Sistemas de Control Industrial: Funciones, Aplicaciones y Clasificación

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Los sistemas de control industrial o tecnologías ICS (Industrial Control System), son fundamentales en la actual era de la automatización y de la Industria 4.0. Dichos sistemas han revolucionado la forma en que las industrias producen, permitiendo un control más exhaustivo y fiable de los procesos industriales. En este artículo profundizaremos en el mundo de los sistemas de control industrial, su funcionamiento, áreas de aplicación y clasificación.

¿Qué son los sistemas de control industrial?

Los sistemas de control industrial son conjuntos de dispositivos electrónicos e informáticos conectados entre sí que permiten la supervisión, control y automatización de procesos y de dispositivos industriales, así como la integración con sistemas empresariales

Los Sistemas de Control Industrial se implementan con el fin de garantizar la eficiencia, la calidad de los productos y la seguridad de las plantas y procesos, al mismo tiempo que reducen los costes de producción y disminuyen los errores humanos.

Tipos de sistemas de control industrial

Se pueden clasificar en varias categorías según su función, estructura y aplicación. Estos son los más conocidos:

Controladores lógicos programables o PLC (siglas en inglés)

Son dispositivos electrónicos muy utilizados para automatizar procesos industriales concretos, como el control de motores, válvulas y sensores o líneas de ensamblaje del sector manufacturero. Las funciones que realizan son las siguientes: 

  • Supervisan el estado de los dispositivos de entrada
  • Con los datos registrados, generan órdenes en base a un software desarrollado a medida
  • Monitorizan los dispositivos de salida

Los PLC son altamente configurables y se pueden programar para realizar diversas funciones de control con gran precisión.

Un ejemplo de PLC es el IO-link o solución estandarizada (IEC61131-9) para la comunicación de sensores y actuadores.

Sistemas de control distribuido o DCS (siglas en inglés)

Estos sistemas están diseñados para controlar procesos continuos y complejos, como los de plantas químicas y refinerías

Los DCS constan de múltiples estaciones de trabajo y controladores distribuidos en toda la planta que están interrelacionados para monitorear y controlar el proceso. 

Aportan un elevado nivel de redundancia y adaptabilidad en el control.

Sistemas de control de supervisión y adquisición de datos o SCADA (siglas en inglés)

Los sistemas SCADA permiten a los operadores supervisar y controlar procesos industriales de forma remota, como plantas energéticas o de tratamiento de aguas. 

Estos sistemas recopilan datos de sensores y dispositivos de campo que se envían a una estación central para su análisis y control en tiempo real

Permiten la configuración de alarmas y la aplicación de medidas correctivas.

Clasificación de los sistemas de control industrial

Los ICS también se pueden clasificar según el nivel de control en la jerarquía de automatización industrial. Las principales categorías son:

Nivel de campo de un sistema de control industrial

Constituye el nivel más básico de los sistemas de control. Incluye dispositivos de entrada y salida, como sensores, actuadores y sistemas de control elementales que intervienen de forma directa y física en el procedimiento industrial. Constituyen la base para la ejecución de cualquier proceso que se automatizará con posterioridad y su nivel de monitorización se acota a esta zona.

Los sensores registran datos y los comunican a los mecanismos de control, al mismo tiempo que los actuadores realizan las órdenes enviadas desde el sistema de control para optimizar las variables del proceso. 

Ejemplos de dispositivos en este nivel incluyen transmisores de presión, medidores de flujo, válvulas de control y motores.

Nivel de control de un sistema de control industrial

Incluye los PLC, DCS y otros controladores autómatas que aplican algoritmos de control a equipos concretos y emiten comandos en función de los datos recopilados. 

Los controladores pueden estar programados o basados en lógica cableada, y su función es mantener los factores críticos del proceso dentro de unos rangos predefinidos. Estos controladores se comunican con los dispositivos de campo para enviar comandos y recibir datos de estado.

Nivel de supervisión de un sistema de control industrial

Incluye los sistemas SCADA y otras estaciones de trabajo que permiten a los operadores supervisar y controlar el proceso en conjunto desde un nivel superior.

Estos sistemas utilizan paneles o pantallas (HMI o Human-Machine Interface) con representaciones gráficas de los datos obtenidos en los niveles de campo y control como la WIT Report Manager. Se crea una interfaz que permite la interacción entre los dispositivos, el proceso y los operarios mostrando información en tiempo real o histórica, sobre el estatus del procedimiento.

Nivel de gestión e integración de un sistema de control industrial

Es el nivel superior de control. Consiste en sistemas de información y planificación empresarial que integran los datos y el control de los procesos industriales con las operaciones comerciales y de gestión. Es lo que se conoce como un sistema MES o Manufacturing Execution System que es responsable del control y supervisión de la producción total de una fábrica.

Reúnen toda la información para interpretarla y analizarla de forma sencilla, facilitando la toma de decisiones.

¿En qué sectores se aplican los sistemas de control industrial?

Los ICS se utilizan en una amplia variedad de sectores, entre los que podemos citar:

  • Energía: monitoreo y control de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica.
  • Manufactura (Ej. Automoción): control de maquinaria y equipos en plantas de producción.
  • Petroquímica: monitoreo y control de refinerías y plantas químicas.
  • Agua y saneamiento: control de plantas de tratamiento de agua y sistemas de distribución.
  • Transporte: gestión de sistemas de tráfico, ferrocarriles y aviación.
  • Alimentación: Gestión y optimización de procesos de tratamiento de los alimentos
  • Agricultura: control de sistemas de riego y maquinaria agrícola.

Es evidente que los sistemas de control industrial desempeñan un papel esencial en la automatización y optimización de los procesos de la Industria 4.0. La comprensión de sus funciones, aplicaciones y clasificaciones es fundamental para aprovechar al máximo las ventajas que aportan en términos de productividad, calidad y seguridad.

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