El PLC es un controlador programable que en una subestación automatiza procesos que no son protección: servicios auxiliares, transferencias automáticas, deslastre de carga y enfriamiento de transformadores. Se programa con los lenguajes de IEC 61131-3 y convive con los controladores de bahía, que son los que mandan los equipos de alta tensión y aplican sus enclavamientos.
Qué es y dónde está
Un PLC (controlador lógico programable) es un computador industrial que lee entradas, ejecuta un programa de forma cíclica y actualiza salidas. En una subestación no protege ni reemplaza a los relés: automatiza procesos de apoyo que necesitan secuencias, temporizadores y lógica.
Se encuentra en el tablero de servicios auxiliares, en el gabinete de control de enfriamiento del transformador, en el tablero de transferencias o en el sistema de control de una planta industrial que incluye su propia subestación.
Partes principales
- CPU con memoria de programa y de datos.
- Módulos de entradas y salidas digitales y analógicas (por ejemplo 4–20 mA de temperaturas o niveles).
- Fuente de alimentación, que en subestaciones conviene tomar de la corriente continua de la batería.
- Módulos de comunicación: Modbus, Ethernet industrial y, en algunos modelos, IEC 61850. Schneider Electric, por ejemplo, ofrece para su Modicon M580 un módulo con cliente y servidor MMS y GOOSE.
- Software de ingeniería del fabricante con los lenguajes de IEC 61131-3.
Cómo funciona
El PLC trabaja por ciclos de barrido: lee todas las entradas, ejecuta el programa y escribe las salidas. El tiempo de ciclo depende del tamaño del programa y de la CPU, y suele ser suficiente para automatismos de segundos o cientos de milisegundos, no para disparos de protección.
Lenguajes. IEC 61131-3, cuya cuarta edición se publicó en 2025, define el texto estructurado (ST) como lenguaje textual, el diagrama de contactos (LD) y el diagrama de bloques de función (FBD) como lenguajes gráficos, y el diagrama funcional secuencial (SFC) para estructurar el programa por etapas y transiciones. La lista de instrucciones (IL), declarada obsoleta en 2013, ya no figura en la edición de 2025.
Usos típicos en subestaciones e industria:
- Servicios auxiliares: transferencia automática entre dos fuentes de corriente alterna y arranque de la planta de emergencia.
- Deslastre de carga: el relé de frecuencia 81 detecta la baja frecuencia y el PLC, o el propio relé, abre las cargas por etapas según las prioridades de la planta. En plantas industriales también se hace deslastre por pérdida de una fuente, con un balance de potencia calculado en el PLC.
- Enfriamiento del transformador: arranque por etapas de ventiladores y bombas según la temperatura y la carga, y alternancia de grupos para repartir horas de uso.
- Automatismos de planta: secuencias de arranque de motores grandes, bombeo, compresores.
PLC frente al controlador de bahía
El controlador de bahía está hecho para mandar equipos de alta tensión: lee posiciones como puntos dobles, manda con selección previa, verifica sincronismo, aplica enclavamientos de bahía y de estación y se integra de forma nativa en IEC 61850 con nodos como CSWI y CILO. También tiene lógica programable, pero dentro de un equipo diseñado y ensayado para el ambiente de la subestación.
El PLC es más flexible para procesos largos y muchas entradas y salidas, y es el estándar en la industria. La regla práctica: los equipos de potencia de la subestación los manda el controlador de bahía; los procesos auxiliares y de planta, el PLC; las protecciones, siempre el relé.
| Equipo | Qué le corresponde |
|---|---|
| Controlador de bahía | Los equipos de potencia de la subestación: puntos dobles, mando con selección previa, sincronismo, enclavamientos e IEC 61850 nativo (CSWI, CILO) |
| PLC | Los procesos auxiliares y de planta: secuencias largas y muchas entradas y salidas |
| Relé de protección | Las protecciones, siempre |
Variantes y criterios de selección
- PLC compacto para un tablero de transferencias o de enfriamiento.
- PLC modular con remotas de entradas y salidas para servicios auxiliares grandes.
- PLC redundante con CPU en reserva caliente (hot standby) donde la parada del proceso es crítica.
- RTU con lógica programable, que combina telecontrol y automatismo en el mismo equipo.
Para elegir, revise el número y tipo de entradas y salidas, el tiempo de respuesta que pide el proceso, la tensión de alimentación disponible, los protocolos hacia el sistema de control y si el equipo soporta las condiciones electromagnéticas del sitio.
Datos clave de especificación
- Número de entradas y salidas, con reserva.
- Alimentación desde corriente continua de la subestación.
- Tiempo de ciclo con el programa completo.
- Protocolos: Modbus, IEC 61850, IEC 60870-5-104 o DNP3, según el sistema.
- Redundancia de CPU, fuente y red.
- Estampa de tiempo de eventos y sincronización.
Integración con protección y control
El PLC entrega estados y alarmas al SCADA o HMI por Modbus o IEC 61850, o a través del gateway. Cuando recibe órdenes de un relé, como en un deslastre, conviene que esa orden llegue por contacto cableado o por GOOSE, no por un protocolo de sondeo lento. Si el PLC tiene módulo IEC 61850, su lógica aparece en el modelo de datos como nodos genéricos (GGIO para entradas y salidas, GAPC para control automático genérico) salvo que el fabricante use nodos específicos.
Pruebas en puesta en servicio y mantenimiento
- Punto a punto de cada entrada y salida con el equipo real.
- Pruebas funcionales de cada secuencia: transferencia y retransferencia, cada etapa de deslastre, arranque de cada grupo de enfriamiento.
- Pérdida de alimentación y de comunicación: el PLC debe quedar en un estado seguro definido.
- Conmutación de redundancia, si la hay.
- Respaldo del programa antes y después de cualquier cambio, con control de versiones.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Transferencia que no ocurre: revise primero la señal de tensión de cada fuente y la posición de los interruptores que lee el PLC.
- Programa modificado en sitio sin respaldo: compare la versión cargada con la última aprobada.
- Entradas que rebotan por cableado largo o mala tierra.
- Pérdida de comunicación con el SCADA por cambio de direcciones o de mapa Modbus.
- Batería de memoria agotada en modelos que la usan.
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Referencias
- IEC 61131-3: controladores programables, lenguajes de programación.
- IEC 61131-2: controladores programables, requisitos y ensayos del equipo.
- IEC 61850-7-4: nodos lógicos (GGIO, GAPC, CSWI, CILO).
- IEEE C37.117-2007: guía para la aplicación de relés en el deslastre de carga y la restauración por frecuencia anormal.
- IEC 62381: pruebas FAT, SAT y SIT de sistemas de automatización.
Preguntas frecuentes
¿Puede un PLC reemplazar al controlador de bahía?
En subestaciones industriales pequeñas a veces lo hace, pero no es lo habitual en alta tensión. El controlador de bahía está hecho para mandar interruptores y seccionadores, con posiciones dobles, selección previa, verificación de sincronismo y enclavamientos IEC 61850. El PLC se reserva para procesos auxiliares y automatismos de planta.
¿Qué lenguajes de programación define IEC 61131-3?
El texto estructurado (ST) como lenguaje textual, el diagrama de contactos (LD) y el diagrama de bloques de función (FBD) como lenguajes gráficos, y el diagrama funcional secuencial (SFC) para organizar programas por etapas. La lista de instrucciones (IL) ya no figura en la edición de 2025.
¿Por qué no se usa un PLC para disparar por protección?
Porque un relé de protección está diseñado, ensayado y certificado para medir corriente y tensión y disparar en tiempos y con una seguridad que la norma de relés exige. Un PLC puede ejecutar un deslastre por orden de un relé de frecuencia, pero la detección debe hacerla el relé.