Este documento describe los componentes principales de un controlador lógico programable (PLC), incluyendo la unidad central de procesamiento (CPU), los módulos de entrada y salida, y los diferentes tipos de módulos. Explica que la CPU controla el proceso mediante la ejecución de un programa y la lectura de las entradas y salidas. También describe los diferentes tipos de módulos de entrada y salida para señales digitales, analógicas y de estado sólido o relé.

1. Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Instrumentación y Control Industrial
Descripción de módulos funcionales:
CPU, Módulos E/S (analógicos y digitales)
Tutor de Seminario: Equipo CRM:
Ing. Edgar Goncalves Alejandro, Elimar C.I. 19.876.597
Parra Gabriel C.I. 19.256.648
Maturín, Marzo de 2014

2. INDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3
¿Qué es un PLC?.................................................................................................... 4
CPU (Unidad Central de Procesos)......................................................................... 4
o Unidad de control: ......................................................................................... 4
o Unidad operativa: .......................................................................................... 4
Módulos o Interfaces de entrada y salida (E/S)....................................................... 5
Tipos módulo de entrada y salida............................................................................ 6
Módulos de entrada discreta o digital................................................................... 6
Módulos de salida discreta................................................................................... 6
Módulos de Salida discreta tipo transistor ........................................................ 6
Módulos de salida discreta tipo Triac................................................................ 6
Módulos de salida discreta tipo relé.................................................................. 6
Módulos de entrada analógica ............................................................................. 7
Módulos de salida analógica................................................................................ 7
DISCUSIÓN ............................................................................................................ 8
CONCLUSIÓN ...................................................................................................... 10
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 11

3. INTRODUCCIÓN
La introducción de los controladores lógicos programables en la industria causó
gran impacto en los procesos industriales debido a que anteriormente los procesos
eran controlados por un operario el cual se encargaba de controlar y manipular las
distintas variables en el sistema, este dispositivo tenía la capacidad de controlar
procesos combinacionales y secuenciales (aquellos en los que las tareas se
realizan una tras otra).
Esta máquina electrónica tiene una serie de elementos internos los cuales forman
parte fundamental del PLC, estas partes internas son la unidad central de proceso,
la memoria y los sistemas o módulos de entrada y salida.
Estos elementos anteriormente mencionados (a excepción de la memoria) así
como también sus funciones, tipos y características la tratamos en el presente
trabajo.

4. ¿Qué es un PLC?
Un PLC según Domingo, Gámez, Grau y Martínez (2003, pág.107) es toda
máquina que electrónica diseñada para controlar en tiempo real y en entornos
industriales procesos de naturaleza combinacional y secuencial.
Sus partes fundamentales son la unidad central de proceso (CPU), la memoria y el
sistema de entradas y salidas. La CPU se encarga de todo el control interno y
externo del PLC y de la interpretación de las instrucciones del programa. En base
a las instrucciones almacenadas en la memoria y en los datos que lee de las
entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos, la
memoria de solo lectura o ROM y la memoria de lectura y escritura o RAM.
CPU (Unidad Central de Procesos)
La unidad central de procesos es el cerebro del sistema. En ella se ejecuta el
programa de control del proceso, el cual es cargado por medio de la consola de
programación, lee las entradas y posteriormente procesa esta información para
enviar respuestas al módulo de salidas. En su memoria se encuentra residente el
programa destinado a controlar el proceso.
La CPU está formada por dos bloques o unidades fundamentales:
o Unidad de control: Se encarga de generar todas las líneas de control y
direcciones para el control y acceso correctos a la gran mayoría de los
dispositivos conectados a la CPU.
o Unidad operativa: Realiza aquellas operaciones lógicas, aritméticas y de
movimientos de datos necesarios para la correcta ejecución del programa
que tiene encomendado (es decir, almacenado previamente en la memoria
del usuario). Dicha unidad operativa está formada, entre otros elementos
por una serie de registros internos y por un módulo principal denominado
unidad aritmética-lógica (ALU). La ALU es el “centro de cálculo” lógico y
aritmético del autómata programable.
La CPU en su conjunto tiene como misiones fundamentales:
 Consultar el estado de las diferentes entradas que existen en el PLC.
 Recoger la secuencia de instrucciones que hay que ejecutar de la memoria
de programa secuencialmente.
 Elaborar, a partir del programa y de las entradas obtenidas, las señales de
salida u órdenes que se enviarán al proceso por medio de las interfaces de
salida del PLC.
 Actualizar continuamente los temporizadores y contadores internos del
programa usuario.
 Efectuar operaciones de autodiagnóstico o auto chequeo de todo el
sistema del PLC con el fin de detectar posibles fallos de funcionamiento.

5.  Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no excede un
determinado tiempo máximo (tiempo de ciclo máximo). A esta función se le
suele denominar Watchdog.
 Ejecutar el programa de usuario.
 Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no debe
acceder directamente a dichas entradas.
 Renovar el estado de las salidas en función de la imagen de las mismas
obtenida al final del ciclo de ejecución del programa de usuario.
 Chequeo del sistema.
Módulos o Interfaces de entrada y salida (E/S)
Los módulos de entrada o salida son las tarjetas electrónicas que proporcionan el
vínculo entre la CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del
sistema. A través de ellas se origina el intercambio de información, ya sea con la
finalidad de adquirir datos, o para el mando o control de las máquinas presentes
en el proceso.
Los módulos de entrada y salida tienen la misión de proteger y aislar la etapa de
control que está conformada principalmente por el microcontrolador del PLC, de
todos los elementos que se encuentran fuera de la unidad central de proceso ya
sean sensores o actuadores.
Los módulos de entrada y salida hacen las veces de dispositivos de interface, que
entre sus tareas principales están las de adecuar los niveles eléctricos tanto de los
sensores como de los actuadores o elementos de potencia, a los valores de
voltaje que emplea el microcontrolador, es decir, los módulos de entrada,
transforman las señales de entrada a niveles permitidos por la CPU. Mediante el
uso de un acoplador óptico, los módulos de entrada aíslan eléctricamente el
interior de los circuitos, protegiéndolo contra tensiones peligrosamente altas, los
ruidos eléctricos y señales parásitas. Finalmente, filtran las señales procedentes
de los diferentes sensores ubicados en las máquinas. Mientras que los módulos
de salida permiten que la tensión llegue a los dispositivos de salida. Con el uso del
acoplador óptico y con un relé de impulso, se asegura el aislamiento de los
circuitos electrónicos del controlador, y se transmiten las órdenes hacia los
actuadores de mando.
En concreto, los módulos de entrada se encargan de:
1. Amplificar la señal de entrada proveniente del dispositivo sensor.
2. Adaptar los niveles de tensión de dicha señal.
3. Filtrar la señal.
4. Codificar la señal para que sea procesada de forma adecuada por la CPU.
Por otra parte, los módulos de salida se encargan de:
1. Decodificar la información proveniente de la memoria imagen de salida.

6. 2. Amplificar la señal de salida codificada.
3. Adaptar los niveles de tensión de esa señal.
Tipos de módulo de entrada y salida
Debido a que existen una gran variedad de dispositivos exteriores (sensores y
actuadores), encontramos diferentes tipos de módulos de entrada y salida, cada
uno de los cuales sirve para manejar cierto tipo de señal (discreto o análogo) a
determinado valor de tensión o corriente en DC o AC.
Módulos de entrada discreta o digital
Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interfaces entre los dispositivos
externos, denominados también sensores, y la CPU del PLC. Estos sensores son
los encargados de leer los datos del sistema, que para este caso sólo son del tipo
discreto, además, tienen la característica de comunicar los dos estados lógicos:
activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso o no de la señal
digital (1 ó 0). Los sensores pueden ser de tipo manual (pulsadores,
conmutadores, selectores, etc.) o del tipo automático (finales de carrera,
detectores de proximidad inductivos o capacitivos, interruptores de nivel, etc.)
Módulos de salida discreta
Al igual que los módulos de entrada discreta, estos módulos se usan como
interface entre la CPU del controlador programable y los dispositivos externos
(actuadores), en la que sólo es necesario transmitirle dos estados lógicos,
activado o desactivado. Los actuadores que se conectan a estas interfaces
pueden ser: contactores, relés, electroválvulas, displays, anunciadores, etc.
Módulos de Salida discreta tipo transistor
Su principio de funcionamiento es a base de transistores, lo que significa una
constitución íntegramente en estado sólido con características para trabajar en
corriente continua (DC) de larga vida útil y con bajo nivel de corriente
Módulos de salida discreta tipo Triac
Estas interfaces funcionan mediante la conmutación de un Triac, son igualmente
en estado sólido y se usan para manejar señales en corriente alterna.
Módulos de salida discreta tipo relé
Estos módulos a diferencia de los anteriores, están compuestos por dispositivos
electrónicos y un micro relé electromagnético de conmutación. Su campo de
acción le permite trabajar en AC y DC y con diferentes niveles de tensión, con la
ventaja de manejar corrientes más elevadas pero con el inconveniente de una
corta vida útil debido al desgaste de la parte móvil de los contactos. Durante su
funcionamiento estos módulos se caracterizan respecto a los de estado sólido, por
el reconocible sonido de los contactos de conmutación que emiten los micro- relés.

7. Módulos de entrada analógica
Los módulos de entrada analógica son tarjetas electrónicas que tienen como
función, digitalizar las señales analógicas para que puedan ser procesadas por la
CPU. Estas señales analógicas que varían continuamente, pueden ser magnitudes
de temperaturas, presiones, tensiones, corrientes, etc.
A estos módulos, según su diseño, se les puede conectar un número determinado
de sensores analógicos. Existen tarjetas de 4, 8, 16 y 32 canales de entrada
analógica. Es importante señalar, que cualquier magnitud analógica que se desea
procesar a través de los módulos de entradas analógicas, tiene que estar
representada por una señal de tensión, corriente o resistencia; este trabajo es
realizado por el mismo sensor o a través de un transductor (dispositivo que
transforma cualquier parámetro físico, químico y biológico en una magnitud
eléctrica). Estos módulos se distinguen por el tipo de señal que reciben, pudiendo
ser de tensión (mV) o de corriente (mA). La ventaja de trabajar con señales de
corriente y no con señales de tensión, radica en que no se presentan los
problemas del ruido eléctrico y de caída de tensión.
Módulos de salida analógica
Estos módulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores
análogos señales de tensión o de corriente que varían continuamente.
Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de
los módulos de entrada analógica.
Las señales analógicas de salida son de dos tipos, señales de corriente y señales
de tensión.

8. DISCUSIÓN
Un PLC se distingue de otros controladores automáticos, en que este puede ser
programado para controlar cualquier máquina, a diferencia de otros controladores
que solamente pueden controlar un tipo específico de tarea.
Tenemos que el PLC funciona de la siguiente manera:
I. Al encender el procesador ejecuta un auto-chequeo de encendido y
bloquea las salidas. A continuación, si el chequeo ha resultado correcto, el
PLC entra en el modo de operación normal.
II. El siguiente paso lee el estado de las entradas y las almacena en una zona
de la memoria que se llama tabla de imagen de entradas.
III. En base a su programa de control, el PLC actualiza una zona de la
memoria llamada tabla de imagen de salida.
IV. A continuación el procesador actualiza el estado de las salidas "copiando"
hacia los módulos de salida el estado de la tabla de imagen de salidas (de
este modo se controla el estado de los módulos de salida del PLC, relay,
triacs, etc.).
V. Vuelve a ejecutar el paso II.
Cada ciclo de ejecución se llama ciclo de barrido (scan), el cual normalmente se
divide en:
 Verificación de las entradas y salidas
 Ejecución del programa
Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente una
señal de On/Off (1 ó 0, verdadero o falso, respectivamente). Las señales discretas
son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde un rango especifico
corresponderá al On y otro al OFF. Un PLC puede utilizar 24V de corriente
continua en la E/S donde valores superiores a 22V representan un On, y valores
inferiores a 2V representan OFF.
Las señales analógicas son como controles de volúmenes, con un rango de
valores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con valores
enteros por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo o
del número de bis disponibles para almacenar los datos.

9. Presión, temperatura, flujo y peso son normalmente representados por señales
analógicas. Las señales analógicas pueden usar tensión o intensidad con una
magnitud proporcional al valor de la señal que procesamos. Por ejemplo, una
entrada de 4-20V o 0-10v será convertida en enteros comprendidos entre 0-32767.

10. CONCLUSIÓN
 El PLC es una máquina utilizada en diversas cantidades de procesos
industriales por su capacidad de controlar diversos procesos sean estos de
naturaleza combinacional o secuencial.
 La parte más importante del PLC se encuentra en su interior formado por la
memoria, el CPU y los módulos de entrada y salida.
 Existen diversos módulos o interfaces de entrada y salida, dependiendo del
tipo de señal de entrada y la salida que se desea ofrecer.

11. BIBLIOGRAFÍA
Domingo, J. Gámiz, J. Grau, A. Martínez, H. 2003. Introducción a los autómatas
programables. Consultado el 23 de Marzo de 2014. [Libro en línea]. Disponible en:
http://books.google.co.ve/books?id=o7yP4sPRCyEC&pg=PA132&dq=que+son+los
+modulos+en+un+plc&hl=en&sa=X&ei=fv8uU7LHD47okAf4_oC4BA&ved=0CCcQ
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Anónimo. Introducción a los autómatas programables. Consultado el 23 de Marzo
de 2014. [En línea]. Disponible en:
http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/plc/introd.htm
Villajulca, José. Estructura de un PLC: MÓDULOS O INTERFACES DE ENTRADA
Y SALIDA (E/S). Consultado el 23 de Marzo de 2014. [En línea]. Disponible en:
http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso-de-plcs-
avanzado/item/660-estructura-de-un-plc-m%C3%B3dulos-o-interfases-de-entrada-
y-salida-e-s.html
Anónimo. QUE ES UN PLC (AVANZADO). Consultado el 23 de Marzo de 2014.
[En línea]. Disponible en: http://www.rocatek.com/forum_plc2.php