Fundamentos de la Automatización Industrial: Definiciones, Lógica y Sistemas de Control

Terminología y Conceptos Clave en Automatización

Definiciones Fundamentales

AUTOMATIZAR

Incorporar un dispositivo tecnológico a una máquina o proceso para controlar su funcionamiento. También, de forma más genérica, diseñar el sistema de control que permita controlar una planta según unos requisitos determinados.

AUTOMATISMO

Es el sistema que se crea cuando se automatiza: interfaz con el supervisor + sistema de control + planta + señales de campo.

AUTOMATIZACIÓN

Acto de automatizar.

AUTÓMATA PROGRAMABLE (PLC)

Máquina electrónica programable por personal no informático, destinada a pilotar o gobernar procedimientos lógicos secuenciales en ambiente industrial y en tiempo real.

Comparación de Sistemas Lógicos y de Control

Diferencias entre Sistemas Combinacionales y Secuenciales

Un sistema combinacional, como su nombre indica, es un circuito cuya salida depende solamente de la combinación de sus entradas en ese instante, y no de la salida anterior. En los sistemas secuenciales, las salidas no dependen tan solo del valor de las entradas en un momento dado, sino que también están dadas por el estado almacenado en el sistema. Por lo tanto, podemos decir que un sistema secuencial tiene memoria.

Ventajas y Desventajas de la Lógica Cableada y Programada

Lógica Cableada

Consiste en el diseño de automatismos con circuitos cableados entre contactos auxiliares de relés electromecánicos, contactores de potencia, relés temporizadores, diodos, relés de protección y otros componentes.

Ventajas de la Lógica Cableada

• Menos costosa (en implementaciones sencillas).
• Mayor robustez y resistencia a entornos industriales altamente pesados.

Desventajas de la Lógica Cableada

• Gran espacio que ocupan los componentes.
• Falta de flexibilidad ante cambios en el proceso.
• Dificultad para abordar problemas complejos.
• Alto coste de reutilización de los componentes.
• Complejidad en la localización y búsqueda de averías.
• Rentabilidad financiera limitada a largo plazo.

Lógica Programada

Se basa en dispositivos lógicos programables (como los PLC), los cuales tienen una función no establecida de forma permanente, al contrario que las puertas lógicas que tienen una función fija en el momento de su fabricación.

Ventajas de la Lógica Programada

• Facilidad de mantenimiento y modificación.
• Gran flexibilidad operativa.
• Funciones de autorrevisión y corrección (capacidad de informar sobre un mal funcionamiento y, si es posible, corregirlo).

Desventajas de la Lógica Programada

• Poca robustez inherente (dependiendo del entorno).
• Costo inicial potencialmente elevado (según la complejidad del automatismo).

Ventajas e Inconvenientes de los Sistemas de Control en Lazo Abierto y Lazo Cerrado

Sistema en Lazo Abierto

Ventajas del Lazo Abierto

• Construcción simple y fácil mantenimiento.
• Menos costoso.
• No presenta problemas de estabilidad.
• Conviene cuando la variable de salida es difícil de medir o económicamente no es viable.

Desventajas del Lazo Abierto

• Las perturbaciones y los cambios en la calibración causan errores significativos.
• La salida puede ser diferente a la deseada.
• Para mantener la calidad requerida en la salida, es necesario recalibrar periódicamente.

Sistema en Lazo Cerrado (Control con Retroalimentación)

Ventajas del Lazo Cerrado

• Actúa automáticamente para corregir desviaciones.
• Mayor exactitud en la igualación de los valores reales con los deseados.
• Menos sensible a las perturbaciones externas.
• Mayor ancho de banda, lo que implica una mayor velocidad de respuesta.
• Menos sensible a cambios en las características de los componentes internos.

Desventajas del Lazo Cerrado

• Mayor costo y complejidad de diseño.
• Pérdida de ganancia en comparación con la función de transferencia de un sistema en lazo abierto.
• Gran posibilidad de inestabilidad si no está bien diseñado.