Técnica de vacío para la fábrica digital

Terminal compacto SCTMi: Gracias a su estructura modular, hasta 16 electroválvulas individuales pueden ser controladas y configuradas de forma independiente. La parametrización se realiza mediante una aplicación. (Imagen: J. Schmalz GmbH)

El generador de vacío eléctrico ECBPi con IO-Link y NFC ha sido desarrollado para la robótica móvil y tareas de manipulación estacionaria con robots colaborativos (Cobots). (Imagen: J. Schmalz GmbH)

Los componentes de vacío se integran rápidamente en el entorno de aplicación a través de interfaces como IO-Link, Ethernet o NFC. Permiten una supervisión continua del proceso, una detección temprana de errores y un mantenimiento planificado y oportuno. (Imagen: J. Schmalz GmbH)

Para que los generadores de vacío eléctricos, los agarres o los actuadores compactos sean visibles para la fábrica inteligente, deben proporcionar datos digitales en tiempo real sobre energía y procesos. Schmalz integra interfaces como IO-Link, Ethernet o NFC en sus componentes de vacío y así crea la base inteligente para la fabricación conectada.

Los sistemas ciberfísicos son los protagonistas de la cuarta revolución industrial. Conectan objetos reales con virtuales, es decir, máquinas con sistemas de procesamiento de información. El nivel de innovación en comparación con la ola de automatización impulsada por electrónica y TI desde los años 70 es la comunicación entre sistemas. Gracias a ella, se pueden realizar control de energía y procesos, así como mantenimiento predictivo, siempre que los dispositivos cuenten con las interfaces correspondientes.

Especialmente para la conectividad en la automatización de vacío, la empresa J. Schmalz GmbH desarrolla componentes de vacío que no solo capturan y envían datos relevantes de energía y rendimiento a la nube, sino que también los supervisan y analizan. Gracias a interfaces IO-Link o Ethernet industrial, los dispositivos inteligentes en campo logran una comunicación continua desde el nivel de sensores y actuadores hasta el control superior (PLC) y más allá en el nivel de gestión. La comunicación funciona en ambas direcciones: además de transmitir datos sobre el estado o consumo de energía, también se pueden modificar parámetros y transferirlos al dispositivo inteligente en campo a través del control.

Además de la interfaz IO-Link y Ethernet industrial, Schmalz integra en sus componentes de vacío inteligentes una interfaz NFC (Near Field Communication). Para intercambiar información de forma inalámbrica en distancias cortas, se realiza un acoplamiento punto a punto entre el dispositivo inteligente en campo y el dispositivo móvil compatible con NFC del usuario. Para la transmisión, no se necesita una fuente de energía propia en el componente. En su lugar, se incorpora una bobina que se activa mediante el teléfono inteligente. La bobina induce una tensión en un procesador, que luego transmite su información a través de una antena. De este modo, el usuario puede leer directamente en su teléfono datos de proceso, así como información de mantenimiento y servicio. El dispositivo habla prácticamente en claro con el usuario: en caso de parada, proporciona indicaciones claras sobre la causa del error en lugar de códigos de error crípticos. También es posible parametrizar el componente a través del teléfono inteligente. Para ello, Schmalz ha programado la app ControlRoom. Los cambios de parámetros realizados mediante NFC pueden transmitirse directamente al dispositivo o copiarse de uno a otro.

Otra ventaja del NFC es la asignación directa del producto al teléfono inteligente. Dos dispositivos solo se conectan en una distancia muy corta, de máximo dos centímetros. Así, el usuario puede estar seguro de no parametrizar accidentalmente dispositivos cercanos.

De la corriente de aire al flujo de datos

El beneficio de la digitalización a nivel de componentes para la aplicación de vacío se ilustra con el ejemplo del terminal compacto SCTMi. Este combina hasta 16 generadores de vacío individuales en una unidad compacta que solo cuenta con una conexión eléctrica y una de aire comprimido. Schmalz permite así la manipulación simultánea y autónoma de diferentes piezas con un solo sistema. El vacío se genera con una boquilla Venturi y se detecta con un sensor. El usuario puede consultar el valor exacto del vacío a través de los datos de proceso IO-Link o en la pantalla del generador.

A través de los datos de proceso cíclicos, también se controlan los éyectores y se reportan de vuelta información actual del SCTMi. Además, el usuario puede acceder a valores de ajuste, parámetros, así como datos de medición y análisis mediante la conexión IO-Link. Las funciones de diagnóstico y pronóstico de los componentes de vacío también proporcionan información sobre el estado de la planta y detectan tendencias en calidad y rendimiento. Cuando se transmiten a una nube interna o externa, los datos se procesan y analizan, generando un valor real añadido: si el sistema detecta valores en tendencia o cambios progresivos fuera de los límites, puede mostrarlos rápida y claramente al usuario. Por ejemplo, el sistema verifica la fuga y la presión de estancamiento para las evaluaciones predictivas de mantenimiento.

Los eventos de monitoreo de condición se activan, por ejemplo, cuando los valores de presión de estancamiento difieren, los tiempos de evacuación de los éyectores superan los límites o las tensiones de los sensores están fuera del rango de trabajo. La función de monitoreo de energía controla el consumo energético de los sistemas de vacío conectados. Esta supervisión se basa en el consumo de aire medido, que se calcula considerando la presión del sistema y el tamaño de la boquilla. Los usuarios pueden establecer un valor de presión externo a través de los datos de proceso IO-Link. Cuando este valor está disponible, el émbor puede medir además del porcentaje, también el consumo absoluto de aire.

Integración rápida

Gracias a estas múltiples funciones, el usuario puede mantener su planta de manera eficiente, evitar paradas no planificadas y aumentar la disponibilidad de la planta. Pero IO-Link también le ofrece ventajas decisivas en la integración del terminal compacto en el entorno del sistema: Schmalz proporciona un archivo de configuración IO-Link completo, el IODD (Descripción del Dispositivo IO), que incluye información sobre identificación, parámetros del dispositivo, datos de proceso y diagnóstico, así como propiedades de comunicación. También se simplifica el intercambio de dispositivos, ya que el protocolo IO-Link incluye un automatismo para la transferencia de datos. Cuando se reemplaza un dispositivo por uno nuevo del mismo tipo, los parámetros de configuración del antiguo se almacenan automáticamente en el nuevo por el maestro.

El terminal compacto SCTMi forma parte del programa en constante crecimiento de dispositivos inteligentes en campo. Sus datos de proceso y estado hacen posibles conceptos de Industria 4.0. Los usuarios se benefician de una puesta en marcha rápida, operación confiable y menor riesgo de fallos. Además de los actuadores compactos específicos, Schmalz también ha equipado el interruptor de presión de vacío electrónico VSi — que mide y supervisa presiones inferiores y superiores en sistemas de automatización y manejo —, así como el agarre especializado SNGi-AE y el generador de vacío eléctrico ECBPi con IO-Link y NFC para la fábrica digital.