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10 factores para tener en cuenta cuando se realiza un diagnóstico de un sistema de bus de campo

Texto original por Mirko Torrez Contreras

Hace un tiempo atrás, como parte de un viaje de capacitación y certificación sobre redes PROFINET auspiciado por la firma Indu-sol , tuvimos la interesante experiencia de participar en un trabajo de ampliación y montaje de nuevos segmentos de red PROFIBUS DP en una empresa ubicada cerca de Hamburgo, Alemania.

Una vez terminado el trabajo, decidí que aprovechar dicha experiencia para redactar una nota al respecto en algún momento. La idea terminó siendo un listado de buenas prácticas a seguir al realizar tareas de mantenimiento y diagnóstico de redes PROFIBUS DP, aunque todos los factores mencionados son igualmente válidos para otras redes industriales. Hecha la introducción paso a enumerar los tips:

1.- Nunca subestime la dimensión y complejidad del trabajo

Se suponía que iba a ser un trabajo corto, simple y concreto. El cliente había solicitado una ampliación de su red PROFIBUS DP mediante el montaje de un segmento adicional, con el fin de incorporar algunos nodos RIO (Remote Input Output) adicionales montados en campo.

La tarea implicaba el reemplazo de un tramo de cable PROFIBUS DP, el cual se suponía que estaba deteriorado y era el elemento sospechoso de provocar micro cortes en la comunicación, y la instalación y configuración de un módulo repetidor adicional en uno de los sistemas de repetidores modulares instalados en la planta. Este módulo comunicaría el nuevo segmento con el controlador.

El primer problema por resolver era el de identificar el recorrido del cable PROFIBUS DP a ser reemplazado. Las plantas industriales son entidades dinámicas, las cuales van cambiando continuamente. Con el paso del tiempo, lo que inicialmente era una bandeja porta cables prolijamente instalada, se transforma en una apretada e intimidante maraña de cables que carecen de identificación y a duras penas permiten realizar el seguimiento del que nos interesa. Por esta razón es que, desde nuestro punto de vista, no es recomendable usar una misma bandeja portacables con separadores, aún cuando sea un método aceptado según las guías de diseño. Por esta razón es que, desde nuestro punto de vista, no es recomendable usar una misma bandeja portacables con separadores, aún cuando sea un método aceptado según las guías de diseño.

Finalmente, estaba presente el factor stress: la planta estaba realizando un paro de mantenimiento fuera de cronograma para que nosotros realizáramos el trabajo solicitado. Es decir. el cliente estaba perdiendo mucho dinero por no producir. Cada hora adicional de parada era responsabilidad nuestra, detalle que el gerente de mantenimiento de la planta nos aclaró a primera hora.

2.- No espere encontrar los planos actualizados ni la documentación completa de la red instalada

Otro factor para tener en cuenta en este tipo de tareas es el de la falta de documentación adecuada y actualizada del cableado en campo en las plantas. Muchas veces las modificaciones realizadas para resolver un problema puntual por un corto lapso de tiempo terminan transformándose en soluciones permanentes, las cuales habitualmente no son documentadas correctamente.

Esta práctica hace que no sea extraño el hecho de encontrarse con planos desactualizados en los que faltan o sobran nodos, o en los que los mismos no coinciden en su ubicación o tipo o en los que el trayecto del cableado es completamente diferente de la realidad.

Para minimizar este inconveniente, aconsejamos realizar la detección de la topología, con las herramientas adecuadas, como una manera de averiguar con que instalación real se está lidiando y usar esta información para actualizar la documentación.

3.- Si prevé que va a tener que trabajar con cables, use guantes, sus manos lo agradecerán

Después de un par de horas tirando del cable a reemplazar, mis manos me hicieron recordar el motivo por el cual este tipo de tareas deben realizarse usando los guantes adecuados. Por no hacer esto, la ampolla de la palma de mi mano derecha duró tres días. Evidentemente tengo manos de instructor.

Finalmente logramos deshacernos del cable viejo, lo reemplazamos con uno nuevo y tendimos el cable del segmento adicional. Con el cuidado adecuado fuimos realizando la conexión de la malla del cable PROFIBUS DP a tierra, evitando discontinuidades que pudieran ser afectadas por problemas de EMC (Electro Magnetic Compatibility).

No pensábamos tener problemas al respecto, puesto que en Alemania prácticamente todas las plantas cuentan con un sistema de puesta a tierra equipotencial con una malla construida de manera integral con los cimientos. además la red estaba armada en base a un anillo de fibra óptica redundante, minimizando la posibilidad de aparición de loops de corriente.

4.- Si después de terminada una instalación debe reiniciar el controlador no se sorprenda si la red no arranca bien al primer intento

Una vez terminada la instalación reconectamos los nodos RIO de acuerdo con la nueva topología que se había definido previamente con el cliente y reiniciamos el controlador.

En esos momentos uno sabe que es muy probable que no todos los nodos entren en modo cíclico al primer intento. Lo que uno no espera es que ninguno de los nodos lo haga. Las mediciones de parámetros e la capa física que realizamos sobre la red mostraban una fuerte interferencia evidentemente causada por ruidos eléctricos.

Ahora, como dijimos previamente, todas las plantas en Alemania se construyen usando un sistema de puesta a tierra equipotencial, lo que minimiza este tipo de problemas, aun en un CCM (Centro de Control de Motores), como era nuestro caso. Pero esto no siempre es garantía de ausencia de dificultades.

5.- Sea metódico en las tareas de chequeo y nunca verifique dos factores simultáneamente

Al detectar este problema de EMC, empezamos a revisar los nodos, el cableado, las conexiones de puesta a tierra, los terminadores, etc. Modificamos cada factor o detalle que parecía inadecuado o incorrecto, hasta que ya no sabíamos si estábamos mejor o peor que al principio.

El gerente de mantenimiento de la planta pasaba cada 2 horas para ver en que estado del trabajo nos encontrábamos, recordándonos nuevamente que la parada de planta había sido planificada fuera de cronograma exclusivamente para nosotros y que esta planta parada implicaba una pérdida de producción que con certeza resultaría muy costosa. Era imposible ignorar el gesto de impaciencia en su mirada,

6.- No se sienta presionado si el problema no se resuelve dentro del tiempo previsto, un poco de calma le ayudará a ordenar sus ideas

El tiempo inicialmente programado para este trabajo era de 1 día a 1 día y medio. A las 12 AM del segundo día era evidente que nos íbamos a exceder del plazo planeado por los imprevistos. Ese era el momento de replantearse la situación.

Las tareas de diagnóstico tienen mucho en común con el trabajo de detective: uno debe observar los efectos y elaborar teorías sobre las causas posibles e irlas descartando una por una, conforme se verifica o no su validez. Eventualmente uno debería llegar a la respuesta correcta.

Los problemas se resuelven con la mente tranquila. Atacar el problema de manera desordenada empeorará la situación.

7.- Si se encuentra en un atolladero, pare y empiece de nuevo por lo básico

Después de una pausa para el café y algo de comer, empezamos de nuevo desde el principio: revisamos el tendido del cableado, la correspondencia de las direcciones de los nodos con el segmento correspondiente, las conexiones y la continuidad de la malla. Indu-sol cuenta con un dispositivo que demostró ser muy práctico: una pinza amperométrica de doble bobina. La primera bobina actúa como una fuente de inducción electromagnética, generando una corriente en la malla de cable PROFIBUS DP que se puede medir con la segunda bobina. Las pinzas amperométricas estándar solo cuentan con la segunda bobina, por lo que únicamente pueden medir corriente con el sistema energizado.

Con el equipo de Indu-sol, pudimos medir la continuidad de la malla con la planta parada, verificando el verdadero estado de integridad del circuito de puesta a tierra.

8.- No descarte los pequeños detalles que pueden ser clave y pasar desapercibidos

Realizando estas mediciones, nos dimos cuenta de que en los tres segmentos de red PROFIBUS DP no se detectaban corrientes en las mallas, lo que implicaba una falla de continuidad en las mismas. Siendo que habíamos reemplazado cada conector y cada tramo de cable incluido en nuestra instalación, pasamos a revisar los nodos que no habíamos tocado.

Descubrimos que existían cuatro nodos RIO PROFIBUS DP modulares aptos para montaje en campo. Se trataba de sistemas que contaban con módulos de I/O IP 65 y conectores M12 IP67.

Estos nodos RIO estaban montados sobre la bobinadora de papel de la planta, por lo que experimentaban un movimiento vertical continuo y cíclico, hacia arriba y hacia abajo. Decidimos remover los cables de un par de conectores y tras desarmarlos descubrimos que el mecanismo de sujeción que aseguraban la malla del cable PROFIBUS DP al conector y por lo tanto una vez conectado, a la carcasa del nodo RIO y finalmente a la tierra del sistema o no lo estaba haciendo (la malla se había soltado) o lo hacía apenas por un par de hilos (la malla estaba a punto de soltarse). Estos conectores resultan muy confiables en operaciones estáticas, pero al ser usados en aplicaciones móviles trabajan flexionando el cable y en consecuencia se va aflojando la conexión a tierra hasta que la misma se cortaba.

Como los nodos RIO afectados se encontraban en medio de un gran número de variadores y motores, estaban expuestos a EMC de gran intensidad, por lo que una vez que la malla se soltaba del conector, el ruido eléctrico afectaba a todas las redes cercanas.

Es muy importante tener en cuenta que cada aplicación tiene un tipo de cable especifico que la cubre y que cada cable tiene conectores específicos que garantizan la integridad del sistema. Los sistemas de conectores de armado rápido con técnica de desplazamiento de aislación son muy prácticos en la mayoría de los casos, pero hay que verificar que todos los componentes sean aptos para emplear este tipo de conexión. Este es un detalle que no debe ser subestimado.

9.- Siempre verifique el elemento más débil de la cadena

Por lo que pude ver, después de examinar varios modelos, muchos conectores M12 cuentan con una superficie de agarre de la malla del cable muy reducida, asi que si el conector está sometido a trabajos de flexión inevitablemente la conexión a tierra se va a soltar tarde o temprano.

Para minimizar este riesgo resulta indispensable el uso de las herramientas adecuadas para el armado de los conectores de acuerdo con las normas y respetar las distancias especificadas de corte de la funda, la malla y los hilos conductores o, en el caso de que sea factible, el uso de elementos de conexionado preensamblados moldeados en una sola pieza.

También se puede analizar la posibilidad de utilizar una conexión inalámbrica entre los nodos RIO móviles y la red PROFIBUS DP.

10.- Ud. solo es tan bueno como el último problema que solucionó

El gerente de la planta apareció al final de la tarde con el mismo gesto adusto de la mañana, pero afortunadamente se encontró con la planta funcionando de manera óptima, con los niveles de ruido dentro de las especificaciones y sin experimentar caídas aleatorias de los nodos.

Me hubiera gustado contar con una foto de los conectores dañados, pero el mencionado gerente se llevó todos consigo, como el fin de tener una interesante charla con su personal de mantenimiento e ingeniería.

Nosotros pasamos de ser los causantes de una parada de planta fuera de cronograma y por ende el motivo de una pérdida de productividad importante a, en cierto modo, ser los héroes del día.

Aún cuando mis tareas están últimamente más orientadas a los entrenamientos en salas de capacitación, pienso que estas salidas a campo suelen ser un interesante campo de pruebas para poner en práctica todo lo que explicamos y mostramos en laboratorio. Además de darnos la posibilidad de comprender la problemática real de las plantas, más allá de nuestros kits de aprendizaje.

Es un muy buen motivo por el cual pienso seguir realizando este tipo de visitas.

Eso sí, no me van a volver a ver en una planta sin los guantes adecuados.

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