Controlador lógico de campo: La próxima generación en control

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.

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