¿Qué es la E/S distribuida? – Periféricos descentralizados en PLC

En este artículo hablaremos sobre los periféricos descentralizados o E/S distribuidas, no vamos a analizar el TIA Portal, solo vamos a discutir qué son las E/S distribuidas y por qué las necesitamos.

Contenido:

• ¿Qué son los periféricos externos o E/S distribuidas?
• Un ejemplo simple para explicar la necesidad de las E/S distribuidas.
• o 1 máquina con un PLC en la máquina.
• o 1 máquina con el PLC está lejos en un lugar seguro.
• o 2 o más máquinas con el mismo PLC
• o tener una máquina ya instalada con diferentes módulos de E/S (archivos GSD)
• conclusión

Periféricos externos

Los dispositivos de E/S distribuidas son dispositivos utilizados en sistemas de automatización y control. Actúan como intermediarios entre el controlador central (PLC) y los diferentes sensores y actuadores instalados en su proceso de automatización. Imagínelos como mensajeros que recopilan información de los sensores y entregan comandos a los actuadores.

E/S distribuida

Este enfoque distribuido simplifica el cableado, en lugar de tener todos los cables que van directamente al PLC, se instalan estos dispositivos IO distribuidos en el lado de la máquina. Recopilan información de sensores (como temperatura o movimiento) y envían comandos a actuadores (como motores o válvulas). Esto hace que todo el sistema funcione sin problemas, con menos cableado, y también es más fácil de administrar y expandir, lo que da como resultado una mejora en la flexibilidad del sistema.

En la siguiente sección, usaremos algunos ejemplos para explicar la idea y la necesidad de IO distribuida de una manera más sencilla.

Un ejemplo simple para explicar la necesidad de IO distribuida

Supongamos que tenemos una máquina de producción, esta máquina está controlada a través de un PLC, cualquier tipo de PLC, consulte la imagen 1.

Imagen 1. Máquina de producción controlada a través de un PLC.

Como puede ver, el PLC que controla la máquina está instalado en el campo en el lado de la máquina. Como sabemos, los PLC están diseñados para funcionar en entornos hostiles, por lo que no es una mala idea instalar el PLC en el lado de la máquina, ya que sabemos que podrá soportar las diferentes condiciones de funcionamiento relacionadas con la máquina, ya sea una temperatura ambiente alta, humedad, vibración, etc.

Ahora bien, ¿qué sucede si necesitamos modificar nuestro proceso y aumentar el control que tenemos sobre la máquina, es decir, si necesitamos aumentar la cantidad de entradas y salidas de la máquina? Esto significará que necesitaremos obtener un PLC más grande con una mayor cantidad de E/S, o al menos necesitaremos agregar módulos de E/S al PLC actual.

Debe saber que agregar módulos de E/S adicionales al PLC actual dependerá del PLC que haya elegido para su proyecto, porque cada PLC tiene la cantidad máxima de E/S que puede agregar al PLC.

Entonces, si la cantidad adicional de E/S que necesitamos excede la cantidad máxima de E/S que puedo agregar al PLC, entonces tendré que conseguir un PLC más grande, y eso significará reescribir su software para el nuevo PLC o al menos migrar su proyecto. Vea la imagen 2.

imagen 2. PLC más grande para la nueva extensión de la máquina.

Entonces, con la nueva extensión, tuvimos que conseguir un PLC más grande.

AHORA, dijimos que el PLC se puede instalar en el campo y está diseñado para soportar entornos hostiles, pero por lo general, eso no es lo que se hace y, por lo general, el PLC se instala lejos en un lugar bien acondicionado y protegido como una sala MCC.

Esto significa que cada señal de entrada o salida de nuestro proceso tendrá que estar conectada desde el lado de la máquina al PLC en la sala MCC, por lo que si tengo 100 señales de E/S, tendré que tender 100 cables de señal entre la máquina y el PLC. Y si necesito hacer alguna ampliación en el futuro, tendré que tirar de los cables nuevos adicionales. Ver imagen 3.

Imagen 3. Instalación del PLC dentro de la sala MCC.

Como puede ver, ahora tenemos que tirar un cable entre el PLC y la máquina para cada señal de E/S que tengamos en nuestro proceso. Esto puede ser aceptable en una máquina pequeña con una pequeña cantidad de E/S, pero no tanto con un proceso grande que tenga muchas E/S.

Como esto incluirá tirar de una gran cantidad de cables, esto aumentará el costo de este proceso y también presentará nuevos problemas que deben solucionarse, como canalizaciones de cables, compatibilidad EMC, bandejas de cables y más consideraciones adicionales.

Y aquí es donde los periféricos externos o los módulos de E/S distribuidas se vuelven muy útiles. Ver imagen 4.

Imagen 4. Uso de un dispositivo de E/S distribuidas.

Un módulo de E/S distribuido es simplemente un módulo de E/S que se puede instalar en el lado de la máquina para recopilar todas las entradas del proceso y enviarlas al PLC, y también recibe la señal de salida del PLC y la envía a los dispositivos de accionamiento relacionados.

Como puede ver en la imagen, la conexión entre el PLC y la máquina ahora se realiza tirando de un cable de comunicación entre el dispositivo de E/S distribuido y el PLC. Los dispositivos de E/S distribuidos tienen muchas capacidades de comunicación; en nuestro ejemplo, asumimos una comunicación Profinet, de ahí el color verde.

El uso de un dispositivo de E/S distribuidas le dará la ventaja de ampliar sus E/S de proceso sin necesidad de instalar un PLC más grande. Simplemente agregará las E/S nuevas a su dispositivo y la comunicación entre el PLC seguirá siendo la misma utilizando Profinet o cualquier otro método de comunicación.

Incluso puede tener una máquina completamente nueva controlada con el mismo PLC, solo tendrá que tirar de un nuevo cable de comunicación desde el PLC a la nueva máquina. Vea la imagen 5.

imagen 5. Control de 2 máquinas con el mismo PLC.

Como puede ver, para controlar una máquina completamente nueva con mi PLC, solo necesitaría un cable de comunicación adicional desde el PLC y la máquina. Por supuesto, debe asegurarse de que las capacidades de su PLC puedan manejar el procesamiento y el control de las dos máquinas.

Una cosa más, las E/S distribuidas se pueden usar con diferentes marcas de PLC, lo que significa que puedo usar diferentes marcas de E/S distribuidas con el PLC Siemens. Consulte la imagen 6.

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imagen 6. Uso de diferentes marcas de E/S distribuidas.

Como puede ver en la imagen, una máquina utiliza un dispositivo de E/S distribuidas SIEMENS y la otra máquina utiliza un dispositivo de E/S distribuidas Schneider y ambos se controlarán a través del mismo PLC.

Conclusión

• Los dispositivos de E/S distribuidas se utilizan para ampliar el alcance de un sistema de control, lo que permite la conexión de una gran cantidad de sensores y actuadores a largas distancias.
• Las E/S distribuidas reducen la cantidad de cableado necesario en comparación con una conexión de señal de máquina-PLC tradicional.
• Es fácil agregar o quitar dispositivos en un sistema de E/S distribuidas, lo que lo hace altamente escalable y confiable.