Acondicionadores de señal 4.0 para optimizar procesos industriales

La importancia del acondicionador de señalRedacción Interempresas20/05/20211569

El uso de sistemas de medición modernos en el contexto del Internet industrial de las cosas (IIoT) y los conceptos Industria 4.0 permiten a los fabricantes reducir sus costes de producción, aumentando al mismo tiempo la calidad y la velocidad de los procesos de fabricación. Entre los requisitos de los sistemas de automatización modernos, a menudo se pasa por alto todo lo que pueden aportar los acondicionadores de señal como elementos inteligentes intermedios entre los sensores y los sistemas de control de nivel superior. En ese sentido, HBM está llevando a cabo un esfuerzo sostenido de desarrollo, con sus acondicionadores de señal ClipX y PMX.

La importancia del acondicionador de señal

Las empresas se están volcando en la digitalización como medio para mejorar la eficacia de su producción. En palabras sencillas, el objetivo es utilizar sensores, unidades de control descentralizado y tecnologías de la información para monitorizar y controlar procesos de producción —incluso complejos— en tiempo prácticamente real.

Se puede decir que los datos de los sensores son la ‘materia prima’ que hace posible la Industria 4.0. Naturalmente, se necesitan sensores capaces de integrarse rápida y fácilmente en sistemas de producción complejos. Ahí es donde entra en escena el acondicionador de señal, que se encarga de que los sensores puedan comunicarse en tiempo real con el control descentralizado, a través de un módulo de comunicación industrial con protocolos de bus de campo. Para ser eficientes, los acondicionadores deben ofrecer precisión, funciones inteligentes que descarguen de trabajo a las unidades de control e interfaces de fácil manejo, que faciliten la parametrización sin necesidad de código de programación.

HBM suministra toda la cadena de medida necesaria para digitalizar procesos de producción. Una de sus últimas innovaciones es el acondicionador de señal dinámico ClipX, que no solo amplifica las señales de los sensores y las transfiere a la unidad de control sin ninguna interferencia, sino que además efectúa cálculos preliminares para reducir la carga de trabajo de los controles de nivel superior. Clip X tiene una clase de precisión de 0,01 y un certificado de calibración integrado. Por su alta precisión (en comparación con los amplificadores convencionales), marca una nueva cota de referencia en el control de procesos industriales. Este importante avance en la exactitud de medida abre la puerta a fabricar productos de manera más rápida y barata. Porque unas medidas más precisas permiten establecer tolerancias más estrechas, lo que a su vez reduce significativamente los índices de rechazo de productos.

La precisión es esencial en la industria química

Es un hecho indiscutible: la precisión de una cadena de medida es... la del eslabón más débil. Sin embargo, con frecuencia se combinan sensores de alta precisión con amplificadores menos precisos, o se conectan sensores directamente a un PLC. El resultado es una pérdida de exactitud del conjunto de la cadena de medida. Los usuarios del amplificador de medida industrial ClipX tienen a su favor todas las ventajas de una mayor exactitud de medida, ya que los errores de linealidad e histéresis, y los efectos de la temperatura, son inferiores al 0,01% del fondo de escala. No hay otra manera de mejorar la precisión del conjunto de la cadena de medida.

Los amplificadores industriales también se ven expuestos a distintas fuentes externas de interferencias. Con frecuencia, trabajan en las proximidades de grandes motores, generadores e inversores, que producen potentes campos electromagnéticos y electrostáticos, e interferencias. Esas interferencias tienen un efecto directo en los amplificadores. Igualmente, también se pueden introducir interferencias en los cables de medida que conectan los sensores a los amplificadores. Si los cables no disponen de apantallamiento, se pueden comportar como antenas y canalizar las interferencias hacia el amplificador. Para evitarlas, los amplificadores deben contar con elementos de supresión de interferencias adecuados. Estas propiedades siempre deben documentarse en las especificaciones, tal y como hace HBM con todos sus equipos.

Una interfaz web intuitiva con un diseño adaptativo

Una característica especial del nuevo amplificador ClipX es su interfaz web intuitiva integrada, que simplifica y acelera la puesta en marcha. Gracias a esta interfaz web, el amplificador puede entrar en servicio inmediatamente sin necesidad de instalar software o de impartir formación a los usuarios. De hecho, solo se necesita una conexión Ethernet entre ClipX y el “terminal”. Asimismo, se eliminan las engorrosas actualizaciones de software, porque el servidor web de ClipX se adapta siempre y automáticamente a la resolución de cualquier terminal que se utilice: un ordenador portátil, una tablet o un teléfono.

El desarrollo de la interfaz web se basa en Google Material Design, una herramienta utilizada en todo el mundo. La interfaz web es adaptativa, lo que quiere decir que detecta la resolución de un PC, teléfono o tablet y presenta los datos de forma optimizada en cualquier dispositivo que se utilice como terminal de un navegador.

Aparte de utilizarse para parametrizar el amplificador, la interfaz web también permite visualizar directamente valores medidos y procesos. Incluso sirve como monitor de diagnóstico. Esta función de “monitorización de estado” detecta errores y los notifica al usuario mediante opciones de alarma. De este modo, los errores se pueden corregir con rapidez, lo cual redunda en menos paradas de las máquinas y en procesos más eficientes.

Integración simplificada

La tecnología de medición para aplicaciones industriales debe ser capaz de integrarse en sistemas de automatización con absoluta fluidez. Por este motivo, un acondicionador de señal como ClipX está equipado con interfaces de automatización comunes, como PROFINET, EtherCat, PROFIBUS, Ethernet/IP, entradas y salidas analógicas (V/mA) o digitales y Ethernet (TCP/IP), todo ello con el objetivo de simplificar la integración.

Como cada vez se requieren volúmenes de datos y velocidades de transferencia mayores, los buses de campo Ethernet han adquirido una popularidad creciente como protocolo de comunicación. En el pasado, se empleaban buses de campos más sencillos, como CAN o Profibus. Hoy día —y en el futuro—, los sistemas de adquisición de datos deben ser compatibles con los protocolos de Ethernet en tiempo real, como EtherCAT, Profinet o Ethernet/IP, que son capaces de transferir grandes volúmenes de datos a velocidades muy altas.

Funciones inteligentes para descargar de trabajo otros elementos del sistema

A diferencia de los amplificadores industriales estándar, ClipX puede procesar los datos de forma directa, sin intervención de un módulo superior independiente. ClipX se adapta a cualquier tarea de medición, tanto en aplicaciones con un solo canal como con varios canales en equipos de fabricación o de control de procesos de producción. Por ejemplo, es posible conectar hasta seis dispositivos de forma modular de forma “plug and play”, para hacer cálculos a partir de los datos medidos. Además, las interfaces de bus de campo permiten que uno o más controles diferentes accedan al sistema de ClipX.

Esta inteligencia descentralizada resulta vital en las aplicaciones con un alto grado de automatización, para reducir la frecuencia de fallos y las sobrecargas del controlador.

ClipX puede asumir funciones de cálculo —o de control— que van más allá de su función normal de medición, para acelerar los procesos de producción. Con ello, reduce la carga de trabajo de la unidad de control de nivel superior. Gracias a estas funciones “inteligentes”, las señales medidas se pueden procesar y analizar internamente, en tiempo real. En otras palabras, el amplificador es capaz de desempeñar algunas de las labores de los PLC (como cálculo de valores medios, determinación de valores pico y otras operaciones matemáticas) y de los controladores PID.

En vez de programación, parametrización

Como ClipX procesa en tiempo real sus canales de cálculo, puede hacerse cargo de tareas relacionadas con las tolerancias y detectar productos aceptables y no aceptables. Para ello, no es necesario programar por completo los canales de cálculo: el usuario solo tiene que parametrizarlos. En lugar de escribir código de programación —algo siempre laborioso—, solo hay que insertar los parámetros y las señales de entrada en las funciones preprogramadas. Con ello se ahorra una cantidad enorme de trabajo.

En conclusión, un acondicionador de señal como ClipX tiene mucho que aportar a la automatización de una planta química, por su clase de precisión de 0,01, su inteligencia integrada, su facilidad de integración y su interfaz web adaptable a todo tipo de terminales. Además, su relación precio-prestaciones es imbatible.