El sistema de control de la máquina es una parte importante de su diseño y estrategia de mercado. Muchos equipos de ingeniería emplean un enfoque descentralizado, utilizando múltiples trenes de PLC para diferentes precios de máquinas y dependen de puertas de enlace de terceros para integrar sistemas heredados. Esto aumenta los costos asociados con la ingeniería, el inventario y el soporte del sitio, lo que reduce la flexibilidad operativa. Otro enfoque es estandarizar una única plataforma unificada que pueda extenderse a todas las aplicaciones y comunicarse con protocolos modernos y tradicionales.
Utilizar políticas que no estén relacionadas entre sí puede resultar ineficiente. La gestión de múltiples trenes de PLC diferentes crea dificultades de gestión en la capacitación y el inventario, al tiempo que agrega hardware adicional, complejidad y posibles puntos de falla al sistema. Sin embargo, ¿se pueden resolver completamente estos problemas con una sola plataforma? Este documento tomará el ecosistema SIMATIC S7-1200 de Siemens como ejemplo para explorar cómo cumplir con los requisitos de escalabilidad y conectividad.
Desafíos de escalabilidad para los OEM
La línea de productos del OEM normalmente adopta un modelo "bueno, bueno, mejor", donde la complejidad de la máquina varía según la función incluida. Si bien esto tiene sentido, también es un desafío especificar un sistema de control económico y práctico para un avión básico que sea suficiente para controlar un avión de alta gama. Para ello, se pueden utilizar las siguientes soluciones comunes.
Múltiples plataformas de control: el uso de diferentes PLC para cada nivel de máquina parece ser rentable por unidad, pero genera costos posteriores, como capacitación, programación e inventario de repuestos. Con este enfoque, los ingenieros deben estar completamente familiarizados con una variedad de entornos de programación y requieren que los OEM y los usuarios finales preparen un inventario de repuestos más grande y complejo.
PLC de E/S fijas de gran tamaño: seleccionar un único PLC grande simplifica la programación, pero hace que los modelos de nivel básico pierdan competitividad ya que los costos de la lista de materiales incluyen capacidad redundante que no se utiliza. Este enfoque también proporciona una flexibilidad limitada para futuras modificaciones. Dado que todos los puntos de E/S fijos están asignados, incluso si el usuario agrega solo un sensor, es posible que sea necesario un rediseño, lo cual es costoso y requiere mucho tiempo.
Una solución práctica es el uso de una plataforma de control modular, caracterizada porque la CPU es configurable con precisión a través de las interfaces de E/S necesarias para cada modelo de máquina.
Cómo afrontar los desafíos de conectividad del sistema Brownfield
¿Cómo pueden las máquinas de última generación comunicarse eficazmente en una planta utilizando tecnología de generación anterior? Este es el problema central que enfrentan los integradores de sistemas en el dilema de las zonas industriales abandonadas, donde las máquinas nuevas que utilizan protocolos modernos como PROFINET a menudo necesitan integrarse con dispositivos existentes que dependen de protocolos serie como Modbus RTU. Por lo tanto, se requiere que el nuevo sistema se comunique con VFD, básculas y otros equipos tradicionales a través de comunicación serial RS-485. Dos soluciones comunes a estos problemas son las siguientes:
Puerta de enlace de protocolo de terceros: la puerta de enlace externa se puede cambiar entre PROFINET y Modbus RTU, pero generará costos de hardware adicionales, posibles puntos de falla y herramientas de software independientes para la configuración. El mapeo de datos entre dos sistemas puede ser engorroso y el diagnóstico de fallas de problemas de comunicación puede ser muy complejo, requiriendo el diagnóstico de dos dispositivos diferentes, generalmente de diferentes fabricantes.
PC industrial (IPC) con código personalizado: IPC que ejecuta software de comunicación personalizado es una solución compleja poderosa pero costosa, que introduce el mantenimiento del sistema operativo de la PC en la fábrica. Esta estrategia requiere habilidades de desarrollo especializadas en las áreas de TI y software, que los equipos de automatización tradicionales no siempre tienen, y pueden resultar en soluciones frágiles y difíciles de mantener.
Los controladores modernos admitirán de forma nativa los protocolos de comunicación tradicionales para simplificar la arquitectura y proporcionar una configuración centralizada.