Utilice módulos sólidos para acercar la E/S industrial a la máquina

Cuando empecé a trabajar en sistemas de control, la entrada/salida (E/S) solía estar centralizada en unos pocos gabinetes de control. Eso podría haber sido suficiente en la época de los analógicos (sí, estoy mostrando mi edad), pero los sistemas de control modernos deben gestionar más puntos finales en entornos cada vez más diversos. Como resultado, muchos diseñadores están optando por E/S remota montada en máquinas.

Cómo funciona la E/S remota montada en máquina

Como su nombre indica, este enfoque reubica los módulos de E/S desde la cabina de control y los monta sobre o cerca de los sensores y actuadores a los que se conectan. Estos módulos de E/S distribuidos ofrecen varios beneficios interesantes:

• Reducción de costos de cableado: Las E/S montadas en máquina reducen la necesidad de largos y complejos tramos de cable, reduciendo tanto los costos de materiales como de mano de obra.
• Ahorro de espacio: Los gabinetes de control más pequeños facilitan agregar más E/S en entornos con espacio limitado.
• Soporte para la Industria 4.0: Estos módulos permiten la recopilación y diagnóstico de datos en tiempo real para lo que antes eran simples sensores y actuadores.

Debido a que la E/S remota montada en máquina carece de la protección de un gabinete, debe ser resistente para soportar entornos hostiles. La nueva serie ADAM-200PN de Advantech demuestra cómo se logra esto:

• Diseño sólidos: Los módulos tienen una clasificación IP67 para resistencia a la entrada de polvo y agua. Operan en un rango de temperatura de -40 a 60 °C y están diseñados para entornos exigentes de transporte e industriales, con cumplimiento de la norma EN 50155 y pruebas de vibración/choque para aplicaciones de alta vibración.
• Conectores M12: Los módulos soportan conectores M12 de bloqueo rápido por tornillo y push-pull para una instalación rápida y segura. Los conectores codificados D, A y L aseguran que los cables adecuados se utilicen para red, E/S y alimentación, respectivamente.
• Múltiples opciones de montaje: Se sostienen montajes frontales, laterales y directos a máquina para una instalación sin gabinetes.

El ADAM-250PN-A (Figura 1) es el primer miembro de la serie ADAM-200PN. Cuenta con 16 canales digitales de E/S configurables, con soporte para entradas digitales de sumidero IEC 61131-2 Tipo 3 y salidas digitales de respuesta rápida para una señalización industrial fiable. Para la conectividad de red, el módulo soporta de forma nativa tanto PROFINET como Modbus/TCP, garantizando compatibilidad con una amplia gama de controladores Ethernet industriales.

Figura 1: El ADAM-250PN-A proporciona dos puertos Ethernet y de alimentación, y 16 canales de E/S, todos a través de conectores M12. (Fuente de la imagen: Advantech)

Cómo el ADAM-250PN-A soporta la E/S distribuida a gran escala

Una característica clave del ADAM-250PN-A es su soporte para el encadenamiento (Figura 2). El módulo proporciona dos puertos Ethernet y un interruptor integrado, lo que permite conectar varios módulos en serie. Esto puede reducir significativamente el cableado en comparación con una topología en estrella, en la que cada módulo requiere su propio cable de conexión directo a la cabina de control.

Figura 2: Las conexiones Ethernet en cadena y alimentación permiten colocar múltiples módulos de E/S distribuidos cerca de dispositivos de campo mientras se reducen los cables domésticos hacia el gabinete de control. (Fuente de la imagen: Advantech)

La alimentación también puede encadenarse usando los puertos de E/S de 24 voltios CC (VCC) del módulo, sujeto al presupuesto de energía normal y a las consideraciones de caída de voltaje.

El módulo también suministra energía a sensores, actuadores y codificadores desde cada puerto de E/S, organizados en dos dominios de potencia: U_S para el sistema y el sensor de alimentación, y U_A para el actuador y la fuente de carga. Esto simplifica aún más el cableado al reducir la necesidad de fuentes de alimentación locales separadas. U_S half puede emitir hasta 0.5 amperios (A) por canal. U_S half puede emitir hasta 2 A por canal, permitiendo al módulo accionar directamente dispositivos como válvulas solenoides, contactores de corriente continua y luces indicadoras.

Además, el módulo proporciona diagnósticos de E/S y alimentación, indicación de estado del LED y comportamiento configurable de salida durante fallos del controlador. Estas características importan en sistemas distribuidos porque los fallos ya no se concentran en un solo gabinete. En su lugar, los técnicos necesitan indicadores locales y visibles en la red para identificar rápidamente problemas de cableado, alimentación y a nivel de canal.

Aplicaciones que se benefician de E/S montada en máquina

Gracias a su capacidad de encadenar, el ADAM-250PN-A es especialmente adecuado para implementaciones donde sensores y actuadores están distribuidos en grandes lugares. Las turbinas eólicas y otros activos de energía renovable son buenos ejemplos, ya que estas instalaciones a gran escala pueden beneficiarse de una reducción significativa en la complejidad del cableado.

El uso de conectores M12 hace que el módulo sea una buena opción para equipos que se reconfiguran o trasladan con frecuencia, ya que permiten una conexión y desconexión rápidas. Ejemplos incluyen sistemas de manipulación de materiales al aire libre, grúas portuarias y automatización portuaria.

Incluso cuando el ADAM-250PN-A se instala en un gabinete, su diseño sólido sigue aportando beneficios. Por ejemplo, dado que el módulo de E/S no requiere un entorno limpio, seco y libre de vibraciones, los diseñadores pueden relajar algunos requisitos del gabinete. Esto es una consideración importante para áreas como los laterales de vías férreas y las zonas de lavado de alimentos y bebidas.

Conclusión

A diferencia de mi yo más joven, los diseñadores actuales de control y automatización ya no están confinados a enormes gabinetes de control con cables conectados desde cada sensor y actuador. Los módulos de E/S montados en máquina, como el sólido Advantech ADAM-250PN-A, pueden simplificar el cableado, permitir instalaciones más flexibles y acercar la conectividad industrial Ethernet a la máquina.