PC vs. PLC: Elegir el Sistema de Control Adecuado para Automatización Industrial

En los años 70 se introdujeron los PLC (Controladores Lógicos Programables), que cambiarían para siempre la forma de lograr automatización en entornos industriales. Conocidos por su diseño robusto e implementación escalable, el PLC fue adoptado por todos los grandes fabricantes y hoy sigue siendo la norma. Allen-Bradley, Omron, Siemens, AEG, etc., se convirtieron en líderes en fabricación de PLC, y pronto los controladores tuvieron capacidad de procesamiento de una computadora mientras resistían condiciones industriales adversas.

No fue hasta los 90 cuando el renovado interés en Computadoras Personales (PC) empezó a ganar terreno. La razón principal: aumento de velocidad de procesador, reducción de tamaño y tendencia descendente en costos. Las industrias también empezaron a incorporar PC en sus plantas por el nivel de control supervisorio que proporcionaban sobre otras máquinas, incluyendo PLC.

Sin embargo, hoy tanto PLC como PC han desarrollado características similares, dificultando a ingenieros de control decidir qué producto usar. Veamos las funcionalidades centrales de ambos.

PLC fueron diseñados como alternativa más simplificada, recortada, altamente flexible y robusta a paneles de relés y cajas de interruptores. Generalmente se les asignaban tareas específicas, preprogramadas y luego ejecutadas. Pero la personalización era otro factor que los PLC debían ofrecer, por lo que se seleccionó un lenguaje y estructura únicos para todas las actividades de programación. Conocido como "lógica de escalera", permitía personalización rápida en código según la situación. Además, los PLC debían soportar radiación electromagnética, vibraciones y contaminación. Con el tiempo, los PLC debieron mantenerse al día con tecnologías en desarrollo. Pronto, conexiones Ethernet, controles de proceso PID y seguridad integrada se volvieron parte de los PLC, ampliando su lista de características.

Las PC eventualmente desarrollaron características que las pusieron a la par de los PLC en funcionalidad. Además, retuvieron su robustez y personalización gracias a ranuras de tarjetas y puertos. El poder de procesamiento de las PC a menudo superaba al de los PLC al contener kernel en tiempo real, permitiendo tareas críticas en tiempo e implementar algoritmos de control.

La meta final es un control robusto, eficiente y fiable sobre activos industriales, por lo que cada credencial de PLC y PC debe ponerse cara a cara para mejor entendimiento y conclusión lógica.

Operación

Los PLC estándar llevan un sistema operativo en tiempo real que usa un procesador dedicado para asegurar alta fiabilidad durante operaciones de control. El SO de un PLC está diseñado específicamente para tareas de control, por lo que no necesita utilidades como antivirus o limpiadores de registro. Esto aumenta el rendimiento de procesamiento, asegurando que más ciclos se utilicen monitorizando parámetros cruciales.

Las PC también diseñadas con kernel en tiempo real y SO asociado, poniéndolas a la par contra PLC en capacidades de procesamiento. La fiabilidad de PC se veía afectada por caídas de sistema frecuentes. Sin embargo, esta limitación se eliminó pronto con SO más simples construidos específicamente para uso industrial.

Por tanto, PLC y PC están actualmente al mismo nivel en operación.

Integración de Hardware

Los requisitos industriales actuales ya no son como los de hace 20 años. Tanto PLC como PC deben controlar una gran cantidad de dispositivos para comunicación, monitorización y control, y deben tener capacidades de expansión suficientes. Protocolos industriales conocidos: Profibus, CANbus, Modbus, EtherCAT, EtherNET/IP, etc.

Aunque ambos ofrecen estas opciones de bus de campo, el PLC las tiene integradas por defecto. En cambio, una PC puede requerir tarjeta de expansión para un protocolo específico. Pero el mayor número de ranuras de expansión en PC permite mayor personalización y amplia variedad de interfaces.

Esto pone a las PC por delante de los PLC en tareas como imágenes de alta resolución avanzada u otras con requisitos de procesamiento múltiples e inesperados. Además, si se deben lograr tareas que demandan memoria usando un PLC, se debería instalar un PLC industrial suplementario para seguir parámetros y conexiones dinámicas.

Seguridad

El ciberespionaje ha aumentado por la mayor conectividad entre dispositivos. La seguridad industrial es primordial para garantizar tiempo de actividad continuo y máxima productividad. Dos dimensiones básicas de seguridad que un PLC/PC debe abordar:

• Bloquear acceso no autorizado desde ataques externos
• Limitar acceso de usuarios según sus derechos/designación

Tradicionalmente, se pensó que los PLC eran inmunes a malware, y esto es cierto en cierta medida. Los PLC tienen SO dedicado y funcionalidad limitada, poniéndolos en menor riesgo que las PC. Sin embargo, episodios recientes como "Stuxnet", malware dirigido a PLC de Siemens, han dañado la reputación de inmunidad. Aun así, los casos registrados son extremadamente limitados. En comparación, las PC son extremadamente vulnerables a malware, requiriendo protección antivirus de primera línea y monitorización.

Programación

El entorno y lenguaje de programación son cruciales para obtener eficiencia óptima, ya sea de PLC o PC. Una diferencia mayor es cómo se desarrollan y ejecutan programas. Un PLC suele seguir ejecución basada en escaneo, mientras que el software de PC suele ser orientado a eventos. Los diferentes estilos de ejecución se traducen en filosofías de programación distintas.

Los PLC se programan con lenguajes de la norma IEC 61131-3: lógica de escalera o lenguaje propietario del proveedor. En comparación, los programas basados en PC usan C/C++/.NET. Ningún lenguaje es mejor; depende de la pericia del programador. Pero por la tendencia creciente de soluciones basadas en PC y cursos, un programador encontrará más flexible C/C++/.NET comparado con lógica de escalera.

Discusión de Costos

Este puede ser el último tema, pero es de los más importantes. Los problemas de automatización y control actuales son multidimensionales y resolubles de más de una manera. Tanto soluciones basadas en PC como en PLC son elegibles para algunas aplicaciones, pero la mayor restricción es el costo asociado.

• Rendimiento vs. Costo

El costo inicial de una solución basada en PC puede ser mayor que una basada en PLC, pero cuando se necesitan cálculos exigentes y cargas de red complejas, un programa basado en PC es más rentable. En comparación, los PLC pueden ser inicialmente baratos, pero su costo sigue una tendencia exponencial al aumentar el poder de procesamiento.

• Expansibilidad vs. Costo

Las PC tienen mayor costo que los PLC cuando no se necesitan periféricos externos, ya que los PLC suelen soportar equipos industriales estándar. Sin embargo, cuando una solución requiere una plétora de controles externos, una solución basada en PC es mucho más adecuada.

• Robustez vs. Costo

Los PLC no requieren exceso de equipos de protección para aumentar robustez y blindaje. En comparación, una PC puede requerir inversión considerable en blindaje contra efectos de entorno hostil para garantizar máximo tiempo de actividad.

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