Que es un procesador de control en un DCS?
En algun lugar de cada sistema de control distribuido hay un procesador haciendo realmente el control, leyendo entradas, corriendo los algoritmos y llevando salidas, ciclo tras ciclo. Ese procesador es el procesador de control. Es la CPU que ejecuta las estrategias de control que un ingeniero configuro, y su comportamiento y capacidad moldean como se disena un sistema. Esta guia explica que es un procesador de control, como ejecuta el control en un escaneo fijo, que significan los presupuestos de carga del procesador y por que los ingenieros los vigilan, y como un procesador de control difiere de un PLC y de una unidad remota de SCADA en la forma en que lleva el tiempo.
Procesador de control en una línea: Un procesador de control, o CP, es la CPU de un sistema de control distribuido que ejecuta las estrategias de control configuradas, leyendo entradas, corriendo los algoritmos de control y actualizando salidas en un ciclo de escaneo fijo y repetitivo. Como cada procesador tiene capacidad finita, los ingenieros trabajan con un presupuesto de carga de procesador para que a un controlador nunca se le pida mas de lo que puede completar con fiabilidad dentro de su ciclo. Su rasgo definitorio es la ejecucion determinista basada en escaneo, que lo distingue en enfasis de un PLC generico y de una unidad remota de SCADA.
La CPU que ejecuta control en un escaneo
El procesador de control es donde la logica configurada de un sistema de control distribuido se vuelve accion. Las estrategias que un ingeniero construyo, los modulos de control y sus bloques de funcion, tienen que correr en algun lado, y el procesador de control es ese lado. En cada pasada lee los valores actuales de sus entradas, ejecuta los algoritmos de control asignados a el, y escribe los resultados a sus salidas, de modo que la planta esta siendo medida y ajustada de forma continua. Todo lo que el operador ve que el sistema hace para mantener un lazo en consigna es el procesador de control haciendo su trabajo.
Ese trabajo ocurre en un ciclo de escaneo: un intervalo fijo y repetitivo en el que el procesador realiza su secuencia de leer, calcular y escribir. Correr en un ciclo regular es lo que da al control su caracter predecible, porque los algoritmos se evaluan a un ritmo conocido y estable en lugar de cuando el procesador llegue a ellos. Distintas tareas pueden correr en tiempos de ciclo distintos, con lazos rapidos escaneados con mas frecuencia que los lentos, pero el principio es el mismo: el procesador barre su trabajo asignado en un horario definido y se repite, indefinidamente.
Esta ejecucion basada en escaneo es el latido del sistema. La estabilidad del ciclo no es incidental; la teoria de control supone que el lazo se ejecuta a una tasa consistente, y la afinacion de un lazo esta ligada a con que frecuencia corre. El procesador de control por lo tanto hace mas que calcular; calcula en un horario confiable, y esa confiabilidad es gran parte de lo que hace a un sistema de control distribuido adecuado para el control continuo y sensible al tiempo para el que esta construido.
Presupuestos de carga del procesador
Un procesador de control tiene capacidad finita. Solo puede completar cierta cantidad de trabajo dentro de cada ciclo de escaneo, y si se le pidiera ejecutar mas control del que puede terminar a tiempo, el ciclo empezaria a sobrepasarse y el ritmo estable del que depende el control se rompería. Para prevenir esto, los ingenieros planean alrededor de un concepto usualmente llamado carga del procesador: una estimacion de cuanto de la capacidad disponible del procesador esta usando un conjunto dado de control, expresado como una fraccion de lo que el procesador puede hacer en su ciclo.
Trabajar con un presupuesto de carga significa no llenar un procesador de control hasta su limite. Los ingenieros dejan margen deliberadamente para que el procesador complete comodamente su escaneo en cada ciclo, absorba el trabajo extra que las condiciones anormales pueden crear, y deje espacio para agregar control en el futuro sin un rediseno. Decidir cuanto control colocar en cada procesador, y por lo tanto cuantos procesadores necesita una planta, es una parte real de disenar un sistema de control distribuido, y se guia por mantener la carga de cada procesador dentro de un margen sensato en lugar de empujarla a su capacidad.
Las consecuencias de respetar el presupuesto son practicas e importantes. Un procesador de control comodamente cargado ejecuta sus lazos asignados a tiempo, cada vez, que es exactamente el comportamiento que el control requiere. Uno sobrecargado arriesga ejecucion tardia o omitida, lo que socava el determinismo que es todo el proposito. Por eso la carga se vigila durante el diseno y se revisa conforme una planta crece, y por eso distribuir el control entre un numero apropiado de procesadores, la parte distribuida de un sistema de control distribuido, es una decision de ingenieria deliberada en lugar de un accidente del hardware.
Como difiere de un PLC y una RTU de SCADA
Un procesador de control, un controlador logico programable y una unidad terminal remota de SCADA ejecutan todos logica y se conectan a senales de campo, pero sus enfasis difieren. El procesador de control se ubica dentro de un sistema de control distribuido integrado y esta optimizado para ejecutar muchos lazos de control regulatorio continuos en ciclos de escaneo estables como parte de un todo coordinado mayor. Su centro de diseno es la ejecucion determinista de control de proceso a lo largo de un sistema, con la ingenieria, los graficos y la comunicacion todos parte de un solo marco, de modo que un solo procesador es un nodo en una arquitectura estrechamente integrada.
Un PLC tambien ejecuta en un escaneo y puede ser altamente determinista, pero su fortaleza tradicional es la logica discreta y secuencial rapida para el control de maquinas y equipos, muchas veces mas independiente y programado de formas distintas. La distincion tiene mas que ver con el rol tipico y la integracion que con una linea tecnica absoluta, ya que las dos tecnologias han convergido considerablemente, pero el procesador de control esta caracteristicamente embebido en un sistema de control de proceso integrado orientado a la regulacion continua, mientras que el PLC caracteristicamente sobresale en la logica rapida de encendido y apagado y la secuenciacion de maquinas.
Una unidad terminal remota de SCADA difiere de forma mas marcada en el tiempo que asume. Una RTU se ubica en un sitio de campo remoto, reune mediciones, puede realizar algo de control local, y reporta de regreso a un sistema SCADA central por enlaces de comunicacion que pueden ser mas lentos y menos inmediatos. Esta construida para el monitoreo y control geograficamente distribuido donde la vista central se refresca conforme la red lo permite, en lugar de para el escaneo ajustado y uniforme de un procesador de control dentro del sistema. El tema unificador es que la identidad de un procesador de control esta ligada a la ejecucion determinista basada en escaneo dentro de un sistema integrado, y ese es el eje sobre el que se contrasta con mas utilidad con un PLC y una RTU.
Preguntas frecuentes
Que es un ciclo de escaneo en un procesador de control?
Un ciclo de escaneo es el intervalo fijo y repetitivo en el que un procesador de control lee sus entradas, ejecuta sus algoritmos de control asignados y actualiza sus salidas. Correr en un ciclo estable da al control su tiempo predecible, ya que los lazos se evaluan a una tasa conocida y consistente. Los lazos mas rapidos pueden escanearse con mas frecuencia que los lentos, pero cada uno corre en un horario definido que se repite de forma continua.
Que es la carga de un procesador de control?
La carga del procesador es una medida de cuanto de la capacidad disponible de un procesador de control esta usando un conjunto dado de control dentro de su ciclo de escaneo. Los ingenieros mantienen la carga dentro de un presupuesto, dejando margen para que el procesador complete con fiabilidad su escaneo en cada ciclo, maneje condiciones anormales y permita crecimiento futuro. Un procesador sobrecargado arriesga ejecucion tardia u omitida, lo que socava el control determinista.
En que se diferencia un procesador de control de DCS de un PLC?
Ambos ejecutan logica en un escaneo, pero un procesador de control esta tipicamente embebido en un sistema de control distribuido integrado optimizado para muchos lazos regulatorios continuos, mientras que un PLC es caracteristicamente fuerte en el control discreto y secuencial rapido de maquinas y muchas veces se ubica de forma mas independiente. Las tecnologias han convergido, asi que la diferencia tiene mas que ver con el rol tipico y la integracion que con una frontera tecnica dura. El enfasis del procesador de control es el control de proceso determinista dentro de un sistema unificado.
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