Reducción en riesgo en implementación de celdas robóticas.

Reducción en riesgo en implementación de celdas robóticas.

En un entorno económico marcado por la transformación digital y la globalización, las dinámicas de mercado demandan cada vez más el aumento de la productividad global, y uno de los sectores que mejor encarna esta exigencia es el de la robótica industrial.

El uso de buses de campo en la seguridad electrónica de celdas robóticas es una práctica cada vez más común para mejorar la eficiencia, flexibilidad y fiabilidad en entornos de automatización industrial, pero, ¿Qué es un bus de campo?

Un bus de campo (fieldbus) es un sistema de comunicación digital utilizado para conectar sensores, actuadores y controladores dentro de una planta industrial. Permite la transmisión de datos en tiempo real entre dispositivos. Las celdas robóticas se valen de esta versatilidad para permitir la creación de zonas de trabajo seguras para operarios y otros robots

🛡️ Seguridad electrónica con buses de campo

La seguridad electrónica en celdas robóticas bajo protocolos industriales es fundamental para proteger tanto a los operarios como al equipo, garantizando una operación segura, eficiente y conforme a las normativas. Aquí tienes un resumen claro de los principales aspectos, tecnologías y protocolos implicados.

En lugar de usar únicamente cableado punto a punto para dispositivos de seguridad (botones de paro de emergencia, barreras fotoeléctricas, escáneres láser, etc.), se puede usar un bus de campo con capacidad de seguridad funcional, como:

• PROFIsafe (sobre PROFINET)

• Safety over EtherCAT (FSoE)

• CIP Safety (sobre Ethernet/IP)

  
  

Si te interesa profundizar sobre cómo los robots móviles garantizan la seguridad al interactuar con personas y objetos, te recomendamos leer 👉 ¿Son seguros los robots móviles para las personas y otros objetos?

🚦Ventajas del uso de buses de campo seguros:

1. Reducción del cableado: Menos cables individuales entre dispositivos de seguridad y el controlador.

2. Diagnóstico en tiempo real: Permite monitorear el estado de sensores y actuadores de seguridad, facilitando el mantenimiento preventivo.

3. Flexibilidad y escalabilidad: Es más fácil añadir, quitar o mover componentes dentro de la celda.

4. Integración con sistemas de control: La seguridad y la automatización comparten la misma infraestructura de red, manteniendo la independencia lógica.

5. Respuesta rápida a fallos: Los buses seguros permiten la detección inmediata de fallas y la activación de funciones de parada segura.

   
   

¿Qué es PROFINET?

PROFINET (Process Field Net) es un protocolo de comunicación industrial basado en Ethernet desarrollado por PROFIBUS & PROFINET International (PI). Se usa ampliamente para la comunicación entre PLCs, sensores, actuadores, HMIs y robots industriales.

🔐 ¿Cómo se aplica PROFIsafe en celdas robóticas?

1. Seguridad funcional certificada: PROFIsafe permite transmitir datos de seguridad (como paradas de emergencia, zonas de acceso, o control de velocidad segura) a través del mismo cable que los datos estándar, pero con mecanismos de seguridad certificados (hasta SIL 3 / PL e).

2. Comunicación entre componentes de seguridad PROFIsafe es usado para conectar:

   1. PLCs de seguridad con controladores de robots.

   2. Controladores de seguridad con sensores (escáneres láser, cortinas ópticas).

   3. Controladores con actuadores de seguridad (relés, variadores con STO/SBC, etc.).

3. Monitoreo y control de accesos a la celda: Las puertas de seguridad, escáneres de presencia o áreas restringidas pueden estar conectados vía PROFIsafe para parar o limitar el movimiento del robot al detectar presencia humana.

4. Programación flexible y diagnósticos: Al usar un sistema de seguridad integrado como PROFIsafe, se facilita el diseño de arquitecturas flexibles y el diagnóstico remoto de fallos, lo que mejora tiempos de respuesta y reduce el cableado.

   
   

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¿Qué es FSoE?

FSoE (FailSafe over EtherCAT) es un protocolo de seguridad que permite transmitir datos de seguridad a través de la red estándar EtherCAT sin necesidad de cables separados. En el contexto de celdas robóticas, FSoE se aplica para integrar y controlar los elementos de seguridad de manera centralizada o distribuida a través del mismo bus de comunicación EtherCAT:

• Paradas de emergencia

• Monitoreo de velocidad segura

• Control de puertas de seguridad

• Límites de posición seguros

• Parada segura del par (Safe Torque Off - STO)

Elemento	Función segura gestionada por FSoE
Robots (KUKA, Beckhoff, etc.)	Parada segura, velocidad segura, área segura
E/S de seguridad	Lectura de botones de parada, cortinas, sensores
Variadores de frecuencia	STO (Safe Torque Off), SS1, SLS
PLC de seguridad (Beckhoff, TwinSAFE)	Unidad central de lógica de seguridad
Paneles de operador (HMI con parada)	Botones de paro de emergencia, reset seguro

¿Qué es EtherNet/IP y CIP?

• EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol): Es un protocolo de red industrial basado en Ethernet estándar, que usa el CIP (Common Industrial Protocol) para el intercambio de datos en tiempo real entre dispositivos.

• CIP: Protocolo de aplicación común usado en redes industriales (como DeviceNet, ControlNet y EtherNet/IP) que permite comunicaciones de control, configuración y diagnóstico.

  
  

CIP Safety (Seguridad sobre CIP)

• CIP Safety es una extensión del protocolo CIP que permite transmitir información de seguridad (como paradas de emergencia, sensores de puertas, escáneres láser, etc.) sobre la misma red que el control general.

• Proporciona comunicación redundante y verificada para datos críticos.

• Certificado por TÜV para aplicaciones de seguridad funcional hasta SIL 3 / PL e.

Integración con Dispositivos de Seguridad

Con CIP Safety, puedes conectar:

• Escáneres de seguridad láser (como los de SICK o Keyence).

• Controladores de seguridad (GuardLogix de Allen-Bradley, por ejemplo).

• Sensores de puertas de seguridad, pulsadores de emergencia.

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En la era de la Industria 4.0, la seguridad no es solo un requisito, sino un motor de eficiencia y productividad. KUKA.SafeOperation revoluciona la forma en que protegemos robots y operarios, combinando seguridad funcional certificada con conectividad de última generación a través de buses de campo.

Seguridad adaptativa con KUKA.SafeOperation

KUKA.SafeOperation ofrece un conjunto de funciones de seguridad integradas 

directamente en el robot, eliminando la necesidad de complejas instalaciones externas y facilitando el cumplimiento de normas internacionales. Esto incluye:

• Monitoreo seguro de velocidad y posición

• Detención controlada ante riesgos

• Zonas de seguridad dinámicas

Con estas funciones, los robots pueden trabajar más cerca de los humanos, manteniendo la eficiencia de la producción y reduciendo tiempos de inactividad.

KUKA.SafeRangeMonitoring: Protección en el espacio de trabajo

SafeRangeMonitoring permite definir áreas virtuales de seguridad alrededor del robot, ajustando automáticamente la velocidad o deteniendo el movimiento cuando alguien ingresa a la zona. Gracias a la integración con buses de campo como PROFINET, EtherNet/IP™ y EtherCAT Safe, toda la información de seguridad se comunica en tiempo real, asegurando respuestas rápidas y fiables en cualquier entorno de producción.

KUKA.SafeSingleBrake: Control seguro del frenado

SafeSingleBrake protege tanto al equipo como a los operarios mediante el control seguro de frenos individuales del robot, evitando movimientos inesperados o colisiones. La conexión a través de buses de campo seguros permite un monitoreo constante del estado del freno, garantizando una respuesta inmediata ante cualquier incidencia, incluso en sistemas distribuidos y complejos.

Buses de campo: el corazón de la seguridad conectada

La verdadera potencia de KUKA.SafeOperation y sus variantes radica en la comunicación confiable mediante buses de campo. Con protocolos como:

• PROFINET con FSoE (Fail Safe over EtherNet)

• EtherNet/IP™ con CIP Safety

• EtherCAT Safe

Es posible transmitir información de seguridad rápida, sincronizada y redundante entre todos los componentes de la celda robotizada. Esto permite integraciones flexibles, escalabilidad y un control seguro en toda la planta.

Si estás considerando implementar o actualizar tu celda robótica, te invitamos a leer 👉 10 consejos para seleccionar adecuadamente tu Robot KUKA, donde te compartimos pautas clave para elegir el equipo ideal según tus necesidades de automatización.