INDUSTRIA 4.0

kuz2000

Industria 4.0

¿De qué se

trata?

Explicación de

los protocolos

de

comunicación

entre equipos (y

más)

Todo sobre PLC

SIEMENS

SIMATIC S7

Links con

mayor

información

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Escrito por Franco Césped


INDICE

3. ………………...Introducción

4. ………………..Protocolos de Comunicación

5. - 6…………Equipos y Funciones

7. – 8.….............PLC SIEMENS

9.……………….Proyecto Fibra Óptica Austral

10………………..Web - biografía

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INTRODUCCIÓN

En la imagen se muestran los grandes procesos revolucionarios de la historia industrial: 1.

Mecanización 2. Producción en masa 3. Computación y automatización 4. Sistemas

Ciberfísicos (Industria 4.0)

Industria 4.0

El concepto de industria 4.0 se relaciona directamente con una nueva

revolución industrial, una revolución “inteligente”. El objetivo de este concepto

se basa en las denominadas fábricas inteligentes (Smart Factories), las cuales

tienen una nueva manera de organizar y procesar los medios de producción.

Esta revolución industrial se basa en otros grandes conceptos:

1. El Internet de las Cosas

2. Sistemas Ciberfísicos

3. DIY (Do It Yourself = Hágalo Usted Mismo)

4. Fabrica 4.0

Sin embargo, la industria 4.0 no se reduce a estos cuatro puntos recién

mencionados, sino a mucho más. Eso es debido a que este concepto es nuevo,

algo que está pasando ahora, por lo que en unos años más (o incluso en el

desarrollo de esta revista) este concepto puede ampliarse.

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PROTOCOLOS DE

COMUNICACIÓN

Los protocolos de comunicación se basan en la transferencia e intercambio de

datos los cuales conforman una red (Buses de Campo, Redes LAN, Redes

LAN-WAN). Estos datos generalmente son un mensaje (telegrama) los cuales

contiene bloques de información y, a su vez, estos bloques de información

llegan a un receptor (actuador) el cual cumple una determinada función.

Actualmente, la industria se está adaptando a esta tecnología. Es muy difícil

ver a un grupo de trabajadores intervenir directamente en una línea de

producción, ya que para eso están las maquinas automatizadas: más rápidas,

más precisas, más eficientes y los mas “importante”, mas barato que un

trabajador. Este último punto ha sido muy discutido sobre la automatización,

debido a la cantidad de desempleo que podría causar en uno años más, pero

eso es un tema que habrá que analizar otro día.

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EQUIPOS Y FUNCIONES

Lo descrito anteriormente corresponde a la denominada automatización

industrial, la cual consiste en el uso de elementos o sistemas computarizados

para controlar maquinarias y equipos industriales.

Para eso, es necesario el conocimiento y manejo sobre protocolos de

información, que hacen posible que estos equipos y dispositivos puedan

comunicarse entre sí.

Para profundizar en el tema, hay que tomar en cuenta que existen diferentes

estándares de protocolos de comunicación de red (como KNX), los cuales

hacen posible que estos dispositivos puedan comunicarse independiente de su

marca o modelo. Para no desviarse más del tema, también hay que tener en

cuenta los tipos de dispositivos que forman parte de esta red, los cuales tienen

diferentes funciones y modos de operar.

Para explicarlo de una forma más ordenada, existe la denominada pirámide

CIM (Computer Integrated Manufacturing = Fabricación Integrada por

Computadora), en la cual se ordena el nivel de importancia de estos

dispositivos en la conformación de una red lineal:

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1. NIVEL DE GESTIÓN: Corresponde a las estaciones de trabajo (sistemas

de computadoras) las cuales supervisan y aplican las diferentes

acciones y opciones que se quieran aplicar sobre determinados

dispositivos. Además, como lo indica el nombre, se encarga de gestionar

estos procesos, verificando que todo se haga según lo estipulado.

2. NIVEL DE CONTROL: Corresponde a las tecnologías que permiten la

comunicación entre la estación de trabajo y los demás dispositivos.

Entre estas tecnologías se encuentra el PLC (véase pág. 7), que

permiten la digitalización de estos sistemas y por ende el control de sus

operaciones.

3. NIVEL DE CAMPO Y PROCESO: Corresponde a todas las tecnologías

que gestionan de forma directa a los sensores y actuadores que se

encuentran en el nivel inferior. En este nivel se encuentran los

denominados buses de campo (Fieldbuses), los cuales actúan como

intermediarios entre los emisores (Operadores) y los receptores

(Dispositivos) a través de un telegrama (Mensaje con datos e

información para llevar a cabo el proceso). Estos buses consisten en un

par trenzado de cables, uno destinado a operaciones de control, y otro

destinado a los actuadores y sensores.

4. NIVEL DE E/S (ACTUADOR/SENSOR): El último nivel es el que recibe

toda la información de los niveles superiores. Aquí se encuentran los

elementos de medida (sensores) y de mando (actuadores), los cuales

están directamente relacionados con el proceso productivo. Los

actuadores se encargan de ejecutar las órdenes que modifican el

proceso productivo, mientras que los sensores son los que miden

variables (líquidos, temperatura, movimiento) en estos procesos.

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PLC SIEMENS

Anteriormente se había mencionado que el PLC formaba parte del nivel de

gestión en una red de comunicación, pero primero hay que empezar con lo

básico: ¿Qué es PLC?, ¿Cuáles son sus características?, ¿Qué es el SIMATIC

S7?, ¿Cuál es su función en una red de comunicación?

Respondiendo a las primeras de estas preguntas, PLC (Programmable Logic

Controller = Controlador Lógico Programable) es un aparato similar a una

microcomputadora, el cual puede automatizar procesos electromecánicos. El

PLC es capaz de controlar movimientos, procesos, sistemas de control

distributivo, entre otros.

Está compuesto internamente por una CPU, e interfaces de entrada y salida.

La CPU es el cerebro de todo este sistema, y está formado por el procesador y

la memoria, mientras que las interfaces de entrada y salida se encargan de

adaptar señales de elementos externos y administrar la potencia para

comandar el actuador, respectivamente.

EN LA IMAGEN SE MUESTRA EL FUNCIONAMIENTO DE UN PLC:

RECOGER DATOS DE LAS FUENTES DE ENTRADA Y COMANDAR

LOS ACTUADORES PARA UN PROCESO A TRAVES DE LA SALIDA.

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Con lo anterior, podríamos decir que el PLC tiene un papel fundamental en el

control de ciertos dispositivos y sus acciones, pero para poder hacer todo esto

(y más) necesitamos tener un conocimiento básico sobre la programación de

los PLC y como estos dispositivos se comunican entre sí.

Para hablar de este tema, primero describiremos el PLC SIMATIC S7: este es

un modulo de control de baja gama, por lo que se usa para controles pequeños

y medianos. En otras palabras, este controlador modular se usa para tareas

sencillas, pero de alta precisión. Para poder optimizar tanto en el tiempo como

en la automatización de los procesos, se usa

más de un PLC, esto se hace a través de

una conexión Master/Slave

(Maestro/Esclavo) en la que un PLC controla

a otros para poder cumplir los procesos que

este solicite. Todas estas conexiones se

hacen a través de un protocolo de

información (generalmente Profibus) en el

cual se pueden programar todas estas

operaciones a pedido del operador. Por otro

lado, las conexiones físicas también son un

punto importante, ya que el sistema funciona a través de ellas, en especial con

las entradas y salidas. Las conexiones

generalmente se hacen con cable LAN,

debido a su bajo costo y masivo uso,

pero también se puede hacer con fibra

óptica (hilos con partículas de vidrio que

funcionan a base de un haz de luz, el

cual se refleja y propaga a través de

este), ya que este cable es mucho más

rápido y optimo, debido a su

composición. Una conexión más rápida y

eficiente asegura un trabajo de mayor

calidad, pero la fibra óptica tiene un alto

valor, por lo que es usado por grandes

empresas o industria a un alto costo.

CONEXIONES FÍSICAS DE UN PLC

Volviendo a la programación, está en si es muy compleja, debido a las casi

infinitas opciones y configuraciones que se pueden realizar. En el siguiente link

hay un manual en el cual hay conceptos básicos para comenzar con estos

programas: MANUAL SIMATIC S7

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PROYECTO FIBRA

ÓPTICA AUSTRAL

En la página anterior se había mencionado la fibra óptica como una opción

mucho más eficiente en lo referente a conexiones, y es por eso que no

podemos dejar de lado un tema de gran importancia para la región: El Proyecto

Fibra Óptica Austral.

Esto consiste en el desarrollo de una infraestructura de telecomunicaciones de

alta capacidad de acceso abierto, por lo que una vez construido será la

infraestructura de cable óptico más meridional del mundo.

El proyecto en si consiste en un concurso en el cual diversas empresas pueden

hacer propuestas sobre la construcción de esta infraestructura en un troncal

terrestre, o en uno marino.

Actualmente el proyecto se encuentra

en la etapa de evaluación y adjudicación

del concurso. En aspectos técnicos, el

proyecto se realizara entre Puerto Montt

y Puerto Williams, y el concurso

aportara financieramente $64.148.400

miles a cuya empresa su propuesta sea

aceptada (este pago será efectuado

entre los años 2017 y 2020). Como este

proyecto/concurso aun esta en

desarrollo, no hay muchos datos acerca

del mismo, por lo que la pagina del

SUBTEL (Subsecretaria de

Telecomunicaciones de Chile) se está

actualizando de acuerdo a los avances

de este. A continuación se muestra el

link de la página del SUBTEL, donde

hay más información y datos

disponibles: Proyecto SUBTEL

EN LA IMAGEN SE MUESTRA UN MODELO

ESQUEMATICO, POR LO QUE NO SERIA LA RUTA

DEFINITIVA DEL PROYECTO

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WEB-BIOGRAFÍA

https://es.wikipedia.org/wiki/Industria_4.0

https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n

_industrial

https://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_comunica

ciones

https://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_campo

http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/Buses_Ca

mpo.pdf

http://www.ieec.uned.es/investigacion/Dipseil/PAC/a

rchivos/Informacion_de_referencia_ISE4_3_1.pdf

http://www.infoplc.net/files/documentacion/comunica

ciones/infoPLC_net_introduccic3b3n-a-las-redesde-comunicacic3b3n-industrial.pdf

http://w3.siemens.com/mcms/sce/de/fortbildungen/a

usbildungsunterlagen/classicmodule/tabcardseiten/documents/grundlagenprogrammierung/es_a03_startup_spa.pdf

http://foa.subtel.cl/mapa-de-proyecto-foa/

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