La mayoría de los controladores industriales, como los controladores lógicos programables (PLC) y los controladores de automatización programables (PAC), pueden manejar funciones básicas como el control en tiempo real de las conexiones discretas y analógicas de entrada/salida (E/S). De hecho, este tipo de funcionalidad viene con la mayoría de los controladores, y el enfoque se centra principalmente en la capacidad del número de puntos de E/S que se pueden manejar, lo que generalmente es fácil de determinar.
Para acomodar mejor la implementación del Internet industrial de las cosas, cuando compran controladores industriales, las empresas deben considerar otras características avanzadas, como el procesamiento de datos, la comunicación y el control de alta velocidad. Comprender cómo implementar las características necesarias en un controlador y cómo las nuevas características mejorarán el diseño puede ayudar a las empresas manufactureras a mejorar la eficiencia.
Funcionalidad de procesamiento de datos
Los controladores modernos con programación de nombres de marcado avanzado a menudo ofrecen una variedad de características de procesamiento de datos, incluido el registro de datos incorporado. Algunos controladores avanzados también pueden interactuar con las bases de datos estándar en sistemas de nivel empresarial, como los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP).
Registrar datos directamente en un dispositivo de almacenamiento USB conectado al controlador es una característica importante y a menudo es un requisito en muchas aplicaciones. Los controladores con capacidades de registrador de datos generalmente admiten unidades de lápiz USB formateadas o mini tarjetas SD con hasta 32 GB de almacenamiento cada una.
El registro de datos generalmente se basa en eventos o programación. Los eventos se desencadenan por cambios en el estado, como las transiciones de estado de datos de tipo booleano. El registro de datos programado se establece a intervalos regulares, por ejemplo, cada minuto, cada hora, cada día o cada mes.
El número de tokens que se puede registrar generalmente es limitado, pero al menos 50 valores de tokens deben configurarse para cada envío o pieza activada. Los errores del sistema también deben almacenarse junto con la hora y la fecha en que ocurrió el error o el evento. Los nombres de archivo de registro deben ser configurables o generados automáticamente en función de las preferencias del usuario.
Además de registrar datos localmente, algunos controladores pueden comunicarse con los sistemas empresariales de TI. Un servidor OPC conectado al controlador es un ejemplo. El servidor puede recopilar datos en tiempo real de los controladores en el piso de la planta y recuperar, agregar, eliminar y actualizar los registros de datos en una base de datos estándar. Esto se logra al admitir conexiones a bases de datos compatibles con Microsoft Access, servidores de lenguaje de consulta estructurado (SQL) o abrir la conectividad de la base de datos (ODBC).
Algunas herramientas de software en el mercado permiten al usuario establecer una conexión entre el sistema empresarial de TI y el PLC para que los datos se puedan recopilar del PLC y almacenarse en una base de datos. El esfuerzo de configuración para estos servidores suele ser mínimo y los usuarios pueden configurarlos para recopilar solo los datos necesarios para sus procesos.
Estas funciones de bases de datos proporcionan aplicaciones prácticas para el seguimiento del movimiento del material y las métricas de producción. Un controlador que realiza tareas de producción reales puede rastrear el progreso del piso de fábrica para garantizar la optimización del tiempo de fabricación. También puede rastrear el consumo de material. Esta información se puede utilizar para ajustar el inventario para garantizar que los materiales tengan suficiente suministro cuando sea necesario.
Al registrar los datos de producción a medida que se fabrican piezas o productos, estas características también se pueden usar para rastrear el estado de un producto de principio a fin. Al guardar el estado del producto final, la función de sello de fecha/hora incorporada de la base de datos se puede utilizar para cumplir con los requisitos de garantía de calidad o auditoría.
Características de comunicación
Otra característica importante a considerar al seleccionar un controlador de automatización son las capacidades de comunicación. Múltiples puertos de comunicación Ethernet y serie deben estar disponibles para una fácil integración con interfaces de máquina humana (HMI), unidades de motor y otros dispositivos.
Estos puertos Ethernet de alta velocidad también se pueden usar para redes de sistemas de pares (P2P) o de sistemas comerciales. El soporte para los protocolos Ethernet/IP y ModBUSTCP/IP Ethernet también es importante.
Al mismo tiempo, el controlador debe proporcionar otros puertos de comunicación para USB in/USB Out, Mini-USB, Mini-SD, E/S remotas, RS -232 y RS -485.
Estas conexiones permiten acceso simple a la programación, conexión a dispositivos de alta velocidad, como unidades e integración con la interfaz de máquina humana (HMI) supervisora del operador. También admiten el envío del correo electrónico, el escáner/cliente y las conexiones adaptador/servidor, y otras funciones de comunicación para el acceso remoto.
Aplicaciones de monitoreo remoto que permiten a los usuarios conectarse al controlador utilizando un enlace Wi-Fi o red celular. Los usuarios remotos pueden monitorear el controlador local configurando etiquetas de usuario para acceso remoto dentro de la base de datos de etiquetas.
En las configuraciones de hardware relacionadas con el acceso remoto, donde la funcionalidad remota debe estar habilitada, los controladores modernos deben tener seguridad incorporada y la etiqueta correspondiente en la base de datos debe seleccionarse para habilitar el acceso remoto. Además, como es cierto para cualquier dispositivo al que se pueda acceder desde Internet, es muy recomendable que se use un firewall para la seguridad. Aunque la función de acceso remoto del controlador puede y debe configurarse con protección de contraseña, una conexión de red privada virtual (VPN) segura y cifrada es una mejor opción debido a los riesgos de seguridad de Internet.
Otra característica de protección asociada con el acceso al controlador remoto es la configuración de separación de la cuenta y las direcciones IP, que permite que un usuario cargue, descargue o edite un programa para una conexión de acceso remoto dada. Una cuenta no debe permitir tanto el monitoreo remoto como la modificación del programa.
El controlador debe admitir el monitoreo remoto de las aplicaciones e incluir la seguridad necesaria. Los usuarios autorizados deberán conectar un teléfono inteligente o tableta al controlador para su monitoreo remoto a través de una conexión Wi-Fi o celular.
La funcionalidad adicional del servidor web en el controlador puede permitir la resolución remota de problemas de problemas a través de etiquetas de sistema, registros de errores e historial de eventos, y permitir a los usuarios remotos inspeccionar los archivos de datos registrados en el disco duro del controlador o la tarjeta mini-SD.
Características de control de alta velocidad
Otra característica de referencia importante para seleccionar un controlador moderno es la capacidad de controlar el movimiento y otras aplicaciones de alta velocidad. La realización de estas funciones requiere E/S de alta velocidad, así como un procesador poderoso y la capacidad de priorizar tareas de alta velocidad.
Mientras que algunos controladores ofrecen coordinación entre múltiples ejes de movimiento, el movimiento coordinado entre incluso dos ejes generalmente requiere hardware especial y características de controlador incorporadas. Primero, se requieren módulos de salida de alta velocidad y módulos de entrada de alta velocidad. El módulo de salida de alta velocidad genera comandos de pulso y dirección para ordenar la unidad de servo para controlar dos o más servomotores. Estos comandos de pulso y dirección pueden controlar una variedad de aplicaciones, como el movimiento de eje XY de costura, costura y coordinado.
La función de registro también se puede utilizar para los comandos de movimiento generados por el módulo de salida de alta velocidad. La función de registro puede usar las E/S incorporadas del módulo para activar múltiples eventos basados en posiciones internas y externas. A través de las entradas del módulo de entrada de alta velocidad, las señales de los sensores pueden activar el inicio o la parada del movimiento, capturar la posición de retroalimentación del codificador o encender/apagar o salidas de pulso.
Interruptores de tambor programables (PDS) e interruptores de límite programables (PLS), proporcionan capacidades de control de alta velocidad adicionales. Los PD, como los codificadores, son capaces de monitorear y controlar múltiples dispositivos a tasas de hasta 1 MHz. Estas señales de entrada se utilizan para coordinar y controlar las salidas a una velocidad de decenas de miles de veces por segundo. Este tipo de configuración de hardware proporciona un control de movimiento preciso y preciso independiente del tiempo de escaneo del controlador, que puede variar según la carga del procesador.
La instrucción PLS funciona de manera similar a una leva giratoria mecánica con interruptores de límite, pero la forma virtual de la leva se puede controlar en tiempo real. Dado que esta función generalmente funciona con entradas de alta velocidad, es completamente independiente de la carga del procesador y los tiempos de escaneo asociados, lo que proporciona un momento preciso y repetible para aplicaciones de alta velocidad.
Al seleccionar PLC, PAC y otros controladores industriales, los usuarios deben considerar el control y los requisitos de E/S que van más allá de la funcionalidad básica. Para muchas aplicaciones, los controladores también deben tener extensas capacidades de registro de datos y comunicación, así como control para aplicaciones de alta velocidad, como movimiento coordinado.