Seleccionar los módulos del PLC

El primer paso para seleccionar los módulos del PLC es analizar los requerimientos técnicos de la aplicación. En la mayoría de los casos este análisis nos va a guiar en la selección del PLC y de los módulos de E/S. El siguiente paso será realizar diferentes consideraciones que afectan al coste total de la solución.

En este artículo nos vamos a centrar sólo en los módulos de entradas/salidas y dejaremos el resto del hardware para otra ocasión.

En la imagen siguiente tenemos un resumen de los principales conceptos que debemos analizar:

1-Rango de la señal: tensión, intensidad, sensor de temperatura. Si utilizamos tensiones diferentes debemos tenerlo en cuenta en el cableado del armario de control. Por ejemplo, si las salidas digitales son de 120 VAC lo recomendable es no mezclarlas con los cables de las señales analógicas de 4-20 ma. Por otro lado, los rangos de tensión bajos son más seguros de manipular.

2-Resolución de las señales analógicas: Normalmente una resolución de 12 bits es suficiente (en este artículo se explica el concepto y el error que introduce el convertidor A/D). Tener en cuenta que subir 1 o 2 bits la resolución aumenta significativamente el precio del módulo.

3-Aislamiento eléctrico: Hay diferentes niveles de aislamiento (canal a canal, entre grupos de canales, entre canal y tierra, etc.). Los módulos estándar no están aislados canal a canal pero suele ser suficiente el aislamiento entre grupos de señales en la mayoría de las aplicaciones. No mezclar el terminal común de los módulos con la “tierra” suele ser una buena práctica. Los módulos con separación galvánica entre canales tienen un coste elevado por lo que es necesario analizar bien si son necesarios.

4-Diagnosis: La detección de fallos internos en el módulo es un plus interesante pero que hay que pagar. Si el tiempo de parada de la máquina o proceso es importante entonces merecerá la pena pagar este sobrecoste, podremos así evitar o reducir mucho el tiempo de parada.

5-Certificación SIL: Si nuestra aplicación requiere un PLC de seguridad debemos utilizar los módulos correspondientes cuyo coste es mucho más elevado. Estos módulos incorporan muchas funciones de diagnóstico y tienen una estructura interna redundante «fail safe» con lógica 1oo2D o 2oo3D (en este artículo explicamos qué es un PLC de seguridad).

6-Condiciones extremas: Los fabricantes suelen disponer de módulos especiales para trabajar en condiciones extremas, por ejemplo a alta temperatura. Su coste es mucho más alto.

7-Area clasificada: En zonas con riesgo de explosión, como por ejemplo en ciertas áreas de las refinerías, se clasifican las zonas en diferentes categorías. Ello implica tener que diseñar el PLC de seguridad o el DCS cumpliendo algunos requerimientos técnicos exigentes. Lo habitual, en el caso de las entradas/salidas, es que sean intrínsecamente seguras, ello implica o bien poner barreras intermedias o bien utilizar módulos intrínsecamente seguros disponibles sólo en algunos fabricantes.

8-Velocidad de operación: En las aplicaciones de control de motores y de posicionamiento se requieren módulos que puedan funcionar de forma rápida. En las señales digitales los rangos en continua permiten más velocidad de conmutación y son más recomendables para aplicaciones rápidas. Dependiendo del caso podremos utilizar módulos estándar o especiales.

9-Arquitectura redundante: El concepto de redundancia es amplio y debe analizarse despacio. Una cosa es «seguridad» (fail safe) y otra «disponibilidad», el primer concepto utiliza las lógicas 1 de 1 (señales no redundantes) y 1 de 2 (1oo2), en el segundo hablaremos de la lógica 2 de 2 (2oo2) y 2 de 3 (2oo3), si le añadimos una «D» (1oo2D por ejemplo) hablamos de diagnósticos de fallo en la señal.

10-Señales remotas: Dependiendo de la distribución de instrumentos y equipos en campo puede ser interesante utilizar racks remotos de E/S próximos a los elementos de campo. En estos casos el objetivo habitual es el de ahorrar cableado. En aplicaciones críticas (nucleares, aeropuertos, etc.) el objetivo puede ser la muy alta disponibilidad al redundar las E/S pero utilizando racks separados físicamente varios cientos de metros.

11-Ampliación de PLCs existentes: En estos casos podemos tener una limitación física de espacio en el armario o en la sala. Esto puede condicionar el tipo de módulos a utilizar.

12-Densidad de los módulos: Es importante en muchos casos, especialmente si la distribución de E/S en los racks y módulos se quiere realizar de forma ordenada y según ciertos criterios.

Una vez realizado el análisis nos quedarán pocas dudas del tipo de módulos a utilizar que podremos resolver con consideraciones menos técnicas y que afecten al coste. Por un lado tendremos el coste de inversión (el denominado CAPEX en inglés) y por otro los costes de operación y mantenimiento (OPEX).