Sistemas de Control Abierto: entendiendo la supervision de proceso por computadora

16 Junio 2010

 

Los Sistemas de Control Distribuido fueron desarrollados hacia mediados de los años 70, representando los conceptos informáticos existentes en esa época: sistemas propietarios en los que la integración de hardware, software y servicios de un único proveedor proporcionaba una solución integral.

 

Al igual que en los sistemas administrativos, esta arquitectura representó una solución para los años'70 y'80, pero carece de la flexibilidad requerida para los años'90. Así, los DCS presentan varias redes propietarias en distintos niveles, que permiten la interrelación de las nuevas y las viejas tecnologías de un mismo proveedor, aunque con algunos problemas. Por ejemplo, muchos de estos sistemas han incluido workstations basadas en UNIX, pero no les es posible portar a esta plataforma las aplicaciones preexistentes. Desde el punto de vista de la integración de equipos de distintos proveedores, ésta sólo es posible por medio del uso de gateways, que permiten una comunicación limitada entre distintos protocolos. Así, coexisten en una misma planta las redes del DCS, redes de PLCS, redes de controladores unilazo, etc.

 

Figura 2.7 - Sistema de Control Distribuido

 

 

Otro aspecto en el que los DCS no han podido actualizarse es en el tratamiento de la información, como por ejemplo la administración por objetos o el uso de bases de datos relacionases. Por último, sus internases propietarias dificultan la portación de aplicaciones desde otros sistemas.

 

En resumen, los sistemas de control adeudan en general la revolución que están sufriendo los sistemas administrativos, aunque están en pleno proceso de saldar dicha deuda. En 1987 Foxboro presenta su sistema Intelligent Automation I/A, como el primer Sistema Industrial Abierto (Open Industrial System, OÍS). Este concepto fue reconocido como una necesidad tanto por proveedores como por consultoras. Aún cuando el mercado no ha definido el nombre de esta nueva generación de sistemas (OÍS, OCS u Open DCS son algunas posibilidades), es evidente que el cambio está en marcha.

 

Básicamente, podemos definir un OÍS como un sistema de control e información. Como tal, mantiene muchos de los conceptos de los DCS (distribución funcional de los procesadores, redes de comunicaciones que los interrelacionan, etc.), y agrega conceptos asociados a los sistemas informáticos abiertos (bases de datos relaciónales, uso intensivo de estándares, administración de objetos, interoperatividad, portabilidad, etc.).

 

La tecnología X Window una combinación de GUI con tecnología diente/servidor

 

 

La arquitectura básica de un sistema de control nos muestra qué tipos de dispositivos la componen, y qué redes de comunicaciones las interrelacionan. En buena medida, la arquitectura de un OÍS es similar a la de un DCS, en lo que se refiere a la distribución funcional de las tareas en varios dispositivos, y a la interrelacion de éstos dispositivos por medio de redes de comunicaciones.

 

Un DCS generalmente involucro la existencia de varias redes coexistentes: redes de controladores de tecnologías previas, redes más modernas, redes de PLCs separadas o integradas por medio de gateways, y, en algunos casos, la integración a la red informática por medio de otro gateway. Si dentro de una planta coexisten sistemas de control de distintos proveedores, cada uno de ellos tendrá estas redes, en forma independiente. Su integración no es usual, e implica el uso de gateways de elevado costo y limitada prestación.

 

En los OÍS, el nivel inferior permite la intercomunicación entre sí de transmisores; controladores, PLCs, lectores de barras, etc. Esta red se denomina bus de campo (fieldbus), y se conecta con la de tiempo real por medio de procesadores de mayor capacidad. Algunos de estos simplemente actúan como puentes, otros son procesadores de control que ejecutan estrategias de control que exceden la capacidad de los dispositivos de campo.

 

La red de tiempo real comunica entre sí a procesadores de aplicación, estaciones de operación, procesadores de control multilazo, PLC de mayor tamaño, etc. La principal característica de esta red es que permite asegurar el manejo de datos en tiempo real¿ sobre un bus redundante.

 

Por último, algunos de los procesadores se comunican simultáneamente con la red de tiempo real y la red administrativa. El grado de interoperatividad que ofrecen los OÍS alcanza en este caso su máxima expresión. La información de toda la empresa fluye libremente entre el sistema administrativo y el sistema de control, permitiendo que cada usuario acceda libre y fácilmente a la información que requiere. El acceso a la información en uno y otro ambiente se realiza de la misma forma. La principal diferencia de la red administrativa respecto de la de tiempo real es su carácter transaccional y no redundante, por lo cual no puede garantizar el manejo de datos con alta disponibilidad y en tiempo real.

 

Las limitaciones que impone la velocidad de la red administrativa para la transmisión de información de tiempo real en forma rápida y segura desaparecerán cuando estén disponibles nuevas tecnologías de mayor ancho de banda. Las redes actualmente disponibles brindan un ancho de banda de algunos megabaudios (por ejemplo, Ethernet a 10 Mbps). Algunas tecnologías emergentes, como ATM (Asynchronous Transfer Mode) incrementarán este ancho de banda a valores de varios gigabaudios. Con este ancho de banda, podemos predecir que las redes de tiempo real y transaccional se fusionarán en una única red, que denominaremos red informática.

 

Todas estas redes están fuertemente basados en standards, algunos de los cuales ya existen: en redes administrativas, TCP/IP, DecNet y' Novell sobre Ethernet son palabras comunes.

 

Niveles en una red Industrial

 

La situación es un poco más difícil en el caso de la red de tiempo real. En principio, puede estar basada en IEEE 802.3, 802.4, 802.5, etc. Sin embargo, no hay hoy tendencias claras respecto a la norma que cubriría los restantes niveles del modelo ISO/OSI, satisfaciendo a la vez las siguientes necesidades: redundancia, reconocimiento del cable fallado, reconocimiento de su reestablecimiento, transferencia de datos en tiempo real provenientes de equipos de distintos proveedores en forma transparente (interpretación),: etc.

 

Más confusa es la situación del bus de campo, caso en el que los intentos de normalización1 se han trabado mutuamente: SP50, Profibus, FIP, ISP, World FIP, etc.

 

Figura 2.9 Fusión del sistema informático a dos redes

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 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 nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

Sitio Web: instrumentacionycontrol.net/foros/ Email Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.