El reto: integrar una máquina de proceso con tres ejes servo y subsistemas térmicos
El cliente, un fabricante valenciano con planta en l'Horta, había adquirido una máquina industrial de proceso especializada a un OEM internacional. La máquina combinaba tres ejes servo coordinados (un eje de prensado, un eje de transferencia y un eje fijo), con varios subsistemas auxiliares: bombas de agua, calefacción por agua y aire, soplado, cepillado y un sistema de gatos para posicionamiento. La parte mecánica funcionaba, pero la parte eléctrica y de control presentaba dos problemas críticos: no cumplía la directiva CE aplicable en la Unión Europea y la documentación era inexistente, lo que dejaba al cliente sin capacidad de mantenimiento ni de evolución.
La empresa nos contactó buscando un partner de ingeniería de automatización en Valencia capaz de cubrir el ciclo completo: rediseñar la parte eléctrica con componentes que cumpliesen la normativa europea, fabricar el cuadro en taller, reprogramar el PLC con una arquitectura mantenible y poner la máquina en servicio en planta con declaración CE y documentación entregable.
Arquitectura de la solución
Diseñamos el cuadro completo desde cero en Eplan Electric P8, con macros propias y librería corporativa, para garantizar trazabilidad de cada borne, cable y referencia comercial. La arquitectura quedó organizada en cuatro zonas físicas dentro del armario, alineadas con los identificadores funcionales que aparecen serigrafiados en las regletas amarillas: alimentación general, control y PLC, potencia y servoaccionamientos, y bornero de campo.
PLC Siemens S7-1200 con expansión modular
Como controlador principal seleccionamos un Siemens S7-1200 con siete módulos de expansión de E/S digital y analógica. La elección del S7-1200 frente a un S7-1500 se justificó por el volumen de E/S necesario (alrededor de 80 entradas y 60 salidas distribuidas), el coste objetivo del proyecto y la disponibilidad inmediata. Para procesos con mayor exigencia de tiempo de ciclo o de cantidad de E/S habríamos optado por la gama superior — la decisión la tomamos siempre proceso a proceso, como explicamos en nuestra guía Siemens S7-1200 vs S7-1500.
La programación se realizó en TIA Portal con una estructura modular por subsistema: bloque de gestión general, bloque de seguridad, bloque por cada subsistema térmico, bloque de coordinación de los tres ejes servo y bloque de comunicaciones. Cada bloque expone una interfaz clara de entradas, salidas y parámetros, lo que permite al equipo de mantenimiento del cliente intervenir un subsistema sin riesgo de afectar al resto.
Tres servoaccionamientos SINAMICS coordinados
Los tres ejes mecánicos de la máquina — eje de prensado, eje de transferencia y eje fijo — los gobernamos con tres servoaccionamientos Siemens SINAMICS con comunicación Profinet hacia el PLC. La sincronización entre ejes se realiza mediante perfiles de movimiento gestionados desde el S7-1200 con la tecnología Motion Control integrada, evitando la necesidad de una CPU tecnológica dedicada.
El eje de prensado controla la fuerza y posición durante la operación principal. El eje de transferencia mueve la pieza entre estaciones. El eje fijo mantiene la referencia de posicionamiento del producto durante el ciclo. Los tres ejes están integrados en la arquitectura de seguridad funcional del cuadro, con función Safe Torque Off (STO) gestionada desde los relés de seguridad SIRIUS.
Arquitectura de seguridad SIRIUS
La seguridad funcional del cuadro está implementada con relés de seguridad Siemens SIRIUS y guardamotores de la misma familia, dimensionados según la evaluación de riesgos de la máquina y validados frente a las categorías de ISO 13849-1. Cubrimos paro de emergencia, resguardos con interlock electromecánico y vigilancia de los servoaccionamientos. Todas las funciones de seguridad pasan por un mismo bus seguro hacia el PLC, lo que simplifica la gestión de alarmas y diagnóstico.
Subsistemas auxiliares: bombas, calefacción y soplado
Sobre los guardamotores SIRIUS de la zona superior del cuadro se gestionan los motores trifásicos de los subsistemas auxiliares: bomba de agua, soplador de aire, sistema de cepillado y bombas de circulación. La calefacción se divide en dos circuitos independientes — calefacción por agua y calefacción por aire — controlados desde el PLC mediante salidas analógicas hacia los reguladores de potencia, con realimentación PT100 en cada zona.
La alimentación de control 24 V DC se obtiene de una fuente MeanWell NDR-240-24 en carril DIN, dimensionada con un margen del 30 % sobre el consumo pico calculado. La protección de circuitos de control se gestiona con interruptores miniatura Siemens y catorce relés auxiliares de propósito general (KA1–KA14) que aíslan el PLC de las cargas de campo.
Arranque general y aparamenta de potencia
El interruptor general y la protección magnetotérmica diferencial se resolvieron con aparamenta Schneider Electric, manteniendo la coherencia con la base instalada del cliente y facilitando el repuesto local. La distribución posterior hacia los servoaccionamientos y los guardamotores se realiza mediante peines y borneros con selectividad calculada en Eplan.
Fabricación del cuadro en taller
El cuadro se montó completo en taller, con cableado terminado, etiquetado de cada borne y cada cable según el plano, identificación funcional en regletas y pruebas eléctricas previas a la entrega. Antes del envío realizamos un FAT (Factory Acceptance Test) sin la máquina, simulando entradas con un banco de pruebas y validando todas las salidas con cargas equivalentes. El protocolo FAT se firmó con el cliente por videoconferencia, con captura de evidencias y registro de cada prueba ejecutada.
La fabricación interna nos permite garantizar el plazo y la calidad del montaje, y entregar el cuadro listo para conectar en planta. Es la práctica habitual en nuestros proyectos de fabricación de cuadros eléctricos llave en mano.
Puesta en marcha y validación en planta
La instalación en planta se completó en cuatro días: conexión del cuadro, conexión de los actuadores y sensores de la máquina, parametrización inicial de los servoaccionamientos y arranque por subsistemas. El proceso de validación incluyó:
- Validación funcional por subsistema: primero se arranca cada subsistema auxiliar de forma independiente (calefacción, bombas, soplado) y se verifica el control en lazo cerrado.
- Sintonía de los ejes servo: ajuste de las ganancias de cada SINAMICS, validación de los perfiles de movimiento y comprobación de la sincronización entre ejes en ciclo lento.
- Validación de seguridad: prueba de cada función de seguridad (paro de emergencia, apertura de resguardo, STO en cada servo) con verificación del tiempo de respuesta.
- Producción supervisada: dos turnos de producción real con presencia del ingeniero responsable, ajustando recetas y parámetros en función del comportamiento observado.
- SAT firmado: protocolo de pruebas de aceptación en planta, firmado por el responsable de mantenimiento del cliente.
Resultados y entregables
- Máquina operativa con marcado CE y declaración de conformidad firmada, evaluación de riesgos documentada y categorías de seguridad validadas según ISO 13849-1.
- Documentación completa entregada: esquemas Eplan en formato editable y PDF, listado de materiales con referencias comerciales, manual de operador, manual de mantenimiento y backup del proyecto TIA Portal.
- Tiempos de cambio de receta reducidos respecto al funcionamiento previo de la máquina, gracias a la nueva HMI con gestor de recetas y al diagnóstico estructurado del PLC.
- Cuadro mantenible internamente: el equipo del cliente puede sustituir cualquier componente con su referencia comercial documentada y diagnosticar fallos desde el HMI sin necesidad de soporte externo.
- Soporte post-entrega: contrato anual con acceso remoto seguro y SLA de 24 h para incidencias, dentro de nuestra propuesta habitual de mantenimiento de sistemas de control.
¿Qué hizo diferente este proyecto?
La diferencia no está en ningún componente concreto — los Siemens S7-1200, los SINAMICS y los relés SIRIUS son hardware estándar y bien conocido. La diferencia está en haber afrontado el proyecto como una integración global: rediseño eléctrico completo, fabricación interna, programación con arquitectura mantenible y puesta en marcha presencial, todo desde el mismo equipo. El cliente recibió no solo una máquina funcionando, sino una máquina mantenible, con documentación que permite operar y evolucionar el sistema sin dependencia del integrador.
Este es el patrón habitual de muchos proyectos que afrontamos en la Comunidad Valenciana: máquinas adquiridas a OEMs internacionales que necesitan adaptación normativa, electrificación europea y programación documentada para incorporarse a una planta industrial española sin romper su trazabilidad técnica.
Si tiene una máquina importada que necesita adaptación eléctrica, marcado CE o reprogramación de PLC, cuéntenos los detalles. Analizamos la viabilidad técnica y el alcance del proyecto sin compromiso.