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Autómatas Programables
Autor: SEAS, Estudios Superiores Abiertos S.A.
Imprime: El depositario, con autorización expresa de SEAS, S.A.
ISBN: 978-84-15545-46-0
Depósito Legal: Z-740-2012

ÍNDICE ASIGNATURA
Autómatas Programables 1
UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN
1.1. Introducción a la automatización de procesos industriales
1.1.1. Definición de autómata programable
1.2. Objetivos de la automatización industrial
1.3. Las funciones de la automatización
1.4. Niveles de automatización
1.5. Tipos de procesos industriales
1.5.1. Procesos continuos
1.5.2. Procesos discretos
1.6. Estructura de los sistemas automatizados
1.7. Descripción del funcionamiento de un automatismo
1.8. Campos de empleo de las distintas tecnologías

UNIDAD 2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO
2.1. Sensores y captadores
2.1.1. Sensores táctiles
2.1.2. Sensores de proximidad
2.2. Accionadores y preaccionadores
2.2.1. Accionadores
2.2.2. Preaccionadores
2.3. Elementos de diálogo hombre-máquina
2.3.1. Pulsadores
2.3.2. Selectores manuales
2.3.3. Pilotos
2.3.4. Visualizadores
2.3.5. Paneles de operador
UNIDAD 3. ESTRUCTURA DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE
3.1. Conceptos básicos
3.1.1. El interruptor como bit (unidad elemental de información)
3.1.2. El interruptor como parte de una instrucción u orden
3.2. Transición de la lógica cableada a la lógica programada
3.2.1. La lógica cableada
3.2.2. Traducción de circuitos eléctricos en listas de instrucciones en castellano
3.2.3. La lógica programable
3.3. Partes y funcionamiento de un autómata programable
3.3.1. Estructura externa
3.3.2. Estructura interna

UNIDAD 4. CONCEPTOS DE PROGRAMACIÓN
4.1. Escritura de un programa
4.2. Formas de representación de un programa
4.2.1. Lista de instrucciones
4.2.2. Esquema de funciones
4.2.3. Esquema de contactos
4.3. Estructura del programa
4.3.1. Programación lineal
4.3.2. Programación estructurada
4.4. Objetos de programación
4.4.1. Entradas digitales
4.4.2. Salidas digitales
4.4.3. Marcas
4.4.4. Temporizadores
4.4.5. Contadores
4.4.6. Entradas/salidas analógicas
4.5. Operaciones básicas
4.5.1. Operaciones combinacionales
4.5.2. Elementos biestables
4.5.3. Temporizadores
4.5.4. Contadores
4.5.5. Operaciones de carga y transferencia
4.5.6. Operaciones aritméticas y de comparación
UNIDAD 5. EL HARDWARE DEL S7-300
5.1. Características generales
5.1.1. Estructura de un s7-300
5.2. Montaje
5.2.1. Disposición de elementos en único bastidor
5.2.2. Disposición de los módulos en varios bastidores
5.2.3. Montaje de los módulos en el perfil soporte
5.3. Direccionamento
5.4. Configuración del software
5.4.1. CPU 314 IFM
5.4.2. Configuración de hardware mediante step-7

UNIDAD 6. EL PAQUETE DE PROGRMACIÓN STEP-7
6.1. Instalación del software y autorización
6.1.1. Instalación del step-7
6.1.2. Instalación de autorización
6.2. El administrador simatic
6.2.1. Crear un proyecto nuevo con el asistente
6.2.2. Estructura del proyecto en el administrador simatic
6.3. El editor de programas de step-7
6.3.1. Las barras de herramientas
6.3.2. Tablas de símbolos
6.3.3. El editor de programas en contactos
6.3.4. Función observar
6.3.5. Función cargar
UNIDAD 7. EL SIMULADOR PLCSIM
7.1. La instalación del software
7.2. Los primeros pasos con la aplicación
7.3. Descripción de los menús
7.3.1. Menú simulación
7.3.2. Menú edición
7.3.3. Menú insertar
7.3.4. Menú PLC
7.3.5. Menú ejecutar
7.3.6. Menú ver
7.3.7. Menú herramientas

UNIDAD 8. PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE (I)
8.1. Consideraciones iniciales
8.1.1. ¿Cómo interpretamos en nuestro programa una entrada, salida o marca
8.1.2. Operandos byte, palabra y doble palabra
8.1.3. El acumulador (accu)
8.1.4. Imagen de proceso de entradas (pae) y de salidas (PAA)
8.1.5. El RLO
8.2. Operaciones combinacionales
8.2.1. Operación U (AND)
8.2.2. Operación UN (AND con entradas negadas)
8.2.3. Operación O (OR)
8.2.4. Operación on (or con entradas negadas)
8.2.5. Operación O sin operando
8.2.6. Operación U(
8.2.7. Operación o(
8.3. Operaciones set y reset
8.3.1. La operación S (SET)
8.3.2. La operación R (RESET)
8.3.3. La importancia del orden en que colocamos las instrucciones
8.4. Temporizadores
8.4.1. Carga del tiempo del temporizador
8.4.2. Tipos de temporizaciones
8.5. Contadores
8.5.1. ¿Cómo cargar el valor de un contador?
8.5.2. Operaciones de contaje

UNIDAD 9. PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA (II)
9.1. Operaciones de carga y transferencia
9.1.1. Operación L: cargar
9.1.2. Operación T: transferir
9.1.3. Operaciones de carga con operandos constantes
9.2. Entradas-salidas analógicas
9.3. Operaciones de comparación
9.3.1. Operaciones de comparación
9.3.2. Operación ==I: comparación respecto a igualdad
9.3.3. Operación <>I: comparación respecto a desigualdad
9.3.4. Operación >I: comparación respecto a superioridad
9.3.5. Operación >=I: comparación respecto a superioridad o igualdad
9.3.6. Operación <=I: comparación respecto a inferioridad o igualdad
9.4. Operaciones aritméticas
9.4.1. Operación +I: sumar
9.4.2. Operación -I: restar
9.4.3. Operación *I: multiplicar
9.4.4. Operación /I: dividir
UNIDAD 10. PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA (III)
10.1. Áreas de memoria de la CPU
10.2. Imagen del proceso
10.3. Ciclo de ejecución del programa del autómata
10.4. Bloques del programa de usuario
10.4.1. Bloques de organización
10.4.2. Bloques de organización para la ejecución cíclica del programa (OB1)
10.5. Definir bloques lógicos
10.6. Funciones (FC)
10.6.1. Llamada a una función
10.6.2. Entrada (EN) y salida (ENO)

Autómatas
Programables
Introducción a la
automatización
01

Introducción a la automatización 1
01
• Índice
• OBJETIVOS.......................................................................................................... 3
• INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4
1.1. Introducción a la automatización de procesos industriales................... 5
1.1.1. Definición de autómata programable .................................................... 5
1.2. Objetivos de la automatización industrial ................................................ 7
1.3. Las funciones de la automatización.......................................................... 8
1.4. Niveles de automatización ....................................................................... 10
1.5. Tipos de procesos industriales ............................................................... 12
1.5.1. Procesos continuos............................................................................. 12
1.5.2. Procesos discretos.............................................................................. 13
1.6. Estructura de los sistemas automatizados ............................................ 15
1.7. Descripción del funcionamiento de un automatismo............................ 17
1.8. Campos de empleo de las distintas tecnologías ................................... 20
• RESUMEN .......................................................................................................... 21

01
• Objetivos
• Justificar la automatización mediante los objetivos que persigue.
• Aclarar las funciones, grados y niveles de automatización.
• Clasificar los tipos de procesos industriales.
• Desglosar los sistemas automatizados en las partes que lo constituyen.
• Describir y definir las diferentes tecnologías usadas para la realización de
automatismos.

Formación Abierta
Introducción a la automatización
4
• Introducción
El fin primordial del autómata programable es sin duda la automatización de un
proceso, cualquiera que sea éste. Será necesario pues, que contemos con los
conocimientos indispensables para abordar el tema.
El tema de autómatas programables es muy extenso y complejo ya que se pueden
realizar aplicaciones del más alto nivel. Sin embargo, abordaremos los temas con el
fin de dar los pasos adecuados para ir entrando en este mundo tan apasionante.
No pretendemos alcanzar un nivel que no logremos entender bien, si no todo lo
contrario, ir con pasos adecuados para avanzar sin inconvenientes.
Lo que veremos aquí es aplicable a todo tipo de automatismo, desde el más
elemental hasta aplicaciones totalmente programadas.

01
1.1. Introducción a la automatización de
procesos industriales
No hace falta irse muy lejos para centrar el tema que nos ocupa. Si buscamos en
un diccionario los siguientes términos, encontraremos definiciones como las que
aparecen a continuación:
Automatización
Conjunto de procedimientos que tienden a reducir o
suprimir la intervención humana en los procesos de
producción.
Automática
Ciencia que trata de sustituir en un proceso el operador
humano por dispositivos mecánicos o electrónicos.
Automatizar
Aplicar la automática a un proceso, a un dispositivo, etc.
Automatismo
Dispositivo cuyo funcionamiento no requiere la
intervención del hombre.
Está claro pues, que la automatización pretende liberar al hombre de la realización
de procesos mentales o físicos, en la medida de lo posible. Y decimos liberar
porque la automatización pretendió desde el principio evitar al hombre trabajos
rutinarios y monótonos o aquellos en los que se requerían grandes esfuerzos
físicos. En esencia, aquellos procesos que resultaban más penosos para nosotros.
1.1.1. Definición de autómata programable
El autómata programable (también llamado PLC, siglas en inglés de Programable
Logic Controler que traducido es Controlador Lógico Programable) es el equipo
que en un sistema automático nos permite elaborar y modificar las funciones que
tradicionalmente se han realizado con relés, contactores, temporizadores, etc.
En otras palabras, un autómata programable es un equipo electrónico utilizado para
“controlar automáticamente”, a través de secuencias lógicas, máquinas y equipos.
Basan su funcionamiento en las técnicas digitales con microprocesadores,
empleando una estructura similar a la de un ordenador doméstico.

Formación Abierta
6
Según IEC 61131 (Comisión Internacional Electrotecnia),
un autómata programable (AP) es un sistema electrónico
programable diseñado para ser utilizado en un entorno
industrial, que utiliza una memoria programable para el
almacenamiento interno de instrucciones orientadas al
usuario, para implantar unas soluciones específicas tales
como funciones lógicas, secuencia, temporización,
recuento y funciones aritméticas con el fin de controlar
mediante entradas y salidas, digitales y analógicas,
diversos tipos de máquinas o procesos.
Figura 1.1. Fotografía de un autómata programable de la familia Siemens.

01
1.2. Objetivos de la automatización
industrial
Los procesos industriales están cada vez más automatizados. Esta tendencia está
justificada por los propios objetivos que persigue la automatización. Podemos
reunirlos en los siguientes:
• Competitividad: exige la búsqueda de costes más bajos para el producto, por
medio de la reducción de los gastos de mano de obra, ahorro de material,
economización de energía, etc.
• Seguridad: la supresión de los trabajos peligrosos o pesados por parte del
hombre, permite la mejora de las condiciones de trabajo y el ennoblecimiento
del mismo.
• Calidad: “Errar es humano”. Al limitar el factor humano en la realización del
producto, conseguiremos un mejor acabado para el mismo y una calidad
relativamente constante.
• Evitar las limitaciones humanas: realizando operaciones imposibles de
controlar intelectual o manualmente.
• Disponibilidad del producto: mejorando la disponibilidad de los productos,
pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso.
• Flexibilidad de la herramienta: significa, poder modificar de forma sencilla y
rápida los medios de los que disponemos para la fabricación de distintos
productos o para modificar el proceso de elaboración.

Formación Abierta
8
1.3. Las funciones de la automatización
Supongamos un proceso sin automatizar en el que una persona recoge las cajas
que le entrega el puesto anterior cuando le avisan. Según el tamaño de estas cajas,
pequeñas o grandes, deberá pintarlas de un color u otro (rojo para las grandes y
verde para las pequeñas).
Para realizar este trabajo, la persona debe pasar por tres etapas, a saber:
1. Adquisición de datos: el operario deberá identificar sensorialmente (con el
sentido de la vista o el del tacto, por ejemplo), si se trata de una caja grande
o pequeña.
2. Tratamiento de los datos: una vez determinado el tamaño de la caja, deberá
decidir (proceso mental) si la pinta de rojo (caja grande) o si por el contrario
debe ser pintada de verde (caja pequeña), en función de las instrucciones
que le hayan dado.
3. Ejecución de lo decidido: cuando ya haya decidido lo que debe realizar,
pasará a la acción cogiendo la brocha y pintura adecuada (trabajo manual).
Al terminar de pintar la caja esperará a que vuelvan a avisarle de la llegada
de una nueva caja.
Según todo esto, la labor de este operario engloba la adquisición de datos, el
tratamiento de los mismos, y la ejecución de lo decidido.
Pintado de caja
en rojo
Pintado de caja
en verde
Tratamiento de datos
(Toma de decisiones)
Adquisición de datos
Figura 1.2. Toma de decisiones y discriminación de color.

01
Si nos planteáramos automatizar totalmente este proceso, deberíamos cubrir las
mismas funciones que tenía encomendadas el operario. Por lo tanto, las funciones
de la automatización son las siguientes:
ƒ Adquirir datos con algún tipo de sensor, de forma que sepa “discriminar” el
tipo de caja que tiene en ese momento (caja grande o pequeña)
ƒ Tratar o procesar los datos adquiridos con algo que tenga algún poder de
decisión, en base a una herramienta programada que contenga los casos
posibles del proceso productivo.
ƒ Ejecutar lo decidido mediante algún actuador que sea capaz de sustituir el
trabajo manual, de forma que se pinte la caja con el color adecuado
dependiendo de la información de entrada.

Formación Abierta
10
1.4. Niveles de automatización
La automatización existente en una empresa o fábrica puede abarcar distintos
niveles. Nosotros los hemos clasificado de la siguiente forma:
Figura 1.3. Niveles de automatización.
Nivel 1
Automatización de una máquina sencilla o parte de una máquina.
El proceso necesitará de la utilización de un equipo de “gama baja” en el que se
procesarán pocas señales de entrada y de salida. Por ejemplo pequeños autómatas
modulares.
Nivel 2
Automatización de un conjunto de máquinas sencillas o de una máquina más
compleja.
El proceso constará de varios equipos de “gama baja” interconectados entre sí o de
un equipo de “gama media” (que puede gestionar mayor número de entradas /
salidas). La utilización de una configuración u otra dependerá principalmente de las
necesidades del proyecto en sí y del coste de inversión.

01
Nivel 3
Automatización de un proceso de producción completo.
En este caso estamos tratando ya un problema complejo en el que además de
automatizar el proceso de fabricación se requieren datos del estado del mismo
(supervisión del sistema). De esta forma utilizaremos equipos de “gama media o
alta” y equipos de intercambio de información hombre-máquina.
Nivel 4
Es el nivel de automatización llamado de “gestión integrada”, en el que se pretende
efectuar la unión entre la producción y la gestión de la empresa.
En este caso se utilizarán equipos de “gama media o alta” interconectados entre sí
y equipos de supervisión de donde se obtendrán datos de productividad, almacén,
pedidos, facturación, etc.
Autómata
gama alta PC
Autómata
gama media
Autómata
gama media Supervisión
Generación
de informes
Figura 1.4. Ejemplo de automatización de nivel 4.

Formación Abierta
12
1.5. Tipos de procesos industriales
Los procesos industriales pueden ser de dos tipos básicos, en función de su
evolución con el tiempo. Estos dos tipos básicos son: los procesos continuos y los
procesos discretos.
Los primeros se suelen tratar con disciplinas como la regulación y los
servomecanismos; mientras que los discretos, son los que tradicionalmente han
venido tratando la automatización Industrial clásica.
Sin embargo, dado que cada vez contamos con elementos de control más potentes,
no debemos olvidarnos de los procesos continuos. Actualmente, muchos autómatas
cuentan con reguladores PID integrados que nos permiten regular de forma muy
fina la velocidad de un motor asíncrono por ejemplo.
Los controladores PID (Proporcional Integral Derivativo)
son los tipos de dispositivos de electrónica de control
cuya tecnología intenta mantener su salida en un nivel
predeterminado.
Se utiliza en aplicaciones tales como control de presión,
flujo, química, fuerza, velocidad y otras variables.
Además es utilizado en reguladores de velocidad de
automóviles.
Queremos hacer notar además, que, cualquier proceso industrial podrá ser
continuo, discreto o una mezcla de ambos.
1.5.1. Procesos continuos
En los procesos continuos, los valores del proceso se recogen continuamente para
poder compararlos con el valor de referencia o consigna, y variar las salidas del
proceso también de forma continua.
En un aparato de aire acondicionado, el sistema de
control recibe continuamente el valor de la temperatura
de la habitación para compararlo con el valor que
nosotros deseamos, y obrar en consecuencia.

01
Características de los sistemas continuos
Todos los valores del proceso son función de un tiempo continuo t. El valor de
proceso no será igual ahora, que dentro de cinco minutos, aún sin haber tocado
nada, o sin haber introducido ningún tipo de consigna.
Las variables empleadas en el proceso y el sistema de control son de tipo
analógico, por ejemplo presiones de temperaturas, volumen, etc. La temperatura de
un proceso pueden tomar infinitos valores (22º, 22.1º, 22º...).
Sistema de control de temperatura
Temperatura de
referencia deseada
Temperatura controlada
Figura 1.5. Esquema de sistema de control de temperatura.
1.5.2. Procesos discretos
En los procesos discretos, la recogida de valores del proceso sólo se efectúa en
instantes muy puntuales.
En el circuito de marcha - paro, el sistema de control tan solo se interesa por los
valores del proceso cuando cambian las consignas del operario, es decir, cuando
pulsamos el botón de marcha o el de paro.

Formación Abierta
14
Características de los procesos discretos
Los valores de proceso son conocidos por el sistema de control sólo en instantes
discretos (determinados) de tiempo.
Las variables empleadas en el proceso y el sistema de control son de tipo todo -
nada (activado o desactivado, conectado o desconectado, 1 ó 0...)
Figura 1.6. Ejemplo de proceso discreto (marcha paro de un motor).
Cuando encadenamos varios procesos discretos uno detrás de otro, de forma que
la ejecución del siguiente depende de si ha concluido ya el anterior, hablamos de
“procesos por lotes” (o en ingles batch).

01
1.6. Estructura de los sistemas
automatizados
Podemos desglosar los sistemas automatizados en dos partes bien diferenciadas,
la Parte Operativa (P.O.), y la Parte de Mando (P.M.).
Parte operativa Parte de mando
Parte operativa Parte de mando
Máquina A
Máquina B
Operario
Actuadores
Sensores
Actuadores
Sensores
Figura 1.7. Figura 1.6. Estructura de los sistemas automatizados.
Parte Operativa
Engloba la parte del sistema que opera sobre la máquina y el producto. En general
comprende lo siguiente:
Útiles y medios diversos que se aplican en el proceso de fabricación como pueden
ser moldes, útiles de estampar, herramientas de corte, bombas, prensas, etc.
Accionadores destinados a mover el proceso automatizado, como un motor
eléctrico para accionar una bomba, un cilindro hidráulico para cerrar un molde, etc.
Parte de Mando
Como su propio nombre indica, es la que manda o envía las órdenes hacia la Parte
Operativa y recibe las señales de retorno para coordinar sus acciones (si se trata de
un control en lazo cerrado).

Formación Abierta
16
La Parte de Mando puede recibir o enviar información (comunicarse) con tres
posibles interlocutores:
1. Con la Parte Operativa de la máquina o proceso que controla:
Recibe información de la máquina o proceso mediante los captadores o
sensores (finales de carrera, detectores de nivel, de proximidad, etc.)
Envía información a los accionadores (motores, cilindros, etc.) por medio de
los preaccionadores (contactores, electroválvulas, etc.).
2. Con la persona que está al cargo de la máquina o proceso:
Recibe información del operario en forma de consignas o instrucciones para
la ejecución del proceso de una forma u otra, para el ajuste del proceso o
máquina, para su reparación, etc.
Envía información al operario de la situación o estado del proceso mediante
indicadores luminosos, sonoros, de panel, etc.
3. Con la Parte de Mando de otras máquinas o procesos:
Cuando varias máquinas cooperan en una misma producción, la
coordinación entre todas ellas debe realizarse mediante la comunicación
entre las Partes de Mando de las mismas.

01
1.7. Descripción del funcionamiento de
un automatismo
Cuando nos enfrentamos a la automatización de un proceso, debemos conseguir
realizar una descripción de la estructura del mismo de la forma más clara posible. Si
lo conseguimos, la realización, explotación, mantenimiento o reparación del mismo,
siempre será mucho más sencilla.
Cuando el cliente nos pide la automatización de un proceso es muy probable que lo
haga mediante un lenguaje corriente:
• Quiero que cuando la pieza que va sobre la cinta transportadora llegue a…
Después de prestar atención a todas sus indicaciones y ponerlas en común con el
cliente, será trabajo nuestro el desarrollar todo lo pedido hasta el más bajo nivel,
teniendo en cuenta cómo y cuándo deben trabajar los actuadores y captadores para
plasmarlo sobre papel de una forma clara.
Si hablamos de automatismos sencillos, la descripción literal del funcionamiento
quizá pudiera bastar, junto con algún esquema o diagrama, pero cuando los
procesos comienzan a ser más complejos, tenemos que buscar métodos gráficos
que nos permitan trabajar más fácilmente.
Los métodos de los que disponemos para desarrollar estas especificaciones son los
diagramas de contactos, representación mediante funciones lógicas, los
organigramas o flujogramas, cronogramas o diagramas de tiempo, el Grafcet, etc.
Ejemplos de diagramas de contactos y funciones lógicas

Formación Abierta
18
Ejemplo de organigrama
Inicio
¿Funciona?
¿Lo has tocado?
¿Lo sabe
alguien?
Tíralo
Ocúltalo
¡ No lo
toques!
¿Puedes
culpar a
otro?
Justificable con
palabrejos
técnicos
incomprensibles
¿Te traerá
problemas?
Ningún problema
Fin
NO NO
NO
NO
SÍ
SÍ
SÍ
SÍ
NO
Ejemplo de cronograma

01
Ejemplo de Grafcet. Desarrollo de etapas o acciones de un proceso
productivo
PULSADOR PARO Y NO FALLO
E 1
E 0
E 3
E 2
5sg T 2 Y NO FALLO
PULSADOR MARCHA Y NO FALLO
5sg T 1 Y NO FALLO
Sistema OK
ARRANCAR
MOTOR A
NO HAY FALLO
ARRANCAR
TEMPORIZACIÓN
T 1 5sg
ARRANCAR
TEMPORIZACIÓN
T 2 5sg
ARRANCAR
MOTOR B
ARRANCAR
MOTOR C
5sg T 3 Y NO FALLO
E 4
ARRANCAR
TEMPORIZACIÓN
T 3 5sg
E 5
5sg T 4 Y NO FALLO
ARRANCAR
TEMPORIZACIÓN
T 4 5sg
PARAR
MOTOR A
E 6
5sg T 5 Y NO FALLO
ARRANCAR
TEMPORIZACIÓN
T 5 5sg
ARRANCAR
MOTOR B
E 7
MOTOR PARADO Y NO FALLO
PARAR
MOTOR C
E 8
NO FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
FALLO
GRAFCET NIVEL 1
GRAFCET NIVEL 1
Sistema Ok
Grafcet Nivel 1
Arrancar
motor A
Arrancar temporización
T1 5sg
Arrancar
motor B
T2 5sg
Arrancar motor C
T3 5sg
Parar
motor A
T5 5sg
Parar
motor B
T5 5sg
Parar motor C
E0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
Parar
Motor
A
Parar
Motor
B
Parar
Motor
C
Parar
temporización
T1,T2,T3,T4,T5

Formación Abierta
20
1.8. Campos de empleo de las distintas
tecnologías
Tecnologías cableadas
Los relés electromagnéticos siguen siendo muy utilizados en aquellos
automatismos muy sencillos, ya que pueden trabajar directamente con tensiones de
la red, y el coste de material e instalación en estos casos no justifica el uso de otros
métodos.
El mando neumático, es sumamente atractivo en las máquinas de producción
equipadas con cilindros neumáticos.
Placas electrónicas
El uso de estas tarjetas queda relegado a los automatismos que pueden realizarse
en serie, por el gran volumen de producción. Como ya comentamos, están
diseñadas para dar solución a un problema muy concreto.
Ordenadores industriales
Si bien la adquisición de datos, control y monitorización de procesos mediante
ordenador está dando grandes avances, el empleo de los mismos, se encuentra
reducido, en la actualidad, a las aplicaciones cercanas a la gestión que requieren
grandes volúmenes de programas o de datos.
Cada vez es más frecuente encontrar al ordenador como “maestro” en un nivel
superior al de los autómatas programables.
Autómatas programables
Se requiere su uso tan pronto como el automatismo se vuelve excesivamente
complejo, o exige una gran flexibilidad y capacidad de evolución, circunstancias
cada vez más frecuentes.

01
• Resumen
• La automatización tiende a reducir la intervención humana en los procesos de
producción.
• Los objetivos que persigue la automatización son: ser más competitivos, la
seguridad, la calidad, evitar limitaciones humanas, la disponibilidad del
producto y la flexibilidad.
• Las funciones de la automatización son: la adquisición de datos, el tratamiento
de los mismos y la ejecución de decisiones.
• Los procesos industriales pueden ser continuos, discretos o una mezcla de
ambos.
• Un sistema automatizado consta de parte operativa (P.O.) y parte de mando
(P.M.).
• Los elementos de un sistema automatizado son: accionadores y
preaccionadores, captadores o sensores, elementos de procesamiento,
elementos de diálogo hombre-máquina, elementos de comunicación entre
máquinas.
• Para describir y documentar un automatismo usaremos diagramas de
contactos, de funciones lógicas, organigramas, cronogramas, el Grafcet.
• Dependiendo de las necesidades del proceso a desarrollar, emplearemos
tecnologías cableadas, placas electrónicas, ordenadores industriales o
autómatas programables.

Autómatas
Programables
Elementos de un sistema
automatizado
02

Automatas Programables
Elementos de un sistema automatizado 1
02
• Índice
• OBJETIVOS.......................................................................................................... 3
• INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4
2.1. Sensores y captadores............................................................................... 5
2.1.1. Sensores táctiles................................................................................... 7
2.1.1.1. Termostatos.................................................................................... 9
2.1.1.2. Presostatos y vacuostatos.............................................................. 9
2.1.2. Sensores de proximidad ..................................................................... 11
2.1.2.1. Sensores de proximidad magnéticos............................................ 14
2.1.2.2. Sensores de proximidad inductivos.............................................. 15
2.1.2.3. Sensores de proximidad capacitivos ............................................ 17
2.1.2.4. Sensores ópticos o fotosensores.................................................. 20
2.1.2.5. Sensores de ultrasonidos ............................................................. 24
2.2. Accionadores y preaccionadores............................................................ 27
2.2.1. Accionadores ...................................................................................... 27
2.2.1.1. Eléctricos ...................................................................................... 27
2.2.1.2. Neumáticos................................................................................... 28
2.2.1.3. Hidráulicos.................................................................................... 28
2.2.2. Preaccionadores ................................................................................. 29
2.2.2.1. Eléctricos ...................................................................................... 29
2.2.2.2. Neumáticos................................................................................... 32
2.2.2.3. Hidráulicos.................................................................................... 33
2.3. Elementos de diálogo hombre-máquina................................................. 34
2.3.1. Pulsadores .......................................................................................... 34
2.3.2. Selectores manuales........................................................................... 35
2.3.3. Pilotos ................................................................................................. 35
2.3.4. Visualizadores..................................................................................... 36
2.3.5. Paneles de operador........................................................................... 36
• RESUMEN .......................................................................................................... 39

02
• Objetivos
• Conocer los detectores de señal más comunes: pulsadores, interruptores,
presostatos, termostatos, etc.
• Describir los sensores utilizados en la industria asiduamente: magnéticos,
inductivos, capacitivos, ópticos y otros de sumo interés.
• Conocer los distintos accionadores y preaccionadores existentes en el
mercado.
• Conocer los dispositivos hombre-máquina que se pueden utilizar en un sistema
automatizado.

Formación Abierta
Elementos de un sistema automatizado
4
• Introducción
Hasta ahora hemos visto los procesos industriales de automatización. Dentro de
estos se encuentran, como es evidente, los distintos elementos que coordinados
entre sí hacen que el proceso automático funcione.
En el caso de los autómatas programables, dichos elementos están conectados en
las entradas y salidas de los mismos.
En las salidas pueden ir conectados los contactores, (que intentaremos describir en
sus datos más relevantes de cara a su buen funcionamiento), las electroválvulas y
por supuesto el hermano pequeño: el relé auxiliar, entre otros.
En las entradas conectaremos los pulsadores, con o sin enclavamiento mecánico,
presostatos, termostatos y ¡cómo no!, sensores de tipo magnético, inductivo,
capacitivo, óptico, etc.
Nuestras salidas se conectarán a los distintos accionadores o preaccionadores,
como son pilotos, réles, contactores, etc.
Por su importancia de cara al buen funcionamiento de todo el proceso automático
general, es evidente que necesitamos conocer los elementos que se describen en
el presente tema.

02
2.1. Sensores y captadores
La automatización de las instalaciones industriales requiere la existencia de ciertos
dispositivos que suplan la acción del operario en los cambios de actuación o de
operación. Se trata de los sensores, de los que existe una diversidad cada vez
mayor debido al avance y perfeccionamiento de los automatismos.
Los sensores desarrollan una serie de funciones de vital importancia en las
instalaciones automatizadas. Entre ellas destacamos las siguientes:
• Seguimiento del ciclo de funcionamiento, para facilitar la sincronización de las
distintas fases operativas del mismo.
• Reconocimiento de piezas para informar al sistema de control e información de
este reconocimiento al sistema de control, para que este realice un proceso u
otro en función del tipo de pieza detectada.
• Vigilancia de la marcha del proceso en tiempo real, informando al sistema de
control de cualquier emergencia o situación anómala, y que éste pueda obrar en
consecuencia.
• Vigilancia de la apertura de las defensas de máquinas, instalaciones, etc.
cuando exista la posibilidad de que se ocasionen accidentes. En esencia,
detectar situaciones de peligro para el personal, e incrementar la seguridad de
las instalaciones.
El campo de la sensórica ha avanzado espectacularmente motivado precisamente
por las exigencias de la automatización. Hoy por hoy, tenemos la posibilidad de
medir - controlar cualquier cosa. Para abarcar y estudiar con detalle todas las
posibilidades sería necesario un curso de volumen similar al que tenemos entre
manos.
En este tema, entenderemos por sensor a aquel
dispositivo capaz de convertir una magnitud física
(presión, temperatura, velocidad, etc.) en una señal
eléctrica directamente utilizable por nosotros.
Antes de nada, aclararemos la frase “señal eléctrica directamente utilizable por
nosotros”.
El fin último que nos marcamos es el de conectar los sensores al autómata, y es
precisamente el hecho de usar un autómata lo que abre las posibilidades
enormemente.

Formación Abierta
6
Las señales provenientes de sensores que podremos utilizar directamente serán:
• Señales todo - nada, proporcionadas mediante el cierre y apertura de unos
contactos, o por la aplicación de tensión o no mediante elementos electrónicos
(un transistor saturado o en corte como salida del sensor). Estas son las
señales más ampliamente utilizadas.
• Señales analógicas linealizadas, es decir, aquellas en las que una magnitud
física, como por ejemplo una temperatura se corresponden proporcionalmente
con una señal eléctrica (tensión o corriente).
Al decir linealizadas, nos referimos a que un incremento
en la magnitud física provoca un incremento (o
decremento) proporcional en la señal eléctrica.
En la tabla siguiente, podemos observar como un sensor de temperatura ideal, nos
ofrece una tensión proporcional a la temperatura captada, de forma que por cada
grado centígrado se incrementa la tensión en medio voltio.
Temperatura en ºC Tensión de salida del sensor
0ºC 0 V
1ºC 0,5 V
2ºC 1 V
3ºC 1.5 V
4ºC 2 V
Esta señal analógica conectada a una entrada analógica del autómata, nos
permitirá, mediante la programación pertinente, inferir la temperatura del sistema
controlado.
• Señales binarias o numéricas. Cada vez son más los sensores que ofrecen su
salida como una combinación binaria, facilitándonos su uso con dispositivos de
control como los autómatas.
Hechas estas aclaraciones, dividiremos los sensores en dos grandes grupos,
dejando claro que para casi todos ellos habrá la posibilidad de encontrarlos en sus
versiones todo - nada, analógicos o numéricos:
• Sensores táctiles, que requieren contacto físico con el objeto.
• Sensores de proximidad, que no requieren contacto físico con el objeto.

02
A continuación, ofrecemos una pincelada de los más usuales, sin entrar en
demasiados detalles técnicos, ya que esto sería más propio de un curso de
automatismos eléctricos:
2.1.1. Sensores táctiles
Los sensores táctiles son los más utilizados en las instalaciones automatizadas,
siendo los más simples los interruptores final de carrera y los microinterruptores. Su
función es muy sencilla: abrir o cerrar un circuito o enviar una señal todo nada.
Finales de carrera y micro interruptores
Son aparatos destinados a controlar la posición de un órgano en una máquina o la
posición de la misma máquina.
Su aplicación va dirigida a la parada o inversión del sentido del desplazamiento por
lo que se convierten en órganos de los que depende la seguridad del material y del
personal.
Al actuar una fuerza mecánica sobre la parte saliente del interruptor, desplaza los
contactos y abre o cierra circuitos.
De acuerdo con el tipo de trabajo a realizar, se eligen para los finales de carrera: los
de varilla, bola, rodillo, leva con rodillo, etc.
Con vástago de rodillo. Con anillo para estirar. Con varilla flexible.

Formación Abierta
8
Rodillo y palanca sencilla. Palanca de rodillo.
Figura 2.1. Ejemplos de finales de carrera.
Los microinterruptores tienen un cometido similar a los finales de carrera, y un
funcionamiento idéntico.
En realidad, podríamos hablar de ellos como finales de carrera miniaturizados.
Básico. Básico de tipo botón. De lámina.
Pulsador de rueda. Con leva de rodillo. Con rodillo escamoteable.
Figura 2.2. Ejemplo de microinterruptores.

02
2.1.1.1. Termostatos
Son aparatos que cierran o abren circuitos en función de la temperatura que les
rodee.
Hay que aclarar que el termostato no nos da el valor de la variable de temperatura
en cada momento, si no que dispara un contacto en función de la consigna
prefijada.
Termostato abierto. Termostato activado.
Figura 2.3. Imagen de un termostato y esquema de funcionamiento.
En la imagen superior se puede observar un termostato para control de
temperaturas de fluidos. La bulba debe ser sumergida en el fluido cuya temperatura
se desea controlar. El punto de consigna, es decir la temperatura en la que
cambiará de posición el contacto, se regula mediante el muelle. El funcionamiento
es el siguiente: La presión del vapor interno de la bulba, que aumentará
proporcionalmente con la temperatura, actúa sobre una membrana que a través de
un pistón abrirá o cerrará los contactos.
2.1.1.2. Presostatos y vacuostatos
Son aparatos que accionan circuitos en función de la presión que actúa sobre una
instalación neumática o hidráulica. La función de los vacuostatos es regular
depresiones.
Pueden ser de tipo mecánico cuyo principio de funcionamiento es similar al de los
termostatos. También existen los presostatos electrónicos que constan de un
sensor cerámico piezo-resistivo (resistencia que varía con la presión). Además
poseen un display y pueden ser programados mediante teclas.

Formación Abierta
10
Normalmente los presostatos y vacuostatos electrónicos disponen de dos puntos de
consigna, uno alto (PA) y otro bajo (PB) que se pueden regular de forma
independiente.
Punto de consigna alto
Es el valor máximo de presión escogido y ajustado en el
presostato o el vacuostato para el que la salida eléctrica
cambiará de estado cuando la presión sea ascendente.
Punto de consigna bajo
Es el valor de presión mínima escogido y ajustado en el
presostato o el vacuostato para el que la salida eléctrica
cambiará de estado cuando la presión sea descendente.
Figura 2.4. Ejemplos de presostatos: mecánico y electrónico.
Se utilizan frecuentemente para:
ƒ Controlar la puesta en marcha de grupos compresores en función de la
presión del depósito.
ƒ Asegurarse de la circulación de un fluido lubricante o refrigerador.
ƒ Limitar la presión de ciertas máquinas-herramienta provistas de cilindros
hidráulicos.
ƒ Detener el funcionamiento de una máquina en caso de baja presión.

02
Los principales criterios de selección son los siguientes:
ƒ Tipo de funcionamiento, vigilancia de un umbral o regulación entre dos
umbrales.
ƒ Naturaleza de los fluidos (aceites hidráulicos, agua, aire...).
ƒ Valor de la presión que se controla.
ƒ Entorno.
ƒ Tipo de circuito eléctrico, circuito de control (el caso más frecuente), circuito
de potencia (presostato de potencia).
2.1.2. Sensores de proximidad
Tal y como indicamos previamente, la principal característica de estos sensores es
que no requieren contacto físico con el objeto a detectar.
La mayoría de los sensores de proximidad nos proporcionan señales todo - nada.
Tienen un contacto abierto y otro cerrado en reposo, o nos proporcionan una
tensión a su salida cuando realizan la detección (puede ser una tensión positiva o
masa en función del sensor usado), que podremos emplear según la aplicación.
Los símbolos de los sensores de proximidad más habituales aparecen a
continuación:
1 5
2
BN(1)
BK(4)
BU(3)
6

Formación Abierta
12
3
BN(1)
BK(4)
BU(3)
7
BN(1)
WH(2)
AV
4
BN(1)
BK(4)
BU(3)
8
Donde:
1. Sensor de proximidad magnético.
2. Sensor de proximidad inductivo.
3. Sensor de proximidad capacitivo.
4. Sensor óptico de barrera (emisor).
5. Sensor óptico de barrera (receptor).
6. Sensor de proximidad óptico en un cuerpo.
7. Sensor de proximidad por ultrasonido.
8. Sensor de proximidad genérico.
Podemos encontrar estos sensores con tecnología de dos, tres y cuatro hilos:
Tecnología de dos hilos
La tensión de alimentación puede ser corriente continua o alterna. Tienen como
ventaja que la conexión es en serie con la carga como los interruptores de posición
mecánicos. Como desventajas existe una corriente de fuga (pequeña corriente que
circula en estado abierto) y una tensión residual (que se mediría en bornes del
detector cuando se encuentra en estado cerrado).

02
Tecnología de tres hilos
Estos aparatos constan de dos hilos para la alimentación en corriente continua y un
hilo para la transmisión de la señal de salida. Pueden ser de dos tipos:
ƒ Tipo PNP: Conmutación sobre la carga del potencial positivo.
ƒ Tipo NPN: Conmutación sobre la carga del potencial negativo.
BN
BU
BK
+24 V
0 V
NPN
Tecnología de cuatro hilos
Al igual que los anteriores constan también de dos hilos para la alimentación en
corriente continua, pero para la señal tiene uno más. El nuevo hilo (WH) nos da una
señal NC (normalmente cerrada). También pueden ser de tipo PNP o NPN.
Para todas estas tecnologías la designación de los terminales del sensor es tal y
como sigue:
Conexión del terminal Color Designación Desig. numérica
Alimentación (+) Marrón BN 1
Alimentación (-) Azul BU 3
Salida del sensor (abierta) Negro BK 4
Salida ambivalente Blanco WH 2
Existen de varios tipos, tamaños, marcas y formatos. A continuación mostramos los
más comunes.

Formación Abierta
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2.1.2.1. Sensores de proximidad magnéticos
Este tipo de sensores reaccionan ante los campos magnéticos de imanes
permanentes, o electroimanes.
Los de tipo REED tienen las láminas de contacto de material ferromagnético que
forman el contacto, siendo este de tipo N.C., N.A. o conmutado, si bien, el contacto
más usual es de tipo N.A. Las láminas están selladas dentro de un pequeño tubo de
vidrio, con un gas en su interior de naturaleza inerte (Nitrógeno) con el fin de que no
se produzcan arcos en la conmutación.
Figura 2.5. Detectores magnéticos tipo Reed.
Si se acerca un campo magnético al sensor las láminas se unen por magnetismo y
se produce el contacto eléctrico.
Figura 2.6. Detector magnético tipo Reed. Por gentileza de FESTO
Pneumatics S.A.
Precauciones al realizar el montaje
A la hora de trabajar con detectores magnéticos, se deberán tener en cuenta
algunas precauciones...
ƒ Este tipo de detectores es altamente influenciable por entornos
magnéticamente agresivos. Es por ello por lo que, si existen campos
magnéticos importantes, los detectores Reed deberán ser apantallados
correspondientemente.

02
ƒ Si el montaje se realiza sobre cilindros neumáticos, la distancia entre
detectores no deberá ser inferior a 60 mm., ya que, de lo contrario, podrían
producirse conmutaciones no deseadas (falsos contactos). No obstante, se
recomienda consultar las características propias de cada detector dadas por
los fabricantes.
ƒ En los detectores tipo Reed la corriente de paso debe limitarse al máximo,
por lo que se suele realizar un montaje directo a una carga controlada
(habitualmente un relé que fije la máxima intensidad de paso por debajo del
límite del detector). Este paso no es preciso en el montaje con PLC.
ƒ Por último, y en especial para aplicaciones electroneumáticas, ha de tenerse
en cuenta que la potencia de llamada de un relé es de aproximadamente 8
veces el valor de la potencia de mantenimiento. Por este motivo se deberá
tomar el valor de la potencia de llamada como valor de cálculo.
Aplicaciones de los detectores Reed
Son muchas las aplicaciones de los detectores magnéticos, pero la más conocida
es la detección de la posición de los cilindros neumáticos, tal y como muestra la
figura.
Figura 2.7. Aplicación de los detectores magnéticos tipo Reed.
No obstante, estos detectores pueden dar solución a infinidad de procesos de
automatización, tales como:
ƒ Interruptores de puertas.
ƒ Posicionado de componentes / materiales.
ƒ Mediciones de velocidad.
ƒ Sistemas de conteo.
ƒ Etc.
2.1.2.2. Sensores de proximidad inductivos
Los sensores inductivos, emiten un campo magnético y aprecian los cambios que
los objetos a detectar provocan en el. Estos sensores se aplican especialmente a
metales ferrosos, si bien pueden utilizarse con otros objetos metálicos no ferrosos,
aunque aceptando una disminución en su sensibilidad.

Formación Abierta
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Figura 2.8. Detectores inductivos de tipo cilíndrico y rectangular. Por
gentileza de FESTO Pneumatics S.A.
Principio de funcionamiento
Básicamente, está compuesto por un oscilador cuyos bobinados componen la cara
sensible. Delante de dicha cara se crea un campo magnético alterno.
1. Oscilador.
2. Etapa de tratamiento.
3. Etapa de salida.
Figura 2.9. Composición del detector de proximidad inductivo.
Al colocar una pantalla metálica en el campo magnético del detector, se producen
unas corrientes inductivas que originan una carga adicional que provoca la parada
de las oscilaciones. Después del tratamiento se suministra una señal de salida que
corresponde con un contacto de cierre NA, de apertura NC o complementario NA +
NC.
Figura 2.10. Esquema de funcionamiento de un detector inductivo.

02
El principal inconveniente de este tipo de sensores es la influencia de las
perturbaciones electromagnéticas, que pueden alterar el campo generado. Es el
caso, por ejemplo, de los soldadores, en los que las corrientes de elevada energía
que se desarrollan en los electrodos, producen ondas electromagnéticas cuyo
campo puede inducir un cambio en el del sensor, similar al creado por una pieza.
Como características más relevantes, podemos citar que poseen un tiempo de
conmutación casi instantáneo, y que son insensibles a la suciedad.
Generalmente se distinguen dos tipos de sensores inductivos: PNP con salida
positiva y NPN con salida negativa.
Aplicaciones de los detectores inductivos
Las aplicaciones industriales de estos sensores son múltiples. A continuación
tenemos una pequeña muestra de las mismas:
ƒ Detección del émbolo de un cilindro neumático.
ƒ Detección de transportadoras metálicas de piezas en una cinta de cadena
de producción.
ƒ Detección del sentido de giro.
ƒ Detección de objetos y formas.
2.1.2.3. Sensores de proximidad capacitivos
Los detectores capacitivos son adecuados para detectar objetos o productos no
metálicos de cualquier tipo (papel, vidrio, plástico, líquido, etc.).
Un detector de proximidad capacitivo se compone básicamente de un oscilador
cuyo condensador está formado por 2 electrodos situados en la parte delantera del
aparato, una etapa de tratamiento y una señal de salida.
Figura 2.11. Ejemplo de sensor capacitivo y esquema de funcionamiento.

Formación Abierta
18
El principio de funcionamiento es similar al de un sensor inductivo, con la diferencia
de que aquí se mide el campo eléctrico por la proximidad o lejanía de un objeto.
Cuando se sitúa en este campo un material conductor o aislante de permitividad
superior a 1, se modifica la capacidad de conexión y se bloquean las oscilaciones.
Cualquier material cuya constante dieléctrica sea mayor de 2 será detectado.
Cuanto menor sea esta constante menor será la distancia de conmutación.
Permitividad: Propiedad de un dieléctrico (material
aislante) para debilitar las fuerzas electrostáticas, por
referencia a estas mismas fuerzas cuando se ejercen en
el vacío.
Se representa con ε y es el producto de la constante
dieléctrica de un dieléctrico, εr, y la permitividad eléctrica
del vacío, ε0.
ε = εr•ε0
La constante dieléctrica depende de la naturaleza del
material. Para el aire εr es 1.
La sensibilidad de estos sensores suele ajustarse mediante un potenciómetro. La
máxima distancia de detección que puede obtenerse depende de la marca que
empleemos, pudiendo llegar a varios cm.
El alcance de los detectores capacitivos, varía notablemente en función de las
características del ambiente, de la humedad y temperatura del aire y de la cantidad
de polvo en suspensión. Por ello, su utilización no está muy extendida, y su uso se
limita a los casos en los que no sea posible aplicar otra tecnología, por ejemplo, con
líquidos y materiales granulosos o pulverulentos.
Las aplicaciones de estos sensores pueden ser las siguientes entre otras:
ƒ Detección de objetos a través de paredes no metálicas de grosor no
superior a 4 mm., siempre que el material a detectar tenga una constante
dieléctrica superior a 4 veces la de la pared.
ƒ Nivel de llenado de contenedores de almacenamiento.
ƒ Detección de materiales no metálicos.
ƒ Detección de objetos de color mate o negro.
ƒ Detección del nivel de líquidos.
ƒ Detección del nivel de material a granel.
ƒ Supervisión de la rotura de un cable de cobre.

02
Ejemplo de aplicación de detección y llenado de un
recipiente: mediante dos sensores.
Una cinta transportadora trae los recipientes para llevar a
cabo su llenado. Los detectores 1 (para materiales
aislantes) y 2 (para materiales conductores) no se
encuentran activados.
Cuando el recipiente entra en la zona de detección del
detector 1, comienza la operación de llenado.
2
1
El detector 2 detecta el nivel alcanzado y detiene la
operación de llenado.

Formación Abierta
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2.1.2.4. Sensores ópticos o fotosensores
Los sensores ópticos están basados en la interceptación o modificación por parte
del objeto a detectar, de un haz luminoso que lanza un emisor (diodo
electroluminiscente o LED) y es recogido por un elemento receptor (fototransistor).
Podemos encontrarlos de tres tipos: de reflexión directa, de barrera luminosa y de
retroreflexión. Un caso especial son los fotosensores de fibra óptica.
En la siguiente figura se muestran las distintas partes que componen un sensor
óptico.
1. Emisor de luz.
2. Receptor de luz.
3. Etapa de tratamiento.
4. Etapa de salida.
Figura 2.12. Partes de que consta un sensor óptico.
Sensores de reflexión directa
Suelen disponer el receptor y transformador de señales incorporado en un único
alojamiento. Funcionan mediante la emisión de un haz luminoso que es reflejado
por el objeto a reconocer y captado por el detector, el cual emite la señal de
actuación prevista. La luz emitida es una radiación infrarroja modulada, con lo que
se evitan las interferencias debidas a la luz ambiental.
Figura 2.13. Ejemplo de sensor de reflexión directa y esquema de
funcionamiento.

02
La distancia de trabajo de este tipo de sensores es variable, aunque son aptos en
general para alcances medios. Depende principalmente de la reflexión del objeto.
Además se deberá tener cuidado con el fondo, ya que podría reflejar el haz hacia el
receptor y dar falsas detecciones.
Sus aplicaciones son múltiples en las instalaciones automatizadas. Por ejemplo
pueden usarse en el control de piezas sobre una cinta transportadora, o en la
verificación de la realización de determinadas operaciones.
Ejemplos de objetos que puede detectar son láminas transparentes, vidrio claro,
etc.
Sensores de barrera luminosa
Las unidades de barrera luminosa trabajan con receptor y emisor en cuerpos
separados, lo que conlleva una instalación más complicada.
La barrera de luz que estos sensores establecen entre el emisor y el receptor es
interrumpida por el objeto que se interpone entre ambos elementos, activándose las
señales oportunas. Este sistema es más seguro para grandes distancias y el que
mejor se adapta a condiciones ambientales severas. Algunos modelos pueden
llegar a alcanzar distancias de 100 m.
Es necesario alinear cuidadosamente el emisor y el receptor. Ciertos modelos
disponen de diodos electroluminiscentes que facilitan la alineación mediante el
control de la intensidad del haz luminoso que llega al receptor. Además de cumplir
esta función de ayuda, los diodos indican si un exceso de acumulación de suciedad
en los componentes ópticos puede llegar a provocar defectos de detección.
Figura 2.14. Esquema de funcionamiento de un sensor de barrera.
Sensores de retroreflexión o réflex
Estos sensores cuentan con emisor y receptor en el mismo cuerpo. El haz luminoso
es reflejado por un elemento catadióptrico colocado en el lado opuesto. Si un objeto
se coloca entre el sensor y el elemento catadióptrico, se interrumpe el haz
detectándose la presencia del objeto.

Formación Abierta
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Figura 2.15. Sensor refléx y diferentes catadióptricos.
El catadióptrico es un reflector consta de una elevada cantidad de triedros
trirrectángulos de reflexión total cuya propiedad consiste en devolver todo rayo
luminoso incidente en la misma dirección.
E
R
Objeto a
detectar
Emisor
Reflector
Figura 2.16. Esquema de funcionamiento de un sensor de retroreflexión.
Su funcionamiento es muy similar al de los de barrera luminosa, y la diferencia con
respecto a los de reflexión directa es que en aquellos se usa el propio objeto a
detectar para realizar la reflexión del haz de luz.
¿Dónde estás cansado de ver sensores de retroreflexión?

02
Fotosensores de fibra óptica
En aplicaciones muy específicas pero también muy difundidas, el sensor
fotoeléctrico está asociado a fibras ópticas. Gracias a esto se pueden detectar
piezas de reducido tamaño y muy próximas. La fibra óptica permite la instalación
alejada de los elementos electrónicos de tratamiento.
Figura 2.17. Cabezal de un detector de fibra óptica.
Constan de un amplificador que contiene el emisor y receptor. La luz se transporta
desde el punto de detección hasta el amplificador por medio de fibras ópticas que,
gracias a su reducido tamaño, pueden integrarse en los emplazamientos más
pequeños.
Estos sensores pueden funcionar como dispositivos de barrera y como dispositivos
de reflexión.
La fibra óptica es insensible a las perturbaciones de campo, reduce la necesidad de
espacio para los dispositivos ópticos en el punto de aplicación, puede aplicarse con
temperaturas ambiente de hasta 250 ºC y también en lugares expuestos a peligro
de explosión, o en el seno de líquidos.
Su peso limitado y elevada resistencia a las vibraciones y al desgaste, la hacen
especialmente apta para la colocación sobre órganos en movimiento.
Se utilizan dos tipos de fibras:
ƒ Fibras plásticas:
El corazón de las fibras plásticas consta de un “conductor” único con
diámetro de 0,25 a 1 mm.
Actualmente, su uso es muy frecuente debido a:
° La sencillez de su instalación, que puede llevar a cabo el propio usuario
sin más herramientas que el cortahílos de corte longitudinal que se
suministra con la fibra.
° Su rendimiento, comparable al de la fibra de vidrio.

Formación Abierta
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ƒ Fibras de vidrio:
El corazón de las fibras de vidrio consta de un haz de hilos de silicio de
varias decenas de micras de diámetro. Se utilizan principalmente en
ambientes corrosivos, con peligro de deterioro de las fibras plásticas, y en
casos de temperatura ambiente elevada.
Fibra Funda Fibras
Fibra Funda Fibras Funda
Figura 2.18. Fibra plástica y fibra de vidrio.
2.1.2.5. Sensores de ultrasonidos
El principio del funcionamiento esta basado, en la emisión y reflexión de ondas
acústicas, sobre a detectar. El portador de estas ondas es el aire. El detector mide y
evalúa el tiempo que tarda los ultrasonidos desde emisión hasta su recepción.
Figura 2.19. Ejemplos de sensores de ultrasonidos.
Estos detectores están compuestos por tres módulos principales:
ƒ Transmisor de ultrasonidos.
ƒ Unidad de evaluación.
ƒ Etapa de salida.
La transmisión de los ultrasonidos, se realiza en una frecuencia no audible entre 30
y 300 Hz.
La unidad de transmisión lleva unos filtros, los cuales comprueban y evalúan si el
sonido recibido, es realmente el eco de las ondas emitidas.

02
Modos de operación
Hay dos modos básicos de operación: modo opuesto y modo difuso (eco).
ƒ En el modo opuesto, un sensor emite la onda de sonido y otro, montado en
posición opuesta al emisor, recibe la onda de sonido.
ƒ En el modo difuso, el mismo sensor emite la onda de sonido y luego
escucha el eco que rebota de un objeto.
Modo opuesto
Modo eco
Figura 2.20. Modos de aplicación de los sensores de ultrasonidos.

Formación Abierta
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Entre las posibles aplicaciones están las siguientes:
ƒ Instalaciones de almacenamiento.
ƒ Sistema de transporte.
ƒ Industria de la alimentación.
ƒ Procesos de metales, vidrios y plásticos.
ƒ Supervisión de materiales a granel.
Ventajas
ƒ Detecta con seguridad objetos a grandes distancias.
ƒ Los objetos a detectar pueden ser solidos, liquidos o en forma de polvo.
ƒ El material a detectar puede ser transparente.
ƒ Es posible la detección selectiva de objetos a través de la zona de conexión.
ƒ Distancia de ecos elegible.
ƒ Servicio libre de mantenimiento.
ƒ Relativa insensibilidad a la suciedad y el polvo.
ƒ Posibiliddad de aplicaciones al aire libre.
Desventajas
ƒ El objeto a detectar tiene que estar dispuesto en forma perpendicular al eje
de propagación.
ƒ Son lentos.
ƒ Son más caros que los ópticos.
ƒ Los materiales suaves tales como telas o caucho esponjoso son difíciles de
detectar porque no reflejan el sonido adecuadamente.
ƒ Los sensores ultrasónicos tienen una zona ciega inherente ubicada en la
cara de detección. El tamaño de la zona ciega depende de la frecuencia del
sensor. Los objetos ubicados dentro de la zona ciega no se pueden detectar
de manera confiable.

02
2.2. Accionadores y preaccionadores
2.2.1. Accionadores
Los accionadores son los elementos destinados a mover el proceso automatizado.
En definitiva proporcionan al proceso la fuerza motriz para, por ejemplo, mover una
bomba, cerrar un molde, etc.
2.2.1.1. Eléctricos
Los accionadores eléctricos utilizan directamente la energía eléctrica distribuida en
las máquinas y toman diferentes formas: motores, resistencias de calentamiento,
electroimanes, etc.
De ellos los más importantes y profusamente utilizados son los motores en sus
diferentes versiones.
Motores
Se usan para convertir energía eléctrica en mecánica, permitiéndonos por ejemplo
suministrar la energía al cuerpo de una bomba, desplazar una cinta, etc.
Figura 2.21. Ejemplo de motor eléctrico.

Formación Abierta
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2.2.1.2. Neumáticos
Los accionadores neumáticos utilizan directamente la energía producida por el aire
a presión.
El trabajo realizado por un actuador neumático puede ser lineal o rotativo. El
movimiento lineal se obtiene por cilindros de émbolo (éstos también proporcionan
movimiento rotativo con variedad de ángulos por medio de actuadores del tipo
piñón-cremallera). También encontramos actuadores neumáticos de rotación
continua (motores neumáticos).
Cilindro estándar. Pinza neumática. Actuador giratorio.
Figura 2.22. Ejemplos de actuadores neumáticos.
Cilindros lineales
Los cilindros neumáticos independientemente de su forma constructiva, representan
los actuadores más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos.
Existen dos tipos fundamentales de los cuales derivan construcciones especiales.
ƒ Cilindros de simple efecto, con una entrada de aire para producir una
carrera de trabajo en un sentido.
ƒ Cilindros de doble efecto, con dos entradas de aire para producir carreras
de trabajo de salida y retroceso.
2.2.1.3. Hidráulicos
Los actuadores hidráulicos utilizan la energía producida por un fluido hidráulico
(usualmente aceite) para transformarla en un movimiento. La gama de actuadores
hidráulicos es bastante más limitada que la de los neumáticos, pero el principio de
funcionamiento y componentes no varía.

02
Al igual que los actuadores neumáticos podemos diferenciar dos tipos
principalmente:
ƒ Actuadores de movimiento rectilineo o lineal: Lo proporcionan los
denominados genéricamente cilindros, que pueden ser de doble efecto o
de simple efecto.
ƒ Actuadores de movimiento giratorio: Este movimiento lo ejecutan los
motores hidráulicos, que pueden ser de paletas, de pistones o dentados.
Existen actuadores que tienen limitada la mecánica de giro.
Cilindro hidráulico. Motor hidráulico.
Figura 2.23. Ejemplos de actuadores hidráulicos.
2.2.2. Preaccionadores
Los preaccionadores se encuentran a caballo entre la parte operativa y la parte de
mando. Proporcionan la potencia a los accionadores en función de las señales de
mando recibidas desde el sistema de control.
2.2.2.1. Eléctricos
Son los encargados de gobernar los motores a través del autómata programable.
Son muy utilizados, y los más importantes son:
Contactores
En un principio y de forma elemental podemos definir el contactor como “un
interruptor gobernado a distancia que vuelve a la posición de reposo cuando la
fuerza de accionamiento deja de actuar sobre el”.

Formación Abierta
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Figura 2.24. Ejemplo de contactor.
Su principal aplicación es efectuar las maniobras de apertura y cierre de circuitos
relacionados con instalaciones de motores.
Constan de los siguientes elementos:
ƒ Soporte o chasis: es el cuerpo aislante en el que van alojados los demás
elementos.
ƒ Estructura magnética: compuesta a su vez de un circuito magnético de
hierro macizo (para C.C.) o chapas laminadas (en el caso de C.A.) y una
bobina. Cuando la bobina es alimentada atrae la parte móvil del circuito
magnético y cierra los contactos asociados.
ƒ Contactos: son los encargados de abrir y cerrar el circuito eléctrico. Los
contactos principales son los encargados de alimentar a los receptores,
principalmente motores. Mientras que los auxiliares son utilizados para la
realimentación, señalización, etc.
Variadores de velocidad
Cada vez con mayor frecuencia nos enfrentamos a problemas de automatización en
los que se necesita regular la velocidad de un motor entre ciertos márgenes.
Los variadores de velocidad como indica su propia denominación, nos facilitan
notablemente este trabajo.
El trabajo conjunto de estos variadores con los autómatas programables nos ofrece
un sistema de regulación de velocidad de motores altamente sofisticado.

02
T1 T2 T3
R1 R10 +10V AJ D11 D12 D13 D14 CM
STOP
RUN
FWD
REV
AUTOMATIC
DIRECT
0 100 1.0HP
230V 3PH
L1 L2 L3
V
I
Terminales para
suministro eléctrico
Terminales de control
de entradas salidas
Bornes del motor
Display y teclado
de configuración
Figura 2.25. Imagen típica de variador de velocidad.
En función del tipo de motor usado, los encontraremos para motores de corriente
continua de excitación independiente, o para motores de corriente alterna.
En un porcentaje muy elevado se utilizan variadores para
controlar motores de c.a. ya que son más baratos y
permiten una regulación casi tan precisa como los
motores de c.c.
Los variadores de velocidad electrónicos constan de dos módulos normalmente
integrados en una misma envolvente:
ƒ Un módulo de control que gestiona el funcionamiento del aparato.
ƒ Un módulo de potencia que suministra energía eléctrica al motor.
Entre la infinidad de las aplicaciones de los variadores de frecuencia podemos
destacar como ejemplo las siguientes:
ƒ Transportadoras. Controlan y sincronizan la velocidad de producción de
acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para evitar
ruidos y golpes en transporte de botellas y envases, para arrancar
suavemente y evitar la caída del producto que se transporta, etc.

Formación Abierta
32
ƒ Ascensores y elevadores. Para arranque y parada suaves.
ƒ Prensas mecánicas y balancines. Se consiguen arranques suaves y
mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los
desperdicios de materiales.
2.2.2.2. Neumáticos
Electroválvulas
Controla eléctricamente la apertura y cierre de circuitos neumáticos.
Clasificación según su forma de trabajo:
ƒ Electroválvulas monoestables: Tienen una única bobina para que la
electroválvula cambie de posición, y el retorno se realiza con muelle. Tienen
por lo tanto una única posición estable, de ahí que se denominen
“monoestables”.
ƒ Electroválvulas biestables: Tienen dos bobinas para realizar el paso de
una posición a otra. Una se conoce como bobina de SET y la otra como
RESET. Al activar cualquiera de las dos bobinas, la electroválvula
permanecerá estable en la posición alcanzada. Esto significa que posee dos
posiciones estables, por lo que la denominamos “biestable”.
Figura 2.26. Imágenes de electroválvulas monoestable y biestable.
Teniendo esto en cuenta, a la hora de gobernar un cilindro con el autómata,
debemos prestar atención exclusivamente a si las electroválvulas que utilizamos
son monoestables o biestables.
Sin son monoestables, la salida del autómata asignada a la bobina de la
electroválvula deberá estar activa durante todo el tiempo que deba estarlo el
cilindro.

02
Si son biestables, bastará con enviar un impulso a las bobinas de SET y RESET de
la electroválvula para que esta cambie de posición y permanezca en la misma. Por
lo tanto no será necesario que las salidas del autómata asignadas a estas bobinas
permanezcan activas al mismo tiempo que lo está el cilindro.
2.2.2.3. Hidráulicos
Electroválvulas
Aunque existen muchas similitudes en cuanto a funcionamiento y composición de
las válvulas direccionales hidráulicas y neumáticas, cabe destacar que en hidráulica
predominan las válvulas de tres posiciones en lugar de las de dos. La tercera
corresponde a una posición de reposo en la que se situará si no están alimentadas
ninguna de las dos bobinas.

Formación Abierta
34
2.3. Elementos de diálogo hombre-
máquina
De alguna forma tendremos que comunicarle al sistema de control nuestras
intenciones con respecto al sistema automatizado, puesto que siempre habrá
alguna consigna de operación proporcionada por el hombre. Para este menester
existe una gran diversidad de elementos:
2.3.1. Pulsadores
Es el elemento de mando que se emplea con más frecuencia.
Simple de marcha. Doble marcha + paro. Tipo “seta” de emergencia.
Figura 2.27. Distintos tipos de pulsadores industriales.
Están provistos de contactos de acción instantánea que vuelven a su posición inicial
cuando la presión manual sobre el pulsador cesa.
Existen gran variedad de modelos, cuyo color y forma se elegirá en función del
empleo final. Algunos integran contactos y piloto de señalización en el mismo
elemento.
Una variante a estos pulsadores bastante habitual son los pulsadores temporizados
en los que los mismos elementos actuadores de los pulsadores se acoplan
indistintamente a un dispositivo neumático de tiempo que acciona un micro
interruptor con un contacto conmutado.
La conmutación de los contactos se efectúa instantáneamente al actuar sobre el
elemento pulsador, pero una vez cesa el impulso, vuelve a su posición inicial con un
periodo de retardo que puede ser regulado entre un segundo y un minuto.

02
2.3.2. Selectores manuales
De la misma manera que los pulsadores, están provistos de contactos de acción
instantánea. Se caracterizan porque el contacto queda en la posición que se ha
seleccionado y no cesa hasta que no se actúa otra vez manualmente; entonces los
contactos se cierran o abren bruscamente.
De maneta. Cerradura con llave.
Figura 2.28. Ejemplos de selector manual.
Su denominación más empleada es: interruptor con enclavamiento mecánico.
2.3.3. Pilotos
Todos los procesos automatizados tienen algún elemento que indique al hombre el
estado en que se encuentra el mismo, o dispositivos que señalizan situaciones de
anómalas o de alarma. Los más habituales son los pilotos o indicadores luminosos,
y los visualizadores.
La información que nos proporcionan se refiere a situaciones del tipo todo - nada.
Como se ha dicho antes pueden estar integrados en pulsadores.
Al igual que los pulsadores los pilotos de señalización tienen unos colores definidos
para cada uso concreto.
Figura 2.29. Piloto luminoso.

Formación Abierta
36
2.3.4. Visualizadores
Los visualizadores permiten representar todo tipo de información acerca del
funcionamiento del proceso. El uso junto con los autómatas programables hace que
la información que recibimos del proceso sea más clara y detallada.
Figura 2.30. Diferentes tipos de visualizadores industriales.
2.3.5. Paneles de operador
Estos dispositivos permiten actuar directamente sobre el proceso de manera que se
puede escribir nuevos parámetros en el proceso (por ejemplo variar el valor de un
temporizador) y leer diversa información (por ejemplo mensajes de alarmas o
defectos).
Figura 2.31. Distintos tipos de paneles de operador.

02
La inmensa mayoría de los paneles de operador utilizan pantallas planas de LCD
(Liquid Crystal Display). Suelen ser monocromas o de hasta millones de colores.
Existen modelos con teclado para introducir datos y moverse por las pantallas o con
pantalla táctil que permiten un manejo más intuitivo.

02
• Resumen
• Los sensores suplen la acción del operario en los cambios de actuación u
operación.
• Un sensor es un dispositivo capaz de convertir una magnitud física en una
señal eléctrica directamente utilizable por nosotros. Estas señales son señales
todo-nada, señales analógicas linealizadas y señales binarias o numéricas.
• Los dos grandes grupos en que podemos clasificar los sensores son: sensores
táctiles y sensores de proximidad.
• Dentro de los sensores táctiles podemos citar los finales de carrera y
microinterruptores, junto con termostatos y presostatos.
• Dentro de los sensores de proximidad podemos citar los magnéticos,
inductivos, capacitivos, ópticos y de ultrasonidos.
• Los accionadores suministran al proceso la fuerza motriz que éste requiere.
Los más importantes son los motores eléctricos y los cilindros neumáticos.
• Los preaccionadores proporcionan la potencia necesaria a los accionadores en
función de las señales de mando recogidas desde el sistema de control. Las
más usuales son los contactores y electroválvulas neumáticas.
• Los elementos de diálogo hombre-máquina permiten el diálogo entre el
proceso y el usuario.
• Para enviar información o consignas al proceso, podemos usar los pulsadores,
selectores y teclados.
• Para recibir información del proceso se usan pilotos y visualizadores.

Autómatas
Programables
Estructura del autómata
programable
03

Estructura del autómata programable 1
03
• Índice
• OBJETIVOS.......................................................................................................... 3
• INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4
3.1. Conceptos básicos ..................................................................................... 5
3.1.1. El interruptor como bit (unidad elemental de información)................... 5
3.1.2. El interruptor como parte de una instrucción u orden ........................... 6
3.2. Transición de la lógica cableada a la lógica programada....................... 8
3.2.1. La lógica cableada ................................................................................ 8
3.2.2. Traducción de circuitos eléctricos en listas de instrucciones en
castellano.......................................................................................... 9
3.2.3. La lógica programable......................................................................... 13
3.3. Partes y funcionamiento de un autómata programable ........................ 16
3.3.1. Estructura externa............................................................................... 16
3.3.2. Estructura interna................................................................................ 18
• RESUMEN .......................................................................................................... 29

03
• Objetivos
• Introducir conceptos como bit e instrucción.
• Comprobar que todo circuito eléctrico cableado puede convertirse en una lista
de instrucciones, y por tanto, en un programa de autómata.
• Descubrir las partes y funcionamiento de un autómata.

Formación Abierta
Estructura del autómata programable
4
• Introducción
Tenemos la intención de presentar los autómatas programables de forma que la
introducción a los mismos resulte sencilla para aquellos que estén acostumbrados a
los automatismos eléctricos.
Las definiciones que debemos conocer irán apareciendo de forma gradual a medida
que se vayan requiriendo.
Hubiera sido muy sencillo esquematizar la estructura de un autómata, pero
pensamos que es más didáctico e interesante plantearnos los problemas a resolver
(una automatización por ejemplo), e intentar desglosar los procedimientos que
realizaríamos de hacerlo manualmente, y ver a partir de aquí, qué requisitos
debería cumplir un dispositivo que lo hiciera por nosotros.

03
3.1. Conceptos básicos
Cuando vemos un interruptor o un contacto auxiliar de un contactor, estamos
acostumbrados a pensar en el mismo como algo que permite o no el paso de la
corriente eléctrica, y en función de esto, activar o desactivar distintos elementos.
Figura 3.1. Circuito eléctrico. Activar, desactivar.
Al hablar de automatización industrial, y en concreto de autómatas programables,
necesitamos introducir nuevas concepciones, aunque en esencia sean lo mismo.
Presentamos dos nuevas formas de pensar en un interruptor:
• La primera, como unidad elemental de información o “bit”, que permitirá
introducirnos en el mundo digital, el mundo de los autómatas al fin y al cabo.
• La segunda, como algo que puede convertirse en parte de una instrucción u
orden, que nos ayudará a realizar la transición entre la lógica cableada (aquella
que hemos venido usando habitualmente) y la lógica programable.
3.1.1. El interruptor como bit (unidad elemental de
información)
Parece obvio que un interruptor en condiciones normales sólo es capaz de estar en
dos posiciones: conectado o desconectado. En principio, sólo nos interesan las
acciones que pueda desencadenar su estado (p. ej. la conexión o desconexión de
un motor), no pensamos en la información que nos está proporcionando.
Si desestimamos posibles fallos en la instalación eléctrica (nadie es perfecto),
bastaría con mirar el interruptor del motor; en una posición, el motor estaría
conectado y en otra, desconectado.

Formación Abierta
6
Cualquier cosa que solamente pueda tener dos estados
distintos, puede considerarse como una unidad
elemental de información o bit.
Podemos pensar en un interruptor como algo capaz de almacenar una información
de un bit, siendo sus dos estados posibles:
DESACTIVADO → ESTADO “0”.
ACTIVADO → ESTADO “1”.
Para simplificar el asunto a la hora de escribir, diremos que el interruptor o bit, está
a “0” cuando no permite el paso de la corriente eléctrica, y a “1” cuando permite el
paso de la misma.
3.1.2. El interruptor como parte de una instrucción u
orden
Que cualquier circuito de mando tenga un pulsador de marcha es algo que se da
por supuesto, y a nadie se le pasa por la cabeza preguntarle al cliente o jefe si
quiere que presionando el mismo, el proceso se ponga en funcionamiento.
S1
K1M
Nosotros lo expresaremos de varias formas con el ejemplo anterior de interruptor y
motor.
La primera:
Dándole al interruptor, debe ponerse en marcha el motor.

03
La segunda:
Cuando S1 esté activado, deberá activarse el motor.
La tercera:
Si S1 está a “1”, el motor deberá ponerse a “1”.
La última:
U E 124.1
= A 124.0
Todas quieren decir lo mismo, pero la última es la única que va a entender un
autómata.
Prestando atención a la última forma, veremos que hemos conseguido expresar la
puesta en marcha de un motor en dos instrucciones; la primera (U E 124.1), evalúa
si el interruptor está a “1” ó a “0”, y la segunda (= A 124.0) hace que el estado del
motor sea el mismo que el del interruptor.

Formación Abierta
8
3.2. Transición de la lógica cableada a la
lógica programada
Como quiera que la mayoría de nosotros provenimos de la automatización clásica,
nos será más sencillo en principio convertir un circuito eléctrico en un programa de
autómata. Por ello introducimos este apartado.
3.2.1. La lógica cableada
Cuando hablamos del circuito de mando de una instalación eléctrica, hablamos de
algo que consta generalmente de los siguientes elementos:
ƒ Sensores o captadores (un pulsador, un interruptor, final de carrera, Pt100,
etc.).
ƒ Actuadores (la bobina de un contactor, de una electroválvula).
ƒ Elementos auxiliares (relés auxiliares, temporizadores, contadores, etc.).
ƒ El cableado (la parte más importante del circuito).
Si queremos diseñar un circuito de mando cableado, estaremos realizando las
siguientes etapas:
1. El número de elementos distintos de los que disponemos para realizar el
circuito. Si tenemos que montar un circuito con un elevado número de
contactos auxiliares, siempre será más sencillo y práctico si contamos
además de contactores, con bloques de contactos auxiliares.
2. La forma en que hemos unido (cableado) los distintos elementos para
realizar la automatización que el cliente nos ha pedido.
3. Nuestra capacidad para realizar el circuito que cumpla con las
especificaciones pedidas, de la forma más simple.
Figura 3.2. Esquema marcha-paro.

03
Más adelante realizaremos el mismo símil con la lógica programable y el lenguaje
de los autómatas.
La parte que más nos interesa ahora, en ambos casos, y en concreto en el del
circuito eléctrico, es la segunda, esto es, la forma en que hemos cableado los
distintos elementos.
El cableado es lo que da sentido al circuito, es lo que hace que el automatismo
responda ante los sensores tal y como debe hacerlo. En definitiva es el cerebro del
circuito y el que manda en el mismo. Sin cableado sólo nos quedan un montón de
elementos sin sentido alguno.
3.2.2. Traducción de circuitos eléctricos en listas de
instrucciones en castellano
El título de este apartado nos da el paso previo para llegar desde la lógica cableada
a la lógica programable.
Como ya dejamos entrever en el apartado anterior, los distintos elementos de un
circuito eléctrico (sensores, actuadores, etc.) junto con el cableado que las une,
tienen una traducción inmediata a una lista de instrucciones. Cada elemento
generará una instrucción distinta en función de dos cosas:
1. Como es obvio, del elemento que se trate (contacto normalmente abierto,
normalmente cerrado, contacto temporizado, si es un sensor o un actuador,
etc.).
2. De la localización de dicho elemento dentro del circuito, es decir, de su
relación con el resto de elementos (cableado).
Empezaremos comentando los dos circuitos más simples, que, a la postre, nos
presentarán las instrucciones más básicas de la lógica programable.
Ejemplo de traducción de circuito con dos contactos normalmente abiertos en
serie
Este circuito es el que se utiliza en cualquier máquina cuyo accionamiento puede
ser peligroso, como por ejemplo una prensa.
Para que la prensa baje, el operario debe pulsar necesariamente dos pulsadores,
que están separados lo suficiente como para no poder hacerlo con una sola mano.
A continuación veremos el circuito y lo traduciremos a una lista de instrucciones que
se parecerá mucho a lo pedido por el cliente.

Formación Abierta
10
K1A
S2
S1
Lista de instrucciones si está
activado s1 y está activado s2 activa
k1a
Figura 3.3. Dos contactos en serie.
Creo que fue Unamuno quien firmó la frase: “Que
inventen ellos”, refiriéndose a los extranjeros. Pues bien,
lo hicieron y por ello no encontraréis ningún autómata
que se programe en castellano o con abreviaciones
(mnemónicos) de nuestra querida lengua.
En la lista de instrucciones anterior, hemos remarcado en negrita la operación “Y”,
más conocida en el mundillo digital como “AND” (del inglés), y que es la que
veníamos buscando en este apartado. En alemán se escribe “UND”, y aunque
ahora no importe mucho, recordadlo más adelante.
La operación AND consulta si se cumplen simultáneamente dos o más condiciones.
En el ejemplo propuesto verifica si tanto S1 como S2 están activados, y en función
de si es cierto o falso, activa o no la bobina K1A.
Otra “cosita sin importancia” que aprovechamos para
presentaros es lo que se ha dado en llamar la TABLA DE
LA VERDAD, ahí es nada.
La tabla de la verdad de un circuito, muestra todos los
valores posibles de cada uno de sus captadores, y el
estado en que se encontrarán los actuadores en función
de éstos.

03
Para el circuito que nos ocupa sería la siguiente:
Captadores Actuadores
S1 S2 K1A
0 (Desactivado) 0 (Desactivado) 0 (Desactivado)
0 (Desactivado) 1 (Activado) 0 (Desactivado)
1 (Activado) 0 (Desactivado) 0 (Desactivado)
1 (Activado) 1 (Activado) 1 (Activado)
Figura 3.4. Tabla de verdad de una función AND.
En ella, podemos comprobar que K1A se activa (1) exclusivamente cuando también
lo están S1 y S2. La tabla de la verdad es un valioso instrumento para ciertos
circuitos, en concreto para aquellos en los que hay gran cantidad de captores del
tipo todo-nada.
Mediante la tabla de la verdad conseguiremos las conocidas ecuaciones lógicas, y
mediante la simplificación de éstas, podríamos llegar a circuitos más simples.
Bueno, sigamos con lo nuestro, vamos a definir dos conceptos:
ƒ Operación: a acción a realizar.
ƒ Operando: el elemento sobre el que se realizará la acción.
Si volvemos al circuito AND y la lista de instrucciones conseguida, veremos que
podemos dividir cada instrucción en operación y operando:
Instrucción Operación Operando
1 SI ESTÁ ACTIVADO S1
2 Y ESTÁ ACTIVADO S2
3 ACTIVA K1A
La forma de conectar el circuito nos indican la operación. Los elementos (contactos,
etc.) nos dan el operando.

Formación Abierta
12
Ejemplo de traducción de circuito con dos contactos normalmente abiertos en
paralelo
Queremos encender una bombilla desde dos puntos distintos, de forma que
activando cualquiera de los dos contactos lo consigamos. El esquema eléctrico será
el siguiente:
Lista de instrucciones si está
activado S1 o está activado S2 activa
L1
Figura 3.5. Dos contactos en paralelo.
En la lista de instrucciones anterior, hemos remarcado en negrita la operación “O”,
más conocida como “OR”.
La operación “OR” consulta si se cumple una de dos o más condiciones.
En el ejemplo se verifica si S1 o S2 están activadas, y si cualquiera de los dos lo
está, activa a L1.
Captadores Actuadores
S1 S2 L1
0 (Desactivado) 0 (Desactivado) 0 (Desactivado)
0 (Desactivado) 1 (Activado) 1 (Activado)
1 (Activado) 0 (Desactivado) 1 (Activado)
1 (Activado) 1 (Activado) 1 (Activado)
Figura 3.6. Tabla de verdad de la función OR.

03
3.2.3. La lógica programable
La lógica programable, según nos apunta su nombre, será la usada por las
“tecnologías programadas” que indicábamos en el tema anterior.
Cuando en apartados anteriores hablábamos de un circuito de mando utilizando
una tecnología cableada, comentábamos que el mismo constaba de los siguientes
elementos:
ƒ Sensores o captadores.
ƒ Actuadores.
ƒ Elementos auxiliares.
ƒ El cableado.
Usando una tecnología programada serán éstos:
ƒ Sensores o captadores.
ƒ Actuadores.
ƒ Autómata programable ( o dispositivo programable).
Al pasar de una a otra hemos sustituido los elementos
auxiliares y el cableado por el autómata programable.
Sensores y actuadores son comunes a ambas tecnologías, salvo que con las
tecnologías programadas será más sencillo e inmediato el uso de alguno de ellos.
Los elementos auxiliares utilizados en tecnologías cableadas como pueden ser los
relés auxiliares, temporizadores y contadores, estarán integrados dentro del
autómata.
El cableado o la forma en que hemos unido los diferentes elementos de una
tecnología cableada es como ya sabemos, lo que hace que el automatismo se
comporte como deseamos.
Vamos a definir un nuevo concepto:
Programa: lista de instrucciones
El programa en una tecnología programada será lo que haga que el automatismo
se comporte como deseemos.

Formación Abierta
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Sensores
Tecnología Cableada Tecnología Progamada
Actuadores
Temporizadores
Contadores
Relés auxiliares
Cableado
Sensores
Actuadores
Temporizadores
Contadores
Marcas
Programa (memoria)
Autómata programable
Las listas de instrucciones que generamos con los circuitos serie y paralelo serán
pues programas.
Si dispusiéramos de un autómata capaz de entender esas instrucciones en
castellano, esos dos circuitos quedarían tal y como sigue:
En los dibujos vemos que la conexión de sensores y actuadores al autómata es
idéntica para ambos casos, y que lo único que cambia es el programa o lista de
instrucciones incrustado en esa caja a la que hemos llamado memoria.
La memoria es una zona del autómata destinada a almacenar nuestro programa.
Esta capacidad de “memorizar” los programas hace que los autómatas sean tan
flexibles a la hora de modificar un automatismo, ya que, sin necesidad de tocar la
conexión de sensores y actuadores, podemos cambiar el funcionamiento del
mismo, sustituyendo el programa almacenado en la memoria por uno nuevo.

03
Se dice que una lógica es programable cuando para que
actúe, necesita la ejecución de instrucciones
almacenadas en una memoria”.
Una última aclaración: el autómata no puede saber si hemos pulsado S1 realmente,
pero sí puede comprobar si llega tensión a la entrada en la que lo hemos conectado
(en este caso al terminal de la Entrada 1 ENT 1). Si llega tensión a ENT 1 (ENT 1
ACTIVADA), será obviamente porque S1 está cerrado.
Por lo tanto, en las instrucciones del programa, el operando será la entrada o
salida a la que hayamos conectado el sensor o actuador respectivamente.
Ahora que hemos centrado ideas, estamos preparados para saber qué es lo que
necesitamos aprender para utilizar un autómata programable:
ƒ Cómo utilizar las entradas y salidas del autómata para conectar sensores y
actuadores respectivamente.
ƒ Cómo traducir las instrucciones que conocemos del castellano al lenguaje
del autómata. Aprendizaje del lenguaje del autómata.
ƒ Cómo realizar la instalación del autómata.
ƒ Y finalmente, cómo comunicarnos con el autómata para introducir en su
memoria el programa que deseamos.
La creación de un programa que cumpla con las especificaciones que nos piden,
será mejor o peor, más o menos sencillo de realizar, en función de:
ƒ El número de instrucciones distintas de las que disponemos para realizar el
programa, y de los elementos como temporizadores, contadores, marcas,
etc., que posee internamente el autómata.
ƒ La forma en que hemos colocado cada una de estas instrucciones, para
cumplir con lo que ha pedido el cliente.
ƒ Nuestra habilidad para realizar el programa más simple.

Formación Abierta
16
3.3. Partes y funcionamiento de un
autómata programable
Tenemos una primera aproximación de lo que es un autómata programable y para
que se utiliza. Ahora nos centraremos en ver sus partes (externas e internas) y su
funcionamiento.
3.3.1. Estructura externa
Todos los autómatas programables, poseen una de las siguientes estructuras
externas:
Compacta
En un solo bloque están todos los elementos. Los pequeños autómatas suelen
tener este tipo de estructura, ya que incorporan en la misma CPU los módulos de
entrada/salida digitales, fuente de alimentación e incluso conectores para
comunicaciones.
La utilización de estos dispositivos ha ido aumentando rápidamente, ya que en
algunos modelos se permite la incorporación de módulos de ampliación e incluso
señales analógicas.
Figura 3.7. Ejemplo de un autómata compacto.

03
Modular
Cada elemento que conforma el autómata programable está por separado: fuente
de alimentación, CPU, módulos de entradas y salidas digitales, etc. Esta disposición
de dispositivos permite una gran flexibilidad de configuración para las necesidades
del usuario.
Un sistema modular facilita el diagnóstico y mantenimiento, ya que si un dispositivo
falla puede ser rápidamente sustituido. En cambio, en un autómata compacto,
aunque sólo falle el módulo de entradas/salidas debe ser sustituido todo el
autómata.
Figura 3.8. Estructura modular de un autómata programable.
Exteriormente nos encontraremos con cajas que contienen una de estas
estructuras, las cuales poseen indicadores y conectores en función del modelo y
fabricante.
Para el caso de una estructura modular se dispone de la posibilidad de fijar los
distintos módulos en raíles normalizados, para que el conjunto sea compacto y
resistente.
Los micro-autómatas suelen venir sin caja, en formato kit, ya que su empleo no es
determinado y se suele incluir dentro de un conjunto más grande de control o dentro
de la misma maquinaria que se debe controlar.

Formación Abierta
18
3.3.2. Estructura interna
Internamente el autómata programable contiene un “pequeño ordenador” que hace
ejecutar las órdenes que previamente hemos introducido en su memoria. Este
pequeño ordenador contiene esencialmente las diferentes partes que se muestran
a continuación:
ƒ Memoria.
ƒ C.P.U (Unidad Central de Proceso).
ƒ Unidades de I/O.
ƒ Buses.
CPU
Memoria
RAM
ROM
Dispositivo I/O
Entradas
Salida
Programadora
Etc.
Bus de Direcciones
Bus de Datos
Figura 3.9. Estructura interna por bloques de un autómata programable.
En los siguientes puntos vamos a ir presentando los distintos componentes tanto
internos como externos, la función de cada uno de ellos.
Memoria
Podemos definir memoria como un dispositivo capaz de almacenar información.
Esta información puede ser nuestro programa o datos que el mismo necesita.
También puede ser información transparente a nosotros, es decir, programas y
datos ya incluidos dentro del autómata, y usados por él, sin que nosotros seamos
conscientes de ello.

03
Ya sabemos que un bit es la unidad fundamental de información, y en su momento,
lo comparamos con un interruptor, o con algo que pudiera tener dos estados
distintos estables.
Si utilizamos un elemento biestable (como por ejemplo un interruptor) como
dispositivo para almacenar información, sólo podremos guardar dos posibles
informaciones: si se encuentra a “1” o a “0”.
Un dispositivo que tan solo pueda almacenar una información de 1 bit nos da poco
juego, así que, en su día, se recurrió a juntar 8 biestables dentro de una misma caja
para poder almacenar 8 bits.
Los 8 interruptores de la figura pueden formar 256 combinaciones diferentes según
el estado en el que se encuentre cada uno de ellos de forma individual. Para
comprobarlo tenemos dos métodos:
ƒ Armarnos de paciencia y realizar a mano todas las combinaciones.
ƒ O utilizar la fórmula 2ⁿ, dónde “n” es el número de bits que utilizamos. En
nuestro caso, para 8 bits, el número de combinaciones posibles es 28=256.
Según esto, podemos almacenar en nuestra caja 256 informaciones diferentes. En
la tabla siguiente vemos las primeras y últimas combinaciones:
bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0
Combinación 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Combinación 2 0 0 0 0 0 0 0 1
Combinación 255 1 1 1 1 1 1 1 0
Combinación 256 1 1 1 1 1 1 1 1
Si añadimos más cajas, colocándolas una debajo de otra, conseguiremos una
matriz de biestables. En la figura siguiente aparece una matriz con “n” cajas o con
la capacidad de almacenar “n” bytes de información.

Formación Abierta
20
Hemos conseguido una matriz de biestables, agrupados de 8 en 8, en la que
podemos almacenar “n” bytes.
Una matriz de celdas parecida a ésta, es la que tienen los autómatas programables,
ordenadores y, en esencia, cualquier dispositivo lógico programable.
Como es obvio, no son interruptores, sino elementos semiconductores insertados
en una pastilla de silicio (la fotografía nos muestra una pastilla aumentada), y que
también tienen la característica de ser elementos biestables.
Una de la características más importantes de un autómata, y en general de
cualquier dispositivo programable (un ordenador, por ejemplo) es la cantidad de
memoria que posee. Revisaremos a continuación los términos usados para
describir la cantidad de memoria.
En el mundillo de la informática, seguro que hemos escuchado a alguien hablar de
que un fichero ocupa “tantos Kas”, o que tienen un disco duro de “no se cuantos
megas”. Pues bien, están hablando de múltiplos del byte:
ƒ 1 kilobyte = 1Kbyte = 210 bytes = 1024 bytes.
ƒ 1 megabyte = 1024 Kbytes = 220 bytes = 1.048.576 bytes.
¿Cuántas instrucciones pueden ocupar nuestro programa
si la memoria de nuestro autómata es capaz de
almacenar 16 K y cada instrucción ocupa 2 bytes?
Si la memoria es capaz de almacenar 16 K, podremos
hacer programas que ocupen como máximo 16 x 1024 =
16.384 bytes.
Como cada instrucción ocupa 2 bytes, el número máximo
de instrucciones que podrá tener el programa que
hagamos será 16.384/2 = 8.192 instrucciones.

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