Ethernet lleva mucho tiempo siendo el estándar de comunicación por excelencia de las TI. Durante los últimos diez años su uso se ha extendido en el entorno industrial. ¿A qué se debe este éxito? Y sobre todo, ¿es Ethernet realmente apto para los rigores de los entornos de producción?

La comunicación en las aplicaciones industriales plantea a menudo requisitos que no tienen nada que ver con los de las comunicaciones en las oficinas. En estos entornos hay dos conceptos clave, que son tiempo real y resolución.

Un correo electrónico o una orden de impresión que llegan con un retraso de medio segundo no suelen suponer un problema en un entorno de oficina, y en ningún caso provocan un fallo. Sin embargo, una demora de estas características con frecuencia es inaceptable para el control de equipos en un entorno industrial. En estos contextos las reacciones deben producirse en un período de tiempo específico. Por este motivo, los sistemas de comunicación más utilizados en las aplicaciones industriales son los buses de campo, como Profibus, CAN, etc., ya que garantizan ese elemento imprescindible de “tiempo real”.

Distintos niveles de los sistemas de comunicación

Los sistemas de comunicación en las aplicaciones industriales se pueden clasificar en distintos niveles:

  • Nivel de campo
  • Nivel de controlador
  • Nivel de control de proceso

Las plantas modernas a menudo plantean otra dificultad adicional: la comunicación universal desde el nivel de control de procesos, donde se ubican los sistemas ERP, por ejemplo, hasta los sensores y actuadores del nivel de campo.

En el nivel de control de procesos, la comunicación a través de Ethernet es habitual, por lo que las medidas se están encaminando también a la comunicación de procesamiento en los niveles más bajos que emplean este sistema. Durante los últimos diez años se han adoptado varios enfoques y soluciones para dotar las comunicaciones a través de Ethernet de capacidad en tiempo real (un requisito habitual del control de plantas y equipos).

Soluciones en tiempo real para Ethernet

En la actualidad existe una gran diversidad de soluciones disponibles bajo la denominación Ethernet industrial, como por ejemplo Ethercat, Profinet, Ethernet/IP etc., que también ofrecen capacidad en tiempo real para las comunicaciones a través de Ethernet. La mayoría de estos sistemas tienen el respaldo de grupos de usuarios que, a su vez, cuentan con el apoyo de grandes proveedores del sector de la automatización industrial.

No obstante, el desarrollo de sistemas diferentes, que en general no son compatibles entre sí, hace que en este ámbito no se dé la facilidad de intercambio e interoperabilidad que sí existe en el sector de las comunicaciones de oficina. 

 

Se pueden transferir fácilmente volúmenes de datos mucho mayores

Además de la comunicación "universal" desde el nivel de control de procesos hasta el nivel de campo, Ethernet industrial cuenta con otras ventajas: la principal es su elevado ancho de banda, en comparación con los sistemas de bus de campo convencionales, que permite transmitir volúmenes de datos todavía mayores a alta velocidad.

Un sistema universal también ofrece importantes ventajas en términos de mantenimiento, copia de seguridad de los datos e ingeniería. Esas ventajas suelen ir asociadas a una reducción de la inversión y, en consecuencia, a una disminución de los costes. Un sistema de interfaces de comunicación abiertas también es una garantía de cara a las aplicaciones del futuro. A menudo se pueden llevar a cabo mejoras sin necesidad de efectuar modificaciones importantes en el hardware.

Diferencias entre Ethernet industrial y el Ethernet "normal"

El Ethernet industrial no es igual al Ethernet convencional. ¿Qué diferencias existen entre ambas tecnologías?

Las distintas soluciones para Ethernet con capacidad en tiempo real empelan protocolos, componentes y topologías que, en parte, difieren considerablemente del Ethernet convencional. No obstante, su modo de funcionamiento específico, derivado de las funciones en tiempo real, no es el único factor determinante para los componentes que se utilizan en el entorno industrial, como puede ser un switch.

También deben tolerar las condiciones ambientales presentes, por ejemplo durante la producción. El diseño de los componentes debe ser adecuado a los esfuerzos, en ocasiones considerables, a los que someten los sistemas factores como el polvo, la humedad, las altas temperaturas, los impactos y las vibraciones.

Grandes volúmenes de datos, conexiones rápidas, resultados seguros: hay que tener en cuenta varios aspectos en la interacción entre la tecnología de medición, la automatización industrial y el Ethernet industrial.

La tecnología de medición se utiliza a menudo (en equipos y plantas) durante los procesos de producción industrial. Y aquí el espectro es extremadamente variado: abarca desde las señales sencillas adquiridas con bajas frecuencias de muestreo (por ejemplo, valores de temperatura que cambian lentamente) hasta los datos de medición complejos que tienen que ser registrados con frecuencias más altas.

El Ethernet industrial y la tecnología de medición en la industria

Ethernet permite conexiones rápidas

Una conexión rápida, como la que ofrece Ethernet, constituye una gran ventaja, sobre todo en las aplicaciones donde se generan grandes volúmenes de datos durante la medición. El hardware utilizado debe ofrecer las opciones de comunicación adecuadas cuando es preciso integrar la tecnología de medición empleada en una arquitectura de control de nivel superior, por ejemplo, basada en PLC.

Las soluciones basadas en Ethernet industrial son adecuadas para aquellas aplicaciones que generan grandes volúmenes de datos y donde también se requieren funciones en tiempo real.

Por ello, los fabricantes de componentes y sistemas de tecnología de medición ya llevan un tiempo ofreciendo interfaces para las distintas soluciones de Ethernet industrial. En este sentido se puede observar una tendencia generalizada hacia un acercamiento cada vez más rápido entre los sistemas de medición clásicos, por un lado, y las soluciones de automatización, por el otro.

La tecnología de medición está asumiendo las labores de automatización

Ahora, los sistemas de tecnología de medición industrial modernos también pueden desempeñar tareas de automatización. Además de supervisar las secuencias de medición, estos sistemas son capaces de controlar los equipos. El Ethernet industrial también ofrece nuevas posibilidades en los sectores del mantenimiento remoto y telemando. Son muchos los sistemas de tecnología de medición que pueden manejarse desde un navegador Web estándar. Los datos medidos se pueden visualizar en Internet prácticamente sin limitaciones.

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