Introducción
La tecnología de control abarca todos los procedimientos y dispositivos que permiten automatizar las máquinas y los procesos. La robótica, por su parte, ha hecho posible la sustitución de las capacidades de manipulación de los humanos. Es el resultado de la integración de diferentes ingenierías: la mecánica, la eléctrica, la electrónica y la informática.
Sistemas de Control
Los sistemas de control están compuestos por diferentes elementos que se llaman automatismos. El objetivo de un sistema de control es conseguir que la máquina o el sistema funcione con la mínima intervención humana.
Un sistema de control automático tiene por objetivo conseguir que una máquina o proceso realice sus funciones reduciendo al mínimo la intervención humana, tanto física como mental.
Hay máquinas y procesos en los que es necesaria la intervención de las personas en alguna de las acciones que hace la máquina o en algunas fases del proceso; estos son sistemas semiautomáticos.
Componentes básicos de un sistema de control:
- La unidad de control
- Los actuadores
- Los sensores
- Los elementos auxiliares para el mando y la monitorización
Tipos de Sistemas de Control
Lazo abierto:
No supervisa el resultado de su acción a la salida del sistema. Son los sistemas más sencillos y económicos que realizan funciones muy simples. Ejemplos: luz temporizada de una escalera, lavadora, semáforo, etc.
Lazo cerrado:
Establecen una supervisión sobre el resultado de salida o resultado final, actuando sobre el proceso hasta obtener el resultado deseado. La consigna es el valor de referencia que se desea obtener como resultado de la acción del sistema automático. Ejemplos: la temperatura programada por una calefacción o acondicionador de aire, el nivel de agua en el interior de una cisterna.
Componentes de un Sistema de Control
Los automatismos se construyen con elementos físicos que pueden implicar diferentes tecnologías:
- Mecánica
- Neumática
- Hidráulica
- Eléctrica
- Electrónica
- Microelectrónica
Estos pueden actuar independientemente o combinados.
Un sistema de control tiene 3 partes básicas:
- Controlador
- Actuadores
- Sensores
También hacen falta dispositivos auxiliares para interactuar con el controlador.
Controlador:
Es el dispositivo del sistema que determina y ejecuta el control del proceso para el que está preparado. Dispone de los elementos para la activación y desactivación de los dispositivos externos, para la introducción y modificación de la consigna, para el accionamiento de los actuadores, para la recogida de información de los sensores y los elementos de presentación de información, y la lógica de control.
Actuador:
Es el elemento final que hace una acción sobre el proceso. Este elemento final puede provocar acciones como incrementos de temperatura, cambios de movimiento, variaciones de velocidad o variaciones de caudal.
Sensores:
Dispositivos que toman datos de la situación del proceso o de las variables de salida y las transmiten al controlador. Los sensores y sus circuitos asociados miden magnitudes de variables que se incorporan al lazo de realimentación. Su sensibilidad y precisión son importantísimas para un funcionamiento detallado de control.
Dispositivos auxiliares:
Elementos para la interacción entre el operador y la máquina. Son necesarios para la entrada manual de información en el controlador, para ponerlo en marcha o pararlo, para variar las consignas, o para recuperar el control manual.
Lógica de Control
Lógica cableada:
Están diseñados para una función muy concreta.
Lógica programable:
Tienen una gran flexibilidad ya que la lógica de funcionamiento reside en un programa informático incorporado a la memoria del controlador, el cual se puede modificar sin tener que cambiar las conexiones del circuito. Ventajas: mucha flexibilidad, gran reducción de costes y de mantenimiento, reducción del volumen, mayor seguridad y reducción de averías.
Dispositivos de Entrada y Salida
Dispositivos de salida:
- Los actuadores
- Los presentadores o visualizadores de datos
- Los indicadores luminosos y acústicos
Los actuadores pueden ser de diferentes tecnologías: motores eléctricos, electroimanes, resistencias calefactoras, válvulas y cilindros hidráulicos, y otros dispositivos comandados por alguno de ellos.
Los presentadores o visualizadores de datos dan información del estado de alguna parte del proceso o del automatismo con un valor numérico digital o analógico, señal luminosa o acústica. Los indicadores luminosos pueden ser interpretados por un código acromático, y los acústicos, por la frecuencia e intensidad del sonido. Pueden formar parte de paneles sinópticos, con visualizadores de dígitos numéricos de cristal líquido (LCD) o emisores de luz (LED), indicadores de aguja, pilotos de color, pantallas de datos LCD, monitores, etc. Los indicadores acústicos habitualmente se utilizan en las alarmas y pueden ser desde pequeños zumbadores hasta sirenas potentes. En los sistemas más complejos pueden llevar sintetizadores de voz.
Dispositivos de entrada:
Los podemos agrupar en dos conjuntos:
- Elementos de mando o de entrada de información del operador: interruptores, pulsadores, conmutadores, teclados, potenciómetros, etc.
- Los sensores: recogen información de la máquina o del proceso. Están constituidos por materiales sensibles a una determinada magnitud y la convierten en otro tipo de magnitud fácilmente integrable en el sistema de control. Ejemplos: sensores de temperatura, sensores de presión, detectores de proximidad, detectores de presencia, detectores de nivel, sensores de radiación infrarroja, células de carga, sensores de visión, sensores de velocidad, etc.