Acondicionadores de señal 4.0 para optimizar procesos industriales

El uso de sistemas de medición modernos en el contexto del Internet industrial de las cosas (IIoT) y los conceptos Industria 4.0 permiten a los fabricantes reducir sus costes de producción, aumentando al mismo tiempo la calidad y la velocidad de los procesos de fabricación. Entre los requisitos de los sistemas de automatización modernos, a menudo se pasa por alto todo lo que pueden aportar los acondicionadores de señal como elementos inteligentes intermedios entre los sensores y los sistemas de control de nivel superior. En ese sentido, HBM está llevando a cabo un esfuerzo sostenido de desarrollo, con sus acondicionadores de señal ClipX y PMX.

Se puede decir que los datos de los sensores son la ‘materia prima’ que hace posible la Industria 4.0. Naturalmente, se necesitan sensores capaces de integrarse rápida y fácilmente en sistemas de producción complejos. Ahí es donde entra en escena el acondicionador de señal, que se encarga de que los sensores puedan comunicarse en tiempo real con el control descentralizado, a través de un módulo de comunicación industrial con protocolos de bus de campo. Para ser eficientes, los acondicionadores deben ofrecer precisión, funciones inteligentes que descarguen de trabajo a las unidades de control e interfaces de fácil manejo, que faciliten la parametrización sin necesidad de código de programación.

Los amplificadores industriales también se ven expuestos a distintas fuentes externas de interferencias. Con frecuencia, trabajan en las proximidades de grandes motores, generadores e inversores, que producen potentes campos electromagnéticos y electrostáticos, e interferencias. Esas interferencias tienen un efecto directo en los amplificadores. Igualmente, también se pueden introducir interferencias en los cables de medida que conectan los sensores a los amplificadores. Si los cables no disponen de apantallamiento, se pueden comportar como antenas y canalizar las interferencias hacia el amplificador. Para evitarlas, los amplificadores deben contar con elementos de supresión de interferencias adecuados. Estas propiedades siempre deben documentarse en las especificaciones, tal y como hace HBM con todos sus equipos.

El desarrollo de la interfaz web se basa en Google Material Design, una herramienta utilizada en todo el mundo. La interfaz web es adaptativa, lo que quiere decir que detecta la resolución de un PC, teléfono o tablet y presenta los datos de forma optimizada en cualquier dispositivo que se utilice como terminal de un navegador.

Aparte de utilizarse para parametrizar el amplificador, la interfaz web también permite visualizar directamente valores medidos y procesos. Incluso sirve como monitor de diagnóstico. Esta función de “monitorización de estado” detecta errores y los notifica al usuario mediante opciones de alarma. De este modo, los errores se pueden corregir con rapidez, lo cual redunda en menos paradas de las máquinas y en procesos más eficientes.

La tecnología de medición para aplicaciones industriales debe ser capaz de integrarse en sistemas de automatización con absoluta fluidez. Por este motivo, un acondicionador de señal como ClipX está equipado con interfaces de automatización comunes, como PROFINET, EtherCat, PROFIBUS, Ethernet/IP, entradas y salidas analógicas (V/mA) o digitales y Ethernet (TCP/IP), todo ello con el objetivo de simplificar la integración.

Como cada vez se requieren volúmenes de datos y velocidades de transferencia mayores, los buses de campo Ethernet han adquirido una popularidad creciente como protocolo de comunicación. En el pasado, se empleaban buses de campos más sencillos, como CAN o Profibus. Hoy día —y en el futuro—, los sistemas de adquisición de datos deben ser compatibles con los protocolos de Ethernet en tiempo real, como EtherCAT, Profinet o Ethernet/IP, que son capaces de transferir grandes volúmenes de datos a velocidades muy altas.

Esta inteligencia descentralizada resulta vital en las aplicaciones con un alto grado de automatización, para reducir la frecuencia de fallos y las sobrecargas del controlador.

ClipX puede asumir funciones de cálculo —o de control— que van más allá de su función normal de medición, para acelerar los procesos de producción. Con ello, reduce la carga de trabajo de la unidad de control de nivel superior. Gracias a estas funciones “inteligentes”, las señales medidas se pueden procesar y analizar internamente, en tiempo real. En otras palabras, el amplificador es capaz de desempeñar algunas de las labores de los PLC (como cálculo de valores medios, determinación de valores pico y otras operaciones matemáticas) y de los controladores PID.

Como ClipX procesa en tiempo real sus canales de cálculo, puede hacerse cargo de tareas relacionadas con las tolerancias y detectar productos aceptables y no aceptables. Para ello, no es necesario programar por completo los canales de cálculo: el usuario solo tiene que parametrizarlos. En lugar de escribir código de programación —algo siempre laborioso—, solo hay que insertar los parámetros y las señales de entrada en las funciones preprogramadas. Con ello se ahorra una cantidad enorme de trabajo.

En conclusión, un acondicionador de señal como ClipX tiene mucho que aportar a la automatización de una planta química, por su clase de precisión de 0,01, su inteligencia integrada, su facilidad de integración y su interfaz web adaptable a todo tipo de terminales. Además, su relación precio-prestaciones es imbatible.