Clip. Measure. Control.

Acondicionadores de señal de última generación

Este libro blanco explica cómo utilizar los acondicionadores de señal de última generación para optimizar sus procesos de producción.

Tecnología de medición 4.0 para optimizar procesos industriales

Cada vez son más las empresas que apuestan por la digitalización como medio para mejorar la eficacia de su producción industrial. De cara al futuro, 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. Eso incrementará la transparencia de las secuencias y reducirá los costes de almacenamiento, ya que los materiales se podrán pedir y procesar justo en el momento en que se requieren en la secuencia (just in sequence). Al mismo tiempo, los procesos se volverán más flexibles, lo cual hará económicamente más viable la fabricación de cualquier cosa, desde lotes pequeños hasta componentes individuales; es decir, lotes de un solo artículo. Los fabricantes de productos personalizados podrán modificar y ajustar sus procesos de producción de una manera

enormemente más rápida y sencilla, utilizando un concepto de “conectar y producir”.

Con este panorama, los datos de los sensores son la “materia prima” para las plantas de producción del internet industrial de las cosas (IIOT). La adquisición de datos de medida, así como su posterior procesamiento y transferencia a unidades de control de nivel superior, se llevará a cabo a velocidades cada vez mayores.

Todo ello será posible, entre otras cosas, con la ayuda de sensores capaces de integrarse rápida y fácilmente en sistemas de producción

complejos. Por su parte, los acondicionadores de señal se encargan de que los sensores puedan comunicarse en tiempo real con los controles descentralizados, a través de un módulo de comunicación industrial con protocolos de bus de campo. El software de medición, en forma de servidores web con conceptos innovadores de integración, proporciona un buen compromiso entre un funcionamiento lo más sencillo posible y la implantación de funciones cada vez más complejas.

Descarga de trabajo para las unidades de control de nivel superior

Los fabricantes, naturalmente, no han dejado de optimizar sus productos para adaptarlos a los requisitos de la era del IIOT. HBM, por ejemplo, suministra toda la cadena de medida necesaria para digitalizar procesos de producción. La última innovación de HBM 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 y resúmenes, con el fin de reducir la carga de trabajo de los controles de nivel superior.

Clipx tiene una clase de precisión de 0,01 y un certificado de calibración integrado. Por su alta precisión (en comparación con los amplifica-

dores convencionales), marca una nueva cota de referencia en el control de procesos industriales. Este importante avance en la exactitud de medida en máquinas y bancos de ensayos 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 la clave de las nuevas aplicaciones

Cualquier operador de maquinaria debe tener una cosa clara: 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 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. Esa es la única manera de reducir de manera notable la precisión de toda la cadena de medida, es decir, tanto del sensor como del amplificador.

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 de los amplificadores de medida industriales, tal y como hace HBM con todos sus equipos.

Una interfaz web intuitiva con un diseño adaptativo

Una característica especial del nuevo amplificador es su interfaz web intuitiva, integrada en el equipo, que simplifica y acelera la puesta en marcha. Gracias a la interfaz web, el amplificador está listo para uso inmediato sin necesidad de instalar software o de que el operario reciba formación. Con ello se ahorra tiempo, se reducen los costes y el manejo resulta más sencillo. 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.

No es solo una cuestión de comodidad: en muchos casos no está permitido instalar software sin permiso del departamento de informática, por estrictos motivos de seguridad. Clipx evita ese inconveniente conectándose al switch que sirve de interfaz mediante una sencilla conexión Ethernet, la interfaz estándar en la oficina y a pie de fábrica. No se necesitan adaptadores de interfaz adicionales. Igualmente, es posible acceder de forma remota al equipo a través de internet; por ejemplo, para definir parámetros por control remoto. 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. Clipx dispone de funciones de copia de seguridad y restauración, que ayudan a gestionar fácilmente la parametrización de dispositivos. Es tan sencillo como guardar los archivos en un ordenador y cargarlos en otros dispositivos cuando sea necesario (clonación de dispositivos).

Procesos rápidos La tecnología de medición para aplicaciones industriales debe ser capaz de integrarse en sistemas de automatización con absoluta fluidez. Por este motivo, Clipx dispone de funciones y características que simplifican la integración de la tecnología de medición en los procesos de producción. Para ello, el acondicionador de señal 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).

Como hoy día se requieren volúmenes de datos y velocidades de transferencia mucho mayores, los

buses de campo Ethernet han adquirido una popularidad creciente como protocolo de comunicación en el sector de la tecnología de automatización. 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. Desde el sensor a la interfaz web a través de la electrónica: HBM desarrolla y produce sensores y módulos de medición totalmente compatibles entre sí. Juntos, proporcionan resultados fiables sin discontinuidades en el sistema.

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 a través del sistema "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 de los equipos de pruebas y de medida resulta vital en las aplicaciones con un alto grado de automatización, para reducir la frecuencia de fallos y las sobrecargas del controlador. Para que los procesos de producción puedan ser más rápidos, Clipx puede asumir funciones de cálculo —o de control— que van más allá de su función normal de medición. Con ello, reduce la carga de trabajo de la unidad de control de nivel superior (PLC). 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 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. Esta posibilidad ahorra una cantidad enorme de trabajo al usuario.

Los amplificadores avanzados como Clipx no solo reducen los costes de fabricar productos, sino que también elevan la calidad y la velocidad de producción. Los usuarios de la tecnología de medición de HBM se benefician se una digitalización coherente, al tiempo que protegen la ventaja competitiva de su know how en los procesos de producción y ensayo.