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Factores críticos al seleccionar colectores de válvulas fieldbus

Los colectores de válvulas de fieldbus neumáticos tienen una serie de ventajas sobre las soluciones tradicionales cableadas y los últimos diseños ofrecen mejoras sustanciales en el área de aplicación, rendimiento y mantenimiento. En este artículo, analizamos cinco de los factores críticos que deben tenerse en cuenta antes de seleccionar colectores de válvulas de fieldbus neumáticas.

En las máquinas altamente automatizadas de la actualidad, los colectores de válvulas de bus de campo están reemplazando las soluciones cableadas convencionales. Más fácilmente realizan funciones vitales al integrar interfaces de comunicación a colectores de válvulas neumáticas con capacidades de entrada / salida (E / S). Esto permite que los controladores lógicos programables (PLC) activen y desactiven las válvulas de manera más eficiente y canalicen datos de E / S desde sensores, luces, relés, válvulas individuales u otros dispositivos de E / S a través de varias redes industriales. Los paquetes de control integrado resultantes también se pueden optimizar para permitir beneficios de diagnóstico que no estaban disponibles anteriormente.

Sin embargo, hay cinco factores críticos que deben tenerse en cuenta antes de seleccionar colectores de válvulas de fieldbus neumáticas.

1. Puesta en marcha: ahorre tiempo eliminando los interruptores DIP

Después de la instalación, los manifolds de bus de campo deben probarse y ponerse en servicio. Cuando se involucran muchas conexiones, el tiempo y los costos se suman rápidamente y los usuarios deben buscar oportunidades para reducir estos costos. Por ejemplo, algunos fabricantes ahora ofrecen conectores SPEEDCON M12, que solo necesitan media vuelta para obtener una conexión segura, lo que reduce los costos de puesta en marcha. Los compradores también deben buscar diseños de E / S bien espaciados, ya que minimizan el tiempo necesario para conectar todos los cables necesarios.

Si bien las conexiones son tediosas, la configuración puede empeorar y la principal razón es el temido interruptor DIP. Manipular estos pequeños interruptores es un ejercicio de frustración. El usuario debe consultar constantemente las instrucciones crípticas en los manuales de usuario hostiles para identificar la función y la configuración de cada interruptor. La retroalimentación visual se limita al posicionamiento sutil del interruptor mismo.

Una innovación reciente es la introducción de colectores de válvulas neumáticas fieldbus que en realidad incorporan una pequeña pantalla gráfica en cada módulo. Ofrece mensajería en lenguaje sencillo que identifica claramente las direcciones de red, las velocidades en baudios y otros datos paramétricos. Los botones permiten la navegación a través de menús intuitivos y los usuarios reciben información visual instantánea de los valores establecidos con selecciones a prueba de errores. Este sistema simple representa una revolución en las interfaces del colector neumático de campo de campo, lo que permite a los ingenieros de control simplificar y acelerar en gran medida las operaciones complejas.

2. Distribución: la flexibilidad permite el ahorro

Históricamente, los manifolds de válvulas de fieldbus neumáticos convencionales con módulos de E / S integrados se han diseñado dentro de una arquitectura relativamente rígida.

Los módulos de E / S de bus de campo dedicados manejarían válvulas o E / S, una u otra, pero no ambas. Entonces, el ingeniero OEM debería especificar diferentes módulos para cada tarea. Él o ella también instalarían múltiples nodos de comunicación dedicados en la red industrial de la máquina, cada uno con un hardware alto y los gastos de puesta en marcha asociados.

Sin embargo, los diseños más nuevos ofrecen arquitecturas más flexibles, significativamente más rentables. Estos proporcionan nodos de bus de campo que pueden manejar válvulas y E / S, así como la distribución mutua de E / S y la funcionalidad del colector de válvulas alrededor de una máquina determinada. Por lo tanto, esto permite una gran cantidad de opciones de distribución de E / S que optimizan el diseño físico de la máquina al usar solo unos pocos módulos básicos multifuncionales.

La optimización de la distribución permite al usuario reducir la inversión en hardware de red, ahorrar tiempo y disminuir el número de nodos en la red, optimizando así el tráfico de la red y mejorando las oportunidades de topología para la red y la distribución de energía.

Estos nuevos sistemas aprovechan la tecnología de subcarretera que permite separar y usar los mismos módulos que tradicionalmente formaban parte de un colector centralizado en una arquitectura distribuida. Quizás más importante aún, en las aplicaciones Ethernet industriales, esta arquitectura permite una reducción en el número de conmutadores Ethernet y nodos de comunicación. Esto disminuye directamente el costo general y la complejidad del sistema.

Por ejemplo, un diseño convencional podría requerir el uso de cuatro colectores de válvulas de bus de campo neumáticos dispuestos con cuatro nodos de red EtherNet / IP. En cambio, los usuarios deberían buscar un sistema que permita una distribución óptima. El usuario especifica solo un colector de válvula de bus de campo neumático EtherNet / IP principal, junto con tres colectores de bus secundario. Cada módulo de sub-bus tiene un costo menor que un módulo EtherNet / IP, y no requiere una costosa puesta en servicio.
En este ejemplo, los costes podrían ser tanto como 22% inferiores a los de un sistema que requiera cuatro colectores de bus de campo EtherNet / IP convencionales.

Por lo tanto, los nuevos diseños de distribución ofrecen el potencial de reducciones sustanciales en los costos combinados de hardware, puesta en marcha e inventario. También pueden acomodar y optimizar varios requisitos de topología y aplicación de la máquina.

3. Modularidad: permite un fácil montaje

Los colectores de válvulas Fieldbus tradicionales adolecen de un grado bastante bajo de modularidad. Esto presenta desafíos tanto para los fabricantes de equipos originales como para los usuarios finales.

Por ejemplo, las pruebas o el uso pueden indicar que un módulo de E / S particular está funcionando mal, o una orden de cambio tardía durante el montaje puede requerir una modificación. Los diseños convencionales no modulares obligan al usuario a desmontar todo el conjunto para obtener acceso, desmontar el módulo infractor, reemplazarlo y luego volver a montar todo el colector o sistema de bus de campo.

Por el contrario, algunos nuevos sistemas manifold de bus de campo ofrecen diseños modulares que simplemente se conectan entre sí mediante clips y tornillos fácilmente extraíbles. Esto permite un fácil montaje y cambios de último momento sin esfuerzo para los OEM.

En otro ejemplo, un usuario puede desear mover los módulos de válvula más cerca de las válvulas o cilindros que estarán operando. Con los nuevos diseños modulares, el usuario simplemente desengancha el módulo del colector de válvula de fieldbus neumático principal y lo coloca en la máquina al alcance del punto del usuario y lo conecta de nuevo al módulo de E / S principal a través de un cable subbus. Todo sin interrumpir la asignación de E / S.

Para el usuario final, la modularidad permite cambios de campo rápidos y sin problemas. Los módulos de E / S se pueden quitar y reemplazar sin forzar al usuario a desmontar todo el sistema del colector de válvula de fieldbus neumático. Se proporciona mayor flexibilidad permitiendo que el mismo módulo se use en aplicaciones centralizadas o distribuidas, reduciendo los requisitos de inventario.

4. Diagnósticos: pantallas gráficas fáciles de usar que reemplazan los LED

Si algo sale mal con la red o con un colector de válvula de fieldbus neumático en el piso de la planta, los indicadores de diagnóstico juegan un papel clave en la localización del problema y la identificación de su causa para que la máquina funcione rápidamente. Desafortunadamente, los diseños de colectores de campo neumáticos convencionales han prestado poca atención al diagnóstico. En la actualidad, la mayoría de los colectores de fieldbus permiten señalizar datos de diagnóstico a una interfaz hombre / máquina (HMI), a menudo ubicados en una sala de control a cierta distancia de la máquina o en una parte diferente de la máquina, lejos del área problemática. Además, esta opción requiere programación en la configuración, y muchos usuarios la consideran demasiado costosa.

Otra opción permite que el colector de válvula de bus de campo neumático se conecte con un panel de operador portátil. Simplemente conecte esta unidad a un módulo múltiple, interactúe a través de botones pulsadores y lea datos de diagnóstico de una pantalla pequeña. Pero esta computadora de mano opcional representa un gasto adicional sobre el costo múltiple. Se necesita entrenamiento para utilizarlo apropiadamente. Y cuando más se necesita, la computadora de mano siempre parece estar escondida.

Finalmente, la mayoría de los diseños de manifolds Fieldbus ofrecen LEDs de diagnóstico en el propio sistema del colector, justo en el punto de uso. Desafortunadamente, esta puede ser la peor opción de todas. Muchos usuarios llevan memorias dolorosas de consultar manuales de instrucciones crípticos mientras miran más allá de las bobinas enredadas de los cables y conectores en LED pequeños.

Afortunadamente, los nuevos diseños ofrecen alternativas más funcionales. Lo más innovador es la pantalla gráfica integrada en el módulo con mensajes en lenguaje sencillo mencionado anteriormente. Proporciona a los usuarios y fabricantes de equipos originales una gran cantidad de información de diagnóstico y estado de punto de uso, además de datos de configuración y seguimiento de versiones tanto en el módulo de E / S como en los niveles de nodo de comunicación.

Esta disposición coloca el estado visual y la indicación de alarma lejos de cables enredados, en un área de visualización claramente visible en un extremo de cada módulo. No implica programación ni costo adicional, y no requiere capacitación para su uso. Los mensajes de error se generan y borran automáticamente, y parpadean para llamar la atención del usuario de inmediato al módulo del problema. Los botones asociados de la pantalla permiten al usuario navegar rápidamente a través de menús intuitivos para una resolución de problemas fácil y efectiva. Algunos sistemas incluso registran errores para análisis futuros o remotos.

5. Recuperación: automática y transparente

Un último tema estrechamente relacionado con el diagnóstico es la recuperación. En un colector de válvula de bus de campo neumático convencional, esto suele ser difícil y requiere mucho tiempo. Una vez que el usuario finalmente ha aislado una falla en un módulo en particular, él o ella debe desmontar todo el sistema, quitar la parte antigua y luego consultar los manuales y determinar la configuración del interruptor DIP para permitir que la pieza de repuesto funcione correctamente. En efecto, la nueva parte debe ponerse en marcha desde cero, recargando todos los ajustes de configuración. Una vez que estos han sido fijados y revisados ​​nuevamente, el nuevo módulo puede ser reemplazado y el sistema del manifold de fieldbus reensamblado. Nuevamente, este no es un proceso para un usuario no capacitado y prácticamente garantiza un tiempo de inactividad sustancial de la máquina.

Los últimos avances en diseños de manifolds de válvulas Fieldbus proporcionan una solución mucho mejor al incluir una opción de módulo de recuperación automática. Durante una falla crítica, este módulo almacena y protege todos los parámetros de puesta en marcha y configuración. Cuando una nueva comunicación o módulo de E / S ha sido recortado en su lugar, este dispositivo lo reconoce como una unidad de reemplazo y vuelve a cargar todos los ajustes, parámetros de configuración y otra información pertinente. La tecnología funciona de forma automática y transparente, sin interacción del usuario.

La innovación proporciona nuevas soluciones

Elegir el mejor colector de válvula de fieldbus neumático para una aplicación de máquina automática dada presenta varios desafíos. Son de especial preocupación los problemas que presentan muchos distribuidores de válvulas de bus de campo convencionales en las áreas de puesta en servicio, distribución, modularidad, diagnóstico y recuperación. Los ingenieros de control, los especificadores y los compradores deben considerar los nuevos diseños disponibles que aplican tecnología probada de maneras innovadoras y simples para resolver estos problemas. Los usuarios informan que estas soluciones ofrecen una mayor rentabilidad y mayores oportunidades de aplicación, a la vez que mejoran considerablemente la puesta en marcha, el uso y el mantenimiento.

Muchas de estas mejoras se combinan en modelos como el distribuidor de válvulas de bus de campo G3 de ASCO Numatics.

La isla de válvula modular ASCO Numatics G3 con pantalla gráfica es fácil de montar, instalar, poner en servicio y mantener.

Por ejemplo, la isla de válvulas ASCO Numatics G3 es una plataforma electrónica para aplicaciones de bus de campo y ayuda a abordar problemas de puesta en marcha y diagnóstico al desterrar el temido interruptor DIP y el LED de estado igualmente ineficaz. En cambio, estos sistemas integran una pantalla gráfica en lenguaje sencillo en cada módulo, con botones accesibles y menús intuitivos para una fácil configuración, verificación de estado y diagnósticos de punto de uso.

ASCO Numatics Reino Unido
West Pimbo, Lancashire
Puede ser contactado en:
Tel: + 44 (0) 1695 713600
Fax: +31 0 578 576071
Dirección electrónica: [Email protected]
Web: www.asconumatics.eu

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