Industria 4.0: Primeras aplicaciones en la industria ... · En el Perú ya se usan robots en la...
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Expositor: Ing. Fernando Amaya
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“Internet of the Things” (IOT): La idea de un mundo más inteligente donde sistemas con sensores y procesamiento local se conectan para compartir información se está consolidando en cada tipo de industria.
Estos sistemas estarán conectados en escala global entre si y con los usuarios para ayudar en la toma de decisiones que optimice el proceso completo (suministro, producción, distribución).
Esta es la idea general del concepto de “Internet of the Things” (IOT). El IOT incluye todo, desde casas, oficinas y fábricas inteligentes, dispositivos móviles, equipos industriales, medios de comunicación y transporte, aplicaciones de personalización de producción, Apps de distribución de articulos, etc.
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¿Qué es “Industrial Internet of the Things” (IIOT): Es una red de objetos físicos (hardware), sistemas, plataformas y aplicaciones (sotware) con tecnología integrada para comunicarse y compartir información de manera inteligente entre equipos y con personal involucrado en el proceso productivo. La adopción de la IIoT requiere sensores, controladores, procesadores, redes de comunicación industrial y demás recursos tecnologicos que permitan la captura y el acceso a la información en tiempo real
El sistema resultante, e incluso sus dispositivos individualmente, pueden supervisar, reunir, intercambiar y analizar información para actuar en forma instantánea, de modo inteligente - todo ello sin intervención humana.
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¿Cuál es la diferencia de IIOTcon IOT?: La primera diferencia principal es que son dos áreas claramente diferenciadas. El IIOT conecta máquinas críticas y sensores de uso industrial: Ej: Manufactura, Minería, Farmaceútica, Energía etc. Estos son sistemas en los que una falla puede poner en riesgo la vida o generar situaciones de emergencia. Mientras los sistemas de IOT tienden a ser NUEVOS dispositivos orientados al consumidor, tales como: articulos deportivos (wear technology), electrodómesticos inteligentes, etc. Son importantes, pero sus averías no crean situaciones de emergencia inmediatamente.
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¿Cuál es la diferencia de IIOTcon IOT?: La segunda diferencia ve la IIOT como la infraestructura que se debe implementar antes de desarrollar aplicaciones IOT. En otras palabras, la IOT, en cierta medida, depende de la implementación de IIOT. IIOT involucra las tareas de Control, Procesamiento de datos y Comunicaciones; tareas desarrolladas principalmente por equipos y especialistas en Automatización Industrial.
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El término Industria 4.0 (Internet Industrial) fue acuñado por el gobierno alemán para describir la fábrica inteligente, una visión de la fabricación informatizada con todos los procesos …
interconectados por Internet.
Se refiere al conjunto de tecnologías y procesos de producción que comienzan a perfilar lo que será la industria del futuro. La digitalización y la automatización de las unidades productivas están dando lugar a las
“fábricas inteligentes” (ciberfábricas)
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Vapor Electricidad Electrónica
Y ahora: Internet
Industrial
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La mayoría de estas nueve tecnologías ya se usan actualmente en las fábricas, sin embargo, es en la Industria 4.0 donde estas tecnologías transformarán la producción: células aisladas y optimizadas se unirán conjuntamente para formar flujos de producción totalmente integrados, automatizados y optimizados, lo que conllevará mayor eficiencia y un cambio en las relaciones tradicionales de producción entre distribuidores, productores y clientes, así como entre máquinas y humanos.
9 pilares tecnológicos de Internet 4.0…
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El análisis y gestión de grandes cantidades de datos esta permitiendo optimizar diferentes procesos industriales, mejorar el consumo de energía y la calidad de la producción . En la industria 4.0, la obtención y exhaustiva evaluación de datos procedente de numerosas fuentes distintas (equipos y sistemas de producción, sistemas de gestión de clientes…) se convertirá en norma para el apoyo de toma de decisiones en tiempo real.
1. Big Data y análisis
Potentes software SCADA, integrados a “la nube”, con interacción a Bases de Datos apoyaran en el logro de este objetivo.
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Muchas industrias han usado robots desde hace mucho tiempo para abordar tareas complejas, pero es ahora cuando los robots industriales están evolucionando para alcanzar una mayor utilidad. Cada vez son más autónomos, flexibles y cooperativos hasta tal punto que interactuarán con otros robots y trabajaran lado a lado con humanos de forma segura, aprendiendo de ellos.
2. Robots autónomos
Estos robots costarán menos y tendrán más capacidades que los usados actualmente en la fabricación.
En el Perú ya se usan robots en la industria automotriz (soldadura de chasis), alimentos y bebidas (paletizar/depaletizar productos).
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En la fase de ingeniería, ya se usan hoy día simulaciones 3D de productos, materiales y procesos de producción. Pero en el futuro las simulaciones se usarán también más extensivamente en operaciones de planta. Se explotarán datos en tiempo real que reflejarán el mundo físico en un modelo virtual, el cual incluirá máquinas, productos y humanos.
3. Simulación
Esto permitirá a los operadores realizar pruebas y optimizar las configuraciones de las máquinas para el producto siguiente en la línea de producción virtual antes de cualquier cambio en el mundo físico, reduciendo así los tiempos de configuración de las máquinas y aumentando la calidad.
Hoy en día es una práctica usual en minería entrenar a los operadores con simuladores de proceso en simultáneo con la construcción de la planta.
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La mayoría de los sistemas IT (tecnología informática) no están plenamente integrados actualmente. Las compañías, los distribuidores y los clientes no suelen estar estrechamente vinculados. Tampoco los departamentos como los de ingeniería, producción o servicio. Las funciones desde la empresa hasta el nivel de planta no están totalmente integradas. Incluso el departamento de ingeniería en sí (producto-planta-automatización) carece de completa integración. Sin embargo, con la Industria 4.0 las compañías, los departamentos, las funciones y las capacidades estarán mucho más cohesionadas.
4. Sistemas de integración horizontal y vertical
Redes universales de integración de datos evolucionarán y permitirán cadenas de valor verdaderamente automatizada.
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Mediante el uso de sensores y dispositivos conectados en red. En este campo se busca que las máquinas, productos y piezas sean capaces de comunicarse entre si para facilitar oportunidades de optimización y facilitar la toma de decisiones individualizadas en tiempo real durante el proceso productivo. Con el Internet Industrial de las Cosas, un mayor número de dispositivos se conectarán a través de estándares tecnológicos. Esto permitirá a los dispositivos de campo comunicarse e interactuar tanto con otros iguales a ellos como con controladores más centralizados, según sea necesario.
5. Internet industrial de las cosas
En minería e industria naval, los sensores FAG permiten realizar analisis vibracional de potentes equipos, para realizar mantenimientos preventivos y correctivos sin afectar el proceso.
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La fabrica del futuro implica que la empresa esté conectada con los riesgos de seguridad que esto conlleva ante la posibilidad de sufrir ataques informáticos. La ciberseguridad permite blindar todos los procesos y el acceso a cualquier intruso. La tendencia en automatización es usar
los mismos protocolos de seguridad
utilizados por el sector financiero a nivel
mundial.
6. Ciberseguridad
El primer caso de virus en equipos de automatización industrial (PLCs y SCADA) se dio con STUXNET. Se utilizó para atacar centrales nucleares de Irán reprogramando los PLCs Siemens y el SCADA Wincc
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Las compañías ya usan software basado en la nube para algunas aplicaciones de empresa y de análisis, pero con la Industria 4.0 un mayor número de tareas relacionadas con la producción requerirán mayor intercambio de datos entre lugares y compañías. Al mismo tiempo, el rendimiento de las tecnologías en la nube mejorará, alcanzando tiempos de reacción de sólo unos milisegundos.
7. Computación en la nube
Como resultado, los datos y la funcionalidad de las máquinas irán poco a poco haciendo uso cada vez más de la computación en la nube, permitiendo más servicios basados en datos para los sistemas de producción.
En Perú, las empresas de telefonía han ingresado a ofrecer servicios de “clouding” con la finalidad que las empresas ya no dispongan localmente de centros de computo
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Las compañías acaban de empezar a adoptar la fabricación aditiva, como por ejemplo la impresión 3D, la cual es usada mayormente para crear prototipos y producir componentes individuales. Con la Industria 4.0, estos métodos de fabricación aditiva serán ampliamente usados para producir pequeños lotes de productos personalizados que ofrecen ventajas de construcción, como son los diseños ligeros y complejos.
8. Fabricación aditiva
Los sistemas de fabricación aditiva descentralizados, de alto rendimiento, reducirán las distancias de transporte y el stock.
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Soportan una gran variedad de servicios, como por ejemplo la selección de piezas en un almacén y el envío de instrucciones de reparación a través de dispositivos móviles. Se encuentran aún en sus primeros pasos, pero en el futuro permitirá proporcionar a los trabajadores información en tiempo real con el objetivo de mejorar la toma de decisiones y los procedimientos de trabajo.
9. Realidad aumentada
Por ejemplo, los trabajadores podrían recibir instrucciones de cómo sustituir una pieza en particular mientras están mirando el propio sistema bajo reparación, a través de unas gafas de realidad aumentada.
Recuerdas la película ROBOCOP? Una imagen de realidad virtual superpuesta sobre la imagen real que captan nuestras retinas, tal como lo proponen los GOOGLE GLASS.
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Con la automatización le dimos vida a las máquinas…
La automatización, nos permitió dejar trabajar a las maquinas casi solas…
PLC HMI Sensores más…
Y ahora las convertimos en…
Máquinas inteligentes Las cuales pueden:
• comunicar, • ser visualizadas, • enviar información, • solicitar su propio soporte, • gritar auxilio… y mucho más…
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Nosotros ya estamos CONECTANDO MAQUINAS A TRAVES DE INTERNET en la industria Peruana:
Cualquier máquina o proceso industrial
o Desde máquinas de embalado hasta robots, turbinas de viento, ciclotrones
medicinales, contadores de energía y muchas más…
Las máquinas conectadas pueden comunicar.
o « Comunicar » : SMS y alertas por E-Mail, datos, eventos, registros,…
o Estar « Monitoreado » y « Mantenido » a distancia
o Estar « Gestionado » a través del internet
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• Recortar gastos de viajes-----> Ej: Podemos programar nuestro PLC a distancia
• Mejorar el tiempo de respuesta----> Acción desde cualquier lugar con Internet
• Reducir el impacto de las llamadas de emergencias
• Optimizar la carga de trabajo de los ingenieros----> Atención de más clientes
• Maximizar el tiempo de actividad de la máquina y su productividad
• Proporcionar nuevas formas de servicios gracias a la conexión Internet de banda ancha (cámara IP, ...)----> Ej: Servicios de “hosting” de datos de planta
Con acceso remoto podemos pensar en...
Reduce Costos
Reacción Rápida
Más Control, Menos Riesgos
Clie
nte
Fin
al
Nuevas Oportunidades
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Acceso remoto Comunicación “cuando lo requiera” a sus sitios remotos para proveer mantenimiento, diagnóstico, reprogramación de maquinaria y equipos industriales (PLC, RTU, Reguladores, …)
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o con módem o experiencia VPN en sus máquinas
o exportadores de máquinas en todo el mundo o con servicio de larga distancia
o con necesidades de servicio y soporte recurrentes
o que buscan mejorar su acceso remoto
o Servicio o soporte 24/7
o ….
Acceso remoto Fabricantes de maquinarias, OEMs, integradores de sistemas que ofrecen servicios:
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• Visualización de displays de proceso desde web browsers como Internet Explorer, Mozilla, Google Chrome, etc.
• Los formatos html permiten visualizar y/o controlar desde cualquier dispositivo, inclusive Tablets o Smartphones
Monitoreo remoto de datos Los navegadores web se convierten en nuestros “ojos” del proceso:
Eyes Watching Over the Network!
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¿Qué es La Nube (Cloud Computing)? En realidad lo hemos usado desde el inicio del uso de los “emails”. La información no esta necesariamente en nuestra PC, sino en servidores remotos a los que nos conectamos por Internet. El uso de La Nube se ha masificado gracias a las mejoras de Internet y disponibilidad de banda ancha en dispositivos portátiles
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VPN (Virtual Private Netwotk) Conectividad usando una red pública (Internet) con los estandares de seguridad de una red red privada. Esto se realiza estableciendo una conexión virtual punto a punto mediante el uso de conexiones dedicadas, cifrado o la combinación de ambos métodos. Ejemplos comunes son la posibilidad de conectar dos o más plantas de una empresa utilizando Internet, permitir a los miembros del equipo de soporte técnico la conexión desde un sitio remoto al PLC o centro de cómputo.
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Conectar y dar vida a los dispositivos a través de Internet
Servicio gratuito e Ilimitado en el tiempo
Talk2M Servicio
Cloud
Montaje en riel DIN, 24 VDC,
Fácil creación de un túnel VPN a través del LAN del cliente,
LAN y puertos seriales para conectar equipos (PLC, HMI, ...)
Módem opcional
eWON Router
VPN Industrial
La combinación perfecta
+
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Talk2M: eWONs Conectados Mas de 100,000 eWON conectados simultaneamente en Talk2M ! (4/02/2014)
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El primer Router M2M Industrial Flexy-ble
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Modular
Tipo Descripción A Tarjeta de extensión con 2 puertos serie B Tarjeta de extensión 3G Penta band X Tarjeta de extensión Ethernet 10/100MB A Tarjeta de extensión PSTN modem B Tarjeta de extensión con WIFI B Tarjeta de extensión con CDMA B Tarjeta de extensión con ADSL
* Disponibles pronto
Múltiples opciones de comunicación
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FLB 3202 3G+ GSM - Pentaband HSPA, UMTS, EDGE y modem GPRS. - Hasta 7.3 Mb/seg. descarga. Hasta 2Mb/seg. carga -La antena es opcional (con/sin cable) Tarjeta tipo B. Sólo 1 tarjeta permitida
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APLICACION
ROUTER : Habilita acceso remoto con funciones de enrutamiento (NAT, Filtering)
I/O DRIVER: Dispone de varios protocolos Ethernet/serial (DF1, FINS, MPI, MODBUS RTU&TCP, ISOTCP, EIP, AS511, PPI, H protocol, FX, MC,…) usados para lectura/escritura de datos de PLC y otros equipos industriales. Flexy usa tags (Hasta 1500)
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ALM: Sistema de Alarmas (4 niveles/tag) con varias opciones de notificación (SMS, eMail,…) LOG: Registro en intervalos de tiempo de valores de tags. Son grabados en DB interno (Hasta 1.5 millones de puntos). Dos modos de registro: Histórico y en tiempo real. WEB: Servidor Web embebido para monitoreo de datos y HMI. BASIC/JAVA: Para aplicaciones personalizadas desarrolladas por el usuario.
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El cliente mantiene el control y la visibilidad:
o El acceso puede ser controlado por una llave externa
o “My Talk2M” (https://my.talk2m.com) provee un reporte de conexiones para poder dar seguimiento a cada conexión
Informes
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Cliente VPN: eCatcher
Libreta de direcciones del
ingeniero
Un toque para conectar y dar
vida a las máquinas
o Servicio a distancia para PLC
o Diagnósticos a distancia a través
de cámaras IP o HMI
Túnel VPN seguro
Gerencia utilizadores y máquinas
Facilidad de conexión
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Porqué ?
o Para conectar de manera sencilla y remota
el tablero de instrumentos de la máquina
en HTML (paneles, Paginas de monitoreo, HMI web, etc)
Cómo ?
o Habilitar para acceder al servidor web
eWON remoto desde un iPhone, iPad o
cualquier dispositivo con Android…
o y también para acceder a cualquier
servidor web (en HTML) situado en el lado
LAN del eWON (Machine LAN)
Acceso Mobile Web: M2Web
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Talk2M notifica las alarmas a través de correos electrónicos y SMS
Porqué ?
o Para enviar un SMS sin un módem celular y / o para
evitar costos elevados de roaming
o Para enviar un e-Mail utilizando el servidor SMTP de
Talk2M
o Para proveer una solución de notificaciones de
alarmas disponible en el mundo entero
Cómo ?
o Servicio de reenvió de E-Mail a través de Talk2M
usando el servidor SMTP relay.talk2m.com
o Gateway de E-Mail para SMS
o Simple y fácil de uso
SMS y relé E-Mail
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Páginas HTML estáticas y dinámicas directamente en los routers eWON
ViewON 3, Web HMI editor de eWON
o Creación de sinópticos animados
o No se necesitan cualificaciones técnicas Web
o Tendencias en tiempo real e históricos
Editor de páginas Web HMI: ViewOn3
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• Túneles VPN entre el sitio central y RTUs
• Sitio central = servidor VPN visible en Internet
• Cada sitio necesita un eWON pero la visibilidad en Internet no es obligatoria
• El tráfico es encaminado desde el centro de aplicación a cada nodo
SCADA + eFive: enlace permanente vía Internet
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Remote Data Collection in eWON 1. eWON toma datos localmente
2. eWON almacena en su memoria
3. Luego eWON envia (pushes) los datos regularmente a servidor central
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Asistencia y monitoreo remoto de procesos en Plantas Pesqueras
Austral Group es uno de los grupos económicos más importantes del Sector Pesquero en Perú. Como parte de su gestión ambiental, uno de sus objetivos es cumplir con los Límites Máximos Permisibles (LMP) de descarga de efluentes. Asimismo, desea maximizar la recuperación de sólidos y aceites de pescado para incrementar la rentabilidad, al más bajo costo posible. Para ello, nuestro cliente cuenta en sus diferentes plantas con celdas de flotación Nijhuis (Holanda), consideradas las más avanzadas tecnológicamente con tratamiento físico químico DAF (Flotación por Aire Disuelto)
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Asistencia y monitoreo remoto de procesos en Plantas Pesqueras
En PLCs S7-300 de Siemens: Usando el software STEP7 o TIA Portal de Siemens, es posible programar el PLC, cargar/descargar el programa o bloques de programa, realizar diagnósticos y corrección de fallas, monitoreo de variables y actualización de programa y/o tabla hardware. De esta manera, el fabricante Nijhuis (Holanda) podrá tener acceso remoto al programa del PLC para implementar las mejoras o correcciones necesarias desde sus oficinas o donde se encuentre su personal técnico.
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Asistencia y monitoreo remoto de procesos en Plantas Pesqueras
En Controlador PC Noxon: Usando el software del fabricante, es posible cargar actualizaciones de displays al panel PC. Noxon también permite el manejo remoto de la PC habilitando un canal VPN (Virtual Private Network) y usando la herramienta gratuita VNC (Virtual Network Computing) . Aunque los routers Flexy están conectados físicamente a la red Ethernet administrativa, el acceso vía Internet SOLAMENTE ES PERMITIDO a los equipos de planta instalados en los puertos LAN o serie de los routers Flexy.
Todas las plantas de Austral Group en Perú tienen el sistema eWon instalado y acceso vía la nube Talk2M
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Monitoreo remoto de tanques de Gas
Praxair Perú es uno de los más importantes proveedores de gases industriales y medicinales en el mundo. En Perú, cuentan con tanques dentro de las instalaciones de sus clientes, los cuales deben reabastecer oportunamente según los requerimientos de estas empresas. Uno de los clientes más importantes es el grupo Lindley (Coca Cola e Inka Cola). Se ha instalado el sistema de telemetria basado en routers Flexy, tarjetas 3G y estación remota SLIO de VIPA.
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Monitoreo remoto de tanques de Gas
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Monitoreo remoto de tanques de Gas
Los módulos SLIO reciben la información de los sensores de presión y nivel. El router Flexy cuenta con puertos ethernet para conexión con SLIO. De acuerdo a estas mediciones calcula la cantidad de gas contenida en el tanque y la velocidad con la que se está realizando el consumo. El router Flexy cuenta con una tarjeta de comunicación inalambrica 3G y un chip de datos para acceso a Internet.
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Máquina Mercerizadora Textil
El proceso de mercerización consiste básicamente en tratar el hilado con una solución de soda cáustica a concentraciones que oscilan entre 23-32ºBé, bajo tensión constante. Esta tensión permanece hasta que finalice el proceso, por medio de un lavado intensivo con agua caliente, que permite bajar la concentración de álcali a menos de 6ºBé. Se utiliza para hilados de alta calidad obteniéndose un producto de aspecto sedoso y brillante.
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Aplicaciones en Perú Routers Flexy (eWon): Máquina Mercerizadora Textil
El router Flexy cuenta con módulo 3G y chip de datos internet. Se conecta por puerto serie MPI al PLC Siemens para permitir acceso remoto (Programacion de PLC con STEP7 o TIA Portal) y por puerto Ethernet con el Touch Panel VIPA que contiene las pantallas de proceso. Los paneles VIPA tienen Windows CE integrado. Se cuenta con la herramienta VNC viewer que permite acceder a los displays del panel remotamente via Intranet/Internet.
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Aplicaciones en Perú Consumo de combustible en lanchas anchovetera
TASA es uno de los grupos económicos más importantes del Sector Pesquero en Perú. Como parte de su gestión de control de costos desean registrar los consumos de combustible de cada embarcación durante las faenas de pesca. El sistema debe registrar estos consumos aún cuando no haya señal de telefonía celular “mar adentro” y mostrarlos automáticamente cuando la señal este nuevamente disponible. Una siguiente etapa consiste en integrar los routers a sus equipos GPS para relacionar las distancias recorridas con los consumos de combustible
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Aplicaciones en Perú Consumo de combustible en lanchas anchovetera
Los valores medidos y reportes de consmo se visualizan localmente en cada embarcación usando un Panel de Operador táctil. Las señales de temperatura(Pt100) y flujometros se conectan a módulos de expansión E/S (SLIO) que cuentan con un módulo de comunicación Modbus TCP. A traves de Modbus se realiza localmente la comunicación con el router, que a su vez envia la información por Internet usando una tarjeta 3G con chip de datos.
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