Redes Industriales

El proyecto de una arquitectura de automación industrial consiste en la integración y organización de los diversos elementos que lo componen, tales como remotas de adquisición de datos, CLPs (Controlador Lógico Programable), instrumentos, sistemas de supervisión, etc.

Para que esta integración pueda ser realizada, es necesaria la implementación de una red de comunicación de datos apropiada para los equipos, siendo que la elección de la arquitectura determinará el éxito del sistema en relación al desempeño, modularidad, expansibilidad, etc.

Durante la especificación de un proyecto de automación, varios puntos deben ser considerados:

• Cantidad de áreas del proceso industrial, distancia entre las áreas y leiaute de la instalación;

• Sala de control centralizada o distribuida;

• Condiciones ambientales: interferencia electromagnética, humedad, altas temperaturas, área clasificada, etc.;

• Conocimiento del cliente sobre las nuevas tecnologías para redes de comunicación de campo para instrumentos, sensores y accionamientos;

• Necesidad de interconectar otros lugares fuera de la zona industrial, tales como oficinas, centros de distribución, etc .;

• Necesidad de los dispositivos en relación a la velocidad de transmisión de los datos;

• Capacidad de expansiones futuras;

• Utilización de estándar internacional o estándar propietario.

Una de las arquitecturas más utilizadas es aquella en que se definen dos jerarquías de redes: la red de información, en que las estaciones clientes se comunican con sus servidores; y la red de control, que es utilizada por las estaciones servidoras para comunicarse con los CLPs y RTU (Remote Terminal Unit).

Además, en relación a la seguridad, es interesante si aislar el tráfico de información del tráfico de control, pues así se evitan problemas relacionados con la división de banda y colisión de datos, por ejemplo.

La imagen abajo presenta un ejemplo de red de comunicación para un sistema de automación industrial en que la red de información es separada de la red de control.

Tipos de redes industriales

Debido a la gran complejidad de los ambientes industriales, varias soluciones para la comunicación de datos se han desarrollado para satisfacer las diferentes necesidades.

Básicamente podemos dividir las redes en tres grupos principales: las redes de campo, las redes de control y las redes de información.

Las redes de campo pueden subdividirse en dos grupos. El primero de ellos es la red de sensores (sensorbus), que es la red de nivel más bajo en un ambiente industrial y se utiliza para conectar sensores y actuadores simples directamente al bus de comunicación. En este tipo de red se busca reducir los costos de implantación al sustituir los cables paralelos por un solo cable (bus). Otra característica es el tiempo de respuesta de la red, que es de la orden de milisegundos, pues las lenguas intercambiadas son en bits. Como ejemplo de este tipo de red se pueden citar las redes ASI, CAN y Seriplex. El segundo grupo se refiere a la red de dispositivos (devicebus), utilizada para conectar equipos que pueden proporcionar tanto señales digitales y analógicos. En ese tipo de red se transmiten informaciones más grandes que el bit, normalmente en el orden de bytes. A pesar de ser más lenta que las redes sensorbus, aún así es rápida y transmite datos en el orden de decenas de milisegundos. Como ejemplos de este tipo de red se pueden citar las redes Devicenet y Profibus DP.

Las redes de control (fieldbus), a su vez, interconectan equipos de E/S más inteligentes, pueden alcanzar áreas mayores y poseen tiempos de transferencia más largos. Los dispositivos conectados a esa red tienen la capacidad de ejecutar funciones de control y pueden transmitir varios tipos de datos diferentes. Como ejemplo se pueden citar las redes Modbus y Profibus FMS.

Por fin, las redes de información (databus) son las que se utilizan para la comunicación entre los sistemas de gestión y supervisión, poseen tiempos de transmisión en el orden de segundos y pueden transmitir una gran cantidad de información. En este tipo de red normalmente se utilizan las redes ethernet.

La imagen abajo presenta la jerarquía de las redes industriales. En el nivel más bajo (rojo) se encuentran las redes de dispositivos (sensorbus y devicebus), en el nivel intermedio (azul) se encuentran las redes de campo fieldbus) y en el nivel más alto (verde) las redes corporativas que normalmente utilizan las redes ethernet.

Ejemplos