El banco de pruebas del futuro

Cuando se fabrican sistemas de alimentación, no se puede evitar el aluvión de pruebas funcionales y de seguridad para asegurar que son aptos para su uso. Para probar su rendimiento, el fabricante de fuentes de alimentación Gustav Klein ha desarrollado un nuevo e innovador banco de pruebas. Con su solución de seguridad modular de B&R, Gustav Klein puede administrar muchas configuraciones de bancos de prueba diferentes en un solo proyecto de software.

"Cada sistema que producimos es probado exhaustivamente antes de su entrega", explica Jörg Umbreit, Jefe de I+D de Gustav Klein. "En respuesta al rápido crecimiento de la demanda y al aumento de los requisitos de rendimiento, en 2019 aumentamos nuestra capacidad de pruebas de cuatro a once estaciones y aumentamos la potencia de conexión del banco de pruebas. También hemos planeado en reservas adicionales para manejar el crecimiento proyectado en los años venideros." El banco de pruebas de 500 metros cuadrados de Gustav Klein tiene ahora un total de 13 estaciones de prueba para dispositivos grandes y estaciones adicionales para dispositivos pequeños.

La compañía trabajó con B&R para desarrollar una solución de seguridad que abarca todas las estaciones de prueba, las reservas adicionales y el equipo de distribución de energía. Esto fue posible gracias al hardware y software excepcionalmente modular de la solución de seguridad de B&R. Las funciones de seguridad de las estaciones de prueba específicas utilizadas en una configuración determinada pueden seleccionarse o deseleccionarse fácilmente a través de la interfaz de usuario. Los empleados autorizados pueden seleccionar y confirmar la configuración en la pantalla del HMI. La máquina puede ser completamente reconfigurada sin tener que usar una herramienta de programación separada para adaptar la aplicación de seguridad. Esto hace que sea excepcionalmente fácil modificar el banco de pruebas, realizar el mantenimiento o poner en servicio una de las estaciones de reserva.

La clave del enfoque de B&R es que sólo se programa una única aplicación de seguridad, una que comprende todo el equipo y las características que posiblemente se podrían incluir en la línea. A partir de eso se puede organizar cualquier combinación concebible de módulos de máquinas. Este enfoque reduce sustancialmente los costos de mantenimiento, así como la cantidad de pruebas que deben realizarse al poner en marcha las plantas y la maquinaria modular.

Gustav Klein reconoció los beneficios del enfoque desde el principio, y se ha estado beneficiando desde hace algún tiempo con sus sistemas de prueba de alimentación I-TS MI-TS, ambos totalmente automatizados con B&R. "Con la herramienta SafeDESIGNER integrada en el entorno de ingeniería de Automation Studio de B&R, somos capaces de mantener una única solución de software que cubre el 90 por ciento de nuestros proyectos sin necesidad de una nueva programación", dice Umbreit.

Tanto más impresionante si se considera la amplia variedad de configuraciones, aplicaciones y entornos a los que los sistemas de prueba y simulación I-TS y MI-TS tendrán que adaptarse. Se pueden encontrar simulando ciclos de carga y descarga durante el desarrollo de vehículos eléctricos, por ejemplo, o probando los componentes de la fuente de alimentación en la producción de baterías y vehículos.

"La experiencia acumulada a través de estos proyectos ciertamente jugó un papel en nuestra capacidad de implementar la aplicación de seguridad para el banco de pruebas en sólo unos pocos días", informa Roland Bayr, el desarrollador de software de Gustav Klein que creó la solución de seguridad para el verificador de alimentación y el banco de pruebas. "Nuestro trabajo también se aceleró por lo fácil que es conectar las partes de seguridad y las que no lo son, y por el hecho de que la solución de seguridad de B&R permite crear un software modular sin necesidad de una formación especializada. La modularización es una característica incorporada sin costo o esfuerzo adicional". Eso no fue un factor insignificante para Gustav Klein. Como el desarrollo y la construcción del banco de pruebas no produciría ningún ingreso inmediato, la aplicación de seguridad debía llevarse a cabo sin interrumpir las actividades diarias.

Los planificadores del banco de pruebas de Gustav Klein seleccionaron una variedad de componentes de B&R X20. Se instalaron módulos seguros de entrada, salida y mixtos en el banco de pruebas y en las unidades de conexión. Como controlador de seguridad, seleccionaron un dispositivo X20SL8101 del sistema X20. El controlador es capaz de gestionar hasta 280 nodos seguros, así como todo el equipo de seguridad opcional y todas las configuraciones posibles del banco de pruebas. Los módulos seguros se conectan al controlador de seguridad a través de POWERLINK y un cable estándar. openSAFETY se utiliza para la comunicación de datos.

El banco de pruebas del especialista en sistemas de alimentación está ahora equipada para probar unidades UPS e inversores con una capacidad de sistema de hasta 1,5 MVA. También es posible realizar pruebas de alto voltaje y ejecutar sistemas de simulación con una capacidad de hasta 1.000 VAC o VDC, o electrónica de potencia inteligente para el almacenamiento de energía de alto voltaje con una capacidad del sistema de hasta 4 MW. Gracias al elegante diseño de la electrónica de potencia, los ingenieros lograron reducir al mínimo el consumo de energía y las pérdidas térmicas resultantes durante las pruebas y la potencia de conexión a la red eléctrica necesaria. Gustav Klein ha creado una de las instalaciones de prueba más avanzadas tecnológicamente y con todas las funciones de su clase. Con las pruebas de alta tensión en fábrica, la empresa ahorra a sus clientes un tiempo valioso durante la puesta en marcha in situ. La solución de seguridad modular de B&R hace mucho más fácil para el constructor de la planta adaptar la tecnología de seguridad a las necesidades del banco de pruebas y reaccionar a los cambios dinámicos de los requisitos del mercado.

Autor: Franz Rossmann, periodista tecnológico de cerca de Múnich