Digital frente a analógico:la elección inteligente para actualizar los dispositivos de alimentos y bebidas

Para la producción de alimentos y bebidas, las comunicaciones digitales desde dispositivos de campo pueden proporcionar una gran cantidad de datos para aumentar la eficiencia y la productividad que no se pueden lograr utilizando señales analógicas.

Sin embargo, la percepción de alto costo y complejidad puede ser un obstáculo para la implementación. Si ya utiliza un PLC, actualizar su sistema con comunicaciones digitales puede permitir una gestión más sencilla y reducir costes a largo plazo.

Kieran Bennett, director industrial de Bürkert:alimentos, bebidas, productos químicos y petroquímicos, explica por qué la transición a las comunicaciones digitales es más fácil de lo que cree.

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En el sector actual de alimentos y bebidas, incluso sitios relativamente pequeños, como las microcervecerías, utilizan PLC (controladores lógicos programables) para gestionar sus operaciones. Si bien los PLC se basan en comunicaciones digitales, a nivel de dispositivo de campo, muchas redes todavía dependen de comunicaciones analógicas.

Para sistemas como este, desde el control de la temperatura del vapor hasta el caudal del líquido, el PLC envía señales analógicas a dispositivos de campo, como válvulas y sensores, que devuelven señales según sea necesario, también a través de comunicaciones analógicas. Mientras tanto, el PLC se comunica con la interfaz hombre-máquina (HMI) a través de señales digitales basadas en Ethernet.

Reducir costes y complejidad

Para habilitar la comunicación analógica, se agregan a un PLC módulos adicionales de salida y entrada (E/S) que convierten señales digitales en analógicas y viceversa. Cada dispositivo de campo analógico requiere su propio módulo de E/S, lo que aumenta el costo de manera incremental. Si bien los usuarios existentes ya han invertido, la expansión del sistema aumentará la carga de costos.

Alternativamente, la comunicación digital reduce los costos a largo plazo. En una nueva instalación, con un PLC Siemens y seis dispositivos de campo conectados mediante módulos de E/S analógicos, se pueden ahorrar casi £1.000 en hardware al convertir la red a Ethernet industrial.

Para los sistemas existentes, se pueden agregar múltiples dispositivos nuevos sin costo adicional una vez que se haya realizado la modesta inversión inicial para una puerta de enlace Ethernet industrial, sin agregar costos adicionales de licencia de proveedor de PLC.

La conexión de dispositivos a través de comunicaciones digitales también es mucho más sencilla de gestionar en comparación con las conexiones analógicas tradicionales, lo que ahorra tiempo y costes de cableado y puesta en marcha.

Los dispositivos conectados digitalmente amortizarán los costos con el tiempo y, lo que es más importante, la información que brindan creará una operación más rentable y eficiente para el futuro.

Ventajas operativas

Incluso si no planea agregar dispositivos de inmediato, la transición a las comunicaciones digitales permite mejoras operativas significativas como resultado de una mayor disponibilidad de datos. A diferencia de sus homólogos analógicos, la información de los dispositivos digitales se puede registrar y analizar para optimizar el proceso.

Esto puede lograr ahorros de costos, mejoras de productividad y una mayor calidad del producto. Los datos de los dispositivos digitales también son más confiables en comparación con los analógicos, con mayor precisión y repetibilidad de medición.

Los datos comunicados por sensores digitales también son cruciales para mejorar el mantenimiento y minimizar el tiempo de inactividad. Los datos de diagnóstico, así como información como el número total de ciclos de vida útil, se pueden utilizar para planificar el mantenimiento preventivo, reduciendo la posibilidad de averías. En cambio, al utilizar dispositivos analógicos, la alternativa es reaccionar ante fallos, así como ante la posibilidad de tiempos de inactividad para reparación y sustitución.

Conversión sencilla

La conversión a comunicaciones digitales puede ser tan simple como agregar una puerta de enlace de bus de campo en conexión entre un PLC existente, controladores de flujo másico (MFC) preparados para Ethernet y sensores. Esto elimina el costo y la complejidad de los múltiples módulos de E/S analógicas del PLC, reemplazándolos con un único dispositivo de puerta de enlace, como el Bürkert ME43. Una única puerta de enlace puede conectar hasta 256 entradas, todas con integración sin licencia.

El ME43 se comunica con el PLC a través del protocolo especificado por el proveedor, al tiempo que admite comunicaciones digitales con dispositivos de campo a través de la confiable red EDIP (Plataforma de integración de dispositivos eficiente) de Bürkert. EDIP se basa en CANopen, el protocolo de comunicación industrial utilizado en millones de automóviles en todo el mundo.

Una alternativa es utilizar el protocolo IO-Link, aunque la puerta de enlace maestra IO-Link sólo puede integrar un máximo de ocho dispositivos. Por supuesto, puede integrar dispositivos de campo directamente compatibles con el proveedor de PLC que elija sin utilizar una puerta de enlace. Sin embargo, esto agrega un costo de licencia significativo por dispositivo y, en realidad, no agrega un beneficio práctico de rendimiento.

Transición gradual

También es posible interoperar dispositivos de campo con una combinación de comunicaciones analógicas, de bus de campo y digitales. Agregar un módulo ME44 a la puerta de enlace del bus de campo ME43 integra E/S analógicas junto con las digitales. Como resultado, podrá realizar la transición gradual de sus dispositivos de campo de analógicos a digitales a medida que lleguen al final de su vida útil.

Para realizar una transición inmediata sin el costo de reemplazar válvulas, puede convertirlas a comunicaciones compatibles con lo digital. El cabezal de control 8681 de Bürkert actúa como un adaptador para convertir actuadores de terceros para su integración con varios protocolos Ethernet, lo que ahorra costos significativos, especialmente para aplicaciones con un alto número de válvulas.

Independientemente de cómo se gestione la transición, los dispositivos conectados digitalmente amortizarán los costos con el tiempo. Lo más importante es que la información que proporcionan creará una operación más rentable y eficiente para el futuro.

Kirsty Anderson
Sistemas de control de fluidos Bürkert
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