Resumen

El diseño y la programación de sistemas de automatización industrial que integran PLC y HMI son esenciales para optimizar el control, la eficiencia y la seguridad en plantas y procesos productivos. Los Controladores Lógicos Programables (PLC) permiten ejecutar instrucciones precisas para el control de maquinaria y procesos, utilizando lenguajes de programación como Ladder, que facilitan tanto la implementación como la comprensión de la lógica de control.

Por su parte, las Interfaces Hombre-Máquina (HMI) proporcionan una plataforma visual que permite a los operadores supervisar el estado del sistema en tiempo real, realizar ajustes operativos y detectar fallos de manera rápida y eficiente. La correcta integración y comunicación entre el PLC y la HMI resulta clave para asegurar un funcionamiento continuo, confiable y sin errores, minimizando interrupciones y mejorando la capacidad de respuesta ante fallas o eventos inesperados.

Este artículo ofrece una descripción detallada del proceso de diseño y programación de ambos componentes, así como los beneficios derivados de su implementación conjunta. Los resultados evidencian que una programación bien estructurada no solo mejora la precisión y velocidad del control, sino que también reduce errores, incrementa la seguridad operativa y facilita el mantenimiento y la escalabilidad del sistema.

Palabras clave: Programación de automatización industrial


Abstract

The design and programming of industrial automation systems that integrate PLCs and HMIs are essential for optimizing control, efficiency, and safety in plants and production processes. Programmable Logic Controllers (PLCs) allow the execution of precise instructions for controlling machinery and processes, using programming languages ​​such as Ladder, which facilitate both the implementation and understanding of control logic.

Human-Machine Interfaces (HMIs), meanwhile, provide a visual platform that allows operators to monitor system status in real time, make operational adjustments, and detect faults quickly and efficiently. Proper integration and communication between the PLC and HMI is key to ensuring continuous, reliable, and error-free operation, minimizing interruptions and improving the response capacity to failures or unexpected events.

This article offers a detailed description of the design and programming process for both components, as well as the benefits derived from their joint implementation. The results show that well-structured programming not only improves control accuracy and speed, but also reduces errors, increases operational safety, and facilitates system maintenance and scalability.

Keywords: Industrial automation programming


Introducción

Figura 1: Imagen de PLC y HMI
Figura 1: Imagen de PLC y HMI

La automatización industrial ha transformado la forma en que se controlan y supervisan los procesos productivos, permitiendo mayor eficiencia, precisión y seguridad. En este contexto, el uso de Controladores Lógicos Programables (PLC) junto con Interfaces Hombre-Máquina (HMI) se ha consolidado como una solución clave para el diseño de sistemas de control modernos. Estos dispositivos permiten no solo el control automatizado de maquinaria, sino también una interacción visual efectiva con el operario.

Este trabajo se centra en el desarrollo de un sistema automatizado en el que se integran ambos elementos, haciendo énfasis en la programación y comunicación entre ellos. A través de la investigación, se lograron nuevos avances en la estructuración lógica del código de control y en la creación de interfaces más intuitivas, capaces de mejorar la operatividad del sistema y facilitar su mantenimiento. Asimismo, se incorporaron prácticas de diseño modular que permiten una futura expansión o reconfiguración del sistema sin alterar su funcionamiento general.

El objetivo principal de este trabajo es diseñar y programar un sistema de automatización industrial que integre PLC y HMI de manera eficiente, resaltando los beneficios de su implementación conjunta. Además, se busca demostrar cómo una programación clara y estructurada puede mejorar el rendimiento, la adaptabilidad y la estabilidad del sistema automatizado.


Metodología

La presente investigación se enmarca dentro de un enfoque cuantitativo-experimental, con el objetivo de diseñar, programar e implementar un sistema de automatización industrial funcional. Para ello se utilizaron técnicas de observación directa y registro sistemático de datos durante la ejecución del sistema.

El equipo utilizado incluyó un PLC Siemens 12/24RCE, una pantalla HMI Kinco GL070E, una fuente de alimentación de 24VDC, sensores inductivos, pulsadores, contactores, relés, y una laptop con software LOGO!Soft Comfort V8.4, TIA Portal V17 para programación del PLC, y Kinco DTools para diseño de las pantallas HMI. La comunicación entre ambos dispositivos se estableció a través del protocolo Modbus TCP/IP.

El procedimiento se desarrolló en las siguientes fases:

  1. Diseño del esquema eléctrico: Distribución de señales de entrada/salida digital y cableado de potencia.
  2. Programación del PLC: Desarrollo en lenguaje Ladder, incluyendo lógicas de arranque/parada, control de salidas y condiciones de seguridad.
Figura 2: Programa en Escarela (Ladder)
Figura 2: Programa en Escarela (Ladder)
  1. Configuración del HMI Kinco, creación de pantallas gráficas con botones, indicadores de estado, visualización de variables y alarmas.
Figura 3: Imagen de Programación de HMI)
Figura 3: Imagen de Programación de HMI)
  1. Establecimiento de la comunicación entre el PLC Siemens y el HMI Kinco mediante parámetros Modbus.
Figura 4: Imagen de comunicación y Modbus
Figura 4: Imagen de comunicación y Modbus
  1. Pruebas funcionales del sistema en distintos escenarios de operación, documentando respuestas del sistema, tiempos de reacción y fallos detectados.
  2. Análisis de datos de forma descriptiva para evaluar el cumplimiento de los objetivos planteados.

La metodología detallada garantiza la reproducibilidad del sistema por otros investigadores que cuenten con equipos equivalentes y los mismos entornos de programación.


Resultados

Durante la implementación del sistema de automatización se logró integrar exitosamente la programación del PLC Siemens con la interfaz HMI Kinco, permitiendo el control y monitoreo de un proceso simulado en tiempo real. Las principales funciones desarrolladas incluyeron encendido y apagado de actuadores mediante pulsadores físicos y virtuales, señalización de alarmas, y visualización de estados de sensores en la pantalla HMI.

Figura 5: Imagen de Funcionamiento
Figura 5: Imagen de Funcionamiento

Los datos registrados durante las pruebas mostraron una respuesta promedio del sistema de 90 ms, sin errores de comunicación. El sistema fue capaz de mantener el control de los dispositivos conectados bajo diferentes condiciones, incluyendo activación manual y simulación de fallos de sensor.

A continuación, se presenta una tabla con las principales variables observadas:

Tabla 1: Tabla de principales Variables
Tabla 1: Tabla de principales Variables

Además, las pantallas HMI mostraron un diseño intuitivo, con acceso rápido a comandos básicos, lo que facilitó su operación incluso por usuarios sin formación técnica avanzada.


Discusión

Los resultados obtenidos evidencian que es posible implementar un sistema de automatización confiable combinando tecnologías de diferentes fabricantes, siempre que se utilicen protocolos estándar como Modbus TCP/IP. Uno de los aportes más relevantes fue la correcta configuración del intercambio de datos entre el PLC Siemens y la HMI Kinco, permitiendo una comunicación fluida sin pérdida de información. La lógica de programación modular desarrollada en el PLC permitió ampliar el sistema con facilidad, lo cual representa un valor importante para la escalabilidad futura. A pesar de los buenos resultados, una limitación observada fue la necesidad de ajustes finos en los parámetros de comunicación para evitar retardos o bloqueos al momento de iniciar múltiples acciones en simultáneo. Este estudio también abre la puerta a nuevas investigaciones sobre la integración de tecnologías abiertas y la interoperabilidad de distintos sistemas en entornos industriales. Además, propone un enfoque didáctico para estudiantes o profesionales que busquen implementar soluciones prácticas con recursos limitados.


Conclusiones

El diseño y programación de un sistema de automatización industrial utilizando un PLC Siemens y una HMI Kinco fue exitoso, cumpliendo con los objetivos planteados. Se logró desarrollar una solución funcional capaz de monitorear y controlar procesos básicos en tiempo real, con una interfaz gráfica clara y efectiva. La programación estructurada y el uso de protocolos de comunicación estándar permitieron garantizar un funcionamiento fluido, sin errores de transmisión, lo que valida la viabilidad de integrar equipos de distintos fabricantes. El trabajo demostró que una correcta planificación, junto con el uso de herramientas adecuadas, facilita la implementación de sistemas automatizados eficientes, adaptables y de bajo costo.


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  • Kinco Automation Official Site