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¿Qué es un sistema de control digital? ¿Qué es un sistema de control distribuido? ¿Son una misma cosa? ¿Qué tipos de sistemas de control digital existen? En este artículo vamos a responder a estas preguntas, pero para ello tendremos que remontarnos primero a los inicios de los sistemas de control.
¿Qué es un sistema de control?
Comencemos con una definición de sistema de control. Un sistema de control es un conjunto de elementos que permite que otro sistema o proceso se comporte de una manera previamente establecida. Los primeros sistemas de control de la historia fueron dispositivos mecánicos o hidráulicos, apareciendo los primeros controladores neumáticos en la década de 1920.
Los controladores electrónicos analógicos aparecieron a finales de la década de 1950, sustituyendo los tubos neumáticos por conexiones eléctricas. La acción de control se implementó mediante el uso de componentes eléctricos como resistencias, capacitancias y transistores. En las siguientes fotos se muestran ejemplos de estos primeros sistemas de control.
¿Qué es un sistema de control digital?
Cuando los ordenadores entraron en escena, su evidente aplicabilidad al control no tardó en hacerse patente y comenzaron a aparecer los sistemas de control digital. Un sistema de control digital es un sistema de control que procesa las señales procedentes de los sensores por medio de un ordenador. La señal analógica (continua en valor y tiempo) tiene que ser muestreada y tomar valores discretos en intervalos de tiempo determinados. Este proceso se conoce como digitalización de la señal.
Estos sistemas de control, que incluyen la conversión analógico-digital, también se conocen como sistemas de control digital directo. La aplicación del ordenador al control de procesos supuso un enorme avance tecnológico, que llevó a la implantación de nuevos modelos de control en el entorno industrial, haciendo posible, por ejemplo, el desarrollo de la navegación en el espacio.
¿Cuáles son los principales sistemas de control digital?
Existen diferentes sistemas de control digital que han evolucionado a partir de diferentes tipos de controles analógicos.
Por ejemplo, a finales de los años 60 la industria investigaba nuevas tecnologías en busca de una solución más eficiente para sustituir los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, normalmente utilizados para el control de todo o nada de la maquinaria de las cadenas de montaje. Esto dio lugar a los primeros PLC o controladores lógicos programables.
Los sistemas de control distribuido o DCS aparecieron más tarde, a finales de los años 70, en el ámbito del control de procesos continuos, en las industrias petroquímica y papelera, las centrales eléctricas, las plantas de tratamiento de aguas, la industria farmacéutica, etc.
Surgieron con la necesidad de aprovechar las capacidades de los primeros ordenadores para mejorar la competitividad de las empresas, y se utilizaron inicialmente para sustituir a los paneles analógicos en las tareas de supervisión remota de procesos. Como resultado, el concepto de sistemas digitales de supervisión y control a nivel de procesos completos hizo su aparición.
El término «distribuido» apunta al hecho de que el control puede residir en diferentes ordenadores distribuidos en distintas ubicaciones, pero con una arquitectura que permite la comunicación entre ellos y la compartición y visualización de la información en la sala de control.
¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre los PLC’s y los sistemas de control distribuido?
Aunque originalmente los PLC’s se centraban en el control de todo o nada de los equipos (apertura o cierre de válvulas, arranque o parada de motores, etc.), en un área local y los DCS en la implementación de lazos de regulación de señales analógicas digitalizadas, su evolución posterior los ha llevado a converger. Los fabricantes de DCS’s incorporaron progresivamente elementos para acciones de todo o nada, de hecho combinando DCS’s y PLC’s dentro de una misma arquitectura de control.
Por su parte, los fabricantes de PLC’s incorporaron funciones de regulación de lazos analógicos más avanzados en sus equipos, dotándolos de niveles crecientes de rendimiento comparables a los de los DCS’s simples, contribuyendo así a una cierta confusión en cuanto a los límites que separan ambos tipos de sistemas.
La siguiente figura muestra los elementos de un sistema de control digital, ya sea un PLC o un DCS.
En cuanto a las diferencias, una de las más importantes es que los PLC necesitan un sistema SCADA para poder cumplir la función de interfaz con el operador, que ya está integrada en un DCS.
Esto requiere que los sistemas PLC + SCADA mantengan dos bases de datos, mientras que con los DCS hay una única base de datos. Además, los DCS’s suelen incorporar características más avanzadas, como autodiagnóstico, gestión inteligente de instrumentos, minería y análisis de datos, administración de alarmas, etc.
En Tecnatom trabajamos con DCS’s y PLC’s de diferentes fabricantes, tanto para la implantación de soluciones específicas en los procesos de nuestros clientes como para su integración en nuestros simuladores (sustituimos el proceso por nuestros simuladores).
Ricardo García