Comunicación en red en la industria

La cuarta revolución industrial es la automatización industrial y la tecnología moderna que acompaña a cada proceso de producción.

Gracias a los sistemas de comunicación, es posible controlar el funcionamiento de los dispositivos mediante la recopilación de cada vez más datos, así como integrar la producción con los sistemas informáticos.

Red industrial: ¿qué es?

Una red industrial no es más que la comunicación a través de una red de TIC que conecta y permite que diversos dispositivos se comuniquen de forma uniforme y estandarizada en condiciones industriales. Una red industrial que proporciona comunicación en la industria debe ser fiable para el correcto funcionamiento de los procesos. La comunicación en red industrial está diseñada para garantizar la estabilidad y la seguridad.

Amenazas a los sistemas de redes industriales

La red industrial, y por lo tanto la comunicación, pueden estar en riesgo debido a las difíciles condiciones industriales en las que opera. Los factores que pueden dañar una red industrial incluyen:

• contaminación
• altas temperaturas
• humedad, vibraciones y golpes
• interferencias electromagnéticas
• polvo y suciedad
• largas distancias entre dispositivos
• vapores y nieblas de aceite
• sustancias químicas
• amenazas a la red

Datos utilizados en la comunicación de redes industriales

La comunicación de redes industriales implica datos pequeños (por ejemplo, una sola palabra) que se transmiten con mucha frecuencia. Estos datos incluyen, por ejemplo:

• comando de parada/inicio
• valor medido
• comando de valor al controlador

Ethernet

Ethernet es un estándar de comunicación desarrollado en la década de 1970. Se creó para conectar redes de dispositivos en un entorno local, es decir, LAN (red de área local). Desde entonces, Ethernet ha sido una solución común en hogares, oficinas y plantas industriales. Un cable Ethernet se conecta al router y a otros dispositivos, lo que permite la transmisión de datos. Un factor clave para el correcto funcionamiento de Ethernet es que ambos extremos del cable estén separados por una distancia suficiente y no estén cerca de dispositivos eléctricos. Una separación grande causará problemas de velocidad de conexión. Ethernet ofrece escalabilidad, seguridad, bajos costos de infraestructura y fácil integración con los sistemas de TI.

Modbus TCP          

Modbus TCP es un protocolo de comunicación desarrollado en la red Modbus RTU. Los datos no se transmiten mediante enlaces seriales, sino a través de la red Ethernet, un estándar compatible con muchos fabricantes. Cabe destacar que Modbus, al igual que Ethernet, es un protocolo abierto y de acceso público, razón por la cual es tan popular. La comunicación de red basada en Modbus TCP distingue entre dispositivos maestros y esclavos. Una red basada en este protocolo permite un mayor control sobre la supervisión de la transmisión, lo que aumenta la confiabilidad y contribuye a una mayor eficiencia de los procesos industriales.

Ethernet/IP Industrial

Un ejemplo del uso industrial de Ethernet es Ethernet/IP (Protocolo Industrial Ethernet), desarrollado por Rockwell Automation. Utiliza el CIP (Protocolo Industrial Común). La comunicación a través de Ethernet/IP implica la simple adición de parámetros almacenados en una tabla. Se pueden distinguir dos tipos de mensajes de este tipo. El primero corresponde a datos no críticos, como los de diagnóstico, y se gestiona mediante el protocolo TCP. Para datos de mayor prioridad que deben transmitirse en tiempo real, se utiliza el protocolo UDP.

Profinet

Profinet es un protocolo disponible en varias versiones, cada una con dos requisitos. El primero, establecido por las características específicas de la planta y la línea de producción, es el tiempo de transmisión. Los datos críticos deben transmitirse de inmediato (en tiempo real), mientras que los datos de diagnóstico deben transmitirse periódicamente. El segundo aspecto a considerar al elegir un protocolo es el grado de cumplimiento del estándar Ethernet. El protocolo fue desarrollado por Siemens y Profibus User Organizer (PNO) y también es compatible con los dispositivos de automatización industrial tradicionales.

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet para Tecnología de Automatización de Control), a diferencia de Ethernet de un solo nodo, es un protocolo que permite enviar información a múltiples nodos de red simultáneamente. La cantidad real de datos críticos que debe transmitirse en tiempo real es mínima. Este protocolo es único porque no divide los datos en críticos (prioritarios) y menos importantes. No divide los datos ni les asigna prioridad. Gracias a su alta velocidad de transferencia de datos, es un estándar industrial muy valorado. EtherCAT fue introducido al mercado por EtherCAT Technology Group.

Powerlink

Powerlink también es un estándar Ethernet y un protocolo en tiempo real con un tiempo de respuesta inferior a 0,5 milisegundos. Los datos se transfieren con rapidez y precisión, y una ventaja adicional de este estándar es la ausencia de requisitos de hardware, ya que Powerlink puede funcionar en dispositivos de red estándar. Este estándar es la solución más rápida y ostenta el récord mundial de velocidad de red.

Redes inalámbricas

En la era de la comunicación inalámbrica, cabe preguntarse si Ethernet sigue siendo viable. Para la industria, Ethernet es fundamental debido a la innegable estabilidad de la conexión de red. El internet inalámbrico puede presentar problemas como la pérdida de señal. Ethernet es la mejor solución para la comunicación en red en la industria, ya que todos los sectores requieren fiabilidad, monitorización y diagnóstico constantes e ininterrumpidos de la línea de producción.

Alimentación a través de Ethernet

PoE o PoE+ (Alimentación a través de Ethernet / +) es un tema muy importante que vale la pena mencionar. PoE simplemente permite que los cables Ethernet suministren energía a los dispositivos de red como parte de la transmisión de datos. Esto simplifica significativamente el cableado de red, reduce el espacio necesario para construir dicha red y reduce las tasas de fallos del sistema gracias a la menor cantidad de componentes.

Bluetooth y ZigBee

Las redes inalámbricas como Bluetooth o ZigBee se utilizan principalmente en la automatización de edificios y son responsables de los actuadores y sensores. Bluetooth funciona bien en redes pequeñas con un máximo de siete dispositivos y se caracteriza por su alta fiabilidad. ZigBee es una excelente alternativa al Bluetooth y es adecuado para la transmisión de datos a largas distancias, sin ser un factor determinante del tiempo.

Dispositivos de comunicación en red:

• Conmutadores industriales, conmutadores PoE (conmutadores de red)

• Convertidores serie y de fibra óptica

• Servidores de puerto serie

• Caja exterior

• Conectores industriales

• Industrial Enrutadores

• Sistemas de Alimentación Ininterrumpida para la Industria

• Divisores de señal industriales

• Módems industriales

• Tarjetas de red

• Concentradores de red

• Transmisores

• Puentes de red

Los componentes para uso industrial se caracterizan por su resistencia ambiental y fiabilidad, así como por su capacidad de operar en tiempo real, lo cual es fundamental en el control de parques de maquinaria.

Véase también: Accidentes laborales en la industria. ¿Cómo prevenirlos?