Criterios de selección de redes industriales

Las redes industriales permiten la comunicación entre los elementos de un sistema de control. Estas incluyen sensores, válvulas, motores, bombas, unidades y mucho más. Las comunicaciones de control pueden impactar en el rendimiento, la calidad y la fiabilidad. Además, los dispositivos de control o el controlador en sí mismo desempeñan un papel importante en la recopilación de información para respaldar el análisis por capas: HMI, SCADA, AI, ML, etc. La selección de una red industrial es fundamental para crear la máquina, línea de producción o proceso más competitivos.

Criterios de selección que debe considerar para elegir una red industrial:

• Rendimiento: tanto en velocidad como en determinismo
• Fiabilidad: admite arquitecturas redundantes o en anillo
• Medio: óptico, cableado, inalámbrico
• Conexiones: Ethernet frente a estándares de conectores patentados o de otro tipo
• Convergencia: capacidad de coexistir con múltiples protocolos
• Abierto: respaldado por proveedores externos
• Probado: estándar registrado mundialmente con antecedentes de adopción y uso
• Integrador: capacidad de integrar dispositivos con otros protocolos a través del uso de un convertidor
• Compatible con herramientas de TI estándar: SNMP para gestión de dispositivos y resolución de problemas

Rendimiento: la necesidad de considerar el rendimiento en una red industrial variará, en gran medida, con el tamaño y la naturaleza de la aplicación. Las aplicaciones pequeñas tendrán menos dispositivos y pueden tolerar anchos de banda menores para la comunicación. Es probable que las aplicaciones de control de movimiento necesiten comunicaciones de mayor rendimiento e incluso comunicaciones deterministas (programa fijo o priorizado). Los anchos de banda ahora se toman menos en cuenta que en el pasado, y Gigabit Ethernet se está volviendo más común. Además, pueden considerarse nuevas tecnologías, como Ethernet con red sensible al tiempo (Time Sensitive Networking, TSN).

Fiabilidad: admite arquitecturas redundantes o en anillo. La arquitectura indicada puede ofrecer tolerancia a las fallas de comunicación, ya sea mediante el uso de rutas de comunicación redundantes o arquitecturas en anillo que pueden ofrecer un control continuo en caso de una interrupción en un enlace de las comunicaciones. Las arquitecturas en estrella también son importantes por su capacidad de aislar los segmentos de comunicación entre sí.

Medio: óptico, cableado o inalámbrico. La elección del medio dependerá, en gran medida, del entorno en funcionamiento. Los entornos o las aplicaciones de ruido eléctrico alto que requieren aislamiento eléctrico se beneficiarán de las comunicaciones por fibra óptica. Las aplicaciones con requisitos de movilidad, como los robots móviles autónomos (Autonomous Mobile Robots, AMR) o los sistemas de grúas, se beneficiarían de las comunicaciones inalámbricas. Las aplicaciones cableadas siguen siendo la solución predeterminada y probablemente la más rentable.

Conexiones: Ethernet frente a estándares de conectores patentados o de otro tipo. En las redes industriales, el estándar de conexión Ethernet se está convirtiendo en el tipo de conexión más dominante. Sin embargo, los requisitos ambientales para la protección contra el agua o el polvo pueden definir otros tipos de conexión, como el uso de conectores circulares: M12 y M8 son dos de los más habituales para entornos industriales.

Convergencia: capacidad de coexistir con múltiples protocolos. En el mundo de las comunicaciones Ethernet, es frecuente encontrar muchos tipos de comunicaciones y conversaciones coexistentes en el mismo cable. Los conmutadores Ethernet modernos pueden optimizar el tráfico en las redes y ayudar a mejorar la velocidad de las comunicaciones, pero Ethernet es inherentemente una forma de comunicación de “mejor esfuerzo” y no determinista. Algunos proveedores han intentado, con el paso de tokens u otras técnicas, administrar las comunicaciones Ethernet para usarlas en aplicaciones que requieren determinismo; sin embargo, cuando se presenta otro tráfico desconocido, el determinismo se vuelve más difícil. Aumentar el ancho de banda (pasar de conexiones de 10 MB a 100 MB o a 1 GB) puede ayudar, pero elegir comunicaciones que aprovechen TSN le permitirá priorizar las comunicaciones críticas y garantizar que no se vean afectadas por las comunicaciones de uso general. Entonces, podrá disfrutar de los beneficios de una red convergente, con una arquitectura más simple, una resolución de problemas más sencilla y menores costos.

Abierto: respaldado por proveedores externos. Algunas redes industriales son cerradas y están restringidas a dispositivos de un solo proveedor. Las arquitecturas ideales aprovecharán las redes abiertas con el respaldo de muchos proveedores de productos de automatización industrial.

Probado: estándar registrado mundialmente con antecedentes de adopción y uso. Las redes más utilizadas se han abierto para ser ampliamente adoptadas por la industria y también se han registrado como estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional (Comisión Electrotécnica Internacional, IEC). Estos estándares están probados y han sido adoptados ampliamente en la industria.

Integrador: capacidad de integrar dispositivos con otros protocolos a través del uso de un convertidor. Ninguna empresa puede ofrecer todos los productos que una aplicación o mercado puede necesitar, y ningún protocolo es compatible con todos los dispositivos. Existen convertidores de protocolo para conectar los dispositivos que tienen un protocolo a una red que tiene otro. Debe asegurarse de que la red industrial que ha elegido también sea compatible con los convertidores de protocolo, lo que le brinda el conjunto potencial de dispositivos más amplio con los que puede crear sus aplicaciones.

Compatible con herramientas de TI estándar: SNMP para gestión de dispositivos y resolución de problemas. Si se ha elegido una red troncal Ethernet, los dispositivos que utiliza también pueden admitir estándares habituales en el mercado de TI (tecnología de la información). El protocolo simple de administración de red (Simple Network Management Protocol, SNMP) es el recurso de TI más frecuente para supervisar y administrar dispositivos en una red. SNMP se está volviendo más frecuente en las redes industriales y es un atributo habitual de algunos protocolos de redes industriales.

En conclusión, elegir una red industrial es una decisión fundamental que puede afectar, de forma significativa, el rendimiento, la calidad y la fiabilidad de un sistema de control. Al considerar diversos criterios, por ejemplo, el rendimiento, la fiabilidad, el medio, las conexiones, la convergencia, la apertura, un historial comprobado, la compatibilidad con otros protocolos y la compatibilidad con herramientas de TI estándar, como SNMP, se puede crear un sistema competitivo y eficiente. La elección del medio y las conexiones dependerán del entorno en funcionamiento, en tanto la adopción de otros protocolos y las herramientas de TI estándar compatibles garantizarán un sistema más integral y versátil. En última instancia, elegir la red industrial indicada permitirá la coordinación efectiva de varios elementos en un sistema de control, lo que brindará un mejor rendimiento y éxito general.

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Para obtener más información sobre CLPA y sus tecnologías de red, como CC-Link IE TSN, visite: https://cc-link.org/en/

Tom Burke Director global de normas industriales Mitsubishi Electric Automation, Inc.

Roy Kok Especialista sénior en alianzas y asociaciones Mitsubishi Electric Automation, Inc.

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