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
1
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
2
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.
3
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.
4
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:
5
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.
6
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.
7
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
8
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
9
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/
10
Change language