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Arquitectura y principios de diseño de los Sistemas
de Control Industriales basados en PC

En los últimos años, en el mundo de la automatización ha surgido una nueva tecnología que está ocupando una parte del mercado. Además de los conocidos sistemas de automatización basados en PLC o DCS, han aparecido los sistemas de automatización industrial basados en PC. Estas plataformas están diseñadas para beneficiarse de las ventajas de los PCs, pero con un diseño específico que omite los peligros derivados del vertiginoso ritmo que impone esta tecnología.

Existen múltiples arquitecturas y variaciones en esta tecnología, diferentes "Form Factor" que se pueden encuadrar en tres grandes bloques. El primero, son los sistemas "embedded" (o embebidos), sistemas compactos de reducido tamaño, pero que incluyen todos los elementos de un PC. El segundo grupo está compuesto por los PanelPC, sistemas también compactos que utilizan pantallas TFT, habitualmente con pantalla táctil, y que suelen disponer de un alto grado de protección frontal ante suciedad, agua u otro elemento que pueda dañarla. El tercer grupo son los PCs Industriales, que en su arquitectura inicial vienen en rack de 19".


Principios de diseño

Desde el momento en que estamos delante de una arquitectura de PC Industrial, nos damos cuenta de la gran diferencia que existe respecto a las arquitecturas de PC domésticos. Los sistemas en rack de 19" presentan un bus pasivo, ISA/PCI o ISA/PCI/AGP, sobre el que se colocan todas las tarjetas, incluida la CPU. Este tipo de arquitectura permite una sencilla actualización, modificación del sistema, incluida la CPU, así como una mayor simplicidad del mantenimiento y las reparaciones, en caso de que fueran necesarias.

Los chasis están diseñados bajo principios de máxima robustez, con un sistema de ventilación que dispone de filtros de entrada, con fácil acceso y sustitución. Además, este tipo de chasis dispone también de un amplio rango de opciones, como sistema de alarma visual y acústico en el chasis, posibilidad de fuentes de alimentación redundantes con sustitución en caliente ("hot-swap"), unidades de gestión remota por SNMP, bahías para unidades de almacenamiento con amortiguación neumática y diversos diseños en tamaño y opciones de montaje para adaptarse a cada aplicación.

El punto de diferenciación de la tecnología de auto-matización basada en PC es que dispone de sistemas abiertos, donde es posible integrar múltiples tecnologías y trabajar prácticamente con la totalidad de los buses de campo existentes, sin la necesidad de hacerlo de forma excluyente. La consecuencia más inmediata es que es posible trabajar con múltiples fabricantes dentro de un mismo sistema, lo que implica un notable ahorro frente a tecnologías propietarias.


Resistencia a fallos

Las características de diseño de estos equipos, anteriormente mencionadas, se ven reflejadas en el cumplimiento de diversas normativas que confieren a esta tecnología una estabilidad y garantía de robustez. Todo esto se logra gracias a diseños en los que prima la fiabilidad de los mismos por encima de la "rapidez" de salida al mercado. De hecho, cuando una tecnología se integra en sistemas industriales está probada en miles, incluso millones de sistemas antes de integrarse en las soluciones industriales.

En lo relativo a protección frente a fallos, los sistemas industriales basados en PC cuentan con una característica adicional incorporada en la BIOS, el WatchDog, una opción de seguridad, basada en el refresco del sistema de memoria, que en caso de no actualizarse dentro de los parámetros marcados procede a generar una interrupción o a reiniciar el sistema de forma automática, sin necesidad de la intervención del personal de mantenimiento.

Un punto básico en la industria es la garantía de poder disponer del mismo hardware durante un período entre cinco a siete años desde su selección como plataforma de trabajo. En este sentido, la mayoría de los fabricantes garantizan el suministro de estos sistemas, pudiendo encontrar hoy en día plataformas basadas en procesadores 486 con más de siete años en el mercado, aunque también encontremos las últimas tendencias con procesadores Pentium 4.

Debido a que los sistemas susceptibles de automatización pueden encontrarse en los más diversos en-tornos, es posible disponer de sistemas con amplios rangos de temperatura (entre -20ºC y 80ºC). Además, y relacionado con la temperatura, en automatización se dispone cada día más de diseños sin ventilación, procesadores Intel de bajo consumo, VIA o Geode, que posibilitan prescindir de este elemento, susceptible de fallos, especialmente en entornos con ambientes hostiles.

Por último, es necesario citar dos aspectos también importantes. El primero se relaciona con la capacidad de procesamiento de los sistemas basados en PC, muy superiores a controladores utilizados en otras tecnologías de auto-matización, lo que posibilita realizar, desde el mismo equipo de control, tareas adicionales de gestión, almacenamiento e incluso salvaguarda de datos, que hasta ahora se debían realizar en un sistema auxiliar. El otro aspecto es la posibilidad de realizar sistemas de control con múltiples opciones en lo referente al software.


Tendencias

Un punto relevante de cara a la definitiva implantación de cualquier tecnología debe ser la tendencia marcada tanto por los fabricantes como por las ingenierías en diversas áreas de aplicación, especialmente en los países que están a la vanguardia en este tema.

Las estadísticas de los últimos años y las predicciones para los siguientes indican que la utilización de sistemas de control basados en arquitecturas PC industriales crece entre un 20% y un 25% según las regiones, mientras que el crecimiento global del mercado no supera el 10% anual, lo que indica que la tecnología de automatización basada en PC está ocupando al menos una parte del mercado de automatización. Entonces, estamos ante una tecnología que ocupa cada día con más fuerza el lugar que le corresponde entre las tecnologías de automatización.

Por David Ramos, Product Manager de Tempel.
dramos@tempel.es

Septiembre 2005
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