Resumen de Sistemas de Computación Industrial y Automatización
Sistemas de Computación Industrial y Automatización: Guía
Introducción
La informática industrial es la aplicación de sistemas informáticos para supervisar, controlar y optimizar procesos industriales. A lo largo del siglo XX estos sistemas han evolucionado desde grandes computadores de propósito general hasta soluciones en tiempo real y equipos específicos que integran el control automático con la informática para reducir errores, mejorar la seguridad y aumentar la eficiencia productiva.
Definición: Un sistema informático industrial es un conjunto de hardware y software diseñado para adquirir, procesar y controlar datos y señales en entornos industriales, con requisitos de fiabilidad y, en muchos casos, restricciones temporales estrictas.
1. Breve historia y hitos clave
- 1939: Alan Turing aporta las bases de la lógica computacional, influyendo en la evolución de la computación.
- 1943–1952: Desarrollo del ENIAC y su versión mejorada EDVAC, introduciendo la idea del programa almacenado.
- 1963: Estándar ASCII para intercambio de información.
- 1965–1970s: Aparición de minicomputadoras (ej. PDP-8) que permitieron control industrial más accesible.
- 1971–1980: Surgimiento del correo electrónico y de sistemas operativos comerciales; IBM y MS-DOS marcan la expansión de ordenadores personales.
- 1991: Nacimiento de Linux como alternativa abierta para sistemas operativos.
2. Conceptos fundamentales
2.1. Elementos de un sistema informático industrial
- Sensores y actuadores: Captan magnitudes físicas (temperatura, presión, nivel) y actúan sobre el proceso.
- Controladores lógicos programables (PLC): Dispositivos robustos para control en tiempo real de procesos y máquinas.
- Ordenadores industriales: Equipos que realizan tareas de cálculo, registro, análisis y visualización.
- Redes industriales: Buses de campo y protocolos que interconectan sensores, actuadores, PLC y ordenadores.
Definición: Un PLC es un equipo electrónico diseñado para ejecutar lógicas de control en entornos industriales, con entradas/salidas digitales y analógicas, programación estructurada y alta fiabilidad.
2.2. Sistemas de Tiempo Real (STR)
- Característica principal: no solo importa que el resultado sea correcto, sino cuándo se obtiene. Si se incumple el plazo temporal la ejecución se considera un fallo.
- Tipos básicos:
- Tiempo real estricto (hard real-time): fallo si no se cumple la cota temporal.
- Tiempo real blando (soft real-time): degradación de servicio si se incumplen plazos, pero sin fallo catastrófico.
Definición: Un sistema de tiempo real es aquel cuyo comportamiento correcto depende tanto de la exactitud de los resultados como del cumplimiento de restricciones temporales.
Práctico: En un sistema de control de movimiento robotizado, una señal de parada debe procesarse en un máximo de $10;\mathrm{ms}$; si se retrasa, puede haber daños físicos: es un ejemplo de requisito de tiempo real estricto.
3. Arquitectura y comunicación
- Las plantas industriales modernas combinan PLCs y ordenadores mediante buses de campo (por ejemplo, Profibus, Modbus, EtherCAT) para distribuir información y órdenes.
- La integración de datos permite pasar información desde el nivel de control hasta sistemas de gestión y planificación.
Tabla comparativa: PLC vs Ordenador industrial
| Característica | PLC | Ordenador industrial |
|---|---|---|
| Robustez en entornos industriales | Alta | Media–Alta |
| Facilidad de programación orientada a control | Alta (ladder, bloques) | Variable (C, Python, SCADA no incluido aquí) |
| Determinismo temporal | Muy alto | Depende del sistema operativo |
| Potencia de cálculo y visualización | Limitada | Alta |
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Informática industrial - Introducción
Klíčová slova: Informática industrial, SCADA
Klíčové pojmy: La informática industrial integra hardware y software para controlar procesos., Un PLC es un dispositivo robusto orientado al control determinista., Sistema de tiempo real: correcto depende de resultado y tiempo., Tiempo real estricto vs. tiempo real blando., Buses de campo interconectan sensores, PLC y ordenadores., Ordenadores industriales aportan potencia de cálculo y visualización., Minicomputadoras en los 60/70 aumentaron el control automático., Integración de datos permite mantenimiento predictivo y optimización., Comparativa: PLCs son más deterministas; PCs tienen mayor capacidad de cálculo., Tendencia: edge computing y mayor conectividad industrial.