Como implantar un sistema de visión artificial en una planta industrial III

Implantación preindustrial:

En anteriores post he hablado de la definición del proyecto de visión artificial y su estudio en un ambiente controlado o laboratorio. Hoy quiero analizar una una de las etapas o fases a las que por mi experiencia no se le otorga la importancia que debería tener.

Una vez realizadas las pruebas en laboratorio es necesario probar el sistema en un ambiente similar al que nos vamos a encontrar en la planta industrial. Sería una temeridad por nuestra parte trasladar directamente el sistema de visión artificial validado en laboratorio a producción en planta.

En esta fase de la implantación del proyecto podremos analizar los problemas que puedan surgir en la planta y no son reproducibles en el laboratorio. Existen multitud de factores externos que pueden afectar o interferir en un proceso de implantación de visión artificial.

Muchos de estos factores no son ni considerados en la definición del proyecto o en el estudio en laboratorio. Por ejemplo, la iluminación externa es uno de los factores que puede llegar a poner en riesgo la fiabilidad del sistema. Tanto las luces de la planta como la iluminación externa puede afectar al sistema. Incluso el movimiento del sol a lo largo del día debe ser tenido en cuenta. Debido a que en función de la hora del día o de la estación del año puede incidir de una forma que interfiera con el sistema.

En general, en un ambiente industrial nos vamos a encontrar con vibraciones y otros problemas adicionales que no hemos contemplado en las fases anteriores. Aquí reside la importancia de esta fase del diseño del sistema de visión artificial. Debemos analizarnos y eliminarlos antes de la implantación final.

En esta etapa no es necesario construir el útil. Se puede realizar el posicionamiento por medio de amarres manuales. Esto simplificará la simulación y nos permitirá obtener una visión completa del conjunto sin encarecer el desarrollo del proyecto.

Es muy recomendable usar las iluminaciones o cámaras a implantar. En caso de no ser posible se debe optar por modelos similares o compatibles. De esta forma, trasladar el sistema a planta será más sencillo desde el punto de puesta en marcha y corrección de errores.

En este punto debemos tener adquirido un conocimiento exhaustivo sobre el sistema funcionando en un ambiente similar al industrial. De esta forma podremos responder lo más rápidamente posible a los posibles problemas que seguro van a surgir en la implantación definitiva en un ambiente industrial. Un conocimiento completo del sistema, incluyendo sus puntos débiles nos permitirá reducir el tiempo de respuesta ante incidencias. Algo vital en planta para minimizar el tiempo de parada.

SCADA para Iphone: otra forma de controlar nuestro PLC.

El mundo industrial está adoptando tecnologías presentes en el mercado de consumo. Estas, han demostrado sobradamente su fiabilidad a lo largo de años. Actualmente presentan un nivel de madurez suficiente para considerar su integración en los sistemas de monitorización de planta.

ProSoft Technology es una de las empresas que está apostando por llevar los sistemas SCADA a terminales móviles sobre IOS e Android. Entre sus muchas aplicaciones posee una función de código de barras a modo de escáner para su suite, ProSoft i-View.

Se trata de una aplicación móvil para los dispositivos SCADA en donde se usa un iPad, iPhone y iPod Touch, para proporcionar una ventana de acceso a un PAC / PLC mediante la creación de una interfaz inalámbrica 802.11 a través de una solución inalámbrica industrial. 

Los trabajadores con los dispositivos autorizados son capaces de controlar y modificar los datos de forma inalámbrica. Ahora, con la función de código de barras, la apliación, es capaz de escanear la información de cualquier tipo de productos. Por supuesto, los datos se transmiten automáticamente y se graban en el PLC.

Esta funcionalidad se presta a una gran variedad de aplicaciones, incluyendo control de calidad, además de  poder ser utilizada para ahorrar tiempo y agilizar los procesos mediante la automatización de las actualizaciones. En contraste de la lentitud que supondría la entrada manual de esta información.

Los ingenieros de control pueden controlar y modificar datos en tiempo real de los controladores de automatización programables (PAC) en una red Ethernet/IP o Modbus TCP/IP, incluyendo las mediciones de flujo, la válvula de control, los datos del proceso y los datos de estado. Para acceder a la red 802.11 de planta, la función WiFi del teléfono se puede utilizar en combinación con soluciones de ProSoft Technology 802,11 Industrial HotspotTM.

Gestión de alarmas en tiempo real.

ProSoft i-View mostrará en vivo los valores de control de procesos en las listas disponibles. Además, incluye las asignaciones establecidas por el usuario de acuerdo con alarmas en tiempo real, incluidas las notificaciones locales. Controla y muestra los datos están codificados por colores en función del valor. Con esta suite del fabricante seremos capaces de controlar estas variables en tiempo real y hacer ajustes sobre la marcha de un iPhone.

Control remoto seguro y la modificación de los datos del proceso en vivo.

La apliación requiere que el usuario asigne un código de seguridad para acceder a la red, así como una etiqueta de seguridad en la Unidad de Procesamiento Central (CPU) de la PAC, lo cual se puede realizar asignando los permisos adecuados al usuario. Cuando ProSoft i-View lanza, el código de seguridad deben coincidir con los de la CPU con el fin de crear una conexión. 

El software trabaja en conjunto con la serie de transmisores Industriales Hotspot. Estos equipos ofrecen diferentes características de seguridad que son ofrecidos por las soluciones inalámbricas de grado industrial para evitar el acceso no autorizado a la red. Presentan la posibilidada de activar la función de WPA2-PSK y la seguridad de RADIUS 802.11i, que impiden el acceso no autorizado y la modificación a la red.

Ante este producto en concreto quería añadir un par de de comentarios:

Se trata sin lugar a dudas del inicio de una gran variedad de productos o aplicaciones que invadirán el mercado. Seduciendo a los usuarios, mediante la integración de las herramientas que se usan para el trabajo en planta, con los equipos usados para comunicaciones o ocio personal. Veremos sin lugar a dudas todo tipo de funcionalidades, al igual que sucede en el sector de consumo.

Me preocupa enormemente el factor seguridad. A pesar de que nos vendan la seguridad como algo intrínseco a la aplicación y nos indiquen que no es posible vulnerar las medidas de seguridad disponibles, no acabo de asimilar su uso en una planta industrial.

Una vez más, creo que estamos sacrificando la seguridad por la comodidad. Añadir capas de complejidad al sistema, no hace sino hacer estos sistemas más vulnerables. Soy un firme defensor de las innovaciones y los cambios tecnológicos, pero a veces hecho de menos la simplicidad. Cuanto menos complejos sean los productos en su diseño, más profundo será nuestro conocimiento sobre ellos y menores serán las posibilidades de cometer errores o que existan vulnerabilidades.

Creando aplicaciones para Robots Industriales con ROS.

El proyecto ROS (Robot Operating System)  proporciona un conjunto de controladores de dispositivos, visualizadores, sistema de comunicaciones, gestión de paquetes, y las librerías adecuadas para ayudar a los ingenieros de aplicaciones a comunicarse y usar entre otras cosas la cámara, vídeo y datos en 3D.

ROS (Robot Operating System) es un framework creado por Willow Garage. Ofrece una colección de bibliotecas de software y herramientas para ayudar a los desarrolladores de software a crear aplicaciones enfocadas al mundo de la robótica.

ROS se distribuye como sofware libre. Se puede usar, modificar y comercializar. El sistema es utilizado por un número creciente de aficionados a la robótica y al mundo de la de investigación, incluyendo la Universidad de Berkeley en California (en "ha nacido" el proyecto).

ROS permite actualmente a los emprendedores crear nuevas aplicaciones comerciales para los robots, incluso si no se tiene gran experiencia en robótica. El objetivo, por tanto, es ayudar a las personas que tienen ciertas nociones sobre robótica a desarrollar sus productos, proporcionándoles un lenguaje común para la programación de robots.

La industria de la robótica industrial se enfrenta hoy con la modificación de los procesos de producción debido a la tendencia hacia la individualización de los productos de consumo. Esto requiere que el manejo de los robots será mucho más fácil, con una mayor flexibilidad y rapidez, y que la precisión sea mayor.

Hace pocos días, la división estadounidense de Yaskawa Motoman ha firmado un convenio de colaboración con el Instituto de Investigación (SwRI) para ROS. Este acuerdo va dirigido a llevar la filosofía de ROS a toda la línea de robots industriales Motoman. Esta el primer proyecto para portar ROS a un robot industrial de forma oficial. Se espera desarrollar, demostrar y transmitir a la comunidad de software libre una interfaz entre robots Motoman y ROS. Así como llevar este galardonado software más allá del ámbito de las universidades y la investigación y usarlo en el mundo de la industria.

SwRI (Southwest Research Institute) es una organización independiente, sin fines de lucro dedicada a la investigación aplicada y organización con sede en San Antonio, Texas, con más de 3.000 empleados y un volumen anual de gasto en investigación de más de 500 millones de dólares. Por su parte Yaskawa Motoman América Robótica ofrece robots de soldadura por arco, robots de soldadura por puntos, los robots de pintura, manipulación y otros robots para diferentes usos.

Ambos están trabajando para crear una interfaz de uso general. Tienen igualmente la intención de implementar la interfaz a un bajo nivel en el controlador del robot existente, que permita la capacidad de la pila de la manipulación de ROS, manteniéndose la seguridad inherente en todo control industrial. Al proporcionar una solución de código abierto, se espera construir una comunidad en torno al uso de ROS en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Lo ideal sería que la comunidad se expandiera para abarcar más robots, sensores y controladores industriales.

Ambas partes han mostrado su intención de liberar el código fuente en el primer trimestre de 2012. Yaskawa America está sesarrolando una nueva interfaz de código abierto para su línea de robots Motoman:

Su estrategia se centraría en ofrecer la posibilidad de programar toda su línea de robots bajo ROS.

El siguiente paso para la industria robótica es mejorar las comunicaciones con los sensores que perciben el medio en donde desenvuelven su trabajo, para poder dar cabida a las muchas capacidades nuevas ya presentes en el sector de servicios. Está claro que ROS es capaz de manejar todo esto. Se prevee poder integrar ROS en los dispositivos de próxima generación que entrarán en servicio para revolucionar el mundo de la robótica en la planta industrial.

Una meta a corto plazo del proyecto probar y validar soluciones avanzadas de manejo que aprovechen la planificación de ruta, agarrarre, la planificación, y las marcos de la percepción dentro de ROS para permitir soluciones de robótica que sería difícil o caro, con las soluciones actuales. Uno sólo puede imaginar el futuro a largo plazo. Tal vez ROS podría convertirse en el controlador del robot universal que la mayoría de los usuarios finales necesiten. Tal vez el día de la botonera de programación pronto será reemplazado por un iPad o una tableta de ejecución de un applet ROS.

Los robots industriales de esta generación a menudo no necesitan una visión amplia, capacidades de movilidad y de navegación disponibles en el creciente mundo de la robótica de servicios.

Sin embargo, los sistemas de visión y navegación son el siguiente nivel en la evolución de la robótica industrial. La rama de la industria automotriz y en el resto de áreas de producción y manejo de materiales es un terreno ideal para  poner en práctica estas nuevas tecnologías y aplicaciones de manipulación de materiales. Sobre todo en lo referente a la navegación y nuevas características de la visión que aportarían mayor flexibilidad a los robots de la siguiente generación.

Transformar un Robot Industrial en una Máquina-Heramienta.

Uno de los proyectos que sigo con detenimiento e interés desde hace tiempo es el denominado COMET (plug-and-produce Components and METhods for adaptive control of industrial robots enabling cost effective, high precision manufacturing in factories of the future). 

Detrás de esta denominación se encuentra un consorcio cofinanciado por la Unión Europea. El proyecto centra sus esfuerzos en diseñar una solución revolucionaria que permita el uso de robots industriales de alta gama en el mecanizado.

Robots de cualquier marca equipados con la unidad de control diseñada por el consorcio (plug-and-produce), serían capaces de responder con éxito a las necesidades de la industria de fabricación. Aportando soluciones rentables, de fabricación flexible y confiable. 

Nikon Metrology es el contratista principal en el desarrollo de un sistema adaptativo de seguimiento para detectar desviaciones de la trayectoria del robot programado. El cual se utiliza para realizar correcciones en tiempo real en la trayectoria de la herramienta con el fin de mantener la exactitud a lo largo de la secuencia de mecanizado. La solución propuesta COMET se espera que tenga un costo inferior al 30% comparado con las Máquinas-Herramientas dedicadas. Al tiempo que ofrece una precisión absoluta de posición inferior a 50 micras.

¿Es una buena idea usar Robots Industriales para esta función?

Para seguir siendo competitivas, las empresas de fabricación y mecanizado de precisión en Europa, están buscando herramientas mas precisas, fiables y libres de mantenimiento que ofrezcan el cambio rápido, la programación y configuración. La tecnología industrial usada en los robots podría proporcionar una base excelente para el mecanizado, ya que es flexible y asequible.

En combinación con soluciones que permitan garantizar la precisión (metrología), los robots industriales ofrecen ventajas sobre los equipos especializados y costosos diseñados para tareas específicas de mecanizado. Como parte del proyecto COMET, Nikon Metrology es el responsable de desarrollar un sistema de seguimiento y adaptación que a permita ajustar el robot en tiempo real. La posición del brazo se mantiene por tanto, en relación a donde debe estar y de acuerdo con la trayectoria del robot programada inicialmente.

El sistema de seguimiento y adaptación de la ubicación de la cabeza del robot en tiempo real, se realimenta de nuevo con los datos de metrología mediante un bucle cerrado a través del controlador. Este innovador proceso de metrología aumenta la precisión del robot, ya que prácticamente elimina la influencia del calentamiento, la deriva y la reacción.

Es igualmente importante la adaptación del sistema de seguimiento en la transformación de los robots industriales en las herramientas de precisión para aplicaciones de mecanizado. Hay una gran demanda de estos robots en la industria aeroespacial y automotriz, así como por parte de los fabricantes implicados, con moldes y matrices y piezas de alta precisión.

Ajuste del movimiento del Robot en tiempo real.

COMET añade al robot un sistema de control que permite el seguimiento del sistema de adaptación en tiempo real. Los otros módulos se centran en modelos cinemáticos y dinámicos para crear una huella digital única del robot, una programación integral, el medio de simulación, y una compensación dinámica del mecanismo para eliminar el resto de los errores de posición.

Un total de 14 socios de la industria, institutos de investigación y universidades colaboran para hacer de este proyecto europeo innovador sea un éxito. El COMET es un sistema modular que se adapta a las marcas más reconocidas de robots, incluyendo ABB, Fanuc y KUKA,...

Una configuración de robot COMET se ha demostrado en el stand de Nikon Metrology en la feria CONTROL 2011.

El módulo de seguimiento del sistema de adaptación consta de dos componentes: el sistema de seguimiento y el módulo de adaptación de la comparación y la ruta. La mayoría de los sistemas de seguimiento disponibles no son adecuados para uso en el proyecto COMET, considerando tanto los aspectos técnicos y económicos del sistema.

Todo esto permite la creación de una solución revolucionaria que permite el uso de robots industriales de alta gama para mecanizado. Realmente puede llegar a cambiar la industria de mecanizado.

Robots de cualquier marca equipados con COMET permiten responder con éxito a las necesidades de la industria de fabricación de soluciones rentables, de fabricación flexible y confiable.

Listo para usar con cualquier Robot Industrial

La flexibilidad y la rentabilidad de los robots industriales se aprovecha mediante la adición de sistemas precisión de la posición absoluta. Esto dota a un Robot de propósito general de la capacidad de realizar tareas de mecanizado de precisión.

Cuatro componentes innovadores de control del robot se pueden conectar al controlador del robot, completando el controlador COMET. El proyecto COMET se inició en septiembre de 2010, y actualmente avanza según lo previsto. Particularmente me parece que es uno de los proyectos que pueden cambiar y revolucionar la industria.

Seguridad en instalaciones críticas. Stuxnet y sus sucesores.

El descubrimiento y posterior publicación de Stuxnet en Junio de 2010 supone un cambio de paradigma en la seguridad de las instalaciones industriales y militares. Hasta entonces se creía que los sistemas críticos gobernados por PLC o autómatas industriales no podían ser comprometidos. Era algo asumido e interiorizado por el sector.

Todavía recuerdo mis primeros años como estudiante en los que se nos mostraba la robustez y la fiabilidad de Autómatas Industriales o PLC's. Debo reconocer que no me había preocupado por la seguridad de las comunicaciones y del PC que se utiliza para programar estos dispositivos.

En ningún momento me había planteado que fuera necesario tomar medidas de seguridad adicionales. Trabajar en un entorno tan controlado nos generaba una falsa sensación de seguridad. Todo ello a pesar de ser consciente de las múltiples vulnerabilidades existentes en el sistema operativo que usaba para ejecutar la suite de programación de los PLC's.

Esto que ahora me puede llegar a escandalizar o a poner el grito en el cielo, no hace mucho tiempo era lo normal o lo correcto. Todo esto ha cambiado. Con Stuxnet se ha abierto la caja de pandora. Hasta ahora los ataques o las intrusiones de malware se centraban en exclusiva en el mundo digital. Con el descubrimiento de Stuxnet nos hemos dados cuenta que los sistemas de control de instalaciones de todo tipo son vulnerables.

Entre estas instalaciones que se encuentran en peligro o son vulnerables, están todas las controladas por PLC's o PC's Industriales. En la práctica son todas las instalaciones claves para el funcionamiento de un país. Desde una Central Nuclear o de Ciclo Combinado, hasta una fábrica de galletas. Todas con un diferente nivel de riesgo, pero no por ello exentas de ser vulnerables.

Lo interesante de este caso es que han sido comprometidas instalaciones nucleares con las medidas de seguridad más altas imaginables hasta la fecha. Y lo más preocupante es que no se habían cometido errores en los protocolos de seguridad internacionalmente aceptados.

Todas y cada una de las instalaciones a las que iba dirigido el ataque eran vulnerables. Aunque tuvieran sus sistemas operativos Windows totalmente actualizados y securizados, nada hubiera cambiado. Stuxnet usaba cuatro vulnerabilidades Zero-day y una descubierta en 2008. Esta característica por si sola no tiene precedentes.

Una vez tomado el control de la red y los PCś usados para programar los PLC's y controlar y gestionar los SCADA's, Stuxnet aprovechaba una combinación a partes iguales de ingenuidad y errores de diseño para tomar el control de los propios SCADA's y PLC's.

De ingenuidad o estupidez ha calificado un amigo mío, con amplia experiencia en el sector de la seguridad informática, al comentar con él las medidas de seguridad presentes el la comunicación a la hora de programar un PLC. Es alarmante ver como ni tan siquiera se verifica mediante firma digital lo que se envía al autómata. Las medidas de seguridad son prácticamente inexistentes.

Lo aún más preocupante es que la mayoría de este agujeros de seguridad, totalmente superados el el mundo informático siguen presentes en las instalaciones industriales o militares.

Existe un gran riesgo, algunos analistas lo consideran inevitable, que en un futuro los sucesores des estos ataques generen un problema de seguridad que supere al del mundo informático. Los países más industrializados serían el objetivo principal de estos ataques.

Esto no sólo es una hipótesis, sino que se trata de una realidad. Cualquier persona puede descargar el código fuente de Stuxnet, estudiarlo y modificarlo. El principal trabajo de estudio y desarrollo de años y una gran inversión ya está hecho.

Un equipo de ingenieros con un presupuesto relativamente reducido podría trabajar en una variante para atacar a cualquier tipo de instalación. Personalmente creo que nacerá una nueva industria enfocada en la seguridad en instalaciones industriales y militares. Para luchar contra otra industria que paralelamente tabajará en la creación de ataques para inutilizar o robar datos en instalaciones de control industrial o militar.

El tiempo en que un ataque de malware "únicamente" podía afectar a nuestros datos o sistemas operativos a finalizado. Creo que no está en cuestión que habrá sucesores que pondrán en jaque a la industria. Desde mi punto de vista es algo muy preocupante, puesto que la mayoría de los ingenieros del sector no están familiarizados con este tipo de nuevas vulnerabilidades o ataques.

Equipando la primera central Hidro-Eólica del mundo.

En la isla de El Hierro (España), todas las necesidades energéticas pronto serán cubiertas a través de energías renovables. El control de la generación de energía en la isla se realizará por medio de un sistema especialmente diseñado de control distribuido basado en el sistema de automatización 800xA de ABB.

A lo largo de estos años, se han hecho grandes progresos con las fuentes de energía renovables en áreas densamente pobladas con una gran cantidad de infraestructura de servicios públicos. En términos de costo de los equipos y de la posibilidad de responder ante una demanda extremadamente fluctuante en el tiempo, las energías renovables todavía no son una alternativa viable en la mayoría de los casos. 

En cualquier caso, todos somos conscientes de la necesidad de desarrollo continuo de la energía renovable. Sobre todo para reducir los costos de los equipo y elevar la capacidad de poder responder ante altas demandas puntuales de energía. 

Estos asuntos deben ser abordados antes de llegar al punto de tener que depender de las energías renovables como las fuentes de energía primaria. Con esta realidad en mente, se sigue trabajando en todo el mundo en torno al despliegue de infraestructuras de energías renovables para demostrar aún más el concepto y la viabilidad e la implantación de las energías renovables. 

Uno de estos proyectos actualmente en curso se lleva a cabo en la isla española de El Hierro. La isla está destinado a convertirse en la primera isla en ser alimentada exclusivamente por energías renovables.

El Hierro, en la actualidad genera su electricidad mediante el uso de petróleo diesel transportado desde las terminales continente a través de los petroleros. Esto se traduce en un gran impacto de emisiones de carbono (18.200 toneladas de CO2) para una isla tan pequeña con tan pocos habitantes (11.000).

Este proyecto de 87 millones de dólares en energía renovable se ha diseñado para eliminar la necesidad de la isla de la energía importada. Se compone de un parque eólico de 11,5 megavatios (MW) y una central hidroeléctrica de 11,3 MW alimentada por agua bombeada en una balsa de almacenamiento. Todo esto permite que los habitantes de la isla tengan cubiertas el 80 por ciento de sus necesidades energéticas. Los colectores solares térmicos conectadas a la red de sistemas fotovoltaicos generará el 20 por ciento restante.

Elecnor, la empresa encargada del proyecto de ingeniería, diseño y construcción, está usando la energía y los sistemas de control de ABB para electrificar y el control de la central hidroeléctrica de bombeo de almacenamiento, así como la integración de la energía generada por los aerogeneradores y la energía hidroeléctrica en la red eléctrica de la isla.

Todo los equipamientos son gestionados por un sistema de control de ABB distribuido (DCS) que se basa en la plataforma de automatización de ABB System 800xA. El DCS de control de la isla gestiona cuatro turbinas hidroeléctricas, el sistema de bombeo para el almacenamiento de agua, una subestación de interconexión y nueva subestación. El DCS también se encargará de las comunicaciones con el nuevo parque eólico.

Al comunicarse con el parque eólico, la solución de control de ABB iniciará automáticamente la liberación de agua desde el depósito superior para generar energía en la central hidroeléctrica cuando la energía eólica es insuficiente para satisfacer la demanda. Por el contrario, exceso de energía eólica se utiliza para bombear agua al embalse superior, para su uso cuando la energía del viento es baja.

En las dos estaciones de bombeo, se emplean motores ABB, variadores de velocidad y los transformadores de tipo seco, diseñados para alimentar las bombas con altos niveles de fiabilidad. Todo ello con un bajo consumo energético y reduciendo el desgaste del equipo y el mantenimiento.

ABB España suministrará la empresa contratista, Elecnor, las celdas de distribución de media tensión para la central de interconexión en un paquete que incluye más de 90 celdas de distribución primaria en aislamiento de aire del tipo UniGear ZS1, así como varias unidades de celdas de distribución secundaria también en aislamiento de aire del tipo Unimix. ABB además suministrará el sistema de protección diferencial de barras para la subestación.

El suministro de estos equipos de media tensión y protección, se suma a otros ya adjudicados a ABB en España para este proyecto en 2010 y que incluyen variadores de frecuencia, motores, transformadores y sistemas de control. 

El proyecto está programado para ser completado a finales de 2011.
Gorona del Viento

SAI Industrial: Quint UPS-IQ de Phoenix Contact

Phoenix Contact desarrolla y fabrica productos de tecnología eléctrica y electrónica para la industria. Actualmente, tienen disponibles en el mercado gran cantidad de productos para alimentar, proteger, conectar y automatizar sistemas y equipos para una amplia gama de industrias. Phoenix Contact GmbH & Co. KG,Blomberg, Alemania, opera 47 filiales internacionales en distintos países.

En el campo de los Sistemas de Alimentación Ininterrumpia (SAI), cuenta con productos como el Quint UPS-IQ, que permite dar respuesta a las necesidades de proyectos en los que necesitamos alimentar de forma ininterrumpida un sistema. Generalmente estamos ante procesos críticos en los que es recomendable disponer de una fuente de alimentación adicional, lo más confiable posible.

El  Quint UPS-IQ utiliza la tecnología de Phoenix Contact IQ para aumentar la disponibilidad del sistema. El riel montado en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) controla una solución escalable de la batería y proporciona al usuario los datos importantes sobre el estado y funcionamiento del mismo.

Los módulos de batería inteligente responden a necesidades comunes de confiabilidad tales como: ¿La batería está completamente cargada? ¿Cuánto tiempo durará la carga de la batería? ¿Es necesario el reemplazo de la batería? ¿Con el envejecimiento de la batería sigue pudiendo suministrar una cantidad de energía adecuada?

La tecnología IQ gestiona el estado de la batería y muestra todos los datos relevantes en el panel frontal del SAI, o lo transmite a una computadora. Como resultado, el usuario siempre conoce el estado de carga, el tiempo restante de amortización y vida útil.

Para cargas de 24 V, el UPS Quint-IQ tiene corrientes de salida de 5, 10, 20 y 40 A. La versión de CA tiene una potencia de salida de 500 VA.

Otras características que se incluyen serían el sistema de contactos de alarma, conexión a  PC y reinicio, lo que genera todo un registro de eventos facilmente accesibles.

Phoenix Contact

EMO Hannover 2011: del 19 hasta el 24 de septiembre

Desde hoy hasta el sábado 24 de este mismo mes se está celebrando en Hannover un evento de referencia para el mundo del procesado del metal. Proveedores de todo el mundo mostrarán en la ciudad germana sus últimas novedades e innovaciones.

Para quién no tenga conocimiento previo del evento, podemos destacar que se trata de un encuentro de referencia a nivel internacional. En él se presentarán toda la gama de tecnologías del procesado del metal. Centrados en las innovaciones de  el campo de las máquinas herramienta, sistemas de fabricación, herramientas de precisión, flujo de materiales automatizado, tecnología informática, electrónica industrial y accesorios. 

Su público objetivos serían los especialistas internacionales de alta cualificación en las disciplinas mencionadas anteriormente. EMO es conocida, en el mundo especializado, y está reconocida como un punto de encuentro de la más alta competencia entre proveedores y usuarios. 

Más de 166.500 visitantes profesionales acudieron a EMO Hannover 2007 en la que 2.120 expositores procedentes de 42 países presentaron sus productos y prestaciones.

Perfil de la feria:


Los expositores de la EMO Hannover 2011 exhibirán toda la gama de productos perteneciente a la más moderna tecnología metalúrgica. Centrando la atención en las máquinas herramienta de corte y moldeo, en los sistemas de fabricación, en las herramientas de precisión, en el flujo automatizado de material, la tecnología digital, la electrónica industrial y los accesorios, la EMO Hannover 2011 cubrirá por completo todo el ámbito de la tecnología aplicada a la producción:

- Máquinas herramienta de corte, moldeo, seccionamiento y desbaste
- Máquinas para trabajar chapas y alambre
- Máquinas herramienta para procesamientos de carácter térmico,
electroquímico y de otros tipos
- Controles automáticos electrónicos
- Tecnología CIM y componentes para una automatización flexible
- CAD/CAM
- Técnicas de montaje y manipulación
- Robots industriales
- Técnicas de flujo de material y almacenamiento
- Electrónica industrial, tecnología de sensores y diagnóstico
- Herramientas de precisión, herramientas diamantadas,
instrumentos de medición
- Técnicas de control de calidad y medición
- Agentes abrasivos, refrigerantes lubricantes
- Soldadura, corte, templado, calentamiento
- Accesorios mecánicos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos
para la metalurgia.

Congresos que tendrán lugar a lo largo del evento:

“Producción sostenible”
20 y 21 de septiembre de 2011

El congreso organizado por el Instituto Fraunhofer para máquinas herramienta y técnicas de conformación de metales (IWU), la revista especializada Maschinenmarkt y la Asociación Alemana de Fabricantes de Máquinas Herramienta (VDW por sus siglas en alemán) informará extensamente acerca de actividades nacionales e internacionales orientadas a encontrar soluciones para una producción sostenible. Los temas centrales del evento son:

- Enfoques de soluciones técnicas para el mejoramiento de la eficiencia
energética y del aprovechamiento de recursos en el empleo de máquinas
herramienta de sujeción y procesamiento en los procesos de fabricación
- Conceptos eficientes de plantas de producción y cadenas de procesos
- Planificación de fabricación orientada a la sostenibilidad y sistemas de
producción


“Nuevas tecnologías de producción en aviación y astronáutica”
22 y 23 de septiembre de 2011

Dentro del marco de la conferencia denominada “Machining Innovations”, bajo el lema “Nuevas tecnologías de producción en aviación y astronáutica”, se discutirán y presentarán soluciones actuales relacionadas con las tendencias futuras de la fabricación y acabado de componentes propios de esta industria. El tema central radica en el empleo de nuevos materiales de altas prestaciones (aleaciones de titanio, materiales compuestos) y los nuevos conceptos de herramientas y máquinas herramienta ligados a ellos, al igual que en las estrategias de fabricación con máquinas de 5 ejes.
Emo Hannover 2011

Ethernet/IP como nexo de unión entre los dos mundos.

Ethernet/IP y por extensión las tecnologías basadas en Ethernet Industrial, se han convertido cada vez más en una parte importante en la comunicación entre los controladores y dispositivos de campo. Se trabaja continuamente para que esta comunicación sea lo más rápida y eficiente posible. El desarrollo de protocolos de comunicación basados en Ethernet ha dado un paso en la dirección correcta, no sólo para impulsar el rendimiento del sistema, sino también para simplificar las redes de la fábrica.

Sin embargo, es igualmente importante que las empresas, combinen e integren el potencial de la tecnología Ethernet  industrial con las redes de oficina tradicional. En este punto generalmente nos encontramos con dificultades y tensiones entre los diferentes departamentos y profesionales implicados.

Se observa con demasiada frecuencia cómo la política interna, para mantener y definir la las "mejores prácticas", puede llegar a dificultar la integración de una red como Ethernet/IP con las redes Ethernet presentes en las oficinas.

Los departamentos TI de muchas empresas han percibido esto como una dificultad o un problema. Cono resultado de esto, no quieren cambiar la política o los permisos para dar cabida a las necesidades únicas de los usuarios. Algo que desde su punto de vista puede generar problemas a la hora de gestionar o securizar una red tradicional.

Los ingenieros generalmente queremos mantener nuestros sistemas por separado y fuera de las manos de las TI. Es muy importante que nosotros, tomemos la iniciativa y reconocer la legitimidad de los profesionales TI, para poder integrar correctamente el mundo de la fábrica con el mundo de la oficina. Nuestras necesidades difieren de la de los servidores de correo electrónico y Web. Así mismo, también  nosotros mismos debemos entender el impacto que nuestro sistema tendrá en una red corporativa. 

A menudo hay tensiones y resistencias al cambio. La colaboración entre los diferentes departamentos ayudará a reducir y limar estas tensiones. Muchas empresas han comenzado a emplear Ingenieros Industriales de red, dándoles la responsabilidad de cerrar la brecha entre las dos organizaciones. Este es paso muy importante para entender y darse cuenta de los verdaderos beneficios que pueden aportar a la industrial protocolos Ethernet, tales como Ethernet/IP.

Mucha gente parte de supuesto de que los sistemas de control basados en EtherNet/IP se verán directamente afectados por el tráfico normal de la red de las oficinas. Esto es cierto, si no hay una planificación, o si las redes no están diseñadas y configuradas correctamente.

No nos casaremos de discutir sobre latencia y jitter en relación con EtherNet/IP. Estas son preocupaciones válidas, sin embargo pueden ser fácilmente tratadas con la debida consideración antes de la puesta en marcha de la red.

A pesar de que una red de control se puede ejecutar en el mismo medio y utilizar el mismo hardware que las redes de oficinas, la mayoría de los departamentos de TI les gustaría tener la separación de los dos. Esta separación es fácil de lograr. Se pueden adoptar medidas en este sentido para mejorar  EtherNet/IP en una aplicación industrial usando VLAN, subredes, QoS, y otras herramientas de redes. Estas herramientas y mejoras son usadas en el día a día por las personas que trabajan en el mundo de TI,  y son relativamente nuevas para nosotros en el campo del control.

La idea de EtherNet se originó en una servilleta hace más de 40 años, y desde entonces ha crecido hasta convertirse en nuestra vida cotidiana. Es sólo durante los últimos años cuando ha comenzado a convertirse en la corriente principal en el la planta de la fábrica. Inicialmente, la instalación y configuración de dispositivos EtherNet/IP puede ser compleja. La mayoría de nosotros hemos tenido experiencia con diferentes redes Ethernet, por lo general en el mundo doméstico. Sin embargo, con los servidores de web integrados para la configuración, la integración es muy simple y sencilla.

Tener estas herramientas también crea problemas de seguridad potenciales en los sistemas más vulnerables a la manipulación deliberada y accidental. Al igual que todas las comunicaciones industriales, hay ventajas y desventajas del uso de Ethernet/IP. Ser consciente de estas limitaciones que nos ayudará a determinar si EtherNet/IP es el camino correcto para su instalación. 

Al principio nos encontramos con dudas y temores, en cuanto a la capacidad de Ethernet/IP para cerrar el ciclo de automatización. Esas preocupaciones se disipan generalmente con la instalación de un switch administrado. Esto no sólo aborda la problemática del direccionamiento IP, sino que se hace cargo del enrutamiento de paquetes y control de colisión.

Hay muchas ventajas derivadas de poder contar con datos de fábrica del la planta para todo sistema o individuo que lo necesite en la empresa. La capacidad de profundizar y realizar el diagnóstico remoto de un dispositivo también puede ser fácilmente realizado con EtherNet/IP. Todo ello con una formación básica de los operarios y gente de mantenimiento.

No obstante he de reconocer que aunque las ventajas puedan ser evidentes, estamos en un mundo en donde los ciclos de vida de una instalación pueden llegar a ser de lustros o décadas y cada cambio es siempre acogido con cierto escepticismo, lo que sin lugar a dudas ralentiza su implantación.

Como implantar un sistema de visión artificial en una planta industrial II

• Estudio en un ambiente controlado o laboratorio:

El objetivo fundamental del estudio en un ambiente controlado es determinar si es viable la detección del objeto en cuestión. Para ello se debe decidir que método o estrategia vamos a utilizar. En esta fase pueden influir múltiples factores. 

Por ejemplo, para un control de calidad, debemos tener en cuenta las características de la pieza u objeto para elegir una correcta iluminación y un tipo de cámara adecuado. Es fundamental que la iluminación como el tipo de cámara se ajusten a las necesidades de nuestro proyecto. 

Una vez que hemos decidido la estrategia de detección, la cámara y la iluminación, debemos comprobar si el sistema es robusto y fiable. Para ello en las pruebas de laboratorio debemos comprobar experimentalmente cuales son la posiciones y distancia óptimas entre la cámara, la pieza y la fuente de iluminación.

Debemos tener en cuenta que, en esta fase de la implantación del proyecto nos encontramos en un ambiente controlado y limpio. El cual no presenta perturbaciones electromagnéticas o vibraciones que pueden afectar al proceso de adquisición de la señal.

En este ambiente de pruebas debemos comprobar que nuestro sistema funciona a la perfección y cumple con las especificaciones del proyecto. Teniendo siempre presente que un laboratorio o instalación de pruebas es un ambiente que dista mucho de una planta o fábrica industrial. 

No obstante deberemos tratar de asegurar que el sistema va a funcionar en un rango suficiente de condiciones adversas que permitan mitigar las distintas condiciones ambientales que nos vamos a encontrar en la planta industrial.

Ejemplo para el control del mecanizado para una pieza del sector de la automoción:

• Características e Iluminación de la pieza.

Para un control de calidad de una pieza metálica con un alto grado de reflexión, la iluminación directa puede ayudarnos a detectar el correcto mecanizado de la misma. En el laboratorio podemos observar que iluminando directamente la pieza podremos detectar con facilidad si ha sido mecanizada o no y las características de esta mecanización, en caso de existir.

La presencia de mecanizado produce un brillo intenso, el cual captura la cámara. Igualmente, en caso de no estar correctamente mecanizada lo podremos comprobar con facilidad. En este caso podremos comprobar que iluminar directamente la pieza es una estrategia correcta de actuación ante este tipo de piezas.

• Elegir la cámara para el proyecto.

En muchas ocasiones no es necesario una gran resolución para dar solución al problema que se nos plantea y cumplir con las especificaciones del proyecto. Por ejemplo, en el sistema que planteábamos anteriormente, puede no ser necesario obtener una imagen de gran resolución. Ya que debemos comprobar si ha habido mecanizado o no de la pieza en función del brillo de la zona mecanizada.

Otra de las características que motivará la elección de la cámara es la velocidad de captura de la cámara. Si trabajamos tenemos tiempos de ciclo para la inspección (toma de imágenes y análisis) del orden de segundos, no tiene ningún sentido optar por la cámara más rápida del mercado. Se puede optar, por ejemplo, por una cámara estándar de 100 mseg que nos permita responder holgadamente a los requerimientos del proyecto.

Debemos por tanto elegir la solución más económica que se ajuste a las necesidades del sistema. En este caso con una cámara de gama baja podría ser necesario. En otras ocasiones debemos optar por cámaras de gran resolución o velocidad de adquisición.

• Elegir la Iluminación.

Como hemos mencionado anteriormente la iluminación es fundamental para una correcta detección. En el mercado existen sistemas de iluminación directa, iluminación con tubos fluorescentes de alta frecuencia, leds (rojos o blancos),...

En este caso los leds rojos nos pueden aportar una iluminación estable para piezas metálicas. Además de una gran vida útil (superior a las 10000h).

• Colocación de los elementos.

Deberemos, en este punto, definir las distancias mínimas y máximas admisibles entre la cámara, iluminación y la zona de inspección. Al igual que los ángulos máximos y mínimos exigidos para un correcto funcionamiento.

Para ello lo debemos comprobar en nuestra mesa posicionadora hasta asegurarnos que todo responde a las necesidades del proyecto.

• Conclusiones finales del análisis en el laboratorio.

En este punto debemos tener claro como realizar el proyecto. Que tipo de iluminación usar. Si debemos usar más de una fuente de iluminación. Que tipo de cámara o cámaras es necesario emplear, así como las posiciones relativas entre los diferentes elementos que integran el sistema.

Con todo esto claro podemos pasar a una Implantación Preindustrial que nos acercará más a la finalización del proyecto.

PC industrial con procesador Intel Atom

AXIOMTEK ha lanzado al mercado un sistema emblebido, sin ventiladores para instalar en carril DIN con un bajo consumo. El rBOX101 se ha diseñado teniendo en mente el bajo consumo. Posee un procesador Intel Atom Z510PT (1,1 GHz) y Z520PT (1,33 GHz) con el chipset Intel US15WPT.

Para soportar una gama extrema de temperaturas de trabajo, esta unidad robusta puede trabajar a temperaturas comprendidas entre -40 ° C a +70 ° C. Para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones, la rBOX101 posee una gran  capacidad de expansión, incluyendo hasta seis puertos COM aislados (rBOX101-6COM) / cuatro puertos COM aislados (rBOX101-4COM), dos puertos Ethernet aislado, DIO (rBOX101-6COM), dos puertos USB 2.0, una salida VGA y un conector Compact Flash para la comunicación de datos y gran capacidad de expansión.

Presenta un diseño robusto y compacto para instalar en carril DIN. Su carcasa IP30, es ideal para aplicaciones industriales en interiores y exteriores. Se puede usar para la automatización de plantas de energía, sistemas de instalación de vigilancia, sistemas de transporte inteligentes y mucho más.

Diseño de puerto aislado

Este modelo  equipado con puertos RS-232/422/485 aislados, al igual que los puertos Ethernet y los demás sistemas de comunicación que incorpora. Todo ello para ofrecer una protección de aislamiento magnético.

Seguridad y Cumplimiento de EMI

El rBOX101 con clasificación IP30 cumple con los requisitos Agencia Europea de Seguridad y ha pasado las  prueba para proporcionar una elevada fiabilidad y estabilidad.

AXView inteligente y SNMP v1/v2c

El rBOX101 incorpora características SNMP v1/v2 para la gestión de segura de redes. Para hacer más eficiente la implementación de aplicaciones de gestión, AXIOMTEK ha lanzado en exclusiva "AXView" paquete de software de monitorización para los clientes.

Con AXView se pueden diseñar nuestros propios sistemas de gestión fácil y rápidamente. AXIOMTEK AXView también contiene una gran cantidad de herramientas de administración, servicios de agente y bibliotecas,.. fáciles de usar.

Otras características:

El rBOX101 tiene accesibles desde el frontal las E / S. Lo cual es muy útil para  para el cableado y el mantenimiento. Además, viene equipado con dos fuentes de alimentación. Posee pre-instalado Linux, Windows CE 6.0 o Windows XP Embedded. AXIOMTEK proporciona a los programadores un entorno propicio para el desarrollo de software de aplicaciones a un costo reducido.

Características:

Procesadores Intel Atom Z510PT (1,1 GHz) y Z520PT (1,33 GHz) con Intel chipset US15WPT

Operación de temperatura de -40 ° C a +70 ° C

Soporta 6 puertos COM aislados (rBOX101-6COM) y 4 puertos COM aislados (rBOX101-4COM) con la protección del aislamiento magnético

Posee conector Ethernet 10/100/1000 Mbps aislado y 1 puerto Ethernet 10/100Mbps aislado, un aislamiento DIO (4 Entrada / Salida) (rBOX101-6COM), 2 puertos USB 2.0 y una salida VGA

AXView permite la supervisión inteligente del sistema.

Posee una slot CompactFlash

Soporta dos fuentes de alimentación y entrada de alimentación 48VDC con bloque de terminales

Se puede montar en riel DIN

Axiomtek

Las redes de comunicación industriales nunca mueren.

En la década de 1990 hemos visto como desaparecían paulatinamente las redes propietarias industriales. Así como la aparición de los protocolos y redes de comunicación abiertos. Los usuarios abrazaron esta nueva era de las redes abiertas. Pero ahora es el momento de integrar las redes antiguas en las nuevas plataformas de comunicación, la mayoría de los cuales están basadas ​​en Ethernet.

En caso de ser necesario conectar una red propietaria usada hace décadas  a un control o sistema de TI moderno, puede que tengamos dificultades.

A veces, la integración se puede hacer con sólo actualizar el PLC a una nueva versión. Pero en ocasiones se puede tardar más tiempo.  En la práctica nos podemos encontrar que tardamos más tiempo en programar la comunicación con la antigua red de 1980 de lo que se ha tardado en escribir el código de control para todo el sistema.

La presión de la integración de la planta es una de las razones principales por las que los fabricantes están buscando la manera de conectarse a las redes antiguas y extraer los datos. Pero no siempre es fácil.



Un poco de historia reciente:

En 1995, Bradbury lanzó su primer sistema integrado de manufactura. Constaba de un PC basado en DOS con un programa de alimentación desarrollado en C. El PLC se comunicaba a través de Data Highway (DH +). Igualmente los sistemas de servo de su propia red, y la E / S utilizaba DeviceNet.

Pronto, los clientes empezaron a pedir una mejor forma de conectar la línea de producción a la oficina. Dynamic Data Exchange (DDE) fue utilizado en un PC basado en Windows para intercambiar datos con el software HMI basado en DOS.

Una serie de redes, tecnologías de la comunicación y protocolos de diferentes proveedores de equipos han surgido en los últimos años. Los fabricantes han dedicado muchas horas a tratar de desarrollar métodos para recopilar información. Además de garantizar la integridad de los datos y hacer que estos esteen a disposición de los sistemas de un nivel superior.

Hace cuatro años, Bradbury comenzó a desarrollar una solución de control completamente nuevo basado en Ethernet / IP. Uno de los objetivos era mantener la mayor cantidad de sistemas heredados posible.

A pesar de que EtherNet / IP funciona bien en los nuevos sistemas, el problema de la integración de los sistemas más antiguos se mantuvo. Algunos sistemas más antiguos no tenían un PLC, y en este caso vamos optaron por un PLC de la familia de procesadores Logix de Rockwell.

Uno de los objetivos principales fue proporcionar un sistema integrado de información para los operarios. Puesto que con la integración de sus procesos de negocio les ha permitido conseguir ahorros de costes, mayor eficiencia y una ventaja competitiva con respecto a la competencia del sector.

Caso práctico implantado por Bradbury:

McElroy fabrica productos de revestimiento de metal. Las operaciones de la compañía incluyen 12 plantas de producción, 18 centros de servicio y 40 lugares Mart Metal. Conectar todo junto presentaba un reto, especialmente cuando se trabaja con redes tradicionales.

La integración de las infraestructuras de TI con la tecnología de planta existente es un reto, ya que los métodos, las redes, sistemas operativos y componentes de procesamiento se desarrollaron a través de diferentes canales para los usuarios y equipos con diferentes necesidades.

Los recursos y destrezas empleados para mantener un sistema de ERP, sistema de correo electrónico y software de productividad de oficina disponibles en una red impulsada por Microsoft son muy diferentes a las necesarias para conmunicarse con los controladores PLC.

McElroy metal quería que la información transmitida entrara en su sistema ERP desde los controladores de su fábrica. Así consiguieron mejorar la eficiencia global del proceso. El esfuerzo de integración de su software de negocio y los datos con de planta ha sido satisfactorio, pero muy costoso.

Bradbury suministra la mayor parte del equipo de fabricación utilizado por McElroy, y las dos compañías trabajaron en este esfuerzo conjunto.

Las dos compañías crearon los laboratorios de pruebas de conjunto en las instalaciones de Bradbury en Moundridge, y en las instalaciones de McElroy en Bossier City.

Estos esfuerzos les han permitido sustituir los componentes obsoletos como los servidores de comunicaciones con el OPC. La mayoría de las soluciones que evalúa sólo requiere pasar a un PLC con capacidad Ethernet.

Teniendo en cuenta la tecnología existente en las plantas industriales y que esta debe estar disponible e integrada en un Sistema Integral de Automatización, nos podemos ver forzados a tener que realizar una integración similar a la de este ejemplo.

No obstante siempre nos será de gran utilidad la experiencia previa del fabricante. La cual nos permitirá reducir considerablemente los tiempos de puesta en marcha.