Los controladores industriales son equipos o sistemas que permiten automatizar procesos productivos para mejorar tiempos de ejecución, bajar tasas de fallo y operar en ambientes peligrosos, sin la necesidad de la intervención humana. “Existen diferentes tipos de controladores industriales, para distintas aplicaciones, pero todos ellos usan el mismo principio de funcionamiento: miden las variables de un proceso a través de sensores, que entregan esa información a una unidad de procesamiento que compara el valor medido con el esperado, ejecutando algoritmos de control que determinan cómo se modifica el valor de las variables que actúan como entradas del proceso a controlar”, explica Johan Guzmán, Doctor en Ingeniería Eléctrica y Académico de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca.

Actualmente, añade, la mayor parte de los controladores industriales poseen capacidad de comunicación entre controladores, instrumentos y sistemas de supervisión de mayor jerarquía, en esquemas que se integran desde la medición en el proceso hasta el software de gestión empresarial.

“Por ejemplo, en una planta donde se crea una línea de montaje robotizada, donde se ensamblan partes supervisadas. Esta puede ser supervisada en forma remota por operadores, mientras que la información de producción puede estar disponible directamente en la pantalla del gerente general de la empresa, si así se requiere”, asegura el docente

En ese sentido, Carolina Lagos, Presidenta de la Asociación Chilena de Control Automático (ACCA) e investigadora de Getic-Usach, sostiene que “el objeto de los sistemas de control industrial es la obtención de un producto final con características determinadas, de forma que cumpla con las especificaciones y niveles de calidad exigidos”.

Para Ariel Pérez, Presidente de ISA Chile, las diferentes terminologías tienen zonas de traslape en su definición. En términos simples, estos son:

• PLC, o controlador lógico programable. Originalmente diseñados para ejecutar lógica binaria, hoy son capaces de controlar procesos de cualquier tipo y tamaño. Pueden programarse en varios lenguajes. Según el estándar IEC- 61131-3, al que muchos adhieren, se pueden programar en Instruction List (IL), Ladder diagram, Function Block Diagram (FBD), Sequential Flow Control (SFC), o Structured Text (ST).

• DCS, Distributed Control System. Originalmente diseñado para procesos continuos o análogos, hoy se usa también para procesos discretos o lógica binaria. La principal diferencia histórica con los PLCs es su forma de programar, en el sentido de que la lógica del controlador y la representación en pantalla están íntimamente ligadas y se programan coordinadamente. Es decir, al agregar un bloque a la lógica del controlador, usualmente se agregan un conjunto de funciones en el HMI (Human Machine Interface).

• Sistemas híbridos. Se llaman así a los sistemas que viniendo del mundo DCS comenzaron a proporcionar controladores individuales más pequeños, pero sobre todo más baratos, que podían ya competir más de cerca con los PLCs.

• PAC, Process Automation Controller. Como se dijo, los PLC y DCS se parecen tanto que es difícil distinguir uno de otro. Así como el DCS migró a sistemas híbridos, algunos proveedores de PLC comenzaron a llamarle PAC para poner énfasis en su capacidad de controlar procesos continuos, de la misma manera que un DCS. Su grado de integración entre el controlador y el HMI también está ya muy cercano al DCS.

• PCS. Process Control System. Define el sistema de control de procesos, sin importar la tecnología base con que esté construido. Es decir, contempla PLCs, DCSs, PACs, o sistemas híbridos, sin distinguir entre ellos la diferencia. Es el término que hoy se usa en procesos de licitación, en que lo que importa es la funcionalidad buscada, más que la tecnología base. En ISA, se definen como BPCS, o Basic PCS, para distinguirlo de los sistemas integrados de seguridad (SIS), que son una categoría aparte.

• PCs industriales. Originalmente los PCs y servidores utilizados para sistemas de control eran diseñados con hardware más robusto, con mayor disponibilidad y resistencia a temperatura y polvo. Sin embargo, debido a su menor demanda, en términos funcionales siempre estaban varios años atrás de los computadores “normales”. Hoy por hoy, se utilizan los mismos computadores que en informática, porque son mucho más poderosos y resistentes. Por otra parte, en cualquier caso se ubican generalmente en ambientes un poco más controlados.

• Terminales de operación. De menores capacidades funcionales, pero más resistentes, aún se utilizan como interacción con el operador, generalmente montados en consolas de campo o gabinetes de controladores. Generalmente, se utilizan en paralelo con los servidores y PCs ubicados en una sala de control central y remota.

“En resumen, DCS, PAC y PLC, son prácticamente términos comerciales utilizados por diferentes proveedores, para referirse a sus controladores industriales. Por supuesto, la historia todavía tiene su peso”, destaca Ariel Pérez.

En cuanto al uso de cada solución, Iván Rivero, Profesor de Instrumentación y Automatización Industrial en la UTFSM Sede Viña del Mar, asegura que depende del tamaño de la aplicación y la complejidad del proceso. “En aplicaciones menores con una cantidad de I/O (Entradas/Salidas) menores a 200 señales, son utilizados los PLCs. En aplicaciones industriales de mayor complejidad, como una refinería de petróleo o una planta concentradora de cobre, con una cantidad de I/O sobre las 1000 señales, se utilizan los DCSs. La principal ventaja de los DCSs con respecto de los PLC, es que entregan una plataforma tecnológica única, para escalar la automatización de la planta, en niveles jerarquizados, pasando desde un control regulatorio hasta un control avanzado, para aplicaciones full automatizadas”, resalta.

Considerando las distintas tecnologías que existen actualmente para el control de procesos, ¿qué rol juegan los PLCs? “Dado que la mayor parte de los lazos de control en la industria no requiere de controladores muy sofisticados para lograr sus objetivos, el PLC es y seguirá siendo un componente importante en cualquier industria que requiera automatización. Por otra parte, operarios de proceso e ingenieros están muy familiarizados con este tipo de dispositivos, haciendo aún muy relevante su rol a nivel industrial”, afirma Héctor Vargas, Secretario Académico de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV).

Por su parte, Rivero sostiene que “en los últimos años se ha masificado más el uso de PLC para todo tipo de aplicaciones, incluso fuera del ámbito industrial, abarcando control de tráfico en ciudades, ascensores, control de máquinas, control de vehículos, control de bodegas, control de edificios inteligentes, entre otros”.

“En el último tiempo, el PLC ha mejorado con funciones más avanzadas de programación, en la capacidad de almacenamiento de datos, en controlar mayor cantidad de variables y en el manejo de redes industriales a mayor escala”, subraya Carolina Lagos.

En tanto, el Presidente de ISA Chile puntualiza que “el cambio que se ha desarrollado durante las últimas décadas, y ya está consolidado, es que el uso de controladores que sean muy específicos y propietarios está prácticamente descartado. En cambio, se utilizan controladores genéricos, que son configurados en términos de hardware y software, según el requerimiento específico. Eso disminuye la tasa de obsolescencia, y facilita el remplazo en caso de fallas”.

A la hora de escoger un sistema de control industrial, los expertos recomiendan considerar diversos factores: costos, escalabilidad, comunicación con otras plataformas, confiabilidad, niveles de programación, cantidad y tipos de variables de entrada y salida a controlar, así como la cantidad de lazos de control. “Lo importante es preguntarse qué tan crítico es el proceso a controlar. No es lo mismo controlar la impulsión de una bomba de pozo remoto que un reactor catalítico en una refinería de petróleo. Cuando un proceso es simple de controlar, se requiere un controlador simple y en este sector los PLC son los preferidos. Para un proceso crítico, donde se debe tener un sistema con una alta confiabilidad, se requiere un sistema de control robusto, que incluso pueda operar ante fallas de alguno de sus componentes o de sistemas de comunicación; en este sector es donde aplican los DCS”, destaca el académico de la UTFSM.

Otro punto importante a la hora de escoger un sistema de control, añade, es la base instalada en el país y la masa de profesionales existentes en el mercado, capacitados en la configuración del sistema, de tal forma de contar con una madurez del producto, experiencias en aplicaciones similares y un buen respaldo técnico en la mantención del sistema.

Una de las preguntas que surge ante los nuevos paradigmas en el ámbito industrial (Internet Industrial de las Cosas (IIoT), Industria 4.0) es de qué forma estos están impactando en el uso y desarrollo de los sistemas de control industrial.

“Estos conceptos buscan incrementar la inteligencia y eficiencia de estos sistemas; ejemplo de ello es la integración de las tecnologías inalámbricas en el ámbito del control industrial. Cualquier nuevo elemento de campo, dispositivo, sensor, terminal, sistema de control, etc., dispone ya de capacidades de interconexión del tipo Ethernet cableado y también inalámbrico, permitiendo la interacción entre ellos y con elementos de rango superior. En ese sentido, todos estos nuevos paradigmas de control terminarán afianzándose en la industria una vez que presenten un grado de confiabilidad y seguridad igual o superior a lo que existe en la actualidad”, expresa Héctor Vargas.

Al respecto, el docente de la Universidad de Talca destaca que “lo más importante es la capacidad de comunicación y la disponibilidad de flujo de información. Esto permite que los dispositivos tomen decisiones en forma automática, para, por ejemplo, reconfigurar una línea logística en función de la demanda o de una falla. Por otro lado, al dotar de mayor inteligencia y capacidad de comunicación a dispositivos que antes eran meros receptores de instrucciones, se puede lograr mayor seguridad tomando decisiones a nivel local o global frente a una condición o acción inseguras, evitando accidentes. Todo esto redunda en mejores tiempos de producción, menores costos y más seguridad”.