Soluciones wireless para problemas reales en la industria

La tecnología wireless se refiere a dispositivos que permiten comunicarnos sin usar cables o alambres. Con esta plataforma, las máquinas pueden comunicarse a largas distancias.

La tecnología wireless juega un rol importante a la hora de resolver problemas complejos de ingeniería. El uso de modernas tecnologías wireless basadas en estándares brinda acceso a nuevas herramientas que transforman y simplifican la actividad laboral tanto de integradores como de usuarios de máquinas. La tecnología wireless ofrece beneficios como rentabilidad, ausencia de cables y fácil configuración, pero sólo si se la aplica de manera adecuada.

A pesar de los numerosos beneficios que puede brindar la tecnología wireless, es muy importante tener en cuenta la distancia. En grandes distancias, los beneficios de costo y simplicidad superan a sus contrapartes al evitar el costo y el tendido, a veces imposible, de cables. En cambio, en una distancia corta, por ejemplo de 10 a 15 m, los beneficios de wireless no superan los desafíos. El costo y la complejidad de una solución wireless en cortas distancias suelen ser mucho más altos que usar un cable corto, habiendo incluso aplicaciones donde el uso de un anillo colector ha probado ser más robusto.

En distancias cortas, la salida de potencia del transmisor debe ser configurada para evitar la sobresaturación del receptor, pero, en salidas de baja potencia, las soluciones wireless son más susceptibles a jamming.

En tecnología wireless, el jamming se define como la interrupción de las comunicaciones wireless existentes por una disminución de la relación señal/ruido en los receptores a causa de la transmisión de señales wireless interferentes. El jamming difiere de las interferencias normales en una red por tratarse del uso deliberado de señales wireless para interrumpir las comunicaciones. La interferencia intencional apunta a interrumpir o impedir la comunicación en dispositivos, de modo que el jamming puede ocurrir en distintos niveles, desde obstaculizar la transmisión hasta distorsionar paquetes en comunicaciones legítimas.

 

Más inteligente

El próximo gran avance en la industria, que se conoce como Industria 4.0, apunta a interconectar e informatizar industrias tradicionales, tales como automatización. El objetivo de Industria 4.0 es lograr fábricas inteligentes en cuanto a una mejor adaptabilidad y eficiencia de recursos, como así también una mejor integración de los procesos de oferta y demanda entre fábricas.

Las soluciones wireless tienen un rol importante en la transformación hacia Industria 4.0 al mover datos de punto a punto. Pero la implementación de wireless por sí sola no se traduce en una fábrica inteligente, habiendo otros factores a tener en cuenta.

La interoperabilidad de productos de distintos proveedores, la transparencia y una fácil conexión de los participantes de una red son factores clave a la hora de identificar si una solución wireless es parte de una metodología Industria 4.0.

Otro indicador clave tiene que ver con el dispositivo, que deberá proveer diagnósticos y Big Data desde el nivel de piso de planta hasta la nube a través de protocolos estandarizados, tales como MQTT y OPC-UA o AMQP.

Entonces, ¿cómo se consigue una conectividad wireless? En automatización, las soluciones wireless, además de cumplir con los estándares IO-Link de una empresa específica, también tendrán que responder a estándares internacionales. IO-Link para tecnología wireless es una extensión de IO-Link a la capa física y define la comunicación wireless entre sensores y controladores en automatización. También puede ser integrado en varios productos para evitar el cableado.

A la hora de incorporar tecnología wireless, es importante adherirse a un estándar que no trabe e impida la comunicación entre marcas, tipos y modelos, o sea un paso atrás en el camino hacia Industria 4.0.

 

Frecuencia

La banda de 2,4 GHz, que utiliza la mayoría de los dispositivos wireless, brinda cobertura en un alcance más extendido. Al respecto, son muchas las tecnologías habilitadas por Wi-Fi, tanto en automatización como en un entorno doméstico, que utilizan la banda de 2,4 GHz, lo que incluye microondas, Bluetooth, controles remotos y muchos otros dispositivos. Y esto también es algo a tener en cuenta en el momento de pensar en una solución wireless.

Debido al gran ancho de banda que consumen los dispositivos WiFi, tan sólo tres puntos de acceso Wi-Fi en un área pueden llegar a consumir por completo la banda de 2,4 GHz. Esto es un peligro ya que, cuando varios dispositivos intentan usar la banda al mismo tiempo, se puede producir una saturación, que se traduce en fallas del sistema y paradas.

A medida que va creciendo el número de productos wireless disponibles, los canales de frecuencia existentes se están volviendo cada vez más congestionados. Todos los dispositivos wireless operan con frecuencias reservadas para uso gratuito y que se denominan bandas ISM. Estas bandas ISM, en especial la de 2,4 GHz, están muy congestionadas por dispositivos como Wi-Fi y Bluetooth. Todos estos dispositivos luchan por canales para comunicarse ya que sólo se puede usar un canal o frecuencia por vez.

La mayoría de los dispositivos transmiten en canales seleccionados al azar esperando lo mejor. Si la transmisión no llega, lo intentan una y otra vez, lo que provoca más congestión y retardos. Este fenómeno se conoce comúnmente como ruido o interferencia. Aquí es donde sirven las listas negras de frecuencias y los saltos de frecuencia adaptativos. Dentro de este contexto, el dispositivo wireless necesita inteligencia para verificar qué frecuencias se están usando y seleccionar canales disponibles en cada ciclo de transmisión. La ausencia de estas características puede afectar fuertemente el desempeño y la estabilidad de una máquina o planta.

 

Consideraciones finales

Todos los días aparecen en el mercado nuevas soluciones tecnológicamente avanzadas. En consecuencia, es importante identificar los requerimientos específicos de una máquina para poder tomar una decisión informada.

En el caso de soluciones wireless, siempre hay que tener en cuenta cómo se verá afectado el proceso por las interferencias. Retardos de 250 ms es algo común si el transmisor ha de reenviar datos a causa de interferencias, lo cual puede tener un efecto perjudicial en una máquina que funciona a 200 partes por minuto.

Además de las tecnologías wireless, también se puede pensar en soluciones digitales, tales como Festo Motion Terminal (VTEM), que están diseñadas para resolver desafíos reales en la industria.

 

Soluciones wireless para problemas reales en la industria
Festo Motion Terminal

 

También es importante comprender que, cuando un dispositivo es considerado wireless, la definición de wireless se refiere a la comunicación de datos. El dispositivo seguirá necesitando energía eléctrica y, si incorpora neumática, también necesitará una línea de suministro de aire. En consecuencia, como ocurre con cualquier otro aspecto de la automatización, la tecnología wireless requiere una cuidadosa consideración y planificación para maximizar sus beneficios.

 

Preparado en base a una presentación de Brett Binnekade, de Festo.

Modificado por última vez en Viernes, 19 Febrero 2021 15:33
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