🤖 M3.1 Arquitectura del Hardware

1. Unidad Central de Proceso (CPU)

La CPU S7-1200 integra funciones tecnológicas compactas. Es vital diferenciar entre su "Memoria de carga" (no volátil) y "Memoria de trabajo" (volátil).

La Unidad Central de Proceso (CPU) actúa como el director de orquesta del sistema. No solo ejecuta lógica, sino que en la Industria 4.0 actúa como servidor web, cliente OPC UA y gestor de seguridad cibernética.

Componentes críticos de la CPU

• Procesador: Responsable de la velocidad de ejecución (medida en nanosegundos por instrucción).
• Memoria:
  • Memoria Imagen de E/S: Una "foto" instantánea de las entradas antes de ejecutar el código.
  • Memoria Retentiva: Capaz de guardar valores (contadores de piezas, horas de uso) aunque se vaya la luz.
• Watchdog (Perro Guardián): Temporizador de seguridad. Si el programa entra en un bucle infinito y supera el tiempo máximo de ciclo (ej. 150ms), el Watchdog detiene la CPU para evitar accidentes.

El Ciclo de Scan (Lectura Cíclica)

A diferencia de un ordenador convencional, el PLC no espera eventos; los busca constantemente. Entender esto es clave para detectar flancos y señales rápidas.

El ciclo es secuencial: 1) Lee entradas físicas -> 2) Ejecuta lógica -> 3) Escribe salidas físicas. Todo esto ocurre en milisegundos.

2. Módulos de Entradas y Salidas (E/S)

La correcta selección de los módulos define la capacidad del sistema para "sentir" y "actuar".

Entradas y Salidas Digitales (Discretas)

Solo entienden dos estados: Todo o Nada (0V o 24V). Se utilizan para:

• Pulsadores de marcha/paro.
• Detectores inductivos o fotoeléctricos.
• Bobinas de contactores para arrancar motores.

Entradas y Salidas Analógicas

Trabajan con un rango de valores (ej. 0 a 27648 en Siemens). Son necesarias para medir:

• Niveles: Altura de agua en un tanque (0% a 100%).
• Temperatura: Sondes PT100 o Termopares.
• Velocidad: Referencia para un variador de frecuencia (0-10V).

Los módulos analógicos requieren cableado apantallado para evitar ruido eléctrico en la señal.

3. Módulos Especiales y Comunicaciones

Hoy en día, un PLC aislado no sirve de mucho. Los módulos de comunicación (Profibus, Profinet, Modbus) son esenciales.

Para tareas que requieren velocidad extrema o precisión matemática, la CPU descarga el trabajo en módulos dedicados:

• HSC (High Speed Counter): Para leer encoders de posicionamiento que envían miles de pulsos por segundo (demasiado rápido para el ciclo de scan normal).
• Módulos de Pesaje: Para células de carga en básculas industriales.
• Gateway IoT: Para subir datos directamente a la nube (MQTT, Azure, AWS).