Con esta solución, un fabricante de maquinaria puede adaptar o ampliar de forma sencilla y modular sus futuros diseños basados en una plataforma de automatización sin cambiar su estructura original. En general, gracias a la modularidad es posible ahorrarse el 5 % del hardware.
Recientemente, un fabricante de maquinaria ha integrado el CPX-AP-Ien su diseño para una máquina de acabado de láminas de plástico. Suelen ser piezas preformadas, relativamente largas y estrechas, en las que se realizan recortes mediante punzonado. Esto se hace neumáticamente. Considerando que no todas las placas tienen el mismo grosor, a veces son de plásticos diferentes y también tienen formas distintas, la presión neumática necesaria debe adaptarse a cada producto y a cada recorte. Originalmente, para este fin se utilizaban reguladores de presión proporcionales, que se controlaban directamente mediante el PLC.
De la centralización a la descentralización
El diseño correspondiente de la máquina presentaba algunos inconvenientes en relación con el control centralizado de las unidades de punzonado neumáticas. Ocho reguladores proporcionales se integraron directamente en un terminal de válvulas central del armario de maniobra. Cuatro movimientos de punzonado tuvieron lugar a una distancia relativamente corta de este terminal de válvulas —entre 3 y 5 metros— pero los otros cuatro tuvieron lugar en el lado opuesto de la máquina. Para estas cuatro unidades de punzonado se tuvo que tender cable y tubos flexibles para aire con longitudes de 10 a 12 metros desde el armario de maniobra. Aparte de los elevados costes de material e instalación, esto también suponía un control menos preciso de las cuatro unidades de punzonado traseras y un tiempo de ciclo más largo.
Cuando el fabricante de máquinas en cuestión recibió un pedido de cuatro máquinas idénticas, se puso en contacto con Festo como socio técnico para informarse sobre las posibilidades que pueden ofrecer las nuevas tecnologías. ¿Más rápido, mejor, más duradero, más barato? Durante las discusiones, el nuevo CPX-AP-I surgió como una posible solución para el control descentralizado de las unidades de punzonado y como una forma de hacer que la máquina esté “preparada para el futuro”. Pero había muchas más ventajas.
Sistema de E/S descentralizado
Para entender estas ventajas, primero tenemos que aclarar qué es realmente el CPX-AP-I. Se trata de un nuevo sistema de E/S diseñado para la conexión directa de un gran número de módulos entrada/salida y terminales de válvulas en campo. El sistema puede integrarse fácilmente en los sistemas PLC más importantes a través de los buses de campo más comunes sin necesidad de equipar los componentes individuales con un nodo de bus de campo. También es posible integrar IO-Link®, lo que facilita la conexión de cualquier componente I/O-Link® y ofrece todas las ventajas asociadas.
La siguiente ilustración muestra la estructura de un sistema de este tipo.
Demuestra que los terminales de válvulas y los I/O-Link Master pueden integrarse directamente en el sistema de control de nivel superior (PLC), independientemente de la red de automatización industrial utilizada. Lo mismo ocurre con los módulos neumáticos y eléctricos y se admiten todos los tipos de bus de campo conocidos. Esto significa que ya no es necesario conectar los terminales de válvulas a través de un I/O-Link Master, sino que pueden controlarse directamente a través del bus AP, lo que se traduce en un mejor rendimiento en términos de fiabilidad y eficiencia. Esto también permite ahorrar en el número de nodos de bus o componentes.
Diseño modular en un entorno familiar
El CPX AP-I ofrece la opción de un diseño modular y, por tanto, fácilmente escalable. Es posible añadir o eliminar funcionalidades, módulos, etc. sin tener que cambiar la topología de la red existente. También es posible cambiar el sistema de bus: basta con cambiar el nodo de bus. La lista de piezas (BOM) y la arquitectura de control permanecen inalteradas. Además, el fabricante de la máquina puede seguir programando en su entorno habitual y no se ve perturbado en modo alguno por el hecho de que el sistema E/S funcione con un sistema de bus propietario. En cuanto a las cantidades, no está limitado en absoluto: se pueden conectar entre sí hasta 500 módulos en topología de línea, estrella y árbol.
Preparado para la digitalización en la era de la Industria 4.0
Además de la sencilla integración de componentes, el CPX AP-I también ofrece la opción de subir datos a la nube. Esta es una característica típica de la industria inteligente y de las fábricas inteligentes totalmente automatizadas. Esto significa que se puede registrar de forma centralizada una amplia gama de datos, como cortocircuitos, eventos IO-Link®, número de circuitos, calidad del cable, temperatura, tensión, horas de funcionamiento, etc. Estos datos pueden analizarse y utilizarse como información valiosa para las optimizaciones, cálculos de costes o, por ejemplo, para el “mantenimiento inteligente”. Esto permite supervisar varios módulos y canales y dar la alarma a tiempo si algo amenaza con ir mal. Esta función también permite planificar eficazmente el mantenimiento y adoptar medidas para el mantenimiento predictivo.
Aplicación en la práctica
El fabricante de la máquina cambió al CPX AP-I por recomendación de Festo y ahora ha visto literalmente las ventajas con sus propios ojos. Debido al diseño descentralizado, el grupo de ocho reguladores de presión proporcionales se divide ahora en dos grupos de cuatro. El segundo grupo está situado en el otro lado de la máquina y, por tanto, mucho más cerca de las unidades de punzonado. Al final se ahorró tanto tiempo de instalación y material que se consiguió un ahorro de costes del 5 % con cuatro máquinas. También pudo ofrecer a su cliente una comunicación rapidísima para todos los módulos que no utilizan IO-Link®. Los valores de 200 MBaud y tiempos de ciclo de hasta 250 µs son impresionantes. Como se utilizan dos cables independientes para la comunicación y la alimentación, también ofrece la posibilidad de trabajar con zonas de tensión en caso necesario. Al final, se sintió aliviado de que su topología de la red pudiera conservarse por completo. Puede integrar fácilmente los terminales de válvulas sin necesidad de nodos de bus ni de I/O link Master. El número de módulos de interfaz también es limitado gracias al gran número de componentes que pueden conectarse a un módulo de bus CPX AP-I.
Preparados para el futuro
Las máquinas ya han sido entregadas y funcionan a nuestra entera satisfacción. De hecho, funcionan tan bien que el fabricante de la máquina ha convertido el nuevo sistema de E/S descentralizado en el estándar para todas las máquinas nuevas que desarrolle y construya en el futuro. Solo se utilizan otros sistemas si el cliente solicita expresamente otras especificaciones. Da igual que hablemos de máquinas para la industria del automóvil, máquinas de envasado o máquinas para otros sectores. Hemos encontrado la solución perfecta para nosotros”, es el veredicto final del (feliz) ingeniero mecánico.