Sistemas según el principio de modularidad

Los fabricantes del sector de la automatización de procesos industriales deben acostumbrarse cada vez más a la fabricación de una mayor diversidad de productos en lotes más pequeños. Por este motivo, los sistemas que funcionan según el “principio de modularidad“son la respuesta acertada. Los usuarios pueden añadir o quitar módulos según sus necesidades. Esto únicamente se logra con la automatización modular. La plataforma de automatización CPX de Festo es el módulo principal, que sigue el lema de”multiplicar el número, en vez de escalar” (numbering-up en vez de scale-up).

Los equipos de producción versátiles y constituidos por módulos, exigen unidades independientes, provistas de inteligencia artificial. Es aquí donde convergen la automatización de procesos de fabricación y la de procesos continuos, tal como lo plantea Industria 4.0, la cuarta revolución industrial. La digitalización y la inclusión en redes permiten conectar fiablemente módulos automatizados de nivel de campo con sistemas de control superior, estableciéndose una comunicación entre todas las unidades, así como los sistemas constituidos por módulos forman un conjunto fijo y, a la vez, modificable.

Para que las empresas industriales del sector de la automatización de procesos sigan siendo competitivas en mercados cada vez más volátiles, es necesario disponer de procesos de producción más versátiles, tal como se prevén en 'Industria 4.0'. Para ello es indispensable contar con equipos de producción capaces de adaptarse a circunstancias cambiantes, que puedan configurarse y organizarse a sí mismos y que, además, cuenten con un alto grado de interconexión. Y tratándose de equipos utilizados para la fabricación de lotes pequeños de productos diferentes, es necesario organizar por módulos los procesos y las funciones de partes del equipo completo.

Los sistemas de control central existentes no son apropiados para la automatización de equipos constituidos por módulos. La transmisión de datos entre los sistemas de mando y de observación, así como la comunicación con los controladores suele organizarse a través de protocoles específicos del fabricante.

Los equipos del futuro serán modulares. Cada módulo incluye el sistema de automatización completo que necesita para ejecutar su tarea. La automatización también podría estar a cargo de un sistema de control central. Pero tal sistema no prevé el funcionamiento de equipos constituidos por módulos, en los que éstos se sustituyen con frecuencia. Los módulos utilizados en sistemas de automatización de procesos requieren de sistemas de automatización pequeños, independientes y de sencilla adaptación.

Con soluciones mediante módulos individuales, descentralizados e inteligentes, puede prescindirse de la programación y la configuración del software correspondiente a la aplicación. Los módulos pueden integrarse de manera muy sencilla en la solución completa de producción automatizada. De esta manera es posible agregar una gran cantidad de módulos automatizados, sin que por ello sea necesario ampliar la técnica de automatización del equipo completo. “De lo que se trata es de la ampliación o modificación sencillas de los equipos, sin que sea necesario recurrir a sistemas técnicos grandes y sofisticados. Es decir, buscar el numbering-up (multiplicar el número) en vez del scale-up (escalar)”, explica Eckhard Roos, director de cuentas clave en el sector de automatización de procesos industriales de Festo.

La plataforma de automatización CPX de Festo demuestra una vez más ser el módulo esencial de un sistema de automatización por módulos. Puede acoger en su plataforma la parte neumática con sus versiones en IP65/67, diversos controladores, así como IO remotas para numerosos sensores (por ejemplo, supervisión de presión, de temperatura).

De esta manera es posible, entre otros, configurar plataformas modulares móviles (Skid) en sistemas de tratamiento de agua de diverso tipo, según lo exija la aplicación concreta. Estos Skids, en este caso sistemas de filtración plenamente transportables, son especialmente útiles en aplicaciones en las que el consumo de agua es relativamente bajo, y para las que deben prepararse diariamente hasta 1.000 m³ de agua. Gracias a los filtros transportables, la puesta en funcionamiento del sistema de producción de agua puede hacerse muy rápidamente.

Mientras que, por ejemplo, los Skids de bombas necesitan una cantidad reducida de válvulas modulares agrupables en la parte neumática de la plataforma CPX/MPA, los Skids de módulos de filtración requieren de entradas y salidas analógicas para controlar la presión. Los módulos algo más complejos, como, por ejemplo, un módulo de limpieza (CIP-Skid) que incluye partes del equipo y recipientes que contienen detergentes y otros fluidos para mezclar soluciones utilizadas para la limpieza, necesitan módulos de automatización adicionales en la plataforma CPX/MPA, tales como entradas analógicas para medir temperaturas o controladores para la técnica proporcional.

Estos Skids deben funcionar de manera independiente y, además, tienen que ser absolutamente fiables. Establecen una comunicación constante con una unidad de control master, que se encarga de organizar el funcionamiento del sistema completo. Otra ventaja de los Skids consiste en que los costes para su cableado son relativamente bajos.

Sin embargo, estas no son las únicas ventajas que ofrece la automatización por módulos. En un sistema completo de control de procesos, el uso de módulos permite acelerar el trabajo de ingeniería y reducir sus costes, ya que no es necesario adaptar la totalidad del sistema de automatización cuando se amplían los equipos de producción, siendo suficiente conectar módulos de automatización adicionales al sistema de control. De esta manera se garantiza un flujo de datos óptimo entre los diversos niveles de la pirámide de automatización.

En el caso de fabricantes de productos OEM, un sistema modular también significa que es factible producir series pequeñas de módulos uniformes o Skids para disponer de ellos en stock y destinarlos a la venta. Así se obtienen efectos de escala durante la producción y el montaje, reduciéndose los costes correspondientes. Adicionalmente aumenta la disponibilidad de los módulos, lo que permite al cliente final lanzar sus productos más pronto al mercado y, además, en las cantidades necesarias. “Si, además, es posible controlar el sistema de procesos industriales mediante terminales móviles, nos acercamos aún más a Industria 4.0”, agrega Roos, experto en automatización.