La implementación de los conceptos de IIoT en la práctica es uno de los principales desafíos a nivel industrial. La definición de los conceptos individuales es el primer paso, lo que, en términos concretos, significa preguntarse cuál de las alternativas que ofrece IIoT se debe usar.

 

‘Listo para Industria 4.0/IIoT’

Disponer de productos conectados en red e inteligentes es un requisito básico para IIoT. Estos productos deben ser capaces de responder ¿Quién soy?, ¿Dónde estoy? y ¿Cómo me siento?

Al respecto, en un encoder, ‘listo para Industria 4.0/IoT’ significa que, además de la tarea de medición clásica y la transmisión de los valores medidos de un encoder, que se suma a la transmisión de alimentación, señales y datos de un anillo colector, hay disponibles funcionalidades adicionales para conexión en red y para recolección o transmisión de información adicional, por ejemplo conectividad, identificación, diagnósticos y adaptabilidad.

 

Conectividad

Se refiere a la capacidad de comunicar información adicional y/o integrarse en una red. Esto puede tomar la forma de interfaces adicionales, tales como OPC-UA (por ejemplo para una comunicación adicional de borde) y Ethernet Industrial, o una interface digital, por ejemplo BISS o ‘SCS open link’.

 

Identificación

Es la capacidad de transmitir información técnica mediante una hoja de datos electrónica o placa de características. Además, se puede transmitir información adicional sobre la máquina, por ejemplo información acerca del eje donde está instalado el encoder. Esencialmente es donde se registra toda la información requerida en la aplicación para gestión de activos.

 

Diagnósticos

Las funciones de diagnóstico aportan información acerca de la condición del producto (por ejemplo, mensajes de error) o información indirecta acerca de la aplicación. Por ejemplo, un sensor de temperatura integrado puede indicar que se ha excedido el rango permitido de temperaturas de trabajo. O sensores de vibración integrados que ofrecen información acerca del estado de los cojinetes. Las funciones de registro y marca de tiempo en encoders de Ethernet Industrial permiten crear histogramas durante su vida útil.

 

Adaptabilidad

Se puede dar en dos niveles:

  • ν A nivel operativo, en cuyo caso los parámetros/ajustes de un encoder pueden ser cambiados durante la operación, por ejemplo para optimizar procesos de configuración o para eliminar errores de medición con un procesamiento de señales digital.
  • ν Actualizaciones de software a nivel de sistema en cualquier momento.

La gama de funciones para la implementación de los conceptos de Industria 4.0/IIoT se puede extender luego para garantizar la viabilidad futura del sistema. Por ejemplo, todos los encoders fieldbus y Ethernet Industrial de Kübler disponen de una función de actualización de firmware como estándar.

 

Encoders listos para Industria 4.0/IIoT

Qué funcionalidades necesita un encoder para ser considerado ‘listo para Industria 4.0/IIoT’ depende del concepto general. El factor decisivo aquí es el rol asignado al encoder como parte o como objeto (activo) independiente de Industria 4.0/IIoT, lo que define si el encoder debe tener su propio shell de administración o estar integrado en un shell de administración ya existente.

Un encoder con su propio shell de administración no sólo tiene funciones a ‘nivel de campo’, sino también a ‘nivel de control’ o hasta ‘comunicación de borde’ directa. En el nivel nás alto de configuración, por ejemplo, se puede hablar de un encoder Ethernet Industrial con servidor web integrado y protocolo OPC-UA adicional. En la mayoría de los casos, sin embargo, el encoder se encuentra integrado dentro de un activo.

Encoders y anillos colectores para IIoT

El objeto Industria 4.0/IIoT es entonces un eje de accionamiento que consta de motor, reductor, encoder, freno, inversor, etc. En este caso, surge la pregunta de cuál de los elementos en el objeto debe ser el shell de administración y también el encargado de las funciones administrativas. El encoder puede cumplir este rol (completa o parcialmente), ya que la hoja de datos electrónica contiene no sólo información acerca del encoder en sí, sino también datos del motor, información de ubicación, etc.

En principio, el shell de administración es la representación virtual del producto (gemelo digital) y las funciones técnicas, lo que permite la implementación de un gran número de aplicaciones, desde simulación hasta gestión de activos.

 

Anillos colectores para Industria 4.0/IIoT

A la hora de transferir energía, señales y datos, como así también aire comprimido o hidráulica, desde un componente estacionario a otro rotativo de un sistema/máquina, los anillos colectores suelen ser una solución óptima.

Encoders y anillos colectores para IIoT

Los anillos colectores para la transmisión de Ethernet Industrial garantizan la implementación de los conceptos de Industria 4.0/IIoT en cada rincón de la máquina. En las aplicaciones donde se requiere una máxima disponibilidad, Kübler también ofrece soluciones sin contacto.

Los anillos colectores son componentes altamente integrados de máquinas complejas, lo que les permite aportar una gran cantidad de información confiable acerca del estado de la máquina y los requerimientos de mantenimiento. A tal fin, Kübler utiliza los anillos colectores para habilitar Industria 4.0/IIoT e integra sistemas de sensores en sus anillos colectores inteligentes sin ocupar un valioso espacio de instalación adicional.

La medición y el monitoreo precisos de los movimientos de ejes, vibraciones y temperatura, junto con el almacenamiento de histogramas del ciclo de vida, aportan toda la información necesaria para el monitoreo de condiciones. Las funciones de gestión de activos están soportadas por hojas de datos electrónicas específicas de la máquina.

Ambos aspectos son importantes para la implementación de un mantenimiento predictivo eficiente, además de facilitar nuevos servicios, tales como PaaS (Product-as-a-Service). Como resultado, el anillo colector pasa de ser un elemento de transmisión pasivo a un componente activo de Industria 4.0/IIoT.

 

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

Sensores de radar IO-Link con amplias funciones de análisis

Los nuevos sensores LRS510 de Turck con protección IP67/69K miden nivel en tanques y silos de 0,35 a 10 metros y son adecuados para aplicaciones de nivel en automatización de fábrica donde los sensores ópticos o ultrasónicos no tienen un buen desempeño a causa de factores como polvo, viento o luz.

Los sensores de radar LRS de libre radiación también ofrece amplias funciones de análisis que anteriormente sólo estaban disponibles en los sensores de radar utilizados en la industria de procesos. La ausencia de una sonda con guía metálica facilita el uso del sensor en aplicaciones sanitarias y simplifica el comisionamiento.

El panel táctil de la serie LRS con botones capacitivos y una tapa frontal translúcida se basa en el mismo concepto de la plataforma de sensores Fluid 2.0 de Turck y mide distancia, nivel y volumen. Estos sensores pueden tener dos salidas de conmutación o una salida de conmutación y otra analógica.

Gracias a su interface IO-Link adicional y al preprocesamiento de señal descentralizado inteligente, se obtiene una gran cantidad de información adicional para procesamiento en aplicaciones de monitoreo de condiciones de IIoT: además de la intensidad de la señal, esto incluye valores de temperatura, horas de operación o ciclos de conmutación.

Los usuarios del maestro IO-Link de Turck pueden acceder al monitor de radar a través del configurador IODD sin ningún software adicional. La herramienta de configuración basada en navegador muestra gráficamente la curva de medición del sensor y ofrece acceso de texto a todos los parámetros relevantes, lo que hace posible, por ejemplo, enmascarar la señal de interferencia de un agitador o una grilla, o alinearse con la realimentación en tiempo real del sensor para maximizar la confiabilidad de la medición de nivel en aplicaciones exigentes.

 

En la Argentina: Aumecon S.A

Un poderoso dúo para IIoT

Diciembre 15, 2020

Combinando IO-Link y servicios de nube, se consigue un flujo continuo de datos desde el sensor a la nube y viceversa.

Un poderoso dúo para IIoT
IO-Link permite a los sistemas de mayor nivel acceder a datos adicionales en paralelo al valor medido, conformando así una poderosa herramienta para mantenimiento predictivo.

Los servicios de nube de los cuatro gigantes tecnológicos Apple, Microsoft, Amazon y Google simplifican considerablemente nuestro trabajo diario; por ejemplo, ya no hay necesidad de almacenar fotos de vacaciones en la memoria limitada de un teléfono inteligente, bastando una carpeta personal online.

Las empresas, naturalmente, también pueden aprovechar los beneficios de la computación de nube en aplicaciones industriales, con requerimientos especiales pero con un solo objetivo común: usar los datos de manera eficiente pero sin cargar innecesariamente la red y la capacidad de memoria.

También se requieren nubes industriales para filtrar los valores de interés a partir de la gran cantidad de información recolectada por distintos dispositivos de campo, tales como sensores y cabezales de lectura/escritura RFID, reduciendo así Big Data a datos inteligentes.

La nube es mucho más que una simple instalación de almacenamiento de memoria. Por el contrario, soporta a los usuarios con una rápida integración de dispositivos recién conectados, brinda alertas automáticas acerca de cualquier anomalía crítica que pudiera ocurrir o visualiza los tiempos operativos de distintas herramientas.

Dentro de este contexto, Turck ofrece comunicación de extremo a extremo desde el sensor directamente hasta la nube y lo hace en ambas direcciones, lo que se traduce en un intercambio inteligente entre el nivel de campo, el controlador, la nube de datos y el operador de servicio tan pronto como sea necesario.

 

IO-Link facilita el acceso a datos adicionales

Hoy en día, el estándar de comunicación IO-Link permite comenzar la digitalización en el entorno directo de máquina.

Al respecto, muchos dispositivos de campo están equipados ahora con procesadores que proveen información además de los datos de usuario, por ejemplo datos de diagnóstico o información del dispositivo.

IO-Link facilita el acceso de los sistemas de mayor nivel a estos valores adicionales en paralelo con el valor medido actual. Esto convierte un dispositivo IO-Link, por ejemplo un sensor, en un participante que habla, lo que, a su vez, aumenta la usabilidad de los servicios de nube en el otro extremo de la pirámide de automatización. Con IO-Link y soluciones de nube, se combinan dos tecnologías de avanzada para asegurar una continuidad de extremo a extremo ‘hasta el último metro’.

 

Preprocesamiento de señales con inteligencia descentralizada

Se necesita inteligencia remota para restringir el uso de datos inteligentes por encima del nivel de campo.

En otras palabras, las señales deben estar ya preprocesadas en el módulo de fieldbus.

El maestro IO-Link TBEN-L-8IOL de Turck, por ejemplo, permite a los usuarios configurar directamente qué variables se transfieren a la nube. La evaluación remota de los datos también significa que las mediciones de tiempo crítico se pueden realizar en el campo sin causar una carga adicional en las redes de comunicación, lo que asegura que incluso las secuencias de proceso completadas en ciclos de milisegundos no verán alteradas, quedando disponibles sólo los datos específicos para su uso posterior.

La nube ofrece varias rutas para hacerlo: por medio de cables que usan el controlador TBEN-L5-PLC-10 IP67 de Turck o a través de una conexión wireless que utiliza el gateway de nube TCG20 IP67 con WiFi o una red móvil.

 

Identificación de dispositivos junto con actualización de IODD

¿Dónde se pueden ver los beneficios de la nube e IO-Link? Por ejemplo, en la identificación de dispositivos cuando el personal técnico pone en marcha un sensor o realiza mantenimiento. Estas operaciones pueden insumir tiempo valioso y también son fuente de errores ocasionales.

En consecuencia, tiene sentido conectar la nube a una base de datos central con todas las descripciones de dispositivos IO-Link. De esta manera, un dispositivo recién conectado en el campo transfiere su ID de fabricante y dispositivo a la nube, incluyendo los parámetros y las propiedades de la comunicación.

Luego se lleva a cabo una comparación con la base de datos para identificar la IODD correspondiente al sensor. La nube también visualiza datos del dispositivo y puede adaptar parámetros en el dispositivo si es necesario.

 

Intercambio rápido del sensor cuando ocurre una falla

El mismo concepto se aplica a la hora de reemplazar dispositivos en caso de una falla. Tan pronto un sensor reporta una falla, esta información es enviada directamente a un operador por medio de la nube.

Para lograrlo también es posible programar alarmas para enviar notificaciones por email o SMS, además de notificaciones visuales en el tablero de control.

Puesto que la configuración del sensor puede ser almacenada en la nube, el dispositivo IO-Link fallado puede ser reemplazado inmediatamente sin ningún problema. El intercambio bidireccional de información permite que la nube identifique el tipo de sensor de reemplazo conectado y lo configure con los parámetros adecuados.

 

La nube, de manera independiente, utiliza información proveniente del dispositivo IO-Link inteligente para identificar un sensor.
El sensor inductivo señala si su target se ha desviado de la distancia de conmutación especificada, lo que indica un posible desgaste.
El sensor ultrasónico también indica la acumulación de espuma sobre la superficie, además de brindar el valor del nivel.
Los usuarios pueden ver en el tablero de control en la nube las horas de operación de cada herramienta individual.

 

Alerta del desgaste mecánico

Los datos adicionales de IO-Link también pueden brindar información acerca de un pobre funcionamiento mecánico. Si un sensor inductivo monitorea, por ejemplo, el movimiento de un perno, también puede brindar información acerca de la distancia de conmutación, además del pulso de conmutación. Tan pronto el target llega a una distancia crítica respecto del sensor, esta situación también puede indicar un creciente desgaste, ya que el perno tiene demasiado juego.

La nube notifica a los operadores de mantenimiento para que actúen antes de que el target se salga del alcance de medición. En este caso, las notificaciones tempranas permiten que se pueda realizar el servicio antes de que se llegue a ese estado.

 

Valor adicional para monitoreo de condiciones

Un sensor ultrasónico también aporta datos acerca de la calidad de la señal además de la distancia, lo que brinda la posibilidad de recibir, además del dato de nivel, una alarma, por ejemplo, si hay acumulación de espuma sobre la superficie del líquido, lo cual podría afectar el valor medido.

En este caso, IO-Link extiende el monitoreo de condiciones para iniciar un segundo monitoreo.

Al mismo tiempo, la nube asegura que la información relacionada con el nivel y la superficie llegue a los operadores, sin importar la ubicación o el dispositivo terminal.

 

Tener los parámetros de proceso a la vista

Otro valor agregado es que se pueden registrar los parámetros de proceso que interesan por medio de información adicional en la nube. Si en una máquina se usan distintas herramientas, los operadores deberán tener en cuenta su vida útil especificada siempre que sea posible. En este caso, los parámetros de proceso de cada herramienta pueden ser transferidos a la nube de modo de poder usar o guardar estos datos.

Por ejemplo, utilizando un acoplador inductivo de Turck, luego de un cambio de herramienta, la herramienta y la nube proceden a un intercambio sin contacto de valores, tales como el tiempo de operación entre las dos herramientas.

De esta manera, los usuarios podrán ver en la nube el número de horas durante las cuales se usaron las herramientas individuales o la parada de una máquina en particular.

 

Un poderoso dúo para IIoT
Un poderoso dúo para IIoT
El servicio de nube de Turck puede estar alojado en el servidor local del usuario o como nube pública en el centro de datos principal, donde la comunicación se maneja a través de un protocolo encriptado.

 

Digitalización ‘hasta el último metro’

Conectar juntos IO-Link y los servicios de nube facilita la digitalización de extremo a extremo de todos los sensores individuales en una máquina. Es un concepto clave en tareas de comisionamiento y mantenimiento, monitoreo de condiciones u optimización de procesos.

La nube lleva los datos de dispositivos y máquinas a las pantallas de los distintos dispositivos terminales, aportando información acerca del sobrepaso de un valor límite o de fallas, con lo que, gracias a la comunicación IO-Link bidireccional, se convierte en un nodo de sistema activo, por ejemplo para comparar información de dispositivos en una base de datos.

 

Preparado en base a una presentación de Christian Knoop, de Turck. 

En la Argentina: Aumecon S.A.

Switches de alta velocidad gestionados con protección IP67 ofrecen una máxima transmisión de datos, tiempos de enlace muy rápidos y redes de Ethernet industrial seguras.

Distribución descentralizada de conexiones Ethernet directamente en la máquina
Switch gestionado de alta velocidad TBEN-L-SE-M2 de Turck con protección IP67.

A las redes de datos se las comparan muchas veces con el tráfico de ruta. Los cables son carreteras y autopistas, mientras los switches representan cruces y empalmes. La tarea del switch es combinar los datos de distintas estaciones Ethernet en un cable principal. Por lo general, el cable principal puede transportar más datos por segundo que las líneas de alimentación individuales.

Al igual que el tráfico de ruta, el tráfico de datos también crece constantemente. Este crecimiento se puede ver tanto en la informática (IT) de oficina como en redes individuales y tecnología de operaciones (OT).

La convergencia de OT y TI también está impulsando el crecimiento de las corrientes de datos, que deben ser ordenadas y distribuidas mediante switches, que pueden ser pasivos o ‘no gestionados’ y activos o ‘gestionados’. Mientras los switches no gestionados básicamente sólo combinan cables, los switches gestionados controlan activamente el flujo de datos, lo priorizan, asignan direcciones IP si es necesario, establecen conexiones redundantes y aseguran el acceso a redes utilizando firewalls.

 

Cableado eficiente con un switch IP67

La descentralización de la tecnología de automatización ‘fuera del gabinete’ que promueve Turck permite que, además de los módulos convencionales de E/S para conexión de señales digitales o analógicas o dispositivos IO-Link a redes Ethernet, también queden liberados del gabinete de control los controladores y los convertidores de lenguajes Ethernet.

Las ventajas de cableado y flexibilidad que aporta la instalación descentralizada sin gabinete se aplica también a los switches. Ya no hay necesidad de enrutar individualmente cables Ethernet a las estaciones desde el gabinete de control, ya que sólo se los enruta en la máquina a las estaciones en los últimos metros. De acuerdo a la topología del sistema, el posicionamiento descentralizado de los switches ahorra un considerable trabajo de cableado.

Por supuesto que no todos los sistemas requieren un switch o varios switches en la máquina. Conectar estaciones con estructuras lineales es claramente un importante beneficio de las redes de fieldbus y Ethernet. Sin embargo, en muchos casos, se requiere una estructura estrella, para lo cual es necesario un switch. De manera similar, se requieren varios puertos para tener redundancias de anillo.

Otra razón tiene que ver con los crecientes requerimientos de disponibilidad de las máquinas. Las estructuras anillo o estrella ofrecen el mayor nivel de confiabilidad. Con estructuras estrella, cada estación está conectada a un puerto separado del switch.

Además, es imposible implementar distintas estructuras de línea por medio de switches de acuerdo con la arquitectura de cada máquina y aplicación en particular.

 

Backbone de alta velocidad de 1 Gbit/s y asignación de direcciones IP en base a puertos

El nuevo switch de 10 puertos de Turck en su diseño de módulos de bloques TBEN-L ofrece 100 Mbit/s en ocho puertos y 1 Gbit/s en dos puertos de backbone de alta velocidad. El switch con su diseño robusto IP67 responde de manera óptima a los requerimientos de las aplicaciones industriales de alta performance en entornos difíciles. Los usuarios pueden asignar direcciones IP a las estaciones por puerto o centralmente por medio del servidor web del switch, lo que le ahorra al usuario la necesidad de configuraciones separadas para cada estación individual.

En caso de constructores de máquinas en serie y usuarios que integran máquinas en redes de mayor nivel, el switch con enrutamiento NAT ofrece la posibilidad de asignar direcciones IP de proxy y, por lo tanto, evitar la duplicación de direcciones IP en redes. El firewall embebido garantiza el intercambio gestionado y sobre todo seguro de datos para la integración.

 

Cambios de herramientas de alta velocidad con tiempos de enlace rápidos por debajo de 150 ms

Un tiempo de enlace rápido es un requerimiento que muchos switches no pueden cumplir. La capacidad de establecer conexiones a estaciones en el menor tiempo posible es mucho más crítico en automatización industrial que en otras aplicaciones. Estas conexiones se deben concretar en fracciones de segundo.

Si hay un switch entre el controlador y la estación, el despliegue de una herramienta no sólo depende del tiempo de puesta en marcha de la estación Ethernet en la herramienta sino también del tiempo de enlace del switch. La tecnología de enlace rápido del switch TBEN-L permite que el cambio de herramienta se realice en menos de 150 milisegundos.

 

Multicast, desconexión de carga y 8…30 V para equipos móviles

El mundo de los equipos móviles no piensa automáticamente en switches. Los switches se utilizan, por ejemplo, para conectar las cámaras IP que se encuentran cada vez más en la automatización de máquinas agrícolas. En estas aplicaciones, las imágenes de las máquinas en las cámaras se deben gestionar mediante un switch y ser enviadas al controlador.

La capacidad multicast del switch TBEN-L permite instalar varias pantallas para mostrar video sin latencia y con un ancho de banda optimizado. El amplio rango de tensión de entrada de 8…30 V es indispensable cuando se usan en dispositivos con una red incorporada de 12 V.

Por su parte, la capacidad de desconexión de carga del switch permite verificar que el switch puede compensar picos de tensión en el momento de desconectar la tensión.

  Asimismo, es sabido que las estaciones Ethernet pueden enviar solicitudes de broadcast dirigidas a todas las estaciones de una red, lo que suele llevar los switches y otros dispositivos a los límites de sus capacidades. La protección integrada por tormentas de broadcast reduce estas clases de picos de carga de red.

Las redes virtuales también pueden ser configuradas para control vía dominios de broadcast. Estas VLANs se pueden usar entonces como redes individuales y configuradas con anchos de banda específicas a cada VLAN en particular. De esta forma, las solicitudes de broadcast sólo son funcionales en la LAN virtual.

Las VLANs también se pueden usar para separar datos de producción y de gestión, lo que, a su vez, protege eficazmente la disponibilidad y la seguridad de la red de producción. El monitoreo de la carga de red del switch permite que todos los puertos puedan diagnosticar las sobrecargas inminentes de manera temprana y facilitar intervenciones predictivas.

 

Conclusión

La combinación de tipos de protección hasta IP69K y un backbone de alta velocidad con dos puertos Gbit/s es ideal para aumentar las tasas de transmisión de datos en redes industriales.

Con tiempos de enlace rápidos por debajo de 150 milisegundos, el switch ofrece las mayores tasas de ciclo para cargadores de herramientas en tecnología robótica.

El usuario también puede beneficiarse de distintas funciones destinadas a la organización segura y eficiente de redes de Ethernet industrial.

El firewall integrado ofrece protección bidireccional contra un acceso no autorizado, aumentando confiablemente la seguridad en IIoT. A lo que se suma la capacidad de enrutamiento NAT o la posibilidad de configurar LANs virtuales.

 

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

Protocolo de comunicación para diagnósticos avanzados en dispositivos de seguridad

A medida que las máquinas en manufactura se vuelven más complejas, muchas veces esto significa más dispositivos de seguridad, lo que obliga a elegir entre cablear cada dispositivo individualmente, conectarlos en serie, lo que quizás enmascare fallas, o dejar brechas en el sistema de seguridad que pongan en riesgo a los operadores.

In-Series Diagnostics, o ISD, la última generación de dispositivos de seguridad intuitivos de Banner Engineering, es un protocolo de comunicación que ahorra costos, ofrece información y recibe alertas antes de que ocurra una falla. Permite conectar hasta 32 dispositivos con una sola conexión en serie a cualquier PLC o controlador de seguridad que lo incorpore.

Cuando ocurre un evento de seguridad, el sistema recibe una alerta que incluye información acerca de qué dispositivo de seguridad se ha disparado, lo que simplifica la resolución de problemas.

In-Series Diagnostics aporta una variedad de puntos adicionales de datos para cada dispositivo In-Series utilizado, lo que incluye un valor único de tag, temperatura interna, tensión y más, junto a detalles específicos del dispositivo, tales como alineación y distancia entre sensor y actuador de un switch de seguridad.

Además, el sistema envía alarmas si los dispositivos están cerca de dispararse, lo que permite abordar los problemas antes de que se detenga la máquina.

La tecnología de In-Series Diagnostics está embebida en los dispositivos de seguridad y comunicada usando los mismos cables, conectores, adaptadores y entradas que conectan los dispositivos al controlador de seguridad. Esto elimina el tiempo, la dificultad y el gasto de tender cableado designado entre cada dispositivo y el panel de control para acceder a los datos de diagnóstico. Los usuarios podrán agregar, mover o remover dispositivos de seguridad según necesidad y luego implementar fácilmente y sin errores el sistema de seguridad completo.

 

Representante de Banner Engineering en la Argentina: Aumecon S.A.

IO-Link: Cada vez más aplicaciones

 

Desde almacenamiento de parámetros hasta tener diagnósticos detallados, las características avanzadas y la funcionalidad de IO-Link han generado un gran optimismo. Sin embargo, también han dado lugar a un concepto equivocado bastante común de que sus capacidades avanzadas son la única razón para implementar esta tecnología.

El principal objetivo de IO-Link es mejorar las capacidades de comunicación de sensores o dispositivos a nivel de campo por medio de una interface estandarizada. Este objetivo es importante no sólo en instalaciones u operaciones complejas, sino también en aplicaciones más sencillas, que se pueden encontrar en numerosos sistemas automatizados.

Normalmente, IO-Link es implementado para mejorar funciones esenciales, tales como procesamiento de datos, pero también permite alcanzar una mayor densidad de E/Ss, estandarizar la tecnología de interface y mejorar prestaciones en comparación con los sistemas tradicionales de E/Ss.

Si bien ahora es posible implementar esta tecnología en los más modernos sistemas automatizados de control, no todas las aplicaciones son ideales para esta solución, de modo que es importante comprender claramente sus capacidades y también sus limitaciones.

 

IO-Link

IO-Link es un protocolo de comunicación punto a punto entre un dispositivo de campo, por ejemplo sensor, actuador o hub de E/Ss, y un maestro IO-Link. Por lo general, los datos son transmitidos desde el dispositivo maestro IO-Link a través de un protocolo de comunicación fieldbus de mayor nivel (Ethernet industrial o fieldbus serie) a un PLC o computadora industrial.

IO-Link es independiente del fabricante y del fieldbus, lo que facilita su implementación con una gran variedad de protocolos de fieldbus de mayor nivel y plataformas de productos. Esto significa una gran ventaja, ya que permite estandarizar en una sola interface de sensores, facilitando la integración uniforme de un gran número de dispositivos a nivel de campo. IO-Link se convierte en una herramienta unificada para configurar dispositivos sensores complejos y/o simplemente comunicar datos de vuelta al PLC.

IO-Link también permite reducir costos en cableado y conectores especiales, ya que los datos de proceso son transmitidos digitalmente.

En los sistemas analógicos, los componentes de conectividad deben ser robustos para eliminar interferencia. En cambio, IO-Link está estandarizado y utiliza cables M12 de 3 conductores sin blindaje de bajo costo, lo que facilita su integración en un sistema de mayor tamaño, ya que un solo tipo de cordset puede reemplazar varios cables analógicos y propietarios. Su ventaja económica crece con la complejidad de un sistema, especialmente en aplicaciones con una alta densidad de E/Ss.

Otra ventaja importante de IO-Link es el comisionamiento y el reemplazo simplificados de dispositivos complejos de E/S. Los datos de configuración y parámetros de los dispositivos IO-Link pueden ser visualizados, cambiados y almacenados mediante herramientas de configuración de software simples de usar o directamente a través del PLC. Esto reduce la configuración manual, que insume mucho trabajo, y garantiza que, en todo momento, se programan los parámetros correctos en los dispositivos.

Por su parte, la función de almacenamiento de parámetros del maestro IO-link simplifica aún más la configuración de nuevos dispositivos durante un cambio, ya que lleva automáticamente los datos de parámetros almacenados al dispositivo recién conectado.

También se puede recurrir a IO-Link para mejorar la calidad de los datos.

Como interface de comunicación digital universal, IO-Link representa lo que tradicionalmente podría transferirse como datos analógicos o discretos. En los sistemas analógicos, los datos recolectados a nivel de sensor deben atravesar por múltiples conversiones analógico a digital antes de llegar al PLC. IO-Link reduce el número de conversiones a una en el mismo sensor, limitando así las pérdidas de exactitud.

 

IO-Link: Cada vez más aplicaciones
Con su interface IO-Link, los sensores capacitivos serie BCT de Turck ofrecen, además de parámetros, información de diagnóstico.

 

Funciones avanzadas de IO-Link

Las funciones avanzadas incluyen almacenamiento de parámetros, verificación de dispositivos, diagnósticos avanzados de sensores, acceso acíclico a parámetros de lectura/escritura y tags específicos a una aplicación.

Estas funciones ofrecen características únicas y conocimientos adicionales en cuanto al estado y la salud de los dispositivos de campo. Sin embargo, se requiere más tiempo y programación para acceder a estas ventajas; por lo tanto, es importante que una empresa esté en condiciones de soportar la complejidad inherente de estas funciones antes de su implementación.

  • Almacenamiento de parámetros – IO-Link almacena parámetros. Cuando un dispositivo de reemplazo se conecta al sistema, IO-Link carga automáticamente los parámetros correctos, lo que facilita la instalación y la programación.
  • Verificación de dispositivos – Cuando se reemplaza un dispositivo, IO-Link puede verificar que el reemplazo sea el producto correcto. Esto es de gran utilidad cuando hay sensores o hubs físicamente similares pero con distintas capacidades. La verificación puede incluir tipo de dispositivo, fabricante o incluso número de serie.
  • Diagnósticos avanzados de sensores – IO-Link permite leer información adicional sobre historial y salud de un sensor en una aplicación. En el caso de un sensor rotativo sin contacto, por ejemplo, los datos pueden ir más allá de las lecturas de posición para detectar una señal debilitada de modo que se pueda programar un mantenimiento preventivo.
  • Acceso acíclico a parámetros de lectura/escritura – Ya que IO-Link es una interface de comunicación digital, ofrece la posibilidad de leer y escribir parámetros desde dispositivos de fieldbus de mayor nivel, tales como PLCs. Esto le da control total del dispositivo IO-Link al controlador de fieldbus.
  • Tags específicos a la aplicación – IO-Link les brinda a los usuarios la capacidad de leer y escribir una tira de valores a un objeto definido con un ‘tag específico a la aplicación" dentro de un dispositivo IO-Link, lo que mejora la identificación de dispositivos dentro de un sistema. Esto resulta de utilidad, por ejemplo, en una aplicación con cambio de herramientas para identificar y verificar el uso de las herramientas correctas.

 

IO-Link como respuesta a desafíos de aplicación

IO-Link se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones de automatización, donde brinda beneficios incluso en la más simple de las implementaciones. Estos beneficios aumentan con la complejidad del sistema de automatización y el número de nodos IO-Link instalados.

La gran cantidad de aplicaciones de IO-Link hace imposible encontrar una solución única para todos, de modo que las aplicaciones que se describen a continuación sirven para identificar los beneficios que puede aportar IO-Link.

 

DESAFIO

Ante necesidades de E/Ss que cambian, las opciones de actualización del PLC pueden resultar inflexibles o limitadas en densidad de E/Ss.

Los puntos de E/S pueden ser costosos a la hora de actualizar o adquirir un PLC. Al implementar nodos fieldbus con un maestro IO-Link, se pueden combinar sensores, actuadores o hubs compatibles con IO-Link según necesidad para conformar sistemas de E/Ss mixtas o de alta densidad sin tener que modificar las capacidades del PLC.

 

DESAFIO

Se debe actualizar un sistema analógico, pero su actualización es demasiado costosa.

Muchos utilizan IO-Link como interface para reemplazar la tecnología ya existente de sensores analógicos. IO-Link genera una señal universal desde lo que tradicionalmente serían sistemas analógicos, serie o discretos, logrando una mayor flexibilidad y ahorros de costo cuando se instalan sensores y maestros IO-Link. La tecnología de microprocesador ofrece una exactitud digital de 16 bits a través de IO-Link, lo que significa una mayor precisión si se compara con la exactitud de 8 a 16 bits de los dispositivos analógicos tradicionales.

Además de una mejor calidad de la señal, IO-Link también ofrece la posibilidad de transmitir simultáneamente información de estado y diagnóstico sin sacrificar la exactitud de los datos. Esto permite extender los diagnósticos hasta el nivel de dispositivos de campo, lo que no se puede lograr usando señales analógicas estándar.

 

DESAFIO

Los costos del sistema suben a causa de una integración complicada de los dispositivos.

Los productos IO-Link simplifican la integración al consolidar señales de sensor, cables y programación. Los sensores analógicos tradicionales tienen distintos pinouts y requieren un cableado diferente en cada aplicación; en cambio, los sensores IO-Link sólo requieren cables M12 estándar de 3 conductores sin blindaje.

IO-Link también puede reducir en gran medida la complejidad del cableado en una aplicación. Por ejemplo, cuando un producto rota por múltiples estaciones, un sensor en cada estación verifica que se haya realizado la acción previa. Para actualizar la aplicación, el usuario puede desplegar sensores IO-Link con acoplamiento inductivo, conectados a un bloque de E/S.

De esta manera, se pueden enviar 16 señales de sensores digitales al PLC usando un solo cable de señal para comunicación.

 

DESAFIO

Las necesidades tecnológicas crecen, pero no hay espacio en la operación.

IO-Link es una tecnología avanzada que puede revelar datos en aplicaciones sin instalar componentes adicionales. Los sensores con IO-Link, por lo general, son físicamente idénticos a los sensores que no lo tienen, gracias al microprocesador incorporado de los sensores, lo que permite reemplazar dispositivos sin necesidad de espacio adicional.

Los dispositivos maestros IO-Link están disponibles en dos formatos, con opciones y flexibilidad que no dependen de los requerimientos físicos de una instalación. Algunos son sistemas de E/Ss en bloque, por lo general con cuatro u ocho puertos maestros. Otros son sistemas de E/Ss modulares, que permiten incorporar un número considerable de puertos maestros IO-Link en un solo nodo de E/Ss remotas.

 

DESAFIO

IO-Link suena como algo grande pero todavía no se está en condiciones de adoptarlo por completo.

A prueba del futuro es una ventaja clave de IO-Link. Muchos dispositivos IO-Link pueden operar con conmutación estándar o dispositivos analógicos cuando están conectados a dispositivos fieldbus de E/Ss estándar.

La ventaja de los dispositivos IO-Link es que su configuración se simplifica usando herramientas de software para leer, escribir o almacenar configuraciones de sensores. Esto puede facilitar la transición de dispositivos de E/S estándar a IO-Link expandiendo su curva de aprendizaje. Además, estos dispositivos pueden ser conmutados para usar IO-Link simplemente conectándolos a un nodo de fieldbus maestro IO-Link.

 

IO-Link: Cada vez más aplicaciones
Sensor de caudal FS+ compacto de Turck con IO-Link. También puede medir continuamente la temperatura del medio. No importa la forma en que está alineada la sonda en la cañería.

 

Limitaciones de IO-Link

Si bien IO-Link ofrece numerosas ventajas en un gran número de aplicaciones industriales, hay situaciones donde las soluciones que ya existen responden mejor.

Por ejemplo, hay aplicaciones autónomas sencillas que quizás no se beneficien tanto de las características de IO-Link. Si la solución que ya está tiene las capacidades de datos y operacionales que el usuario necesita, es probable que no consiga un gran beneficio pasando a IO-Link.

Las aplicaciones que requieren sensores especiales son otro ejemplo, ya que IO-Link todavía no llega a todos los sectores. La solución existente puede llegar a ser mejor si el usuario obtiene los datos que necesita.

Otras dos limitaciones de IO-Link son el tiempo de actualización y el tamaño de los datos de proceso. Con velocidades de actualización de 2,3 ms o más, IO-Link normalmente no es lo suficientemente rápido para aplicaciones de alta velocidad o control de movimiento. La tecnología tampoco puede procesar grandes cantidades de datos ya que los datos de proceso de entrada y salida disponibles están limitados a 32 bytes. Por ejemplo, el volumen de datos de las aplicaciones de RFID muchas veces superan las capacidades de IO-Link incluso sin múltiples operaciones de lectura/escritura y memoria intermedia.

Implementar funciones IO-Link avanzadas a nivel de fieldbus y PLC aumenta la complejidad del sistema y el tiempo de programación. En este caso, los costos de trabajo y componentes pueden llegar a sobrepasar los beneficios que ofrece este nivel de implementación si hay que realizar costosas actualizaciones de sistema para conseguir tan sólo pequeñas ganancias en cuanto a funcionalidad o datos.

Las empresas deberán examinar costos de hardware, costos de reemplazo de dispositivos y el proceso de instalación a la hora de evaluar la posibilidad de pasar a IO-Link.

 

IO-Link: Cada vez más aplicaciones

 

El futuro de IO-Link

IO-Link es una tecnología probada que permite extraer más información de dispositivos de bajo nivel en los entornos de manufactura. Al comunicar datos digitalmente desde sensores de vuelta al PLC, esta tecnología ahorra en costos de cableado y tiempo de integración, además de aumentar la cantidad de E/Ss disponibles.

Hoy en día, cuando el número de dispositivos IO-Link instalados ha llegado a millones en la última década, las nuevas actualizaciones apuntan a liberar más capacidades. Una de las mayores actualizaciones de IO-Link data de 2017, cuando IO-Link Community presentó su especificación para IO-Link Safety.

El nuevo estándar ha abierto la puerta al futuro de IO-Link en las aplicaciones industriales. Nuevos dispositivos de E/S de seguridad comunicarán señales de seguridad directamente sobre IO-Link, lo que llevará las ventajas de IO-Link a los sistemas de seguridad funcional gracias a la posibilidad de instalar hubs de E/Ss de seguridad de alta densidad, simplificar el cableado y permitir la implementación de sensores de seguridad más complejos.

IO-Link también seguirá siendo importante en el mundo de IIoT. A la hora de conectar todas las áreas de una planta en pos de datos en tiempo real, conocimientos y analítica, IO-Link podrá comunicar de manera confiable exactamente lo que ocurre a nivel de dispositivo. Para las empresas, es una manera de prepararse para IIoT…

 

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

No hace mucho, el sensor de presión PS+ de Turck ya había establecido un nuevo estándar con su diseño galardonado, robustez y un concepto operativo innovador. Este sensor es ahora la referencia para FS+: un sensor de caudal compacto para el monitoreo de medios fluidos y que también mide temperatura, soporta IO-Link y simplifica considerablemente el comisionamiento.

Los dispositivos son muy parecidos y llevan el signo + en su nombre. Los usuarios encontrarán gran parte de las mismas características de producto y un concepto estándar de manejo. El concepto mecánico modular y libremente configurable acorta los tiempos de entrega y facilita la gestión de stocks.

El cabezal es lo que caracteriza estos sensores compactos. Consiste de un cerramiento de acero inoxidable y una tapa frontal translúcida de una sola pieza.

Gracias a la reducida área de sellado, la humedad y el polvo no pueden penetrar dentro de los dispositivos, mientras materiales resistentes a rayos UV y spray salino ofrecen una protección especial en aplicaciones al aire libre.

 

Nueva generación de sensores robustos
El sensor de caudal FS+ (izquierda) y el sensor de presión PS+ (derecha) de Turck combinan un alto grado de robustez con una operación innovadora y son de fácil instalación.

 

El concepto de sellado brinda protección IP6K6K, IP6K7 y también IP6K9K, ya que los sensores no contienen elementos operativos mecánicos, sino que los usuarios pueden navegar las funciones de una manera parecida a como lo hacen en un teléfono inteligente por medio de paneles táctiles capacitivos sin desgaste.

El nuevo FS+ incorpora un diseño técnico probado. Monitorea medios fluidos según el principio calorimétrico, ofreciendo la posibilidad de medir constantemente la temperatura del medio como así también el caudal. De esta manera, con un solo sensor es posible manejar dos tareas al mismo tiempo.

Las aplicaciones típicas incluyen circuitos de enfriamiento en instalaciones de soldadura o procesos de limpieza en los cuales es necesario controlar la secuencia del proceso.

En FS100, los usuarios primero tienen que elegir entre dos funciones de salida: analógica (4… 20 mA) o como transistor con detección PNP/NPN automática y comunicación a través de IO-Link 1.1.

La conmutación puede ser entre ‘normalmente abierto’ (NO) y ‘normalmente cerrado’ (NC). La indicación con LEDs, visible desde todos los lados, muestra el estado de las salidas, mientras que una tira de LEDs bicolor en la interface de usuario indica valores de caudal o temperatura.

El FS+ es fácil de montar y operar. La punta de la sonda puede ser alineada según lo requiera el medio. Por su parte, el cerramiento del sensor puede rotar casi 340 grados para alinear el display y la conexión eléctrica en una posición adecuada.

FS+ también ofrece características prácticas de manejo, tales como un mecanismo de enclavamiento o la capacidad de restablecer el sensor con su configuración anterior (función Undo) y también ajustes de fábrica.

Hay dos modos para aprender los puntos de conmutación. La función Quick Teach permite a los usuarios definir un caudal de referencia en pocos minutos y configurar el monitoreo de desviaciones directamente en el sensor. Alternativamente, también se pueden definir valores máximos y mínimos en la aplicación.

La novedosa función de monitoreo Delta Flow, que sólo activa todas las funciones aprendidas si se ha alcanzado un caudal constante, es de gran ayuda. La función de compensación interna consigue que los cambios de temperatura del medio no afecten la medición de caudal.

 

Preparado en base a una presentación del Dr. Bruno Gries, de Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.

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.

Página 1 de 2
© 2018 Editorial Control. Desarrollado por Estudio Pionero.