Perfeccionamiento digital con IO-Link
La implementación de Industria 4.0 conlleva, entre otros, la creación de una imagen digital de la instalación mediante la cual se pueden optimizar procesos. Muchos sensores, integrados ya de por sí para el control de las máquinas, se utilizan como transmisores de información esencial. Gracias a la tecnología IO-Link, estos sensores emiten muchos más datos que simples señales de conmutación o valores analógicos. La empresa Starrag Technology GmbH, situada en Bielefeld (Alemania), construye máquinas herramienta, equipándolas con un gran número de sensores IO-Link de ifm electronic.
El centro de mecanizado de pórticos de la gama FOGS de la Starrag Technology GmbH es una de las máquinas equipadas con dicha tecnología. Estas máquinas se utilizan en los sectores de ingeniería mecánica, en la industria aeronáutica o en la del automóvil, por ejemplo, en aplicaciones de producción de herramientas de prensa para la fabricación de carrocerías (piezas de la parte exterior). La instalación que se muestra en la imagen se utiliza en la industria aeronáutica para el mecanizado de componentes para el tren de aterrizaje.
La supervisión asistida por sensores de todos los fluidos (p. ej. en refrigerantes y lubricantes, sistemas hidráulicos o en la regulación de temperatura de máquinas) es una de las funciones principales de estas complejas máquinas. La óptima utilización de la herramienta en el proceso de producción automatizado solo es posible con una baja tolerancia en las temperaturas del fluido, en los valores de presión y en las cantidades de caudal.
Sensores con interfaz digital
IO-Link es una robusta interfaz digital basada en niveles de señal de 24 voltios que permite una comunicación bidireccional con el sistema de control a través del cable estándar del sensor, de forma alternativa a las señales de conmutación. Los sensores transmiten a través de IO-Link valores de medición digitales e información de diagnóstico al maestro IO-Link, como p. ej. un módulo de E/S, una pasarela o un PLC dotado de puertos IO-Link. Los sensores se conectan con conectores estándar M12. Tanto los cables apantallados como sus correspondientes tomas a tierra ya no son necesarios.
En Starrag Technology GmbH se ha optado por los sensores para fluidos de ifm. El motivo: el especialista en sensores ofrece la gama más amplia de sensores de proceso con IO-Link.
Parametrización de sensores a distancia
Una de las grandes ventajas de IO-Link es la posibilidad de cargar en el sensor todos los datos de parámetros necesarios a través del cable de conexión IO-Link. Los datos de parámetros del sensor (p. ej. puntos de conmutación, histéresis de conmutación, color de la pantalla) pueden ser transmitidos desde el controlador al sensor compatible con IO-Link, ya sea al empezar la puesta en marcha o bien durante el funcionamiento según la situación lo requiera. La ventaja para el cliente: los parámetros del sensor proyectados previamente pueden ser transmitidos al sensor durante la fase de puesta en marcha de la máquina de forma rápida, fácil y segura. Durante el proceso de fabricación, por ejemplo, con lotes pequeños, la tecnología IO-Link permite, en caso necesario, introducir de forma individual en el sensor diferentes parámetros para diversos productos. Las posteriores optimizaciones del proceso a través de mantenimiento remoto se pueden realizar de forma sencilla vía IO-Link gracias a la parametrización asistida por el controlador. En suma, IO-Link es una tecnología clave para las aplicaciones de Industria 4.0.
Almacenamiento doble de datos
Además de la parametrización asistida por controlador, IO-Link ofrece a partir de la versión 1.1 un almacenamiento doble automático de los parámetros del sensor en el equipo y en el maestro IO-Link. Dietmar Wallenstein, director de las áreas de construcción electrónica y puesta en marcha en la empresa Starrag Technology, comenta: "Una gran ventaja de IO-Link es el almacenamiento automático de los datos del sensor en segundo plano. Cada sensor (equipo) envía automáticamente sus conjuntos de parámetros al maestro IO-Link, donde a su vez son almacenados como copia de seguridad. En cuanto un sensor es sustituido, se produce un intercambio automático de datos con el nuevo equipo. Los datos de parametrado son transmitidos automáticamente desde el maestro IO-Link al equipo IO-Link. Esto facilita notablemente la sustitución de un sensor y reduce de forma significativa el tiempo de inactividad de las máquinas. Al mismo tiempo supone una gran descarga de trabajo para el personal técnico y de mantenimiento".
Los errores en los ajustes de parámetros forman parte ya del pasado. La sustitución del sensor se reduce al montaje mecánico. El cliente puede realizar el cambio él mismo. El personal de mantenimiento no requiere conocimientos sobre parametrización de sensores, ya que esta tarea se realiza automáticamente en segundo plano. Las reparaciones de fallos técnicos pueden ser así efectuadas de forma mucho más rápida y segura, lo cual conlleva un ahorro de costes.
Transmisión de valores de medición digitales sin errores
Hasta ahora las señales analógicas de sensores se digitalizaban a través de convertidores A/D y se escalaban en el PLC. Esto provocaba imprecisiones del valor de medición real.
IO-Link, en cambio, emite los valores de medición digitalmente desde el sensor al controlador. Se hace innecesaria así la transmisión y conversión de señales analógicas, procesos que suelen ser propensos a errores. Los valores de medición transmitidos digitalmente pueden ser visualizados directamente en la sala de control. De este modo, el valor transmitido siempre se corresponde de forma exacta con el valor medido. Ya no se producen discrepancias entre la indicación local y el valor calculado mediante señal analógica en el PLC. Con IO-Link, incluso las interferencias causadas por campos electromagnéticos en la señal analógica, forman ya parte del pasado.
Dos valores de medición - un sensor
Los modernos sensores de proceso de ifm proporcionan a menudo más de un valor de medición. Dietmar Wallenstein comenta al respecto: "A menudo, un sensor procesa más de una magnitud física. Aparte de la cantidad de caudal o de la presión, a través de la interfaz IO-Link también se puede p. ej. leer la temperatura del fluido. Antes teníamos que utilizar dos sensores para ello." Esto ahorra costes de hardware, cableado y montaje, ya que solo se necesita un sensor en vez de dos y, por tanto, también se requiere solamente un punto de montaje.
Datos de diagnóstico
Además de los datos del proceso, el sensor IO-Link también puede proporcionar datos de diagnóstico sobre el propio estado de los equipos. Ejemplo: el sensor de nivel detecta adherencias críticas y las transmite al controlador. Los sensores fotoeléctricos detectan de forma autónoma la suciedad en la lente y emiten un aviso automáticamente. Los sensores de presión guardan las caídas mínimas de presión y los picos máximos de presión en el proceso y suman el número de veces que los valores límites son excedidos o no alcanzados. Esta funcionalidad adicional respalda de forma decisiva al usuario en el mantenimiento preventivo condicional. Esta información de estado ampliada permite reducir los costosos tiempos de inactividad y aumentar la seguridad en el proceso.
Conclusión
Con la implementación de IO-Link, los sensores ofrecen un significativo valor añadido. Dietmar Wallenstein resume las ventajas para Starrag Technology:
"Industria 4.0 está en boca de todos y naturalmente en Starrag tenemos en cuenta esta enorme tendencia. En el ámbito de la ingeniería mecánica, entendemos esto como el perfeccionamiento digital de la máquina. Y por eso apostamos por IO-Link. Gracias a interfaces robustas y rentables, los sensores nos proporcionan más información del proceso, permitiendo así su mejor evaluación y optimización. Esta es una de las grandes ventajas de IO-Link y es un aspecto de los sensores que contribuye a apoyar Industria 4.0".