Soluciones de adquisición y gestión de datos en AF2018 (II)

En la primera parte de este reportaje se señalaba la importancia de la adquisición de datos para el seguimiento y control de máquinas y procesos, así como para poder gestionar la mejora del proceso, tanto por lo que se refiere a la calidad del producto coma a la mejora de su eficiencia y rentabilidad.

Por otra parte se ahondaba en el hecho que, en muchas de nuestras fábricas, ya disponemos de maquinaria y equipos que operando correctamente pero que, por su tecnología, no pueden proporcionarnos algunos de los datos que consideramos necesarios para la mejora de la calidad y la eficiencia. Y que, por esta razón, resultan de interés aquellas soluciones orientadas a integrar, en el sistema de adquisición y tratamiento de datos, máquinas y sistemas anteriores a la generación de soluciones Industria 4.0. Asímismo señalaba dos soluciones presentes en el Advanced Factories 2018: Kapture, de Tecnomatrix y Smart-Bug de Alteria.

Alteria Automation es una ingeniería fundada en 2016, orientada a soluciones para la Industria 4.0, que diseña, fabrica y comercializa una gama de productos orientados a la digitalización de líneas y máquinas de producción industrial. Es decir, a captar y almacenar datos de producción, utilizando para ello sensores y equipos de recogida de datos mediante conexiones inalámbricas. Su gama de productos constituye una base para proporcionar soluciones avanzadas para mantenimiento predictivo, supervisión de procesos y mejora de la calidad y de la eficiencia aplicable a máquinas y procesos de diversas generaciones. En palabras de Mario Alfonso, director operativo de Alteria Automation, "la necesidad real es el catalizador de nuestra innovación".

Y muchas de estas necesidades tienen que ver con la necesidad de adaptar máquinas existentes en las plantas para su integración en el tipo de soluciones avanzadas que permite la Industria 4.0. Tal como explica José Ramón Vigil, CEO y director de producto de Alteria, "El período de transición de la industria 3.0 a la 4.0 debe contemplar soluciones tecnológicas que permitan agregar inteligencia a los sistemas industriales actualmente desplegados, en uso y en periodo de amortización sin tener que prescindir de dicha infraestructura".

Por esta razón, Alteria ofrece una gama de productos no intrusivos y fácilmente adaptables a las cadenas de producción industriales que están operativas en las plantas de fabricación para permitir su integración a un sistema de registro, análisis y explotación de datos accediendo a funcionalidades propias de la Industria 4.0.

Las soluciones de Alteria se basan en conectividad inalámbrica avanzada, incluyendo LoRa, en el registro de los datos adquiridos, y en utilización de módulos inteligentes de procesamiento y análisis de datos para:

• Conseguir la plena integración de equipos y máquinas de diferentes fabricantes.
• Aplicar métodos de optimización de procesos, control de calidad y reducción de costes.
• Permitir la aplicación de protocolos de mantenimiento predictivo para toda la maquinaria y robótica de la línea.

El Smart Bug 4.0 es un pequeño módulo de adquisición de datos, capaz de captar el valor de las siguientes variables: ruido acústico, vibración (aceleración), intensidad luminosa, temperatura, humedad, intensidad de campo eléctrico y electromagnético, junto con el time stamp asociado a cada muestra de datos. Además, el equipo dispone de una conexión exterior por si es necesario añadir un sensor determinado adicional.
El equipo dispone de un microcontrolador que el que podemos programar, mediante C/C++, funciones de adquisición de datos y control de salidas. La transmisión de los datos adquiridos se realiza mediante una conexión con doble encriptación, a través de una red inalámbrica LoRa y utilizando el protocolo LoRaWan, capaz de transmitir los datos hasta un servidor OPC mediante el empleo de un concentrador situado a una distancia máxima de 3 km.

Se trata de un equipo de dimensiones reducidas, 140x95x48 mm., que puede sujetarse magnéticamente, o mediante tornillos, a cualquier tipo de máquina. Su chasis es de aluminio fundido y proporciona al circuito electrónico una protección IP 67. Gracias al bajo consumo del equipo y del sistema de transmisión utilizado, el equipo Smart-Bug trabaja con una batería autónoma que se carga a partir de la energía que obtiene del medio ambiente. Así pues, el aspecto más revolucionario de este producto es que puede instalarse fácilmente, de forma no intrusiva, y que no requiere de ningún cable ni batería para su alimentación ni para la transmisión de datos.

Alteria ha utilizado este producto para ofrecer soluciones de soporte al mantenimiento preventivo en plantas industriales con máquinas y robots que llevan operativos varios años, para los que una supervisión de mantenimiento ya es necesaria si no queremos tener sorpresas desagradables. Se trata en muchos casos de máquinas perfectamente operativas que todavía pueden seguir trabajando varios años, pero en las que un paro por avería supone un coste muy importante. En este tipo de plantas es ideal aplicar un dispositivo que pueda captar datos de vibraciones, ruidos e intensidad de campos magnéticos, entre otras, para transmitir estos datos a una unidad central para su posterior análisis y detección de situaciones de alerta para un mantenimiento preventivo. Con un coste bajo y con una instalación mínima, se pueden conseguir funcionalidades de mantenimiento preventivo propias de máquinas y equipos industriales de última generación.

Este tipo de soluciones requiere poder añadir, a cada máquina o robot, un equipo no invasivo que pueda instalarse fácilmente y que no requiera de cableados para transmitir la información. Por otra parte la distancia entre los puntos de adquisición y el concentrador puede ser de varios cientos de metros, y el entorno de transmisión es industrial, por lo que se requiere el uso de redes fiables y efectivas. Dado que hablamos de mantenimiento preventivo, basta con frecuencia de transmisión del orden de minutos u horas. Por esta razón, en estas soluciones es poco viable utilizar comunicaciones Wifi y, en cambio, resulta idónea la utilización de los módulos Smart-Bug con transmisión inalámbrica vía red LoRa. El hecho de que estos equipos tengan bajo consumo y no requieran conectarse a una toma de alimentación es otra característica que los hace muy atractivos.

Como complemento, o alternativa al Smart-Bug, Alteria dispone de los módulos MD 101. Cada uno de estos pequeños módulos (84x95x38mm.) contiene una batería de LiPoFe, un sensor y un microprocesador. Este último gestiona la adquisición de datos y su transmisión mediante LoRa a un concentrador (en este caso al Gateway NDQ 102). Mediante los equipos Smart-Bug y MD 101 podemos crear una red LoRa de nodos inalámbricos conectada a un servidor OPC, o OPC-UA, mediante un concentrador como el gateway NDQ102.

LoRa Alliance

LoRa y LoRaWAN forma parte del grupo de redes inalámbricas de bajo consumo denominadas LPWAN (Low-Power Wide-Area Network). Se trata de redes diseñadas para transmitir volúmenes reducidos de datos a grandes distancias, normalmente hasta 1 ó 3 km., y con frecuencias de muestreo bajas. Por sus características (transmisión asíncrona periódica o activada por evento), la transmisión de este tipo de redes requiere un bajo consumo por parte de cada nodo y resulta ideal en muchos casos de transmisión de datos en redes industriales. En Europa se suele operar en la banda de 868 Mhz., con un ancho de banda de 125 kHz. (Más información en: lorawan.es)

La gama de productos de Alteria se completa con:

• Suite de software para servidor industrial con arquitectura OPC UA para el proceso de datos en la nube y conexión con cliente histórico.
• Equipos de visión artificial industrial especialmente adecuados para el control de calidad y de proceso.
• Gama de marcadores y codificadores Láser (CO2, Fibra y Ultravioletas)