Control de planta
Arquitectura de control
Una instalación bien diseñada se lee como su diagrama de flujo: cada estación es un hilo, cada recurso único es un semáforo de valor 1, cada buffer es una pareja sp/sc o una cola, y por encima hay un hilo supervisor con el que habla el operador. Esta página fija el modelo de referencia.
El modelo de componentes
| Elemento físico | Elemento de software |
|---|---|
| Estación o máquina (prensa, CNC, dosificador…) | Un hilo con su bucle de trabajo |
| Dispositivo de transporte (robot, grúa, carro, transfer) | Región crítica: semáforo binario / mutex |
| Buffer, pulmón, tramo de cinta con capacidad | Cola bloqueante o pareja sp/sc con capacidad = posiciones físicas |
| Sensor / actuador de E/S | Funciones de la capa hardware llamadas por el hilo dueño del dispositivo |
| Operador, HMI, SCADA | Hilo de comunicaciones + colas de órdenes/respuestas |
| Alarmas y diagnóstico | Cola de eventos hacia el hilo supervisor |
El esquema de una célula tipo
┌──────────────┐
órdenes ─────▶ │ SUPERVISOR │ ◀───── cola de eventos/alarmas
└──────┬───────┘
│ órdenes (colas por estación)
┌────────┐ cola1 ┌────▼───┐ cola2 ┌────────┐ cola3 ┌────────┐
│ENTRADA ├────────▶│ M1 ├────────▶│ M2 ├────────▶│ SALIDA │
└────────┘ └────────┘ └────────┘ └────────┘
hilo hilo hilo hilo
└───────┬───────┘
sRobot = 1 ← recurso compartidoTodo el comportamiento dinámico de la planta emerge de tres reglas:
- Un hilo solo avanza si tiene material (su cola de entrada no está vacía o su semáforo sc > 0).
- Un hilo solo suelta si tiene hueco (la cola de destino no está llena o su semáforo sp > 0).
- Un recurso físico único se pide antes de usarlo y se libera inmediatamente después.
Capas del software
- Capa hardware: funciones que leen sensores y escriben actuadores
(
leeBit,cinta(…),salidaAnalogica(…)). Sin lógica. - Capa de estación: un hilo por dispositivo; lógica de esa estación y llamadas a la capa hardware.
- Capa de coordinación: semáforos, colas y mutex que conectan estaciones.
- Capa de supervisión: hilo supervisor, HMI, registro de alarmas, órdenes de parada.
La regla de dependencia: cada capa solo llama a la inmediatamente inferior. Un hilo de estación nunca toca las variables de otra estación: se comunican por la capa de coordinación.
Propiedades que se obtienen
- Modularidad: añadir una etapa es añadir un hilo y dos colas.
- Autoregulación: las capacidades físicas limitan el flujo; nada explota por producir de más.
- Observabilidad: los valores de semáforos y colas son el estado de la planta; el supervisor los publica al HMI.
- Depurabilidad: cada bloqueo tiene un nombre (
wait(sRobot)) que explica por qué la estación está parada.
La célula FMS y la línea de mecanizado de los laboratorios aplican este modelo con cuatro y seis hilos respectivamente; el código fuente de cada simulación es la mejor plantilla para empezar.