Integración de sensores IO LINK a una infraestructura de comunicación Ethernet/IP

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se realizó la integración de dos diferentes protocolos de comunicación industrial: IO-Link y EtherNet/IP. Para ello se desarrolló una red Ethernet con topología en estrella en la cual se integraron un Controlador de Automatización Programable (PAC), un variador de frecuencia, un módulo de entradas y salidas remotas y los sensores inteligentes con el maestro IO-Link. Inicialmente se diseñó la distribución de los dispositivos dentro de un tablero de control y el cálculo de las protecciones de cada dispositivo en donde posteriormente se colocaron cada uno de ellos. Una vez realizada la distribución de los elementos que integran la red se llevó a cabo el cableado del tablero de control. Se realizaron pruebas como: verificar la continuidad de los conductores y que la tensión de alimentación en cada componente de la red fuera la correcta. Se realizaron otras pruebas en el tablero por medio del PAC para verificar que sus entradas y salidas analógicas y digitales, estuvieran en correcto funcionamiento. Se elaboraron pruebas en el Studio 5000 para analizar el funcionamiento de cada sensor inteligente, observando que cada uno reserva áreas de memoria dentro del PAC. Sin embargo, antes de realizar las pruebas de cada sensor se recurrió al manual de operación de cada uno para saber configurarlos. Posteriormente se estructuró la secuencia del proceso, planteando tres modos de operación: automático, manual y modo mantenimiento. En el modo automático se propuso una secuencia en la que existen dos etapas de sensado. Ambas etapas tienen el mismo principio de operación; el sensor inductivo detecta la tapa metálica de la botella y el sensor infrarrojo detecta la botella. En la primera etapa si se detecta una botella sin tapa se disminuye la velocidad de banda para que en ese lapso de tiempo se retire la botella sin tapa. En caso de que no se retire la botella pasa a la siguiente etapa de sensado en la que se contabiliza la botella defectuosa y se muestra el conteo en una HMI que posteriormente se realizó. En el modo manual se verifica la funcionalidad de los elementos del proceso, como el motor de la banda, los sensores inteligentes y el variador de frecuencia. En caso de presentarse una falla en alguno de los componentes se visualizará en la HMI una alerta indicando el tipo de falla presente. Además, se puede operar el proceso de manera remota y variar la frecuencia del motor como el operador lo indique. En el modo mantenimiento se puede detener el proceso en cualquier momento. Mientras éste se encuentre activo no se podrá arrancar de nuevo el proceso. Éste modo también tiene la función de indicar a qué dispositivo se le hace el mantenimiento. Terminada la programación se realizó el diseño de la interfaz (HMI) para el monitoreo del proceso. Al desarrollar la HMI se consideraron dos operadores diferentes, uno con más privilegios que el otro al momento de operar el proceso. Se crearon dos usuarios: Operator y Supervisor, el operador tiene únicamente acceso al modo automático, mientras que el supervisor tiene acceso a los tres modos anteriormente mencionados. Dentro del HMI se tienen señalizaciones por fallas y alarmas que se pueden presentar en los sensores o en el variador de frecuencia. Finalmente se realizaron pruebas con el proceso en marcha asegurando que las funciones que se describen anteriormente operaran de manera correcta. Al ejecutar las pruebas se verificó que IO-Link opera de manera correcta al ser implementado a una red EtherNet/IP, obteniendo mediante el maestro IO-Link y el PAC la información que se necesita para que un proceso industrial tenga un mejor funcionamiento, ya que IO-Link otorga una adquisición y monitoreo de datos de manera fácil permitiendo de esta manera un mayor monitoreo de un proceso industrial.