Controladores para la nueva revolución industrial

En el contexto industrial y tecnológico tan exigente que nos encontramos en la actualidad, donde cada vez son necesarios requisitos técnicos más específicos para cada aplicación, resulta necesario contar con una amplia gama de controladores que ofrezcan alternativas que se adapten a las diferentes necesidades que plantea la industria. 

Ya sea para construcción de máquinas, industria manufacturera, tecnología de procesos, pequeñas aplicaciones o aplicaciones sumamente sofisticadas, existe un controlador ideal para cada aplicación, basado en PLC o en PC. Las posibilidades que ofrece el mercado van desde controladores básicos o avanzados, hasta controladores software con soluciones técnicas que comprenden CPUs básicas, estándar, redundantes, de seguridad, tecnológicas y software.

Controladores básicos

Los PLCs básicos son la mejor elección para soluciones en las gamas baja a media, como pueden ser sencillas tareas de packaging. Para este tipo de aplicaciones, SIEMENS cuenta con el autómata S7-1200 donde sus entradas y salidas integradas así como las funciones tecnológicas, permiten implementar soluciones económicas y compactas. Además, su conexión a red es flexible y sencilla mediante las conexiones de comunicación integradas de serie y la posibilidad de añadir opciones adicionales.

Controladores avanzados

Los controladores avanzados son idóneos para aplicaciones de complejidad media y alta, donde se requieren gran número de señales, memoria o alta velocidad de procesamiento, que las aplicaciones básicas no logran alcanzar. Ejemplos de ello podemos encontrar en la industria del automóvil, alimentación y bebida o fabricantes de maquinaria, entre otros.

Además, existen otro tipo de aplicaciones que requieren aún mayor complejidad a nivel técnico como son las que precisan de seguridad integrada, motion o redundancia de equipos en soluciones de alta disponibilidad. Para estos casos, existen controladores específicos, en línea con las necesidades descritas.

Aplicaciones con seguridad integrada

En el caso de las soluciones que requieren seguridad integrada, esto implica garantizar la protección a personas y máquinas. Para ello, se utilizan sistemas de protección que en caso de emergencia paran la instalación inmediatamente. Para este tipo de aplicaciones existen CPUs de seguridad que permiten tener un sistema homogéneo e integrado en el que se tiene todo el diagnóstico en una sola CPU. 

Aplicaciones de motion control

Otras de las aplicaciones típicas en la industria son aquellas que requieren tareas de motion complejas como pueden ser control de Robots SCARA, Pick & Place, control de levas o pórticos. Las CPUs que resuelven este tipo de tareas también son conocidas como “CPUs tecnológicas” por la gran capacidad de procesamiento que tienen, necesario para programar de manera sincronizada los ejes que intervienen en el movimiento de las máquinas.

ILUSTRACIÓN 2: Aplicaciones de motion control. 1500-T

Aplicaciones de alta disponibilidad (sistemas redundantes)

También existen situaciones en las que por la criticidad de la aplicación, no se puede permitir en ningún momento que pare el funcionamiento del sistema. Ejemplos de ello son túneles o la industria de proceso como la industria farmacéutica, alimentación y bebida, nucleares, etc. donde una parada podría suponer consecuencias catastróficas.

Aplicaciones industriales basadas en PC

En la actualidad también existen casos en los que es necesario integrar soluciones industriales en PCs, como son las que requieren integración con bases de datos debido a la cantidad de datos que se procesan o las all-in-one que combinan control, visualización y algoritmos complejos basados en leguajes de alto nivel.

Para dar solución a todas las aplicaciones arriba mencionadas, el controlador ideal es el SIMATIC S7-1500, sucesor de los SIMATIC S7-300 y SIMATIC S7-400, que constituye en la automatización discreta el estándar para las plantas convenciendo por su altísimo rendimiento e innovación así como su versatilidad, ofreciendo CPUs para seguridad integrada, tareas de motion control, redundancia y solución basada en PC.

En el caso de las aplicaciones con seguridad integrada, los controladores de seguridad SIMATIC S7-1500-F permiten procesar simultáneamente el programa estándar y el de seguridad en un mismo controlador. De esta forma, el programa de usuario estándar y el de seguridad se crean con los mismos editores; así, por ejemplo, en el programa de usuario estándar se pueden evaluar datos de seguridad, lo que hace mucho más sencilla la utilización de estas aplicaciones tan complejas para el usuario final.

Si la solución exige control de movimiento avanzado (levas, robots, etc.), SIEMENS ofrece una CPU que satisface estas necesidades, se trata de la CPU S7-1500-T. Además, también existe la posibilidad de combinar soluciones de motion con soluciones con seguridad integrada gracias a las CPUs S7-1500-TF, con las ventajas que esto conlleva. 

Cuando los requerimientos exigen alta disponibilidad, se utilizan CPUs redundantes como son las 1500 R y H, que siempre funcionan por pareja. De esta forma, cuando exista un fallo en una de las dos CPU, la otra toma el control y así se garantiza que nunca habrá una parada inesperada. La diferencia entre una CPU R y H es el tiempo que tarda en tomar el control la CPU de reserva (redundante). En el caso de las H este tiempo es siempre inferior a 100ms.

ILUSTRACIÓN 3: Aplicaciones de alta disponibilidad. 1500-H

Respecto a las soluciones basadas en PC, SIEMENS cuenta con el controlador S7-1500 Software que combina las excelentes características de nuestros autómatas de la gama del S7-1500, con las funcionalidades añadidas que aporta un PC industrial. Todo ello sin que la operación del controlador se vea afectada a nivel de disponibilidad, rendimiento o seguridad por el sistema operativo o aplicaciones. El controlador S7-1500 Software trabaja de forma completamente independiente del sistema operativo del PC, evitando que el controlador interrumpa su operación ante un reinicio o actualización del sistema operativo. Actualmente SIEMENS cuenta con tres modelos de CPU Software, en variantes estándar, safety, tecnológica y tecnológica-safety. 

ILUSTRACIÓN 4: Aplicaciones basadas en PC y seguras. Open Controller y 1500 Software 

No hay que olvidar una de las características más importantes en la actualidad, la conectividad. Cabe destacar que la inmensa mayoría de equipos de la gama SIMATIC incluyen comunicación OPC UA. Esta característica, dota al sistema la posibilidad de poder comunicar con multitud de equipos, ya que OPC es un estándar abierto, soportado por un gran número de equipos en la industria.

Por último, recordar uno de los valores añadidos más importantes de la gama de controladores SIMATIC, su integración en TIA Portal. El concepto TIA (Total Integrated Automation) aúna en una única plataforma de ingeniería la programación de todos los equipos industriales, como autómatas, HMI o variadores de frecuencia, lo que facilita y el optimiza el trabajo en los proyectos.

ILUSTRACIÓN 5: TIA Portal

Por todo lo mencionado, la gama de controladores SIMATIC se convierte en la mejor opción para dar solución a cualquier aplicación en tareas de automatización.

Joaquín Sanz Ferrándiz 

Controladores SIMATIC Product Manager TIA Portal

Págs. 42 a 44.