Utilice los innovadores módulos de enlace inteligente para ofrecer transparencia de datos a nivel de campo en la automatización industrial

Los diseñadores de automatización industrial tienen a su disposición una potente innovación: un módulo de enlace inteligente (ILM, Intelligent Link Module) que puede conectar un disyuntor estándar y un contactor para crear un alimentador de carga digital inteligente para el arranque de motores y otras aplicaciones de distribución eléctrica. Es apto para instalaciones nuevas o retroadaptaciones.

El ILM transforma la aparamenta convencional en un dispositivo inteligente de conmutación, protección y control, además de monitorizar en tiempo real la tensión, la corriente, la asimetría de fase, los eventos de sobrecarga, etc. Las funciones de diagnóstico integradas aceleran la corrección de errores y apoyan el mantenimiento predictivo, mejorando la fiabilidad y el tiempo de funcionamiento.

El sistema ILM es muy flexible y puede utilizarse con una gran variedad de disyuntores y contactores. Además, hay disponibles alimentadores de carga inteligentes (ILF) premontados que utilizan un ILM de hasta 20 CV y 460 V. Un segundo módulo de E/S distribuidas admite la digitalización en toda la red, la transparencia de los datos y la optimización del rendimiento.

Siemens ofrece 50,000 combinaciones de módulos para que los diseñadores creen soluciones integrales de digitalización desde el campo hasta la nube. La línea de productos incluye los recientemente introducidos ILM y módulos complementarios de sistemas de E/S distribuidas escalables y flexibles.

El sistema modular SIRIUS de Siemens ofrece una amplia y armonizada familia de combinaciones de dispositivos probados y homologados, que garantizan la compatibilidad y fiabilidad para su implantación en todo el mundo. Hay componentes disponibles para cubrir prácticamente todas las aplicaciones de control industrial, desde la simple conmutación hasta la compleja protección y supervisión de motores (figura 1).

Figura 1: El sistema modular SIRIUS de Siemens es una cartera de componentes de control industrial completa, flexible y que ahorra espacio para una amplia gama de aplicaciones. (Fuente de la imagen: Siemens)

La transparencia hasta el nivel de campo es cada vez más importante, pero no todos los dispositivos están conectados a la red de automatización. Eso significa que pueden faltar datos importantes. Los innovadores ILM SIRIUS 3RC7 de Siemens cambian esa situación.

Mientras que el sistema modular SIRIUS en su conjunto abarca varios tamaños estándar (S00 a S12) e incluye dispositivos que pueden manejar hasta 250 kW, los innovadores ILM 3RC7 están diseñados para su uso en aplicaciones de tamaño pequeño y mediano de hasta unos 15 kW y en los tamaños de bastidor S00 y S0. Esa es precisamente la gama de aplicaciones que más a menudo se descuidan cuando se capturan datos de rendimiento a nivel de dispositivo de campo.

Las ILM son adecuadas para una gran variedad de aplicaciones, como sistemas transportadores, operaciones de mezcla y trituración, equipos de ventilación y bombeo, transformadores de distribución eléctrica, lámparas de descarga de gas y dispositivos similares.

Siemens ofrece ILM con diseños de altas prestaciones que incluyen tecnología de conmutación híbrida que combina semiconductores de potencia para el arranque y la parada controlados del motor, y relés para el funcionamiento continuo y el ahorro de energía. El resultado es una mayor durabilidad, una mayor eficiencia energética y un mantenimiento reducido.

Los ILM de altas prestaciones también ofrecen funciones mejoradas de supervisión de la energía más allá de la versión estándar, incluida la medición de la tensión de fase, la potencia y el factor de potencia de la carga conectada.

Existen ILM que admiten el arranque del motor en una dirección (modelos directos) y en dos direcciones (modelos reversibles). El modelo 3RC71401EE10 es un ejemplo de módulo directo de altas prestaciones con una capacidad nominal de 0.4 A a 4 A y hasta 690V_CA en tamaño de bastidor S00.

Los módulos de inversión gestionan dos contactores utilizando la lógica integrada para manejar la secuencia y el enclavamiento de ambos contactores según sea necesario para cambiar la dirección del motor, simplificando la programación del controlador lógico programable (PLC). El modelo 3RC71414EE11 es un arrancador inversor con conmutación híbrida, con una potencia nominal de 3.5 A a 32 A a un máximo de 690 V_CA, en tamaño de bastidor S0 (figura 2).

Figura 2: Arrancador inversor ILM tamaño S0 con conmutación híbrida. (Fuente de la imagen: Siemens)

Conexión a presión

Los conectores a presión utilizados con los ILM y otros dispositivos proporcionan un cableado más rápido, fiable y resistente a las vibraciones. También reducen el tiempo de instalación y mejoran la disponibilidad del sistema. Tres de sus numerosas ventajas son:

• La instalación se agiliza porque los cables, especialmente los que tienen casquillos, pueden insertarse directamente sin herramientas, lo que reduce el tiempo de cableado hasta en un 50% en comparación con los terminales de tornillo.
• El cableado de entrada frontal permite mayores densidades de cableado en los armarios de control y soluciones más compactas.
• El mecanismo accionado por resorte proporciona una presión constante, eliminando la posibilidad de un apriete insuficiente o excesivo asociado a las uniones roscadas. El mecanismo accionado por resorte también proporciona una conexión siempre fuerte y segura, resistente a las vibraciones. Eso elimina la necesidad de comprobación y reapriete periódicos que requieren los terminales de tornillo, lo que garantiza un funcionamiento continuo y fiable (figura 3).

Figura 3: Los ILM de Siemens utilizan una tecnología de conectores de resorte que es fuerte, muy resistente a las vibraciones y permite una instalación rápida. (Fuente de la imagen: Siemens)

En las aplicaciones de retroadaptación, es esencial confirmar que los componentes existentes utilizan tecnología de conectores de tipo muelle para garantizar la compatibilidad con los ILM 3RC7.

Además de utilizar los ILM SIRIUS 3RC7 para construir soluciones digitalizadas, los ILM están disponibles como parte de unidades completas premontadas. Estos conjuntos totalmente cableados y conectados mecánicamente se denominan alimentadores de carga inteligentes (ILF).

Alimentadores de carga inteligentes

Un ILF consta de un ILM 3RC7 más el contactor y el disyuntor de protección del motor necesarios. Los ILF están disponibles para arranque directo o para aplicaciones de inversión.

Por ejemplo, el arrancador directo inteligente con alimentador de carga de altas prestaciones 3RA84121EE10 tiene una potencia nominal de 0.4 A a 4 A hasta 690 V_CA. Tiene un tamaño de bastidor S00 y consta de un ILM 3RC7140-1EE10, un disyuntor 3RV2311-1EC20 y un contactor 3RT2017-2BB42 (figura 4).

Figura 4: Despiece de los tamaños S00 (izquierda) y S0 (centro), y de un conjunto de alimentador de carga inteligente 3RA8 modelo 3RA8412-1EE10 tamaño 00 completado (derecha). (Fuente de la imagen: Siemens)

Los ILF pueden utilizarse donde antes se utilizaban combinaciones de protectores de arrancadores de motor, contactores y relés de sobrecarga. Proporcionan una forma rápida y simplificada de modernizar y digitalizar las operaciones. Tanto los ILM 3RC7 como los ILF 3RA8 pueden integrarse rápidamente en armarios de distribución con sistemas de E/S SIMATIC ET 200.

Integración en la red

Los sistemas de E/S ET 200, como ET 200SP, ET 200MP y ET 200pro, son familias de productos específicas dentro de la plataforma SIMATIC ET 200. Cada familia de productos está adaptada a diferentes necesidades, como armarios de control (ET 200SP/MP) o instalaciones de campo (ET 200AL/pro), con distintos requisitos de rendimiento, densidad y resistencia ambiental.

Por ejemplo, la ET 200SP, con su diseño compacto y su tecnología de conector a presión, es muy adecuada para su uso con ILM e ILF. Entre sus características se incluyen la capacidad de diagnóstico mejorada para una resolución de problemas más rápida y el intercambio en caliente de módulos para una alta disponibilidad. También es altamente escalable. Se pueden conectar en serie hasta 16 ILM.

El 3RC7 ILM está diseñado para paneles de control modernos y conectados y admite la comunicación multiprotocolo a través de Ethernet. Entre los protocolos compatibles se incluyen PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP y OPC UA.

El ET 200SP montado en bastidor funciona como pasarela, recogiendo datos de los ILM. Los datos se envían al autómata programable a través de un módulo de interfaz ET 200SP que tiende un puente entre los dispositivos de campo como los ILM, la red de control y funcionamiento (OT) y la red de información (IT). Esto permite una visión más granular y en tiempo real del rendimiento de los dispositivos a nivel de campo (Figura 5).

Figura 5: La plataforma de E/S SIMATIC ET 200SP (abajo en el centro) puede conectar los ILM o ILF SIRIUS (abajo a la derecha) a redes OT e IT. (Fuente de la imagen: Siemens)

Instalación rápida

Una vez tomada la decisión de añadir transparencia de datos a los dispositivos de campo, los SIMATIC ILM e ILF, combinados con la plataforma de E/S ET 200, permiten una instalación y puesta en servicio rápidas y flexibles. Eso permite a la organización cosechar rápidamente los beneficios de una mayor disponibilidad de datos.

Los cables para conectar los ILM y los ILF están disponibles en tres longitudes, 0.75 m, 1.5 m y 2 m, para favorecer la flexibilidad del armario de control. La flexibilidad de instalación se ve reforzada con cables de 0.5 m, 2 m, 5 m y 10 m para conectar los ILM y los ILF con los controladores ET 200.

El Portal de Automatización Totalmente Integrada (TIA) de Siemens es el entorno de planificación y programación de proyectos de automatización, visualización y tecnología de accionamiento de la empresa. Los diseñadores de redes, los fabricantes de máquinas y los instaladores pueden utilizarlo para parametrizar, integrar y poner en marcha de forma rápida y sencilla los ILM SIRIUS 3RC7 y los ILF 3RA8.

Puesta en servicio flexible

El Portal TIA es útil tanto en nuevas instalaciones (proyectos de terrenos no urbanizados) como en proyectos de retroadaptación o modernización de sistemas existentes (proyectos de terrenos baldíos). Para los nuevos sistemas, el Portal TIA proporciona un marco de ingeniería integrado para todo el proceso de automatización, desde la planificación digital hasta el funcionamiento.

Combina varias herramientas de software en una única plataforma sin fisuras, lo que ayuda a reducir el tiempo y los costos de ingeniería. Las herramientas de simulación y puesta en servicio virtual utilizan un gemelo digital para acelerar el tiempo de puesta en servicio en el lugar.

El portal TIA también puede acelerar los proyectos de adaptación y modernización, incluyendo herramientas y servicios que apoyan la migración e integración de sistemas heredados. Las máquinas que antes carecían de conectividad pueden reequiparse utilizando los componentes del Portal TIA para integrarlas en las modernas redes de IT/OT.

La compatibilidad con versiones anteriores aumenta la flexibilidad y puede utilizarse para desbloquear el acceso a todas las versiones anteriores del Portal TIA y permitir a los diseñadores trabajar con proyectos más antiguos en sus entornos nativos si una migración completa no es viable de inmediato.

Conclusión

Los ILM y los ILF premontados de Siemens proporcionan a los diseñadores de redes industriales herramientas innovadoras para salvar la distancia entre los dispositivos a nivel de campo, como motores y conmutadores, y los niveles superiores de red OT/IT. Proporcionan soluciones altamente fiables y flexibles tanto para proyectos de nueva construcción como para proyectos industriales abandonados. Estas soluciones proporcionan datos en tiempo real para apoyar la transparencia del sistema, el diagnóstico, el mantenimiento predictivo y la transparencia general del sistema dentro del Portal TIA.

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