Entre las diferentes arquitecturas de automatización eléctrica encontramos:
- Centralizada: tenemos un PLC principal de máquina, con sus tarjetas de entradas y salidas, desde las que cableamos directamente, tanto a nivel de sensórica, para obtener señales, como a nivel de gestión de actuadores. Es la arquitectura más indicada para máquinas compactas e instalaciones que no tengan grandes dimensiones.
- Modular: tenemos un PLC, que puede recoger o gestionar algunos elementos, pero la gestión del grueso del sistema, tanto sensores como actuadores, la lleva a cabo un rack secundario. Podría configurarse mediante el CPX-E de Festo, para la gestión de entradas y salidas, o con nuestra plataforma de automatización CPX, que cuenta con una parte eléctrica para la obtención de entradas y salidas, y con una parte neumática integrada. Esta segunda opción es especialmente interesante porque no necesita instalarse dentro de un armario, sino que puede estar en ubicaciones menos protegidas.
- Descentralizada: disponemos de una CPU con el PLC principal, que gestiona algunos elementos, pero la obtención de señales y la mayor parte de la gestión se desarrolla en la ubicación de cada uno de los elementos del campo, ya sean sensores o electroválvulas. Los módulos se reparten por la instalación para obtener las señales que, posteriormente, se concentran y se envían al PLC principal. En esta configuración, el CPX-AP-I de Festo facilita la comunicación con cada módulo.
- Híbrida: combina las tres arquitecturas anteriores, mediante un PLC central, con un rack para la obtención de señales y una parte descentralizada que, por ejemplo, puede tener mucho sentido si disponemos de una máquina que cuenta con una parte estándar y otra que está sujeta a modificaciones o ampliaciones; aquí instalaríamos la arquitectura descentralizada.
CPX-AP-I es el sistema de automatización de Festo, con IP65/IP67 para integrar módulos I/O y terminales de válvulas existentes en los sistemas anfitriones más importantes, incluyendo maestro IO-Link. Se trata de una solución idónea para la automatización descentralizada.
¿Cómo funciona el CPX-AP-I?
El PLC maestro de la máquina establece la comunicación con la cabecera de bus, y de ahí salen las conexiones con los siguientes elementos integrados en la red. Existen múltiples posibilidades dependiendo del diseño de sistema que tengamos, como módulos digitales, tanto de entrada como de salida, analógicos, y también podemos integrar la parte neumática. Cuenta con módulos maestro IO-Link para conectar hasta cuatro dispositivos por módulo.
En cuanto al cableado, comunicación interna y alimentación (carga y potencia) van independientes. Disponer de dos cables separados nos permite gestionar más fácilmente las zonas de alimentación y, por tanto, segmentar, por ejemplo, instalaciones de grandes dimensiones.
A través de conexión TCP/IP podemos conectar la cabecera a un gateway de IoT y, así, subir a la nube toda la información recolectada en la red del CPX-AP-I para trabajar el mantenimiento basado en la condición e incluso mantenimiento predictivo.
Con Festo Automation Suite, nuestro software de parametrización abierto y gratuito, podemos actualizar firmwares o cambiar IPs del sistema. Una cosa muy interesante de este sistema es que dispone de un web server muy potente que nos permite, conectándonos directamente a su IP, realizar los pocos ajustes necesarios para ponerlo en marcha. No se requieren softwares ni elementos adicionales.
¿Cuál es el portfolio del CPX-AP-I?
Módulos de comunicación: la cabecera de comunicación está disponible para PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP e IO-Link. Es el elemento a seleccionar en función del bus de campo que estemos utilizando. El resto de elementos, como tarjetas de entradas y salidas o los terminales de válvulas son neutros independientemente del bus utilizado; una vez definidos ya no va a haber que cambiar preferencias.
Módulos de entrada: dispone de entradas y salidas digitalese uio de salida, anals de la cadenantro de un armario, sino que puede ui, entradas analógicas y el maestro IO-Link.
Terminales de válvulas: dos de las familias de válvulas de Festo, la VTUG y la MPA-L, ya están preparadas con el cabezal de comunicación para integrarlo en la red del CPX-AP-I.
Ventajas del CPX-AP-I
Integración de la neumática y la automatización eléctrica: se trata de una característica única en el mercado, pues normalmente para integrar la parte neumática en una periferia descentralizada, o bien hay que utilizar terminales de válvulas con comunicación IO-Link, o bien recurrir a una cabecera de comunicación con el bus requerido. Ambas opciones suponen complicaciones y costes adicionales, mientras que el sistema basado en CPX-AP-I consigue una integración muy económica y muy práctica.
Los cables de alimentación y comunicación necesarios son estándar.
Gran potencial y flexibilidad para construir redes: permite conectar módulos separados por una distancia de hasta 50 metros, y cada red de CPX-AP-I puede controlar hasta 80 dispositivos.
Es robusto, compacto y ligero. Además, diseñado como IP65 y si las conexiones que quedan libres se taponan, se convierte en un IP67, lo que le proporciona la estanqueidad necesaria para instalarlo a la intemperie y entornos típicos de la industria.
Ideal para la Industria 4.0: facilita las tareas de mantenimiento. Cada módulo cuenta con los leds correspondientes para facilitar la localización de errores, y está equipado con el web server que da acceso al diagnóstico detallado del módulo donde está ocurriendo la anomalía. Es una herramienta muy potente y de uso sencillo.
Velocidad: el tiempo de ciclo de la red completa es de 250 microsegundos (medio milisegundo). El ciclo de un terminal comunicado por IO-Link es de cinco milisegundos, diez veces más lento. Los ciclos habituales de scan de PLC se sitúan entre los dos y seis milisegundos. La gran velocidad de ciclo del CPX-AP-I garantiza una actualización instantánea.
Conectividad: el sistema permite transportar la información desde el sensor o la válvula hasta la nube, ya que todo se gestiona a través de la red del CPX-AP-I, y luego, mediante el gateway de IoT, se sube a la nube para aplicaciones de la Industria 4.0.
Perspectivas para el futuro
Tras dos años desde su lanzamiento, el CPX-AP-I ha evolucionado, con nuevos módulos y funcionalidades. En un futuro no muy lejano, la capacidad de conexión de módulos llegará a los 500 simultáneos, que, teniendo en cuenta la posibilidad de distanciarlos hasta 50 metros entre sí, se traduce en unas posibilidades de configuración ilimitadas.
En cuanto a software, Festo Automation Suite se ha ido perfeccionando, con nuevos plugins. También van saliendo nuevas librerías y Function Blocks para facilitar la integración del CPX-AP-I a PLC de Festo y de terceros.
