Inteligencia integrada en el accionamiento

Los servoconvertidores inteligentes cuentan con funcionalidades que van más allá del control. Se encargan del control de movimiento, la supervisión y la comunicación, lo que permite implementar conceptos de accionamiento descentralizados. Con el traslado de funciones desde el control central al convertidor, los procesos se agilizan, las arquitecturas de las máquinas se vuelven modulares y se facilita el uso del IoT y la IA. Los convertidores inteligentes de Baumüller ofrecen una gran flexibilidad, ya que son compatibles con los sistemas de control superiores de otros fabricantes.

Drive Intelligence

Baumüller acuña el término «Drive Intelligence» para referirse al concepto de servoconvertidor inteligente. Los servoconvertidores inteligentes b maXX, además de las tareas de regulación, asumen funciones de control, se optimizan de forma autónoma durante el funcionamiento y son compatibles con el IoT.

Baumüller es pionera en el ámbito de la inteligencia integrada en los accionamientos

Nuestra especialidad es controlar con gran precisión movimientos complejos, exactos y altamente dinámicos. Nuestro objetivo es que todos los fabricantes de maquinaria puedan utilizar este sistema de control de movimiento de alto rendimiento en sus máquinas. Por eso, hace ya más de 30 años lanzamos al mercado convertidores inteligentes con el fin de poder integrar estas soluciones de forma independiente y flexible en cualquier topología de máquina existente. De este modo, nuestros clientes consiguen un mayor rendimiento de las máquinas, se lanzan al mercado más rápidamente y pueden responder con flexibilidad a las necesidades de los clientes.

Ventajas de Drive Intelligence

Los sistemas con tecnología de control integrada en el accionamiento son especialmente adecuados para:

• Aplicaciones con control de movimiento altamente sincronizado
• Aplicaciones con altos requisitos de velocidad y calidad
• Diseños modulares de máquinas
• Aplicaciones con espacio de montaje limitado

Aplicamos la inteligencia integrada en el accionamiento con nuestros convertidores b maXX, que cubren un rango de potencia de hasta 400 kW.
Con el b maXX softdrivePLC y el b maXX drivePLC, ofrecemos dos plataformas diferentes para trasladar la inteligencia al convertidor.

Los conceptos de accionamiento clásicos con arquitectura de control centralizada resultan adecuados para las siguientes aplicaciones:

• Máquinas independientes, sin integración en líneas de producción
• Aplicaciones solo con movimientos sencillos

Implementamos arquitecturas de control centralizadas con el nuevo b maXX controllerPLC de Baumüller. El b maXX controllerPLC combina la capacidad de funcionamiento en tiempo real de un Embedded PLC, la flexibilidad de un PC industrial y la conectividad IoT más avanzada en una única plataforma.

Plataformas

Comunicación en tiempo real

La comunicación entre drivePLC y el servoconvertidor no se realiza a través del bus de campo, sino a través de una interfaz interna. Esto permite acceder a parámetros del accionamiento como la tensión, la corriente, la potencia, el par de rotación, la velocidad o la posición en "tiempo real preciso". El servoaccionamiento se encarga así de las tareas de los sensores y permite una monitorización inteligente con poco esfuerzo.

Gracias a interfaces como OPC UA, MQTT, EtherCAT y Ethernet, el b maXX drivePLC está perfectamente preparado para satisfacer las necesidades del ámbito de la automatización y el IoT. Esta amplia apertura mejora la eficiencia en el desarrollo, el tiempo de comercialización y la flexibilidad. Las entradas digitales y analógicas del drivePLC están optimizadas para la velocidad. A través de las entradas digitales, el b maXX drivePLC reacciona en tiempo real ante eventos importantes como, por ejemplo, los sensores de medición.

La ventaja: el sistema de control funciona de forma más eficiente y seguro, un gran añadido sobre todo para aplicaciones con grandes exigencias de dinámica y precisión en las que se requieren tiempos de respuesta rápidos.

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Preguntas frecuentes
sobre Drive Intelligence de Baumüller

• ¿Qué ventajas ofrecen los servoaccionamientos inteligentes frente a las soluciones de accionamiento convencionales?

  Los servoaccionamientos inteligentes aumentan la velocidad de comunicación en el sistema. La comunicación ya no se realiza íntegramente a través del bus de campo, sino en paralelo a este, con la frecuencia más rápida del control del accionamiento. Esta mayor frecuencia es la base para reducir los tiempos de ciclo. Además, los servoaccionamientos inteligentes permiten una inteligencia distribuida y, por lo tanto, arquitecturas de máquina modulares. De este modo, se alivia la carga sobre el controlador principal. Si las funciones de seguridad están integradas directamente en el accionamiento, se eliminan los tiempos muertos del bus de campo, por ejemplo, al activar el STO. De este modo, es posible mejorar la velocidad y el tiempo de ciclo de la máquina sin que aumente el riesgo hacia esta. Las funciones de supervisión integradas contribuyen también a reducir los tiempos de inactividad. En definitiva, esto hace que aumente la productividad y mejore el OEE.

• ¿Qué relación hay entre los servomotores inteligentes y las arquitecturas de control descentralizadas?

  El traslado de la inteligencia al convertidor es lo que hace posible, en primer lugar, las arquitecturas de control descentralizadas que funcionan sin un controlador principal de nivel superior.

• ¿Cuándo resulta rentable desde el punto de vista económico el uso de un servoconvertidor inteligente?

  Los servoaccionamientos inteligentes ofrecen posibilidades para aumentar la productividad cuando las arquitecturas clásicas no permiten seguir aumentando la velocidad de la máquina. La producción aumenta y el OEE mejora. Desde el punto de vista económico, destacan sobre todo dos efectos. En primer lugar, se puede prescindir de hardware de control independiente, ya que las funciones de control de movimiento y de PLC se ejecutan en el controlador; dependiendo del diseño, incluso hasta el PLC de nivel superior. En segundo lugar, los módulos de las máquinas pueden fabricarse de forma independiente y ponerse en marcha con antelación. Los módulos de la máquina que se han puesto en marcha previamente reducen considerablemente el tiempo de puesta en marcha de toda la instalación en las dependencias del usuario.

• ¿Las funciones de control del convertidor requieren una licencia o están integradas en el hardware?

  El hecho de que las funciones de control del convertidor requieran una licencia o estén integradas en el hardware depende de la plataforma. La versión básica sin licencia del b maXX softdrivePLC funciona como parte del firmware y viene integrada de serie en este. La variante ampliada, opcional y, por lo tanto, sujeta a licencia, se implementa con los módulos de software preconfigurados de Baumüller o bien la programa el propio fabricante de la máquina. Ambas variantes se pueden utilizar directamente a través de la herramienta de parametrización ProDrive. Las posibilidades abarcan, según la versión, desde operaciones lógicas, escalados y tareas sencillas de regulación hasta aplicaciones de análisis y control de movimiento. El b maXX drivePLC, con su mayor potencia de cálculo y sus posibilidades de comunicación, se integra como hardware adicional en el servoaccionamiento.

• ¿Con qué se programa el controlador integrado en el convertidor?

  Los controladores integrados en el accionamiento b maXX softdrivePLC y b maXX drivePLC son programables según IEC 61131-3. El softdirvePLC integrado en el firmware se programa mediante la herramienta de parametrización ProDrive. Las aplicaciones de mayor complejidad y conectividad, que requieren el uso del drivePLC basado en hardware, se implementan a través del ProMaster Engineering Framework con el entorno de programación ProPROG. En él se incluyen herramientas como, por ejemplo, el editor de perfiles de levas ProCAM. La base de estas y otras funcionalidades es el entorno de ejecución desarrollado internamente según IEC 61131-3, basado en Linux y con ampliación en tiempo real. Muchas aplicaciones pueden implementarse sin necesidad de programación propia: Baumüller ofrece módulos de software preconfigurados, como módulos de máquina listos para usar, por ejemplo, la servobomba o la Cross Cutter (cortadora transversal).

• ¿Cómo se sincronizan varios ejes cuando no hay un controlador superior que funcione al mismo ritmo?

  El b maXX drivePLC sincroniza varios ejes sin necesidad de un controlador superior, ya que, en su función de maestro EtherCAT, controla otros servoconvertidores. De este modo, se puede aliviar la carga del PLC central, reducir su tamaño o, en los casos adecuados, prescindir de él por completo. El b maXX drivePLC se puede utilizar tanto como dispositivo secundario como dispositivo principal. De este modo, se hacen posibles los conceptos de control híbridos con grupos formados por varios submódulos. En el b maXX softdrivePLC no es necesaria la comunicación por bus de campo entre dos ejes. Las funcionalidades maestro-esclavo se pueden implementar fácilmente con el b maXX softdrivePLC. En el caso de los ejes dobles, es posible acceder a los parámetros desde cualquier eje.

• ¿Qué buses de campo son compatibles con los servoconvertidores inteligentes?

  Los servoconvertidores b maXX son compatibles con todos los principales sistemas de bus de campo, entre otros: EtherCAT, ProfiNet, Powerlink, Varan, CANopen, EtherNet/IP y Modbus TCP. El b maXX drivePLC es compatible además con los protocolos de comunicación OPC UA y MQTT, y dispone, además de RS484 y CAN, de una interfaz Ethernet de 1 gigabit.

• ¿Cómo puedo acceder a los datos de diagnóstico y proceso del convertidor?

  El drivePLC no se comunica con el servoconvertidor a través del bus de campo, sino a través de una interfaz interna. De este modo, se dispone de acceso en tiempo real a parámetros de accionamiento como la tensión, la corriente, la potencia, el par, la velocidad o la posición. El drivePLC pone a disposición de los sistemas propios y externos estos datos de diagnóstico y proceso a través de una interfaz de servidor OPC. Además, el drivePLC cuenta con entradas analógicas de alta velocidad con un tiempo de muestreo mínimo de 1 µs. A estas entradas se pueden conectar directamente sensores externos sin necesidad de hardware adicional. El procesamiento de los datos se lleva a cabo directamente en el accionamiento mediante los módulos del kit de herramientas SmartValue.

• ¿Cómo se utilizan los datos de accionamiento en las aplicaciones de IA?

  Los datos de accionamiento procedentes de servoconvertidores inteligentes pueden preprocesarse en el propio accionamiento y compartirse directamente con la IA en la nube a través de las interfaces disponibles, como Ethernet, y de los protocolos estándar integrados, como OPC UA y MQTT. Esta transmisión de datos es más rápida que la comunicación clásica mediante bus de campo. La transmisión rápida permite aplicaciones complejas de IA para la autooptimización de procesos. La base son los valores de medición ya disponibles en el accionamiento. Para ello no se necesitan sensores adicionales. El módulo Smart Condition Monitoring realiza el análisis de vibraciones directamente en el accionamiento y detecta el desgaste del motor antes de que se produzca una parada. El módulo Smart Energy Monitoring registra el consumo energético de cada eje o de toda la máquina. Aquí, el servoaccionamiento actúa como centro de datos. Si se conectan sensores adicionales, el servoaccionamiento también actúa como centro de sensores.

• ¿Se pueden implementar funciones de seguridad como STO y SS1 directamente en el accionamiento?

  Sí, las funciones de seguridad como STO y SS1 se pueden implementar directamente en el accionamiento, de forma escalable, desde una simple desconexión hasta funciones más avanzadas. En el b maXX 5000, tres módulos enchufables se encargan de las funciones de seguridad. Dependiendo del módulo, las funciones de seguridad abarcan desde STO (par de desconexión segura) hasta SP (posición segura). Los módulos pueden controlarse a través de entradas seguras o mediante EtherCAT-FSoE. La familia b maXX 6000 también ofrece variantes de seguridad escalables, que ya no se implementan en forma de módulos, sino que vienen integradas de forma fija. La familia b maXX 6000 reacciona en 1 ms ante incidentes relacionados con la seguridad y puede transmitir la posición segura al controlador de seguridad. Los sensores digitales de la familia b maXX 6000 pueden utilizarse como codificadores de seguridad. El control de los accionamientos se realiza también en este caso a través de E/S seguras; además, existen variantes que pueden controlarse adicionalmente a través de EtherCAT-FSoE. Las soluciones de seguridad cumplen con EN ISO 13849-1 hasta el Performance Level e y con EN IEC 62061 hasta el SIL 3. La parametrización se realiza mediante ProSafePara según IEC 61508 como herramienta independiente que, no obstante, también está integrada en ProMaster.

• ¿Puedo equipar las máquinas que ya tengo con accionamientos inteligentes?

  Sí, los servoconvertidores inteligentes pueden integrarse como submódulos en arquitecturas ya existentes sin que ello suponga cambios importantes en la topología. El relevo generacional dentro de la familia b maXX tampoco plantea ningún problema. El firmware de la serie b maXX 6000 es totalmente compatible con la gama anterior, la b maXX 5000. Los conjuntos de datos de parámetros se pueden transferir. Las funciones basadas en convertidor y los proyectos de softdrivePLC pueden seguir utilizándose sin modificaciones. Solo la configuración del FSoE requiere un pequeño esfuerzo de ajuste.

• ¿Qué medidas de ciberseguridad son necesarias?

  Los servoconvertidores inteligentes de Baumüller cumplen con la normativa CRA. Por lo tanto, en un ecosistema informático que cumpla con la normativa CRA no es necesario adoptar medidas adicionales.