Automatismo

INTRODUCCIÓN

Desde el punto de vista físico, Industrial Ethernet constituye una red eléctrica sobre la base de una línea coaxial apantallada, un cableado Twisted Pair o una red óptica sobre la base de un conductor de fibras ópticas. Industrial Ethernet está definida por el estándar internacional IEEE 802.3.

Ethernet industrial es una planta, la producción, proceso y control enfocado a diferencia de la tecnología estándar que se centró usuario. Industrial Ethernet (IE) se centra en la producción de elementos que hacen que una empresa rentable a través de algún proceso de fabricación.

Los protocolos de Ethernet industrial pueden ser estándar y no estar modificados, o pueden modificarse para hacerse más seguros desde el punto de vista de la automatización y control industrial. El Ethernet industrial es una fuerza creciente en las redes industriales, pueden incluir hardware y software más adecuado para un entorno exigente.

El presente trabajo muestra la evolución de la electrónica de la red Ethernet desde sus primeras incursiones en la industria hasta la actualidad. Se presentan las primeras críticas a su uso, las mejoras técnicas que éste ha experimentado y las principales implementaciones que actualmente podemos encontrar. Además se señalan conceptos y tecnologías asociadas, en el ámbito del Control de Procesos Industriales.

HISTORIA

En los años 40, la instrumentación de campo todavía se apoyaba en señales de presión para la monitorización de los procesos. En los 60 se introdujo la señal estándar 4-20 mA en las aplicaciones de instrumentación. A pesar de su éxito, señales de diferentes niveles se utilizaban en dispositivos no adecuados al estándar, defendidos por unos u otros fabricantes. El primer autómata programable aparece en 1969. A mediados de los 70, Honeywell anuncia el primer sistema de control de procesos distribuido (DCCS). En los años 80 aparecieron los sensores inteligentes basados en microprocesador, esto potenció la aparición de los buses de campo que comunicaran los distintos dispositivos de la instalación entre sí.

Desde entonces, tal como ocurrió con la señalización analógica, se realizaron grandes esfuerzos en el control de procesos para unificar tanto las comunicaciones entre dispositivos como los perfiles a los que estos debían responder para garantizar el comportamiento estandarizado. Los bocetos del estándar propuesto por el comité IEC/ISA.

SP50 se centraron en definir las siguientes funciones:

Capa física: Especifica el medio de transmisión. Seria el sustituto digital de la señal 4-20 [mA] en el entorno de proceso.

Capa de enlace: Especifica comunicación entre dispositivos de un mismo bus, el método de acceso a este y chequea posibles errores.

Capa de aplicación: Encargada de dar formato de mensaje a los datos, de forma que sean entendibles por el dispositivo receptor y emisor. También ofrece servicios a la capa de usuario.

Capa de usuario: Ofrece a las aplicaciones finales funciones especificas de control e identificación automática de dispositivos.

Sin embargo, ante el retraso en la salida del estándar, cada fabricante abogó de nuevo por implementaciones propietarias. Es el momento de ISP (Interoperable Systems Project) y WorldFIP, que dieron lugar a la actual Fielbus Foundation, o de la Profibus User Organization (PNO). ModBus aparece en 1979; Interbus-S en 1984 y CAN (especifica capas 1 y 2) en 1986. FieldBus Foundation especificó el bus H1 en 1996; un año antes, PNO especifica Profibus PA. AS-Interface (1993) surge como bus especializado en señales todo-nada y posteriormente intentará mejorar sus prestaciones en transmisión de datos analógicos. DeviceNET aparece en 1994. Dentro del campo de la automatización de edificios aparecen BatiBUS, EIB (1990), LonWorks (1991) o BACNet (1995).

Así surgieron multitud de soluciones de comunicación industrial.

A continuación señalamos algunos hitos de la implementación industrial de Ethernet:

El estándar Ethernet a 10 Mbps es publicado por el IEEE (802.3) en 1985 y rápidamente conquistó el terreno de las comunicaciones de área local en el entorno ofimático.

En 1993 aparecen los primeros conmutadores Full Duplex y Fast Ethernet (100 Mbps) se estandariza en 1995.

En 1999 se publica la especificación abierta de ModBus/TCP. Este protocolo se apoya en TCP a nivel de transporte, IP a nivel de red y Ethernet para las capas inferiores.

En marzo de 2000 la organización de fabricantes de dispositivos DeviceNet (ODVA) adopta el estándar Ethernet/IP. Ethernet/IP se apoya no sólo en Ethernet sino en TCP-UDP/IP para las capas de red y transporte, aprovechando las ventajas de UDP para transmisiones cortas, repetitivas y rápidas y las de TCP para las transmisiones largas y esporádicas que requieren mayor seguridad.

La implantación de Ethernet como soporte para los protocolos de nivel superior era clara a nivel de empresarial (nivel ERP en la estructura de producción) y rápidamente bajó al nivel de Sala de Información (niveles MES y SCADA). El salto al nivel de Control (comunicación entre DCSs, autómatas y sistemas HMI locales) se convirtió en una realidad a medida que la electrónica de red se implementó en las unidades de control de proceso.

DEFINICIÓN

Ethernet industrial es el nombre dado a la utilización del protocolo Ethernet en un entorno industrial, de automatización y control de máquinas de producción.

Ethernet industrial es el análisis, la producción, proceso y control enfocado a diferencia de la tecnología estándar de la tecnología focalizada en la industria. Industrial Ethernet (IE) se centra en la producción de elementos que hacen que una empresa rentable a través de algún proceso de fabricación. Industrial Ethernet, a veces denominado Producción Ethernet está diseñado para mantener el control de un proceso de producción durante el seguimiento de la producción de muchos artículos tradicionalmente relegado al mundo analógico, como temperatura, humedad, pH, presión, flujo, viscosidad, densidad, peso, la vibración, el par , RPM, tensión, corriente, radiación, control de movimiento total robótica con retroalimentación, acceso y control por satélite, circuito cerrado de televisión con HD de movimiento, voz y de intercomunicación, de dos vías de acceso de radio y control

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