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Power& Work, el Plug and Play de la industria 4.0

Este articulo pretende dar a conocer la funcionalidad Power & Play, que Schneider Electric ya implementa en su arquitectura de altas prestaciones PacDrive 3.

Power& Work, el Plug and Play de la industria 4.0

Es el equivalente del conocido Plug & Play del mundo Windows, pero trasladado al mundo de la industria 4.0.

¿Qué es Power & Work?

Es una funcionalidad que simplifica enormemente el mantenimiento de las máquinas. Baja el nivel de especialización, puesto que no se va a requerir ningún cambio en ningún programa para reemplazar un servodrive, motor o controlador. El cambio de los dispositivos resulta tan fácil como cambiar una bombilla.



Gracias a la simplificación de las operaciones de sustitución de dispositivos, el tiempo necesario para ello y el riesgo de que aparezcan problemas que impidan la puesta en marcha se reduce notablemente, por lo que se maximiza la producción.

Como funciona.

Power & Play funciona gracias a la tecnología FDR (Fast Device Replacement). Se combinan las placas de datos electrónicas de los dispositivos (Electronic Type Plate) con las capacidades de los buses de comunicación basados en Ethernet y la centralización de ficheros de datos, firmwares y programas de aplicación en el controlador PAC.

Figura 1: Arquitectura típica de una máquina con PacDrive 3

Los dispositivos se adaptan de forma automática según la información proporcionada por la placa de datos electrónica. P.ej. El servodrive lee la placa de datos del motor y se auto configura sus parámetros de límites de velocidad, de corriente para el motor conectado, re-ajusta los lazos de regulación en base a la inercia del nuevo motor, etc. El PAC lee la placa de datos electrónica del servodrive, que combinado con el servomotor y en función de los parámetros mecánicos del eje fijará todos los parámetros más relacionados con la aplicación.

Incluso en el caso de que un nuevo dispositivo disponga de un firmware desconocido por el PAC, dado que en la base de datos del mismo están almacenados los ficheros de firmware de todos los dispositivos del bus de campo incluidos en cada máquina / proyecto. Lo primero que el PAC hace al arrancar es transferir, a cada dispositivo que lo precise, el firmware adecuado de forma automática y transparente a través del bus de campo 

Posibles escenarios donde Power & Work actúa.

Las situaciones que se pueden presentar son:

1. Cambio de un servodrive:

a. El operario de mantenimiento solo tiene que desconectar el interruptor de potencia, reemplazar el servodrive por el que disponga de recambio, que puede ser de mayor amperaje y que no precisa tener el mismo firmware. De esta forma se reduce el stock de recambios.

b. Al dar potencia nuevamente, el PAC detecta que el firmware del nuevo dispositivo no es el mismo que con el que se desarrolló la aplicación y automáticamente le transfiere el que tiene guardado en su base de datos.

c. El PAC lee la placa de datos del nuevo servodrive, recalcula todos los parámetros afectados y se los transfiere.

d. La máquina se pone en funcionamiento sin haber tenido necesidad de abrir ningún software de programación para cambiar la configuración y con la seguridad de que arrancará sin problemas.

2. Cambio de un servomotor:

a. El operario de mantenimiento solo tiene que desconectar el interruptor de potencia, reemplazar el servomotor por el que disponga de recambio del mismo tamaño de brida, que puede ser de mayor par. Normalmente con un par de motores de recambio se pueden cubrir las necesidades y reducir el stock de recambios.

b. Al dar potencia nuevamente, el servodrive lee la placa de datos del motor y adapta sus parámetros para que la nueva combinación de drive / motor funcione correctamente.

c. El PAC recalcula todos los parámetros afectados, más relativos a la aplicación y se los transfiere.

d. La máquina se pone en funcionamiento sin haber tenido necesidad de abrir ningún software de programación para cambiar la configuración.

3. Cambio de un PAC:

a. El operario de mantenimiento solo tiene que desconectar el interruptor de potencia, reemplazar el controlador por el que disponga de recambio, del mismo número de ejes o superior. Normalmente con un solo PAC de 99 ejes se pueden serviciar todas las máquinas.

b. Intercambia las tarjetas CF de ambos controladores. Todo está contenido en la CF –es como si fuese el disco duro de un PC- el SO, los firmwares, el programa de arranque, etc.

c. Al dar potencia nuevamente, la máquina arrancará normalmente.

La mejora continua implica que las versiones de software y firmware sean muy cambiantes.

En la actualidad la gran mayoría de dispositivos que forman parte de cualquier arquitectura de control industrial disponen de un firmware, que se puede reescribir para implementar nuevas funcionalidades sobre el mismo hardware. Esto aplica tanto a controladores PAC, PLC, Safety PLC, VSD, cabeceras de comunicación de E/S, HMI y un largo etcétera. El hacer un cambio de firmware en si no debería suponer un gran problema, más allá de conseguir el fichero y la herramienta software para tal fin.

La nota discordante es la compatibilidad entre versiones de todos los dispositivos, en ocasiones se debería hacer un downgrade de un módulo para que no afectara al resto de dispositivos en el bus, pero ello no es posible e implica hacer un upgrade del control, a partir de este momento puede ocurrir cualquier cosa, hasta tener que modificar el programa de aplicación por culpa de que algún FB haya cambiado de nombre. En algunos casos puede llegar a suponer hasta días de máquina parada.

Cuáles son los beneficios de implementar Power & Work

Tanto el usuario final como el fabricante de maquinaria obtienen beneficios con Power & Work.

Para el usuario final, esta funcionalidad, maximiza la producción, en el sentido de que ante cualquier incidencia que implique el reemplazo de dispositivos, Power & Work le garantiza el mínimo tiempo y riesgo de parada, esto puede suponer pasar de una parada de menos de una hora a hasta días.

También permite reducir el stock de recambios, puesto que un servodrive de mayor amperaje puede cubrir a otros de menor corriente. Lo mismo ocurre con los servomotores, un motor de 70 mm de brida de 3 stacks cubre a los de 1 y 2 stacks. Con los controladores PAC ocurre lo mismo, con uno de 99 ejes probablemente se cubran todas las máquinas de la planta.

Para el fabricante de la máquina Power & Play supone una ventaja competitiva a la hora de conseguir un pedido y por otra parte le reduce la necesidad de recursos para dar soporte a sus clientes.

 
Pere Garriga
Motion Control business development en Schneider Electric

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