Entendiendo la Automatización Industrial en la Industria 4.0

¿Está emocionado de que el futuro de la fabricación estadounidense parezca más brillante debido a la relocalización? También creemos que es genial, pero ¿has notado algo diferente? La fabricación ha cambiado. Hay nuevas tecnologías y jerga, como hablar de Industria 4.0, robots, co-robots e Internet de las cosas (IoT).

Mientras que EE. UU. quedó marginado por la deslocalización, otros países estaban avanzando en tecnologías de automatización para capturar la máxima eficiencia. Los fabricantes estadounidenses deberán ponerse al día para seguir creciendo y acelerando las oportunidades de reasignación.

Si desea volverse competitivo a nivel mundial y pasar a equipos o sistemas de automatización más eficientes, necesitará al menos una comprensión básica de la automatización industrial tal como es hoy. Comprender las opciones, la terminología y los componentes facilitará la creación de planes y presupuestos iniciales que se pueden discutir en mayor detalle con los miembros del equipo y los especialistas en soluciones de automatización.

Para ponerlo al día, aquí hay una descripción general básica de la automatización de fábricas industriales en la era de la conectividad.

Índice

¿Qué es la Automatización Industrial?

Tipos de Automatización Industrial

¿Cómo se logra la automatización industrial?

Sistemas de Automatización Industrial y Producción de Manufactura

Por qué los fabricantes estadounidenses necesitan automatizar

Automatización en Industria 4.0

Llegando a una solución de automatización industrial

¿Qué es la Automatización Industrial?

No está solo en su búsqueda de eficiencias de fabricación. Desde antes de la primera revolución industrial, los líderes de la industria han creado maquinaria especializada que puede producir más rápido y con mayor precisión que un ser humano con una herramienta manual. Históricamente diseñados para operar de forma independiente con una mínima intervención humana, los sistemas de automatización industrial actuales pueden comunicarse y trabajar sincronizados con la asistencia de sistemas de control industrial y conectividad de red.

Encontrará ejemplos de equipos de automatización industrial en los que se mecanizan, fabrican, empaquetan y/o ensamblan productos o componentes. Con los principios y estándares de automatización, puede esperar que la maquinaria automatizada se coloque en una configuración de sistema que mueva los componentes de manera más eficiente de una etapa a la siguiente.

Tipos de Automatización Industrial

Los fabricantes están automatizando trabajos que requieren resistencia o precisión, o aquellos que son aburridos, repetitivos y/o requieren poca creatividad o talento especializado. La disminución de los costos de los robots y el aumento de los costos laborales están fomentando la automatización en los EE. UU. Dado que se espera que los precios de los robots bajen más de un 65 % en los próximos cinco años, se prevé que la automatización aumente constantemente. Si aún no lo ha hecho, invertir en una infraestructura de comunicaciones de datos puede ser uno de sus mayores desafíos. La tendencia de la automatización de fábricas se basa en la capacidad de las redes de máquinas para comunicarse y ejecutar tareas a tiempo.

¿Cuáles son los tipos comunes de automatización de fábrica?

• Herramientas sencillas
• Montaje
• Inspección
• Manejo de materiales 

¿Cómo se logra la automatización industrial?

Los sistemas de control industrial son el mecanismo (o cerebro) detrás de la independencia y el movimiento de las máquinas automatizadas. Esta es la tecnología que permite automatizar los procesos industriales. La composición principal de un sistema de control es el lazo de control. Los ejemplos de sistemas de control van desde el más simple, un controlador discreto, hasta el complejo sistema SCADA que gestiona todos los niveles de los procesos de fabricación y ubicaciones geográficas de una empresa.

Tipos de sistemas de control industrial:

• Sistema SCADA:un sistema informático que controla y supervisa los procesos de la planta
• Controlador proporcional-integral-derivativo (PID):controla un sistema basado en el punto de ajuste y el valor medido
• Controladores lógicos programables (PLC):una computadora industrial robusta y fácil de programar con un solo microprocesador que se usa para controlar motores y otra maquinaria en un entorno de fábrica usando lógica
• Controladores de automatización programables (PAC):similares a un PLC, pero contienen multiprocesadores y son capaces de realizar múltiples tareas
• Sistemas de control distribuido (DCS):controla muchos nodos en un sistema a través de multiprocesadores con capacidades avanzadas que incluyen muchos puntos de E/S
• Interfaz hombre-máquina (HMI):le permite interactuar con una máquina y ver rápidamente el estado de los procesos de la máquina
• Controlador discreto:control simple de encendido y apagado, por ejemplo, temporizadores, contadores y termostatos 

PLC

HMI

Contador

Cómo funciona la automatización industrial:

Etapa 1:el sistema de control industrial (enumerado anteriormente) funciona junto con el controlador de la unidad.

Los controladores de unidades comunes incluyen:

• Unidad de frecuencia variable:un controlador de motor de CA que usa frecuencia y voltaje para controlar la velocidad y el par motor eléctrico
• Unidad paso a paso:un circuito controlador que controla el motor paso a paso con corriente suministrada en pulsos y fases
• Servo analógico:este dispositivo controla la velocidad del servomotor mediante señales o pulsos de encendido y apagado
• Servo digital:como el servo analógico, pero capaz de generar una frecuencia mucho mayor de pulsos por segundo 

Unidad de frecuencia variable

Etapa 2:el controlador de accionamiento dirige el actuador que imparte movimiento .

Los tipos de actuadores comunes incluyen:

• Actuador hidráulico:la presión del fluido mueve un pistón a través de un tubo para generar torsión
• Actuador neumático:se utiliza presión de aire o gas para controlar la velocidad y el par
• Actuador eléctrico (CA, CC, lineal, servo, paso a paso):alimentado por un motor, la energía eléctrica se convierte en par mecánico
• Actuador mecánico:mediante mecanismos simples, se utiliza un movimiento giratorio para crear un movimiento lineal 

Actuadores neumáticos

Procesos continuos de automatización industrial:

• Los sensores de retroalimentación (codificadores o resolutores) recopilan datos de la carga y los envían de vuelta al controlador.
• Las conexiones de bus de campo y ethernet admiten el intercambio de información entre dispositivos de campo básicos y pueden transmitir hasta el nivel empresarial.
• Trabajando en conjunto con los controles automatizados hay dispositivos mecánicos que incluyen cojinetes, cajas de engranajes, tornillos, ruedas, ejes, levas y conexiones.

Sistema de bus de campo

Cojinete lineal y riel

• Además de los dispositivos electromecánicos y mecánicos, los dispositivos de máquinas accionados por fluidos también se utilizan en maquinaria industrial. Cuando los métodos electromecánicos no brindan soluciones prácticas, se introduce la energía hidráulica. La energía del fluido generalmente es impulsada por la electrónica y controlada por sensores y válvulas.

Tecnologías de energía fluida

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