Las redes sensibles al tiempo avanzan en las fábricas inteligentes

Desde su introducción global a fines de 2018, CC-Link IE TSN ha incorporado los beneficios de la tecnología de redes sensibles al tiempo (time sensitive networking, TSN) a múltiples industrias. CC-Link IE TSN, por ser la primera tecnología Ethernet industrial abierta que combina TSN con ancho de banda de Gigabit, ha recibido un gran respaldo de proveedores y una respuesta entusiasta en el mercado.

Si bien la aceptación ha sido particularmente fuerte en Asia, donde CC-Link se desarrolló por primera vez, ahora está ganando aceptación entre los fabricantes y constructores de máquinas de Norteamérica. También se están realizando esfuerzos para educar al mercado europeo sobre CC-Link IE TSN y sus beneficios para apoyar la fabricación inteligente.

Más de 50 fabricantes asiáticos ahora usan CC-Link IE TSN en múltiples industrias, que incluyen los sectores automotor, de fabricación de baterías de litio y semiconductores, procesamiento de alimentos y bebidas, bienes de consumo envasados y electrónica.

La tecnología TSN de CC-Link cumple con las necesidades de la mayoría de las aplicaciones, y ofrece soluciones integrales para conectar dispositivos de fábrica como PLC, sistemas de control de movimiento, VFD, sistemas de E/S, HMI, infraestructura y herramientas de ingeniería.

Los beneficios clave incluyen la capacidad de reunir las múltiples arquitecturas de red que se usan en la mayoría de las plantas de fábrica y en las redes de nivel empresarial para mejorar la integración de TO/TI. Esta convergencia permite procesos optimizados a través de una mayor transparencia, generando mayor productividad. CC-Link IE TSN también ayuda a abordar los desafíos de la industria 4,0 a través de su infraestructura de ancho de banda de Gigabit, que garantiza la convergencia exitosa de todo tipo de tráfico.

¿Por qué convergencia?

Una tecnología que puede unir estas múltiples arquitecturas de red contribuye en gran medida a simplificar las comunicaciones industriales. En lugar de limitarse a los silos tradicionales para las distintas funciones, el tráfico de dispositivos ahora puede conectarse en una red para comunicarse con los sistemas de fábrica y de TI, permitiendo una recopilación y análisis de datos más completos.

CC-Link IE TSN permite que el tráfico de dispositivos para E/S, movimiento y seguridad, además de dispositivos como lectores de códigos de barras e impresoras, transiten en la misma red. Con múltiples protocolos coexistentes en una sola red, se puede lograr la convergencia de TI y TO.

Los siguientes diagramas muestran cómo se puede lograr esta convergencia de red de tecnología operativa en una máquina de empaque para que diferentes dispositivos y el tráfico puedan compartir una sola red. Una sección del ancho de banda se reserva para la comunicación de la información, y la otra, para la comunicación de control.

Esto permite la creación de una única arquitectura transparente desde el nivel del sensor hasta la nube.

Cómo TSN puede transformar las operaciones

Esto permite la creación de una única arquitectura transparente desde el nivel del sensor hasta la nube.

Evolución de la arquitectura de red – Estado original

Desafío: Múltiples redes (Ethernet industrial y de campo) dieron lugar a una alta complejidad y falta de transparencia

Evolución de la arquitectura de red – Estado final

Beneficios proporcionados por la tecnología TSN:

• Arquitectura de red/diseño de sistema más simple con una red convergente
• Mayor transparencia del proceso y mejor gestión y acceso a los datos del proceso y para obtener instrucciones de optimización
• Más productividad y reducción del 10% en el tiempo de ciclo para el control de robots y de servos
• Mejor integración de los sistemas de TO y TI, con una recopilación mejorada de datos de sensores y mayor precisión de análisis y tiempo de actividad

Otras empresas de distintas industrias han experimentado ganancias transformadoras similares tras implementar CC-Link IE TSN.

Estudio de casos: Shashin Kagaku, fabricación de aditivos, Japón

Reto

El fabricante de máquinas japonés Shashin Kagaku necesitaba simplificar el diseño de la máquina al combinar el control de movimiento submicrónico de múltiples ejes con láser UV y otras funciones de la máquina en una red. El objetivo era lograr ganancias significativas en la productividad.

How TSN delivered

• La convergencia de TO permitió una estrecha integración con el sistema de E/S, el láser UV y el sistema de control de movimiento de múltiples ejes y alta precisión en la misma red.
• El diseño simplificado del sistema redundó en menos cableado, menos tiempo de construcción, tiempos de entrega más breves, costo del sistema reducido y un producto más competitivo.
• El ancho de banda de Gigabit contribuyó a un tiempo de producción de componentes aproximadamente 10 veces más rápido que los modelos anteriores.

Estudio de casos: Orisol, fabricación de calzado, Taiwán

Reto

El fabricante de calzado taiwanés Orisol quería lograr la integración de un sistema de fabricación inteligente de zapatos centrado en la digitalización. Los objetivos eran:

• Simplificar el diseño de la máquina y, a su vez, generar importantes ganancias en la productividad
• Tener un control preciso del proceso para una unión exitosa del ensamble de la parte superior a la suela en la máquina de activación fotosensible

How TSN delivered

• Convergencia de TO
  • Arquitectura de red única para comunicaciones de máquinas entre sistemas de visión, sensores de temperatura, lámparas de calor, interruptores, indicadores y sensores.
  • Ofrece la capacidad de respuesta necesaria del proceso independientemente de las condiciones ambientales y la sincronización del proceso en milisegundos entre máquinas.
• Convergencia de TI/TO
  • Integra múltiples máquinas en los sistemas de monitoreo y mantenimiento remoto exclusivos de Orisol.
• El ancho de banda de Gigabit permitió un aumento de 220 veces en la velocidad de las comunicaciones.
• Dio lugar a un tiempo de ejecución del proceso 7 veces más rápido, la velocidad general de la aplicación aumentó en 12 veces.

Estudio de casos: Fabricación de baterías de iones de litio, China

Reto

Combinar procesos de recubrimiento electrolítico altamente críticos y bobinado de película con control general de la máquina, seguridad e integración del sistema de TI sin comprometer la calidad de la celda ni la productividad de la máquina

How TSN delivered

• Convergencia de TO: el control preciso del movimiento del bobinado y la laminación se combina con E/S y seguridad en la misma red sin comprometer el proceso.
• TSN y el ancho de banda de Gigabit permiten la sincronización en microsegundos de los ejes de movimiento junto con las funciones generales de la máquina.
• Convergencia de TI: conecte los sistemas de mantenimiento basados en IA para una mayor optimización del proceso.

Tal como muestran estos ejemplos, TSN se ha convertido en una tecnología clave para el futuro de la automatización industrial. Ofrece:

• Arquitecturas de red convergentes para redes y diseños de máquinas más sencillas
• Mejor integración de TO/TI
• Optimización de procesos a través de una mayor transparencia
• Mayor productividad
• Infraestructura de ancho de banda de Gigabit capaz de lidiar con los desafíos de la industria 4,0.

Durante más de 20 años, la CC-Link Partner Association (CLPA) ha sido responsable del desarrollo técnico y de la promoción de la familia de redes de automatización abiertas CC-Link. En 2018, presentó CC-Link IE TSN, la única Ethernet industrial abierta que combina TSN con Ethernet Gigabit. Ahora hay más de 2.600 productos que usan tecnologías de la CLPA y más de 370 fabricantes asociados, con una base global instalada de más de 38 millones de dispositivos.

Visit the CC-Link Partner Association website for product information, latest news, and how to become a CLPA member.

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