Añadir I/O a un PLC existente sin cambiar el programa

Una máquina que lleva años en funcionamiento necesita a menudo unas cuantas señales más: temperaturas de motores para mantenimiento, un contador de ciclos para la OEE o un sensor para un nuevo paso del proceso. Cambiar el programa del PLC requiere el proyecto original, a alguien que conozca el código, una parada de producción y, a veces, una nueva prueba de aceptación. Este artículo explica cómo añadir I/O a un sistema de PLC existente, cuándo el programa puede quedarse como está y cuándo no se puede evitar un cambio.

Empiece por quién usa la señal

La pregunta decisiva es quién necesita el valor. Si solo lo usan personas y sistemas de TI, por ejemplo para paneles, registros o alarmas de mantenimiento, el PLC no tiene por qué verlo, y el nuevo I/O puede ser leído por SCADA o por un dispositivo edge.

Si el valor debe afectar a la máquina, como un bloqueo, una condición de arranque o un setpoint, la lógica del PLC tiene que usarlo, y el objetivo es que ese cambio sea pequeño. Las funciones de seguridad pertenecen al circuito de seguridad de la máquina y quedan fuera del alcance de este artículo.

Cuatro formas de añadir I/O a un PLC existente

1. I/O Ethernet en paralelo leído por SCADA o por un dispositivo edge

Un módulo de I/O Ethernet se cablea a los nuevos sensores y se conecta a la red de planta en lugar de al PLC. SCADA lo lee mediante Modbus TCP. La serie ET-2200 también puede publicar valores por MQTT, y los módulos de I/O OPC UA como el U-7560M incluyen OPC UA, MQTT y una API RESTful. El programa del PLC y la configuración de hardware no se modifican.

Si los datos deben llegar a un MES o a una plataforma en la nube, un servidor de comunicaciones UA-5231M lee dispositivos Modbus TCP y RTU y convierte los valores a OPC UA, MQTT o SNMP. Para una lógica local sencilla, el controlador edge WISE-5231M ejecuta reglas IF-THEN-ELSE configuradas desde un navegador web y se conecta a hasta 16 módulos Modbus TCP y hasta 32 módulos DCON o Modbus RTU.

2. I/O esclavo de bus de campo en la propia red del PLC

Si el PLC necesita la señal, la vía directa es un módulo de I/O en el bus de campo del PLC. ICP DAS ofrece I/O esclavo para PROFINET (PFN-2000, con archivo GSDML), PROFIBUS DP (PROFI-5000, con archivo GSD), EtherNet/IP (EIP-2000, con dos puertos para conexión en cadena) y CANopen (CAN-2000C, con archivo EDS). El módulo se añade a la configuración de hardware del PLC con su archivo de dispositivo.

Es un cambio de configuración y, en la mayoría de los PLC, implica una descarga. La lógica solo cambia si los nuevos valores se utilizan en ella.

3. Una pasarela hacia I/O Modbus

Cuando ya hay I/O Modbus instalado, o se adapta mejor a las señales o distancias, una pasarela traslada los datos Modbus al bus de campo del PLC. El GW-7662 permite a un controlador PROFINET acceder a dispositivos Modbus RTU/ASCII como los módulos M-7000, y el GW-7663 hace lo mismo con dispositivos Modbus TCP como los módulos ET-7000. El GW-7553 da acceso a un maestro PROFIBUS a dispositivos Modbus TCP, el GW-7472 enlaza un escáner EtherNet/IP con dispositivos Modbus RTU y TCP, y el I-7232D conecta hasta 10 módulos de I/O Modbus RTU a un maestro CANopen.

Para el PLC, la pasarela es un único dispositivo de bus de campo, así que se aplica la misma regla.

4. I/O Modbus TCP consultado por el PLC

Muchos PLC pueden actuar como cliente Modbus TCP y leer directamente cualquier módulo Modbus TCP. La consulta cíclica debe configurarse en el PLC, por lo que esta vía siempre implica el proyecto del PLC.

Cuándo debe cambiar el programa del PLC

Ejemplo práctico: dos requisitos, dos vías

Una máquina de llenado está controlada por un PLC PROFINET. Mantenimiento quiere ocho temperaturas de rodamientos y motores con tendencias, y producción quiere que la máquina permanezca parada hasta que un enfriador recién instalado indique que está listo.

• Las temperaturas son para personas, no para la lógica de control. Un ET-2215H con ocho entradas RTD, compensación de resistencia de cables de 3 hilos y detección de hilo abierto se conecta a la red de planta. SCADA lo consulta por Modbus TCP, y el PLC no se toca.
• La señal del enfriador es una condición de arranque, así que el PLC debe verla. Se añade a la red PROFINET un PFN-2051 con 16 entradas digitales aisladas, con su archivo GSDML, y se añade una condición a la lógica de arranque.

El resultado es un cambio pequeño en el programa, con una prueba claramente definida.

Comprobaciones prácticas antes de la instalación

• Mantenga el I/O Ethernet en paralelo en la red de planta o de SCADA, alejado del tráfico en tiempo real del bus de campo del PLC siempre que sea posible.
• Planifique las direcciones IP y restrinja el acceso. La serie ET-2200 admite contraseña y filtro de IP.
• Defina los valores de encendido y de seguridad de las salidas para que pasen a un estado conocido si se pierde la comunicación. El ET-2242, por ejemplo, admite ambos, además de un watchdog doble.
• Compruebe el aislamiento entre el cableado de campo y la red. Los módulos ET-2200 mencionados aquí tienen un aislamiento de I/O de 3000 VDC.
• Proteja la alimentación del módulo con un fusible independiente y actualice los esquemas de cableado.

Qué familias de productos de ICP DAS encajan

• Módulos de I/O Ethernet (ET-2200, ET-7200, I/O OPC UA) para la monitorización en paralelo sin cambios en el PLC.
• Módulos de I/O de bus de campo (PFN-2000, PROFI-5000, EIP-2000, CAN-2000C) cuando el PLC debe leer la señal.
• Pasarelas de bus de campo (GW-7662, GW-7663, GW-7553, GW-7472, I-7232D) para llevar el I/O Modbus a la red del PLC.
• Servidores de comunicaciones IIoT y controladores edge (UA-5231M, WISE-5231M) para pasar datos a un MES o a plataformas en la nube.

Envíe a ventas técnicas el tipo de PLC, su bus de campo y su lista de señales, y le propondremos la vía y los módulos que encajen.