Por Scott Kornblue
Con el inicio de la Industria 4.0 y el IIoT, es fácil suponer que la mayoría de las industrias están bien encaminadas hacia la transformación digital. Si bien la automatización, los robots y los cobots ya se estaban integrando en las plantas mucho antes de 2020, la pandemia planteó la necesidad de implementar tecnología avanzada y datos en tiempo real aún más rápido para mantener la continuidad de la producción.
Como parte de esta transformación, también es fácil suponer que la mayoría de las fabricas están migrando hacia señales digitales, que son más precisas y versátiles que las señales analógicas. Sin embargo, desde donde nos encontramos, la industria aún no ha llegado a ese punto.
Los sistemas de control industrial que dependen de señales analógicas no se han fabricado en más de dos décadas, pero todavía hay muchos de estos sistemas en uso, aunque están llegando al final de su vida útil y pronto será difícil y costoso de mantener en el futuro. . De hecho, el mantenimiento puede costar a las plantas más dinero con el tiempo que la conversión a un sistema digital.
Debido a que se sienten cómodos trabajando con señales analógicas, algunas plantas han optado por hacerlas funcionar durante el mayor tiempo posible. Pero los tiempos están cambiando. Muchos de los ingenieros de control experimentados de la industria están cerca de la jubilación. Las nuevas generaciones ocuparán estos puestos durante la próxima década y es más probable que pongan la automatización y la tecnología a la vanguardia de los procesos industriales.
Ya estamos viendo que este cambio ocurre en algunas de las fabricas con las que trabajamos: un gerente de planta se jubila y llega un nuevo gerente de planta con diferentes ideas. Para conseguir la aceptación, presentan un análisis que compara la «forma antigua» con la «forma nueva». Una vez que la alta dirección, en particular aquellos que controlan el presupuesto, escuchan el argumento a favor de un sistema digital y de por qué será mejor que los sistemas analógicos existentes en términos de análisis y automatización, es probable que la fabrica comience a moverse en esa dirección.
Señales analógicas vs digitales: ¿Cuál es la diferencia?
La señal analógica es un valor continuo que cambia con el tiempo, como el voltaje o la presión. Las señales analógicas implican comunicación punto a punto en lugar de comunicación multipunto: si tiene 10 máquinas, necesitará 10 sistemas separados para la transmisión de señales analógicas.
Debido a que normalmente permanecen en la propia máquina, no hay mucho que pueda hacer con las señales analógicas. Cuando se convierten en señales digitales, abre la puerta a la analítica en la nube, el aprendizaje automático y la identificación de patrones.
Para hacer esto, las señales analógicas se pueden agregar en una señal IO-Link digital y regresar al sistema de control central a través de medios digitales usando un cable en lugar de 10. La señal se puede multiplexar en 10 cables diferentes en el otro extremo, reduciendo el cantidad de cable necesaria para la comunicación.
Con las señales analógicas, hay poca o ninguna redundancia. Debido a que solo tienen un camino que seguir, no hay forma de recuperarlas cuando ese camino no está disponible. Sin embargo, las señales digitales pueden utilizar switcheo de paquetes o de circuitos. Si bien el switcheo de circuitos significa que la señal siempre debe seguir la misma ruta para llegar a su destino (por ejemplo, izquierda-derecha-izquierda-derecha), el switcheo de paquetes puede «empaquetar» o «fragmentar» señales digitales y puede tomar una de muchas diferentes caminos para llegar del punto A al punto B. Si un camino está congestionado, entonces la señal se puede enrutar por un camino diferente, creando redundancia
La progresión de analógico a digital
La transición de lo analógico a lo digital comienza con sensores inteligentes que pueden controlar las máquinas y proporcionar monitoreo veraz. A diferencia de los sensores normales que comunican un solo mensaje, los sensores inteligentes recopilan e informan sobre muchos puntos de datos, como temperatura, humedad, velocidad, peso, flujo de agua y más. También pueden recibir datos del sistema de control, que permite cosas como ajustes de parámetros y encender / apagar sensores.
La información que proporcionan los sensores inteligentes se puede utilizar para automatizar los procesos de la planta, reducir errores y mejorar el control de calidad. Con el tiempo, a medida que se recopilan más datos, se pueden combinar para realizar evaluaciones generales sobre tendencias y mantenimiento para impactar positivamente y optimizar la producción.
La transición de lo analógico a lo digital no tiene que suceder de una vez y no tiene que suceder de la noche a la mañana. Algunas empresas han implementado procesos digitales pero aún usan señales analógicas para monitorear la información relevante de la máquina, que sirve como término medio. También existen tecnologías que convierten señales de analógicas a digitales para respaldar su viaje hacia la transformación digital. Puede que no sea una revisión digital completa, pero es un paso en la dirección correcta.
De vez en cuando, las señales analógicas siguen desempeñando un papel en los entornos de fabricación. Siempre que los sensores y dispositivos envíen señales analógicas, las señales analógicas serán parte de los procesos de una planta. Muchos sitios industriales se están moviendo hacia una combinación de los dos. Las señales digitales no reemplazan necesariamente a las analógicas en todos los casos, sino que funcionan junto con ellas.
Incluso dentro de las propias plantas de cable de Belden, tenemos tecnología heredada que tiene varias décadas de antigüedad. Todavía funciona bien para aplicaciones específicas. En algún momento, sin embargo, sabemos que se volverá impráctico: ya no será compatible y será difícil de mantener. Por ahora, sin embargo, funciona y centramos nuestra atención en otros equipos y tecnología que requieren una transición más inmediata.
El cambio hacia lo digital es emocionante, y encierra muchas promesas de mejoras en la seguridad, la productividad y los costos, pero llegar allí puede llevar tiempo. Si tiene preguntas sobre cómo comenzar o cuáles son sus opciones al convertir analógico a digital, háganoslo saber. Escucharemos su situación y lo ayudaremos a decidir qué camino es el adecuado para su planta.
Acerca del Autor
Scott dirige el equipo de Diseño y Desarrollo de Soluciones dentro del Centro de Innovación para Clientes de Belden. A Scott le apasiona diseñar las mejores soluciones de su clase en una amplia variedad de verticales y requisitos de usuarios finales. Dentro de Belden, Scott ha tomado la iniciativa en la arquitectura y la aplicación de soluciones tecnológicas existentes junto con la evaluación y el diseño de tecnologías nuevas y emergentes para guiar la futura cartera de tecnología de Belden. Scott aporta experiencia previa como consultor y usuario final en Ingeniería de Tecnología de la Información y Automatización Industrial. Scott se graduó de la Universidad Estatal de Arizona en Sistemas de Información Computacional y tiene una Maestría en Ciencias. en Ingeniería de la Universidad de California, Los Ángeles.