Un autómata programable (o PLC) según la definición dada por la IEC 61131, es un equipo electrónico programable diseñado para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y funciones aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos de máquinas o procesos.

Los autómatas programables surgen inicialmente en Estados Unidos, en la industria del automóvil (General Motors, 1968), para dar respuesta a la necesidad de incrementar el grado de automatización de las cadenas de producción que hasta ese momento estaba basada en sistemas cableados de relés. Con la aparición del PLC se consiguió reducir los tiempos y los costes de fabricación de los vehículos, aumentando al mismo tiempo la calidad del producto.

Componentes del sistema

El autómata programable es un sistema basado en un microprocesador, siendo sus partes fundamentales la 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 se ocupa de la memoria de datos, en la que se almacena la información de los estados de las entradas y salidas y de variables internas. Y la memoria de usuario, en la que se almacena el programa con el que trabajará el autómata.

El sistema de Entradas y Salidas (E/S) recoge la información del proceso controlado (Entradas) y envía las acciones de control del mismo (salidas). En general, las entradas y salidas (E/S) de un autómata pueden ser discretas, analógicas, numéricas o especiales.

Los dispositivos de entrada pueden ser pulsadores, interruptores, finales de carrera, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de proximidad, contactos auxiliares, etc.

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.

Ventajas y desventajas

En comparación con los sistemas cableados basados en relés, los autómatas programables presentan las siguientes ventajas:

Entre los inconvenientes de los autómatas frente a los sistemas automáticos basados en cableados y relés están:

• Necesidad de contar con técnicos cualificados en autómatas programables.
• Coste del autómata.

En general el uso de autómatas programables son preferibles siempre que sea necesario automatizar sistemas complejos, los sistemas basados en cableado y relés pueden ser competitivos en precio a la hora de automatizar sistemas sencillos, principalmente debido al precio inicial del autómata.

Para tratar de hacer competitivos los autómatas programables en entornos de automatización sencillos se introdujeron los micro-autómatas, que poseen unas prestaciones un poco menores que los autómatas, pero presentan un precio mucho más competitivo y asequible para implementarlo en pequeños proyectos de automatización.

Evolución de los PLC desde 1968 hasta 2016
Los primeros PLC tenían la capacidad de trabajar con señales de entrada y salida, lógica interna de la bobina de relé / contacto, temporizadores y contadores. Los temporizadores y contadores utilizaron registros internos de tamaño de palabra, por lo que no pasó mucho tiempo antes de que se dispusiera de matemática simple de cuatro funciones. El PLC continuó evolucionando con la adición de señales one-shots, entrada y salida analógicas, temporizadores y contadores mejorados, matemática de coma flotante, secuenciadores de batería y funciones matemáticas. Tener la funcionalidad incorporada PID (Proporcional-Integral-Derivada) era una gran ventaja para los PLC que se usaban en la industria de procesos. La capacidad de utilizar nombres de etiqueta significativos en lugar de etiquetas no descriptivas ha permitido al usuario final definir más claramente su aplicación, y la capacidad de importar / exportar los nombres de etiquetas a otros dispositivos elimina los errores que resultan al ingresar información en cada dispositivo mediante mano.

Las funciones de comunicación comenzaron a integrarse en los autómatas a partir del año 1973. El primer bus de comunicaciones fue el Modbus de Modicon. El PLC podía ahora establecer comunicación e intercambiar informaciones con otros PLC's.

En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP (Manufacturing Automation Protocol) de General Motors. También fue un tiempo en el que se redujeron las dimensiones del PLC y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales en vez de los clásicos terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple relé.

En la década de los noventa se ha producido una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80.

Los principales fabricantes de Autómatas Programables son Modicon (Actualmente Schneider), Allen Bradley, GE, Omron, Siemens y Mitsubishi, en la tabla siguiente se muestran los hitos importantes desde 1968 hasta 2016;