Sustitución Cardán Mecánico por Servomotores
Comparativa entre MASTERDRIVE y SIMOTION de Siemens en un caso práctico de sustitución de Cardán Mecánico por Servomotores
Hace alrededor de 10 años nos propusieron la sustitución de un cuadro eléctrico completo por otro nuevo con el fin de eliminar engranajes mecánicos tipo «cardán». En aquella época todavía se utilizaban los Masterdrives de Siemens para la regulación de accionamientos a servomotor. La técnica se basaba en un anillo de fibra óptica, conocido como «SIMOLINK», el cual repartía de manera síncrona un telegrama, que los participantes en el anillo leían. De esta forma, se aseguraba un tiempo de ciclo lo suficientemente corto y estable como para poder efectuar un engranaje electrónico, por ejemplo, o un perfil de leva.
Equipos Antes
El problema surgía cuando en estos casos había que hacer modificaciones. No existía con el Masterdrive un «software» de configuración, sino que lo que había era un manual de instrucciones llamado «Compendio» en el que se encontraban todos los bloques funcionales plasmados sobre un interminable PDF. Era necesario fabricarse un mapa de conexiones de todos los bloques funcionales para no perderse en el «maremágnum» de parámetros.
Además, todos los equipos venían controlados con Profibus DP por un autómata, en este caso un S7-315, el cual también había que programarlo, como es natural, para efectuar el resto de maniobras de máquina. Era necesario preocuparse de los mapas de memoria para la conexión con cada equipo, lo que se conocía como «PZD» y «PKW».
Hace unos meses ejecutamos el mismo proyecto en otra máquina igual; pero esta vez utilizamos la más moderna tecnología para llevarlo a cabo. En esta ocasión utilizamos los equipos de Simotion, que ahora se llaman SIMOTICS, de Siemens, igualmente.
La diferencia es abismal. Para establecer la conexión entre los ejes no hace falta hardware, en el sentido de tarjetas electrónicas, conectores, y fibra óptica. Todos los motores se pueden conectar vía «drive-Cliq». Mediante este tipo de conexión, cada servomotor lleva programado en su interior una «placa electrónica», la cual es leída automáticamente por el equipo de control, disponiendo de forma automática de todos los datos del propio motor (par nominal, potencia, rpm, etc…)
Todos los programas se integran en la CPU del equipo, Simotion D. Esto es una ventaja, dado que no existen parámetros propiamente dichos, sino un programa. Todo está almacenado en una compact flash en la CPU. Los equipos de potencia o módulos de motor están conectados internamente a la CPU, de tal forma que si se avería uno de ellos, se puede reemplazar sin programación adicional: Recordemos que el programa se encuentra en la compact flash.
La CPU efectúa todas las funciones: Maniobras de autómata programable tradicionales, maniobras de sincronismo, de posicionado, de perfil CAM. La herramienta «CAM-TOOL» es especialmente interesante. Basta con dibujar una curva, transferirla al equipo, y el motor es capaz de dibujar esta curva, todo ello en pocos minutos.
Además de todas estas tareas, hay disponibles innumerables librerías con otras muchas funciones, como son interpoladores para posicionado de varios ejes simultáneos, árbol de levas (aplicaciones de cola, por ejemplo), control avanzado de temperatura, reguladores PID simples o avanzados… todo lo imaginable para integrar en un solo equipo toda la máquina.
Equipos Después
La gran ventaja de esto es la gran flexibilidad del sistema. En muy poco tiempo es posible cambiar de maestro en sincronismos, por ejemplo; sin tocar ningún cable. Esto era muy trabajoso con los antiguos Masterdrive, hay que pensar que en ocasiones había que modificar físicamente el anillo de Simolink de fibra óptica.
También hay que destacar la función TRACE. Es un osciloscopio con el que se puede observar prácticamente lo que queramos, incluyendo funciones matemáticas que contienen como variables de cálculo cualquier variable relacionada o no con los ejes.
Y si lo que queremos es probar antes sin disponer de los motores, es posible crear «ejes virtuales», y con la herramienta Trace antes comentada, podemos ver cómo evolucionan los ejes con nuestro programa de manera simulada.
Con Masterdrive la función Trace era especialmente peligrosa: Si al programador se le olvidaba dejar de almacenar datos de los ejes para observarlos, entonces se llenaba un búfer interno y el equipo empezaba a dar fallos…
En cuanto a programación, se pueden mezclar varios lenguajes, según lo que vayamos a hacer. Se puede programar con lenguaje de contactos, con bloques funcionales (a modo de diagramas de flujo, muy visual), se puede utilizar código…
Como inconveniente o dificultad es el hecho de la gran cantidad de alarmas que hay que tener en cuenta para que la CPU no caiga en Stop. Pero claro, todo en aras de las seguridad…
Así que recomendamos especialmente la instalación de estos equipos por todas estas razones y algunas más que no comentamos ya por no extendernos demasiado.
Los equipos demuestran una gran fiabilidad. Ya hemos instalado gran número de ellos, hay máquinas que ya han cumplido más de 8 años en marcha, en aplicaciones severas, 24 horas al día, sin, todavía, tener noticias sobre averías. Autor: Jose A.LLoret