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Simulación y herramientas gratuitas de PLC: OpenPLC

Cómo practicar y validar programas de PLC sin hardware: OpenPLC, simuladores de fabricante y entornos de prueba; qué permiten y qué no sustituyen.

Por Shadai García, CEO e ingeniero de protecciones de Tiza Group.

editorcompilarST · LD · FBDruntimePC o RPiel mismo programa, sin cambios,corre en el simulador o en el equipo realciclo de scan en el runtime:leer entradas → programa → escribir salidasruntimePC o RPiE/S simuladasmodeloE/S físicasprocesoprobando sin riesgoen la instalación realprimero se simula, después se conecta al equipoCadenaEditorCompilaciónRuntimeE/SProceso© tizagrp.comeditorcompilarST · LD · FBDruntimePC o RPiel mismo programa, sin cambios,corre en el simulador o en el equipo realciclo de scan en el runtime:leer entradas → programa → escribir salidasruntimePC o RPiE/S simuladasmodeloE/S físicasprocesoprobando sin riesgoen la instalación realprimero se simula, después se conecta al equipoCadenaEditorCompilaciónRuntimeE/SProceso© tizagrp.com
Simulación de PLC: editor, compilación y runtime con E/S simuladas o físicas sobre un modelo de proceso. Ubicación en el sistema y principio de funcionamiento. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Un programa de PLC puede escribirse y probarse sin controlador físico con simuladores de los fabricantes y con entornos abiertos como OpenPLC, que soporta los cinco lenguajes de la IEC 61131-3 y corre en Windows, Linux, Raspberry Pi y varias placas. La simulación valida la lógica, no el tiempo real ni el cableado.

Respuesta corta

No hace falta tener un controlador sobre la mesa para aprender a programar ni para validar la lógica de un proyecto. Hay tres caminos: los simuladores de los fabricantes (que ejecutan el programa de su propia marca), los controladores por software como OpenPLC, de código abierto, y los modelos de planta que reproducen el proceso para cerrar el lazo. Ninguno sustituye a las pruebas con el equipo real, pero reducen el tiempo de puesta en servicio y evitan descubrir errores de lógica con el motor ya cableado.

OpenPLC

OpenPLC es un proyecto de código abierto con dos piezas:

  • Editor: una aplicación de escritorio, disponible para Windows, Linux y macOS, para escribir programas en los cinco lenguajes de la IEC 61131-3.
  • Runtime: el programa que ejecuta lo compilado. Corre como controlador por software en Windows o Linux, y en hardware como Raspberry Pi, algunas placas Arduino, ESP8266 y ESP32, entre otras plataformas que menciona el proyecto.

La licencia es de código abierto, sin pago de licencia por el software. Sus autores declaran la versión 3 del repositorio principal en fin de vida y desarrollan un sucesor. Antes de basar un proyecto en ella, revise en el repositorio oficial cuál versión sigue con mantenimiento.

Usos razonables: formación, prototipos de lógica, demostraciones, bancos de pruebas y proyectos de bajo riesgo. Para procesos donde la falla pone en peligro a personas o a la producción, se usa un controlador industrial con soporte del fabricante.

Simuladores de fabricantes

Los grandes fabricantes ofrecen un simulador que ejecuta el programa de su propio controlador en el computador, con un panel para activar entradas y observar salidas. Algunos publican además cursos y libros de formación con cuenta registrada, como el material educativo de Siemens. Otros ofrecen el software de programación en versión de evaluación por un periodo limitado. Las condiciones cambian: consulte el sitio del fabricante y no dé por hecho que se pueden usar con fines comerciales.

OpciónQué simulaLímite
Simulador del fabricanteEl programa de su marca, con entradas y salidas manualesSolo esa marca; sin el proceso
Controlador por software (OpenPLC y similares)Ejecución en un computador o placaMenos soporte y certificaciones que un controlador industrial
Modelo de procesoUn tanque, una banda o un motor simulados que responden a las salidasHay que construirlo; su fidelidad define el valor de la prueba
Hardware real en bancoControlador, módulos y botoneras realesCuesta más y exige montaje

Qué se valida en simulación y qué no

¿Qué se puede probar sin el equipo real?
  • ¿Se trata de la lógica (enclavamientos, secuencias, estados)?
    • Sí: Simulación, activando entradas y verificando salidas
    • No: ¿Es el tiempo de respuesta, el ruido o el cableado?
      • Sí: Solo se prueba con el equipo real
      • No: Se evalúa con un modelo de proceso si es necesario

Se valida bien: la lógica de enclavamientos, las secuencias, las alarmas, los cálculos de escalado y la lógica de modos. No se valida: cableado, polaridad, ruido, tiempos reales de contactores y válvulas, comunicación con equipos externos, comportamiento ante cortes de tensión. Estas verificaciones corresponden a las pruebas de campo.

Ejemplo ilustrativo: probar el marcha-paro del motor de 15 kW

Datos supuestos: lógica de marcha-paro del motor de 15 kW, 400 V (ver ladder), cargada en un simulador.

PruebaEntradasSalida esperada
ArranquePulsar marcha con paro y térmico sanosSalida del contactor activa
RetenciónSoltar marchaLa salida sigue activa
ParoPulsar paroLa salida cae
TérmicoAbrir el contacto del térmico en marchaLa salida cae
Rotura de cableSimular paro abiertoEl motor no arranca
ReinicioParar y arrancar el simulador con la salida activaEl motor no arranca solo

Estas seis pruebas toman minutos en simulación y evitan descubrir un error con el motor en marcha. El mismo cuadro, ejecutado después en el tablero real, se convierte en el protocolo de pruebas de la puesta en servicio.

Un flujo de trabajo razonable

  1. Definir la lógica y las pruebas esperadas antes de programar.
  2. Programar con símbolos y bloques por equipo.
  3. Simular cada bloque con sus casos, incluidas las fallas.
  4. Probar el conjunto, con un modelo simple del proceso si el lazo importa.
  5. Cargar en el controlador real, sin carga de potencia, y verificar las entradas y salidas punto a punto.
  6. Probar con el proceso, de forma gradual.
  7. Guardar el respaldo del programa y la documentación final.

Qué aporta un modelo de proceso

Con el programa bajo prueba, el modelo hace de «planta virtual»: cuando la salida de la bomba se activa, el nivel de un tanque simulado sube; cuando el nivel llega al sensor, la entrada correspondiente cambia. Eso permite probar secuencias completas, tiempos de vigilancia y respuestas a fallas simuladas (sensor atascado, válvula que no abre) sin tocar el equipo. El modelo no necesita ser exacto en la física; basta con que reproduzca el comportamiento cualitativo y los tiempos aproximados. Si el modelo es demasiado optimista, la prueba da una confianza falsa: por eso se contrasta con los tiempos reales en la puesta en servicio.

Uso de la simulación en formación

Para aprender, el recorrido más sencillo es empezar con lógica combinacional (enclavamientos), seguir con temporizadores y contadores (temporizadores y contadores), luego secuencias y, por último, escalado analógico y regulación. Cada ejercicio se acompaña de una tabla de pruebas como la del ejemplo. Un buen ejercicio es programar el mismo problema en dos lenguajes y comparar la claridad de cada solución.

Licencias y condiciones de uso

Cada herramienta tiene sus condiciones. El software de código abierto se rige por su licencia, que en el caso de OpenPLC es de tipo copyleft: quien distribuya modificaciones debe respetar sus términos. El material de formación de los fabricantes suele permitir el uso educativo, y su uso comercial o su redistribución dependen de las condiciones que el fabricante publica. Los libros abiertos tienen licencias propias; por ejemplo, el texto de Hugh Jack sobre PLC se publica con una licencia que exige atribución y excluye el uso comercial. Antes de integrar una herramienta en un proyecto de un cliente, se revisa la licencia y se guarda constancia de la versión usada. Además, se verifica que el controlador final no dependa de software de evaluación.

Errores frecuentes

  • Dar por cierta una lógica solo porque pasó la simulación.
  • Simular únicamente el camino feliz, sin fallas ni condiciones simultáneas.
  • Usar versiones de evaluación con fines comerciales sin revisar la licencia.
  • Confundir un prototipo con un sistema industrial.
  • No respaldar el proyecto al terminar las pruebas.
  • Olvidar que el simulador no reproduce el tiempo de scan de un controlador físico.
  • Cargar al controlador sin verificar que la versión corresponde a la probada.
  • No documentar las pruebas que se hicieron.

Lista de verificación

  • Lista de pruebas definida antes de programar.
  • Casos de falla incluidos (rotura de cable, disparo, pérdida de señal).
  • Reinicio tras corte de energía simulado.
  • Licencia de la herramienta revisada para el uso previsto.
  • Resultado de pruebas registrado.
  • Programa final respaldado con fecha y versión.
  • Verificación en campo planificada, no sustituida por la simulación.

Dudas técnicas frecuentes

  • ¿Qué se necesita para empezar con OpenPLC?: un computador y el editor; para pruebas con señales físicas, una placa compatible.
  • ¿Se puede conectar un simulador a una HMI?: muchos controladores por software exponen sus datos por redes industriales, como Modbus RTU y TCP, y una HMI puede leerlos.
  • ¿Hay simuladores de procesos?: existen herramientas de modelado; también se puede programar un modelo sencillo en el propio PLC.
  • ¿Sirve para certificar un programa?: no. La certificación o aceptación del sistema se hace con pruebas formales.

Cómo le ayudamos

La simulación reduce el riesgo, pero el sistema se acepta con pruebas de campo, protocolos y registros. En Tiza Group hacemos el diseño del control, las pruebas y la puesta en servicio con documentación trazable. Vea diseño de ingeniería y estudios y pruebas y puesta en servicio, o escríbanos por contacto.

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Referencias

  • OpenPLC, repositorio del proyecto en GitHub (licencia GPL-3.0, versión 3 marcada como fin de vida).
  • CNX Software, artículo sobre OpenPLC y sus plataformas compatibles (2022).
  • Siemens SCE, documentos de formación (acceso con cuenta).
  • Hugh Jack, Automating Manufacturing Systems with PLCs (CC BY-NC-SA 3.0 US).

Preguntas frecuentes

¿Qué es OpenPLC?

Un proyecto de código abierto con un editor de programas y un runtime que se ejecuta en computadores y placas como Raspberry Pi. Soporta los cinco lenguajes de la IEC 61131-3. Es útil para formación, prototipos y proyectos no críticos.

¿Un programa que funciona en simulación funcionará en la planta?

La lógica sí, si el simulador reproduce bien las señales. No se prueba el cableado, el tiempo de scan real, el ruido eléctrico ni el comportamiento de los equipos. La puesta en servicio con el equipo real sigue siendo necesaria.

¿Se puede usar OpenPLC en una instalación industrial?

Para aplicaciones críticas conviene un controlador industrial con soporte, certificaciones y garantías. OpenPLC se usa sobre todo para aprender, simular y construir prototipos.

¿Los simuladores de fabricante son gratuitos?

Depende. Algunos fabricantes ofrecen versiones de evaluación por tiempo limitado, material de formación con cuenta registrada o software con licencia de pago. Las condiciones cambian y se consultan en el sitio del fabricante.

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