En los procesos industriales modernos, existen estrictos estándares de calidad para los productos con el objetivo que estos puedan posicionarse y mantenerse en el mercado global y local. El debido control de estas especificaciones, se debe en gran parte a la medición y regulación de las variables los procesos, lo cual reduce la variabilidad en los mismos logrando no solo mantenerse los parámetros de proceso para la calidad de sus productos, sino también la seguridad de los procesos. Los sistemas de instrumentación en el control de los procesos van desde el instrumento que se encarga de captar o detectar el valor de la magnitud o variable de interés, hasta el instrumento que dosifica cierta energía o actúa sobre el proceso, para que las variables se mantengan en el valor requerido. En este sentido se pueden mencionar los tipos de instrumentos: -Sensores: también llamados transductores o elementos primarios, son los que se encargan de detectar la variación energética de la variable del proceso, y traducirla en un tipo de señal útil para ser enviada a un elemento indicador, registrador o controlador. Estos instrumentos pueden indicar o no el valor de la variable medida. -Circuito acondicionador de señal: Según las condiciones, los métodos de medición, y la señal enviada por el elemento sensor, se hace necesario acondicionarla en un rango adecuado para poder ser enviada a un controlador. Por lo que se utiliza un sistema de adquisición de datos para así convertirla en un rango de valores útiles como 0-5V, 0-10V. Por ejemplo en la medición de nivel por medio de un sensor ultrasónico, este envía diferentes anchos de pulsos referentes al tiempo en que se demoró la señal en regresar al receptor. Esta señal debe ser adquirida para así ser procesada y enviada como una señal de 0-5V ó 0-10 V. -Indicadores: Indican el valor de la variable ya que poseen un índice y una escala graduada. -Transmisor: Este componente se encarga de amplificar la señal enviada por un sensor, para llevarla a una señal estándar de 4-20 mA o 3-15 psi. Este componente debe estar alimentado con energía, para poder hacer la conversión de la señal. En ocasiones el sensor hace parte integral del transmisor y en otras no. Existen transmisores de caudal, nivel, presión, temperatura, entre otros. -Registradores; son instrumentos que se encargan de registrar las diferentes variaciones de las variables de proceso, ya sea en forma de forma circular o rectangular. -Transductores: Convierten un tipo de señal a otra. -Convertidores: Se encargan de realizar la conversión entre señales neumáticas de 3-15 psi y eléctrica de 4-20 mA. Por ejemplo, para realizar la apertura de una válvula neumática se necesita convertir la señal de un controlador que viene de 4-20 mA, a una señal neumática para poder accionar la válvula. Según el tipo de conversión existen tipo I/P y P/I. -Controladores: Son elementos que se encargan de comparar la señal que llega generalmente del transmisor y un valor de referencia que se puede ser programado manualmente por un operador o señal un valor cambiante, según la exigencia del proceso a controlar. Luego de realizar la comparación y generar la señal de error, ingresa a un algoritmo de control o un circuito para procesar la señal de error y enviar una señal de control adecuada a un elemento actuador, y de esta forma dosificar la energía necesaria al proceso para que este cambie según lo requerido.

-Elemento final de control o actuador: este instrumento recibe la señal de control (estándar) enviada por el controlador, o de un convertidor, para modificar su posición (válvula) o velocidad (motor) y así el proceso cambie el estado de sus variables. La adecuada combinación e interconexión de los componentes mencionados con anterioridad, para conformar un sistema automático de control en lazo abierto o cerrado (según el proceso a controlar) hace posible el control de las variables de un sistema físico. Donde el sensor detecta el cambio en la variable controlada y la envía al transmisor, para convertirla en una señal estándar. Luego esta señal llega al controlador el cual compara el valor con el setpoint y envía una señal de control proporcional al error, y dependiendo de algoritmo de control, se envía una señal adecuada al actuador para que este ejerce modifique la variable manipulada, que suele ser una variable de entrada del sistema, y de esta forma el proceso cambie su estado y la variable controlada se mantenga en el valor requerido.

A continuación se muestra el diagrama de bloques de un sistema de control en lazo abierto, donde R(s) es la señal de referencia o set point, el cual es el valor de la variable requerido para ser alcanzado por la variable de salida. Donde H(s) y G(s) son las funciones de transferencia o modelo matemático en dominio laplace del controlador y la planta a controlar, respectivamente. La señal que le envía el controlador a la planta es lo que se denomina señal de control, que puede ser U(s). Por último la variable de salida Y(s) es la variable o señal controlada, la cual puede ser o no medida, pero no comparada con la de referencia para corregir alguna desviación.

La función de transferencia global del sistema en lazo abierto, esta dada por

Y(s)R(s)=H(s)G(s)

En la siguiente gráfica se muestra un sistema de control en lazo cerrado, donde en cada bloque va la función de transferencia de cada componente: Controlador C(s), planta P(s), actuador A(s) y sensor H(s); las señales de entrada y salida serían R(s) y Y(s). La función de transferencia Global en lazo cerrado del sistema de determina por:

De esta manera podemos conocer el diagrama de bloques, teniendo en cuenta la función de transferencia de cada componente de sistema de control.