Control de procesos en tiempo real

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Para la industria es muy importante la productividad, flexibilidad, calidad y reducción de costos, para lograr estos objetivos son necesarios los sistemas de control y automatización de los procesos.

Conseguir que la información esté disponible en tiempo real, para todos los niveles de la empresa, permitiendo a los interesados tener un conocimiento actualizado sobre el estado de la producción y tomar decisiones con base en los indicadores, también es de suma importancia. Para lograr esto se utilizan sistemas de control de tiempo real basados en un software para tal fin.

Los sistemas de tiempo real son sistemas informáticos en los que el tiempo de respuesta es crucial para su funcionamiento. Se dice que en un sistema de tiempo real, un dato obtenido fuera de plazo, aunque sea correcto, es un dato inválido, que incluso puede provocar que el sistema falle en su conjunto.

Un ejemplo habitual de los sistemas de tiempo real son los sistemas de control, en los que un sistema computarizado se encarga de controlar el funcionamiento de otro sistema, informático o no. Por ejemplo, los automóviles cuentan con estos sistemas, como el sistema de antibloqueo de frenos (ABS), pues el sistema se encarga de vigilar el funcionamiento de las ruedas del vehículo al momento de frenar.

Los frenos ABS son un buen ejemplo, pues muestran algunas características habituales de estos sistemas; se monitorean unos datos que llegan del entorno, se procesan y como resultado, se actúa sobre dicho entorno.

Para que el funcionamiento del sistema sea correcto no es suficiente con que las acciones sean correctas, sino que tienen que ejecutarse dentro de un intervalo de tiempo específico, esta es su característica principal. Es decir, el tiempo en que se ejecutan las acciones del sistema es lo realmente significativo.

Sistemas de control industriales

Los sistemas de control han evolucionado a través del tiempo de manera paulatina volviéndose cada vez más complejos, en la actualidad incluso utilizan hardware y software de diferentes tipos y emplean protocolos y medios de comunicación distintos.

Se usan para llevar a cabo tareas de mayor complejidad que necesitan grandes cálculos o que imponen requisitos de tiempo cada vez más precisos que vuelven necesario integrar dentro de un mismo sistema elementos de diferente naturaleza como sistemas integrados o hardware específico.

Las funciones más comunes de los sistemas de control industrial son:

  • Adquisición de datos. Los dispositivos se comunican periódicamente con los instrumentos de una planta, a los cuales se encuentran acoplados, y comprueban las señales de entradas conectadas a los instrumentos y las transforman a un formato adecuado para ser almacenadas en una base de datos local.
  • Alarmas. Los estados de alarma se producen mediante la comparación de los valores registrados en la planta, con rangos, límites u otras condiciones definidas por los operadores del sistema.
  • Control. Operaciones que se realizan de forma ininterrumpida ajustando de manera continua una serie de señales y acciones de control ocasionales. Para cada una se define un conjunto de funciones de control y de secuencias.
  • Seguridad. En el caso de que se llegaran a presentar condiciones anómalas de la planta, se pueden poner en marcha procedimientos de seguridad que detienen el funcionamiento normal y ejecutan instrucciones para cada situación. Por ejemplo, retener el funcionamiento del sistema, de apagado, detener el proceso, etc.

Sistemas de control de tiempo real

La necesidad de incluir características de tiempo real en los sistemas de control ha aumentado en gran medida, sobre todo en ciertos sectores de la industria como el aeroespacial.

En varios sistemas de control los tiempos son cruciales, de manera que si el sistema no consigue terminar una tarea en un determinado límite de tiempo, se considera un error en el funcionamiento.

El diccionario de computación de Oxford define los sistemas de tiempo real como “cualquier sistema en el cual el tiempo en que se produce cada salida del sistema es significativo”.

En este tipo de sistemas, el tiempo transcurrido desde el instante en que se produce la entrada al proceso, al instante en que se produce la salida, debe ser suficientemente pequeño para que el funcionamiento del sistema pueda considerarse adecuado.

Es decir, el hecho de que un sistema sea de tiempo real no implica que el sistema sea rápido, sino que debe ejecutar sus tareas en un determinado tiempo que se ha especificado previamente. En estos sistemas no solo es importante que la salida del proceso sea la esperada, sino también que sea en el instante esperado.

Además de las aplicaciones en plantas de manufactura, donde su uso es importante para garantizar una productividad alta y costos de producción óptimos, los sistemas de tiempo real también se pueden encontrar en sistemas de vuelo, instalaciones médicas, control de tráfico aéreo o gestiones financieras, entre otras.

Características de los sistemas de tiempo real

Además de las restricciones de tiempo, suelen cumplir ciertas características adicionales:

  • Tamaño y complejidad. Frecuentemente son sistemas grandes y complejos debido a que deben interaccionar con entornos complicados y gestionar gran cantidad de señales e información. Requieren mantenimiento y adaptación.
  • Potencia de cálculo. Dependiendo del algoritmo y las estrategias de control elegidas, puede ser necesaria una potencia de cálculo relativamente grande, pues implican el control de alguna actividad de ingeniería.
  • Seguridad y fiabilidad. Es fundamental que el sistema garantice un funcionamiento seguro y correcto porque una respuesta tardía o una falla puede generar daños materiales o al personal.
  • Concurrencia. En los sistemas con varios procesadores, es necesario controlar el acceso a los recursos y dispositivos del sistema de control.
  • Interacción con hardware. Deben ser capaces de interaccionar con dispositivos de hardware para monitorear sensores, control de actuadores, etc.

El monitoreo de actividades en tiempo real permite a las personas que toman decisiones dentro de un proceso industrial tener un mayor control del mismo y administrar eficientemente una planta de manufactura.

El control en tiempo real permite el ahorro de tiempo de ingeniería y el control de la producción mediante el monitoreo y control de los procesos a través de software.

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