PLC compacto o modular: diferencias y criterios de selección

Qué significa que un PLC sea compacto

En un PLC compacto, la CPU, la alimentación y parte o la totalidad de las entradas y salidas se alojan en el mismo cuerpo. Algunos modelos admiten pequeños módulos laterales, tarjetas de comunicación o placas de señal, pero su arquitectura mantiene un núcleo integrado.

Esta solución reduce el espacio y simplifica el montaje. También disminuye el número de referencias necesarias para construir una máquina sencilla. Sin embargo, la capacidad de expansión, la variedad de señales especiales y las opciones de redundancia suelen estar limitadas por la familia elegida.

Aplicaciones habituales:

• Máquinas autónomas con un número reducido de señales.
• Bombas, ventiladores y pequeños sistemas de tratamiento.
• Cintas, puertas, estaciones de manipulación y equipos auxiliares.
• Sustitución de automatismos con relés y temporizadores.
• Instalaciones cuyo alcance está bien definido y cambiará poco.

Qué significa que un PLC sea modular

Un PLC modular se construye seleccionando una CPU y añadiendo los módulos que necesita el proyecto. Según la plataforma, los componentes se montan sobre un bastidor, una base o directamente en carril DIN. Las entradas y salidas pueden ser locales, remotas o una combinación de ambas.

La modularidad permite aumentar la densidad de señales, incorporar módulos analógicos o tecnológicos y distribuir las entradas y salidas cerca del proceso. También facilita sustituir una parte concreta sin cambiar necesariamente todo el controlador.

Aplicaciones habituales:

• Líneas de fabricación ampliables.
• Máquinas con muchas señales o estaciones distribuidas.
• Procesos con instrumentación analógica diversa.
• Control coordinado de ejes, variadores y redes industriales.
• Instalaciones que exigen diagnóstico avanzado o alta disponibilidad.

Comparación directa

Estas diferencias son tendencias, no reglas universales. Hay PLC compactos con expansión considerable y sistemas modulares muy pequeños. La documentación de la familia concreta es la que determina los límites reales.

Primer criterio: inventario de señales

El punto de partida es una lista de entradas y salidas, no una cifra total. Conviene separar como mínimo:

Debe reservarse margen para modificaciones razonables. El porcentaje apropiado depende de la madurez del proyecto: una máquina repetitiva puede necesitar poco margen, mientras que una línea en evolución necesita una reserva mayor. La reserva no sirve si solo sobran canales digitales y la futura ampliación requiere señales analógicas o rápidas.

1. Entradas digitales normales.
2. Entradas digitales rápidas o de interrupción.
3. Salidas digitales de transistor y de relé.
4. Entradas analógicas de tensión o corriente.
5. Salidas analógicas.
6. Sensores de temperatura, encoders, células de carga u otras señales especiales.
7. Señales de seguridad, que requieren una arquitectura y validación específicas.

Segundo criterio: prestaciones de la CPU

Además de la cantidad de señales, hay que revisar:

No es útil seleccionar una CPU exclusivamente por su velocidad nominal. El rendimiento necesario depende del programa, de las comunicaciones, de las instrucciones empleadas y del tiempo de respuesta requerido por el proceso.

• Memoria disponible para programa, datos y recetas.
• Tiempo de ejecución y organización de tareas.
• Número de conexiones y dispositivos admitidos.
• Contadores rápidos, salidas de pulsos y funciones de posicionamiento.
• Reguladores PID y otras funciones tecnológicas.
• Diagnóstico, registro de eventos y servidor web, cuando proceda.
• Posibilidad de proteger el programa y gestionar usuarios.

Tercer criterio: comunicaciones y arquitectura de red

El PLC debe poder intercambiar datos con los equipos presentes y futuros: HMI, variadores, servos, lectores, instrumentos, otros controladores y sistemas de supervisión.

Antes de elegir conviene documentar:

Que una CPU incluya Ethernet no garantiza que implemente todos los protocolos requeridos ni que admita el número de conexiones del proyecto.

• Protocolos obligatorios y papel del PLC en cada red.
• Número máximo de conexiones y actualización esperada.
• Necesidad de puertos adicionales o módulos de comunicación.
• Topología, distancias, redundancia y diagnóstico de red.
• Integración de entradas y salidas remotas.
• Separación entre redes de máquina, mantenimiento y planta.

Cuarto criterio: espacio, alimentación y ambiente

La comparación debe hacerse sobre la instalación completa. Un PLC compacto puede ahorrar espacio, pero aún necesitar fuentes, protecciones, relés de interfaz y módulos de expansión. Un modular puede concentrar más canales en menos longitud de carril, aunque requiera bases o un bastidor.

Hay que comprobar:

La norma IEC 61131-2 establece requisitos funcionales, ambientales y de compatibilidad electromagnética para controladores programables y sus periféricos. El cumplimiento de una familia no elimina la necesidad de respetar las condiciones declaradas por su fabricante.

• Tensión, potencia disponible y consumo de cada módulo.
• Disipación térmica y separación necesaria.
• Temperatura, humedad, vibración, altitud y contaminación.
• Grado de protección del cuadro y compatibilidad electromagnética.
• Posición de montaje y accesibilidad del cableado.
• Puesta a tierra y separación entre potencia, señales y comunicaciones.

Quinto criterio: mantenimiento y ciclo de vida

El precio del PLC es solo una parte del coste. También influyen el tiempo de programación, las licencias, la formación, los repuestos, las paradas y la disponibilidad futura de la plataforma.

Un sistema modular puede facilitar la sustitución de un módulo averiado, pero aumenta el número de referencias que mantener. Un compacto reduce referencias y conexiones, aunque un fallo en una parte integrada puede obligar a sustituir el conjunto. Para máquinas críticas conviene estudiar tiempos de reposición, copia de seguridad, recuperación del programa y estrategia de repuestos.

Ejemplo práctico: estación de envasado

Supongamos una estación con 18 entradas digitales, 12 salidas digitales, dos señales analógicas, una pantalla HMI y un variador conectado por red.

Si la máquina es independiente, repetitiva y no se prevén cambios, un PLC compacto con la capacidad adecuada y una pequeña reserva puede ser suficiente. Si se espera añadir una segunda estación, ampliar la instrumentación, incorporar ejes coordinados o distribuir las señales, una arquitectura modular ofrecerá más margen y una evolución más ordenada.

La selección final debe comprobar los canales útiles, no solo los instalados. Una salida de transistor no sustituye automáticamente una salida de relé, y una entrada analógica genérica puede no admitir directamente una PT100 o un termopar.

Errores frecuentes al seleccionar

• Contar únicamente el número total de señales.
• Agotar toda la expansión disponible desde la primera versión.
• Dar por supuesto que todos los puertos Ethernet ofrecen los mismos protocolos.
• Ignorar consumo, temperatura y disipación dentro del cuadro.
• Mezclar control estándar y funciones de seguridad sin una arquitectura validada.
• Elegir por precio unitario sin valorar ingeniería, software, repuestos y parada.
• No comprobar la disponibilidad y el ciclo de vida de la familia.

Lista de comprobación

Antes de cerrar la selección deberían estar respondidas estas preguntas:

1. ¿Cuántas señales hay de cada tipo y qué reserva necesita cada grupo?
2. ¿Qué funciones rápidas, analógicas, tecnológicas o de seguridad son necesarias?
3. ¿Qué protocolos, conexiones y topología de red exige la instalación?
4. ¿Qué límites reales de módulos, dispositivos y memoria tiene la CPU?
5. ¿Cabe la configuración completa y dispone de alimentación y ventilación adecuadas?
6. ¿Cómo se sustituirá, respaldará y recuperará el sistema?
7. ¿Existen repuestos, documentación, software y soporte durante la vida prevista?

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