Desarrollo de un sensor de nivel de fluido IO-Link
A veces un proyecto no consiste en reinventar la tecnología de sensado en sí. El reto está en encontrar una forma completamente nueva de que esa tecnología se comunique con el resto del sistema.
EMP Designs ya había desarrollado anteriormente para HR Wallingford módulos de sensado que miden los cambios en el nivel del agua, incluida la altura de las olas. El principio de sensado era conocido y las versiones anteriores del módulo habían utilizado EtherCAT para comunicarse con el sistema de control industrial.
Sin embargo, para este último proyecto, HR Wallingford nos pidió desarrollar una nueva versión capaz de comunicarse mediante IO-Link.
Para EMP, eso significaba trabajar con un sistema de comunicaciones que no habíamos implementado antes.
Medir cambios rápidos en el nivel del agua
El módulo está diseñado para funcionar con las sondas existentes de HR Wallingford, que determinan el nivel del agua midiendo los cambios en la resistencia eléctrica.
A medida que cambia el nivel del agua alrededor de la sonda, cambian en consecuencia sus características eléctricas. La electrónica procesa entonces esta información para obtener una medida del nivel del fluido.
Como el sistema responde con rapidez a los cambios, puede utilizarse en aplicaciones en las que el nivel está en continuo movimiento, como la monitorización de olas, además de la medición convencional del nivel de fluidos.
La parte de sensado del proyecto era un terreno que conocíamos bien.
El nuevo reto era llevar esa información a una red IO-Link.
Aprender un nuevo protocolo industrial
Nuestros módulos anteriores se comunicaban mediante EtherCAT, así que pasar a IO-Link exigió un enfoque distinto.
La primera fase del proyecto supuso una investigación considerable sobre cómo funciona el protocolo y cómo se comunica un dispositivo IO-Link con un maestro IO-Link.
Estudiamos la compra de una biblioteca de software existente para gestionar la comunicación, pero la opción disponible era relativamente cara. En su lugar, decidimos desarrollar nosotros mismos el software necesario.
Lo que en principio parecía un simple cambio de interfaz de comunicaciones se convirtió en un proyecto de desarrollo de firmware mucho más sustancial.
Desarrollo de nuestro propio software IO-Link
Gran parte del desarrollo consistió en estudiar la documentación técnica correspondiente y construir el software de comunicaciones que necesitaba nuestro dispositivo.
La conexión IO-Link suministra alimentación al sensor, mientras que una línea de comunicación conmutada se utiliza para intercambiar información entre el dispositivo y el maestro IO-Link.
Desarrollar el software significó comparar una y otra vez el comportamiento de nuestra implementación con la documentación técnica, analizar las señales eléctricas y examinar los datos transmitidos en ambas direcciones.
En cada etapa tuvimos que comprobar que los datos correctos se empaquetaban, se transmitían y se interpretaban como se esperaba.
Fue un proceso de desarrollar, probar, analizar y refinar la comunicación hasta que el dispositivo se comportó correctamente en la red.
Mucho más que enviar una medición
Uno de los aspectos más interesantes de IO-Link es que el dispositivo no se limita a transmitir un valor de nivel de fluido.
Cuando el módulo terminado se conecta a un maestro IO-Link, el maestro puede explorar la red e identificar el dispositivo.
Así se puede recuperar la información asociada a ese sensor concreto, de modo que el sistema sepa qué se ha conectado.
Para nuestro equipo de desarrollo, ver cómo un hardware completamente nuevo era detectado y se comunicaba correctamente tras haber desarrollado nosotros mismos la implementación del protocolo fue un hito especialmente satisfactorio.
Un nuevo módulo de sensor compacto
El resultado es un módulo de sensor muy pequeño que toma la medición de nivel de fluido ya consolidada y pone esos datos a disposición a través de una red IO-Link.
Aunque la electrónica terminada es compacta, detrás de ella hay una cantidad considerable de desarrollo.
El proyecto combinó:
Electrónica de sensado de nivel de fluido
Procesamiento de señal
Comunicaciones IO-Link
Desarrollo de firmware embebido
Integración en redes industriales
Análisis y depuración de protocolos
Identificación y configuración del dispositivo
En el momento de escribir esto, el nuevo módulo ha llegado a la fase de pruebas del cliente.
Ampliar una tecnología probada
Este proyecto es un buen ejemplo del trabajo que realizamos habitualmente en EMP Designs.
La tecnología de sensado original ya estaba probada. El reto era tomar esa tecnología y adaptarla para que funcionara en un entorno de control industrial diferente.
En lugar de limitarnos a los sistemas de comunicaciones que habíamos usado antes, investigamos un nuevo protocolo, desarrollamos el firmware necesario y produjimos un hardware compacto capaz de integrar la tecnología de medición existente en un sistema IO-Link.
A veces el diseño electrónico a medida no consiste en empezar de cero.
Consiste en tomar algo que ya funciona y darle una forma completamente nueva de comunicarse.
