Sistema de control
El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la ciencia. Además de su extrema importancia en los sistemas de vehículos espaciales, de guiado de misiles, robóticos y similares; el control automático se ha vuelto una parte importante e integral de los procesos modernos industriales y de manufactura. Por ejemplo, el control automático es esencial en el control numérico de las máquinas-herramienta de las industrias de manufactura, en el diseño de sistemas de pilotos automáticos en la industria aeroespacial, y en el diseño de automóviles y camiones en la industria automotriz. También es esencial en las operaciones industriales como el control de presión, temperatura, humedad, viscosidad y flujo en las industrias de proceso.
Debido a que los avances en la teoría y la práctica del control automático aportan los medios para obtener un desempeño óptimo de los sistemas dinámicos, mejorar la productividad, aligerar la carga de muchas operaciones manuales repetitivas y rutinarias, así como de otras actividades, casi todos los ingenieros y científicos deben tener un buen conocimiento de este campo.
Los sistemas de control tienen la misión de recibir las variables de proceso procedentes de los instrumentos, procesarlas, ejecutar órdenes y gestionar las salidas a los elementos finales de control (control o todo-nada).
Como información y cultura general, a continuación se dan unas fechas de la evolución que pueden ser interesantes:
– Etapa inicial: 1958 a 1964
– Ordenador Centralizado: 1965 a 1970
– Miniordenadores: 1971 a 1975
– Control Distribuido: desde 1975
A grandes rasgos existen dos posibilidades a la hora de seleccionar el tipo de sistema de control a utilizar, por una parte están los Controladores Lógicos Programables (PLC´s) unidos a un SCADA (Supervisory Control and Data Adquisition), y por otra están los SCD´s (Sistemas de Control Distribuido). Existe un gran debate abierto sobre la conveniencia de utilizar uno u otro, especialmente generado por los grandes suministradores de sistemas, pero lo cierto es que cada vez más se parecen unos a otros. Los primeros se utilizan cuando el control es principalmente “discreto” (todo-nada) o el volumen de señales es relativamente pequeño.
El SCD se utiliza para grandes proyectos y control mayoritariamente analógico. Otro punto a tener en cuenta son las comunicaciones e interfases, con otros sistemas. La mayoría de suministradores ya aceptan casi todos los protocolos de comunicaciones, todo tipo de señales de entrada/salida etc. Centrándonos un poco más en los SCD, estos se basan en tres principales subsistemas:
– Interfase con el proceso (tarjetas de entrada/salida, controladores, etc.).
– Interfase con el operador (pantallas de visualización y software).
– Vías de datos o buses de interconexión (redes Ethernet, profibus, etc.).
A continuación se muestra un plano de arquitectura que puede valer para un PLC+SCADA o para un SCD.
Digamos que la interfase con el proceso, y más en concreto los controladores, son el corazón de la instalación, y por el pasa toda la información.
En el sistema de control se ejecuta todas las acciones de control como pueden ser:
– Control analógico.
– Control todo-nada.
– Gestión de alarmas.
– Generación de informes.
– Registro de señales.
– Funciones de cálculo.
– Secuencias de arranque.
– Gestión de las comunicaciones