Cómo un PC industrial tipo panel puede contribuir a la modernización de maquinaria antigua
Muchas fábricas siguen utilizando máquinas antiguas que han funcionado de forma fiable durante años. Sus PLC ejecutan programas de control consolidados, los operarios conocen bien los equipos y es posible que las máquinas sigan cumpliendo los requisitos de producción.
A menudo, el problema no es el propio PLC.
Es posible que la interfaz hombre-máquina (HMI) o la pantalla del operador actuales estén obsoletas, que resulte difícil conseguir piezas de recambio y que la interfaz ya no ofrezca la visibilidad que necesitan los operadores. En consecuencia, los fabricantes, los fabricantes de equipos originales (OEM) y los integradores de sistemas pueden enfrentarse a una cuestión importante:
¿Se puede modernizar una máquina antigua sin cambiar el PLC?
En algunas aplicaciones, la respuesta podría ser sí.
Si el PLC actual sigue siendo adecuado para sus funciones de control, un Panel PC industrial puede considerarse parte de un proyecto de modernización de la HMI o de la interfaz de operador. El PLC puede seguir ejecutando la lógica de control de la máquina establecida, mientras que el Panel PC proporciona una plataforma informática y de visualización moderna para las aplicaciones de operador autorizadas.
Sin embargo, el éxito de la integración depende de la comunicación PLC, la accesibilidad de los datos, el software de la interfaz hombre-máquina (HMI), los requisitos de control, las condiciones de instalación y la arquitectura general del sistema.
En lugar de dar por sentado que hay que sustituir el PLC o la HMI, el proyecto de modernización debería comenzar con un estudio técnico.
La modernización de los sistemas heredados empieza por definir el alcance, no por el hardware
Es posible que una máquina antigua necesite una interfaz de usuario más legible, información más clara sobre el estado de la máquina, una mejor visibilidad de las alarmas o la sustitución de una pantalla obsoleta.
Ninguno de estos requisitos implica automáticamente que haya que sustituir el PLC.
Al mismo tiempo, la instalación de un nuevo PC industrial con pantalla táctil no garantiza automáticamente que sea compatible con un PLC ya existente.
Antes de seleccionar el hardware, el equipo de ingeniería debe documentar:
- Fabricante y modelo del PLC
- Puertos y protocolos de comunicación disponibles
- Etiquetas, registros o variables del PLC obligatorios
- Modelo y software de la interfaz hombre-máquina (HMI) actuales
- Disponibilidad de los archivos de proyecto y las copias de seguridad de HMI
- Funciones de operador obligatorias
- Dimensiones del panel y requisitos de montaje
- Condiciones ambientales y eléctricas
- Requisitos de redes y ciberseguridad
El equipo también debería determinar qué funciones siguen a cargo del PLC y cuáles se espera que asuma la nueva interfaz de operador.
Esta distinción es importante porque sustituir un terminal de operador, instalar un Panel PC, modificar la lógica de control del PLC y rediseñar las funciones de seguridad de la máquina son actividades de ingeniería diferentes.
Aunque puedan formar parte del mismo proyecto de modernización, cada uno de ellos requiere un alcance adecuado, una revisión técnica y un proceso de validación.
El papel de un PC industrial de pantalla táctil en una máquina basada en un PLC
En Panel PC industrial combina una pantalla y una plataforma informática en un formato de tamaño reducido para su uso en máquinas.
En función del software de aplicación y de las interfaces del sistema verificadas, puede servir de plataforma para mostrar la información proporcionada por el PLC o para ejecutar aplicaciones de operador homologadas.
Una posible arquitectura es la siguiente:
PLC existente → Interfaz de comunicación → PC industrial tipo panel → Aplicación para el operador
En esta configuración, el PLC existente sigue desempeñando sus funciones habituales de control de la máquina, mientras que el PC industrial con panel táctil se encarga de la información dirigida al operador y de la capa de aplicaciones.
Esto hace que no significa que un PC de panel sustituye al PLC.
Tampoco significa que un Panel PC pueda detectar automáticamente los datos del PLC, comunicarse a través de cualquier protocolo propietario ni recrear una aplicación HMI ya existente. Estas capacidades dependen del PLC, la arquitectura de comunicación, el software, los controladores, las licencias, los archivos de proyecto y la implementación técnica.
Por lo tanto, un proyecto de modernización debería responder a tres preguntas antes de seleccionar el hardware:
¿Qué debe ver o hacer el operador?
¿Qué sistema proporciona la información necesaria o la autoridad de control?
¿Qué cambios en el hardware, el software, las comunicaciones y la instalación son necesarios para ponerlo en marcha?
4 aspectos clave que hay que evaluar antes de integrar un PC industrial con pantalla táctil en un PLC ya existente
1. Comunicación con el PLC y acceso a los datos
Empieza por identificar el fabricante del PLC, el modelo, los puertos de comunicación disponibles, los métodos de comunicación compatibles y la documentación técnica disponible.
El equipo de ingeniería debe confirmar si se puede acceder a las etiquetas, registros o variables del PLC necesarias y si el acceso previsto está permitido dentro de la arquitectura actual del sistema.
Esto es especialmente importante en el caso de los PLC más antiguos.
Un equipo antiguo puede utilizar interfaces de comunicación propias, conexiones serie antiguas o software que requiera controladores, licencias, módulos de comunicación o pasarelas específicos.
La mera presencia de un puerto Ethernet o serie no garantiza que un PC industrial de panel pueda acceder a los datos de la máquina necesarios.
Por lo tanto, conviene comprobar la viabilidad de la comunicación antes de decidirse por una configuración concreta de Panel PC o una arquitectura de sistema.
2. Funciones de la interfaz hombre-máquina (HMI) y autoridad de control
A continuación, define qué es lo que los operadores realmente necesitan de la nueva interfaz.
Entre los requisitos habituales pueden figurar:
- Visualización del estado de funcionamiento de la máquina
- Supervisión de la información del proceso
- Revisión de alarmas y eventos
- Respuesta a las alarmas
- Introducción de los parámetros de funcionamiento
- Cómo acceder a la información de mantenimiento
Para cada función, identifica la fuente de datos, los permisos de usuario, el comportamiento esperado y los requisitos de validación.
Una interfaz de solo visualización puede tener un alcance técnico muy diferente al de una HMI que envía parámetros o comandos al PLC.
Si la nueva aplicación del Panel PC debe modificar valores del PLC o emitir comandos, el equipo de ingeniería deberá determinar qué operaciones están permitidas y si es necesario modificar el programa del PLC.
Las funciones relacionadas con la seguridad deben permanecer dentro de la arquitectura de seguridad adecuada de la máquina y no debe darse por sentado que se transfieren a una interfaz de operador de uso general.
3. Requisitos mecánicos, eléctricos y medioambientales
La compatibilidad del software es solo una parte de la actualización de un equipo antiguo.
El nuevo PC industrial tipo panel también debe adaptarse al entorno físico de instalación y funcionamiento.
Antes de seleccionar una unidad, anota lo siguiente:
- Abertura existente en el panel
- Tamaño de la pantalla
- Profundidad de montaje
- Espacio disponible para la instalación
- Requisitos de alimentación eléctrica
- Sistema de puesta a tierra
- Trazado de cables
- Condiciones de ventilación
- E/S requerida
- Temperatura de funcionamiento
- Exposición al polvo y a la humedad
- Condiciones de vibración
- Prácticas de limpieza
- Otros requisitos medioambientales específicos del emplazamiento
Las máquinas antiguas rara vez tienen dimensiones de panel o condiciones de instalación idénticas. Dependiendo del proyecto, puede ser necesario realizar modificaciones en el montaje, el diseño de la carcasa, el acceso de los cables o la configuración de E/S.
Los planos de las máquinas, las fotografías, la información sobre el cableado y una evaluación in situ pueden ayudar a determinar estos requisitos antes de la selección definitiva del hardware.
4. Software de HMI, mantenimiento y ciberseguridad
Un proyecto de modernización de la interfaz hombre-máquina (HMI) que tenga éxito también debe tener en cuenta el ciclo de vida del software.
Identifica el software de interfaz hombre-máquina (HMI) o el entorno de ejecución existente, el sistema operativo necesario, el modelo de licencia, los archivos de la aplicación, las versiones del software, los procedimientos de copia de seguridad y las responsabilidades de mantenimiento.
El proyecto debería dar respuesta a cuestiones prácticas relacionadas con el servicio, tales como:
¿Quién es el responsable de la aplicación HMI y de su mantenimiento?
¿Dónde se almacenan los archivos del proyecto y las copias de seguridad?
¿Cómo se restablecerá el sistema si el Panel PC necesita reparación o sustitución?
Si la máquina se va a conectar a una red de fábrica, en el proyecto también deberían participar los equipos de automatización y de TI del cliente.
Los permisos de las cuentas, la segmentación de la red, el acceso remoto, las actualizaciones de software y los procedimientos de mantenimiento deben ajustarse a las políticas de ciberseguridad aplicables del centro.
Estos requisitos afectan a toda la arquitectura del sistema y deben evaluarse antes de ultimar la configuración del hardware.
Un proceso de cinco etapas para la modernización de maquinaria heredada y de interfaces hombre-máquina (HMI)
Una evaluación por fases puede ayudar a los fabricantes de equipos originales, a los fabricantes y a los integradores de sistemas a identificar las dependencias técnicas antes de modificar una máquina de producción.
Fase 1: Documentar el sistema actual de PLC y HMI
Reúne los modelos del PLC y del HMI, los esquemas eléctricos, la información sobre el cableado, las interfaces de comunicación, las versiones de software, las copias de seguridad del proyecto y los procedimientos de funcionamiento.
Documenta tanto lo que actualmente funciona como lo que se ha vuelto difícil de manejar o mantener.
Fase 2: Definir las funciones que debe realizar el operador
Enumera la información que los operadores deben consultar y las acciones que deben realizar.
Defina también los permisos de los usuarios y el comportamiento esperado en caso de pérdida de comunicación, corte de suministro eléctrico o reinicio del sistema.
De este modo, una solicitud general como “modernizar la máquina” se convierte en un alcance de proyecto concreto y verificable.
Fase 3: Comprobación de la comunicación con el PLC y la viabilidad de la integración
Comprueba a qué datos del PLC se puede acceder, qué métodos de comunicación y qué software se necesitan, y si es necesario realizar modificaciones en el programa del PLC.
Cualquier problema de compatibilidad sin resolver debe identificarse antes de que el proyecto pase a la fase de selección definitiva del hardware.
Fase 4: Configuración y comprobación del PC industrial tipo panel
Revisa los requisitos:
- Dimensiones de la pantalla
- Montaje en panel
- Consumo de energía
- Configuración de E/S
- Plataforma informática
- Memoria y almacenamiento
- Sistema operativo
- Compatibilidad de aplicaciones
- Requisitos de red
El equipo del proyecto también debería determinar cómo se verificarán las comunicaciones, las alarmas, los permisos, el comportamiento de las aplicaciones y la recuperación del sistema.
Fase 5: Planificación de la instalación, puesta en marcha y asistencia técnica
Antes de la instalación, acuerde con los equipos responsables de producción y de equipamiento el periodo de producción, los criterios de aceptación, las copias de seguridad, la documentación, los procedimientos de prueba y el plan de contingencia.
La puesta en servicio debe ajustarse a los requisitos operativos y de seguridad de la máquina.
Este proceso no garantiza que todos los PLC antiguos puedan o deban conservarse. Por el contrario, ofrece una forma estructurada de determinar si la conservación del PLC existente es técnicamente viable y qué trabajos de ingeniería adicionales son necesarios.
Configuración de un PC de panel industrial para máquinas antiguas
Los equipos antiguos suelen presentar diferencias en cuanto a los recortes del panel, la profundidad de instalación, las interfaces de comunicación, los requisitos de E/S, las necesidades informáticas y las condiciones ambientales.
Por este motivo, en un proyecto de PC industrial tipo panel puede ser necesario evaluar diferentes opciones de configuración, entre las que se incluyen:
- Tamaño de la pantalla
- Método de montaje
- Configuración de E/S
- Plataforma informática
- Memoria
- Almacenamiento
- Compatibilidad del software
- Modificaciones mecánicas
Estos aspectos deben considerarse como elementos de evaluación específicos del proyecto, y no como capacidades que se dan por supuestas del producto.
Las opciones de configuración reales dependen de la plataforma del producto seleccionada y de los requisitos de la aplicación.
Proporcionar planos de la máquina, dimensiones de los paneles, fotografías, información sobre el PLC y el flujo de trabajo del operador requerido en una fase temprana del proyecto ofrece al fabricante de equipos o al integrador de sistemas una base más sólida para evaluar la viabilidad.
Modernizar la interfaz de operador sin renunciar a un PLC adecuado
Sustituir una interfaz de operador obsoleta no implica necesariamente tener que sustituir un PLC que, por lo demás, funciona correctamente.
Cuando el análisis técnico respalda la arquitectura, un PC industrial tipo panel puede ayudar a modernizar la capa de operadores y la capa de información, mientras que el PLC existente sigue desempeñando su función de control habitual.
En otros casos, la evaluación puede poner de manifiesto que el PLC, el software de la interfaz hombre-máquina (HMI), la arquitectura de comunicaciones u otros componentes del sistema de control también requieren modificaciones.
Por lo tanto, el objetivo no debería ser mantener el PLC actual a cualquier precio.
Por el contrario, cada componente debería sustituirse o conservarse por una razón clara de carácter técnico, operativo y de mantenimiento.
Plan para la mantenibilidad de las máquinas a largo plazo
La pantalla es solo una parte de una estrategia de modernización sostenible.
Los fabricantes de equipos originales (OEM) y los equipos de ingeniería de planta también deben documentar:
- Interfaces de PLC
- Asignaciones de datos del PLC
- Archivos de proyectos HMI
- Versiones de software
- Permisos de usuario
- Copias de seguridad del sistema
- Necesidades de piezas de recambio
- Resultados de la puesta en servicio
- Responsabilidades de mantenimiento
Una coordinación temprana entre los equipos de ingeniería de control, ingeniería mecánica, TI, compras y producción puede ayudar a identificar los requisitos de integración antes de la instalación.
Además, ayuda a diferenciar entre la sustitución de hardware y un proyecto más amplio de modernización del sistema de control.
El alcance, el coste, el tiempo de inactividad y el esfuerzo de ingeniería necesarios variarán en función de la máquina y deberán determinarse a partir de la información específica del proyecto.
Empieza con la máquina antigua que ya tienes
La modernización de un equipo antiguo no siempre requiere una sustitución inmediata de todo el sistema.
Si el PLC actual sigue siendo adecuado para sus funciones de control, se puede considerar la incorporación de un PC industrial de panel como parte de un proyecto de modernización de la interfaz de operador o HMI.
Que esta arquitectura resulte práctica depende de las comunicaciones del PLC, la disponibilidad de los datos, la compatibilidad del software, las condiciones de instalación, los requisitos de los operadores y el diseño general del sistema.
Para una evaluación inicial, prepara lo siguiente:
- Fabricante y modelo del PLC
- Modelo de HMI actual
- Interfaces de comunicación disponibles
- Documentación técnica sobre HMI o PLC
- Dimensiones de recorte e instalación del panel
- Funciones de operador obligatorias
- Condiciones ambientales
- Requisitos de red y mantenimiento
El BIS puede tratar el tema Requisitos de configuración e integración en proyectos de los PC de panel industriales a partir de esta información y ayudar a identificar los aspectos que deben confirmarse durante la revisión técnica.
Preguntas frecuentes
¿Puedo actualizar una HMI sin cambiar el PLC?
Es posible. Si el PLC actual sigue siendo adecuado para sus funciones de control, en el proyecto se puede evaluar si una nueva interfaz de operador puede comunicarse con él. La compatibilidad depende del modelo de PLC, las interfaces de comunicación, los datos accesibles, el software de la HMI y las funciones de operador necesarias.
¿Se puede conectar un PC industrial tipo panel a un PLC ya instalado?
Puede que sea posible, pero el mero hecho de que haya un puerto físico disponible no garantiza la compatibilidad. El equipo de ingeniería debe verificar el método de comunicación del PLC, las etiquetas o registros accesibles, el software o los controladores necesarios, y si se requiere hardware de comunicación adicional.
¿Un PC industrial con pantalla táctil sustituye a un PLC?
No necesariamente. En la arquitectura que aquí se analiza, el PLC sigue ejecutando la lógica de control de la máquina establecida, mientras que el PC industrial de panel ofrece una plataforma informática y de visualización orientada al operador. La división exacta de funciones depende del diseño del sistema.
¿Qué información se necesita antes de actualizar una HMI antigua?
Entre la información útil se incluyen los modelos de PLC y de HMI existentes, las interfaces de comunicación, los archivos de ingeniería disponibles, las dimensiones de los paneles, los esquemas de cableado o del sistema, las funciones de operador necesarias y las condiciones ambientales. También deben indicarse los requisitos de red y de mantenimiento, cuando proceda.
¿Qué opciones de configuración de los PC de panel industriales se pueden valorar?
En función de la plataforma del producto y de las especificaciones del proyecto, se pueden analizar aspectos como el tamaño de la pantalla, el montaje, las entradas y salidas, la configuración informática, la memoria, el almacenamiento, la compatibilidad del software y los requisitos mecánicos. Es necesario confirmar la viabilidad real para la plataforma y la aplicación seleccionadas.
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