Durante un día normal en Key, seguramente escucharás términos como PLC, SCADA y HMI. Si no trabajas habitualmente en esta disciplina, es posible que estas siglas no te resulten familiares. Este artículo ofrece una introducción a la ingeniería de control de procesos, explica qué hace un ingeniero de control de procesos y presenta algunos de los componentes más utilizados en esta especialidad.

Comencemos por la ingeniería de control de procesos y por comprender qué hace un ingeniero especializado en esta área.

La ingeniería de control de procesos es una disciplina que se centra en el diseño, la implementación y el mantenimiento de sistemas de control para diversos procesos industriales. Estos sistemas utilizan instrumentación para supervisar y controlar determinados parámetros del proceso, como la temperatura, la presión, el caudal, entre otros.

Aunque una parte importante del trabajo de un ingeniero de control de procesos consiste en diseñar, supervisar y mantener sistemas de control, el objetivo principal es optimizar el rendimiento de cada proceso y garantizar que funcione dentro de límites seguros y eficientes.

Los ingenieros de control de procesos trabajan habitualmente con ingenieros y técnicos de otras especialidades para garantizar que el sistema de control cumpla con los requisitos del proceso.

A continuación, examinaremos con más detalle algunos de los componentes principales de la ingeniería de control de procesos.

PLC (Controlador lógico programable)

Uno de los componentes con los que trabajamos a diario es el PLC. Sin embargo, no todos los profesionales de la ingeniería y la tecnología han tenido la oportunidad de comprender en profundidad qué es y cómo funciona.

Un controlador lógico programable (Programmable Logic Controller, PLC) es un sistema de control industrial basado en computadora que se utiliza habitualmente para controlar y supervisar procesos industriales. Está diseñado para ser robusto y fiable, y puede programarse para realizar una amplia variedad de tareas, desde controles sencillos de encendido y apagado hasta algoritmos de control complejos.

Los PLC están compuestos por varios elementos, entre ellos una unidad central de procesamiento (CPU), módulos de entrada y salida (E/S) y software de programación. La CPU es el “cerebro” del PLC y se encarga de ejecutar el programa que controla el proceso. Los módulos de E/S permiten conectar el PLC con distintos sensores, actuadores y otros instrumentos utilizados en el proceso, como sensores de temperatura, caudalímetros y bombas. Por último, el software de programación se utiliza para crear y modificar el programa que ejecuta el PLC.

A continuación, se muestra un ejemplo de los distintos componentes de un PLC modular:

Los PLC tienen una amplia variedad de aplicaciones industriales, como la fabricación, la generación de energía, el tratamiento de agua, las plantas de procesamiento, las operaciones mineras y la industria del petróleo y el gas. Gracias a su diseño robusto y fiable, los PLC son especialmente adecuados para trabajar en entornos industriales exigentes.

Beneficios de un PLC

• Flexibilidad: los PLC se pueden programar para realizar una amplia variedad de tareas y reprogramar fácilmente para adaptarse a los cambios del proceso. Esto los hace ideales para aplicaciones en las que las condiciones cambian constantemente, como las plantas de procesamiento o las instalaciones industriales de fabricación.
• Otra ventaja de los PLC es su capacidad para comunicarse con otros sistemas. Pueden conectarse a dispositivos como sistemas SCADA e interfaces HMI, lo que permite supervisar y controlar los procesos en tiempo real. Esto puede contribuir a mejorar la eficiencia y la fiabilidad de las operaciones.
• Los PLC también pueden contribuir a mejorar la seguridad de los procesos industriales. Se pueden programar para detectar condiciones peligrosas y detener el proceso cuando sea necesario, reduciendo así el riesgo de accidentes.

Anteriormente mencionamos que los PLC ejecutan programas para controlar y operar procesos industriales.

Pero ¿qué es exactamente la programación de PLC?

Para realizar las tareas asignadas, los PLC necesitan contar con un programa específico. Estos programas suelen crearse mediante dispositivos o software de programación. Una vez elaborado, el programa se carga en la memoria del PLC. La unidad central de procesamiento (CPU) utiliza ese programa para interpretar los datos de entrada y ordenar al PLC que ejecute las acciones de salida deseadas. Existen varios lenguajes de programación que pueden utilizarse para configurar un sistema PLC. Sin embargo, de acuerdo con la norma internacional IEC 61131, existen cinco lenguajes de programación estándar:

• Ladder Logic o Ladder Diagram (LD): lógica de escalera o diagrama de escalera.
• Function Block Diagram (FBD): diagrama de bloques de funciones.
• Structured Text (ST): texto estructurado.
• Sequential Function Chart (SFC): diagrama de funciones secuenciales.
• Instruction List (IL): lista de instrucciones.

La lógica de escalera es uno de los lenguajes de programación más utilizados para los PLC. Su representación visual facilita la lectura y la escritura del programa. Utiliza símbolos para controlar relés, temporizadores, registros de desplazamiento y contadores, así como para realizar operaciones matemáticas. Posteriormente, el sistema PLC interpreta y ejecuta las instrucciones del programa.

A continuación, se muestra un ejemplo de un programa en diagrama de escalera o Ladder Logic:

SCADA (Control supervisor y adquisición de datos) y HMI (Interfaz hombre-máquina)

Otro término que se escucha habitualmente en el área de ingeniería de las oficinas de Key es SCADA. Estas siglas corresponden a Supervisory Control and Data Acquisition, es decir, supervisión, control y adquisición de datos. SCADA es un tipo de sistema de control industrial que se utiliza junto con los PLC para ofrecer una interfaz gráfica que muestra los procesos de un sistema industrial. Permite supervisar procesos e infraestructuras industriales en tiempo real y también controlar estos sistemas, según las capacidades de control previstas en su diseño.

Beneficios de los sistemas SCADA:

• Su capacidad para ofrecer supervisión en tiempo real ayuda a los operadores, al personal de mantenimiento y a los ingenieros a detectar y responder ante posibles problemas antes de que se conviertan en complicaciones mayores. Esto, a su vez, contribuye a mejorar la eficiencia, reducir el tiempo de inactividad y aumentar la seguridad en los procesos industriales.
• Los sistemas SCADA también pueden utilizarse para recopilar y analizar grandes cantidades de datos, los cuales sirven para mejorar, con el paso del tiempo, el rendimiento de los procesos industriales y de la infraestructura. Asimismo, estos datos permiten tomar decisiones mejor fundamentadas sobre cómo optimizar y mantener los procesos y las plantas industriales.

Muchos ingenieros también hacen referencia a otro componente que permite interactuar con la maquinaria de una planta: la HMI.

HMI significa Human Machine Interface, o interfaz hombre-máquina. Generalmente, se trata de una interfaz gráfica de usuario (GUI) más sencilla que permite visualizar datos del proceso, obtener información en tiempo real y controlar equipos industriales.

Si trabajas en un equipo de ingeniería de control de procesos o en una instalación industrial, es posible que encuentres sistemas SCADA y HMI que utilizan el estándar de diseño ASM.

¿Qué es el estándar ASM?

El estándar Abnormal Situation Management (ASM), o gestión de situaciones anormales, es un conjunto de directrices y buenas prácticas para gestionar situaciones anormales en los sistemas industriales de control de procesos, incluidas las interfaces SCADA y HMI. Fue desarrollado por el Centre for Chemical Process Safety (CCPS) y proporciona un marco para identificar, evaluar y mitigar los riesgos asociados a situaciones anormales. Esto incluye procedimientos para detectar y responder a dichas situaciones, así como medidas destinadas a prevenir que se produzcan.

Al diseñar pantallas SCADA y HMI de acuerdo con el estándar ASM, se siguen las siguientes directrices:

• Colores intensos para las alarmas: los colores brillantes se utilizan para señalar alarmas y no deben emplearse para otros fines.
• Colores de baja intensidad para los datos en tiempo real: permiten mostrar información sin distraer al operador de las alarmas.
• Fondo gris: se utiliza porque interfiere menos con los demás colores.
• Uso limitado de colores en primer plano: los colores reservados para alarmas y datos en tiempo real no deben utilizarse para representar otros objetos.
• Sin degradados de color: las líneas del proceso se representan en gris oscuro o negro.
• Representación de estados: los estados se muestran mediante colores, texto o formas.
• Colores estandarizados: los colores utilizados deben seguir criterios uniformes.
• Combinación de formas y colores: ambos recursos se utilizan conjuntamente para destacar información importante, ya que algunos colores pueden producir ilusiones visuales cuando se colocan uno junto al otro.

Beneficios de los sistemas SCADA/HMI que siguen el estándar ASM

• Identificación rápida de peligros y fallos.
• Mejora de la interacción entre las personas y las máquinas.
• Organización y distribución más eficaces de las ventanas.
• Navegación sencilla y mejor visualización de las tareas.
• Mayor fiabilidad y seguridad.
• Funciones gráficas fáciles de utilizar.

A continuación, se muestran dos ejemplos de pantallas SCADA que pueden crearse para diferentes procesos:

Página SCADA creada sin seguir los estándares de diseño ASM.

Página SCADA creada siguiendo los estándares de diseño ASM.

Con esto llegamos al final del artículo. Me gustaría dejarte una reflexión: en nuestra vida cotidiana también encontramos muchas situaciones en las que interactuamos con distintas formas de SCADA y HMI. Con la información que ahora tienes, intenta identificar algunos ejemplos. 🙂

Gracias por dedicar tiempo a leer este artículo. Espero que estos conocimientos te resulten útiles la próxima vez que trabajes con ingenieros de control de procesos.

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