LOS FUNDAMENTOS MODERNOS DE LA AUTOMÁTICA 

La era moderna de la automatización comienza con la aparición, en 1775 de la máquina de vapor de simple efecto inventada por James Watt. La máquina de doble efecto de 1784 estaba provista de dos automatismos: el distribuidor de vapor y el regulador de bolas, que mantenía constante la velocidad del árbol de salida a pesar de las fluctuaciones de la carga. 

En el contexto actual, la AUTOMÁTICA se define como la Ciencia y Técnica de la automatización, que agrupa el conjunto de las disciplinas teóricas y tecnológicas que intervienen en la concepción, la construcción y el empleo de los sistemas automáticos. La automática constituye el aspecto teórico de la cibernética. Está estrechamente vinculada con las matemáticas, la estadística, la teoría de la información, la informática y técnicas de la ingeniería. 

Podría realizarse una distinción entre: la automática teórica, conjunto de los métodos matemáticos de análisis y de síntesis de los sistemas automáticos y de sus elementos; y la automática aplicada, que trata más específicamente de los problemas prácticos de automatización, que concierne a la teoría y a la tecnología de los captadores, los accionadores y los ordenadores. 

El funcionamiento de todo sistema automático se asienta en la confrontación de una información de mando, que describe el programa deseado, con una información de estado, confrontación de la que se derivan las órdenes de mando que han de darse a los accionadores que actúan sobre el sistema, modificando así su estado. Esta sucesión de operaciones se suceden en una estructura de bucle cerrado, donde un centro de operaciones de mando y de control, asegura el buen comportamiento de la instalación. 

Basados en el concepto matemático de autómata, es decir, el ente constituido por un conjunto de reglas que definen estados y condiciones de cambio de estado, en los automatismos secuenciales, de los que el ascensor constituye uno de los ejemplos clásicos, la información de estado viene proporcionada generalmente por captadores binarios, y el tratamiento de la información es de naturaleza lógica. El programa está constituido por una sucesión, o secuencia, de fases operatorias enlazadas unas con otras según un conjunto de reglas lógicas. Esos sistemas constituyen la inmensa mayoría de los automatismos industriales, especialmente los dedicados a la automatización de la fabricación. Los ordenadores, constituyen sin duda una de las formas más sofisticadas de los automatismos secuenciales. 

En los servosistemas, la información de estado adopta la forma de una o varias magnitudes que caracterizan el estado del sistema. La energía comunicada a los accionadores se dosifica según las diferencias entre esas magnitudes y los valores deseados, y el bucle de control actúa en tanto que un sistema de cero automático, tiende constantemente a anular la diferencia entre el valor actual y el estado deseado. Este principio de estado de dependencia tiende a reducir la influencia de las perturbaciones exteriores. En los reguladores de sostenimiento, una magnitud regulada está obligada a conservar lo mejor posible un valor asignado a pesar de las perturbaciones, en tanto que en los servomecanismos o reguladores de correspondencia, una magnitud de salida debe amoldarse lo mejor posible a las evoluciones de una magnitud de entrada. 

Los sistemas adaptativos poseen, además de la facultad de la autocorrección de las variaciones de una serie de parámetros, una facultad de autorregulación que les permite funcionar correctamente en condiciones exteriores muy diversas. La resistencia a las perturbaciones y a las fluctuaciones del entorno se ve así incrementada. 

Otros son los denominados sistemas autodidácticos, en los que el programa de tratamiento de la información se elabora y se perfecciona en curso de funcionamiento por autoaprendizaje bajo la dirección de un superprograma. Este principio se aplica entre otros a la identificación automática de formas y de los sonidos.

En suma, los automatismos abarcan a los automatismos secuenciales, los servosistemas, los sistemas adaptativos y los sistemas con autoaprendizaje.

El automatismo secuencial 

En el contexto del presente curso, nos merece especial atención los Automatismos Secuenciales. Un automatismo secuencial, es un sistema cuyo funcionamiento emplea una secuencia de fases claramente diferenciadas, según un conjunto de reglas preestablecidas. En el caso más sencillo, el final de cada fase detectado por un captador apropiado, da paso al inicio de la fase siguiente. Las condiciones de transición entre fases adoptan la forma de condiciones lógicas más o menos complejas provocando cambios de estado del sistema controlado. Los automatismos secuenciales pueden funcionar ya sea sobre la base de la lógica cableada, de forma específica mediante los denominados armarios de relés, que ha sido en el periodo histórico anterior más reciente la implementación más usual de un gran número de instalaciones industriales, ya sea sobre la base de un programa registrado mediante ordenadores, autómatas programables o sistemas basados en microprocesador.

El concepto de automatización lleva implícita la supresión total o parcial de la intervención humana en la ejecución de diversas tareas, industriales, agrícolas, domésticas, administrativas o científicas. Se aplica la automatización tanto a las tareas más sencillas, tales como la regulación de la temperatura de un horno o el mando secuencial de una máquina herramienta, como a las más complejas, tales como la dirección mediante ordenador de una unidad química o la gestión automatizada de un establecimiento bancario. 

Al confiar a órganos tecnológicos todas o parte de las funciones intelectuales que intervienen en la conducción de un proceso, la automatización se sitúa en un nivel superior al de la mera mecanización. En la actualidad los problemas de automatización industrial y administrativa se confían respectivamente a los especialistas en automática e informática, a los que se unen los especialistas del proceso por automatizar, que constituyen así un equipo pluridisciplinar. La automatización de un proceso se sitúa en un marco técnico-económico del que no constituye más que uno de sus aspectos.

La automatización en el contexto histórico más reciente, no solamente esta relacionada con el proceso mismo, sino también con la distribución de los productos fabricados o con la prestación de servicios. Forma parte integrante de la concepción y de la gestión de los grandes complejos industriales, administrativos y comerciales. La automatización constituye, particularmente, uno de los factores de aumento de la productividad y de mejora de la calidad. 

Los principales componentes de la automatización son los transductores y los captadores de información, los preaccionadores (relés, contactores etc.) y accionadores (motores, órganos desplazamiento lineal etc.), así como los órganos de tratamiento de la información, en particular los ordenadores y en general los sistemas basados en el microprocesador. Su naturaleza depende de la del sistema contemplado, automatismo secuencial o servosistema. 

En un número creciente de instalaciones industriales un ordenador se encarga de cálculos de balances de energía o de materias, de la vigilancia de las magnitudes que pueden llegar a adquirir valores peligrosos, del comportamiento secuencial del arranque y de la detención, de cálculos sobre las medidas, etc. El ordenador puede, asimismo, llevar a cabo cálculos de autoadaptación y de autooptimización; las condiciones de funcionamiento óptimo vienen impuestas al proceso, bien indirectamente por intermedio de reguladores clásicos controlados por el ordenador, o bien directamente en el caso de gobierno y control directo. 

En los sistemas de control jerarquizado, un ordenador central determina las consignas generales comunicadas a controladores especializados que controlan los diversos elementos de la instalación. Semejante estructura descentralizada aprovecha plenamente las inmensas posibilidades brindadas por los microprocesadores. Incluso en el campo de las fabricaciones mecánicas, en el que la mayoría de los automatismos son de tipo secuencial, el ordenador ha hecho su aparición bajo la forma de los controladores numéricos de máquinas herramienta que permiten ordenar la elección, el cambio y el recorrido de las herramientas merced a un programa registrado en la memoria del ordenador.