Empezando: Control y Automatizacion

19 Octubre 2009

 

El acto de llevar a cabo funciones de control se refiere al proceso que se desarrolla dentro de un sistema, el cual tiene como antecedente que una o varias magnitudes de entrada (variables física que se encuentran en el medio ambiente) incidan y manipulen a su vez una serie de magnitudes de salida, todo esto, a partir de una lógica de control que conlleve de manera implícita acciones bajo el principio de “seguridad intrínseca” que sea propia del sistema.

 

 

Cuando se establece una secuencia de pasos para realizar una tarea determinada de acuerdo con los datos obtenidos del medio ambiente, se busca que el proceso o sistema se controle por sí mismo.   Una vez que se ha logrado lo anterior, se considera que el proceso ha sido automatizado, tomando en cuenta que una de sus principales aplicaciones esta en el auxilio de las tareas que tiene que realizar el ser humano en los aspectos relacionados con la precisión, rapidez y seguridad.

 

 

Cualquier sistema de control “automático” debe ser estable, siendo éste un requerimiento primario.El concepto de estabilidad ideal que se estima como absoluto, se refiere a que en un sistema de control las respuestas son totalmente inmediatas a la manipulación de las variables de entrada al sistema, pero en realidad, un sistema debe poseer una estabilidad relativa razonable, es decir, la velocidad de respuesta debe ser justamente rápida (de acuerdo a los sensoresy actuadores empleados) y debe presentar un buen grado de flexibilidad.Además de lo anterior un sistema de control debe tener la capacidad de poder reducir a cero un valor suficientemente pequeño derivado de los márgenes de error que pudieran suscitarse.

 

Figura 1. 1 Sistema de Control Automático.

 

 

Fundamentalmente las tecnologías existentes para constituir un sistema de control automático se orientan a los conceptos llamados “Automatización Dedicada o Estándar”, y “Automatización Flexible”.

 

AUTOMATIZACIÓN DEDICADA Ó ESTÁNDAR

Los elementos representantes de esta tecnología son los llamados relevadores  electromecánicos, los cuales una vez instalados, hacen indeseable la acción de llevar a cabo modificaciones en su lógica de operación, debido a lo problemático y conflictivo que resulta cambiar el diseño de un sistema de control.

 

Los relevadores electromecánicos están constituidos por una bobina que al energizar sus terminales produce un campo magnético, que a su vez provoca que una serie de contactos móviles se cierren o abran, interrumpiendo o permitiendo respectivamente el paso de la corriente eléctrica a través de ellos; tomando en cuenta esta manera de actuar, un relevador electromecánico tiene dos estados de operación, uno cuando su bobina se encuentra sin energía (equivalente al 0 lógico) y cuando su bobina se encuentra energizada (equivalente al 1 lógico).

 

El estado de los contactos de los relevadores electromecánicos, se pueden ramificar a muchas otras ubicaciones, haciendo sentir así sus efectos en varios puntos a lo largo del circuito de control.  Aprovechando las características anteriores, los relevadores electromecánicos a través de sus contactos alimentan las bobinas de otros relevadores, esto es, controlan otros bloques de relevadores, que al estar agrupados en circuitos realizan las operaciones lógicas del sistema de control automático.

 

Figura 1. 2 Bastidor con relevadores

 

 

AUTOMATIZACIÓN FLEXIBLE

Los sistemas de control que trabajan bajo esta filosofía, basan su toma de decisiones por medio de la ejecución de instrucciones codificadas, las cuales están almacenadas en un circuito de memoria e interpretadas por un microprocesador o microcontrolador.    Lo importante de la automatización flexible es que si resulta necesario modificar el sistema de control, basta con cambiar las instrucciones codificadas.

 

Figura 1. 3 Controles electrónicos.
 
La automatización flexible esta conformada por un sistema de Control Lógico Programable (Programmable Logic Control “PLC”) capaz de realizar el procesamiento de señales binarias basándose en un programa establecido por el usuario, y que contiene puertos de entrada, salida y transmisión de datos con la debida interacción para su operación.     De esta manera, con las señales de entrada y salida se pueden controlar directamente secuencias mecánicas, o procesos fabriles.
 
Los campos donde puede tener aplicación un sistema PLC prácticamente son innumerables.    Estos sistemas de control se destinan principalmente para las funciones de “control de procesos”, en donde se encargan de que cada paso o fase del proceso sea efectuado en el orden cronológico correcto y sincronizado que previamente fue establecido.
 
Un sistema PLC se basa en un tipo de computadora de uso específico, diseñada para ambientes de trabajo en donde su misión primordial es el control de procesos industriales, que pueden ser constituidos por diversos tipos de maquinaria, robots, líneas de ensamble, etc.
 
Figura 1. 4 Proceso automatizado.
 
En muchas ocasiones un PLC puede disponer de un teclado corno elemento de entrada de datos, pero el control lógico programable sólo responderá en lo que corresponde a sus acciones de control con la información que le proporcionen sus sensores.    Por otra parte, al control lógico programable puede hacérsele un seguimiento detallado de las actividades de control que realiza durante su operación, por medio de un monitor o impresora.      Según sea la situación real a la que se tenga que dar una respuesta, la configuración interna del PLC puede tener un grado alto o bajo de complejidad, independientemente del grado de complejidad de la aplicación.
 
Un PLC consta de los siguientes componentes esenciales:
 
Hardware.- Se trata de todos los componentes electrónicos que conforma al sistema de control, siendo su tarea principal la de activar o desactivar los mandos por medio de las cuales se manipule toda la serie de elementos de potencia que tenga conectados, todo esto en función de una secuencia lógica determinada.     El elemento más importante del hardware es el microprocesador o microcontrolador.
 
Software.- Es la parte intangible que no tiene una parte física, ya que se trata de los programas que determinan la forma de operar del sistema de control, o dicho de otra forma, son las instrucciones que representan la generación de los mandos que gobiernan a la parte electrónica.    Los programas se encuentran almacenados dentro de una memoria, a la cual se puede acceder para la ejecución de las instrucciones.     Cuando se modifica tanto el orden como las instrucciones que componen al programa invariablemente se altera la secuencia de ejecución del sistema de control,  aunque esta modificación no implique un cambio en el hardware.
 
Sensores.- Son aquellos dispositivos que interpretan las variables físicas que se encuentran en el medio ambiente, las convierten a señales eléctricas y por último las comunican hacia el PLC, esta información representa el estado del proceso que esta siendo controlando.
 
Actuadores.- Para tener la capacidad de modificar las variables físicas que son importantes dentro de un proceso, son empleados los elementos de potencia conocidos como actuadores.
 
Programador.- Es el medio a través del cual se ordenan las instrucciones del software que posteriormente será memorizado en el PLC.  En la actualidad por la mediación de una computadora personal se puede realizar este proceso, además de que en la mayoría de los casos también sirve para comprobar los programas del sistema de control.

 

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José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 8 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo a mi email.

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