Tecnologías básicas de automatización industrial: Guía de integración 2025

En su forma más simple, la automatización industrial es la aplicación de sistemas de control, que pueden ser un ordenador o un robot, y tecnologías de la información para gestionar diversos procesos industriales y maquinarias dentro de una industria en lugar de un ser humano. No obstante, la tecnología de automatización industrial incluye la arquitectura de hardware y software que permite que estos sistemas funcionen de forma independiente.

Es la transición del funcionamiento manual a un control preciso y mejor de los procesos. Cuando hablamos de tecnología de automatización en la actualidad, nos referimos a un complejo de sistemas que transforman las materias primas en productos acabados con la mínima intervención humana, y a un sistema coordinado de tecnología automatizada que maximiza la eficacia, la seguridad y la coherencia de las operaciones industriales.

El moderno ecosistema tecnológico de automatización industrial

La industria ha venido utilizando la pirámide de la automatización, un modelo jerárquico estricto, en el que los sensores están en la base, los controladores en el medio y los sistemas empresariales en la cúspide. En este modelo, el flujo de datos era lineal y normalmente lento. Esta jerarquía está cambiando a una estructura más fluida de aquí a 2025.

Nos dirigimos hacia una pila tecnológica de automatización moderna. Este ecosistema no se centra en capas estructurales estrictas, sino en la conectividad y el flujo de datos. La división histórica entre la tecnología operativa (OT, el hardware físico) y la tecnología de la información (IT, los sistemas de datos) se está rompiendo. Los dispositivos de campo pueden comunicarse ahora con las unidades de computación de borde o con los cuadros de mando basados en la nube sin pasar por los cuellos de botella tradicionales.

Este cambio supone la transición de sistemas propietarios cerrados a sistemas abiertos e interconectados. El sistema es capaz de responder y ajustarse en tiempo real a las cambiantes condiciones de producción a medida que se intercambian señales y datos a través de toda la red. Para maniobrar en este terreno, es importante conocer las principales capas funcionales que componen este sistema.

Las tecnologías analizadas en esta guía tienen una hoja de ruta como la que se muestra a continuación:

Tecnologías de campo: Detección y actuación avanzadas

Esta capa es la interfaz física del sistema de automatización. Recoge datos del entorno y realiza actividades físicas. El sistema de control no dispone de la información necesaria y no puede afectar al proceso físico sin una tecnología de campo fiable.

Sensores inteligentes y adquisición de datos

En el pasado, los sensores se utilizaban como interruptores discretos, que significaban estados binarios simples como Encendido/Apagado o Presente/Ausente.

Las modernas aplicaciones industriales de la tecnología de detección han evolucionado hacia la Adquisición de Datos. Los sensores inteligentes, como los que utilizan protocolos como IO-Link, no envían simples señales, sino que proporcionan informes de estado detallados. Por ejemplo, un sensor fotoeléctrico puede enviar información de diagnóstico sobre la contaminación de la lente o la intensidad de la señal directamente al controlador.

Este cambio convierte a los sensores en fuentes activas de datos en lugar de componentes pasivos. Sensores inductivos de proximidad para detectar componentes metálicos o sensores fotoeléctricos para contar objetos, la integridad de la señal es la prioridad. La condición previa para un control fiable de los procesos son unos datos de entrada precisos. Además, al permitir el procesamiento previo de los datos en la fuente, estos sensores contribuyen a la computación de borde, reduciendo la latencia y la carga de los centros de datos centrales.

Actuación y control de movimiento de precisión

Tras la adquisición de datos, el sistema debe realizar tareas físicas mediante la Actuación. Esto se consigue transformando las señales de control eléctrico en movimiento mecánico para accionar sistemas transportadores, máquinas CNC o equipos de manipulación de materiales. La industria está pasando de la lógica neumática básica al control de movimiento de precisión.

• Servosistemas: Estos sistemas proporcionan información en bucle cerrado sobre la posición, la velocidad y el par, lo que permite a los robots industriales o a las mesas de posicionamiento lograr una alta repetibilidad.
• Neumática avanzada: Los modernos sistemas neumáticos incorporan electrónica para controlar dinámicamente la presión y permitir la manipulación de materiales delicados sin dañarlos.
• Robótica: Desde robots industriales pesados que levantan toneladas hasta robots colaborativos que trabajan junto a trabajadores humanos, estos sistemas automatizan tareas repetitivas en cadenas de montaje. Esta tecnología puede sustituir al trabajo manual en entornos peligrosos.

La precisión de estos actuadores es directamente proporcional a la calidad de los productos. Las incoherencias de actuación en los sistemas eléctricos pueden causar errores de mecanizado, sellado ineficaz o fallos de montaje.

Tecnologías de control: Lógica y procesamiento de señales

La arquitectura de automatización gira en torno a la capa de control. Recibe datos de campo sin procesar, ejecuta la lógica programada y envía órdenes a los actuadores. Esta capa es esencial para la seguridad de las operaciones y la eficiencia de la producción.

Evolución de los autómatas programables (PLC)

El PLC sigue siendo el estándar de la automatización programable y el control discreto. Sin embargo, los requisitos de los controladores lógicos en 2025 son bastante diferentes en comparación con los modelos antiguos.

Los PLC modernos se centran en la velocidad de procesamiento y la modularidad del hardware. Deben ser capaces de realizar intrincados escaneos lógicos en microsegundos para seguir el ritmo de las rápidas líneas de embalaje o montaje del sector manufacturero. La modularidad permite incorporar tarjetas de comunicación o módulos de E/S para ampliar los sistemas de automatización sin tener que sustituir necesariamente todo el hardware. Sin embargo, la calidad de la fuente de alimentación es el único factor determinante de la fiabilidad de estos sistemas de control.

• Estabilidad de la tensión: Una caída temporal de tensión puede provocar un reinicio del PLC, lo que causa paradas en los procesos de producción y pérdidas de datos. Las fuentes de alimentación de buena calidad disponen de arranque suave. Esta tecnología es eficaz para eliminar las sobrecorrientes de entrada de CA al arrancar, lo que elimina el estrés eléctrico en cargas sensibles como las placas base de los PLC.
• Global Compatibilidad y compacidad: Para adaptarse a las normas internacionales de fabricación inteligente, se necesitan unidades de alimentación con un amplio rango de tensión de entrada de CA de 100-240 V. Esto permite a los fabricantes de maquinaria estandarizar el diseño de sus armarios de control para los mercados internacionales. Además, los componentes de control más pequeños permiten instalar más dispositivos en carriles DIN de 35 mm, lo que maximiza el espacio del armario de control.
• Protección e integridad de la señal: Las interferencias electromagnéticas (EMI) pueden interferir con las señales lógicas de un armario eléctrico. Las fuentes de alimentación de control industrial que incorporan filtros EMI son necesarias para garantizar que el ruido generado por los dispositivos de alta potencia no interfiera con la lógica de control. También llevan incorporada protección contra cortocircuitos y sobrecargas, lo que significa que la fuente de alimentación se desconectará automáticamente en caso de avería y se volverá a conectar automáticamente, garantizando que el proceso de fabricación continúe con mínimas intervenciones de mantenimiento.

Un procesador de alto rendimiento no puede funcionar correctamente sin una alimentación estable. Las fuentes de alimentación y los relés industriales son infraestructuras críticas para el PLC. Fuentes de alimentación industriales OMCH están diseñados para ser esta columna vertebral fiable. Nuestras unidades admiten una amplia entrada de 100-240 V para una compatibilidad global y cuentan con filtros EMI integrados para proteger del ruido la lógica sensible del PLC. Con funcionalidad de arranque suave para evitar sobrecorrientes y una rápida respuesta transitoria, mantienen la tensión estable durante las fluctuaciones. Todas estas protecciones, incluida la seguridad contra cortocircuitos, están integradas en un diseño compacto que maximiza el espacio en carril DIN, garantizando que su automatización funcione sin interrupciones.

Arquitectura de sistemas de control distribuido (DCS)

Mientras que los PLC están optimizados para el control discreto de alta velocidad, Sistemas de control distribuido (DCS) están diseñados para el control de procesos complejos.

Los PLC están diseñados para utilizarse en el control discreto de alta velocidad, mientras que los sistemas de control distribuido (DCS) están pensados para utilizarse en el control de procesos complejos.

En otras industrias, como el refinado de petróleo o el procesamiento químico, el uso de un solo controlador supone un gran peligro. La arquitectura de los DCS ayuda a superar este problema repartiendo las funciones de control entre muchos procesadores de la planta. La redundancia es la característica de un DCS. En caso de fallo de un procesador o módulo, entra en juego un sistema de reserva y el proceso no se interrumpe y es seguro.

Tecnologías de conectividad: Protocolos industriales e IIoT

Uno de los mayores problemas de la automatización industrial es la interoperabilidad, es decir, la capacidad de los dispositivos de distintos fabricantes para comunicarse entre sí. Los estándares de empaquetado, transmisión y recepción de datos vienen determinados por las tecnologías de conectividad. El objetivo es eliminar el aislamiento de los datos, garantizar su flujo sin trabas y crear sistemas realmente abiertos.

Existen dos grandes tipos de protocolos de comunicación utilizados en la industria. Los protocolos de bus de campo (como Profibus y Modbus) son estándares de comunicación en serie que se caracterizan por su solidez y sencillez, apropiados para transferir pequeños paquetes de datos a grandes distancias. El estándar moderno es Ethernet industrial (por ejemplo, Ethernet/IP, Profinet y EtherCAT). Estos protocolos industriales utilizan cables Ethernet estándar, pero emplean técnicas deterministas para asegurarse de que los datos se reciben dentro de unos plazos determinados.

La conexión se basa en una sólida capa física. Los puentes los proporcionan las pasarelas y los dispositivos de borde, que convierten las señales heredadas en protocolos actuales del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) como OPC UA y MQTT para integrarse con la nube. Esta integración IIoT es la columna vertebral de las fábricas inteligentes. Para garantizar que estos concentradores de comunicaciones tengan un tiempo de actividad constante, la infraestructura eléctrica que los respalda debe ser estable incluso cuando se produzcan el ruido y las fluctuaciones eléctricas habituales en un entorno industrial.

Tecnologías de supervisión: Visualización y SCADA

Las tecnologías de supervisión son la interfaz entre el sistema automatizado y los operadores humanos, que convierte los datos binarios en visualización procesable.

Esta interfaz comienza con la interfaz hombre-máquina (IHM). Una HMI ofrece control y supervisión locales. Permite a los operarios enviar órdenes (por ejemplo, iniciar un lote) y obtener información (por ejemplo, alarmas o informes de estado). Un buen diseño de HMI se centra en el conocimiento de la situación, para lo que se utilizan indicadores visuales que señalan las anomalías lo antes posible, minimizando el tiempo de intervención humana y evitando errores.

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ofrece una visión global a nivel de toda la planta. A diferencia de una HMI, que suele estar vinculada a una sola máquina, los sistemas SCADA combinan los datos de varios PLC para calcular indicadores de supervisión en tiempo real como la eficacia general de los equipos (OEE) y otros KPI. Los nuevos sistemas SCADA basados en web se están convirtiendo en un estándar y ofrecen cuadros de mando que pueden supervisarse y gestionarse a distancia. El principal valor es la rapidez en la toma de decisiones, es decir, detectar cuellos de botella en la producción en tiempo real para mantener los objetivos de rendimiento.

Tendencias emergentes: Integración de IA y Edge Computing

Las tecnologías avanzadas están mejorando las actuales pilas de automatización al proporcionar la capacidad de tomar decisiones más rápidamente y analizar los datos con mayor eficacia.

El aprendizaje automático y la inteligencia artificial están cambiando el funcionamiento de los sistemas. En comparación con la programación estática tradicional, el aprendizaje automático se ocupa de los algoritmos que aprenden de los datos para mejorar con el tiempo sin que nadie les diga lo que tienen que hacer. Esta capacidad transforma tres aspectos importantes:

• Control de calidad: Los sistemas de visión basados en ML aprenden a distinguir entre piezas aceptables y defectuosas con una precisión superior, identificando defectos microscópicos que los sensores estándar podrían pasar por alto.
• Predictivo Mantenimiento: Mediante el análisis de patrones de datos históricos -como la vibración del motor o las tendencias de temperatura-, los modelos ML pueden predecir fallos en los equipos semanas antes de que se produzcan, lo que permite una intervención proactiva. Se trata de un enorme salto hacia la mejora continua y la reducción de los tiempos de inactividad imprevistos.
• Proceso Optimización: Algoritmos inteligentes analizan los datos del flujo de producción en tiempo real para ajustar los parámetros, maximizando el rendimiento, optimizando el uso de energía y reduciendo los plazos de entrega.

Los gemelos digitales permiten simular estos cambios antes de su aplicación, lo que contribuye a la gestión del cambio. Además, la computación de borde complementa esto procesando los datos en la fuente. La latencia es importante en aplicaciones de alta velocidad, como un sistema de visión que inspecciona productos a gran velocidad. Los dispositivos de borde manejan los datos in situ para tomar decisiones de control instantáneas (por ejemplo, rechazar una pieza defectuosa) y sólo envían a los servidores centrales los datos resumidos que son relevantes. Estas tecnologías obligan a multiplicar el hardware existente y mejoran la eficacia del sistema.

Automatización adaptada a las necesidades del sector

Las estrategias de automatización en las industrias deben ajustarse a las necesidades específicas del proceso de fabricación y a la estrategia de transformación digital más amplia. La elección de la pila tecnológica depende en gran medida del proceso discreto o continuo.

En la fabricación discreta (por ejemplo, la industria del automóvil o la electrónica), la producción se realiza en unidades discretas y contables. Los principales objetivos son la reducción del tiempo de ciclo, la precisión posicional y la velocidad de montaje. Los PLC de alta velocidad, el servocontrol de movimiento y los sensores de respuesta rápida son las soluciones de automatización fundamentales para la fabricación de automóviles. Los milisegundos de retraso en la respuesta de los sensores pueden provocar colisiones mecánicas o defectos.

En la fabricación por procesos (por ejemplo, química, alimentos y bebidas), el producto es una sustancia o formulación continua. Los objetivos son la consistencia, el cumplimiento de las recetas y el funcionamiento constante. La tecnología se basa en DCS, lazos de control PID e instrumentación analógica de precisión. La principal amenaza es la inestabilidad de los procesos; un corte de energía puede destruir todo un lote de producción o plantear riesgos de seguridad.

Existen escenarios híbridos en los que se cruzan los dos tipos, por ejemplo, una instalación que recibe líquidos (Proceso) y los envasa (Discreto).

A pesar de las diferencias arquitectónicas, la necesidad de “componentes de control” fiables es universal. Tanto los sistemas discretos como los de proceso dependen de fuentes de alimentación y componentes de conmutación estables para funcionar correctamente.

Selección de tecnologías en función de la escalabilidad de las aplicaciones

La elección de la tecnología de automatización no consiste sólo en adquirir el hardware más moderno, sino también en alinear la complejidad de la tecnología con la escala y los objetivos estratégicos concretos de la instalación. Esta alineación estratégica es crucial para reducir costes y garantizar un alto ROI (Retorno de la Inversión).

Para tomar esta decisión, se aconseja a los ingenieros y responsables que clasifiquen sus necesidades en función de la escala de las operaciones:

Sin embargo, hay un principio que es aplicable a cualquier grado de automatización: La fiabilidad de un sistema viene definida por sus elementos más básicos. Las funciones de alto nivel no pueden causar inestabilidad en el hardware.

Aquí es donde OMCH encaja en su estrategia. Nuestros productos están diseñados para cumplir las estrictas normas internacionales que garantizan la continuidad de sus sistemas críticos en funcionamiento, con el respaldo de una total transparencia e informes de pruebas. Además, contamos con 38 años de experiencia en automatización en los sectores de la energía, la automoción y las nuevas energías. Este profundo conocimiento del sector nos permite crear productos específicos para los problemas de la industria y ofrecer soluciones sistemáticas y personalizadas. Independientemente de la escala de su proyecto de modernización o de uno más complejo, colaborar con OMCH significa que su automatización se construirá sobre la base de la calidad.