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Los datos son la base de todo el internet industrial de las cosas (IIoT), sin ellos, la visualización y el análisis posteriores no serían posibles. Los módulos de E/S remotas garantizan el funcionamiento de los dispositivos de campo y proporcionan diversos datos remotos para optimizar la productividad. El paso inicial para implementar soluciones IioT es seleccionar los sensores y dispositivos y posteriormente elegir tus módulos de E/S remotas. Si te encuentras en esta fase, este artículo te guiará paso a paso, comenzando con un análisis de las ventajas de las E/S remotas, sus interfaces físicas, protocolos y funciones de E/S para elegir equipos adecuados que se adapten a tus necesidades.
1. ¿Qué son las E/S remotas? ¿Cuál es la diferencia entre E/S remotas y E/S locales?
E/S remotas suele significar que los módulos de E/S están a distancia de los controladores (PLC/PC), y se instalan junto a los sensores o controladores para obtener datos o enviar comandos de control.
Las E/S locales suelen referirse a los módulos de E/S instalados en el mismo chasis, que pueden ser módulos de E/S conectados directamente al backplane del PLC, tarjetas PCI/PCIE instaladas en el PC o módulos de E/S USB utilizados muy cerca.
Las E/S locales tienen como características su alta velocidad y alta densidad de canales. Las mediciones de alta velocidad que requieren más de 100K muestras/segundo suelen implementarse utilizando E/S locales.
2. ¿Cuándo necesitas E/S remotas?
Los módulos de E/S remotas son la mejor opción en las siguientes circunstancias:
- Los sensores o controladores están dispersos en muchos lugares y no es posible configurar un conjunto de controladores en cada lugar, lo que sería demasiado caro y poco eficaz.
- Las distancias entre los controladores y los sensores son largas, por lo que las señales se verán fácilmente alteradas por el ruido, esto aumentará los errores en los datos.
Por lo tanto, instalar E/S remotas cerca de los sensores para transmitir datos a los controladores puede reducir enormemente la complejidad del cableado, los costos y el tiempo.
Además, las aplicaciones también afectan la selección de E/S remotas porque el tiempo de ciclo de E/S varía mucho en diferentes escenarios. A continuación, presentamos algunos ejemplos de aplicación:
- Monitoreo de instalaciones.
Los dispositivos que se necesitan en monitoreo de instalaciones a menudo funcionan con un tiempo de ciclo de E/S y frecuencia de muestreo más lenta, es decir, 100ms~1,000ms. Algunos productos Advantech ideales son:
- ADAM Serie – E/S Remotas
- ADAM-6300- Módulos E/S OPC UA Ethernet
- ADAM-6000/6200- Módulos E/S IoT Ethernet
- ADAM-4000/4100- Módulos E/S RS-485
- ADAM-5000- Sistema Modular E/S
- Automatización de fábricas y control de robots/movimiento.
En este escenario suele ser necesario un tiempo de ciclo de E/S de alta velocidad, ya que la respuesta en tiempo real es fundamental para el control de la máquina. Este tipo de E/S suele requerir un bus de campo que garantice la determinación del tiempo. Por ejemplo, la E/S remota para la automatización y el control de toda la fábrica suele necesitar al menos 1 ms de tiempo de ciclo de control, mientras que la E/S remota para el control de movimiento y robótica en la máquina requiere al menos 100 µs de tiempo de ciclo de control.
Desde el punto de vista del controlador, el requisito más importante para este tipo de E/S remotas es "Tiempo real". En otras palabras, cada E/S correspondiente debe informar del estado en cada ciclo de control para garantizar que todos los parámetros de entrada en cada ciclo de control son suficientes para que la operación lógica produzca una salida.
3. Determina la interfaz física de E/S remotas de acuerdo con las condiciones de tu instalación.
Las interfaces físicas de E/S remotas más comunes incluyen RS-485, Ethernet, Inalámbrica y CAN, y cada interfaz tiene sus propias ventajas y desventajas. Por ejemplo:
- RS-485: La interfaz RS-485 tiene una mayor distancia de transmisión y menor precio que una interfaz Ethernet, pero la velocidad de transmisión es más lenta. Su número máximo de dispositivos conectados es limitado. Los datos de una interfaz RS-485 tienen que conectarse a un gateway antes de transmitirse a la nube.
- Ethernet: La interfaz Ethernet es rápida y puede conectarse a muchos dispositivos. Los datos de Ethernet pueden transmitirse a la nube directamente a través de diversos protocolos de comunicación.
- Inalámbrica (LPWAN/LoRaWAN/WiFi/NB-IoT): La interfaz inalámbrica puede utilizarse con flexibilidad en lugares donde no es posible el cableado. Las aplicaciones industriales de IoT, como fábricas, energía y transporte, utilizan conexiones inalámbricas para permitir la transmisión a larga distancia y de bajo consumo.
- CAN: La interfaz CAN es rentable y funciona con un cableado sencillo. Tiene una gran tolerancia al ruido y se utiliza mucho en entornos telemáticos.
Comparación de diferentes Interfaces de E/S remotas:
4. Determine los protocolos IoT compatibles de E/S remotas en función de la arquitectura de su sistema.
Existen muchos protocolos de comunicación maduros en la automatización industrial. En la siguiente tabla se enumeran los protocolos de comunicación IoT más utilizados.
5. Determinar las funciones de E/S Remotas por las especificaciones del sensor/controlador
De acuerdo con las especificaciones del sensor/controlador y la necesidad de su aplicación, puede definir características analógicas o digitales para su selección de E/S remotas.
Analógico:
Entrada digital:
Salida digital:
6. ¿En qué Industrias o escenarios son aplicables las E/S remotas?
En Advantech tenemos experiencia implementando este tipo de soluciones en diferentes industrias y escenarios como lo son:
- Fábricas: Soluciones de fábrica inteligente para la industria tabacalera.
- Semiconductores: Una solución de E/S remotas facilita la adquisición de datos para robots y equipos de CVD/PVD.
- Agua y aguas residuales: Una solución OPC UA para un sistema de supervisión del tratamiento de aguas residuales.
- Minería: Implementación de una solución LoRaWAN para la supervisión general de yacimientos mineros.
- Infraestructura: Sistema DAQ distribuido de alta velocidad para la supervisión de la salud estructural de puentes.
- Petróleo y gas: Solución de supervisión SCADA con OPC UA para gasolineras.
La selección de la E/S remota más eficaz de acuerdo con su aplicación requiere una cuidadosa consideración y análisis, que afectará a los posteriores costos de implementación, expansión, mantenimiento y prevención temprana de problemas.
Al mismo tiempo, la elección de un proveedor adecuado también es un aspecto importante que afecta al tiempo de entrega, el periodo de suministro garantizado, el mantenimiento del producto, la asistencia técnica y el servicio posventa.
Como líder internacional en el diseño y fabricación de módulos de E/S remotas, Advantech proporciona diversas interfaces de comunicación, protocolos y módulos de E/S con varias funciones para satisfacer las diversas necesidades de los clientes, como la supervisión de instalaciones, la supervisión medioambiental y el control de procesos de grado industrial. Si te encuentras evaluando soluciones de E/S remotas, podemos ofrecerte nuestra experiencia y asistencia. ¡Ponte en contacto con nosotros! Sitio web: https://www.advantech.com/es-mx.
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