adversos. La solución fue el empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés
mecánicos por relés de estado sólido.
Los autómatas programables se introducen por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente.
Bedford Associates propuso un sistema de control denominado Controlador Digital Modular (Modicon,
Modular Digital Controler) al fabricante de automóviles General Motors.
Otras compañías propusieron a la vez esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en
el PDP-8. El MODICON 084 resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente.
A mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado secuenciales y
CPU’s basadas en desplazamiento de bit Los microprocesadores convencionales incorporaron la potencia
necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los pequeños PLC's. Por cada modelo de
microprocesador había un modelo de PLC basado en el mismo.
Las funciones de comunicación comenzaron a integrarse en los autómatas a partir del año 1973. El primer
bus de comunicaciones fue el Modbus de Modicon. El PLC podía ahora establecer comunicación e
intercambiar informaciones con otros PLC's.
La implantación de los sistemas de comunicación permitió aplicar herramientas de gestión de producción
que se ejecutaban en miniordenadores enviando órdenes de producción a los autómatas de la planta. En las
plantas se suele dedicar un autómata programable a ejecutar la función de gestión. Este autómata recibe las
órdenes de producción y se encarga de comunicarlas a los autómatas programables dedicados a control. A su
vez estos los autómatas de control envían el estado de la producción al autómata de gestión.
En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP
(Manufacturing Automation Protocol) de General Motors. También fue un tiempo en el que se redujeron las
dimensiones del PLC y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales
en vez de los clásicos terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple
relé.
En la década de los noventa se ha producido una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y
en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80.
Análisis y formalización de los automatismos lógicos industriales:
Realizando el análisis de las máquinas automatizadas desde el punto de vista de la ingeniería de sistemas,
en un primer nivel de abstracción se puede observar que son máquinas que pueden estar en un número finito
de situaciones que denominaremos estados y que muchas de ellas responden a la definición de sistema de
eventos discretos. Recordando su definición:
Los sistemas de eventos discretos son sistemas en los que el tiempo y los estados son continuos. El estado del
sistema puede variar instantáneamente en instantes separados de tiempo. Un evento es un suceso instantáneo
que puede cambiar el estado del sistema. En un intervalo de tiempo finito no puede haber un número infinito
de cambios de estado.
Los primeros trabajos dedicados al análisis de estos sistemas no aparecen hasta 1938 cuando Shannon
desarrolla el primer análisis simbólico de las propiedades de los circuitos de conmutación utilizando como
herramienta el álgebra de Boole. Esta fue desarrollada por el pensador y matemático G.Boole en su trabajo
"The Mathematical Analysis of Logic" con el objetivo simular y formalizar las leyes del pensamiento
El álgebra de Boole constituye el método principal para efectuar el análisis y síntesis de circuitos lógicos
sin memoria, es decir, que no poseen memoria. En estos circuitos las salidas en un instante determinado
dependen exclusivamente del valor de las entradas en ese instante. Por lo cual en un principio solo sirven para
realizar automatismos combinatorios. Otra herramienta disponible para la descripción de automatismos
combinatorios son los programas de decisiones binarias desarrollados por C.Y. Lee en 1959.
Los automatismos provistos de una cierta capacidad de memoria, los sistemas secuenciales, se empezaron a
estudiar a partir de los años 40. El primer método formal orientado a la síntesis de sistemas secuenciales se
debe a Huffman. Se trata de un método cartesiano, el cual atrajo el interés de un gran número de
investigadores, dedicados al estudio de las cuatro fases de que consta. La idea básica de este método es
construir un sistema secuencial a partir de uno combinatorio realimentado. Pero se encuentra con un gran
escollo tecnológico que fácilmente se comprenden al observar que los circuitos combinatorios se modelan
mediante Álgebra de Boole, y esta no recoge más que situaciones estáticas. El álgebra de Boole no puede
modelar la "dinámica" de los sistemas secuenciales.
El problema se planteaba en términos de eliminación de las aleatoriedades presentes en los circuitos
desarrollados por el método de Huffman. La búsqueda de una solución implica el desarrollo de numerosos
trabajos. Unger fue el primero que demostró la imposibilidad de la eliminación de aleatoriedades por métodos
puramente lógicos.
En estos años también se investigan y desarrollan métodos de minimización de la realización de los
Automatismos combinatorios y secuenciales. El desarrollo tecnológico de las últimas décadas hace que la
minimización de la realización vaya perdiendo interés en favor de una modularidad que facilite las
modificaciones, el análisis, la puesta en marcha y el test.
Figura 27. Red de Petri
La complejidad que van adquiriendo algunas aplicaciones, sobre todo las desarrolladas en la industria del
automóvil hacen que los diseñadores sean incapaces de dominar completamente el problema, por lo que en el
proceso de implantación de los automatismos se invertía gran cantidad de tiempo en realizar verificaciones
que permitan la detección de errores. La inaplicabilidad del método de Huffman hacía que la mayor parte de
los desarrollos industriales se basaran en la experiencia e intuición del ingeniero, lo cual se mostraba
insuficiente para abordar los sistemas complejos y concurrentes.
El ingeniero carecía de herramientas que le permitieran obtener un modelo del sistema y analizar su
comportamiento. Se podría decir que estaban en la misma situación que los ingenieros de control de los años
veinte antes de que Nyquist escribiera su artículo, aunque algunos opinen que el paralelismo se debe hacer
con Maxwell.
Todo esto conlleva que se aumente progresivamente el uso de las redes de Petri, herramienta matemática
propuesta por Carl Adam Petri en 1962 [Petri 62]. Las redes de Petri suministran un método de análisis y
síntesis de automatismos secuenciales y concurrentes. La potencia de la herramienta es enorme y se aplica en
el análisis y modelado de sistemas no solo en el campo de la automática, sino también en el de la informática,
las comunicaciones…
Las redes de Petri consiguen que los ámbitos Universitario e Industrial pasen a utilizar un lenguaje común
para diseñar y analizar automatismos. Al contrario que el método de Huffman, el cual no tuvo aceptación en
el campo industrial, debido principalmente a su difícil manipulación. Este mismo año tuvimos el honor de
asistir a la investidura del profesor Petri como Doctor Honoris Causa por la Universidad de Zaragoza.
En la actualidad los métodos basados en la experiencia e intuición han sido prácticamente abandonados, la
gran mayoría de los programadores de autómatas utilizan como herramienta de análisis y diseño las redes de
Petri.
10.- Referencias históricas.-
Se presenta a continuación una serie de referencias, donde se incluyen los trabajos y artículos y libros más
relevantes desde el punto de vista histórico de la Ingeniería de Control.
Libros y artículos sobre historia de la Ingeniería de Control :
[Auslander 71] Auslander D.E.: Evolutions in Automatic Control. Journal of Dynamic Systems, Mesaurement
and Control. ASME Transations. Marzo, 1969.
[Alistair 79] Alistair G.J. MacFarlane Editor: Frequency-Response Methods in Control Systems . Editorial
IEEE press, New York, 1979.
[Bennett 79] Stuart Bennett: A history of control engineering: 1800-1930. Editorial Peter Peregrinus, Londres
1979.
[Bennett 93] Stuart Bennett: A history of control engineering: 1930-1955. Editorial Peter Peregrinus, Londres
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[Dickinson 27] H. W. Dickinson and R. Jenkins: James Watt and the steam engine. Oxford University Press,
1927.
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Control de Procesos: de la Teoría a la práctica. Dpto. de Informática y Automática. UNED, Julio, 1995.
[Otto 70] Otto Mayr: The origins of Feedback Control. Editorial M.I.T. Press 1970.
[Standh 89] Sigvard Strandh: The History of The Machine. Bracken Books.1989.
[Thaler 74] George J. Thaler Editor: Automatic control : Classical Linear Theory. Editorial Stroudsburg,
Pennsylvania: Dowden, Hutchinson and ross, cop. 1974.
Aportaciones relevantes en la historia a la teoría y práctica de la Ingeniería de Control:
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[Mead 1787] British patent 1628,1787, Thomas Mead: Regulator for wind and other mills.
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