Sistema de control, supervisión y adquisición de datos de

Sistema de control, supervisión y adquisición de datos de

Sistema de control, supervisión y adquisición de datos de Soldadora de Eslabones de
Cadena
"La elección por parte de EBI y Vicinay Cadenas de
una arquitectura basada en entorno LabVIEW, ha
cubierto más que satisfactoriamente los
requerimientos dados por el proceso de soldadura
de eslabones. Garantizando además, que la
robustez del cRIO permite asegurar un
funcionamiento óptimo del sistema"
- Alberto Fernández López, EBI T.Electrotécnicos
El Reto:
Lea el Caso
Implantar un sistema de control, supervisión y adquisición de datos robusto, flexible que se pueda integrar en un único equipo y que pueda poner a
de Estudio
disposición del sistema de gestión de calidad todos los datos recogidos
Completo
La Solución:
Diseñar e implementar un sistema de control distribuido, utilizando LabVIEW como herramienta software debido a su versatilidad y la familia
CompactRIO como elemento hardware. El hardware seleccionado además de cubrir las necesidades dadas por la cantidad y el tipo de señales a
tratar, tiene la robustez necesaria para integrarse en el entorno industrial en el que se encuentra la Soldadora de Eslabones
Autor(es):
Alberto Fernández López - EBI T.Electrotécnicos
Introducción:
Años atrás, a principio de los años 90, la necesidad de garantizar una producción de cadena offshore de calidad, que satisficiera las necesidades de los
clientes de Vicinay Cadenas S.A., requirió del desarrollo tanto de un sistema de control que automatizara el proceso de producción como de un sistema
de adquisición de datos que confirmara que ese proceso de producción se realizara con los parámetros de calidad pretendidos. En aquellos tiempos, el
sistema que se desarrolló utilizó una arquitectura basada en autómatas programables para realizar el control del proceso de soldadura, y de un sistema
de adquisición tratamiento de datos.
Con el paso de años, los requerimientos tanto de control como de adquisición de datos han ido creciendo. Con la actualización a CompactRIO y
LabVIEW de la arquitectura de control y adquisición se ha tratado, por un lado, unificar en un único equipo las dos funciones, evitando así posibles
incoherencias, por otro, utilizar un sistema versátil y sencillo que nos permita actualizar y evolucionar adaptándolo a nuevas necesidades y por último,
que el sistema de control disponga de la robustez necesaria ‘para trabajar en un entorno industrial.
Arquitectura del Sistema:
La arquitectura elegida por EBI para dar solución al sistema de control de la Soldadora de Eslabones, utiliza un controlador cRIO-9024 junto a un chasis
cRIO-9114 situados en el armario principal de la instalación. Para recoger y actuar sobre las señales distribuidas en campo se disponen de dos chasis de
expansión EtherCAT RIO NI-9144 en un armario situado próximo a la soldadora.
(Figura 1 – Pie Pagina: Arquitectura Sistema)
El sistema de control cRIO intercambia con el sistema de gestión de datos CITR., a través de una conexión Ethernet, todos los datos necesarios evaluar
la calidad del proceso de soldadura del eslabón.
Sistema de Control
Para realizar el control del proceso de soldadura es necesario interactuar con la máquina y captar las diferentes variables existentes en el proceso,
utilizando tanto señales digitales como señales analógicas algunas de ellas con requerimientos de velocidad de captación elevada. También realizaremos
la lectura de valores de tensión e intensidad. Estas señales se adquieren y tratan en las FPGA, tanto del chasis principal como de los dos chasis de
expansión, y las ponemos a disposición del controlador en tiempo real para realizar el control del proceso y además enviar al sistema de gestión CITR las
señales requeridas para el control de calidad del proceso
1/5
www.ni.com
(Figura 2 – Pie Pagina: Programación LabVIEW)
Las principales señales que vamos a tratar son:
Entradas digitales: Utilizaremos el módulos NI-9425
Entradas Analógicas 4…20 ma: Utilizaremos el módulo NI-9208
Entradas Analógicas 4…20 ma (Tiempo refresco: 10 ms): Utilizaremos el módulo NI-9203
Entradas Tensión 300 Vrms: Utilizaremos el módulo NI-9225
Salidas Analógicas 4...50 ma: Utilizaremos el módulo NI-9465
Señal de encoder SSI: Utilizaremos el módulo NI-9403
Sistema de Supervisión
Para llevar a cabo la supervisión de la instalación se utiliza un panel de operador TPC-2215, mediante el cual se puede tanto configurar los parámetros
de funcionamiento de la soldadora, como realizar un diagnóstico del proceso a mediante la visualización de las diferentes variables del proceso.
(Figura 3 – Pie Pagina: Sistema Supervisión).
El sistema de supervisión desarrollado, permite además, que el equipo de mantenimiento pueda llevar a cabo el mantenimiento correctivo de la máquina,
utilizando por ejemplo el sumario de alarmas o el histórico de alarmas, o adelantarse a los posibles problemas, realizar un mantenimiento predictivo de la
máquina, y así optimizar el tiempo de funcionamiento de la soldadora.
2/5
www.ni.com
(Figura 4 – Pie Pagina: Alarmas).
Comunicaciones
La soldadora de eslabones necesita interactuar con otras máquinas pertenecientes a la misma línea de producción, controladas por sistema de control de
otros fabricantes. Debido a la flexibilidad dada por la arquitectura cRIO, esta cuestión no entraña grandes dificultades. Para ello, utilizamos el puerto
Ethernet integrado en el controlador de tiempo real cRIO-9024, y estableceremos la conexión con dichas máquinas a través del protocolo Modbus-TCP.
Por otro lado, la conexión con los sistemas de control de calidad del eslabón, también desarrollados en entorno LabVIEW, se simplifica enormemente,
facilitando la interactuación entre los diferentes desarrolladores del proyecto.
Conclusión
La elección por parte de EBI y Vicinay Cadenas de una arquitectura basada en entorno LabVIEW, ha cubierto más que satisfactoriamente los
requerimientos dados por el proceso de soldadura de eslabones. Garantizando además, que la robustez del cRIO permite asegurar un funcionamiento ó
ptimo del sistema.
Además, la solución adoptada, ha abierto un nuevo campo de investigación, donde las nuevas necesidades que seguro aparecerán en el futuro podrán
ser acometidas de una forma sencilla. La versatilidad del sistema, nos asegura poder integrar en nuestra arquitectura los diferentes elementos que
puedan aparecer.
Por último, agradecer a Vicinay Marine Innovación y a SCI su colaboración, así como agradecer a Vicinay Cadenas la confianza puesta en EBI a la hora
de atacar este interesante proyecto.
Información del Autor:
Alberto Fernández López
EBI T.Electrotécnicos
3/5
www.ni.com
Arquitectura
Imagen 2
4/5
www.ni.com
Imagen 3
Imagen 4
Legal
Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO
"COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.
5/5
www.ni.com