DCS, PLC Y SCADA

Para las personas que estamos vinculados en el ambiente de la automatización industrial es muy común que se presente la siguiente pregunta: ¿cuáles son la diferencias entre DCS, PLC y SCADA?, las respuestas encontradas; en la literatura existente y en muchos foros; son muy divergentes tendiendo a confundir más en lugar de clarificar el real significado de cada uno de estos términos.

En la actualidad los conceptos de DCS, PLC y SCADA tienden a transponerse debido a que en el presente los productos de automatización existentes en el mercado pueden tener herramientas que en épocas pasadas estaban definidas para equipos de forma individual, es decir en el presente por ejemplo un PLC puede venir con funciones de DCS (manejo análogo) y de SCADA (comunicación remota). Por esta razón uno puede diferenciar de mejor manera estos términos en función de sus aplicaciones originales.

Los DCS tienen su origen en un control puramente analógico. Uno de los primeros controladores automáticos utilizados fue el regulador mecánico de “bolas voladoras” utilizado por WATT en las máquinas de vapor rotatorias con el fin de regular su velocidad (Linpták, página 96). De ahí se fueron desarrollando controladores neumáticos y mecánicos que pretendían siempre mantener las variables analógicas en valores fijos o dentro de una banda preestablecida. Los primeros controladores neumáticos y mecánicos se caracterizaban por un trabajo de relojería muy exhaustivos para su calibración y sintonización. Con el desarrollo de la electrónica, y en sí de las compuertas lógicas y los amplificadores operacionales, estos controladores pasaron a ser ejecutados en módulos electrónicos. En los momentos actuales con la potencia que permiten los controladores basados en microprocesadores permiten ejecutar todo el control análogo en computadores industriales llamados “controladores de procesos”.

El PLC tiene su origen en un control puramente digital o discreto. Su antecesor son los paneles cableados de relés, interruptores, contactores, temporizadores, entre otros. Por esta razón en los PLCs el principal lenguaje de programación es el Ladder debido a que estos diagramas se usaban mucho en los controles industriales basados en tableros de relés, y hasta la actualidad se usan mucho en la parte académica debido a que son muy fáciles de entender. De la misma manera que los DCSs, en la actualidad los PLCs aprovechan del potencial de los microprocesadores para realizar las funciones ocupando mucho menor espacio físico comparado con los tableros de relés y teniendo mejores velocidades de respuesta (pudiendo ser una de la principales diferencias actuales comparándole con un DCS).

El SCADA tiene su origen en el monitoreo remoto de variables a gran distancia de sistemas eléctricos de potencia, especialmente en el monitoreo remoto de líneas de transmisión y distribución eléctrica. Como se puede notar, este tuvo su inicio como un sistema de telecomunicaciones con niveles de información de pocos datos. Con el SCADA se desarrolló mucho el concepto “estaciones de monitoreo remoto”.

Debido a la amplia aplicabilidad en otras áreas como son: monitoreo de ductos de petróleo, de ductos de agua, entre otros, el SCADA tuvo mucha aceptación y se expandió rápidamente.

En la actualidad con el desarrollo de la tecnología y la estandarización de los protocolos de comunicación industrial,  muchos de los fabricantes ya sean de DCS, PLC o SCADA han incrementado la funcionalidad de sus productos haciendo que un mismo equipo pueden ser utilizados en cualquiera de los conceptos originales.

Los DCSs esta conformados por muchos controladores basados en microprocesador que tiene su potencial en el manejo análogo con tiempos de respuesta acorde a la necesidad del proceso controlado (Control de nivel, control de presión con rangos de 0.5 s de tiempo de respuesta). Nota 1.

Los PLCs se caracterizan por tener tiempos de respuesta en el orden de los microsegundos, y por la razón antes mencionada del manejo de datos discretos, ellos son especialistas en realizar lógicas rápidas.

Los SCADAs tiene función principal de adquirir datos a grandes distancia y según la aplicación para la que se usa depende su tiempo de respuesta, como por ejemplo: el monitoreo de una corriente eléctrica no es tan exigente en tiempo de respuesta como el registro de un disparo eléctrico provocado por un relé de protección conectado al SCADA.

Así mismo en la actualidad estos tres sistemas se ven complementados con equipos computacionales que permiten el tratamiento de la información obtenida de campo (entiéndase con campo a los elementos primarios y elementos finales distribuidos por las plantas o en locaciones remotas). La potencialidad de manejo de información en la actualidad permite que los operadores de plantas industriales o de sistemas SCADA puedan tener de forma muy clara todos los datos necesarios para la toma de decisiones ya sea de forma rápida o un poco más detallada con la acumulación de datos que serán analizados más exhaustivamente con el fin de detectar tendencias o variaciones en el tiempo.

Entre los principales componentes que se encuentran en común en la actualidad para los tres sistemas son: HMI o estaciones de operación, servidores de aplicación, servidores de datos o históricos, estaciones de ingeniería y de monitoreo de estatus de salud del sistema, servidores de interconexión a terceros o sistemas superiores (sistemas experto, sistemas de gestión de producción, entre otros).

A más de lo mencionado y con la capacidad actual de los sistemas de comunicarse, existen soluciones dedicadas que pueden venir como parte de la solución de un DCS, un PLC o un SCADA, como por ejemplo: En un SCADA Eléctrico puede venir incorporado paquetes computacionales que permiten el control automático de la inclusión de generadores al sistema eléctrico dependiendo de la demanda de energía. Otro ejemplo es la gestión de alarmas de planta para un sistema DCS.

Como se ha tratado en este artículo, las definiciones se transponen y un equipo que en algunas aplicaciones puede ser usado como PLC, en otras puede formar parte de un sistema SCADA o de un sistema DCS.

Es importante aclarar que la especificación de una marca y modelo de un sistema de control dependerá de la aplicación para el cual va ser usado. Ya no se debe dar demasiada importancia en si es un DCS, un PLC o un SCADA originalmente, sino más bien en la experiencia de estos sistemas manejando plantas similares y además ver que valores agregados incluye la solución, como son la capacidad de comunicación con tercero y/o el desarrollo de paquetes especializados para la aplicación en la que se va usar.

Espero que el presente artículo aclare muchas dudas y sobre diferencias de criterios en los conceptos aquí presentados, sin embargo el futuro del desarrollo de la tecnología hará que estos conceptos vayan también evolucionando.

Notas:

1.   Es importante aclara el concepto de TIEMPO REAL en el área de Automatización Industrial debido a que muchos lo interpretan como el tiempo más rápido que una tecnología permita, sin embargo un concepto mucha más real y práctico se refiere al tiempo que transcurre en actualizar un dato o responder a una demanda sin que tu proceso se vea afectado por salir de márgenes establecidos como normales para la calidad y la seguridad del mismo.

Referencias:

B. LIPTÁK, Process Control and Optimization, Volume II, United States of A

C. Romero