Novedades tecnológicas que ayudan a implementar mejoras y optimizar aplicaciones Motion Control

En la actualidad hay varias consideraciones que se deberían tener en cuenta a la hora de comenzar con la definición de una aplicación y que se desarrollan en una fase inicial del diseño de una máquina que requiere tecnología Motion Control, cómo es conseguir que dicha máquina sea flexible a la hora de generar productos para tener diferentes tipos de formato, por ejemplo. Otra cuestión importante es que haya máxima disponibilidad de la máquina contra eventos de fallo, y que disponga de una serie de características y funciones exigentes que den como resultado un producto de buena calidad y personalizado además de conseguirlo en un tiempo reducido.

Todos estos desafíos a los que se pueden enfrentar el programador de una aplicación se pueden solucionar fácilmente con las nuevas tecnologías tanto hardware como softwares disponibles y que pueden llegar a resolver las necesidades tecnológicas que requiere cada aplicación.

Para conseguir que las máquinas ofrezcan esas funcionalidades tecnológicas que ayuden a tener una aplicación que esté personalizada para el cliente y den como resultado un producto de alta calidad y en un tiempo lo más reducido posible, existe los controladores Motion Control tecnológicos de la familia SIMATIC. Para aquellas aplicaciones más exigentes a nivel de características de producción, está disponible el nuevo Controlador Tecnológico SIMATIC  1518T/TF -4 PN/DP. Este controlador tecnológico tiene un alto rendimiento a nivel de características que le hacen el dispositivo idóneo para aquellas aplicaciones de Motion Control en las que se requieren altas prestaciones. Cómo características y funciones nuevas que tiene este  dispositivo se pueden destacar el aumento significativo de la memoria de programa y datos con respecto al controlador SIMATIC 1517T/TF -3 que le dan más memoria disponible para estructuras de gran volumen y para la estandarización/modularización de máquinas; y además dispone de una tercera interfaz Profinet que puede ser usado para servicios básicos como OPC UA o comunicación TCP/IP.

Otra cuestión importante que se debería tener en cuenta a la hora de enfrentarse al desafío de trabajar en una aplicación tecnológica es la de poder reutilizar partes del diseño que engloba una aplicación para generar otras versiones de este más reducidas o ampliarlas. Para ello las máquinas proyectadas se puedan modularizar para tener varias versiones de la aplicación que se adapte a las necesidades del cliente final y así tener esa flexibilidad en la creación, configuración y programación de aplicaciones Motion Control. Para conseguirlo está disponible la herramienta software Modular Application Creator con la cual mediante una serie de librerías se puede generar un proyecto con un controlador tecnológico de SIMATIC en TIA Portal de forma estandarizada y modularizada que facilita al programador ese diseño y programación de la aplicación Motion Control que quiere realizar. Actualmente los módulos que están disponibles dentro de la herramienta Modular Application Creator para poder generar estos proyectos en TIA Portal son las librerías de Weihenstephan, OMAC, Intelligent Belt, MCS Creator, Printing Standard y Converting Toolbox. Todas ellas se pueden configurar dentro del software Modular Application Creator de forma fácil e intuitiva con vistas tecnológicas y un asistente gráfico que guía al programador en el proceso de configuración y que da como resultado un proyecto en TIA Portal con la tecnología escogida y con los elementos necesarios introducidos para su programación final de la aplicación.

También para conseguir tener la máxima disponibilidad ante fallos de la aplicación existen soluciones software que ayudan a simular el comportamiento de la máquina en un entorno virtual, para tener en una fase de proyecto y programación una información más precisa de que tipo de errores podría tener en dicha aplicación programada, para poder corregir los errores y ayudar a que la aplicación sea lo más eficiente y fiable posible. Una de esas herramientas software que resulta bastante útil en las aplicaciones Motion Control en relación con la puesta en marcha virtual es el SIMATIC Machine Simulator. Esta solución combina el software de simulación SIMIT con el controlador virtual SIMATIC S7-PLCSIM Advanced. Este paquete de software integrado para la puesta en marcha virtual proporciona una validación del comportamiento de la máquina y el programa de control, todo ello en un entorno virtual. En definitiva, permite al programador detectar y eliminar todos los errores posibles en una etapa inicial del proyecto de la aplicación, lo que se traduce en un ahorro de tiempo y dinero y en una mayor disponibilidad de la aplicación cuando se encuentre implementada.

Simulación de los accionamientos

Una parte clave en las soluciones Motion Control son los elementos que ejecutan los movimientos que el controlador indica, esos elementos son los servomotores en su mayoría y convertidores de frecuencia, y de manera más residual motores asíncronos.

Hasta la fecha todo el grueso de la simulación recaía sobre la parte de programación en el PLC pero cada vez se vuelve mas importante la posibilidad de poder simular también los accionamientos, de tal manera que el modelo digital de la máquina sea lo mas real posible y de ese modo poder llegar acortar aun más nuestro desarrollo de máquinas y evitar errores en la puesta en marcha en el mundo real.

Dicha integración de los accionamientos en el mundo virtual se consigue gracias a Sinamics DriveSim Basic.

Sinamics DriveSim Basic es una nueva solución de software con la que por primera vez se pueden simular, adaptar y optimizar el porfolio de accionamientos y su comportamiento en máquinas e instalaciones. Ofrece una entrada rápida y sencilla en la simulación de la tecnología de accionamiento y permite a los fabricantes de máquinas e instalaciones acelerar su propia fase de desarrollo.

De esta manera se puede enlazar la simulación lógica y mecánica. La aplicación se centra en el apoyo a la simulación de la aplicación del cliente, es decir, los componentes que interactúan con el accionamiento. La simulación permite aclarar dudas sobre el accionamiento incluso antes de que se haya realizado una selección concreta del producto lo que permite ir testando distintas opciones hasta dar con la respuesta óptima. Permite simular la comunicación del PLC con él accionamiento mediante telegramas Profidrive y permite simular la mecánica compleja en el eje de accionamiento virtual.

Un posible escenario de aplicación sería la conexión del PLC y el modelo mecánico a través de Sinamics DriveSim Basic. Una vez hecho esto, los ciclos de trabajo resultantes se pueden introducir en TIA Selection Tool o en el Sizer (herramientas para el dimensionamiento de accionamientos) de tal manera que resultaría la selección optima de accionamientos adaptado a la aplicación.

El usuario configura sólo la parte del accionamiento que necesita para su simulación. No es necesario realizar una puesta en marcha virtual completa del accionamiento, lo que ahorra tiempo y costes. Los modelos de Sinamics DriveSim Basic se vinculan perfectamente con la documentación existente del accionamiento y se han validado con los accionamientos reales de Sinamics utilizando los modelos reales.

Para facilitar el proceso, Sinamics DriveSim Basic está disponible como un modelo estandarizado FMU (Functional Mockup Unit). El software ofrece el mismo archivo FMU para cada accionamiento Sinamics. Se pueden seleccionar desde convertidores Sinamics S120 a G120, incluido los motores.  Esta FMU puede importarse directamente en el programa de simulación utilizado. Sinamics DriveSim Basic es compatible con muchos programas de simulación disponibles en el mercado, como Simit, Simcenter Amesim, NX Motion o Matlab Simulink. Junto con otras soluciones virtuales de Siemens, como Simatic S7 PLCSIM Advanced o NX Mechatronics Concept Designer, se puede implementar un proceso de desarrollo consistente basado en modelos.

Daniel García Arenas, 

Product Manager de Máquina Producción en Siemens España;

Alberto Vegas Menchero, Responsable de General Motion Control 

en Siemens España

Págs. 44 a 46.