El impacto de IO-Link en la Industria 4.0

Dentro de la industria existen multitud de protocolos de comunicaciones a nivel de intercomunicación entre PLC’S y sensores. Algunos de ellos como ModBus, AS-I o Profibus llevan más de 30 años funcionando y, actualmente, siguen utilizándose en menor o mayor medida. Otros más actuales como Profinet, EtherCat han ido ganándoles terreno. El problema de utilizar estos protocolos siempre eran dos factores principalmente: la complejidad de la programación y el coste de los equipos vs funcionalidad. Debido a estos factores, varios fabricantes constituyeron la comunidad IO-Link con la finalidad de crear un protocolo que fuera fácil de implementar tanto a nivel de instalación como de programación y que ofreciera un plus añadido en cuanto a la información de los sensores tal y como demandaba la Industria 4.0.

Qué es IO-Link

IO-Link es un estándar de comunicación digital que se utiliza en el ámbito de la automatización industrial. Su función consiste en mejorar la comunicación entre dispositivos como sensores y actuadores y los controladores de automatización. De esta manera, es posible monitorizar, parametrizar y diagnosticar el estado de los dispositivos de forma inteligente, lo que contribuye a mejorar la eficiencia y la productividad en la industria.

¿De que está formado IO-Link?

Básicamente, se compone de dos equipos bien diferenciados: el maestro y los sensores.

El maestro

El maestro es el encargado de crear una red IO-Link con sensores inteligentes para después comunicarse con un PLC o incluso con un PC Industrial, ya sea por Profinet, EtherCat o Ethernet. Además de ofrecer de 4 a 8 puertos, estos dispositivos son IP-67 y algunos de ellos son aptos para ser utilizados en la industria agro-alimentaria dotando al sistema de un amplio abanico de posibilidades de instalación.

Dichos maestros cuentan, además, en el mismo puerto con entradas digitales para poder capturar cualquier tipo de sensor binario. Esto los hace una opción muy interesante respecto a las clásicas tarjetas de entradas de los diferentes fabricantes de PLC’S dado que podemos estar capturando un dato IO-Link y a la vez estar leyendo una fotocélula sin aumentar el coste en equipos.

Los sensores

Los sensores ofrecen un amplio abanico de posibilidades y ventajas respecto a los tradicionales. Aunque es cierto que el coste respecto a ellos sigue siendo un poco superior, las funcionalidades que ofrece compensa enormemente esa diferencia de coste.

Podemos configurar internamente alarmas que avisen al PLC de, por ejemplo, que una sonda de temperatura está midiendo un rango previamente marcado en el sensor como anormal. Esto hace que, donde un programador de PLC’S antes tenía que perder 1 hora en programar una función que le avisará, ahora con solo un par de clics lo tiene configurado. Además, la funcionalidad de recibir avisos sobre un mal funcionamiento o el fin de la vida útil hace que, en lugar de tener que programar multitud de funciones sobre todo orientadas al mantenimiento predictivo, ya dispongamos de ellas de forma natural.

El esfuerzo de los fabricantes asociados a la fundación IO-Link ha hecho que muchos de ellos estén desarrollando plataforma web para la gestión de estos dispositivos gracias a las cuales se puede unir el mundo industrial con la nube de una manera transparente para cualquier programador. Esto tiene un potencial tremendo sobre todo cuando hablamos de implementarlo junto con herramientas de Machine Learning o de gemelos digitales en la que la calidad del dato es más importante que la calidad.

Sensores de vibraciones

Algunos fabricantes están desarrollando sensores de vibraciones que, al instalarlos en un motor de corriente alterna, permiten saber si el devanado del motor está sufriendo debido a una sobreintensidad y, como consecuencia, ese motor empezará a fallar. Esto habitualmente se detecta mediante transformadores toroidales acoplados al motor en cada una de las fases del mismo y de un equipo que se encargue de recoger esas señales para que después un programador cree unas funciones para generar alarmas. Un desequilibrio en las fases del motor provoca una descompensación en el giro de su rotor y, por lo tanto, puede ser detectado, capturado y analizado gracias a este sensor.

Asimismo, con IO-Link podemos predecir un mal funcionamiento en el motor, proceso para el cual necesitaríamos tres sensores diferentes a los que habría que sumar todos los aparatos y cableados correspondientes y la programación de la misma. Lo más interesante es que, gracias a las mediciones realizadas por dicho sensor, la plataforma IoT del fabricante puede llegar a predecir cuándo ese motor, ese rodamiento o ese cigüeñal fallará para poder planificar un mantenimiento predictivo en una de las paradas planificadas de la máquina en lugar de tener que realizar un mantenimiento correctivo perdiendo mucho dinero en cuanto a paradas de producción se refiere.

Aplicaciones de IO-Link en la Industria 4.0

Monitorización y control de sensores

IO-Link dota al sensor de inteligencia, lo que nos permite conocer parámetros como el estado de un sensor o sus horas de funcionamiento. Asimismo, permite la conexión de sensores inteligentes, como sensores de presión, de temperatura, de humedad o de proximidad, entre otros. Dichos sensores envían datos en tiempo real al controlador, proporcionando información precisa sobre el estado del proceso, la cual se puede utilizar para identificar cuellos de botella, mejorar la eficiencia operativa y optimizar los tiempos de producción.

Por otro lado, IO-Link permite parametrizar de forma remota los sensores, simplificando su configuración y ajuste.

Control y actualización de dispositivos

IO-Link se utiliza para controlar y manejar dispositivos como válvulas, cilindros neumáticos o motores. Su capacidad de comunicación bidireccional permite enviar comandos de control, así como recibir feedback de los dispositivos en tiempo real. Todo ello facilita la supervisión y el control de los procesos.

Identificación y trazabilidad

IO-Link se usa en aplicaciones de identificación y trazabilidad, en las cuales es fundamental rastrear y registrar información sobre los componentes y productos. Los lectores y etiquetas RFID se pueden conectar a través de IO-Link, posibilitando la lectura y escritura de datos en las etiquetas. Esta función es especialmente útil en procesos como la gestión de inventario, el control de calidad y el seguimiento de productos.

Mantenimiento predictivo y diagnóstico

Como hemos comentado anteriormente, los dispositivos IO-Link proporcionan datos sobre su estado, vida útil, errores y alarmas. De esta manera, es posible detectar y abordar fallos potenciales antes de que se conviertan en problemas graves, reduciendo así los tiempos de inactividad y los costos de mantenimiento, y acelerando la velocidad de reacción.

Los datos también se pueden utilizar para la gestión de activos, optimizando tanto la programación como el mantenimiento de los equipos.

El protocolo IO-Link es un estándar que ha venido para quedarse y para cambiar la forma en que se realizan las instalaciones. Su capacidad de recopilación de datos en tiempo real, mantenimiento predictivo y flexibilidad contribuyen a incrementar la eficiencia, la productividad y la optimización de los procesos en la Industria 4.0.

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