Programación de PLC y SCADA

Qué hacemos para la línea del cliente

Escribimos los programas de control para los controladores industriales y los sistemas SCADA que gobiernan el equipo ya instalado del cliente: transportadores, prensas, dosificadores, grupos de bombeo y hornos. Las propias máquinas y los accionamientos cortan, prensan y desplazan el producto físicamente, y nuestra zona de responsabilidad es la lógica de su funcionamiento, el intercambio de datos y la visualización en los puestos del operario. Dentro del servicio analizamos el esquema tecnológico de la línea, describimos las entradas y salidas del controlador, programamos las secuencias de arranque y parada, los enclavamientos y el tratamiento de las emergencias. Por separado montamos el proyecto SCADA: sinópticos, tendencias, registros de eventos y alarmas, y permisos de acceso de los operarios. Como resultado, el cliente recibe un programa operativo grabado en su PLC y un sistema de supervisión configurado, y no hardware nuevo.

Cómo funciona la combinación PLC y SCADA

El controlador lógico programable consulta cíclicamente los sensores, ejecuta la lógica de control y emite los comandos a los actuadores en milisegundos. Este ciclo se repite de forma continua, por eso la reacción al accionamiento de un final de carrera o al disparo de un sensor de presión resulta determinista y predecible. El SCADA está un nivel por encima: toma los datos de los controladores mediante protocolos industriales como Modbus, Profinet u OPC UA y muestra al operario el estado de la línea en tiempo real. La programación del PLC se encarga de las decisiones rápidas en el sitio, y el SCADA de la supervisión, el archivado y la intervención manual allí donde está permitido. Diseñamos ambas partes de forma que el controlador mantenga el control de la línea incluso ante la pérdida de comunicación con el nivel superior.

De dónde surgieron los controladores industriales

El primer controlador lógico programable apareció en 1969: el equipo de Dick Morley en la firma de ingeniería Bedford Associates fabricó el dispositivo por encargo de la división General Motors Hydramatic, que en 1968 buscaba un sustituto para los armarios de automatización por relés. El proyecto recibió la denominación 084, porque era el octogésimo cuarto desarrollo de la empresa, y al propio controlador lo llamaron Modicon, abreviatura de modular digital controller. General Motors recibió el primer lote en noviembre de 1969, y eso sustituyó los esquemas de relés cableados de forma fija por una lógica reprogramable. El cuadro de relés, ante un cambio en el proceso, había que recablearlo físicamente, mientras que al controlador basta con reprogramarlo. De ese dispositivo arrancó todo el sector en el que también trabajamos nosotros, preparando programas para controladores en líneas en funcionamiento de los clientes.

Por qué son críticos el software y el ajuste

El controlador por sí solo es neutro: un mismo PLC puede conducir correctamente la línea o llevarla a una emergencia, y todo lo decide la lógica programada. Un error en una condición de enclavamiento significa que la prensa bajará con la protección abierta, y un escenario de emergencia omitido dejará la bomba funcionando en seco. Por eso elaboramos no solo el ciclo normal, sino también el comportamiento ante el fallo de un sensor, una pérdida de comunicación, el accionamiento de la seta de emergencia y una caída de tensión. La precisión en el ajuste de los temporizadores, las consignas y el orden de desconexión de los mecanismos influye directamente en las piezas defectuosas, el desgaste del equipo del cliente y la seguridad del personal. Físicamente corta y prensa el equipo del cliente, pero cuándo y bajo qué condiciones ocurre lo determina precisamente el programa de control.

Nuestro stack y lenguajes

La herramienta base para controladores de un amplio abanico de fabricantes es Codesys, un entorno conforme al estándar IEC 61131-3, en el que escribimos tanto la lógica de relés visual como código estructurado. Para el equipo Siemens trabajamos en TIA Portal, que reúne la programación de los PLC de la serie S7, la configuración de la red y el desarrollo de los paneles del operario en un único proyecto. El Ladder logic, es decir, el lenguaje de diagramas de relés, lo aplicamos para los enclavamientos y la lógica discreta, donde el esquema visual está más cerca de los electricistas y los puesta-en-marcha del cliente. El Structured text, un lenguaje textual similar a Pascal, lo usamos para los cálculos, el tratamiento de matrices, las recetas y los algoritmos que en forma de relés quedarían recargados. La elección del lenguaje la dicta la tarea: parte del programa queda en relés por legibilidad durante el mantenimiento, y parte se escribe en texto por compacidad y control sobre los cálculos.

Cuándo aparecieron los lenguajes y estándares

El estándar único del sector para los lenguajes de programación de controladores, el IEC 61131-3, se publicó por primera vez en diciembre de 1993 y se revisó a fondo en 2013; fue él quien consolidó los diagramas de relés y el texto estructurado como parte de un conjunto común. El entorno Codesys arranca su historia en 1994, cuando Dieter Hess y Manfred Werner fundaron la empresa 3S-Smart Software Solutions y lanzaron la primera versión conforme a ese estándar. Siemens presentó TIA Portal más tarde, en noviembre de 2010, reuniendo en un único entorno de ingeniería paquetes antes dispersos para controladores y paneles. Los propios lenguajes de lógica de relés se remontan a los esquemas eléctricos de relés de la era anterior a los controladores, y los lenguajes textuales llegaron después junto con la estandarización. Mantenemos en uso herramientas de distintos años de lanzamiento, porque en los clientes nos encontramos con equipos tanto de generaciones recientes como más antiguas.

Por qué puedes encargarnos la tarea

La experiencia acumulada de nuestro equipo de desarrollo en TI supera los 45 años, y abordamos los programas de control como un sistema de ingeniería y no como un conjunto de esquemas sueltos. Antes de la puesta en marcha comprobamos la lógica en simulación y en emuladores de controladores, ejecutamos los escenarios de emergencia y los modos de puesta a punto, para que la línea del cliente no se convierta en un banco de pruebas. Documentamos las entradas, las salidas y la lógica de los enclavamientos de forma que los puesta-en-marcha y el servicio del cliente puedan entender el proyecto sin nosotros. Entregamos la programación del PLC y la configuración del SCADA con la descripción de las consignas, las alarmas y el orden de actuación del operario, y no como una caja cerrada. Las instalaciones de producción y el equipo quedan a cargo del cliente: nosotros respondemos por que sus máquinas funcionen con una lógica afinada y predecible.