En el sistema de control eléctrico de una grúa, el PLC (controlador lógico programable) asume tareas críticas como el enclavamiento lógico, la protección de seguridad, el control de velocidad por frecuencia y la adquisición de datos. Ante las dos grandes marcas, Siemens y Mitsubishi, las ingenierías y los usuarios finales se enfrentan a menudo a un dilema de selección: Kelude Industrias Pesadas ha utilizado ambas plataformas en el equipamiento eléctrico de cientos de puentes grúa y grúas pórtico, acumulando datos comparativos sistemáticos. ¿Se opta por la solución de automatización totalmente integrada de la serie Siemens S7-1200/1500, o por la arquitectura de control de alta relación calidad-precio de la serie Mitsubishi iQ-R/FX5? Este artículo compara ambas opciones desde cinco dimensiones —rendimiento de la CPU, cadena de herramientas de programación, capacidad de comunicación, nivel de seguridad y control de movimiento— para proporcionar una base de decisión para la selección en ingeniería.

La selección debe regirse por la norma IEC 60204-32 sobre seguridad eléctrica de maquinaria y por el estándar internacional de lenguajes de programación IEC 61131-3. En equipos especiales como las grúas, el PLC no solo debe satisfacer los requisitos de control lógico convencional, sino que también debe asumir funciones de seguridad críticas como la adquisición de señales del limitador de carga, el envío de instrucciones de múltiples velocidades al variador de frecuencia y la supervisión del circuito de seguridad. A continuación se desarrolla el análisis comparativo.

Arquitectura central del PLC en el sistema de control de grúas

El sistema eléctrico de un puente grúa o grúa pórtico adopta normalmente una arquitectura de cuatro niveles: "PLC + HMI + variador de frecuencia + E/S remota". El PLC, como núcleo de control, recibe decenas de señales de entrada procedentes del controlador maestro, finales de carrera, sensores de carga, encoders, etc. Tras el procesamiento lógico, envía las salidas a los variadores de frecuencia y contactores, y simultáneamente intercambia datos con el sistema SCADA de nivel superior a través de Ethernet industrial.

Nivel 1: Capa de entrada de operación — El interruptor maestro, el transmisor remoto y la pantalla táctil HMI emiten las instrucciones de funcionamiento.

Nivel 2: Capa de enclavamiento de seguridad — Los finales de carrera, el protector de sobrecarga y el botón de parada de emergencia se conectan a través de los módulos de entrada de seguridad del PLC, garantizando un enclavamiento con redundancia de hardware.

Nivel 3: Capa de procesamiento lógico — El PLC ejecuta el programa en diagrama de escalera, gestionando la lógica de enclavamiento de elevación/descenso y traslación del carro y el puente, la conmutación de múltiples velocidades y el diagnóstico de fallas.

Nivel 4: Capa de salida de accionamiento — El PLC envía instrucciones de velocidad y señales de arranque/parada al variador de frecuencia mediante los protocolos de comunicación PROFINET o CC-Link, logrando una regulación precisa de la velocidad del motor.

En la práctica, los puntos de E/S de un puente grúa biviga de 32t suelen oscilar entre 80 y 150, de los cuales las entradas digitales son aproximadamente 60–100 (finales de carrera, pulsadores, realimentación de contactores), las salidas digitales entre 20 y 50 (contactores, indicadores luminosos, zumbador) y las entradas analógicas de 4 a 8 canales (celdas de carga, transformadores de corriente). En un sistema de esta envergadura, el tiempo de escaneo del PLC debe mantenerse por debajo de 5 ms para garantizar que el retardo total desde la activación de un final de carrera hasta la ejecución del frenado no supere los 50 ms. Kelude Industrias Pesadas ha validado la viabilidad y fiabilidad de esta configuración de E/S en múltiples proyectos de puentes grúa de 32t a 50t.

Comparativa de arquitectura de hardware y rendimiento de CPU

La serie Siemens S7-1200 (CPU 1214C/1215C) es adecuada para sistemas de control de polipastos eléctricos y grúas de una sola viga de hasta 20t, con una configuración típica de 8 entradas digitales y 6 salidas digitales por transistor, y soporta 6 contadores de alta velocidad (HSC) para la adquisición de pulsos de encoder. La serie S7-1500 (CPU 1511~1518) está orientada a puentes grúa de doble viga y grúas pórtico de más de 32t, con una velocidad de operación de bit de 60 ns/instrucción, una memoria de programa máxima de 5 MB y soporte para CPU redundantes con conmutación en caliente.

La serie Mitsubishi iQ-F (FX5U/FX5UC) compite directamente con la S7-1200, con funciones de posicionamiento integradas (salida de pulsos de 200 kHz en 4 ejes) y una velocidad de ejecución del diagrama de escalera de 34 ns/paso. La serie Mitsubishi iQ-R (R04/R08/R16) se posiciona frente a la S7-1500, empleando una arquitectura de CPU RISC con una instrucción LD de 0,98 ns, una capacidad de programa de hasta 1200K pasos, y soporte para sistemas redundantes y comunicación en tiempo real CC-Link IE TSN. En puentes grúa de 16 a 20t sensibles al coste, el coste total de materiales de la solución iQ-F representa aproximadamente el 60%–75% de la solución Siemens.

Ecosistema de programación y eficiencia de desarrollo

El portal TIA V18 de Siemens es una plataforma de ingeniería totalmente integrada que reúne en un mismo entorno la programación de PLC, la configuración de HMI, el ajuste de variadores y la programación de seguridad. Soporta cuatro lenguajes IEC 61131-3: LAD (diagrama de escalera), FBD (diagrama de bloques de funciones), SCL (texto estructurado) y GRAPH (diagrama de funciones secuenciales). Para el sector de grúas, los módulos tecnológicos integrados en TIA Portal (como Simatic Easy Motion) permiten configurar directamente curvas de velocidad multisegmento y control de lazo cerrado de posición, reduciendo significativamente el ciclo de desarrollo.

GX Works3 de Mitsubishi es el software de programación específico para la serie iQ y admite cuatro lenguajes: escalera, SFC, ST y FBD. Su módulo Simple Motion permite implementar control de posicionamiento y control de sincronización mediante configuración tabular de parámetros, sin necesidad de escribir complejas instrucciones de movimiento. El estilo de programación en escalera de Mitsubishi se orienta a la práctica eléctrica japonesa, lo que resulta más familiar para los ingenieros eléctricos de la generación anterior. No obstante, conviene prestar atención a la compatibilidad de versiones de los archivos de proyecto: al migrar proyectos generados con GX Works3 entre distintas versiones, ocasionalmente se pierden parámetros de bloques de funciones.

En cuanto a la eficiencia de depuración, las funciones de diagnóstico en línea de TIA Portal (vista de topología, estado de dispositivos, análisis de tiempo de ciclo) están más maduras que las de GX Works3. Mitsubishi requiere herramientas auxiliares independientes como GX LogViewer para la supervisión del sistema y la resolución de fallos. Desde la perspectiva de la práctica real, para un sistema de control de Puente Grúa de especificaciones equivalentes (aproximadamente 120 puntos de E/S), el ciclo medio de programación y puesta en marcha con la solución Siemens es de unos 15 a 20 días laborables, mientras que con la solución Mitsubishi es de unos 12 a 18 días laborables.

Comunicación industrial e integración de sistemas

Siemens estructura su arquitectura de comunicación en torno a PROFINET. El tiempo de ciclo de PROFINET RT (tiempo real) puede alcanzar 1 ms, y el de IRT (tiempo real isócrono) hasta 31,25 μs, lo que lo hace adecuado para grúas con accionamiento múltiple que requieren una sincronización precisa de varios variadores de frecuencia. El protocolo de seguridad PROFIsafe permite transmitir simultáneamente datos estándar y señales de seguridad en una misma red, con Certificación TÜV que alcanza el nivel de seguridad SIL3/PL e, cumpliendo así los requisitos del reglamento TSG 51-2023 para los circuitos de seguridad de grúas.

Mitsubishi se basa en CC-Link IE TSN, que emplea tecnología de red sensible al tiempo, con un ciclo de comunicación de 31,25 μs y una precisión de sincronización de ±1 μs. CC-Link IE Field admite topologías en estrella, lineal y anillo, con un máximo de 254 estaciones. El protocolo SLMP (Seamless Message Protocol) de Mitsubishi facilita la comunicación TCP/IP con sistemas de nivel superior, sistemas de visión y Sistema SCADA. Sin embargo, las funciones de seguridad de Mitsubishi requieren un módulo de CPU de seguridad independiente, alcanzando un máximo de SIL2/PL d; en aplicaciones de grúa de alto riesgo que exigen SIL3, es necesario añadir un relé de seguridad adicional.

Matriz de selección para ingeniería

Considerando las cinco dimensiones analizadas, se presenta a continuación una recomendación de selección orientada a los diferentes tipos de grúa y escenarios de aplicación. Al elegir la marca del PLC, se deben sopesar cuatro factores: la compatibilidad con los equipos existentes, las especificaciones técnicas del cliente, los requisitos de certificación para exportación y la disponibilidad de soporte técnico local.

Puente Grúa monoviga o Grúa Suspendida de hasta 20t — Se recomienda el Mitsubishi FX5U o el Siemens S7-1200. Si el cliente ya dispone de variadores de frecuencia japoneses (como Mitsubishi FREQROL o Yaskawa), se opta por el FX5U para reducir los costes de puesta en marcha de la comunicación. Para exportación a la UE con Certificación CE, es obligatorio elegir la solución de seguridad Siemens S7-1200 + PROFIsafe, ya que el nivel de seguridad SIL2 de Mitsubishi no cumple con el requisito PL e de EN ISO 13849-1 para los circuitos de seguridad de grúas.

Puente Grúa Biviga de 32~100t — Se recomienda el Siemens S7-1500. Las grúas de este nivel suelen requerir una configuración de CPU redundante (S7-1500R/H) para garantizar la producción continua. Aunque el Mitsubishi iQ-R admite redundancia, cuenta con menos casos prácticos reales. La CPU tecnológica S7-1500T puede sustituir a un controlador de movimiento independiente, gestionando directamente el algoritmo de control anti-oscilación y la coordinación de múltiples grúas.

Grúa Pórtico / Pórtico grúa para construcción naval — Se recomienda el Siemens S7-1500 con IO distribuida ET 200SP. En grúas pórtico de gran Luz, la distancia entre los puntos de IO supera los 100 m. La topología redundante en anillo MRP de PROFINET garantiza que una interrupción de un solo punto no afecte al funcionamiento del sistema. CC-Link IE Field de Mitsubishi también admite topología de anillo, pero requiere repetidores de fibra óptica en aplicaciones de más de 200 m.

Proyectos de reforma nacionales con prioridad en la relación calidad-precio — Se recomienda la solución Mitsubishi iQ-F/FX5U. En el mercado puramente nacional, sin necesidad de Certificación CE y cuando el cliente ya está familiarizado con la programación en diagrama de escalera de Mitsubishi, el coste total de la solución Mitsubishi (incluyendo PLC, módulos IO, cable de comunicación y horas de programación) es aproximadamente el 60%~75% del coste de una solución Siemens equivalente, y el Suministro de Repuestos es más abundante. Kelude Industrias Pesadas ofrece Armarios de Control completos para ambas marcas, así como programación, puesta en marcha y soporte técnico postventa, recomendando la solución de PLC óptima según los requisitos específicos de cada proyecto.

Guía de normativa y especificaciones técnicas

Para un análisis más detallado sobre los requisitos normativos y la selección de soluciones para el Sistema de control eléctrico de grúas, consulte los siguientes artículos:

• Interpretación de la norma IEC 60204-32 para maquinaria eléctrica — Especificación completa para la seguridad eléctrica en Armarios de Control de grúas.

• Requisitos generales para equipos eléctricos de aparatos de elevación (IEC 60204-32) — Base de diseño para equipos eléctricos de grúas.

• ¿Merece la pena reformar el PLC de un Puente Grúa? Comparativa en 5 pasos entre Relé y PLC y cálculo de recuperación de costes — Análisis de casos de Actualización de PLC en grúas antiguas.

Preguntas frecuentes sobre la selección de PLC

Polipastos eléctricos de cable Kelude

Kelude ofrece una gama completa de polipastos eléctricos de cable diseñados para aplicaciones industriales exigentes. Nuestros equipos combinan robustez, precisión y seguridad para optimizar sus operaciones de elevación, incluso en entornos de trabajo continuo y condiciones adversas.

Polipasto eléctrico de cable para uso industrial pesado

Los polipastos Kelude están fabricados con componentes de alta resistencia y un sistema de frenado fiable, lo que garantiza un posicionamiento exacto de la carga y una larga vida útil del equipo. Ideales para talleres, almacenes y líneas de producción que requieren un rendimiento constante.

Características técnicas y opciones de configuración

Nuestros polipastos ofrecen distintas capacidades de carga y alturas de elevación para adaptarse a las necesidades específicas de cada instalación. Consulte la tabla siguiente para conocer las opciones disponibles:

Seguridad y normativa aplicable

Los polipastos Kelude cumplen con los requisitos esenciales de seguridad y salud de la Directiva de Máquinas 2006/42/CE. El diseño y la fabricación siguen los principios de las normas armonizadas, incluyendo la norma ISO 4301 para clasificación de mecanismos y la IEC 60204-32 para equipos eléctricos de máquinas de elevación. Esto asegura una operación segura y fiable en todo momento.

Preguntas frecuentes sobre polipastos de cable

P: ¿Qué mantenimiento requiere un polipasto eléctrico de cable?
R: Se recomienda una inspección periódica del cable, los frenos y los limitadores de recorrido. La frecuencia depende de la intensidad de uso, pero un chequeo mensual básico y una revisión técnica anual son prácticas habituales para garantizar la seguridad y el buen estado del equipo.

P: ¿Puedo utilizar el polipasto en exteriores?
R: Sí, siempre que se seleccione el modelo con el grado de protección IP adecuado (por ejemplo, IP55) para resistir el polvo y la humedad. Es importante proteger la parte eléctrica de la lluvia directa y las condiciones climáticas extremas.

P: ¿Qué opciones de control hay disponibles?
R: Ofrecemos control mediante colgante con botonera, así como control por radiofrecuencia para mayor comodidad y seguridad. La elección depende de la aplicación y de las preferencias del operario.