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Computador industrial y PLC Ingenier´ıa Mecatr´onica Automatizaci´on industrial Escobar Contreras Andrea Carolina 1801789, [email protected] Mi˜no Rubiano Wilhelm Andrewy 1801703, [email protected]

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA Una de las primeras fases para el desarrollo de un proceso industrial es la selecci´on del sistema de control inteligente que este deber´a implementar; existen actualmente en el mercado distintos sistemas de control y para un ingeniero es de importancia llevar a cabo un an´alisis y comparaci´on de caracter´ısticas que pueda diferenciar tecnolog´ıas en cuanto a operaci´on, servicio, integraci´on de sistemas, seguridad, programaci´on y costo. En este documento se presenta entonces un an´alisis de los sistemas de computadores industriales y PLC que se encuentran actualmente en el mercado y los cuales presentan mayor implementaci´on en el sector industrial. [1] Los PLC (Controladores l´ogicos programables) que ha ido evolucionando desde principios de los a˜nos 70‘s basados en un procesador hasta la creaci´on de distribuciones de redes que comunican los aut´omatas programables con los dispositivos de campo, fueron empleados en el campo de proceso y automatizaci´on desde peque˜nos desarrollos hasta el control de empresas a grande escala. Su desarrollo se bas´o en ser una alternativa a´ gil, flexible y con alta seguridad y compatibilidad entre dispositivos de varias compa˜n´ıas.[2][3] El PLC puede tener un concepto de un equipo electr´onico programable en lenguaje no inform´atico [3] como un minicomputador encaminado a dar confianza y rendimiento en un ambiente industrial, soportando condiciones adversas que se pueden encontrar en ambientes t´ecnicos, leyendo sensores digitales y anal´ogicos, programas de control y realizando c´alculos matem´aticos, que conllevan a controlar hardware como v´alvulas, luces, rel´es y servomotores, trabajando a un tiempo muy cercano al tiempo real. Aun cuando el PLC ofrece multitud de ventajas existe una falencia en la comunicaci´on y transferencia de informaci´on y se˜nales, pues son necesarios paquetes de software para realizar dicha acci´on a una velocidad limitada. [2] Los PLC est´an constituidos por una estructura l´ogica liderada por una CPU y que conlleva a los perif´ericos y las comunicaciones; dicha estructura realiza un procesamiento c´ıclico del programa e implica una diversidad de lenguajes de programaci´on seg´un las necesidades o conocimiento del personal entrenado para su uso; el lenguaje de programaci´on de estos sistemas programables se basa en la estructura de los paneles de switches y rel´es que el sistema inicialmente reemplazo. La configuraci´on f´ısica var´ıa seg´un su aplicaci´on y magnitud del proceso a controlar.[9] Por otro lado se encuentran los computadores industriales que son sistemas electr´onicos de control que como equipos robustos pueden soportar ambientes adversos, ofreciendo una capacidad de expansi´on, flexibilidad, fiabilidad y alta calidad en la aplicaci´on donde se implemente; este tipo de computadores suele ser de alto desarrollo tecnol´ogico en la industria que compone sistemas de control, siendo una tecnolog´ıa que no presenta limitaci´on para el c´alculo de reguladores anal´ogicos; permitiendo algoritmos de control avanzados y complejos, integrando las plantas de fabricaci´on y la gesti´on de producci´on. [5] Su aceptaci´on en el mercado comenz´o en 1980 cumpliendo la funci´on de visualizaci´on y depuraci´on de programas de control asociados a los PLC, DCS, CNC y otros sistemas; su intersecci´on en el mercado aumento debido a su capacidad de memoria, velocidad de operaci´on y bajo costo; llevando a cabo tareas avanzadas de operaci´on en tiempo real y gesti´on de procesos en aplicaciones de programas inform´aticos (SCADA).[4][5] Existe gran variedad en lo que a computadores industriales se refiere; cada tipo de pc industrial ofrece caracter´ısticas espec´ıficas seg´un sea la necesidad del proceso en el que se desea implementar. Las caracter´ısticas de un pc industrial son m´ultiples y van desde la solidez mec´anica y el´ectrica hasta la autoprotecci´on ante los diferentes tipos de ambientes que se encuentran en la industria; ya sean condiciones de ruido, altas temperaturas, o variaciones bruscas del ambiente y la capacidad de soportar software con respuestas en tiempo real.[6]

Bas´andose entonces en las caracter´ısticas presentadas y en los par´ametros ingenieriles especificados al inicio del documento ¿Cual ser´a la mejor decisi´on en cuanto a los sistemas de control dentro de un proceso? En cuanto a la operaci´on del sistema de control y bas´andose en como actuar y como procesara las instrucciones de las tareas, el PLC tiene un software para activar el sistema en tiempo real con un procesador dedicado exclusivamente a asegurar la fiabilidad del sistema sin necesidad de inicializar antivirus o actualizaciones de los software.[12] El pc industrial como componente m´as alto de la pir´amide de sistemas de control industrial puede tener una funcionalidad igual al tiempo real que ejecuta los PLC sin que su sistema operativo falle ante las interrupciones. [12] Otro par´ametro de gran importancia es la robustez de los sistemas; empezando por los PC industriales que ofrecen opciones de unidades de estado s´olido sin necesidad de refrigeraci´on, soportando caracter´ısticas industriales ya comentadas en este documento pero con desventajas en cuanto a vibraciones, mientras los PLC tienen mayor durabilidad debido a las unidades no m´oviles de los mismos.[12] La facilidad de costo y mantenimiento se basa en la reparaci´on en su vida u´ til; mientras los PLC ofrecen m´odulos que se pueden cambiar con facilidad y reduciendo tiempos de inactividad, los PC industriales no poseen repuestos a largo plazo y no generan una copia exacta del hardware y firmware.[12] En contexto la integraci´on de los hardware como son las memorias y los perif´ericos son decididos por el ingeniero que se encuentra implementando el sistema, tanto el PC y el PLC ofrecen caracter´ısticas para controlar m´ultiples dispositivos a trav´es de redes de comunicaci´on industriales (SERCOS, Profibus, DeviceNet, CANbus, Ethernet, SERCOS III, Profinet, IP y EtherCAT) como se mencionaba anteriormente los PLC incluyen en su sistemas buses de campos mientras que los PC industriales necesitan tarjetas adicionales, aunque posee interfaces como USB, FireWire y Ethernet inal´ambrica dando al usuario m´as accesibilidad al sistema. Los PLC por otro lado no pueden manejar alta resoluciones, poseen un almacenamiento limitado y baja velocidad de procesamiento, por ello es aqu´ı donde los PLC necesitan a un PC para manejar la memoria y ofrecer as´ı una interfaz para las aplicaciones.[12] Los pc industriales y los PLC no compiten por el mismo tipo de aplicaciones cuando se presenta una arquitectura PC-PLC, pues entre ellos cooperan para una mejora dentro del proceso de producci´on; siendo el PLC el encargado de mejorar el resultado con elementos de planta y se expande seg´un las necesidades o el desarrollo del entorno, mientras el computador industrial se encarga de las tareas de comunicaci´on con el PLC para a˜nadir al sistema una mayor potencia de c´alculo y una interfaz m´as amistosa para el desarrollador. [4] I. REFERENCIAS [1] 7. - El computador en el control de procesos industriales.- [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/computador en el control de proc.htm [2] Que es un PLC (basico) [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.rocatek.com/forum plc1. php [3] EL PLC [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.grupo-maser.com/PAG Cursos/Auto/ auto2/auto2/PAGINA20PRINCIPAL/PLC/plc.htm [4] PC industriales [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.uv.es/rosado/courses/sid/Capitulo5 PCind.pdf [5] Computadores industiales [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.logicelectronic.com/ productos/COMPUTO INDUST.htm [6] PC industrial [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.inves.es/web/inves/pc-industrial1 [7] Equipos para la automzatizaci´on industrial [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://tv.uvigo.es/ uploads/material/Video/1382/ISAD Tema3 2.pdf

[8] Inside Machines: PC versus PLC: Comparing control options [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.controleng.com/search/search-single-display/inside-machines-pc-versus-plc-comparing-control-options/9bf8690c6f23b11370 html [9] PC vs PLC: key factors in comparing control options [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.automation.com/pdf articles/Rexroth PLCvsPC L.pdf [10] PC-Based controls vs PLC-Based controls for machine automation [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.bastiansolutions.com/blog/index.php/2013/04/24/pc-based-controls-vs-plc-based-controls-for-machine-automation/ [11] PC vs. PLC: Comparing control options [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.msalah. com/A/PCvsPLC.pdf [12] PLCs vs. industrial PCs for automation today, part 1 [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.innovasic.com/news/industrial-ethernet/plcs-vs-industrial-pcs-for-automation-today-part-1/ ´ INDUSTRIAL [Consultado 14 de Agosto de [13] Dise˜no, instalaci´on y mantenimiento de sistemas de AUTOMATIZACION 2015]. Disponible en internet:http://www.infoplc.net/files/documentacion/automatas/infoPLC net PCindustriales ARosado.pdf [14] PC vs. PLC: Key Factors in Comparing Control Options [Consultado 14 de Agosto de 2015]. Disponible en internet:http://www.controldesign.com/whitepapers/2012/120716-rexroth-plc-vs-pc/