El principio de doble canal. ¿Qué significa realmente?

El auge de la digitalización significa también que los procesos y procedimientos conocidos están sujetos a cambio. Los estándares válidos y establecidos hasta el presente están sujetos a revisión, han desaparecido completamente o tienen que ser adaptados. En muchos sentidos hay una sensación de que el mundo se está volviendo cada vez más complejo y precisa por ello de un nuevo nivel de experiencia y de estrategias para responder con éxito a los desafíos del futuro. Por ello, Leuze Electronic está desarrollando sensores inteligentes para optimizar los procesos de producción de sus clientes y aumentar la productividad de sus sistemas y máquinas.

La idea básica detrás de Industria 4.0 e IIoT es la estandarización de datos y la forma en que se intercambian en todos los bordes del sistema y hasta llegar a la nube. La mayoría de estos datos se generan con ayuda de sensores cuyo trabajo es capturar variables de proceso y transferirlas en forma de datos a los sistemas receptores mediante el(los) interfaz(ces). Estos datos de proceso son básicamente los datos originales para resolver la tarea de automatización actual. Está disponible una cantidad variable de datos según el tipo de sensor. Los interfaces utilizados están adaptados de forma óptima a la complejidad de la transmisión de datos: los sensores de conmutación binarios básicos transfieren el valor del proceso, el estado y los mensajes de diagnóstico mediante el interfaz de comunicación IO-Link punto a punto. Con frecuencia se integran sensores más complejos con un mayor grado de funcionalidad en redes de buses de campo con capacidad de funcionamiento en tiempo real. Además, también transfieren múltiples procesos y valores de alarma, así como mensajes de estado y diagnóstico, y pueden parametrizarse totalmente mediante el control del sistema.

La Industria 4.0 hace mayor hincapié en otros temas como el cambio de receta y formato, así como el control del estado y el mantenimiento predictivo. Los datos necesarios para esto no son obligatorios habitualmente para la tarea de automatización pero ayudan a los usuarios a aumentar la disponibilidad del sistema programando los intervalos de mantenimiento preventivo. Los datos se recogen de una amplia variedad de fuentes y se reúnen en un emplazamiento central, como por ejemplo una nube. Aunque los datos se actualizan con poca frecuencia pueden suponer aún así un gran volumen, dando a la comunicación un carácter diferente.

Ilustración 1: El principio de doble canal.

Leuze Electronic soporta de manera óptima esta característica diferente de comunicación mediante el principio de doble canal. Mientras que los datos para el control de procesos se transfieren en tiempo real a través del canal del primer sensor, el canal del segundo sensor transmite la información para el seguimiento y el análisis de la máquina. El principio es el mismo para todos los sensores con un interfaz sin importar la complejidad del sensor.

Doble canal con sensor de conmutación binaria

1. Doble canal conectado a PLC

Con el sensor de contraste KRT18B, por ejemplo, que se utiliza en una máquina de embalaje de alta velocidad para determinar la posición exacta de marcado de corte, la calidad del embalaje de la máquina depende de la capacidad en tiempo real de la salida de conmutación. Por este motivo, es mejor no poner en bucle mediante un controlador la salida de conmutación de un sensor de contraste sino conectarlo directamente a un actuador. Para permitir todavía el seguimiento y análisis de la máquina el sensor de contraste tiene un interfaz de comunicación IO-Link además de la salida de conmutación rápida. Estos interfaces se pueden utilizar para seguir el valor del proceso, determinar la reserva de funcionamiento y realizar configuraciones. También ayuda a los clientes a modificar las recetas o cambiar los formatos.

Ilustración 2: Doble canal con conexión al PLC.

2. Doble canal e IIoT / Industria 4.0

El IIoT y la Industria 4.0 precisan de datos lo más independientes posibles de la situación y disponibles a nivel mundial para otros participantes en el proceso de automatización, como por ejemplo, para realizar seguimientos y configuraciones. Esto se lleva a cabo generalmente mediante soluciones en la nube. Si se imponen las condiciones previas descritas anteriormente entonces es necesaria una conexión a un módulo de acoplamiento IO-Link con interfaz Ethernet y protocolo de comunicación OPC-UA, en lugar de la conexión IO-Link al PLC. La conexión a la nube se realiza entonces, por ejemplo, mediante una puerta de enlace en el borde IoT.

Ilustración 3: Doble canal e IIoT / Industria 4.0 con sensor de conmutación binario.

Doble canal con sensores con interfaz de bus de campo

1. Doble canal e IIoT / Industria 4.0

Leuze Electronic ofrece también una solución de doble canal para sensores más complejos con un interfaz integrado de bus de campo. El escáner de código de barras BCL 348i, por ejemplo, tiene un interfaz de bus de campo Profinet. En principio, los valores de proceso y alarma, el estado detallado y los mensajes de diagnóstico y toda la parametrización del dispositivo se pueden realizar desde el control mediante este interfaz. No obstante, si los datos tienen que estar disponibles independientemente del emplazamiento y a nivel mundial, los sensores ofrecen esta opción mediante su interfaz Ethernet industrial con el protocolo de comunicación OPC-UA. Se puede llevar hasta una aplicación en la nube mediante un conector integrado en la nube o una puerta de enlace en el borde IoT.

Ilustración 4: Doble canal e IIoT / Industria 4.0 con sensor de interfaz de bus de campo.

Las ventajas del principio de doble canal de Leuze Electronic relativas a temas como el seguimiento del estado o el mantenimiento preventivo, ambos aspectos parte importante del IIoT y la Industria 4.0, precisan de sensores capaces de ofrecer los datos a nivel mundial y en un formato estandarizado. En general, debe definirse cuáles son los requisitos de capacidades en tiempo real. El principio de doble canal permite por primera vez ofrecer los datos por separado y según los requisitos del cliente. Los datos en tiempo real se transfieren por el canal 1 y los datos de seguimiento del proceso y de configuración por el canal 2.

Los interfaces IO-Link tradicionales para sensores de conmutación binarios que permiten tanto la señal de conmutación como la comunicación punto a punto con el sensor bajo demanda en modo SIO (modo estándar IO) no son capaces de hacer esto debido a que las dos informaciones son necesarias al mismo tiempo para el control de procesos. El cliente tiene que poder, por ejemplo, evaluar de forma continuada los valores de proceso de un sensor de contraste para poder conmutar las reservas a los valores umbral o valorar el estado de contaminación en el proceso de embalaje de una máquina de embalaje en línea para poder detectar desviaciones del estado deseado por adelantado. A esto exactamente es a lo que ayuda el principio de doble canal.

Los sensores con buses de campo tienen a su disposición capacidades en tiempo real y datos para el seguimiento y la configuración, al menos para interface Ethernet en tiempo real, pero solo a nivel local y no independientemente del emplazamiento y a nivel mundial, además de que la mayor parte del tiempo no se analiza la información que ofrece el sensor para el seguimiento del estado o el mantenimiento predictivo. El principio de doble canal de Leuze Electronic ofrece también la solución correcta para esto.

Stefan Ambos, jefe de gestión de marketing de producto de Leuze Electronic GmbH + Co. KG