plataformas IIoT y admiten computación de vanguardia cerca de la máquina. Igual de importante es que ahora deben diseñarse teniendo en cuenta la ciberseguridad, porque un controlador en la red también es un controlador expuesto a ella.

Si desea ver cómo un fabricante atravesó estas mismas etapas, nuestro análisis profundo sobreEvolución del hardware PLC de Omron a lo largo de 50 añostraza este arco a través de la línea de productos de una sola marca.

PLC heredados versus modernos: lo que realmente cambió

La historia-de-década explica cómo llegamos hasta aquí. En paralelo, la diferencia entre un PLC heredado y uno moderno se manifiesta en cinco dimensiones, y cada una tiene una consecuencia práctica para quien sea el propietario del sistema.

La línea de seguridad merece una nota. Muchos PLC heredados se diseñaron en una era en la que nunca se esperaba que un controlador entrara en contacto con una red más amplia. Conecte uno a una red de planta moderna y puede convertirse en un punto débil para los atacantes, que es una de las razones prácticas por las que las plantas eligen reemplazar el hardware más antiguo en lugar de seguir parcheándolo.

PLC vs PAC vs DCS vs microcontrolador: aclarando la confusión

Estos cuatro términos se utilizan de manera vaga y la confusión puede llevar a comprar la clase incorrecta de hardware. Aquí está la versión corta.

A SOCIEDAD ANÓNIMAmaneja un control discreto y basado en la lógica-de máquinas y líneas, que es su base. APAC(controlador de automatización programable) es un primo más poderoso, diseñado para matemáticas complejas, manejo de datos y programación avanzada en sistemas más grandes. ADCS(sistema de control distribuido) está diseñado para procesos grandes y continuos, como productos químicos, petróleo y gas, o energía, donde miles de bucles funcionan las 24 horas del día. Amicrocontroladores un único chip integrado en un dispositivo o producto, que se encarga de una tarea dedicada.

Una guía de una-línea: elija un PLC para lógica de máquina discreta, un PAC cuando necesite computación intensa y programación avanzada, un DCS para grandes plantas de proceso continuo y un microcontrolador para un control sencillo de un solo-dispositivo. Con los límites claros, la siguiente pregunta es práctica: ¿qué marcas fabrican realmente estos controladores y en qué se diferencian?

Las principales marcas de PLC en la actualidad

Seis marcas dominan la mayoría de las listas de compra. Cada uno tiene un centro de gravedad genuino en lugar de ser simplemente "confiable y avanzado", y saber dónde es más fuerte cada uno ahorra tiempo.

Lea la tabla para conocer lo que hace que cada marca sea diferente.siemenses sólido cuando se desea una plataforma desde el controlador más pequeño hasta el más grande, común en toda Europa y de fabricación discreta.Allen-Bradley, parte de Rockwell, es el estándar en Norteamérica con una profunda base de integradores locales.mitsubishies el preferido por los fabricantes de maquinaria que necesitan velocidad a un precio competitivo.OmrónSe destaca donde una línea tiene tanto que ver con la inspección como con el movimiento.Schneider, que lleva el linaje original de Modicon, es sólido en infraestructura y trabajo{0}}adyacente a procesos. ABB tiende a ganar donde los sitios ya están estandarizados en variadores e instrumentación de ABB.

Cualquiera que sea la insignia, hay tres factores que deciden que encajan más que cualquier hoja de datos:

• Bloqueo del ecosistema-.El software de programación, las licencias y la capacitación lo vinculan a una plataforma. Cambiar de marca más tarde rara vez es solo un cambio de hardware.
• Disponibilidad-de repuestos.Una marca es tan buena como su capacidad para obtener módulos rápidamente, especialmente para gamas más antiguas. Los largos plazos de entrega de una sola tarjeta pueden inutilizar una línea.
• Compatibilidad de integración.Verifique que el controlador hable los protocolos que ya utilizan sus unidades, HMI y sistemas ascendentes existentes.

Para obtener una lista más amplia y detalles-de-cabezas, consulta nuestra guía deprincipales fabricantes de PLC. Cuando ya sepas la marca que necesitas, podrásbuscar módulos PLC por fabricantedirectamente.

Cómo elegir el PLC adecuado para su aplicación

Una vez establecida la lista corta de marcas, combínela con el trabajo que tiene delante. Cinco factores influyen en la mayor parte de la decisión.

Recuento de E/S y capacidad de ampliación.Cuente sus entradas y salidas, luego agregue aproximadamente entre un 20 y un 30 por ciento de espacio libre. Dimensionar al número exacto de hoy es la forma en que las plantas terminan reemplazando un controlador completo solo para agregar algunos sensores dos años después.

Capacidad de procesamiento.La lógica simple de encendido/apagado necesita poco; Los bucles PID, el movimiento o el manejo de datos pesados ​​necesitan una CPU más potente y un tiempo de escaneo más rápido. Haga coincidir el procesador con la tarea más difícil de la línea, no con la promedio.

Protocolos de comunicación.Enumere los protocolos que utiliza su equipo actual, como PROFINET, EtherNet/IP, Modbus o EtherCAT, y elija un controlador que los hable de forma nativa. Posteriormente, la modernización de las puertas de enlace añade costos y puntos de falla.

Calificación ambiental.La temperatura, la vibración, el polvo y la humedad deciden si necesita hardware estándar o reforzado. Un controlador clasificado para un gabinete limpio no durará en un lugar de lavado o al aire libre.

Presupuesto y plazo de entrega.El módulo más barato no es una ganga si tiene un plazo de entrega de doce-semanas y su línea no funciona. Sopese el precio unitario con la disponibilidad real y el costo del retraso.

Una lista de verificación rápida que puede reutilizar:

• ¿Su recuento de E/S incluye de 2 a 3 años de expansión?
• ¿La CPU tiene el tamaño adecuado para la tarea más exigente y no para el promedio?
• ¿El controlador admite de forma nativa sus protocolos existentes?
• ¿La clasificación medioambiental es adecuada para la ubicación de instalación real?
• ¿Ha confirmado el stock real y el plazo de entrega, no solo el precio de lista?
• ¿Se ajusta al ecosistema de marca que su equipo ya conoce?

Si su controlador existente está bien y simplemente lo está ampliando, se aplica la misma lógica. El caso más difícil es el siguiente: qué hacer cuando el PLC del que depende deja de fabricarse.

Reemplazo de PLC heredados o descontinuados

Reemplazar un controlador rara vez es una elección libre; Por lo general, es forzado por una de unas pocas señales. Considere seriamente el reemplazo cuando vea lo siguiente:

• Fallos repetidos y tiempo de inactividad no planificado en un controlador antiguo.
• Un aviso oficial de fin-de-vida útil o de discontinuación del fabricante.
• No hay módulos de repuesto originales disponibles o solo hay existencias cuestionables en el mercado-gris.
• Costos de mantenimiento y tiempo de inactividad que silenciosamente han aumentado más que el costo de actualización.

Si se aplica alguno de estos, el primer paso práctico es el abastecimiento. Confirme si su número de pieza exacto todavía se produce y, en caso contrario, identifique un reemplazo compatible o un equivalente -en existencia. Aquí es donde un distribuidor con inventario real importa, porque un número de pieza descontinuado a menudo todavía se puede encontrar a través de los canales correctos mucho después de que el fabricante haya dejado de existir.

A partir de ahí, te enfrentas a una decisión real:-un-reemplazo similar o una actualización completa.

A reemplazo compatibleMantiene su programa, cableado y diseño de E/S existentes. Es de menor riesgo, menor costo y rápido, razón por la cual suele ser la decisión correcta cuando una línea simplemente necesita seguir funcionando. Elija este camino cuando el tiempo de inactividad sea su principal enemigo y el sistema circundante esté sano.

A actualización completapasar a una plataforma moderna cuesta más y lleva más tiempo, pero reinicia el reloj: disponibilidad actual-de repuestos, comunicación moderna y ciberseguridad integrada. Elija esto cuando todo el sistema esté envejeciendo, cuando ya esté planificada una modernización más amplia o cuando la arquitectura antigua esté frenando lo que desea hacer a continuación.

Si está trabajando en una migración específica, nuestro tutorial deelegir y migrar controladores Modicon heredadosmuestra cómo se desarrollan estas compensaciones-en una gama de productos real. Y si ya sabe qué pieza necesita obtener o reemplazar,envíenos el número de modelo para verificar el stock y cotizar.

El futuro de los PLC: IA perimetral, optimización autónoma y convergencia OT/TI

Tres cambios están dando forma al futuro de los PLC, y cada uno tiene una conclusión para una compra que realiza hoy.

IA de vanguardiamueve el análisis hacia o al lado del controlador, de modo que tareas como la detección de anomalías se realicen localmente sin un viaje de ida y vuelta a la nube. La pista: favorecer los controladores que admiten la informática de vanguardia hoy le permitirá tener espacio para estas funciones en el futuro.

Optimización autónomapermite a los sistemas ajustar sus propios parámetros a partir de datos en vivo en lugar de puntos de ajuste fijos. La pista: el acceso abierto a datos y los protocolos estándar importan más aquí que cualquier característica de un solo proveedor.

Convergencia OT/TIcontinúa desdibujando la línea entre la planta y el software empresarial. La pista: un controlador con una red sólida y segura se integrará mucho más fácilmente que uno diseñado como una isla.

Nada de esto significa perseguir lo más nuevo. Esto significa que, cuando aplicas la lista de verificación de selección anterior, ponderar ligeramente la conectividad y los protocolos abiertos es una forma de bajo costo-de mantener una compra relevante por más tiempo.

A dónde ir desde aquí

La evolución de los PLC es en realidad la historia de una herramienta que siguió encontrando a sus usuarios donde estaban, desde la lógica de escalera en 1968 hasta los controladores conectados y seguros de hoy. El lugar al que irás a continuación depende de dónde te encuentres:

• ¿Sigues mapeando el paisaje?comparar elprincipales marcas de PLCy en qué se diferencian antes de preseleccionarlos.
• ¿Elegir su próximo controlador?Ejecute la lista de verificación de selección anterior con su aplicación real.
• ¿Se trata de un PLC obsoleto o descontinuado?Identifique la pieza, decida entre un reemplazo compatible y una actualización y luego realice una verificación de existencias.

Cualquiera que sea la etapa en la que se encuentre, díganos los módulos con los que está trabajando y le ayudaremos a obtener los módulos correctos rápidamente.Solicite una cotización o un control de existenciaspara empezar.

Preguntas frecuentes

 

 

¿Cuál fue el primer PLC y quién lo inventó?

El Modicon 084, construido por Bedford Associates entre 1968 y 1969 en respuesta a una especificación de General Motors. El ingeniero Dick Morley es ampliamente reconocido como su creador principal y a menudo se le llama el padre del PLC.

¿Cuáles son los cinco lenguajes de programación IEC 61131-3?

Diagrama de escalera (LD) para lógica de estilo-relé, diagrama de bloques de funciones (FBD) para flujo de señal, texto estructurado (ST) para código basado en texto-, lista de instrucciones (IL), un lenguaje de bajo nivel-similar a ensamblador-y gráfico de funciones secuenciales (SFC) para secuencias de pasos.

¿Qué marca de PLC es mejor?

No existe un único mejor; Depende de tres cosas: su región y soporte local, el ecosistema que su equipo ya conoce y su tipo de aplicación. Siemens y Schneider lideran en gran parte de Europa y en infraestructura, Allen-Bradley en Norteamérica y Mitsubishi y Omron en construcción de maquinaria en Asia. Compáralos en nuestroguía de marca.

¿Cómo elijo el PLC correcto?

Haga coincidir cuatro cosas con su aplicación: las E/S cuentan con espacio para expandirse, la potencia de procesamiento para su tarea más difícil, los protocolos de comunicación que utiliza su equipo y la clasificación ambiental del sitio de instalación. Luego confirme el stock real y el tiempo de entrega. La lista de verificación completa está arriba.

¿Puedo reemplazar un módulo PLC descontinuado?

Generalmente sí. Muchos números de piezas descontinuados todavía están disponibles a través del inventario del distribuidor y, cuando no lo están, se puede obtener un equivalente compatible o actualizado.Envíanos el número de modeloy comprobaremos disponibilidad.

¿Son compatibles los PLC nuevos y antiguos de la misma marca?

Eso depende. Dentro de la misma serie de productos, los reemplazos suelen estar a punto de aparecer-. A través de generaciones o series, es posible que necesite conversión de software o cambios de cableado, así que verifique la serie, la versión de firmware o software y el diseño de E/S antes de asumir la compatibilidad.

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