Durante décadas, los Controladores Lógicos Programables (PLC) han sido el corazón de la automatización inteligente de máquinas y procesos habitualmente discretos pero con una fuerte evolución hacia procesos también continuos. No obstante, el mundo cambia, y con él, también lo hacen estas tecnologías clave. Hoy, los PLC están viviendo una transformación profunda, impulsada por la necesidad de sistemas más inteligentes, conectados y adaptables. En este artículo, nos adentramos en el presente y el futuro de los PLC: descubriremos las innovaciones más recientes, las tendencias que están marcando el rumbo del sector y los desafíos que enfrentan tanto fabricantes como usuarios.
PREGUNTAS
1. ¿Qué innovaciones recientes han marcado un antes y un después en el diseño y funcionalidad de los PLC?
2. ¿Cómo están evolucionando los PLC para integrarse con tecnologías de la Industria 4.0, como IoT, inteligencia artificial o análisis de datos en tiempo real?
3. ¿En qué medida los PLC están migrando hacia arquitecturas abiertas y basadas en software, y qué implicaciones tiene esto para los usuarios finales?
4. ¿Cómo está cambiando el perfil del profesional que trabaja con PLC? ¿Qué nuevas habilidades se requieren hoy en día?
5. ¿Qué tendencias podemos esperar en los próximos cinco años en cuanto al desarrollo, implementación y uso de PLC en entornos industriales?
1. Las exigencias de los centros de producción no dejan de crecer. Las máquinas demandan cada vez mayor capacidad de control, impulsadas por la necesidad de incrementar la seguridad, mejorar la calidad, alcanzar una mayor precisión y repetibilidad, e integrarse de forma eficiente con otros sistemas. En este contexto, ha dejado de hablarse exclusivamente de PLCs para dar paso a un concepto más amplio de controladores de máquina.
Para responder a estos desafíos, surgieron buses de comunicación como EtherCAT, que permiten la conexión con dispositivos de E/S, accionamientos, sistemas de visión, y equipos de seguridad. Paralelamente, buses más orientados a la capa de información, como EtherNet/IP, facilitan la integración con sistemas superiores.
Nuestros actuales sistemas de control combinan lo mejor de ambos mundos: utilizan EtherCAT como bus de máquina y EtherNet/IP como canal de información, permitiendo así centralizar en un único controlador toda la información, no solo de la máquina, sino de toda la línea de producción. Gracias a esta arquitectura, y a la funcionalidad de conexión con bases de datos—ya sean locales o en la nube—podemos almacenar y compartir datos del proceso de manera ágil y segura.
Hoy en día, la trazabilidad es un requisito imprescindible en la mayoría de los entornos industriales. Nuestras soluciones permiten registrar cada paso del proceso productivo y volcar esa información en las bases de datos del cliente, habilitando su posterior análisis y explotación. Todo esto con las garantías de seguridad necesarias, mediante autenticación y cifrado de datos. Además, los controladores modernos no solo están diseñados pensando en los fabricantes o programadores, sino también en los usuarios finales. Por eso, han evolucionado para facilitar el mantenimiento y reducir al mínimo los tiempos de inactividad.
Un claro ejemplo de esta evolución es nuestra innovadora tecnología Automation Playback, integrada en la familia de controladores NX5. Esta funcionalidad permite ‘retroceder en el tiempo’ para visualizar con exactitud qué ocurrió en caso de una parada de línea. Imagina una situación crítica en planta donde cada segundo cuenta: gracias a Automation Playback, el controlador NX5 actúa como una auténtica caja negra, registrando datos en tiempo real y permitiendo identificar el origen exacto del problema. Además, se pueden sincronizar cámaras externas con estos registros, obteniendo una visión completa del evento sin afectar el rendimiento del sistema. Esta capacidad de análisis en profundidad representa un punto de inflexión en la automatización industrial, reduciendo significativamente los tiempos de parada y facilitando la labor tanto de los fabricantes como de los usuarios finales.
2. Como mencionamos anteriormente, la trazabilidad de la producción se ha vuelto un requisito cada vez más común en los entornos industriales modernos. Esto incluye la necesidad de comunicarse con bases de datos, sistemas ERP o MES, e incluso recibir órdenes de fabricación directamente desde estos sistemas. En este contexto, las capacidades de comunicación de los PLCs han evolucionado significativamente.
Los controladores de nuestra plataforma Sysmac integran de forma nativa tecnologías clave como conexión directa con bases de datos, OPC UA y MQTT. Esto permite al cliente gestionar la información de forma sencilla, ya sea a través de un PC con base de datos local, o mediante sistemas de visualización como dashboards de OEE, empleando herramientas tan accesibles y ampliamente adoptadas como un bróker MQTT.
Hoy en día, el dato se ha convertido en un valor en sí mismo - el auténtico ‘oro del siglo XXI’. Por ello, es fundamental no solo capturarlo, sino también analizarlo y actuar en consecuencia. Los controladores de la familia Sysmac están diseñados para realizar análisis de datos en tiempo real, comparándolos con un modelo matemático previamente aprendido y tomando decisiones directamente a pie de máquina (Edge Computing).
Este enfoque mejora significativamente los tiempos de reacción: la recolección, análisis y respuesta a los datos ocurre localmente, sin necesidad de enviarlos a sistemas externos. Esto no solo agiliza el proceso, sino que incrementa la fiabilidad y autonomía del sistema. Este tipo de PLCs, equipados con algoritmos avanzados, se utilizan principalmente para garantizar la calidad del producto y habilitar un mantenimiento predictivo, asegurando una producción más eficiente, inteligente y resiliente.
3. En el pasado, los PLCs eran sistemas cerrados, donde tanto el hardware como el software pertenecían exclusivamente a un único fabricante. Sin embargo, este panorama ha cambiado de forma significativa en los últimos años. La adopción de estándares de programación como la IEC, ha contribuido a una mayor uniformidad en la forma de programar controladores entre diferentes proveedores. Para el usuario final, esto representa una gran ventaja: al utilizar lenguajes comunes, resulta mucho más fácil interpretar, mantener y transferir aplicaciones entre plataformas de distintos fabricantes.
Hablar de arquitecturas abiertas también implica hablar de comunicaciones abiertas. Protocolos como OPC UA permiten una comunicación eficiente, segura y estandarizada entre controladores de diferentes marcas. Esto facilita enormemente la integración entre distintas máquinas y sistemas dentro de una planta, habilitando una automatización más flexible, escalable e interoperable.
Además, el sector ha comenzado a adoptar nuevas soluciones como los SoftPLCs, es decir, controladores implementados completamente por software, capaces de ejecutarse sobre diversos sistemas operativos estándar. Esta tendencia abre nuevas posibilidades en términos de virtualización, escalabilidad y convergencia entre los mundos IT y OT. Si bien, es una tecnología nueva que hay que ver cómo evoluciona, ya que presenta también alguna limitación: conflictos con sistema operativo y capacidad de expansión principalmente. En cuanto a implicaciones para el usuario final debiéramos considerar:
o Se pueden integrar fácilmente dispositivos y sistemas de distintos proveedores.
o Es más fácil adaptar las soluciones a necesidades específicas del negocio.
o Posibilidad de usar hardware estándar (más barato que los PLC propietarios).
o Menor dependencia de un único proveedor.
o Los datos del proceso industrial se integran más fácilmente con sistemas informáticos de gestión.
o Esto permite mejores decisiones basadas en datos (Industria 4.0).
o Al abrir sistemas y conectarlos más, también se abren posibles puntos de ataque.
o Se requiere mayor atención a la seguridad informática industrial.
o Los equipos de mantenimiento deben tener conocimientos en software, redes y ciberseguridad, además de la automatización tradicional.
En resumen: los PLCs están evolucionando hacia sistemas más abiertos y flexibles, impulsados por la digitalización industrial. Esto trae muchas ventajas para los usuarios (más integración, menos costos, más datos), pero también implica nuevos desafíos, especialmente en seguridad y capacitación técnica.
4. La transformación digital y la llegada de la Industria 4.0 han impulsado una profunda evolución en el perfil del programador de PLCs. Tradicionalmente, estos profesionales eran expertos en automatización industrial, con sólidos conocimientos en sensores, variadores, y redes industriales como Profibus o DeviceNet. Dominaban lenguajes clásicos de programación como Ladder, Function Blocks (FBs) o Structured Text (ST). Hoy en día, ese perfil ha evolucionado hacia un rol mucho más amplio y multidisciplinario. Los programadores actuales no solo mantienen sus habilidades en automatización, sino que además dominan protocolos de comunicación modernos como OPC UA, MQTT o REST API. También poseen competencias en bases de datos y manejan lenguajes de programación avanzados como Python o C++.
En resumen, el programador de PLC ha dejado de ser únicamente un desarrollador de lógica de máquina para convertirse en un perfil híbrido, que integra conocimientos de automatización, redes, software, análisis de datos y ciberseguridad. Su papel es fundamental en la implementación y el éxito de los proyectos de Industria 4.0.
5. La convergencia entre los mundos IT y OT está marcando el rumbo de la evolución de los controladores industriales, que cada vez integran más ambas disciplinas:
En resumen, en los próximos cinco años los PLCs evolucionarán hacia sistemas más abiertos, inteligentes, conectados y orientados a los datos. El objetivo será facilitar la integración y escalabilidad, potenciar la toma de decisiones basada en datos, sin perder de vista la seguridad y la sostenibilidad como pilares fundamentales.
1. Una de las innovaciones más significativas ha sido la transición de la arquitectura clásica de los PLC hacia un modelo basado en PC, como el que ofrecemos en Beckhoff. Este enfoque ha permitido integrar en un único sistema el control lógico, el motion control e, incluso, en los últimos años, la visión artificial y la inteligencia artificial. De este modo, se elimina la necesidad de hardware especializado para cada tarea, lo que se traduce en una reducción de costes y una mejora en los tiempos de comunicación entre procesos.
2. Al haber evolucionado hacia sistemas basados en PC, se ha abierto un amplio abanico de posibilidades para su integración con tecnologías propias de la Industria 4.0, como la conexión directa con la nube, el edge computing o la ejecución de algoritmos complejos. Incluso es posible ejecutar software específico de estas tecnologías directamente sobre el propio PLC.
En Beckhoff ofrecemos un extenso conjunto de herramientas que permiten registrar datos de máquinas en funcionamiento, comunicando con ellas a través de múltiples buses de campo, y almacenar esta información en nubes públicas o privadas mediante estándares como OPC UA, MQTT o API REST. Además, si se desea procesar esta información directamente en el equipo -para obtener respuestas más rápidas-, está disponible la suite de herramientas TwinCAT Analytics, que permite ejecutar desde algoritmos clásicos de condition monitoring hasta modelos modernos de machine learning. Estas innovaciones permiten a los usuarios implementar mantenimiento predictivo, optimizar procesos e incluso tomar decisiones basadas en los datos recopilados, todo ello sin necesidad de recurrir a sistemas externos adicionales.
3. La tendencia actual es clara: los PLC están migrando hacia plataformas abiertas, escalables y completamente definidas por software. Beckhoff fue pionera en este enfoque con TwinCAT, un entorno que convierte nuestros PC industriales con sistema operativo en un potente sistema de control en tiempo real. Las implicaciones para los usuarios finales son muy positivas:
4. El perfil del profesional está evolucionando hacia el de un ingeniero híbrido, con competencias tanto en automatización como en tecnologías de la información (TI). Ya no es suficiente con dominar únicamente el lenguaje Ladder o diseñar una estructura básica de programa. Actualmente, se valoran conocimientos en:
No es imprescindible ser especialista en cada una de estas áreas, pero sí disponer de una base sólida que permita afrontar los retos actuales de la automatización industrial.
5. Entre las principales tendencias que se esperan en los próximos años, destacan:
En resumen, el PLC ya no es simplemente un ‘controlador lógico programable’: se está transformando en un auténtico hub inteligente de automatización industrial. En Beckhoff, trabajamos continuamente para liderar esta transformación y proporcionar a nuestros clientes las soluciones más avanzadas y preparadas para el futuro.
1. Justamente ahora, Mitsubishi Electric lanza un nuevo modelo de controlador, la serie MELSEC-MX, que incorpora y recopila un conjunto de innovaciones y requisitos reclamadas por los principales actores del mercado de la automatización. La integración de control de secuencia, control motion y red en un solo controlador, está revolucionando el diseño y funcionalidad de los PLC. Este controlador permite un control más rápido y preciso de máquinas multieje, mejorando la eficiencia y reduciendo el tiempo por paradas imprevistas. Por ejemplo, el modelo MX-R puede controlar hasta 256 ejes, lo que es ideal para aplicaciones complejas en la industria de automoción y de fabricación avanzada. Además, la tecnología CC-Link IE TSN (Time Sensitive Networking) permite una comunicación en tiempo real entre dispositivos, asegurando una sincronización precisa y reduciendo los tiempos de los ciclos de producción. Esto es especialmente útil en líneas de producción de alta cadencia donde la precisión es crucial.
2. Los PLC están evolucionando para integrarse con tecnologías de la Industria 4.0. Soportan CC-Link IE TSN para comunicación en tiempo real, lo que permite una sincronización precisa con ciclos de tiempos deterministas entre dispositivos. Además, se integran con IoT, usando protocolos avanzados OPC UA y MQTT, inteligencia artificial y análisis de datos en tiempo real, facilitando la creación de plantas inteligentes. Por ejemplo, el MELSEC MX puede recopilar y analizar datos de sensores en tiempo real para optimizar la producción y predecir fallos y anticiparse a paradas de máquina.
3. Los PLC están migrando hacia arquitecturas abiertas tipo OPC UA, MQTT y basadas en software, lo que permite una mayor interoperabilidad y flexibilidad. Esto significa que los usuarios finales pueden personalizar y actualizar sus sistemas más fácilmente. Por ejemplo, el MELSEC MX utiliza una plataforma de software en una única herramienta que, basada en diferentes tipos de lenguajes de programación (IEC61131-3), permite la integración con otros sistemas y dispositivos, facilitando la expansión y adaptación a nuevas necesidades. Además, la programación basada en etiquetas y estructuras mejora la legibilidad del programa y facilita la modularización y reutilización de código, con lo que reducimos el tiempo de desarrollo y mejoramos la calidad del software. Con herramientas como MELSOFT-MaiLab (nuestro software científico de datos) nos permiten el análisis y diagnóstico de datos utilizando IA, facilitando el mantenimiento predictivo y reduciendo tiempos de inactividad. La generación automática de parámetros de red y la distribución automática de parámetros cuando un dispositivo se enciende o se vuelve a conectar simplifican la configuración y el mantenimiento del sistema.
Como ejemplo, en el nuevo MELSEC MX, la comunicación cifrada y autenticación de usuarios entre el PLC y los sistemas de supervisión y control aguas arriba, protegen los activos contra ciberataques asegurando que los datos y sistemas estén seguros y operativos. En cuanto a la transformación digital que tanto oímos hablar últimamente, poner el ejemplo de nuestro software MELSOFT-GEMINI y MELSOFT-Mirror, que nos permiten realizar las simulaciones avanzadas que replican procesos de fabricación reales en un espacio virtual a través de gemelos digitales permiten adelantar el diseño de instalaciones y máquinas y diseñar sistemas de producción antes de adquirir ningún hardware. Igualmente, estos gemelos digitales nos permiten realizar multitud de pruebas de estrategia de producción antes de optar por la opción más eficiente.
4. El perfil del profesional que trabaja con PLC necesitará cambiar. Ahora se requieren habilidades en programación avanzada, ciberseguridad y análisis de datos, además de conocimientos en integración de sistemas y tecnologías emergentes. Por ejemplo, un ingeniero de automatización debe ser capaz de programar en lenguajes como Ladder Diagram y Structured Text, y también debe entender cómo proteger los sistemas contra ciberataques. La capacidad de trabajar con herramientas de simulación y gemelos digitales también es cada vez más importante, ya que permite probar y optimizar sistemas antes de su implementación.
5. En los próximos años, se espera una mayor adopción de los gemelos digitales, el mantenimiento predictivo y sistemas basados de alguna marera en inteligencia artificial. Estas tecnologías, y una conectividad avanzada, permitirán a las empresas mejorar la eficiencia y reducir los costos operativos. Además, la integración con sistemas de ciberseguridad avanzados y la capacidad de realizar análisis en tiempo real garantizarán que los sistemas sean seguros y eficientes. Los desarrollos basados en modelos (MBD) y la generación automática de código serán cada vez más comunes. Otro aspecto interesante será el uso creciente de herramientas como MATLAB/Simulink para la verificación de algoritmos y la generación de bloques de funciones (FB) que reducirán el tiempo y el esfuerzo de programación, minimizando errores y mejorando la calidad del software.
1. Hay varias que parecen, pero realmente no lo son y, que han sido relevantes en lo que estamos viviendo hoy. En nuestro caso, cuando en 2017 lanzamos la tecnología PLCnext ya pensábamos que sería clave en los PLC de hoy:
Realmente, todas estas tendencias han sido requeridas para sostener la implantación de la Industria 4.0, pero el verdadero antes y después, es ofrecer hoy al usuario de PLC una tecnología con una adaptabilidad limitada para lo que pueda venir y que la tranquilidad del usuario sea máxima tanto desde el punto de vista de la inversión como del desarrollo, sin tener que cambiarla cada pocos años. Y desde Phoenix Contact pensamos que esto ya existe.
2. Prácticamente todos los fabricantes estamos lanzando al mercado PLC desde nuestra gama más baja con capacidad de comunicación en protocolos como OPC UA o MQTT, claves en el despliegue de Industria 4.0 e IoT y la interacción con bases de datos o sistemas cloud.
Por otro lado, ante la demanda creciente de visión artificial, machine learning y Edge Computing, se está desarrollando desde hace varios años una mayor gama de PLC en formato PC para poder tener la capacidad de gestionar, con alto rendimiento y velocidad, un gran volumen de datos y la posibilidad de implementar varias tarjetas de red para segmentar entre capa OT e IT, inclusión de sistemas operativos basados en Linux con capacidad de tiempo real y la posibilidad de instalar herramientas externas abiertas en la parte accesible, como PC para poder gestionar en un mismo HW ambas funcionalidades de PLC+PC y desplegar eficazmente la funcionalidad de Edge o Gateway entre redes.
3. Para nosotros, esta migración debería de estar más avanzada en la industria, pero por nuestros años de experiencia aquí, entendemos que no es tan fácil llevarla a cabo. En Phoenix Contact lanzamos con diferentes patentes PLCnext en 2017, y entonces llegó el primer control industrial del mercado basado en arquitectura abierta que permitía desde entonces programar en multiplataforma y en lenguaje de alto nivel con un sistema operativo Linux accesible que dotaba la posibilidad de hacer que coexistieran de forma estable y consistente el despliegue de apps en paralelo al funcionamiento del PLC.
Las implicaciones de este cambio gradual son muchas, pero la principal es que hay una línea cada vez más difusa entre las habilidades y los conocimientos previos que se necesitan para acceder a programar un PLC, pues unos PLC con estas arquitecturas hoy día se pueden programar, manteniendo su determinismo, directamente desde C++,C# con Eclipse o Microsoft Visual Estudio sin tener conocimientos necesariamente del estándar IEC 61131. Pero también es posible que el HW se pueda programar con texto estructurado, bloques de funciones o diagrama de contactos o, que le cargues programas directamente desde otras herramientas diferentes a nuestro PLCnext Engineer, como por ejemplo Codesys.
Dentro de todo esto, será natural la evolución hacia los PLC Virtuales que permitan asignar progresivamente recursos del PC si la aplicación va aumentando o migrar rápidamente la aplicación a otros HW si las necesidades de procesamiento y funcionalidades se incrementan.
4. En relación a mi respuesta anterior, este cambio a arquitectura abierta hace que quizás la programación de PLC no sea algo ya tanto del mundo del técnico electrónico, como cada vez más del mundo del técnico IT. Y aquí entramos a valorar que ya no es solo conocer diferentes lenguajes de programación y dominar conceptos de redes de comunicación, sino también es valorable dominar aplicaciones software de uso libre y conocimientos en herramientas tipo Grafana, Node Red, Dockers, etc. Algo que hace 10 años no era en nuestro sector tan popular y con lo que resultaba extraño construir una demo o aplicación.
5. Que aún no estemos viendo pero que vayan a llegar fuerte sin duda en estos 3- 5 años destacaría tres:
1. En los últimos años, la principal innovación ha sido la evolución del PLC como fuente estructurada de datos dentro del ecosistema digital de planta, más allá de su función clásica como controlador lógico. La incorporación de capacidades de conectividad estándar (OPC UA, MQTT, Modbus TCP), así como la integración directa con gateways edge como AWS IoT SiteWise Edge, permite que los PLC se conviertan en nodos inteligentes que alimentan arquitecturas cloud-native.
Además, el diseño moderno de los PLC incorpora funciones de seguridad embebidas, diagnósticos avanzados y capacidades de sincronización temporal, lo que ha facilitado su explotación en sistemas de analítica, gemelo digital y mantenimiento predictivo, marcando así un antes y un después en su funcionalidad.
2. Los PLC han dejado de ser elementos aislados en un sistema jerárquico para convertirse en puntos de conexión directa con la nube. Esta evolución se materializa en tres grandes líneas:
Esta evolución posiciona al PLC como parte activa de un sistema de orquestación inteligente del proceso industrial.
3. Estamos asistiendo a una transición clara hacia arquitecturas abiertas, en las que los PLC forman parte de un ecosistema interoperable. Aunque no desaparecen los entornos propietarios, cada vez más fabricantes adoptan protocolos estándar y exponen sus datos a través de interfaces compatibles con servicios de cloud computing, APIs REST o brokers MQTT. Para los usuarios finales, esto se traduce en:
Esto abre la puerta a un nuevo paradigma, donde las decisiones ya no se toman únicamente en el SCADA, sino que se trasladan a un entorno global e inteligente.
4. El perfil del técnico o ingeniero de automatización ya no puede limitarse a la programación Ladder o al diseño de HMI. En el enfoque innovador, el profesional que trabaja con PLC debe adquirir competencias en:
En definitiva, el profesional de hoy necesita combinar visión operativa con capacidades digitales, formando parte activa del proceso de transformación hacia la Industria 4.0.
5. Entre las principales tendencias destacan:
En resumen, los PLC evolucionarán de dispositivos de automatización a elementos activos en la arquitectura digital, alineados con el negocio, la eficiencia operativa y la sostenibilidad.
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Este artículo aparece publicado en el nº 564 de Automática e Instrumentación págs 40 a 49.
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