Un sistema de control es un conjunto de dispositivos encargados de administrar, ordenar, dirigir o regular el comportamiento de otro sistema, con el fin de reducir las probabilidades de fallo y obtener los resultados teóricamente verdaderos. Por lo general, se usan sistemas de control industrial en procesos de producción industriales¹​ para controlar equipos o máquinas.

Existen dos clases comunes de sistemas de control, sistemas de lazo abierto y sistemas de lazo cerrado. En los sistemas de control de lazo abierto la salida se genera dependiendo de la entrada; mientras que en los sistemas de lazo cerrado la salida depende de las consideraciones y correcciones realizadas por la retroalimentación. Un sistema de lazo cerrado es llamado también sistema de control con realimentación. Los sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos sobre la base de muchos parámetros y reciben el nombre de controladores de automatización programables (PAC).

Objetivos

Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:

1.   Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.

2.   Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.

Necesidades de la supervisión de procesos

·         Limitaciones de la visualización de los sistemas de adquisición y control.

·         Control vs monitoreo del proceso

·         Control software. Cierre de lazo de control.

·         Recoger, almacenar y visualizar información.

·         Minería de datos.

·          

Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento y medición:

Control: selección de las entradas de un sistema de manera que los estados o salidas cambien de acuerdo a una manera deseada. Los elementos son:

·         Siempre existe para verificar el logro de los objetivos que se establecen en la planeación.

·         Medición. Para controlar es imprescindible medir y cuantificar los resultados.

·         Detectar desviaciones. Una de las funciones inherentes al control, es descubrir las diferencias que se presentan entre la ejecución y la planeación.

·         Establecer medidas correctivas. El objeto del control es prever y corregir los errores.

·         Factores de control; Cantidad, Tiempo, costo, Calidad.

Controlador: (Electrónica). Es un dispositivo electrónico que emula la capacidad de los seres humanos para ejercer control. Por medio de cuatro acciones de control: compara, calcula, ajusta y limita.

Proceso: operación o desarrollo natural progresivamente continúo, marcado por una serie de cambios graduales que se suceden uno al otro en una forma relativamente fija y que conducen a un resultado o propósito determinados. Operación artificial o voluntaria progresiva que consiste en una serie de acciones o movimientos controlados, sistemáticamente dirigidos hacia un resultado o propósito determinados. Ejemplos: procesos químicos, económicos y biológicos.

Supervisión: acto de observar el trabajo y tareas de otro (individuo o máquina) que puede no conocer el tema en profundidad.

Control de Lazo abierto

Se dice que un sistema o planta está a lazo abierto cuando las entradas no son afectadas o modificadas por los valores en las salidas de la planta. Un ejemplo de este tipo de sistemas de control puede ser  calentador de agua que usamos a diario en nuestras casas. Tomemos un calentador eléctrico.  Cuando lo conectamos a la red de energía eléctrica y lo encendemos, cuando abrimos la llave del agua, esta comienza a pasar a través de una resistencia eléctrica la cual va calentando gradualmente el agua. La temperatura del agua (unas de las salidas que deseamos controlar) dependerá de la cantidad y temperatura del agua (dos de las entradas). si nosotros no incrementamos la potencia de la energía eléctrica o la apertura de la válvula de agua la salida no cambiará.  Así el agua podrá salir más caliente o más fría, pero en ningún momento las entradas cambiaran dependiendo de la temperatura de salida.

Es aquel en  el que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador.

·         Ejemplo 1: Un tanque con una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un control de contenido o concentración.

·         Ejemplo 2: Al hacer una tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como parámetro es el tiempo.

Control de lazo cerrado

Ahora bien, si colocamos un sensor de temperatura dentro del depósito del agua conoceremos la temperatura del agua en la salida. Podemos instalar un dispositivo que se encargue de encender y apagar el calentador si el agua está dentro de un rango de temperatura. Por ejemplo; si deseamos agua a 32º Celsius podemos colocar un rango de encendido y apagado de 4 grado, por lo tanto si el agua está por debajo de 30º se enciende el calentador y cuando llegue por encima de 34º se apaga. Con este simple control On/Off unas de las entradas del sistemas se modificará dependiendo del valor de la salida. La entrada ha cambiado, ya no he una señal de encendido y apagado, sino que es una señal de referencia que tiene el mismo valor fisico que la salida controlada. Observe en la simulación del calentador de agua que si cambio la referencia, la salida de sistema intentará seguir a la entrada. Este tipo de sistemas de control se dice que son realimentados. 

Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia.

El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias:

·         Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.

·         Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.

·         Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Sus características son:

·         Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.

·         La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.

·         Su propiedad de retroalimentación.

·         Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.

Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos para bañarnos.

Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre del nivel máximo.