Válvulas neumáticas avanzadas impulsan automatización más inteligente

A medida que la industria de automatización avanza hacia transformación digital, algunos piensan que tecnologías de fabricación probadas como la neumática pueden volverse "obsoletas". Sin embargo, tecnologías neumáticas como válvulas de control continúan evolucionando, incorporando sensores, interfaces de red industriales, tecnología inalámbrica y funciones de control digital complejas que pueden mejorar significativamente aplicaciones de automatización mediante acceso a información más inteligente y accionable.

Evolución de la tecnología de control de válvulas

El control de válvulas neumáticas y monitorización de sensores de posición de cilindros se lograba originalmente mediante cableado discreto: cada salida de controlador lógico programable (PLC) se cableaba individualmente a una bobina de válvula solenoide y se activaba por separado, y sensores de posición en cilindros se cableaban de vuelta a la tarjeta de entrada del PLC.

Esto evolucionó a una solución más práctica con la creación de válvulas enchufables y colectores. Todas las conexiones de bobinas de válvulas solenoides a tarjetas de entrada/salida (E/S) del PLC podían lograrse con un solo cable.

A medida que los sistemas de automatización se volvieron más sofisticados, la conectividad de comunicaciones fieldbus (red industrial) se volvió más prevalente. Esto significaba que el PLC no solo podía controlar válvulas sino también monitorizar sensores y dispositivos, intercambiando datos E/S vía un cable de comunicación sin necesitar tarjetas E/S locales. Los colectores de válvulas neumáticas comenzaron naturalmente a incorporar tanto interfaces fieldbus como capacidad E/S para proporcionar paquetes completos de válvulas neumáticas más versátiles e integrados fácilmente con plataformas de automatización más sofisticadas.

Control electroneumático optimiza regulación de presión

Los avances en tecnología de válvulas, rendimiento y versatilidad dieron un gran paso adelante con la integración de capacidades de control electroneumático en el colector de válvulas. Como se vio con colectores de válvulas, también se avanzó con reguladores proporcionales. Nuevas tecnologías permitieron controlar estos dispositivos más precisamente usando señales digitales y también permitieron integrar conectividad fieldbus, optimizando requisitos de fuerza y presión para el sistema de producción.

Este nivel avanzado de combinar control direccional y de presión eleva el valor y versatilidad de la neumática para amplia gama de aplicaciones de automatización y permite control más preciso, optimizado en el proceso de fabricación.

Ejemplo: sistemas de soldadura para fabricación automatizada

El control electroneumático AVENTICS™ de Emerson se usa en sistemas de soldadura para fabricación automatizada de arrancadores de motor. Aquí, un armadura premontada se transporta en palets de pieza, alineada para detección de posición, y llevada a posición de soldadura por pinzas neumáticas. Tras soldadura, pinzas adicionales devuelven armaduras a palets que las transportan al siguiente paso de producción.

Monitorización y control de proceso mejorados

Reguladores de presión electroneumáticos, combinados con colector de válvulas avanzado con comunicación fieldbus integrada, optimizan procesos de soldadura por difusión con presión controlada dinámicamente y adaptada precisamente a la aplicación. Al mismo tiempo, la inteligencia integrada en el colector monitoriza y documenta todas las funciones de la válvula, controlando pinzas para un nivel mejorado de control de calidad y seguimiento de proceso.

Uno de los objetivos clave de transformación digital en fabricación es recopilar información accionable que permita control más sofisticado y optimizado de cada paso en un proceso de producción. La inteligencia integrada en sistemas de válvulas neumáticas brinda nuevas oportunidades para ese tipo de monitorización y control. Para una válvula con vida operativa nominal de 120 millones de ciclos, a 100 millones de ciclos, un sistema bien diseñado de mantenimiento predictivo puede capturar y usar esos datos para inspección y acción de mantenimiento o solicitud automatizada de compra de reemplazo antes de que la unidad falle.

A medida que componentes neumáticos se vuelven más inteligentes, generan puntos de datos adicionales incluyendo diagnósticos, estadísticas de uso y datos de vida útil a través de sistemas de producción donde se usan. Estos datos son más valiosos cuando se usan para gestionar sistemas de producción más eficientemente, controlar consumo de energía y maximizar tiempo de actividad.

Gateways de monitorización inteligente

Sin embargo, todos estos datos de dispositivos y subsistemas inteligentes pueden abrumar la red de control de máquina y afectar rendimiento. Algunos fabricantes como Emerson ofrecen "gateways" o "hubs" de monitorización neumática inteligente que agregan y organizan datos de rendimiento neumático y los entregan a través de vías paralelas separadas a sistemas de gestión de planta. Estos hubs pueden ser independientes de la arquitectura de control de proceso, usando vías OPC UA, MQTT, HTTP o email para entregar alertas y datos de rendimiento a nivel de sistema y dispositivo.

Los beneficios de diagnósticos críticos o capacidades clave de puesta en marcha pueden ser difíciles de realizar cuando un sistema de válvulas neumáticas está montado alto o profundo dentro de una máquina. Por ejemplo, el Módulo de Recuperación Automática Inalámbrico (ARM) Clip AVENTICS de Emerson proporciona acceso fácil a diagnósticos robustos y funciones de puesta en marcha de la plataforma fieldbus AVENTICS Series G3 vía sitio web móvil usable en dispositivos con Wi-Fi sin app.

Control preciso con PID y cambio de modo en tiempo real

Los sistemas de válvulas neumáticas diseñados para transformación digital incorporan características y tecnología que proporcionan nuevo nivel de control de precisión para actuadores y aplicaciones neumáticas. Gracias a electrónica más avanzada en módulos de control de sistema de válvulas, diseñadores pueden incorporar controladores proporcional-integral-derivativo (PID) para aplicaciones de posicionamiento neumático que aplican corrección precisa y responsiva a una función de control.

Con estas capacidades neumáticas de alta tecnología, no solo es posible proporcionar mayor precisión de movimiento de punto final del sistema, sino que junto con el PLC, también es posible cambiar de control de posición a control de fuerza en tiempo real y ajustar secuencias de movimiento para niveles muy altos de automatización, rendimiento de producto, fiabilidad y repetibilidad.

Válvulas neumáticas más inteligentes para era de transformación digital

Las válvulas neumáticas han evolucionado constantemente para ayudar a OEMs y usuarios finales a aprovechar plenamente la tecnología neumática en sus sistemas de automatización. Además, muchos proveedores de tecnología neumática han actualizado sustancialmente sus herramientas de configuración y pedido online para hacer eficiente y fácil obtener componentes que constructores de máquinas necesitan en plazos cortos.

Estas herramientas simplifican lo que era un proceso lento de pedir múltiples elementos que componen el sistema de válvulas —sub-bases, montajes, electrónica y las propias válvulas— para comprar un ensamblaje completo. Ahora, estos configuradores online facilitan pedir un ensamblaje de válvulas seleccionando interfaces fieldbus, módulos E/S integrados y otras características, completos con dibujos CAD como parte del paquete sin necesidad de conocer números de parte o matices del sistema. Estas herramientas permiten a OEMs y usuarios finales obtener una configuración completa en un proceso de compra más condensado y fiable.

Aprovechando el poder de la electrónica y tecnología modular de vanguardia, las válvulas neumáticas como parte de una plataforma completa de movimiento y control neumático inteligente proporcionan una opción tecnológica probada, rentable y versátil para amplia gama de iniciativas de transformación digital para aplicaciones de automatización y fabricación.

Este artículo fue escrito por Marchelle Forish, Gerente de Marketing de Producto, Válvulas y Sistemas de Válvulas para Control de Fluidos y Movimiento en Emerson, Florham Park, NJ. Para más información, visite aquí.