Los sistemas de control del siglo XXI integrarán redes y control. La investigación sobre sistemas de control en red (NCS) se ha convertido en uno de los temas de vanguardia-en el campo de la automatización. La incorporación de redes de comunicación como componente dentro de los sistemas de control ha enriquecido significativamente las tecnologías y metodologías de control industrial, lo que ha llevado a cambios sustanciales en la arquitectura del sistema, los métodos de control y los enfoques de colaboración hombre-máquina entre los sistemas de automatización y los sistemas de control industrial. Esta integración también introduce nuevos desafíos, como el acoplamiento entre control y comunicación, latencia y programación de la información. métodos, modos de control distribuido y fallas.
Con el surgimiento de estos nuevos desafíos, los métodos y algoritmos de control dentro de la teoría del control automático en entornos en red requieren una innovación continua. Impulsados por los avances en la tecnología informática, la tecnología de la comunicación y la tecnología de redes, los dominios de control tradicionales están evolucionando hacia enfoques en red. Un sistema de control en red (NCS) se refiere a un sistema de control donde los componentes dentro del circuito de control intercambian datos a través de una red de comunicación. Su característica definitoria es que los comandos de control y la retroalimentación se transmiten a través de la red en forma de paquetes. La característica más importante de los sistemas de control en red es su integración del ciberespacio y el espacio físico, lo que permite la ejecución de numerosas tareas a largas distancias.
Además, las señales en los sistemas de control en red se transmiten a través de redes (y cableado) compartidos, lo que elimina el cableado innecesario, reduce la complejidad del sistema y reduce los costos asociados con el diseño y la instalación del sistema. Agregar sensores, controladores o actuadores para ajustar o actualizar el sistema se puede lograr a un costo menor sin alterar la arquitectura principal del sistema. La característica más importante de los sistemas de control en red es que los controladores pueden compartir datos de manera eficiente, lo que permite la integración de información general en grandes espacios físicos para tomar decisiones inteligentes.
Los sistemas de control en red encuentran aplicaciones en numerosos dominios, incluida la exploración espacial y terrestre, acceso y operaciones a áreas peligrosas, automatización de fábricas, diagnóstico y resolución de problemas remotos, equipos experimentales, robótica doméstica, aeronaves, vehículos, monitoreo de fábricas, instalaciones de atención y operaciones remotas. Aunque en teoría los sistemas de control en red tienen una amplia aplicabilidad, las implementaciones prácticas fueron limitadas hasta que el concepto de Industria 4.0 ganó prominencia, elevando gradualmente la importancia de esta tecnología.
En primer lugar, los dominios de control tradicionales están experimentando una transformación sin precedentes, moviéndose hacia arquitecturas en red. Las estructuras de los sistemas de control han evolucionado desde sistemas de control por computadora centralizados (CCS) hasta sistemas de control distribuido (DCS) de segunda-generación y, posteriormente, hasta sistemas de control de bus de campo (FCS). Las demandas de transmisión de alta-velocidad de grandes volúmenes de datos, como señales de imagen y voz, también han impulsado la integración de Ethernet industrial y redes de control.
En segundo lugar, esta tendencia hacia sistemas de control industrial en red integra tecnologías populares como sistemas integrados, interconectividad de redes industriales multi-estándar y comunicaciones inalámbricas. Esta convergencia amplía el espacio de desarrollo para el control industrial y crea nuevas oportunidades. Sin embargo, el desafío más crítico para los sistemas de control distribuidos en red es cumplir con los estrictos requisitos de confiabilidad y dependencia del sistema y, al mismo tiempo, garantizar un alto rendimiento en todo el rango operativo-una complejidad que continúa creciendo. En consecuencia, las tecnologías de diagnóstico y detección de errores en red están ganando cada vez más atención, formando el núcleo del rendimiento del sistema de monitoreo en escenarios industriales y similares.
El avance de la industrialización a través de la tecnología de la información proporciona una garantía sólida para un desarrollo económico rápido y sostenido y sirve como un medio vital para transformar las estructuras industriales tradicionales. Como representante de la tecnología de la información, la integración de la tecnología de redes con los sistemas de control industrial elevará significativamente las capacidades de los sistemas de control. Transformará las estructuras de gestión de información empresarial relativamente cerradas de los sistemas de control industrial existentes, adaptándose a las necesidades de la moderna gestión de automatización integrada-en toda la empresa. La tecnología de redes ha impulsado una transformación estructural en los sistemas de control industrial tradicionales.
Su importancia radica en la integración de buses de campo, Ethernet, diversas interconexiones de redes de control industrial, tecnologías integradas y tecnologías de comunicación inalámbrica. Dentro de las redes de control industrial, esto no solo garantiza la estabilidad original y los requisitos de control en tiempo real-sino que también mejora la apertura y la interoperabilidad del sistema al tiempo que mejora la adaptabilidad a diversos entornos. En la era actual de globalización económica, esta red de sistemas de control industrial y su modelo de configuración permiten a las empresas adaptarse a una competencia de mercado feroz sin precedentes. Facilita el desarrollo acelerado de nuevos productos, la reducción de los costos de producción y la mejora de los servicios de información, lo que presenta amplias perspectivas de desarrollo.