Conducción inteligente en la era de la Industria 4.0
Con el rápido crecimiento de las aplicaciones de la Industria 4.0, los fabricantes de máquinas se ven presionados a utilizar menos personas para proporcionar tiempos de desarrollo más cortos para máquinas avanzadas. Es creciente la necesidad de proporcionar la información necesaria para la toma de decisiones operativas con datos en tiempo real. La palabra clave asociada a la Industria 4.0 es conectividad (conexiones entre todos los participantes en el proceso de producción), incluso en fábricas que aún no han aplicado la Industria 4.0. Es importante que los componentes o sistemas sean al menos compatibles con los requisitos de la Industria 4.0 y que puedan conectarse y comunicarse con redes internas y externas.
Aunque es fácil de implementar con componentes nuevos, no es realista reemplazar todos los sistemas existentes para garantizar la compatibilidad. Esto ha llevado al desarrollo de una variedad de dispositivos que brindan al menos una conexión básica a un sistema Industrial 4.0 sin afectar la lógica de automatización. El desarrollo del variador permite a los fabricantes configurar varias funciones a través de tecnología incorporada que elimina la necesidad de PLC externos, lo que refleja los cambios realizados en los variadores de generaciones anteriores que ofrecen una funcionalidad limitada.
No se requiere PLC externo
Los sistemas de propulsión modernos han sido lo suficientemente inteligentes como para realizar desplazamiento posicional y control de velocidad. La implementación de estas funciones es tan sencilla como ver un correo electrónico a través de un teléfono móvil. Otra expectativa que trae consigo la Industria 4.0 es que el sistema de accionamiento pueda capturar datos sobre la funcionalidad y el rendimiento de la máquina, luego configurar los datos y presentarlos al mundo exterior.
Los fabricantes de unidades avanzadas pueden configurar una variedad de funciones a través de tecnología incorporada que elimina la necesidad de controladores lógicos programables (PLC) externos. Por ejemplo, los servovariadores más recientes incluyen el sistema operativo de controlador programable de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 61131-3. Esto refleja los cambios realizados en la generación anterior de controladores que proporcionaban una funcionalidad limitada.
Se necesita algún tiempo para comprender completamente las implicaciones de estos avances en el variador, pero los variadores inteligentes actuales tienen la capacidad de resolver desafíos de control en tiempo real, que es un aspecto importante de la Industria 4.0. Se elimina el PLC y el acceso directo al variador elimina los intervalos de tiempo y optimiza el tiempo del ciclo y la consistencia del producto.
Mantenerse sincronizado
Incluso si un sistema de accionamiento contiene una determinada herramienta de resolución de problemas o bloque de funciones, todavía enfrenta el desafío de sincronizar múltiples movimientos en una máquina. En el caso de que el sistema de bus utilizado sea incierto, la solución que se puede utilizar es permitir que los variadores se comuniquen sin tener que regresar al sistema de control central. Aquí es donde el sistema de bus determinista como SERCOS III es autónomo. Un sistema determinista no es un requisito previo necesario para la aplicación de la Industria 4.0. La unidad puede almacenar datos en tiempo real y enviarlos al sistema ascendente de forma no determinista.
Ahora que hay una variedad de herramientas avanzadas disponibles en la unidad, es importante elegir la herramienta adecuada. El objetivo debería ser permitir que los programadores de fabricantes de máquinas sin experiencia específica accedan y utilicen estas funciones. Se recomienda utilizar bloques de funciones de PLC probados y comprobados que se puedan usar con PLC bajo el estándar IEC 61131-3 e incluso se puedan combinar con programación de lógica de escalera.
Ahora hay una amplia variedad de bloques de funciones disponibles que se pueden seleccionar para cada aplicación. Lo que pueden hacer es desde recopilar información de ubicación en la cinta transportadora, controlar la máquina bobinadora hasta controlar el registro de circuito cerrado e incluso crear trayectorias de movimiento completas para cortadoras transversales y selladoras transversales.
Crear una HMI
La interfaz hombre-máquina (HMI) es otro componente clave de la Industria 4.0. En el pasado, la creación de interfaces para máquinas y operadores requería la intervención de un PLC central y un sistema de bus para enviar información y variables críticas de configuración de la máquina al variador. La información de diagnóstico y estado de la máquina se vuelve a importar al PLC antes de mostrarse en la HMI.
Si bien los sistemas de bus modernos pueden hacer esto, puede requerir mucho trabajo de programación y puede resultar innecesario cuando el sistema de transmisión contiene toda la información requerida. Para resolver este problema, muchos sistemas de accionamiento contienen todas las herramientas necesarias para crear una HMI. En algunos casos, es posible que el PLC central no sea necesario porque el variador puede utilizar una gama completa de entradas y salidas que anteriormente estaban conectadas al PLC.
El factor clave que debe controlarse es el tiempo necesario para configurar y depurar la máquina. Los variadores inteligentes ahora ofrecen una serie de herramientas que reducen el tiempo de arranque mediante el movimiento optimizado del eje y la sincronización del proceso.
Estas herramientas de inicio rápido están diseñadas para mover el variador en las primeras etapas de la puesta en servicio de la máquina, incluso cuando el software de control de la máquina aún no se ha instalado en el sistema. El resultado es una prueba rápida y sencilla del rendimiento mecánico de la máquina utilizando únicamente herramientas informáticas básicas, como teléfonos móviles o tabletas.
Ayuda a mantener
Los sistemas de accionamiento inteligentes pueden participar en estrategias de mantenimiento proactivo, ya que se entregan con un conjunto completo de herramientas clave que pueden realizar funciones críticas de mantenimiento predictivo, minimizando el esfuerzo de programación adicional. Este software se puede configurar para monitorear continuamente el estado de rendimiento de la máquina y el estado del proceso en tiempo real. Esto incluye el análisis de formas de onda mediante el análisis de cambios de temperatura, así como la verificación de holguras, aumento de fricción o sobrecarga del proceso.
Si ocurre una condición de falla, se genera un código y se envía a la HMI. Si encuentra un problema crítico que requiere que la máquina deje de funcionar, puede tomar decisiones dentro del variador para minimizar el riesgo de pérdida de producción y daños a la máquina.
Industria 4.0 proporciona potencia de procesamiento mejorada y funcionalidad mejorada para unidades inteligentes. Esto brinda más oportunidades para que las empresas manufactureras optimicen la programación, la producción y el mantenimiento. Debido a que en muchos casos los requisitos de PLC se reducen o incluso ya no son necesarios, se pueden crear máquinas más avanzadas en menos tiempo.
