Elección de la arquitectura de sistema adecuada: ahorro de costes manteniendo la flexibilidad

En la automatización industrial, elegir la arquitectura de sistema adecuada determina la eficiencia, los costes y su vigencia en el futuro. La comunicación inteligente entre el PLC y los componentes de automatización, como actuadores, sensores y terminales de válvulas, no solo puede reducir considerablemente los costes totales, sino también garantizar la flexibilidad y capacidad de ampliación de un sistema. Actualmente, los usuarios disponen de una amplia gama de opciones de diseño: desde cableado discreto y sistemas de bus de campo con E/S descentralizadas, hasta conexiones neumáticas centralizadas y descentralizadas. En esta entrada del blog analizamos los ámbitos de aplicación y las ventajas e inconvenientes de los distintos enfoques de la arquitectura, centrándonos en los costes y la flexibilidad.

Cableado discreto: Solución rentable para máquinas pequeñas

Con el cableado discreto, cada componente individual, como sensores y actuadores, se conecta directamente a la unidad de control central del armario de maniobra. Cada entrada y salida requiere su propio cable. Aunque esto elimina la necesidad de protocolos de comunicación y nodos de bus caros y complejos, la arquitectura alcanza rápidamente sus límites y, con el aumento de tamaño, conlleva elevados costes de cableado y grandes necesidades de espacio en el armario de maniobra. Con las ampliaciones, el sistema se vuelve rápida y extremadamente complejo y propenso a errores. Sin embargo, este sistema es suficiente para máquinas pequeñas o sistemas con entradas y salidas manejables, siempre que los costes y las necesidades de espacio se mantengan dentro de unos límites.

Sistemas de bus de campo: Para tareas de automatización más complejas

Los sistemas de bus de campo son redes digitales que conectan varios equipos a la unidad de control a través de una única línea de comunicación. Algunos ejemplos son ProfiNET, EtherNET/IP o EtherCAT. Se trata de sistemas medianos y grandes con un gran número de entradas y salidas. Esto se debe a que un bus de campo aumenta considerablemente la flexibilidad y escalabilidad de un sistema: se necesitan menos líneas de cable, ya que una sola línea de datos sustituye ahora un gran número de conexiones discretas. Los nuevos equipos pueden integrarse fácilmente en la red y los distintos componentes pueden comunicarse a través del mismo bus. La diagnosis también se simplifica, ya que ahora los fallos pueden identificarse más fácilmente.

Al mismo tiempo, los nodos de bus de campo necesarios son muy costosos y la compatibilidad se está convirtiendo en un problema importante: Porque no todos los equipos pueden comunicarse con todos los buses de campo. La arquitectura depende del protocolo de bus de campo utilizado en el PLC.

E/S descentralizadas: Fuera del armario de maniobra

Con las E/S descentralizadas se reubican los módulos E/S, a partir del grado de protección IP65, en ubicaciones remotas cercanas a los sensores y actuadores. Estos módulos se comunican con el sistema de control central a través de sistemas de bus de campo. Las E/S descentralizadas son indispensables para sistemas grandes y extensos si los módulos deben colocarse fuera del armario de maniobra y cerca de los componentes. Las necesidades de cableado se reducen aún más, las velocidades de transmisión de datos aumentan y el tamaño del armario de maniobra se reduce significativamente. La instalación en campo también simplifica considerablemente la escalabilidad de la máquina y hace que sea mucho más rentable, además de simplificar el mantenimiento, ya que los fallos se pueden diagnosticar y rectificar directamente in situ.

El uso de E/S descentralizadas se ha convertido en parte integrante de la arquitectura de automatización moderna y representa una gran ventaja para la automatización. Sin embargo, esta tecnología es, inicialmente, la más cara en el momento de la compra. El sistema se vuelve mucho más dependiente de una conexión de red estable y requiere conocimientos en planificación e integración.

Neumática y automatización eléctrica perfectamente combinadas

La integración de terminales de válvulas y componentes neumáticos en un sistema de automatización ofrece un gran potencial, pero también alberga el riesgo de sobredimensionamiento debido a la longitud y complejidad de los tubos flexibles, así como costes elevados por las interfaces adicionales necesarias. Sin embargo, una integración descentralizada o mixta (modular y descentralizada) puede implantarse con los componentes adecuados y con un lenguaje de comunicación lo más normalizado posible. Esto reduce el número de nodos de bus y direcciones IP y simplifica la diagnosis.