La combinación de control de movimiento y tecnologías de inteligencia artificial abre nuevas posibilidades en la automatización industrial

En un entorno industrial cada vez más dinámico y competitivo, la flexibilidad, la escalabilidad y la conectividad se convierten en pilares obligatorios para el mantenimiento de la excelencia operativa. En este contexto, las soluciones motion control evolucionan hacia sistemas más inteligentes, conectados y distribuidos. Desde servos y motores hasta actuadores y controladores avanzados, el uso de estas tecnologías simplifica el desarrollo de maquinaria, acelera su puesta en marcha y optimiza el rendimiento operativo de forma sostenible y eficiente. Este reportaje pretende analizar las tendencias tecnológicas, los componentes clave y las estrategias de integración que están definiendo el presente y el futuro del control de movimiento en la industria.

PREGUNTAS

1. ¿Cómo están evolucionando los actuadores (servos y motores eléctricos) en términos de inteligencia, conectividad y autodiagnóstico?

2. ¿Cómo contribuyen la inteligencia artificial y el aprendizaje automático a la optimización dinámica del movimiento?

3. ¿Qué impacto tiene la conectividad en la capacidad de respuesta y la flexibilidad de los sistemas de movimiento?¿Cuáles son los protocolos más habituales y orientados a este tipo de aplicaciones?

4. ¿Cuáles son las principales innovaciones recientes de sus sistemas motion en el contexto Industrial 4.0?

1. Los actuadores han experimentado una transformación significativa en los últimos años. Ya no son simples elementos de ejecución, sino componentes inteligentes que aportan información de valor al sistema de control. En Beckhoff, esta evolución se traduce en servomotores y sistemas de accionamiento con electrónica integrada, sensores avanzados y capacidades de autodiagnóstico. 

Mediante EtherCAT, la comunicación en tiempo real permite obtener datos precisos sobre el estado del motor —como temperatura, vibración o par— y aplicar estrategias de mantenimiento predictivo con gran eficacia. Además, los drivers incorporan información detallada sobre consumos eléctricos (intensidades, voltajes, potencias), lo que posibilita la monitorización y análisis energético de cada eje o conjunto de actuadores. Estos datos, cada vez más demandados en la industria, son esenciales para avanzar hacia máquinas energéticamente eficientes y sostenibles, optimizando tanto el rendimiento como el consumo global del sistema.

2. La combinación de control de movimiento y tecnologías de inteligencia artificial abre nuevas posibilidades en la automatización industrial. Con las funcionalidades de TwinCAT Machine Learning, Beckhoff ofrece la posibilidad de ejecutar modelos de IA directamente en el controlador, sin necesidad de sistemas externos.

De esta forma, los algoritmos pueden ajustar parámetros de control, trayectorias o aceleraciones en tiempo real, optimizando el rendimiento del sistema ante variaciones en la carga o el entorno. El resultado es un movimiento más eficiente, preciso y sostenible, con menor desgaste mecánico y un aprovechamiento óptimo de los recursos energéticos.

Además, la integración de datos procedentes de sensores —como los de vibración, temperatura o par— permite detectar anomalías o desviaciones mínimas que pueden anticipar fallos mecánicos. Mediante modelos de mantenimiento predictivo, es posible identificar posibles averías en etapas muy tempranas, planificar intervenciones de forma proactiva y evitar paradas no programadas.

3. La conectividad es un elemento esencial en el diseño de sistemas de movimiento modernos. La sincronización precisa de ejes y actuadores distribuidos requiere una comunicación determinista de alta velocidad. EtherCAT, desarrollado por Beckhoff, se ha consolidado como referencia en aplicaciones de motion control gracias a su capacidad para ofrecer tiempos de ciclo extremadamente bajos y sincronización en el rango de microsegundos.

Estos tiempos tan reducidos permiten implementar controles de posición más precisos y dinámicos, incluso en arquitecturas distribuidas con múltiples ejes, lo que se traduce en un movimiento más suave, estable y eficiente. Su arquitectura abierta y escalable facilita la integración con dispositivos de distintos fabricantes y la combinación con estándares como OPC UA o MQTT para la comunicación vertical hacia sistemas de gestión o la nube.
 

Este enfoque favorece la creación de sistemas modulares, interconectados y preparados para la Industria 4.0, donde la adaptabilidad y la disponibilidad de datos en tiempo real son clave.
 

4. Beckhoff continúa impulsando la innovación en control de movimiento con soluciones que integran hardware y software en una única plataforma abierta. Entre las tecnologías más representativas para aplicaciones con motion destacan:
 

• Servomotores AM8000 con Smart System Diagnosis (B/SSD): equipados con sensores integrados de vibración, humedad y temperatura, permiten monitorizar en tiempo real el estado del sistema y del motor. Su total integración con TwinCAT Analytics posibilita el registro y evaluación de datos históricos y en vivo, favoreciendo estrategias de mantenimiento predictivo y una mayor disponibilidad de la máquina. Gracias a la tecnología One Cable Technology, no se requieren sensores ni cableados adicionales, reduciendo costes y simplificando el diseño.
   
• TwinCAT Motion, TwinCAT Analytics y TwinCAT Machine Learning, que integran control, análisis de datos y algoritmos inteligentes en una única plataforma de ingeniería.

• XPlanar: sistema de transporte basado en levitación magnética, que permite mover “movers” de forma libre y sin contacto, con seis grados de libertad, ideal para líneas de producción flexibles y entornos limpios.
   
• XTS (eXtended Transport System): solución mecatrónica que combina las ventajas del motor lineal y rotativo, ofreciendo diseños de máquina compactos, modulares y de alto rendimiento.

Estas innovaciones encajan plenamente con la visión de la Industria 4.0, donde la conectividad, la digitalización y el análisis avanzado de datos son la base para crear sistemas de producción más inteligentes, eficientes y sostenibles.

Al integrar sensores, comunicación en tiempo real y analítica en una misma plataforma, Beckhoff facilita el desarrollo de máquinas conectadas, autodiagnosticables y adaptativas, preparadas para los desafíos de la industria moderna.

1. Los servomotores Brushless DC que ofrecemos en Elmeq, fabricados por Dunkermotoren, están evolucionando hacia soluciones cada vez más inteligentes, conectadas y autónomas. Bajo el concepto ‘More than motors’, estos actuadores integran el driver de potencia directamente en el motor, lo que permite ejecutar funciones avanzadas sin necesidad de componentes externos.

Además, incorporan funciones de seguridad, compatibilidad con todos los protocolos de comunicación industrial, y una estructura modular que facilita la integración de frenos, encoders y reductores de precisión, optimizando la solución de movimiento según cada aplicación.

Como complemento, hemos lanzado la plataforma Nexofox, que ofrece un ecosistema de servicios digitales para entornos IIoT, incluyendo herramientas para automatización, seguridad, comunicación y mantenimiento predictivo. Esta plataforma permite monitorizar el estado del sistema, anticipar posibles fallos y facilitar la integración en arquitecturas industriales conectadas.
 

2. Actualmente, observamos una creciente aplicación de la inteligencia artificial en tareas de percepción del entorno, lo que permite tomar decisiones más precisas sobre el movimiento a realizar. Sin embargo, todavía no se está utilizando ampliamente la IA para programar, controlar y ejecutar directamente la actuación, debido a las limitaciones en la precisión y fiabilidad de las herramientas disponibles. La evolución en este campo será clave para futuras mejoras en la autonomía y adaptabilidad de los sistemas de movimiento.

3. Aunque CANopen sigue siendo el más utilizado por nuestros clientes, observamos una tendencia creciente hacia la adopción de PROFINET y EtherCAT, especialmente en aplicaciones que requieren mayor velocidad y sincronización. Ethernet/IP, por su parte, tiene una presencia más limitada, aunque sigue siendo relevante en ciertos entornos industriales.
 

4. Nuestra gama de sistemas motion, especialmente las series dMove y DPro, incorpora múltiples innovaciones clave que responden a los desafíos de la Industria 4.0:
 

• Electrónica integrada: Todos los modelos cuentan con driver integrado y compatibilidad con protocolos de comunicación avanzados como CANopen, PROFINET, EtherCAT y Ethernet/IP, lo que facilita su integración en entornos industriales conectados.
   
• Arquitectura modular: Permite la incorporación de encoders adicionales, frenos Power ON / Power OFF, y una amplia variedad de reductores planetarios, adaptándose a múltiples aplicaciones con gran flexibilidad.
   
• Funciones de seguridad avanzadas: De serie incluyen STO SIL2, y como novedad destacada, la versión dSafe añade funciones como:
  • Parada segura (SS1)
  • Velocidad segura (SLS)
  • Control de freno seguro (SBC)
  • Comunicación segura mediante FSoE y PROFIsafe
     
• Programabilidad local: Incorporan un microcontrolador programable en C, que permite desarrollar scripts y funciones personalizadas directamente en el motor, sin necesidad de recurrir al PLC, lo que agiliza la implementación de lógica de control.
   
• Conectividad digital y mantenimiento predictivo: Están preparados para trabajar con Nexofox, la plataforma digital de Dunkermotoren, que ofrece:
  • Motion Code: programación lógica directa en el motor
  • Uso de sensores integrados para mantenimiento predictivo
  • Monitorización en la nube en tiempo real
  • Control remoto de los sistemas
  • Creación de gemelos digitales
  • Integración en sistemas IIoT existentes mediante Nexolink

Estas innovaciones posicionan nuestros sistemas motion como soluciones inteligentes, seguras y altamente conectadas, alineadas con los principios de la Industria 4.0.

1. Hace un tiempo se les llamaba simplemente ‘amplificadores’, luego ‘servos’, y hoy podemos hablar de ‘actuadores inteligentes’. La evolución tecnológica ha transformado profundamente su uso. En los primeros años, la mejora en precisión y repetibilidad, gracias a chipsets de alto rendimiento con mayor resolución y potencia de cálculo, posicionó a los actuadores como componentes de alta gama, reservados para aplicaciones ‘premium’.
 

Con el tiempo, la inteligencia interna fue incorporando funciones embebidas que compensaban las limitaciones de los antiguos buses de campo. Así, los servos comenzaron a emplearse en tareas extremadamente rápidas como el control e-cam o la captura en las que el control de movimiento tradicional no era suficiente. Esto permitió extender su uso también a aplicaciones estándar, impulsadas por el rápido retorno de inversión derivado del incremento en la productividad de las máquinas.

Hoy, con la consolidación de los buses de campo basados en Ethernet, como EtherCAT o Profinet, se ha logrado una integración fluida y homogénea entre todos los componentes del ecosistema de automatización. Desde la perspectiva de un servo, esta mejora en la comunicación representa un salto funcional enorme: el controlador principal puede conocer y decidir en tiempo real lo que ocurre en cada actuador, sin límites para aplicaciones multieje. El valor de los datos es evidente. Tener múltiples dispositivos capaces de comunicarse entre sí permite aprovechar lo mejor de cada uno y construir una red de datos inteligente. Durante la vida útil del producto, estas funcionalidades son clave: durante la puesta en marcha, la inteligencia local reduce costes y tiempo de configuración mediante auto-tuning, filtros adaptativos y modelado de cargas; durante la operación, los actuadores cooperan con el controlador principal para evaluar la ‘salud’ del sistema mediante autodiagnóstico. 

El autodiagnóstico es un factor clave para minimizar los tiempos de inactividad y obtener un análisis preciso de las causas en caso de fallo. Además, las funciones de diagnóstico y mantenimiento preventivo son esenciales para garantizar la fiabilidad y durabilidad que exigen los usuarios finales.

2. Más allá del diseño del producto, la inteligencia artificial puede aplicarse en distintas etapas del ciclo de vida del actuador una vez está en el mercado. Cualquier ingeniero de motion sabe que el dimensionamiento es un proceso recursivo de optimización entre la dinámica del movimiento, el motor seleccionado y el coste del sistema. En esta fase, la IA puede reducir considerablemente el tiempo de ingeniería, optimizando configuraciones que antes requerían iteraciones manuales.
 

El aprendizaje automático es otro pilar fundamental. Muchas máquinas trabajan con perfiles de movimiento predefinidos según escenarios de peor caso; el machine learning permite ajustar dinámicas en tiempo real, planificar trayectorias más eficientes y equilibrar el rendimiento con el consumo energético a lo largo de toda la vida útil de la máquina.
 

Además, estas tecnologías permiten detectar anomalías o comportamientos fuera de norma, lo que facilita un mantenimiento predictivo más preciso, reduciendo paradas no planificadas y extendiendo la vida útil de los equipos.

3. Los datos son el ‘nuevo oro’ en sistemas de motion. La conectividad se ha convertido en un elemento crucial para construir un ecosistema de motion integrado, flexible y escalable.

Hoy es posible elegir los mejores componentes del mercado e integrarlos en una plataforma unificada de movimiento gracias a protocolos abiertos y estandarizados como EtherCAT o Profinet.

En Delta, nuestro enfoque de diseño es claro: ofrecemos servodrives con protocolos de comunicación embebidos, listos para integrarse en distintas arquitecturas de control.

Y mirando hacia el futuro, estamos preparando servodrives con múltiples protocolos disponibles en un mismo dispositivo, lo que ofrecerá una flexibilidad total al usuario y facilitará la integración en ecosistemas industriales híbridos.

4. Entre las innovaciones más recientes, podemos destacar nuestro actuador A3-EP, que integra funcionalidades propias de la Industria 4.0, como:

• Plataforma de seguridad.
• Nodo IoT mediante conexión Ethernet.
• Conectividad remota completa a través de EoE (Ethernet over EtherCAT) y FoE (File over EtherCAT)

Estos avances representan un gran paso adelante en comunicación e integración.

Hoy, los actuadores pueden conectarse plenamente a cualquier red, sin limitaciones para la recogida de datos, diagnóstico o soporte técnico remoto. Además, Delta puede ofrecer soluciones de ‘safe motion’, garantizando la seguridad de los operarios sin comprometer el rendimiento del sistema.

1. Los actuadores eléctricos son inherentemente elementos con alta conectividad y autodiagnóstico, puesto que ofrecen en tiempo real los parámetros básicos del movimiento: posición, velocidad, aceleración y fuerza. Hay una evolución hacia soluciones cada vez más sencillas de integrar, con el objetivo de minimizar los tiempos y costes asociados a tareas como el cableado, la configuración, la programación o la puesta en marcha. En esta línea, SMC ya dispone de actuadores eléctricos que pueden controlarse de forma tan sencilla como un actuador neumático, como es el caso de la serie EQ.

3. Actualmente, los protocolos de comunicación industrial más extendidos en el mercado son Profinet, Ethernet/IP y EtherCAT, los cuales concentran la gran mayoría de las nuevas instalaciones. Además, existen protocolos específicos para aplicaciones de motion control, diseñados para entornos de alta densidad de sistemas de sincronización e interpolación o automatización avanzada.

Por otro lado, tecnologías como la comunicación industrial Wireless de SMC o IO-Link están ganando relevancia como soluciones eficaces para abordar desafíos relacionados con el cableado, tales como la fatiga, largas distancias o la flexibilidad.

4. Recientemente, hemos desarrollado un nuevo concepto de controlador en configuración en bloque (serie JXD), que permite controlar hasta 16 actuadores desde un único nodo de comunicación. Este diseño modular optimiza el espacio disponible, agiliza la puesta en marcha, el reinicio y conecta y controla sin esfuerzo múltiples actuadores eléctricos simplificando la configuración del sistema. Cada controlador identifica automáticamente el actuador conectado, sin necesidad de parametrización manual, lo que se traduce en un considerable ahorro de tiempo tanto en la puesta en marcha como en tareas de mantenimiento o sustitución.

Otra solución destacada es la integración del controlador directamente en el propio actuador (serie EQ). Esta solución elimina la necesidad de ubicar el controlador externamente y reduce aún más el cableado, lo que resulta especialmente ventajoso en aplicaciones donde los actuadores están alejados del cuadro de control, como en garras de robots o sistemas móviles.

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Este artículo aparece publicado en el nº 566 de Automática e Instrumentación págs 66 a 70