Definición de máquina. Del latín machĭna, un máquina es un aparato creado para aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un determinado efecto. ... El conjunto de máquinas se conoce como maquinaria.
la primera acepción que menciona el diccionario de la Real Academia Española (RAE) del término autómata alude al dispositivo que cuenta con un mecanismo interno que le permite realizar ciertos movimientos o desarrollar determinadas tareas.
El concepto también se utiliza para nombrar al robot de apariencia humanoide o animal que imita los movimientos corporales del ser vivo. “Una firma japonesa diseñó un autómata capaz de limpiar la casa”, “Los empresarios sueñan con autómatas que reemplacen a los trabajadores humanos para reducir los costos”, “Inauguran un restaurante donde la comida es preparada por autómatas”.
Los primeros autómatas surgieron hace miles de años, con funcionalidades muy limitadas. En la Edad Media se avanzó en la complejidad de estas máquinas hasta que, en el siglo XVIII, se produjo un auge. Hoy en día existen autómatas que pueden realizar con éxito distintas tareas propias del ser humano, e incluso reemplazarlo en algunos contextos.
Autómata, por otra parte, es el calificativo que reciben los individuos que actúan de manera irreflexiva: “Miles de personas caminan observando sus teléfonos, como autómatas”, “¿Puedes dejar de contestar como autómata y prestar atención a lo que te estoy diciendo?”, “No quiero un presidente autómata que se limita a obedecer las órdenes de los poderosos”.
En el libro titulado «La Universidad Blanca«, publicado en el año 2015 por el escritor valenciano Ismael Belda, una de las historias trata acerca de las aventuras de un autómata de aspecto humano que se pasea por California y, entre los sucesos más interesantes que le ocurren, tiene la oportunidad de conversar con los fantasmas de Vlad Tepes y el marqués de Sade. Se trata de una novela escrita en verso que, junto con una suerte de cancionero, complementa el extenso poema que hace de pieza central.
Estructura general.[editar]
Un autómata programable se puede considerar como un sistema basado en un microprocesador, siendo sus partes fundamentales la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y Salidas (E/S).
La CPU realiza el control interno y externo del autómata y la interpretación de las instrucciones del programa. A partir de las instrucciones almacenadas en la memoria y de los datos que recibe de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos bloques, la memoria de solo lectura o ROM (Read Only Memory) y la memoria de lectura y escritura o RAM (Random Access Memory).
En la memoria ROM se almacenan programas para el correcto funcionamiento del sistema, como el programa de comprobación de la puesta en marcha y el programa de exploración de la memoria RAM.
La memoria RAM a su vez puede dividirse en dos áreas:
- Memoria de datos, en la que se almacena la información de los estados de las entradas y salidas y de variables internas.
- Memoria de usuario, en la que se almacena el programa con el que trabajará el autómata.
El sistema de Entradas y Salidas recoge la información del proceso controlado (Entradas) y envía las acciones de control del mismo (salidas). Los dispositivos de entrada pueden ser pulsadores, interruptores, finales de carrera, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de proximidad, contactos auxiliares, etc.
Por su parte, los dispositivos de salida son también muy variados: Pilotos indicadores, relés, contactores, arrancadores de motores, válvulas, etc. En el siguiente punto se trata con más detalle este sistema.
Sistema de entradas y salidas.[editar]
En general, las entradas y salidas (E/S) de un autómata pueden ser discretas, analógicas, numéricas o especiales.
Las E/S discretas se caracterizan por presentar dos estados diferenciados: presencia o ausencia de tensión, relé abierto o cerrado, etc. Su estado se puede visualizar mediante indicadores tipo LED que se iluminan cuando hay señal en la entrada o cuando se activa la salida. Los niveles de tensión de las entradas más comunes son 5 V cc, 24 V cc/ca, 48 V cc/ca y 220 V ca.
Las E/S analógicas tienen como función la conversión de una magnitud analógica (tensión o corriente) equivalente a una magnitud física (temperatura, presión, grado de acidez, etc.) en una expresión binaria de 11, 12 o más bits, dependiendo de la precisión deseada. Esto se realiza mediante conversores analógico-digitales (ADC's).
Las E/S numéricas permiten la adquisición o generación de información a nivel numérico, en códigos BCD, Gray u otros (véase código binario). La información numérica puede ser entrada mediante dispositivos electrónicos digitales apropiados. Por su parte, las salidas numéricas suministran información para ser utilizada en dispositivos visualizadores (de 7 segmentos) u otros equipos digitales.
Por último, las E/S especiales se utilizan en procesos en los que con las anteriores E/S vistas son poco efectivas, bien porque es necesario un gran número de elementos adicionales, bien porque el programa necesita de muchas instrucciones. Entre las más importantes están:
- Entradas para termopar y termorresistencia: Para el control de temperaturas.
- Salidas de trenes de impulso: Para el control de motores paso a paso (PAP).
- Entradas y salidas de regulación P+I+D (Proporcional + Integral + Derivativo): Para procesos de regulación de alta precisión.
- Salidas ASCII: Para la comunicación con periféricos inteligentes (equipo de programación, impresora, PC, etc.).
Ciclo de funcionamiento.[editar]
Cuando se pone en marcha el PLC se realizan una serie de comprobaciones:
- Funcionamiento de las memorias.
- Comunicaciones internas y externas.
- Elementos de E/S.
- Tensiones correctas de la fuente de alimentación.
Una vez efectuadas estas comprobaciones y si las mismas resultan ser correctas, la CPU... inicia la exploración del programa y reinicializa. Esto último si el autómata se encuentra en modo RUN (marcha), ya que de estar en modo STOP (paro) aguardaría, sin explorar el programa, hasta la puesta en RUN.
Al producirse el paso al modo STOP o si se interrumpe la tensión de alimentación durante un tiempo lo suficientemente largo, la CPU realiza las siguientes acciones:
- Detiene la exploración del programa.
- Pone a cero, es decir, desactiva todas las salidas.
Mientras se está ejecutando el programa, la CPU realiza en sucesivos intervalos de tiempo distintas funciones de diagnóstico (watch-dog en inglés). Cualquier anomalía que se detecte se reflejará en los indicadores de diagnóstico del procesador y dependiendo de su importancia se generará un código de error o se parará totalmente el sistema.
El tiempo total del ciclo de ejecución viene determinado por los tiempos empleados en las distintas operaciones. El tiempo de exploración del programa es variable en función de la cantidad y tipo de las instrucciones así como de la ejecución de subrutinas. El tiempo de exploración es uno de los parámetros que caracteriza a un PLC y generalmente se suele expresar en milisegundos por cada mil instrucciones. Para reducir los tiempos de ejecución, algunas CPU's constan de dos o más procesadores que operan simultáneamente y están dedicados a funciones específicas. También se puede descargar de tareas a la CPU incorporando módulos inteligentes dedicados a tareas específicas.
Equipos de programación.[editar]
La misión principal de los equipos de programación, es la de servir de interfaz entre el operador y el autómata para introducir en la memoria de usuario el programa con las instrucciones que definen las secuencias de control.
Dependiendo del tipo de autómata, el equipo de programación produce unos códigos de instrucción directamente ejecutables por el procesador o bien un código intermedio, que es interpretado por un programa residente en el procesador (firmware).
Las tareas principales de un equipo de programación son:
- Introducción de las instrucciones del programa.
- Edición y modificación del programa.
- Detección de errores.
- Archivo de programas (cintas, discos).
Básicamente existen tres tipos de equipos de programación:
- Consola con teclado y pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) o de cristal líquido (LCD).
- Programador manual, semejante a una calculadora de bolsillo, más económico que la anterior.
- Ordenador personal con el software apropiado.
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