El controlador lógico de campo ofrece control a nivel de dispositivo para reemplazar PLCs en aplicaciones simples de lógica.

Controlador lógico de campo: La próxima generación en control

Los controladores lógicos programables (PLCs), ya desde los años ’60, se convirtieron en los dispositivos más aceptados a la hora de automatizar y controlar la operación de máquinas.

Sin embargo, en los años recientes, muchos empezaron a cuestionar la razón por la que es necesario invertir en un PLC. Los dispositivos pueden llegar a ser costosos, requieren un software dedicado y muchas veces significan gastos adicionales en paneles y cableado. ¿El PLC y su costo son realmente la mejor opción para una aplicación que podría necesitar tan sólo un par de decenas y no centenas de puntos de E/S?

Con el advenimiento del controlador lógico de campo (FLC), la respuesta es no cada vez con mayor frecuencia.

FLC es una nueva categoría de control que aporta programación lógica a nivel de dispositivo. Es para los PLCs lo que significó en su momento el teléfono celular para los teléfonos fijos: una transformación en cuanto a flexibilidad, control y potencial. FLC permite agregar lógica simple a aplicaciones por medio de bloques de E/S Ethernet con tecnología FLC incorporada. Se lo puede usar junto con PLCs o como una solución autónoma que elimina por completo los PLCs de la ecuación.

Una de las principales ventajas del FLC es el ahorro en el gasto de actualización, compra o reemplazo de un PLC para ganar puntos de E/S y conexiones. También la posibilidad de llevar el control fuera del panel e implementarlo en entornos de campo exigentes, ya que los bloques cuentan con características avanzadas de IP para protección de ingreso. Además, la tecnología FLC hace que la programación sea accesible a ingenieros con todos los niveles de experiencia gracias a su interface y diseño simple y directo.

Al ser menor la cantidad de software y hardware que se requiere en manufactura, los FLCs ofrecen una programación más flexible y económica. En definitiva, es una tecnología que libera el potencial de los bloques de E/S para una revolución en lógica y control que no requiere un software dedicado.

 

Controlador lógico de campo: La próxima generación en control
Los FLCs ofrecen control a nivel de dispositivo para reemplazar PLCs en aplicaciones simples de lógica.

 

El origen del FLC y cómo trabaja

Turck desarrolló los primeros FLCs cuando los avances en tecnología de microprocesador hicieron posible una solución de control y programación capaz de responder a las demandas de los usuarios finales.

El costo de los PLCs y el software complejo y dedicado que requieren han sido siempre un problema. La demanda de los usuarios estaba en implementar una lógica simple con una interface clara basada en un navegador de web que pudiera ser programada por cualquiera. Era un momento cuando se necesitaba disponer de un entorno de programación de automatización que fuera fácil de usar.

Al mismo tiempo, los microprocesadores eran cada vez más poderosos y menos costosos, lo que significaba una funcionalidad avanzada sin aumentar el costo para los usuarios finales. Estos avances significaban que los bloques de E/S podían manejar tanto funciones de E/S estándar como responsabilidades de control que antes sólo se lograban con PLCs y con un costo mucho menor.

Para hacer posible este control, la tecnología de FLC de hoy en día utiliza un sistema de diagrama de flujo para programar en forma personalizada bloques de E/S Ethernet locales por medio de un navegador de web compatible con HTML5. A través de menús desplegables, es posible configurar múltiples condiciones, operaciones y acciones en un solo bloque:

  • Condiciones – Corresponden a condiciones de entrada. Como ejemplos de este tipo de condiciones se puede mencionar un temporizador que finaliza, un contador que finaliza o llega a un determinado valor o una entrada de sensor que pasa a ser verdadera.
  • Operaciones – Incluyen operaciones booleanas.
  • Acciones – Corresponden a condiciones de salida  y le dicen al bloque la acción deseada a ejecutar.

Cuando una condición es verdadera, se ejecutan acciones. Allí donde antes esta funcionalidad sólo era posible por medio de PLCs, ahora los FLCs pueden manejar fácilmente estas comunicaciones por sí mismos. También permiten a los usuarios escribir, ejecutar, simular y depurar código.

Un ejemplo de cómo podría trabajar esta programación es indicarle a una bomba ponerse en marcha o detenerse en base a un determinado nivel de líquido.

El bloque de E/S está conectado a un sensor de nivel, que monitorea el nivel de líquido en un tanque y lo reporta al bloque. El nivel ideal es de 50 unidades para prevenir el sobrellenado o que la bomba funcione en seco. Para esta aplicación se puede usar la tecnología de FLC en lugar de un PLC para programar que el bloque señale una de tres acciones:

  • Cuando el valor está por encima de 50 unidades, la condición es verdadera y se procede a poner en marcha una bomba para retornar el líquido a su nivel ideal.
  • Cuando el valor está por debajo de 50 unidades, la condición es verdadera. Más líquido circulará dentro del tanque o se desconectará una bomba hasta alcanzar el nivel ideal.
  • Cuando el valor es de 50 unidades, la condición es falsa y no se debe tomar ninguna acción ya que el líquido se encuentra en su nivel ideal.

Se puede optar por acceder a las distintas capacidades de la tecnología FLC de acuerdo a la aplicación. Estas capacidades incluyen botones de activación para on/off, funciones aritméticas, temporizadores y contadores, monitoreo a través de HMI y definición de variables para comunicarse con PLCs.

En el momento en que se activa por primera vez la tecnología del bloque, el programador ingresa la única dirección IP para acceder al bloque y el entorno de programación. Toda la programación se maneja por medio de un navegador web compatible con HTML y es cargada vía una conexión Ethernet en el bloque. Este diseño permite a los usuarios programar FLCs con cualquier dispositivo portátil, por ejemplo tablet o teléfono inteligente, lo cual es mucho más accesible en el campo que las PCs.

 

Configuraciones en el entorno de control

Puesto que la tecnología FLC ofrece control a nivel de dispositivo, se consigue una solución de programación más económica que los PLCs. Los FLCs también soportan entornos hostiles o fuera del panel donde se requieren clasificaciones superiores a IP20.

Hay tres configuraciones principales con la tecnología FLC:

  • Controlador lógico autónomo – Es lo que motivó el desarrollo del FLC y su uso principal. Luego de acceder al entorno de programación, es posible usar la interface de diagrama de flujo para programar y cargar la lógica directamente en el bloque de E/S Ethernet multiprotocolo. El bloque se encargará de las acciones y los reportes. No se requiere un PLC.
  • Respaldo local para un PLC – En el caso de sistemas más complejos, se puede usar un FLC como respaldo local para un PLC. Si el PLC pierde alimentación o conexión, la tecnología FLC puede realizar una de dos cosas: hacerse cargo de la aplicación y ejecutarla desde el bloque, o hacerse cargo de la aplicación y detener el proceso de manera segura. Esto permite evitar paradas y solucionar problemas allí donde aparece un problema en la línea.
  • Participar en el procesamiento del PLC – El FLC se puede usar también junto con el PLC como control distribuido en entornos de automatización de mayor tamaño. El bloque de E/S con capacidad de FLC puede monitorear y controlar localmente una aplicación y compilar datos, para enviar luego esos datos mediante variables definidas al PLC para aligerar su carga de entrada y salida de datos. Esto resulta de gran utilidad en aplicaciones de alta velocidad, tales como cintas transportadoras, donde el envío de datos en tiempo real (latencia de red) puede resultar problemático.

En todos estos casos, el usuario puede definir variables para saber cuándo se almacena la información. Si es del caso, las variables pueden indicar cuándo un PLC está conectado y comunicar los datos hacia y desde un PLC. Hoy por hoy, el FLC no resulta adecuado para aplicaciones de movimiento de alta velocidad, ya que el ciclo de escaneo mínimo es más largo que los tiempos de respuesta de seguridad/detención necesarios en estas aplicaciones. Otro límite es la capacidad de un FLC para controlar o monitorear E/Ss desde otros dispositivos de E/S en la red Ethernet.

El FLC tendrá un rol importante y de gran alcance en el control de aplicaciones automatizadas, teniendo en cuenta el creciente costo de los PLCs y otras tecnologías similares. Es sumamente eficaz en aplicaciones simples de sensado donde se necesita una mejor integración de la comunicación dentro de aplicaciones de mayor tamaño controladas por PLC.

Algunos de los primeros en adoptar esta tecnología ya hablan de los beneficios de la tecnología FLC en aplicaciones autónomas donde llevan la comunicación y el control al nivel de dispositivo.

 

FLC junto con RFID e IO-Link

Además de las aplicaciones de lógica simples, la tecnología FLC se puede usar para mejorar sistemas RFID y control IO-Link.

IO-Link es un protocolo de comunicaciones serie punto a punto que se usa para comunicarse con sensores y actuadores. Permite agregar puntos de E/S a PLCs de menor costo sin necesidad de invertir o actualizar a un PLC de mayor costo.

El FLC avanza un paso más al permitir la implementación de E/Ss de alta densidad sin un PLC. Como ejemplo se puede mencionar una cinta transportadora que requiere 128 sensores. En lugar de controlar el sistema desde un PLC, para controlar esos 128 sensores se pueden usar bloques de E/S con capacidad IO-Link y tecnología FLC. Utilizando tecnología FLC en un bloque de E/S, es posible controlar, visualizar y ajustar parámetros desde la interface FLC con unos pocos cambios en el código de programación.

RFID es otra área donde las capacidades únicas de lógica de un FLC permiten simplificar las operaciones. RFID puede ser un sistema inherentemente complejo, pero con FLC es posible agregar capacidades de lectura/escritura a cualquier bloque. Las ranuras de E/S digitales y analógicas pueden estar en el mismo bloque.

El empaquetado de componentes es un ejemplo básico de cómo trabaja esta tecnología. Cada componente tiene un tag de RFID, y cada caja debe ser cargada con 12 productos con su tag antes de que se mueva la caja. Se necesita una luz que conmute para señalar el momento en que una caja está llena.

Con la tecnología FLC, esa funcionalidad puede ser programada directamente en el bloque. Cada vez que un producto con tag pasa por un sensor, el FLC registra el valor. Una vez que el total llega a 12, se enciende la luz por un tiempo prefijado y se reinicia el contador.

 

Nuevos mercados y usos en el horizonte

La introducción de FLC permite implementar soluciones de control más económicas en aplicaciones simples. Lo que antes significaba la inversión en un PLC ahora puede ser manejado por medio de bloques de E/S Ethernet con tecnología FLC incorporada.

Sea como plataforma autónoma o junto con un PLC, el FLC amplía las capacidades de control en aplicaciones que requieren una lógica simple. De esta forma, lleva el control a un nuevo nivel donde los PLCs no pueden hacerlo por sí solos.

Según Dave Lagerstrom, presidente de Turck, “la tecnología FLC transformará la manera en que piensa la industria de automatización acerca del control y los sistemas de control.”

 

Preparado en base a un documento de Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.

IO-Link: Naturalizado

Agosto 19, 2019

Los maestros IO-Link con SIDI (Simple IO-Link Device Integration) les dan a los dispositivos IO-Link la identidad de un módulo PROFINET genuino con su propia entrada GSDML. La función simplifica la ingeniería de dispositivos IO-Link en proyectos con controladores PROFINET, ya que permite el acceso a todos los parámetros y propiedades de los dispositivos desde el sistema de ingeniería sin necesidad de un software adicional.

 

IO-Link: Naturalizado
SIDI permite la integración directa de dispositivos IO-Link en un software de ingeniería PEOFINET, por ejemplo TIA Portal. El software puede ser utilizado ahora en los maestros IO-Link TBEN-S y TBEN-L IP67 de Turck y también en la FEN20 versión IP20.

 

Nadie duda del éxito y la creciente popularidad de IO-Link con más de diez millones de dispositivos en uso hoy en día en todo el mundo. Las ventajas de la comunicación bidireccional digital comparado con las interfaces analógicas y digitales convencionales incluyen cableado económico, capacidades de diagnóstico, opciones de parametrización, retención de datos inteligente, e-planificación simplificada y, no menos importante, soporte independiente del proveedor. 

 

Se busca: Asistente de integración para IO-Link

Pero IO-Link también tiene sus límites. Ha habido particularmente un déficit en cuanto a la integración de dispositivos IO-Link en sistemas PROFINET. Con cada dispositivo PROFINET se entrega un archivo GSDML (Generic Station Description Markup Language), que permite que el programador de control pueda planificar y parametrizar el dispositivo en el proyecto offline (principalmente en el TIA Portal), antes de que el proyecto quede integrado con la red y los dispositivos conectados. Estas dos tareas deben llevarse a cabo al comienzo de manera independiente, particularmente en grandes proyectos.

Los fabricantes de dispositivos IO-Link no los equipan con su propio archivo GSDML, de modo que la descripción del dispositivo viene en forma de una IODD (IO-Link Device Des­crip­tion).

En consecuencia, el software de PROFINET no puede detectar los dispositivos directamente. El usuario se ve forzado a ingresar manualmente algunos datos, tales como clase de dispositivo o ID del fabricante. Otros parámetros, tales como rangos de medición y señales de salida, tenían que ser programados o configurados mediante un software adicional.

 

Los intérpretes de IODD con limitada capacidad

Estas clases de software adicional actúan como intérprete de IODDs en otros sistemas, de la misma manera que lo hacen en distintas herramientas de software. Estos programas permiten realizar los ajustes necesarios en el dispositivo IO-Link. Recién entonces se integra el dispositivo en el proyecto de PROFINET.

Esta no es una solución satisfactoria, particularmente en grandes proyectos. Por lo tanto, los programadores de PLCs tenían que lidiar con un gran número de herramientas a la hora de integrar los dispositivos de todos los fabricantes.

En consecuencia, muchos programadores trataban de programar de nuevo manualmente los dispositivos IO-Link en su entorno de controladores. Además del tiempo que implica y la gran cantidad de conocimientos que se requieren para esta tarea, esta solución también está propensa a errores. Y sin mencionar los inconvenientes que pudieran surgir en proyectos configurados con diferentes herramientas.

 

SIDI integra dispositivos IO-Link en archivos GSDML

Esta debilidad ya fue identificada por Turck en IO-Link y ha estado trabajando en su función SIDI desde hace varios años.

Los dispositivos IO-Link son ingresados como submódulos de PROFINET en el GSDML de los maestros IO-Link. Para lograrlo, Turck incorpora ahora su maestro IO-Link en el diseño del módulo bloque (en IP20 e IP67) por medio de la función SIDI. El usuario, cuando integra uno de estos maestros IO-Link en un proyecto PROFINET, puede usar de inmediato los dispositivos IO-Link conectados como módulos PROFINET.

Turck integra todos sus dispositivos IO-Link propietarios en la biblioteca SIDI, además de los sensores ópticos de Banner Engineering.

También incluye los primeros dispositivos IO-Link de terceros. Al respecto, cada dispositivo que se incluye es testeado rigurosamente para garantizar su operación y la amigabilidad con el usuario de la herramienta.

 

Dispositivos IO-Link desplegables en proyectos PROFINET

Si el dispositivo conectado está en SIDI GSDML, los programadores de PLCs pueden seleccionarlo desde el catálogo de dispositivos en su entorno de programación.

El programador podrá ver entonces todas las características IO-Link importantes para estos dispositivos y alterar parámetros, tales como rangos de medición, señales de salida o pulsos en texto simple.

 

La ingeniería offline con SIDI ahorra mucho tiempo

Los beneficios de SIDI son muy evidentes en grandes proyectos donde las anteriores alternativas implicaban varios problemas. Normalmente, las grandes plantas y máquinas son ingresadas como un proyecto offline.

Los nodos PROFINET son agregados en el árbol de dispositivos y seleccionados normalmente desde la biblioteca de TIA Portal.

Ahora es posible realizar una ingeniería offline con dispositivos IO-Link, que no tienen que estar disponibles en el escritorio del programador de PLCs. No hay necesidad de visitar con antelación cada dispositivo con una computadora portatil para ingresar los ajustes necesarios mediante un adaptador USB. Este acceso offline a todos los datos de dispositivos ahorra mucho tiempo en grandes proyectos si se lo compara con la integración de IO-Link sin SIDI. El cableado de proyectos IO-Link puros pasa a ser un juego de niños para instaladores y técnicos electrónicos.

 

Mantenimiento sencillo: Reemplazo ‘plug-and-play’ de dispositivos

Además de la ingeniería, SIDI también soporta el mantenimiento. Teniendo en cuenta que todas las características y parámetros de maestros y dispositivos están disponibles directamente en el controlador central del proyecto, se consigue fácilmente el reemplazo automático de dispositivos sin ningún tipo de problema, tanto de los maestros IO-Link como de los dispositivos.

Usando PROFINET con información de topología, esto se puede lograr incluso automáticamente. Ya no se necesita ninguna configuración tediosa de rangos de medición y otros parámetros para los dispositivos utilizados.

 

SIDI: Configuración completa de dispositivos IO-Link directamente desde sistemas de ingeniería PROFINET

  • No se requiere software adicional para configurar IO-Link
  • Operación intuitiva e ingreso en texto simple
  • Todos los dispositivos en un solo lugar del proyecto
  • Comisionamiento rápido  de grandes proyectos gracias a ingeniería offline
  • Reemplazo de maestro y dispositivos sin necesidad de configuración, ya que todos los parámetros se guardan en el propio controlador.

 

Preparado en base a una presentación de Aurel Buda, gerente de sistemas de automatización de fábrica de Turck.
En la Argentina: Aumecon S.A.

Beep!

Mayo 24, 2019

Beep (Backplane Ethernet Extension Protocol) de Turck conecta hasta 33 módulos de E/S con tan sólo una dirección IP en redes PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP.

Beep!

El lenguaje conecta al mundo, siempre y cuando nos podamos comunicar en un lenguaje común. Este concepto tan claro y conciso no está limitado a la comunicación entre personas sino también a la industria.

Los controladores y dispositivos de fieldbus suelen utilizar diferentes protocolos en distintos mercados y lugares del mundo. Además de las preferencias específicas, los requerimientos de la aplicación también determinan la elección del protocolo.

Ante la imposibilidad concreta de tener un estándar global uniforme, Turck lanzó en 2012 su tecnología multiprotocolo como una vía única y pragmática para el manejo de distintos lenguajes. Los dispositivos con tecnología Ethernet multiprotocolo son capaces de comunicarse con los tres protocolos Ethernet más comunes, o sea PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP, combinando los tres protocolos en un solo dispositivo.

 

Resolver problemas

Todos los días, la industria se enfrenta a nuevos desafíos. Resolver un problema significa muchas veces descubrir nuevos requerimientos a cumplir.

La tecnología Beep de Turck es una muestra clara de este principio. Con el lanzamiento de sus dispositivos TBEN-S y TBEN-L, Turck ofrece módulos autónomos de fieldbus a los cuales se puede acceder individualmente con una sola dirección IP en la red. Esto es de gran utilidad, ya que permite a los usuarios ahorrar costos en acopladores de fieldbus adicionales y gestionarlos sin el uso de estructuras de sub-bus propietarias. No hay ninguna otra solución de E/S más eficiente, en particular para aplicaciones con una densidad media a baja de E/Ss, tal como ocurre por ejemplo en robots.

Sin embargo, en grandes redes que contienen muchas estaciones, una conexión directa de fieldbus puede llegar a ser una desventaja. En esta clase de instalaciones, las direcciones IP son raras. El número de conexiones que los controladores pueden gestionar también está limitado.

A fin de resolver este problema, Turck ha desarrollado el nuevo protocolo Beep (Backplane Ethernet Extension Protocol), que permite combinar hasta 33 módulos de E/S y hasta 480 bytes de datos de proceso en una subred Ethernet. Este tipo de subred sólo necesita una dirección IP y se comunica a través de una sola conexión con el controlador, sin importar si es una red PROFINET, EtherNet/IP o Modbus TCP.

 

Beep!
Beep está disponible como actualización de firmware en todos los módulos multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y también en los módulos FEN20.

 

Beep simplifica la comunicación

En una red Beep, uno de los módulos actúa como maestro mientas un máximo de 32 módulos adicionales actúan como esclavos. De esta forma, el usuario se beneficia dos veces. En primer lugar, no tiene que adquirir gateways especiales con cableado propietario para establecer las subredes y se reduce el número de direcciones IP, ya que cada módulo de E/S se puede usar como maestro Beep o como esclavo. En segundo lugar, gracias a la disminución de direcciones IP, el usuario puede implementar redes de E/S de gran densidad y conectarlas con controladores de bajo costo a través de un menor número de conexiones soportadas.

Otro beneficio es el hecho de que Beep opera con todos los componentes Ethernet estándar. Además, la configuración es sumamente fácil gracias al servidor web integrado. El usuario define aquí el primer dispositivo en la línea como maestro Beep y los demás son asignados automáticamente como esclavos. El maestro guarda en este caso todos los parámetros de la configuración de los dispositivos.

Si un esclavo ha de ser reemplazado a causa de una falla o cualquier otra razón, esto se consigue simplemente mediante un recambio inmediato, lo cual reduce tiempo de parada y los costos asociados. El nuevo esclavo es detectado automáticamente por el maestro Beep y se le provee los parámetros necesarios. Ya no hace falta una nueva configuración manual.

La configuración debe garantizar que la red Beep esté instalada en una topología lineal. En este caso, el maestro Beep siempre tiene una dirección IP estática mientras los esclavos Beep no tiene asignadas direcciones IP.

Algunas redes Beep también pueden ser operadas en secuencia a lo largo de una línea, estando configuradas de acuerdo al mismo principio: Maestro – Esclavo - … - Maestro – Esclavo. De esta forma se puede implementar una operación que mezcle redes Beep y dispositivos de otros fabricantes sin ningún tipo de problemas.

 

Gran cantidad de productos

Beep está disponible como actualización de firmware en todos los módulos multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y también en los módulos FEN20.

TBEN-L se usa en aplicaciones que requieren dispositivos extremadamente robustos con un alto grado de protección, mientras el módulo FEN20 es uno de los más pequeños módulos de E/S que se instalan en gabinetes de control, ofreciendo un excelente desempeño en aplicaciones descentralizadas con un pequeño número de puntos de E/S. Gracias a sus dimensiones sumamente compactas, FEN20 también es ideal para reconversión de funciones Ethernet en gabinetes de control ya existentes.

TBEN-S combina los beneficios de TBEN-L y FEN20, ofreciendo un diseño robusto con clases de protección IP65/67 e IP69K.

Igual que los demás módulos compatibles con Beep, los módulos TBEN-S son del tipo multiprotocolo, soportando los tres protocolos estándar Ethernet. El protocolo específico es detectado automáticamente, lo que permite a los usuarios conectar los módulos a distintos sistemas de controladores sin ningún tipo de problemas.

Los módulos TBEN-S se destacan por su flexibilidad. Los canales universales de los módulos DXP se pueden usar, por ejemplo, como entradas y salidas sin ninguna configuración. Los módulos analógicos universales pueden procesar señales de termocuplas y termorresistencias como así también señales de corriente y tensión. De esta manera se consigue bajar el número de modelos de dispositivos en stock.

También es importante la tecnología IO-Link, que es una interface digital universal a nivel de sensores/actuadores. Los módulos TBEN-S están disponibles como maestros I/O-Link.

El comisionamiento y el mantenimiento de los módulos son muy fáciles. También son muy sencillos el cableado de los TBEN-S y su integración directa en redes Ethernet industriales.

Se dispone de funciones de diagnóstico por sobretensión, corriente y cortocircuito. Si es necesario reemplazar un dispositivo, la tarea se puede realizar fácilmente y sin una configuración complicada.

 

Multiprotocolo Ethernet

Bajo esta denominación, Turck ofrece gateways de fieldbus y módulos bloque de E/S que combinan tres protocolos Ethernet, o sea PROFINET, Modbus TCP y EtherNet/IP, en un solo dispositivo.

Los dispositivos multiprotocolo pueden operar automáticamente en cada uno de los tres sistemas Ethernet. Los dispositivos multiprotocolo de E/S de Turck detectan el maestro después de la puesta en marcha y se autoajustan automáticamente al protocolo. El acceso de lectura vía Modbus TCP es importante, como así también cuando el controlador es conectado vía PROFINET o EtherNet/IP. De esta manera, las HMIs, los gateways de borde y los sistemas de nube pueden acceder a todos los valores de proceso en paralelo con el PLC.

 

Preparado en base a una presentación de Aurel Buda, gerente de sistemas de automatización de fábrica de Turck.

Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

Simple, intuitivo y confiable. Son las características de los nuevos sensores de presión PS+ de Turck que ofrecen un acceso completo a todos los parámetros de sensor vía IO-Link 1.1.

Los sensores de presión PS+ son los primeros dispositivos basados en la plataforma de sensores de fluidos de Turck. Su novedoso concepto operativo los llevó a ganar el premio iF Design Award.

 

En el entorno industrial, la funcionalidad, con toda razón, importa más que la apariencia. Es por eso que, cuando un producto se destaca tanto por sus beneficios para el usuario como por su apariencia, merece un premio. Es lo que ocurrió con los nuevos sensores de presión PS+ de Turck, ganadores del prestigioso premio iF Design Award. El signo Plus en el nombre del sensor corresponde a dos grandes beneficios: comisionamiento simplificado y la garantía de una alta disponibilidad de planta.

La instalación sin problemas de los sensores de presión y la rápida familiarización de los usuarios con la estructura de menú fueron requerimientos clave a la hora de desarrollar estos sensores. Las especificaciones también incluían la capacidad de adaptarse a conexiones de proceso y salidas eléctricas estándar, además de cubrir rangos de presión hasta 600 bars.

Ofrecen un alto grado de flexibilidad en la instalación, ya que el cabezal del sensor puede ser rotado libremente casi 340° e invertir su posición según necesidad.

Los sensores detectan automáticamente si el controlador o el módulo de bus esperan señales PNP o NPN. Lo mismo ocurre para corriente y tensión cuando se deben evaluar señales de salida analógicas. Sin lugar a dudas, una verdadera tecnología ‘plug and play’.

Otra característica destacada es el modo de compatibilidad con sistemas IO-Link. Los sensores PS+, además de soportar perfiles de datos Turck para integración, también pueden emular otros perfiles de uso común, lo que significa que el reemplazo del sensor no es notado por el controlador.

 

Monitoreo de presión en una prensa hidráulica: Las distintas opciones de montaje permiten posicionar óptimamente los sensores PS+ en cualquier lugar de montaje.

 

Operación con la tecnología háptica de un teléfono inteligente

El sensor es operado de la misma forma que un teléfono inteligente. Teclados sensibles al tacto pueden ser operados incluso llevando distintos tipos de guantes sin ninguna fuerza y guían al usuario intuitivamente a través de un menú de texto. La estructura del menú puede ser ajustada de acuerdo al estándar de Turck o VDMA.

La ausencia de todo elemento operativo mecánico evita la abrasión, el desgaste y que se reduzca la impermeabilidad.

El diseño de los sensores tiene en cuenta los distintos entornos de aplicación, lo que incluye la capacidad de un comisionamiento rápido y la posibilidad de prevenir errores operativos. El mecanismo de enclavamiento de los sensores PS+ impide una actuación indeseada; el dispositivo puede ser habilitado con un simple toque y también con una contraseña si es necesario. LEDs de estado ofrecen una indicación continua del estado y fallas de operación, mientras un cambio de color programable de verde a rojo (y viceversa) en el display puede indicar si se han superado determinados puntos de conmutación.

 

Celdas de presión metálicas para cargas pesadas

El principio de operación muestra de qué manera el diseño y la funcionalidad son mutuamente interdependientes. Sin embargo, un alto nivel de disponibilidad suele tener mayor importancia que la característica de amigable con el usuario, ya que se espera que los sensores de presión puedan realizar sus funciones de medición y monitoreo durante muchos años. El concepto de sellado de los sensores PS+ los hace sumamente robustos de modo que cumplen con los requerimientos de grados ISO de protección IP6K6K, IP6K7 e IP6K9K. Los materiales utilizados son resistentes a la radiación UV y rociado salino, lo que permite su uso en aplicaciones a la intemperie.

Turck ofrece sensores de presión con celdas de medición cerámicas (PS310) y celdas de medición metálicas totalmente soldadas (PS510). Las celdas de medición soldadas tienen una resistencia a sobrepresiones siete veces la presión nominal. Si es necesario, pueden venir con orificios para picos de presión. La capacidad de leer presiones medidas, además de máximas y mínimas, permite implementar una función digital de ‘indicador de arrastre con almacenamiento a largo plazo’.

Esta función es muy importante en aplicaciones de monitoreo de condiciones, por ejemplo monitoreo continuo de máquinas para mantenimiento predictivo. Comparado con los modelos anteriores, se ha reducido el peso del sensor al quedar eliminada la necesidad de un diseño especial.

 

Concepto de comunicación para Industrie 4.0

Gracias a su concepto de comunicación, los sensores PS+ cumplen con los requerimientos de consistencia y transparencia de datos de sensores que establece Industrie 4.0. Estos sensores soportan estándares abiertos como IO-Link 1.1, lo que facilita la comunicación bidireccional con el controlador.

El sensor, además de enviar valores de proceso digitales, también puede recibir parámetros, tales como puntos de conmutación. Estos dispositivos ofrecen una variedad de perfiles IO-Link de datos de proceso, lo que permite la integración flexible del sensor en sistemas existentes con un reemplazo 1:1, incluso de dispositivos de terceros,  quedando eliminada la necesidad de adaptaciones complejas al entorno del controlador.

 

IO-Link bajo presión
Los sensores PS+ ofrecen una operación amigable con el usuario gracias a un panel táctil capacitivo, lo que hace que el sensor sea totalmente resistente a abrasión y desgaste.

 

Conclusión

Los sensores de presión PS+ de Turck ofrecen un comisionamiento rápido y sencillo, opciones de montaje flexibles, una integración inteligente de sistema y un novedoso teclado con la tecnología háptica de un teléfono inteligente. Son sumamente resistentes a influencias externas  y a los efectos de una aplicación difícil, tales como picos de presión.

 

Preparado en base a una presentación del Dr. Bruno Gries, director de Turck.

En la Argentina: Aumecon S.A.

 

Nadie duda de que los sensores son cada vez más inteligentes, brindando más datos que nunca. Y su visión está mejorando.

Según Banner Engineering, los sensores más inteligentes de hoy en día pueden resolver aplicaciones más exigentes y aportar datos para  IIoT (Industrial Internet of Things). Algunos sensores de medición láser actuales pueden medir no sólo distancia, sino también la intensidad de la luz, lo que permite a los usuarios hacer más con un solo sensor, resolver aplicaciones más exigentes y realizar inspecciones más confiables.

Otra tecnología importante que impulsa cambios en la industria de sensores y actuadores es la comunicación IO-Link, que envía estado y datos a IIoT. IO-Link permite el intercambio bidireccional de datos a partir de sensores que soportan IO-Link y que están conectados a un maestro IO-Link. Se puede acceder a los datos de dispositivos para una acción inmediata o recolectarlos para un análisis a largo plazo, incluyendo cálculos de OEE (Overall Equipment Effectiveness) y mantenimiento predictivo.

Adoptar sensores más inteligentes con comunicación IO-Link permitirá resolver más aplicaciones con un menor número de dispositivos, ser más flexibles para adaptarse a cambios y, en el futuro, tomar mejores decisiones basadas en datos.

En cuanto a IO-Link, es necesario comprender de qué manera IO-Link facilita la instalación y configuración de un gran número de sensores. Al mismo tiempo, será un método común que permitirá a los dispositivos de borde simples agregar sus datos a IIoT.

Los sensores de medición láser de modo doble también son importantes. Además de medir distancia, estos sensores láser pueden detectar cambios en la intensidad de la luz, lo que permite sensar no sólo la presencia del objetivo dentro de una cierta distancia, sino también en qué momento devuelve cierta cantidad de luz al receptor. De esta forma, el sensor podrá detectar los objetivos más exigentes, tales como objetos transparentes, que otros sensores no pueden hacerlo.

Si bien la tecnología subyacente de generador de imágenes CMOS (Com­ple­mentary Metal-Oxide Semicon­ductor) no es nueva en sí misma, la novedad está en que se la utiliza de nuevas maneras para aprovechar la capacidad del sensor de brindar distintos tipos de información y funcionar como sensor de distancia y de contraste, todo en un único dispositivo. Normalmente, este tipo de aplicaciones requería al menos dos sensores: uno para detectar cambios en la distancia y otro para detectar el contraste.

Estos sensores de modo doble permiten detectar múltiples condiciones con un solo sensor, lo que incluye presencia/ausencia, altura y orientación de una pieza. Esto significa menos sensores en tareas de inspección complejas y es posible estandarizar en un solo sensor de medición láser, lo que reduce costos de inventario.  Además, la posibilidad de incorporar comunicación IO-Link en sensores basados en láser se traduce en capacidades adicionales, tales como monitoreo remoto y diagnósticos.

La posibilidad de combinar un sensado más inteligente con datos accesibles a través de una comunicación IO-Link hace que los sensores sean mejores y más fáciles de usar.

Con IO-Link, se pueden seguir las condiciones de falla y conocer exactamente por qué ocurre la condición de falla y con qué frecuencia. IO-Link puede enviar alertas, tales como una disminución en el exceso de ganancia de un sensor por la acumulación de residuos, lo que permite limpiar la lente del sensor antes de que afecte la función de sensado. Además, con IO-Link, los usuarios también podrán seguir el tiempo de operación del sensor para estimar cuándo habrá necesidad de mantenimiento o reemplazo y abordar los problemas durante el mantenimiento programado.

 

Monitoreo remoto a nivel de sensores

Los datos de sensores y otros dispositivos de campo nunca fueron de fácil acceso, y algunas veces incluso imposible. En la mayoría de los casos, estos dispositivos ofrecen un potencial sin explotar para conseguir una mayor visibilidad en las operaciones y tomar decisiones más avanzadas y basadas en datos.

Con el auge de IIoT, los datos a nivel de dispositivos ya están disponibles a operadores y gerentes de planta, aportando valiosa información en cuanto al desempeño de máquinas, ineficiencias de proceso, etc. El monitoreo remoto en tiempo real del estado de sensores permite a los operadores abordar los problemas a medida que surgen y, muchas veces, resolver inconvenientes antes de que escalen hasta una parada.

 

Comunicación IO-Link

IO-Link es una tecnología que aporta a los usuarios la posibilidad de monitoreo remoto a nivel de dispositivos de campo.

IO-Link (IEC 61131-9) es un protocolo de comunicación serial estándar y abierto que permite el intercambio bidireccional de datos de sensores y dispositivos que soportan IO-Link y están conectados a un maestro. El maestro IO-Link transmite los datos desde los dispositivos IO-Link a través de redes, fieldbuses o buses de backplane. De esta manera, los datos de los dispositivos están accesibles para una acción inmediata o un análisis a largo plazo a través de un controlador, por ejemplo un PLC o HMI, lo que brinda a los usuarios más información acerca de sus dispositivos y permite el monitoreo remoto del desempeño de máquinas.

La posibilidad de controlar salidas de sensores, recibir alertas de estado en tiempo real y ajustar la configuración desde prácticamente cualquier lugar permite a los usuarios identificar y resolver los problemas que surgen a nivel de sensores en el momento oportuno. Esto también significa que los usuarios podrán tomar decisiones basadas en datos en tiempo real de los propios componentes de una máquina, lo que reduce paradas costosas y mejora la eficiencia general.

 

Sensores cada vez más inteligentes y más capaces
Figura 1. Varios sensores Q4X en un espacio confinado, lo que hace difícil determinar qué sensor requiere limpieza. La función de descubrimiento hace parpadear el sensor problemático.

 

1 | Lectura y cambio de parámetros de dispositivos en forma remota

Con IO-Link, los usuarios pueden leer y cambiar parámetros de dispositivos a través del software del sistema de control, lo que reduce tiempo y recursos en las tareas de configuración y comisionamiento.

Además, los sensores IO-Link aceptan múltiples recetas que pueden cambiarse rápida y dinámicamente desde el sistema de control según necesidad, por ejemplo en caso de un cambio de producto.

Por ejemplo, hay momentos en que una línea con productos de distintos tamaños requiere modificaciones en los umbrales de distancia de los sensores. Durante un cambio de producto, el maestro IO-Link simplemente escribe el nuevo umbral a los sensores, y no es necesario que los sensores estén presentes para prepararlos. Esto ahorra un tiempo importante a la hora de modificar la configuración del sensor, lo que reduce paradas, aumenta la productividad y los resultados y permite que las máquinas acepten una mayor diversidad de productos.

 

El sensor Q4X con modo de aprendizaje doble de Banner Engineering, que detecta cambios de distancia de tan sólo 1 mm en alcances de 25 a 300 mm, combina umbrales de ventana de distancia del objetivo y de la intensidad reflejada del objetivo, lo que facilita la resolución de aplicaciones difíciles. Q4X puede detectar objetos claros sin necesidad de un retro-reflector. El modo dual se puede usar para aplicaciones a prueba de errores, garantizando que la pieza de color correcto esté ubicada en la posición correcta.

 

2 | Monitoreo remoto de la salud y operación de dispositivos 

La comunicación IO-Link también permite establecer alarmas y tareas de mantenimiento predictivo en base a datos de sensores en tiempo real. Por ejemplo, el sensor de distancia láser Q4X con IO-Link de Banner Engi­neering brinda datos de exceso de ganancia a través de IO-Link, lo cual se puede usar para identificar el momento en que un sensor necesita limpieza (polvo y otras partículas que se acumulan sobre la lente del sensor, disminución del exceso de ganancia, etc.).

Las alertas se pueden configurar de manera que los sensores puedan limpiarse antes de que la acumulación de residuos afecte su función de sensado. Por su parte, los problemas de conexión de los dispositivos se reportan en tiempo real, lo que permite resolverlos en el momento adecuado.

Además de datos de salud valiosos, IO-Link permite a los usuarios seguir los datos de toda la operación para predecir cuándo es el momento de reemplazar un dispositivo. Con esta información, los sensores pueden ser reemplazados durante el mantenimiento programado, evitando paradas innecesarias. Los datos de operación también se pueden usar para cálculos de OEE.

Por su parte, la función de descubrimiento con IO-Link indica qué sensor necesita atención, especialmente cuando hay muchos sensores. En la figura 1 se muestran varios sensores Q4X en un espacio confinado, lo que hace difícil determinar qué sensor requiere limpieza. La función de descubrimiento hace parpadear el sensor problemático, lo que facilita su identificación y abordar rápidamente el problema.

 

3 | Utilizar los datos recolectados para maximizar OEE

Los dispositivos IO-Link también ofrecen datos que se pueden utilizar en el cálculo de OEE para determinar la eficiencia del proceso teniendo en cuenta tres factores principales: disponibilidad, desempeño y calidad.

El factor disponibilidad considera eventos que disminuyen el tiempo de operación total, incluyendo paradas planificadas, por ejemplo para cambiar de producto, y las paradas no planificadas.

El factor desempeño tiene en cuenta cualquier cosa que disminuya la velocidad del proceso de fabricación mientras está en operación.

Por último, el factor calidad se refiere a las piezas o productos que no cumplen con los estándares de calidad (piezas que deben ser desechadas o reelaboradas, lo que lleva a pérdida de tiempo).

El cálculo de OEE evalúa estos factores y expresa el resultado como un porcentaje, donde 100% significa que se fabrican sólo piezas buenas (calidad), lo más rápidamente posible (desempeño) y sin paradas (disponibilidad). Los resultados de este cálculo conforman información procesable acerca del origen de los descartes en una operación de fabricación.

Para reducir descartes y mejorar la OEE, la visibilidad en cuanto a dónde y cuándo ocurren las ineficiencias es clave, lo que llega incluso hasta nivel de sensores. Por lo tanto, el acceso a datos de desempeño y operación a partir de sensores e indicadores IO-Link es fundamental a la hora de calcular OEE e identificar los pasos necesarios para mejorar la eficiencia de máquinas, procesos y personas.

 

Preparado en base a material suministrado por Banner Engineering. Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

¿Qué? ¿Dónde? ¿Cómo?

Noviembre 22, 2018

La identificación inalámbrica que usa RFID es una de las tecnologías clave en procesos de producción inteligentes de Industrie 4.0. A tal fin, Turck ofrece una poderosa herramienta con su solución BL ident RFID.

 

Una producción industrial altamente automatizada, muy flexible y fuertemente interconectada requiere tecnologías eficientes para identificar sistemas, herramientas, componentes y productos. Gracias a sus beneficios específicos, la tecnología inalámbrica de identificación RFID se destaca frente a otras soluciones alternativas, tales como identificación óptica, y se convierte, sin lugar a dudas, en una de las tecnologías clave de Industrie 4.0.

Hoy en día, en muchos lugares, la implementación de RFID en procesos de producción sigue siendo todavía complicada e insume tiempo. La tecnología HF es relativamente fácil de integrar por la incidencia insignificante del entorno espacial y físico. Sin embargo, la tecnología HF tiene un alcance limitado, por lo que se debe recurrir a la banda UHF en aplicaciones que requieren mayor flexibilidad y mayores alcances.

La tecnología UHF se usa principalmente en aplicaciones donde los tags corresponden a producto, permanecen en el lugar, son de difícil alcance o incluso dejan el sitio de producción.

Las lecturas masivas son otro beneficio de la tecnología UHF. Aun cuando la lectura simultánea de varios tags también sea posible con la tecnología HF, está limitada a sólo aproximadamente 20 tags por operación de lectura. UHF puede manejar 200 tags e incluso más, de acuerdo al número de antenas. En consecuencia, la tecnología UHF se usa principalmente en aplicaciones de logística donde se requiere la lectura simultánea de varios tags.

 

Novedad en la última Feria de Hannover: El módulo TBEN-L-RFID de Turck con un servidor OPC UA integrado simplifica la conexión de la automatización de fábrica con el mundo IT.

 

RFID con UHF: Grandes alcances y alta complejidad

Los usuarios aceptan un cierto compromiso entre la mayor complejidad de los sistemas UHF y la mayor flexibilidad y mayores alcances que se logran con esa tecnología. A diferencia de los sistemas HF, la comunicación de UHF no se basa en el acoplamiento inductivo en el campo magnético cercano, sino en la radiación de ondas electromagnéticas.

Esto permite mayores alcances pero también introduce efectos laterales, tales como interferencia causada por la interacción entre cabezales de lectura/escritura o tags. Las reflexiones de las ondas sobre paredes, objetos metálicos u objetos que contienen agua también le plantean desafíos serios al usuario.

Los cabezales de lectura/escritura incorporan algunos parámetros que pueden ser configurados para paliar estos efectos. Por ejemplo, controlar la energía de salida de la mayoría de los dispositivos. Sin embargo, los usuarios también deben configurar filtros RSSI (Received Signal Strength Indicator) y otros parámetros para adaptarlos a la aplicación.

¿Se deben leer varios tags al mismo tiempo? ¿Los cabezales de lectura/escritura o los tags están en movimiento? ¿Se requieren operaciones de lectura y escritura y, si es así, cuán rápidos han de ser los procesos? Estas cuestiones son la base de una instalación de UHF y deben tener respuesta en el momento en que se diseña un sistema.

Y ésta es también la razón por la que la mayoría de los proyectos con UHF requiere la participación de los integradores de sistemas. Los integradores deberán instalar un middleware que filtre, transfiera y, si es necesario, presente la información utilizable desde el RFID a los sistemas ERP, SCADA o MES del cliente.

 

HF irremplazable en automatización

Mientras UHF está ganando terreno principalmente en aplicaciones de logística, el desarrollo de la producción digital en automatización de fábricas seguirá siendo soportada por soluciones de HF, en parte combinadas con la tecnología UHF.

El sistema BL ident RFID de Turck está destinado a esta clase de aplicaciones híbridas, ya que permite la conexión de cabezales de lectura/escritura HF y UHF en los mismos módulos de interface. La adaptación de las interfaces a los controladores es sumamente sencilla, en especial con las nuevas interfaces RFID de los módulos bloque TBEN-S o TBEN-L IP67, provistos con Interface Universal (UI Interface). La interface UI permite que un controlador pueda usar los canales de RFID como simples entradas, lo que elimina la necesidad de un bloque de función definido por el usuario en el controlador.

 

Comunicación estandarizada OPC UA

Si se necesitan interfaces RFID para comunicarse con soluciones de middleware, SCADA, ERP o MES, los usuarios, en la mayoría de los casos, tienen que aceptar soluciones propietarias o incluso escribir sus propios programas.

El estándar OPC UA, independiente de plataforma, es una interesante solución, ya que ofrece un lenguaje estándar para comunicación con controladores y sistemas IT. Dentro de este contexto, Turck ha integrado ahora la interface OPC UA directamente en su interface RFID IP67, denominada TBEN-L4-RFID-OPC-UA, lo que permite que las interfaces puedan comunicarse directamente con MES, ERP u otros sistemas basados en Ethernet. Muchos servicios de nube también soportan OPC UA y, de esta forma, aceptan la transferencia de datos de producción a la nube para tareas de monitoreo o análisis.

OPC UA también contiene una especificación adicional que estandariza la comunicación de dispositivos AutoID en particular, tales como lectores de código de barras o lectores RFID.

Si los dispositivos soportan el estándar correspondiente a dispositivos AutoID, los respectivos sistemas pueden intercambiarse uno con otro. La especificación correspondiente a dispositivos AutoID también proporciona el así llamado modo Reporte, que es soportado por los cabezales de lectura/escritura de Turck.

De esta forma, el cliente podrá realizar un barrido de tags continuo o de tiempo limitado y disponer de los datos leídos como notificaciones de eventos tan pronto se localiza un tag en el campo del cabezal de lectura/escritura. En consecuencia, el usuario ya no requiere una señal de disparo adicional, con lo que el cabezal de lectura/escritura opera de manera autónoma a la hora de reportar cualquier nuevo tag a los usuarios o sistemas de mayor nivel.

 

Comunicación segura

Otro beneficio de OPC UA es el hecho de que el estándar soporta mecanismos de seguridad para encriptación y autenticación, protegiendo así los datos contra un acceso no autorizado, en particular a la hora de transferir esos datos a sistemas ERP o de nube. De este modo, el usuario dispone de un acceso seguro desde cualquier lugar en el mundo.

TBEN-L4-RFID-OPC-UA ofrece encriptación de datos y soporte para certificados de seguridad, como así también configuración de derechos de acceso a través del servidor de web con la correspondiente conexión HTTPS segura.

Ambas bandas de frecuencia, HF y UHF, seguirán teniendo un rol cada vez mayor a medida que avance Industrie 4.0. Y es allí donde reside la importancia de Turck con su sistema BL ident RFID: la posibilidad de trabajar al mismo tiempo con HF y UHF.

 

Preparado en base a una presentación de Bernd Wieseler, director de gestión de sistemas RFID en Turck. Representante en la Argentina: Aumecon S.A.

 

Automation Award es el premio más importante en la industria de automatización y se otorga anualmente en la feria SPS IPC Drives en Nuremberg. De antemano quedan nominados cinco productos por un jurado conformado por científicos, VDMA, ZVEI y la revista elektro AUTOMATION. En 2017, uno de los productos nominados fue Sendix S36 de Fritz Kübler GmbH en la categoría "Componentes estándar y tecnología de sensores". Los visitantes podían votar durante los tres días de la feria.

Con un impresionante 31,9% de todos los votos, Kübler logró el primer lugar con sus nuevos sistemas de realimentación de motor Sendix S36.

Su diseño compacto, de sólo 36 mm, reduce las versiones de motor con una resolución máxima simultánea de 2048 SinCos / revoluciones o 24 bits totalmente digital; estas características ahorran espacio y costos. Además, su construcción robusta lo hace particularmente resistente a golpes y vibraciones. 

El gran número de alternativas en cuanto a distintas interfaces eléctricas se traduce en una máxima flexibilidad en la selección:

  • RS485 + Sin/Cos (compatible con Hiperface)
  • BiSS
  • BiSS Safety
  • Línea BiSS (solución con un solo cable)
  • SCS open Link (solución con un solo cable)

Se dispone de un eje hueco cónico o ciego con distintos topes de torque para estandarización. También hay una gama más amplia de opciones en términos de seguridad funcional; el fabricante del accionamiento puede seleccionar libremente la conexión mecánica preferida para su concepto de seguridad.

Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

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