Integración de encoders e intercambio de información en el entorno de IIoT.

Las redes de sensores inteligentes son el pilar de IIoT. El tema está en implementar redes en todos los niveles. Pero, ¿qué componentes se verán directamente afectados? Kübler está convencido de que los encoders tendrán un rol clave y la realidad demuestra claramente esta tendencia. Basado en su encoder Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA, Kübler ofrece ahora integración y, por consiguiente, intercambio de información en el entorno de IIoT.

Importantes características justifican su uso en la implementación de IIoT en pos de una producción auto-organizada. Pero las empresas también dependen de la provisión, por parte de los fabricantes de sensores y componentes, de los datos correspondientes, que exceden los datos clásicos de proceso. Por ejemplo, un encoder debe ser capaz de proporcionar no sólo la velocidad y la posición, sino también de comunicar su identidad, su configuración, si se detectan errores y sus condiciones ambientales (por ejemplo, temperatura de operación).

Por otra parte, es casi imposible trasladar un sistema de producción completo a IIoT en un solo paso. En consecuencia, una planificación a largo plazo y coordinación son de gran importancia. Kübler se basó en estos conceptos para estar preparado para el día de mañana, lo cual no fue una tarea sencilla, ya que requiere de una sólida experiencia técnica y un elevado nivel de conocimientos en aplicaciones.

 

Solución Kübler con un solo cable.
Solución Kübler con un solo cable.

 

Las decisiones de hoy son la base del mañana

¿Qué significa ‘listo para IIoT’ para un encoder en el contexto de una implementación a largo plazo y progresiva? Desde un punto de vista técnico, hoy en día ya es posible equipar sensores con un servidor web o con una interface OPC UA. Nos referimos, por ejemplo, a la nueva generación de encoders Industrial Ethernet de Kübler.

Pero, teniendo en cuenta los requerimientos prácticos actuales, esta clase de implementación es bastante excepcional y también es una cuestión de costos.

El hecho de que los sensores de cualquier clase requieren más y más software para implementar sus numerosas y útiles funcionalidades es indiscutible y la clave tiene que ver con sensores inteligentes.

La experiencia también muestra que el desarrollo de la interface de software es cada vez más rápido y más dinámico (de máquina a máquina y de máquina a la nube). Además, tiene la característica de transportar y describir semánticamente los datos de máquina.

De esta forma, cumple con un requerimiento importante para la comunicación de IIoT, además de aportar diagnósticos remotos. Pero, ¿qué significa esto en términos concretos para quienes desarrollan un sistema de automatización? 

Básicamente, el desarrollo debe preferir, siempre que sea posible, un sensor que incluya una interface de fieldbus o, mejor aún, una interface Industrial Ethernet. Por ahora, esto dejó de ser un problema serio de costo, ya que, por ejemplo, los encoders están a un nivel de costo similar al de los encoders SSI estándar. A la hora de seleccionar el encoder, se debe verificar si es capaz de proveer también datos adicionales, por ejemplo los datos que se requieren para el mantenimiento predictivo, y asegurarse así de que la planta permanezca a prueba del futuro.

Esto permite conformar una base importante para la implementación progresiva de IIoT. No hay ninguna duda, y esto se debe a la naturaleza del tema, de que hoy en día no se necesita todo lo que ha sido pensado para IIoT.

Es por esto que resulta particularmente importante que los sensores montados durante la implementación o en el período que antecede a la fábrica inteligente puedan recibir actualizaciones de software. Si no, podría haber serias consecuencias, tales como costos sumamente elevados en nuevas compras y costos de desmontaje y remontaje de nuevos sensores, además de frenar el desarrollo. 

 

¿Qué información brindan los encoders? ¿Qué valor agregado ofrecen esos datos?

Los encoders Sendix proveen, además de la información clásica, tal como posición y velocidad, información adicional, por ejemplo monitoreo de la temperatura interna, gracias a una función de diagnóstico integrada. Hoy en día, el protocolo BiSS permite la implementación de una hoja de datos electrónica que, además de identificar el encoder, también aporta, por ejemplo, los datos correspondientes al motor eléctrico acoplado.

 La plataforma de la última generación de encoders Kübler ofrece la posibilidad de conectar sensores adicionales y transmitir datos preparados y empaquetados al control, por ejemplo mediante una interface de un solo cable, lo que reduce sustancialmente el trabajo de cableado. También almacena datos adicionales relevantes en pos de un amplio diagnóstico, por ejemplo en el caso de monitoreo de condiciones. 

 

Figura 1. Encoders Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA. Representación de una posible integración.

Figura 1. Encoders Sendix EtherNet/IP con interface OPC UA. Representación de una posible integración.

 

Encoders con interface OPC UA: Punto de inflexión hacia el futuro

Quienquiera que haya avanzado en su implementación de IIoT a un punto tal que piense en una comunicación directa, independiente del control y de la automatización, con otro sistema de mayor nivel en la nube, dispone ahora de una solución orientada al futuro utilizando el encoder Sendix Industrial Ethernet con interface OPC UA integrada. 

Esta solución también permite configurar el encoder por medio de la Internet, lo que elimina errores en caso de falla. Todos los encoders Industrial Ethernet de Kübler con interface PROFINET, EtherCAT o EtherNet/IP pueden ser integrados con la interface OPC UA.

De esta forma, ambos protocolos están disponibles a través de una misma conexión de encoder, lo cual se traduce en flexibilidad, ya que un simple switch permite transmitir los datos simultáneamente al control y al servidor web o en la nube. Los datos del monitoreo de condiciones, tales como temperatura, mensajes de error, tiempos de operación, tensión de alimentación, etc., son transmitidos directamente en la nube. De esta forma se consigue una implementación más sencilla y más rápida de distintos métodos de mantenimiento predictivo en los nuevos sistemas SCADA.

 

Conclusión

La selección de sensores es y seguirá siendo un factor decisivo en la visión de futuro de IIoT. Encoders equipados con interfaces inteligentes, capaces de proveer una hoja electrónica de datos adaptada constantemente con actualizaciones de software durante la implementación de IIoT, podrán conformar la solución más adecuada y eficiente de sensores para hoy y para mañana.

 

Preparado en base a una presentación de Jonas Urlaub, de Kübler. Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

En el marco de la primera ronda TeDo de expertos en encoders, finalizada recientemente, representantes de importantes fabricantes de encoders analizaron las tendencias actuales y temas como futuras interfaces, seguridad funcional, IIoT y miniaturización.

Arnold Hettich, gerente de producto de Fritz Kübler GmbH, participó de dicha ronda y a continuación nos ofrece detalles acerca de la evolución de los encoders.

 

¿Cuáles son las tendencias actuales en el área de encoders?

A.H. – Debido a las necesidades de optimizar el espacio de instalación, muchas aplicaciones muestran una tendencia hacia encoders sin cojinetes, que también pueden ser magnéticos. Sin embargo, los encoders ópticos todavía ofrecen importantes ventajas cuando el espacio de instalación es suficiente.

Los encoders magnéticos suelen ser más baratos. Pero, si se quiere mayor exactitud, se necesita un procesador en el dispositivo, en cuyo caso su precio ya no es tan bajo. Kübler ofrece un sistema modular para todas las tecnologías, lo que se traduce en soluciones económicas para todas las aplicaciones y tecnologías.

 

¿Cuáles son las interfaces más importantes hoy en día?

A.H. – Se observa una clara tendencia hacia seguridad funcional en las áreas de fieldbus y Ethernet Industrial. Pero PROFIBUS y CANopen todavía se usan ampliamente y de ninguna manera están declinando. 

Además de la interface con el control, el foco está cada vez más en interfaces para IIoT. En este sentido, hemos presentado recientemente un encoder con una interface OPC UA.

Por su parte, la interface BiSS facilita el control en accionamientos y sus aplicaciones. Es fácil de implementar y permite usar el hardware existente, lo que es muy conveniente para muchos usuarios.

 


Señales SinCos para accionamientos directos
Los encoders incrementales ópticos Sendix 5834 Motor-Line han sido diseñados especialmente para accionamientos directos. Su resolución, que alcanza señales SinCos de 2.048 ppr, garantiza un óptimo control del accionamiento. El estator o acoplamiento de expansión aseguran una conexión óptima y confiable entre el encoder y el accionamiento. Su diseño Safety-Lock es resistente a errores de instalación, shock y vibraciones.

 

¿Qué hay acerca de la seguridad funcional?

A.H. – Si el encoder ha de ser inherentemente seguro y si toda la inteligencia reside en el encoder, debe haber una construcción diversificada. Está claro que el área de seguridad seguirá desarrollándose y se convertirá en el estándar en varias aplicaciones, con lo que el 100% de los encoders incluirá seguridad funcional.

 

¿Puede haber problemas?

A.H. – Por supuesto. El desarrollo y los gastos se deben compensar. Pero a largo plazo, el usuario ya no va a querer pagar más por un encoder seguro de lo que paga hoy en día por un encoder no seguro. Esta es la razón por la que aún no hemos implementado IO-Link en un encoder, ya que pensamos que IO-Link no es suficientemente potente en términos de actualización de datos.

 

¿Cuál será el rol de los encoders en IIoT?

A.H. – En accionamientos o ejes, el encoder puede llegar a ser el punto nodal para la recolección de datos, pero sólo si esto puede ser implementado con un costo razonable. La cuestión pasa por la información que se pueda extraer a partir de los datos.

En cuanto a IIoT, quizás podamos vislumbrar que un punto nodal podrá hacerse cargo de todo por sí mismo, desde el procesamiento de órdenes de repuestos hasta la optimización de producto, pasando por monitoreo de condiciones o mantenimiento predictivo.

 


Transmisión Ethernet Gigabit sin contacto
Todo en un solo dispositivo. Dos canales separados Ethernet 100 Mbps y un canal Ethernet 1 Gbps permiten la transmisión separada de datos y funcionalidad de seguridad. Puede transmitir en paralelo cargas de hasta 40 A, señales y datos. Distintos medios, señales de conmutación o fieldbuses pueden ser combinados libremente y transmitidos de manera durable y sin necesidad de mantenimiento. La integración de encoders Sendix aporta información adicional de posición.

 

¿Es posible que OPC UA sea una interface IIoT para encoders?

A.H. – En el futuro, la integración de inteligencia adicional hará que el encoder sea un punto de recolección de datos central en un accionamiento o un eje, de modo que es necesario implementar una interface como OPC UA a un nivel de costo razonable. Dentro de este contexto, debe haber un valor agregado por recolectar datos y enviarlos luego a algún lugar que justifique un aumento de precio del encoder.

 


Encoder multivuelta de muy bajo perfil
El encoder Sendix F5888M Motor-Line se caracteriza por un perfil extremadamente bajo de tan sólo 43 mm con salida de cable tangencial y un eje hueco de máximo 15 mm. Esto abre nuevas posibilidades en cuanto a dimensiones de motor e instalación en espacios estrechos.
 

 

¿Cuán pequeños pueden llegar a ser los encoders?

A.H. – Ya hay encoders de 24 mm, pero todo depende de lo que se requiere, por ejemplo un diámetro pequeño o una reducida profundidad de montaje. Esto nos lleva de vuelta a los sistemas sin cojinetes. Cuando se tiene un gran eje hueco, no tiene sentido montar un encoder de 24 mm con cojinetes.

 

Preparado con material suministrado por Fritz Kübler GmbH. Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

 

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