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Tipos comunes de lenguajes de programación de PLC

October 11, 2021 Brian Diver

Los lenguajes de programación de PLC son tan necesarios como el lenguaje hablado que usamos para dar instrucciones a nuestros empleados. Le decimos al personal que encienda su equipo después de que lleguen o que limpien un área si hay un desorden. Dependiendo de las circunstancias, podemos ofrecer instrucciones utilizando otras formas de comunicación, como correo electrónico, señales o incluso gestos con las manos.

Nuestros sistemas CNC no tienen cuerdas vocales, manos o direcciones de correo electrónico, sin embargo, el controlador de un sistema le da instrucciones al resto del sistema para fresar, taladrar o cortar. Y el lenguaje que utiliza es la programación. Conocer los tipos comunes de lenguajes de programación de PLC le ayudará a elegir la opción correcta para su maquinaria CNC.

Este artículo revisará los lenguajes PLC principales y sus ventajas y desventajas. También discutiremos cómo seleccionar el lenguaje apropiado para su aplicación.

Common types of PLC programming languages

Los 5 lenguajes de PLC

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 61131-3 identifica cinco lenguajes principales de PLC:

  • Lenguaje de escalera
  • Diagramas de bloques de funciones
  • Diagramas de funciones secuenciales
  • Texto estructurado
  • Listas de instrucciones

El lenguaje de escalera, los diagramas de bloques de funciones y los diagramas de funciones secuenciales son lenguajes gráficos, mientras que el texto estructurado y las listas de instrucciones son lenguajes textuales. Las diferencias entre estos dos tipos principales de programación de PLC informan gran parte de la discusión sobre cuándo debe usarse cada uno.

Lenguaje de escalera

El lenguaje más popular para PLCs es el lenguaje de escalera. Fue introducido a finales de los años 60 como una representación gráfica de circuitos lógicos de relés ampliamente utilizados en sistemas de control industrial. El lenguaje de escalera fue diseñado para facilitar a los ingenieros la transición de la lógica de relés tradicional a los sistemas de lógica digital.

Ventajas del lenguaje de escalera

La principal ventaja del lenguaje de escalera es su representación gráfica de la lógica de control, lo que permite una interpretación y comprensión directas del sistema de control. El lenguaje está diseñado para parecerse a una escalera, con rieles verticales a cada lado que representan la fuente de alimentación y peldaños horizontales que conectan los rieles para mostrar las entradas, salidas y funciones lógicas del sistema de control.

Esta representación gráfica facilita la visualización del sistema de control y la resolución de cualquier problema que pueda surgir. El lenguaje de escalera es increíblemente intuitivo, y su naturaleza gráfica facilita a los programadores la depuración de fallos.

Otra ventaja del lenguaje de escalera es su facilidad de uso. Los ingenieros familiarizados con los circuitos lógicos de relés pueden aprender y usar rápidamente el lenguaje de escalera para programar un PLC. Además, el lenguaje de escalera es ampliamente utilizado y comprendido en la comunidad de sistemas de control industrial, por lo que hay muchos recursos disponibles para ayudar a los ingenieros a aprender y solucionar problemas de programas de lenguaje de escalera.

Desventajas del lenguaje de escalera

Sin embargo, existen algunas desventajas al usar el lenguaje de escalera. Uno de los principales problemas es la necesidad de modularidad en el lenguaje. El lenguaje de escalera está diseñado para ser una representación gráfica de un sistema de control específico, por lo que reutilizar partes del código en otros sistemas puede ser un desafío. Esto puede llevar a un código redundante y a dificultades para mantener y actualizar el programa.

Otro problema potencial con el lenguaje de escalera es que puede ser difícil escribir programas complejos. Si bien el lenguaje es intuitivo para sistemas de control simples, puede volverse engorroso para sistemas más complejos. Un lenguaje de programación diferente, como el texto estructurado o los diagramas de bloques de funciones, puede ser más eficiente.

Usos del lenguaje de escalera

El lenguaje de escalera es adecuado para máquinas de estados, control PID y sistemas que dependen del álgebra booleana.

Diagramas de bloques de funciones

Los diagramas de bloques de funciones (FBD) se introdujeron en la década de 1980 como un lenguaje de programación de PLC gráfico que permitía a los ingenieros crear sistemas de control complejos combinando bloques de funciones predefinidos. El editor visual proporciona una forma natural de implementar flujos específicos.

Ventajas de los FBD

Este programa ofrece la opción más flexible para lenguajes de programación gráfica. Las entradas y salidas se pueden colocar en cualquier lugar de una hoja, vinculadas en bloques mediante líneas de conexión.

La principal ventaja de los FBD es su modularidad, y los ingenieros pueden reutilizar fácilmente bloques de funciones predefinidos en otros sistemas de control, reduciendo el tiempo de desarrollo y mejorando la mantenibilidad. Dado que FBD es un lenguaje gráfico, es fácil interpretar y comprender el sistema de control.

Otra ventaja de este lenguaje es su flexibilidad. Los ingenieros pueden usar FBD para crear sistemas de control complejos con múltiples entradas y salidas, y el lenguaje se puede modificar fácilmente para adaptarse a requisitos específicos. FBD también permite a los ingenieros agregar comentarios y anotaciones a los bloques de funciones, lo que puede mejorar la documentación y ayudar en la resolución de problemas.

Desventajas de los FBD

Aunque los FBD son sencillos de usar, requieren algo de capacitación. A diferencia del lenguaje de escalera, los FBD exigen una sólida comprensión de los conceptos de programación y de cómo combinar bloques de funciones para crear un sistema de control.

También puede ser un desafío solucionar problemas de sistemas complejos con FBD. Si bien este lenguaje de programación permite a los ingenieros agregar comentarios y anotaciones, aún puede ser difícil determinar el origen de un problema en un sistema FBD grande y complejo.

Usos de los FBD

Los FBD son ideales para bucles PID, PLCs de seguridad y sistemas que requieren filtrado de entrada, reutilización frecuente de código o ocultación y preservación de datos. Este lenguaje también funciona muy bien para la programación que utiliza controles de movimiento.

types of PLC programming

Diagramas de funciones secuenciales

Los diagramas de funciones secuenciales (SFC) son otra excelente opción para quienes prefieren un lenguaje de programación de PLC visual. Se utilizan comúnmente para describir sistemas de control complejos y se introdujeron en la década de 1980 como un lenguaje de programación gráfico que combinaba las ventajas del lenguaje de escalera y los diagramas de bloques de funciones.

Ventajas de los SFC

La principal ventaja de los SFC es su capacidad para manejar sistemas de control complejos. Los SFC permiten a los ingenieros dividir el sistema de control en tareas más pequeñas y manejables y organizarlas jerárquicamente. Esto facilita la comprensión del sistema de control en su conjunto y la resolución de cualquier problema.

Otra ventaja de los SFC es su modularidad. Los ingenieros pueden crear subrutinas reutilizables, lo que puede ahorrar tiempo y reducir errores. Además, los SFC permiten a los ingenieros crear secuencias de eventos, mejorando la eficiencia y precisión del sistema de control. Esto lo hace ideal para procesos donde la secuencia es la parte más crítica de la operación.

Desventajas de los SFC

Pero tiene algunas desventajas. Uno de los principales problemas con los SFC es la curva de aprendizaje pronunciada para los ingenieros nuevos en el lenguaje. Los usuarios de SFC deben comprender los conceptos de programación y poder organizar sistemas de control complejos en una estructura jerárquica.

Otro problema potencial con los SFC es que puede ser un desafío solucionar problemas de sistemas de control complejos. Si bien los SFC permiten a los ingenieros organizar el sistema de control en tareas más pequeñas y manejables, aún puede ser complicado identificar el origen de un problema en un sistema grande y complejo.

Usos de los SFC

SFC es una buena opción para procesos vinculados, procesos complejos de múltiples estados, producción por lotes y sistemas que requieren que múltiples procesos se ejecuten en paralelo o secuencialmente.

Texto estructurado

Introducido en la década de 1990, el texto estructurado (ST) permite a los ingenieros crear sistemas de control complejos con construcciones de programación más avanzadas. Debido a que tiene una sintaxis similar a C o C++, los usuarios que entienden estos lenguajes de programación informática tendrán una curva de aprendizaje menor.

Ventajas de ST

La flexibilidad es una de las principales ventajas de este lenguaje de programación de PLC. ST permite a los ingenieros usar construcciones de programación avanzadas, como bucles, sentencias condicionales y funciones, lo que facilita la creación de sistemas de control complejos. Además, los ingenieros que usan ST pueden crear módulos de código reutilizables, ahorrando tiempo y reduciendo errores.

Otra ventaja de ST es su facilidad de depuración. ST proporciona mensajes de error que pueden ayudar a los ingenieros a identificar y corregir rápidamente cualquier problema que pueda surgir en el código. El lenguaje también permite a los ingenieros agregar comentarios y anotaciones al código, mejorando la documentación y ayudando en la resolución de problemas.

Desventajas de ST

Sin embargo, una desventaja de ST es que puede ser un desafío visualizar el sistema de control. A diferencia de los lenguajes de programación gráficos como el lenguaje de escalera y los diagramas de bloques de funciones, ST es un lenguaje basado en texto, lo que puede dificultar la comprensión del sistema de control en su conjunto.

Usos de ST

El bucle, el análisis de códigos de barras, la búsqueda o manipulación de datos y la reducción de la brecha con el código máquina son algunos de los usos de ST.

Listas de instrucciones

Las listas de instrucciones (IL), introducidas en la década de 1970, son un lenguaje de programación de bajo nivel que proporciona tiempos de ejecución rápidos y eficientes y requiere menos memoria que los lenguajes de alto nivel.

Sin embargo, el estándar IEC más reciente desaprueba IL, lo que significa que es poco probable que se use para programar nuevos PLC. Aún puede ser útil comprender IL para tratar con dispositivos antiguos que usan este lenguaje.

Cómo elegir un lenguaje de programación de PLC

Hay varios factores a considerar al seleccionar el lenguaje utilizado para la programación de PLC. Debe conocer las restricciones de licencia de su software de programación que podrían limitar el uso de diagramas de funciones secuenciales, diagramas de bloques de funciones o texto estructurado.

Al evaluar los lenguajes de programación de PLC, considere las habilidades de los ingenieros, programadores y personal de mantenimiento involucrados con el sistema. También debe considerar los requisitos del sistema, como:

  • Tipo de aplicación
  • Tamaño del sistema
  • Complejidad de la lógica de control
  • Compatibilidad con otros sistemas
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