Las tecnologías
de la información y la comunicación (TICS), son herramientas informáticas,
entendidas como el conjunto de recursos, procedimientos y técnicas usadas en el
procesamiento, almacenamiento y transmisión de información, en la actualidad
son de gran utilidad, puesto que facilitan el procesamiento de la
información en la Internet, decir que las tecnologías de la información y
comunicación tiene la capacidad de operar en red mediante conexiones las
cuales adquieren con el paso del tiempo y los avances tecnológicos más
facilidades y rendimiento. Puesto que durante los últimos años han tenido
grandes avances y alcances en nuestra vida diaria. Debido a las
necesidades y demandas de los seres humanos. Puesto que permite que las
actividades sean más eficaces y eficientes.
EL
COMPUTADOR EN EL CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.
La aplicación del computador en el control de procesos supone un salto
tecnológico enorme que se traduce en la implantación de nuevos sistemas de
control en el entorno Industria y posibilita el desarrollo de la navegación
espacial. Desde el punto de vista de la aplicación de las teorías de control
automático el computador no está limitado a emular el cálculo realizado en los
reguladores analógicos El computador permite la implantación de avanzados
algoritmos de control mucho más complejos como pueden ser el control óptimo o
el control adaptativo. El objetivo en un principio era sustituir y mejorar los
reguladores analógicos, pero este objetivo se fue ampliando dada las
capacidades de los computadores en realizar un control integral de las plantas
de fabricación, englobando también la gestión de la producción.
Las principales aplicaciones industriales del computador son:
ADQUISICIÓN DE DATOS. Consiste en la recogida, tratamiento y almacenamiento de los datos.
SUPERVISIÓN. En esta función el computador no efectúa directamente el control de
proceso. Se conecta a los controladores del proceso (autómatas, reguladores
PID…) por medio de un sistema de comunicación serie o por una red de
comunicaciones industrial. La principal función es la ayuda al operador de
planta. El computador suministra al computador unas informaciones elaboradas
como pueden ser alarmas, tratamiento de fallos, procedimientos de rearme.
CONTROL SECUENCIAL. En esta función el computador suele tomar la forma de autómata
programable, en el cual se ejecutan programas de control de sistemas
secuenciales.
CONTROL ANALÓGICO DIGITAL. Es una forma de control que se utilizaba con los primeros computadores
en la cual el computador se encargaba de elaborar la consigna de los bucles
analógicos.
CONTROL DIGITAL DIRECTO. El computador ejecuta directamente el control del proceso continuo. Toma
la forma de regulador industrial o de computador industrial con tarjetas de
interface con el proceso.
ANÁLISIS DE DATOS. Función clásica de los computadores de gestión en el que se analizan los
datos de producción por medio de herramientas de ofimática.
Las ventajas del uso del computador en el control de procesos son
múltiples, entre ellas se podría nombrar una mayor eficacia de las operaciones,
mayor seguridad y una reducción drástica de las operaciones manuales.
EVOLUCIÓN
HISTÓRICA DE LA TECNOLOGÍA DEL CONTROL POR COMPUTADOR APLICADA AL CONTROL DE
SISTEMAS CONTINUOS:
El desarrollo de la tecnología del computador aplicada al control
de procesos industriales, recibió a finales de los años cincuenta un gran
impulso debido a que existían industrias como las refinerías de petrolíferas
donde los procesos a controlar en este tipo de plantas son complicados. Los
sistemas de control disponibles estaban bastante limitados, implicando en el proceso
de fabricación a gran cantidad de mano de obra, como sucedía en la Industria de
producción de papel. La calidad de la producción dependía en muchos casos de la
experiencia del operario y de su rapidez de reacción ante situaciones anómalas.
Era por decirlo un control semiautomático y semimanual. Los operarios eran
quienes decidían cuales eran las referencias de mando más adecuadas para el
sistema de control analógico.
El primer trabajo sobre la aplicación del computador al control
Industrial aparece en un artículo realizado por Brown y Campbell en el año
1950.
Brown, G.S., Campbell, D.P.: Instrument
engineering: its growth and promise in process-control problem [Brown 50].
En dicho artículo aparece un computador controlando un sistema mediante
bucle de realimentación y prealimentación. Los autores asumen que los elementos
de cálculo y control del sistema deben ser computadores de cálculo analógicos,
pero sugieren el posible uso de un computador digital.
Las primeras aplicaciones de los computadores digitales al control
industrial se realizan a finales de los años 50. La iniciativa no parte como
cabría suponer de la industria del control y manufactura, sino de los
fabricantes de computadoras y de sistemas electrónicos que buscaban nuevos
mercados para dar salida a productos que no se habían terminado de adaptar a
las aplicaciones militares.
La primera instalación industrial de un computador la realiza la
compañía de suministro eléctrico "Louisiana Power and Light" que
instaló en septiembre de 1958 un ordenador Daystrom para monitorizar la planta
de producción de energía en Sterling, Louisiana. Pero este no era un sistema de
control industrial. Su función era supervisar el correcto funcionamiento de la
instalación.
El primer computador dedicado a control industrial se instaló en la
refinería de Port Arthur, en Texas. La compañía Texaco Company instaló un
RW-300 de la casa Ramo-Wooldridge. La refinería comenzó a funcionar controlada
en bucle cerrado por computador el 15 de Marzo de 1959.En los años 1957-1958 la
compañía química Monsanto en cooperación con Ramo Wooldridge estudian la
posibilidad de instalar control por computador. En octubre de 1958 deciden
implantar un sistema de control en la planta de la ciudad de Luling, dedicada a
la producción de amoniaco.
Comenzó a funcionar el 20 de enero de 1960, pero tenían grandes
problemas con el ruido que se introducía en las realimentaciones. Este sistema
como otros muchos basados en el ordenador RW- 300 no realizaban un control
digital directo sobre las plantas, sino que eran sistemas supervisores
dedicados a calcular las referencias óptimas de los reguladores analógicos.
Este sistema se denomina control analógico-digital (DAC) o control supervisor.
Se debe observar que este esquema de control fue protegido por una patente
(EXNER Patent), lo cual ha limitado su aplicación.
En 1961 la Monsanto comienza a diseñar un control digital directo (DCC)
para una planta en Texas city y un sistema de control jerarquizado para el
complejo petroquímico de Chocolate Bayou. En el control digital directo el
computador controla directamente el proceso, tomando medidas del proceso y
calculando la acción a aplicar.
El primer control digital directo se instala en la planta de amoniaco y
soda de la compañía Imperial Chemical Industries en Fleetwood (Reino Unido),
mediante un ordenador Ferranti Argus 200. Comenzó a funcionar en noviembre de
1962.
El sistema disponía de 120 bucles de control y efectuaba la medida
de 256 variables. Actualmente se utilizan 98 bucles y 224 medidas en esta
instalación de Fleetwood. En la instalación se sustituyeron los antiguos
reguladores analógicos por el computador digital que realizaba sus mismas
funciones.}
Los computadores utilizados en los primeros años 60 combinaban memorias
magnéticas y el programa se almacenaba en programadores cíclicos rotativos. En
estas primeras aplicaciones la solución de determinados problemas suponía un
incremento en el coste del sistema. Esto llevo a que en un mismo computador se
implementarán las dos tareas principales supervisión y control digital directo.
Las dos tareas funcionaban a una escala de tiempo muy diferente.
La tarea del control digital directo tenía que tener prioridad sobre la
supervisión. El desarrollo del programa se realizaba por personal muy
especializado y el lenguaje era puro código máquina. Además aparecían problemas
debido al aumento de la cantidad de código, en cambio la capacidad de memoria
de los ordenadores era bastante limitada. Lo cual conllevaba que se tenia que
descargar parte de la memoria del ordenador para cargar el código de la otra
tarea.
La mejora de los sistemas de control por computador condujo a sistemas
que ejecutaban el control digital directo en un ordenador y en el mismo o en
otro ordenador se ejecutaba un programa encargado de elaborar las consignas.
A finales de los años sesenta y principios de los setenta se desarrollan
los Minicomputadores que encuentran gran aplicación en el control de procesos
industriales. En pocos años el número de ordenadores dedicados a control de
procesos pasa de 5000 en 1970 a 50000 en 1975.
Estos Minicomputadores disponían de una memoria de hasta 124 Kbytes,
disco duro y de unidad de disco flexible para almacenamiento.
UN COMPUTADOR PARA UN
SOLO PROCESO:
En la década de lo sesenta la complejidad y prestaciones de los
sistemas de control se incrementan gracias al empleo de circuitos integrados y
en particular los microprocesadores.
El desarrollo en la década de los 70 del microprocesador permite que
llegue a ser rentable el dedicar un computador para el control de un solo
proceso. Aplicaciones del ordenador al control de procesos que antes no eran
rentables instalarlas, dado que el control analógico era mucho más barato, se
vuelven competitivas. Incluso esta reducción de costes permite que se empiecen
a desarrollar sistemas de control por computador encargados de controlar una
sola máquina eléctrica.
Además de la razón económica, una de las razones que impedía que se
implantará los controles digitales sobre máquinas eléctricas era la excesiva
rapidez de los accionamientos electromecánicos, con constantes de tiempo en
muchos casos bastante inferiores al segundo (comparemos con los procesos
químicos). Esto hacía imposible que un computador calculará el algoritmo de
control en el período de muestreo marcado por el diseño del controlador.
Los primeros controles digitales se implantan sobre máquinas de
corriente continua, que presentan un modelo matemático muy sencillo de tratar.
Los esfuerzos se vuelcan en el desarrollo de controles digitales sobre motores
síncronos y asíncronos que permitieran obtener a los accionamientos
prestaciones de precisión y dinámica de par comparables a los de continua, con
el objeto de utilizar un motor mucho más barato (asíncrono) que no presentará
los problemas de los motores de continua.
Los primeros controles digitales consistían en la simple emulación
programada de los algoritmos de control clásicos, pero la aplicación de las
modernas técnicas del control ha permitido desarrollar aplicaciones de control
vectorial, las cuales, en accionamientos de motores asíncronos proporcionan una
calidad en la respuesta dinámica superior a los accionamientos de motores de
corriente continua. En el momento actual existe toda una amplia gama de
microcontroladores especializados en el control de máquinas eléctricas.
CONTROL EN TIEMPO REAL:
Los requisitos del control de tiempo real se manifiestan en una de sus
características principales: las restricciones temporales a que esta sometido.
Estas son inherentes al funcionamiento de los sistemas de tiempo real. Para
tareas periódicas de control, vienen impuestas por el período de muestreo con
que se debe ejecutar el algoritmo de control. Para otro tipo de tareas
periódicas como pueden ser tareas de tratamiento de datos, tareas gráficas o de
supervisión, tareas de comunicación los restricciones temporales no son tan
estrictas y muchas veces el diseñador de las aplicaciones dispone de un margen
donde elegir.
Estas restricciones temporales también implican prioridad de ejecución,
siendo comúnmente las tareas dedicadas al control las más frecuentes y por lo
tanto las que se deben ejecutar con mayor prioridad, interrumpiendo en el caso
de los sistemas monoprocesadores a todas las demás tareas. También pueden
existir tareas de control que se ejecuten con períodos grandes como en las
aplicaciones de control de variables lentas como la temperatura, existiendo
algunas otras tareas con períodos de ejecución menor. Pero la tarea de control
es la más crítica dado que es la que actúa de interface con el proceso y debe garantizar
su correcto funcionamiento.
Para las tareas activada como respuesta a eventos, las restricciones
vienen impuestas por los márgenes de seguridad y buen funcionamiento del
proceso a controlar. Por ejemplo las acciones que se deben producir ante la
aparición de una parada de emergencia, deberán producirse en un tiempo mínimo
que intente garantizar al máximo la seguridad de los operarios en primer lugar
y del proceso controlado en segundo lugar.
Las aplicaciones de control militar, misiles, sistemas de tiro, sistemas
anti-misiles se pueden considerar igual o más críticas que algunas aplicaciones
industriales (no olvidemos las centrales nucleares). Por lo cual se establece
también la necesidad de que los sistemas de control de tiempo real incorporen
mecanismos que garanticen una alta tolerancia a fallos.
Se puede establecer una nueva clasificación entre sistemas de tiempo
real críticos y acríticos. Los sistemas de tiempo real críticos son aquellos en
que los plazos de respuesta de todas las tareas deben respetarse bajo cualquier
circunstancia. En estos sistemas el incumplimiento de un plazo de respuesta,
podría acarrear un mal funcionamiento o un accidente en el proceso o aplicación
militar controlada. En los sistemas de tiempo real acríticos se puede incumplir
ocasionalmente el plazo de respuesta de alguna tarea.
Hilando más fino, en un sistema de tiempo real se debe distinguir entre
tareas críticas (control, emergencia…) y acríticas (representación gráfica,
tratamiento de datos)
HARDWARE Y SOFTWARE DE
LOS SISTEMAS DE TIEMPO REAL:
Todo estas consideraciones conllevan que el hardware y el software de
los sistemas de tiempo real deban cumplir una serie de condiciones. En el
hardware conduce al desarrollo de los elementos adecuados que sirvan de
interface con el proceso y de gestión de las restricciones temporales. Así se
van desarrollando periféricos especializados como tarjetas de adquisición de
datos con conversores analógico/digitales y digitales/analógicos. Tarjetas con
relojes de alta precisión que unidos a sistemas de interrupciones evolucionados
permiten atender correctamente los requisitos temporales de las aplicaciones de
control en tiempo real.
En los años 70 se desarrollan nuevos sistemas de computación
repartidos que podían adoptar estructuras centralizadas o distribuidas. En los
sistemas centralizados las decisiones del control las toma el computador
central, pero alrededor de él se acoplan una serie de periféricos, algunos de
ellos especializados capaces de realizar determinadas tareas. Estos periféricos
intercambian datos con y reciben órdenes del ordenador central por medio de una
red de comunicaciones.
Los sistemas descentralizados o distribuidos consisten en un conjunto de
unidades de control que pueden tomar decisiones autónomas, intercomunicándose
por medio de una red de comunicaciones.
Desde el punto de vista del software los lenguajes y también las
metodologías de desarrollo de las aplicaciones deben suministrar las
herramientas y mecanismos necesarios para que los sistemas de control de tiempo
real cumplan todas las características de restricciones temporales, tolerancia
a fallos y seguridad de funcionamiento.
Los primeros programadores utilizaban directamente el lenguaje
ensamblador, dado que permitían un uso eficiente de los muy limitados recursos
disponibles entonces. Visto desde la perspectiva de los medios actuales su
empleo hace costosa la programación y prácticamente imposible la modificación.
Además es un lenguaje demasiado dependiente de la máquina en concreto.
Los siguientes pasos consistieron en añadir extensiones a los lenguajes
de programación clásicos de los años 70 como el Fortran (Process Fortran), el
Basic y el Algol. Estos cuentan con la ventaja de poseer un nivel de
abstracción más alto, pero dependen del sistema operativo para las funciones de
concurrencia y temporización, además suele ser necesario realizar algunas
funciones en ensamblador. A estos lenguajes se le añade una serie de funciones
y mecanismos:
Funciones para ejecución en tiempo real ( run time system, tareas…)
Bibliotecas de funciones software que dan al programador un cierto nivel
de comodidad a la hora de trabajar con la interface del proceso o con el control
del tiempo de ejecución.
Compiladores que generen un código eficaz.
El camino andado ha conducido al desarrollo de los lenguajes
concurrentes (Modula-2, Occam, Ada). En estos, las funciones que posibilitan la
gestión de la concurrencia y de las restricciones temporales forma parte del
propio lenguaje. Además permiten el acceso a recursos de bajo nivel evitando el
uso del ensamblador.
El lenguaje Modula-2 es un descendiente del Modula y del Pascal. Las
funciones de concurrencia y restricciones temporales se realizan en un módulo específico
denominado núcleo. Es un lenguaje que se muestra adecuado para el desarrollo de
aplicaciones de tamaño pequeño a medio. El lenguaje Occam es un lenguaje
asociado a la plataforma Transputer. No es adecuado para el desarrollo de
grandes aplicaciones.
Estos dos lenguajes están prácticamente abandonados, en el caso del
Occam al dejarse de fabricar el transputer. El lenguaje que se ha convertido en
un estándar para el desarrollo de sistemas de tiempo es el lenguaje ADA.
Su nombre rinde honor a Lady Ada de Lovelanle, la cual fue colaboradora
de Charles Babbage. El ADA, cuyo primer estándar se definió
en 1983, se diseñó y desarrolló por encargo del Departamento de defensa de los
Estados Unidos, orientado a la programación y desarrollo de sistemas
empotrados. ADA integra la noción de tipo abstracto y un mecanismo que permite
expresar la cooperación y comunicación entre procesos. Sus principales
características son:
Soporta tecnologías de software avanzadas.
Incluye concurrencia, tiempo real, acceso a recursos de bajo nivel y un
potente tratamiento de excepciones.
Transportabilidad, legibilidad, eficiencia, seguridad.
ADA es un lenguaje definido para el desarrollo y programación de
aplicaciones complejas como pueden ser las aplicaciones de control de ingenios
militares. El ADA se ha convertido en una de las opciones disponibles para el
desarrollo de sistemas de tiempo real en el ámbito industrial, sobre todo en
Europa. Las limitaciones detectadas en el estándar del año 83 fueron corregidas
en el estándar del 95. El ADA 95 permite la programación orientada a objetos,
presenta mejoras en el tratamiento de la concurrencia y tiempo real. También se
definieron anexos especializados en aplicaciones distribuidas, sistemas de
información…
CONCLUSION
Lo que distingue claramente a
la psicología en el campo de aplicación a la industria y a las
organizaciones son sus objetivos a lograr: Obtención de recursos
humanos idóneos. Cumplir las metas de
productividad. Alcanzar niveles de optimismo y satisfacción
humana en el cumplimiento de las responsabilidades asignadas al cargo. En la
medida en que más avanzamos en el
conocimiento de la psicología industrial y
sus aplicaciones, más se percibe la necesidad de un trabajo multiprofesional.
No es posible hoy hacer psicología en la industria sin la estrecha colaboración del ingeniero, del
médico, del mercadología, del sociólogo, del estadígrafo, etc. Trabajo en
equipo es la primera idea clave para
un ejercicio del profesional en las organizaciones.
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