2. REDES INDUSTRIALES
La administración de las redes industriales ha avanzado
acorde con la tecnología, permitiendo nuevos métodos de
monitorización de los elementos pertenecientes a la red,
dando mejor facilidad de control.
En las aplicaciones industriales, Ethernet es usado en
conjunto con la pila de protocolos TCP/IP universalmente
aceptada. TCP/IP es el conjunto de protocolos usado en
Internet, suministrando un mecanismo de transporte de
datos confiable entre máquinas y
permitiendo interoperabilidad entre diversas plataformas.
3. REDES INDUSTRIALES
Usar TCP/IP sobre
Ethernet a nivel de
campo en la
industria permite
tener una verdadera
integración con la
Intranet corporativa,
y de esta forma se
ejerce un estricto
control sobre la
producción.
4. INTRODUCCIÓN
En el área de las comunicaciones en entornos industriales,
la estandarización de protocolos es un tema en permanente
discusión, donde intervienen problemas técnicos y
comerciales. Cada protocolo esta optimizado para
diferentes niveles de automatización y en consecuencia
responden al interés de diferentes proveedores. Por
ejemplo Fieldbus Foundation, Profibus y HART, están
diseñados para instrumentación de control de procesos. En
cambio DeviceNet y SDC estan optimizados para los
mercados de los dispositivos discretos (on-off) de
detectores, actuadores e interruptores, donde el tiempo de
respuesta y respetabilidad son factores críticos.
5. INTRODUCCIÓN
La aceptación mundial de Ethernet en los entornos
administrativos y de oficina ha generado el deseo de
expandir su aplicación a la planta. Ethernet se está
moviendo rápidamente hacia el mercado de los
sistemas de control de procesos y la automatización,
para la interconexión a nivel de campo de sensores y
actuadores, de esta forma reemplazando a los buses de
campo en las industrias. Es posible que con los
avances de Ethernet y la tecnología emergente
FastEthernet se pueda aplicar también al manejo de
aplicaciones críticas de control.
6. ETHERNET PARA LAS REDES
INDUSTRIALES
En el sector industrial, las transmisiones de datos se
han basado tradicionalmente en la tecnología de bus
de campo. Existen muchos tipos y estándares
diferentes, por lo que la interoperabilidad resulta
complicada y cara; esta es la razón principal por la que
se empezó a considerar la posibilidad de utilizar la
tecnología Ethernet en las aplicaciones industriales.
7. Sin embargo, este estándar presenta otras ventajas adicionales:
Fiabilidad: Ethernet es un estándar abierto bien
definido, lo que significa que la interoperabilidad es
más sencilla y los componentes se pueden obtener de
múltiples fuentes. Las redes Ethernet son abiertas y
transparentes. En la misma red se pueden utilizar
muchos protocolos diferentes simultáneamente.
8. Velocidad: A las velocidades de transmisión de 10 Mbits/s y
100 Mbits/s se han sumado en los últimos tiempos soluciones
Gigabit. En cambio, los protocolos de bus de campo más
rápidos trabajan a 12 Mbits/s, y la mayoría lo hacen a menos
de 2 Mbits/s.
Determinismo: Ya existen protocolos que organizan los
datos según su prioridad, lo que hace de Ethernet una
tecnología casi determinista: el objetivo definitivo del usuario
industrial
9. ETHERNET PARA ENTORNO
INDUSTRIAL
Cuando se diseñan equipos para entornos industriales,
algunas características y funciones son más
importantes que otras. En el diseño de equipos para
aplicaciones industriales la calidad y la funcionalidad
son factores determinantes en el cálculo del coste total
de un proyecto.
10. Entre los aspectos más importantes de los equipos de
transmisión de datos industriales destacan los siguientes:
• Eliminación de los tiempos de inactividad: La unidad debe
fabricarse de tal modo que se supriman las perturbaciones
en la comunicación y los periodos de parada. Para lograrlo,
se debe utilizar componentes de elevada calidad, tales
como condensadores de larga vida útil, y comprobar el
diseño en los entornos más difíciles.
• Diseño ECM para uso industrial: Normalmente, los
dispositivos de comunicaciones de las industrias se instalan
cerca de máquinas, como soldadores o maquinaria pesada,
que generan perturbaciones electromagnéticas.
11. Entre los aspectos más importantes de los equipos de
transmisión de datos industriales destacan los siguientes:
Rango de temperaturas
ampliado: Las aplicaciones
industriales suelen requerir
rangos de temperatura más
amplios. Para garantizar la
funcionalidad de los equipos
en estas condiciones, se debe
utilizar componentes de alta
calidad en los que tanto el
hardware como los
conectores son adecuados
para rangos de temperatura
ampliados.
12. Entre los aspectos más importantes de los equipos de
transmisión de datos industriales destacan los siguientes:
Comportamiento mecánico: En las aplicaciones
industriales, el método de instalación siempre es
importante, pues puede ser necesario montar las
unidades en maquinaria que se mueve o vibra.
• Aislamiento galvánico: Una de las causas más comunes
de los errores en la transmisión de datos es la
diferencia de potencial a tierra entre las unidades
conectadas. Para evitar este problema, todas las
interfaces deben llevar aislamiento galvánico.
13. Entre los aspectos más importantes de los equipos de
transmisión de datos industriales destacan los siguientes:
Eliminación de los
transitorios: Los equipos
industriales suelen estar
expuestos a líneas de alta
tensión, cargas reactivas o
aparatos de alta tensión, que
generan transitorios que
pueden provocar errores en
la transmisión. La única
manera de evitar este
problema es diseñar
productos con una
protección reforzada contra
los transitorios y las
sobretensiones.
14. Entre los aspectos más importantes de los equipos de
transmisión de datos industriales destacan los siguientes:
Alimentación: Los equipos industriales requieren una fuente de
alimentación fiable, por lo que a menudo se utiliza una fuente de
corriente continua con baterías de respaldo. Para cargar las baterías
se utiliza una tensión más elevada, y todas las unidades conectadas
deben haber sido diseñadas teniendo en cuenta esta circunstancia.
En algunos casos también es importante utilizar fuentes de
alimentación redundantes para reforzar la seguridad.
16. Supervisión y control de oleoductos
Los oleoductos y gasoductos cubren grandes distancias, por lo que
requieren sistemas de control complejos que garanticen un
transporte adecuado del producto por la canalización.
Cualquier problema o variación del volumen bombeado que se
produzca puede resultar crítico y provocar la parada de las estaciones
de bombeo para evitar accidentes de contaminación graves.
Se recomienda por ejemplo el switch U208 para FastSwitch del
fabricante Westermo (www.westermo.com) el cual se suministra con
transmisores de fibra óptica de altas potencias capaces de transmitir
datos a una distancia de hasta 85 km por cable de fibra óptica
monomodo. Como las tuberías recorren cientos de kilómetros y las
estaciones de bombeo están totalmente automatizadas, es poco
probable que cuenten con equipos humanos. Por tanto, la seguridad
es también un problema. Sin embargo, el switch para FastSwitch se
puede utilizar para voz y vídeo sobre aplicaciones IP, lo que significa
que la red Ethernet puede ofrecer una solución de comunicaciones
global a este sector.
17. Supervisión y control de oleoductos
Los componentes a utilizar
son:
En las estaciones de bombeo:
• Motores,
• PLCs,
• cámaras de CCTV y
• un switch, todos cableados
internamente en una red
Ethernet, para luego
concentrarse vía fibra óptica
en un centro de control con
otro switch y computadoras
de supervisión en entorno
Ethernet.
18. Planta de tratamiento de agua
Las especificaciones de los equipos de control de una planta de
tratamiento de agua exigen una red de comunicaciones fiable y
tolerante a fallos. La planta del ejemplo consta de varios
edificios y salas que se utilizan para distintos procesos.
Dado que todos los equipos de proceso eran compatibles con
Ethernet, la decisión de utilizar switches para Ethernet en
anillo a la hora de crear una red redundante y tolerante a fallos
no resultó difícil de tomar. Entre los edificios se instalaron
cables de fibra óptica multimodo, ya que el recorrido mayor era
de solamente 2.000 metros. La topografía de la planta
facilitaba además la instalación de una estructura en anillo. Si
se produce un fallo en la fibra óptica o un cable resulta dañado,
el sistema de comunicaciones lo detecta automáticamente y se
recupera del fallo en 30 ms. De este modo, el sistema de
procesos no se ve afectado.
19. Planta de tratamiento de agua
Los componentes a utilizar
son:
En las salas de equipos y
estaciones de control:
• Módulos de E/S
distribuidas.
• PLCs,
• Computadoras e
impresoras.
• Switch R208, todos
cableados internamente
en una red Ethernet, para
luego concentrarse vía
fibra óptica en anillo a un
centro de control principal
con un módem TD 33 y
una unidad ED 20.
20. OTRAS APLICACIONES
Maniobras de maquinas.
Maquinaria industrial del mueble y la madera.
Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.
Maquinaria en la industria del plástico.
Maquinaria de ensamblaje.
Para controlar una planta de procesos.
Para el encendido y apagado de las maquinas.
21. CONCLUSIÓN
Hoy en día las tecnologías que triunfan en el mercado
son aquellas que ofrecen las mejores ventajas y mayor
seguridad a los clientes. Cada vez se está acabando con
tecnologías cerradas, que es imposible que sobrevivan en
un mundo en proceso de globalización.
A nivel industrial se está dando un gran cambio, ya que
no solo se pretende trabajar con la especificidad de la
instrumentación y el control automático, sino que existe
la necesidad de mantener históricamente información de
todos los procesos, además que esta información esté
también en tiempo real y sirva para la toma de
decisiones, y se pueda así mejorar la calidad de los
procesos.
22. CONCLUSIÓN
Las condiciones extremas a
nivel industrial requieren de
equipos capaces de soportar
elevadas temperaturas,
ruido excesivo, polvo,
humedad y demás
condiciones adversas; pero
además requiere de
personal capaz de ver
globalmente el sistema de
control y automatización
industrial junto con el
sistema de red digital de
datos.