Electiva Sistemas Distribuidos

Introducción

El desarrollo del control distribuido en la industria va paralelo al de las comunicaciones . Cada vez es más necesario disponer de dispositivos inteligentes para realizar el control o la supervisión remota, tanto de procesos de fabricación, como de almacenamiento o distribución. Los sistemas o redes de comunicación empleados en entornos industriales se encuentran sometidos a una problemática específica que condiciona enormemente su diseño y los diferencia de las redes de datos o redes de oficina. El desarrollo de los microprocesadores, microcontroladores y los controladores lógicos programables (PLCs) dio lugar a la aparición del control distribuido. En este tipo de esquema, un PLC o un microprocesador controla una o más variables del sistema realizando un control directo de las mismas. Estos equipos de control local se comunican con otros elementos de su nivel y con el nivel superior de supervisión.

En la presente monografía se desarrollará el tema sistemas de control distribuido, refiriéndonos siempre a control en el ámbito industrial. Para esto en primer lugar se describirá sintéticamente la evolución cronológica de los sistemas de control industrial hasta llegar a los controladores actuales. Luego se describirán las estructuras que pueden tener estos sistemas de control y las características que deben tener los sistemas de supervisión. Después se verán todas las redes que están en juego el ambiente de plantas industriales describiendo las características que cada una debe tener, y las implementaciones tecnológicas de las mismas.

Por último se realizará estudio de casos específicos de redes de comunicación en sistemas de control distribuidos y sus principales características

Cabe aclarar que en este se utiliza el termino control distribuido para aplicaciones de control de arquitectura distribuida, como las descripta anteriormente, no refiriéndonos específicamente a controladores, conocidos en la jerga de control como DSC (sistemas de control distribuidos) únicamente. Esto es porque en la actualidad todos los dispositivos de control ya sean (DSC o PLC u otro) están capacitados para trabajar con arquitecturas distribuidas que serán estudiadas en el presente trabajo.

Evolución de la automatización industrial

Los conceptos de automatización tienen sus orígenes con la revolución industrial. Los elementos mediante los cuales se llevaban a cabo las decisiones de control eran elementos mecánicos y electromagnéticos con el advenimiento de la electricidad (motores, relés, temporizadores, contadores ). Esto tenía el problema que los tableros de control (armarios eléctricos) llegan a tomar grandes tamaños según se hacían automatizaciones más complejas.

En los años 50 con la aparición de la electrónica comienzan a utilizarse los semiconductores con lo que se reduce el tamaño de los armarios eléctricos y se reduce el número de averías por desgaste de componentes. Aunque esto resultaba mucho más amigable que los grandes tableros eléctricos del principio presentaba un problema de falta de flexibilidad: ya que un sistema de control sólo sirve para una aplicación específica, y no es reutilizable.

Debido a esto y a la creciente demanda industrial del momento en el año 1968 Ford y General Motors plantean las especificaciones que debe cumplir un controlador electrónico programable para ser realmente útil en la industria.

Es así que Bedford associates desarrolla un prototipo de controlador industrial, que puede ser considerado el primer PLC de la historia (programmable logic controller o autómata programable industrial). Este presentaba las características que reclamaba la industria:

• Reutilizable.

• Adaptado a entornos agresivos (industria)

• Fácilmente programable por técnicos eléctricos .

• Implementado con electrónica de estado sólido (semiconductores)

Los primeros PLCs se usaron para controlar procesos secuenciales (cadenas de montaje, transporte, etc). El problema que presentaba era que su memoria era cableada, por lo que la reutilización es posible pero costosa.

A principio de 1970 aparece el microprocesador y con los primeros ordenadores digitales. Se empezaron implementar memorias con semiconductores eliminando las memorias cableadas mayor flexibilidad por la facilidad de programación. Pero por entonces todavía la tecnología de los microprocesadores no era utilizable en la industria por falta de robustez , dificultad de conexión a equipos mecánicos y dificultad de programación.