Controladores Lógicos para la Industria

Kathya Santoyo
InTech México Automatización,
Edición Enero – Marzo 2012.

Cuando se habla de automatización industrial se habla de optimización de los procesos que operan en las empresas, desde monitoreo hasta seguridad y control de vibraciones. Para tales efectos, los controladores lógicos, desde su aparición en los años sesenta, se han convertido en una herramienta fundamental que ha evolucionado a la par de la industria para satisfacer sus necesidades.

INTRODUCCIÓN

Estos sistemas que hoy sirven al control de sistemas de lógica combinacional, llegaron al mercado en sustitución de la tecnología basada en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes para asegurar el correcto funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales. Los Controladores Lógicos Programables (PLC, por sus siglas en inglés), en específico, integran ahora la realización de operaciones aritméticas y el manejo de señales analógicas para ejecutar estrategias de control, como controlador proporcional integral derivativo (PID).

Ello ha derivado de una transformación paulatina en los últimos tiempos, desde los PLCs a aquellos que basan su funcionamiento en computadoras industriales; cada uno de ellos alberga características diferentes que sirven a distintos fines. Como ejemplo, los últimos tienen interfaces gráficas, procesadores de punto flotante, efectividad en mediciones y comunicaciones análogas, control avanzado flexibilidad de monitoreo y cálculo, y en general, funciones más completas que los PLC, mientras que estos por su parte son utilizados en fábricas para aplicaciones basadas en control de procesos y máquinas, de tal forma que son más confiables que las (Computadoras Personales (PC).

En busca de una optimización a los sistemas existentes, ha surgido una fusión entre ambos: los controladores de automatización programable (PACs, por sus siglas en inglés), mismos que combinan lo mejor del PC y PLC, al tener entre sus características el procesador, RAM y software poderoso del PC, aunado a la confiabilidad, dureza y naturaleza distribuida del PLC; es por ello que su utilización es idónea en aplicaciones que requieren entradas/ salidas análogas y digitales integradas, así como para aquellos ingenieros que necesitan obtener datos en ambientes rudos y conectividad directa a diversos nodos de procesamiento.

Asimismo, permiten construir sistemas mayormente evolucionados a través de un control avanzado, registro de datos y procesamiento de señales gracias a un hardware encargado de la lógica, movimiento, control de procesos y visión.

Con estos, ingenieros y científicos pueden desarrollar sistemas que tradicionalmente requerirían grandes equipos de especialistas para completarlos, ya que permiten medir con velocidad y precisión miles de sensores industriales, comunicarse con PLCs, HMIs (Human Machine Interfaces), software empresarial e internet, además de controlar sistemas de alta velocidad con PID (Proporcional-Integral-Derivativo) u otros algoritmos avanzados.

Tal tecnología está orientada al control automatizado, diseño y medición, de manera que actualmente son utilizados en la industria para la adquisición de datos de precisión, visión artificial, análisis matemático y memoria profunda, seguridad controlada, lazos cerrados de control independiente, monitoreo remoto, control de movimiento y robótica, por mencionar algunos.

A su vez, pueden conectarse a una gran variedad de componentes, terminales de controlo accionadores, y a través de la posibilidad de conexión con PLCs puede optimizar máquinas existentes y sistemas de automatización, aprovechando una primera inversión que pudiera haberse hecho en programables distintos, satisfaciendo así toda necesidad de control y medición industrial.

La transición está actualmente en proceso en diferentes industrias para agregar productividad a los procesos y cubrir necesidades de desarrollo en sistemas de control industrial y de máquinas.

Ya que es más pequeño, el PLC cuenta con mayor variedad de aplicaciones, mientras que el uso del DCS se justifica para plantas de medianas a grandes. Debido a que hay menor cantidad de estas últimas, se puede considerar que el PLC es mucho más utilizado, sin embargo, el control distribuido es más importante porque puede manejar grandes plantas y procesos complejos.

De acuerdo con la Automation Research Corporation (ARC) , empresa que acuñó el término PAC, estos tienen cinco características principales: funcionalidad multi-dpminio, una plataforma única y de desarrollo multidisciplinario, herramientas de software flexibles que maximizan el flujo de procesos a través de máquinas o unidades de proceso, una arquitectura abierta y modular, así como compatibilidad con redes empresariales.

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA

Mexichem Resinas Vinílicas, filial del Grupo Mexichem dedicada a la producción y comercialización de resinas de PVC, es un ejemplo de empresa que aplica esta tecnología en sus operaciones. Al respecto, el ingeniero Feliciano Rangel, jefe de sistemas de control de la subsidiaria del líder en la industria química y petroquímica latinoamericana, explicó que dentro de la planta en que concentran actividades (en Altamira, Tamaulipas) manejan PLCs y Sistemas de Control Distribuido (DCS) en aplicaciones que van desde un equipo paquete, como puede ser un compresor o una bomba contra incendio, hasta pequeñas áreas de las plantas, por ejemplo, el tratamiento de aguas.

En estos casos sirven para determinar los instrumentos que se tienen, al tiempo que envían las variables de medición, flujo y temperatura; así como el estado de las bombas (si están encendidas o apagadas), compresores, o válvulas (si están abiertas o cerradas). “La anterior información entra al PLC, en donde existe un programa que determina cuáles deben ser los valores de dichas variables en función del proceso a tratar; el mismo programa se encarga de ajustarlas a los valores deseados, para después manipular dichos elementos según se requiera, tomando en cuenta los elementos que se tengan en cargado”, expuso Feliciano Rangel.

El PLC funciona siempre con base en un programa diseñado por un ingeniero de proceso, quien genera una secuencia de operaciones que es posteriormente cargada al Controlador por medio de diversos métodos. El especialista añadió que lo más común es hacerlo en diagrama o lógica de escalera, donde una vez conectado, éste toma todos los valores de campo y en función de ellos emite las órdenes que los dispositivos deberán cumplir.

Asimismo, detalló que la mayoría de los PLCs están preparados para reaccionar en caso de emergencia, para lo que se programan con alguna rutina donde si el proceso se sale de control repentinamente, éstos lo abortan o toman cualquier acción que consideren más pertinente.

FLEXIBILIDAD Y MEJORA EN LOS PROCESOS

Al considerar ventajas como la anterior, se puede observar que estos dispositivos brindan grandes beneficios a las empresas; uno de los principales es su capacidad para funcionar en cualquier dimensión, debido a que pueden adaptarse tanto a procesos complejos como a los más sencillos.

En este punto cabe destacar que también es posible escalarlos paulatinamente conforme el proyecto se desarrolle y requiera mayor capacidad; es decir, pueden crecer de acuerdo con las necesidades de cada empresa.

Con el paso de los años, estos controladores han ganado capacidad para comunicarse entre ellos además de con otros PLCs o equipos de campo. Para ello se valen de otros protocolos de comunicación más avanzados, que para manipularse requieren una conexión a una PC, misma que actúa como consola de operación. De este modo, la computadora maneja los procesos bajo la combinación típica: PC + PLC; no obstante, en la actualidad existe gran cantidad de PLCs que incorporan una pantalla dedicada a su propio control.

“En ocasiones integran un tablero de campo que es un pequeño display que sirve a la realización de operaciones sencillas; para procesos más complicados, donde conviene incluso tener una representación gráfica de la planta, es mejor utilizar una PC, pues permite construir gráficos más elaborados, observar tendencias y en ocasiones también configurar o modificar el PLC”, anotó el jefe de sistemas de control de Mexichem.

Además de poseer mayor capacidad a medida que evolucionan, son ahora más rápidos y asertivos, abarcan una cantidad superior de variables y aplicaciones, y existen ya Programadores Lógicos que vienen en arquitectura doble, lo que les agrega confiabilidad. Otro avance tecnológico es el desarrollo de PLCs dedicados exclusivamente a cuestiones de seguridad, pues brindan ya la confianza suficiente para ello.

PLCs EN PLANTAS EXTRUSORAS

Mexichem se valió de estos instrumentos en una planta donde maneja varias líneas de extrusión; los Controladores Lógicos Programables son empleados en este caso para el control total de la extrusora, desde la dosificación y pesaje hasta las áreas de ensacado.

Otra aplicación de estos instrumentos es el control de robots paletizadores; el Ing. Feliciano Rangel detalló el procedimiento al que sirven de la siguiente manera: “El producto se extrae en sacos de 2S kilogramos, que para poderse embarcar es dispuesto en torres de alrededor de 40 sacos; ese arreglo se llama palet, y consiste en acomodarlos en cierto orden para que la torre no se caiga y un montacargas pueda manejarla y subirla a un transporte con facilidad. Para hacer esos arreglos se emplean robots, pues son tareas agotadoras y peligrosas para el ser humano, de forma que este procedimiento se hace ahora con equipos automatizados, cuyo proceso termina con un robot paletizador controlado por PLC”.

CONTROLADOR LÓGICO VS CONTROL DISTRIBUIDO

En resumen, el PLC es un rival que los DCS deben tomar en cuenta cada vez con mayor seriedad; aunque estos últimos son grandes sistemas de control y el PLC suele tomar el espacio de los pequeños sistemas de control distribuido, la competencia es cada vez más cercana, con niveles de precios y capacidades similares.  La diferencia es que el PLC nació como algo pequeño que ha crecido con el tiempo, mientras que el control distribuido ha sido muy grande desde su creación; no obstante, ahora hay grandes puntos de convergencia, donde las pequeñas plantas, por ejemplo, pueden emplear uno u otro indistintamente.

 

1+
Compartir:

Dejar un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.