Revisamos las nuevas aplicaciones industriales de Ethernet

Un campo donde cuesta estar actualizado en cuanto a tecnologías disponibles es Ethernet industrial. Cuando empezamos TODOPRODUCTIVIDAD en 2008 esta tecnología comenzaba a desplegarse con fuerza en la industria pero mucho ha acontecido desde entonces. Los desarrolladores de Ethernet industrial pugnaban por ganar cuota de mercado en sus respectivas soluciones.

Actualmente, las guerras de fieldbus pueden haber acabado, pero el nuevo campo de batalla está en las redes de control del movimiento y las máquinas.

En el punto en el que estamos se ha logrado la estabilidad en los buses de campo, y en las redes basadas en Ethernet, tales como EtherNet/IP es donde se están produciendo los avances tecnológicos.

En la historia de ODVA con el desarrollo de Ethernet, el énfasis está en el uso de Ethernet estándar no modificado. Esto proporciona la capacidad para asimilar las tendencias tecnológicas y los avances fundamentales en redes que vienen con Ethernet. El rendimiento del estándar de un gigabit y las tecnologías inalámbricas en muy diferentes vertientes y formas son ejemplos principales. Los dispositivos de infraestructuras de Ethernet tales como routers y switches están añadiendo cada vez más capacidades. Cada vez más dispositivos permiten servicios web, incluyendo teléfonos 3G y 4G.

Topologías múltiples

ODVA está también volcada en la introducción completa de nuevas capacidades tales como Device Level Ring (DLR), que gestiona asuntos particulares cuando se aplica Ethernet estándar en un ambiente industrial. Si observamos la topología de Ethernet estándar veremos que no es bastante rápida como para ser utilizada en aplicaciones industriales. Device Level Ring proporciona tiempos que se miden en milisegundos.

El control de motores es un área especialmente conveniente para la aplicación de la tecnología DLR, especialmente centros de control de motores o líneas de transmisiones servo con múltiples dispositivos conectados en línea recta. En ambos casos, DLR puede ser la diferencia entre Ethernet aplicado a la tecnología de red o no, como tal una topología que requiere largo cableado de Ethernet no es siempre practicable. Por ejemplo, DLR ofrece distintas ventajas vía múltiples opciones de topología de anillo si tenemos una línea de mecanización con veinte dispositivos que funcionan en cien metros o más.

Acceso de datos cableado e inalámbrico

EtherCAT es una tecnología establecida para redes de control de nivel de máquinas. Actualmente, EtherCAT Technology Group (ETG) está centrado en las redes de factoría realzando las especificaciones y definiendo servicios para el nivel de control de supervisión. El nuevo EtherCAT Automation Protocol (EAP) simplifica el acceso directo a datos de procesos desde dispositivos de campo a niveles de sensores y actuadores, y también soporta la integración de dispositivos inalámbricos.

EAP proporciona tecnología y usa EtherCAT como nivel de comunicación de redes para las comunicaciones controlador-a-controlador o maestro-a-maestro. Opera independientemente del tipo de velocidad de Ethernet usado puede ser dirigido sobre redes inalámbricas a objetivos específicos a nivel de control de procesos.

Incluso aunque proporciona comunicaciones PC-a-PC o maestro-a-maestro, pero no a nivel de fieldbus, usa el mismo protocolo y permite pasar datos de una red EtherCAT a otra. EAP también puede ser usado por un sistema de empresa para configurar dispositivos de bajo nivel en el campo.

Éste es un asunto importante para aplicaciones no bien convenientes para aplicaciones no bien adaptadas al nivel de dispositivo Fieldbus debido a la cantidad de datos que necesitan comunicar. Es ideal para aplicaciones tales como la visión donde deben transmitirse muchos paquetes de datos.

Por ejemplo, una cámara puede usar EAP para mover los datos de visión, pero luego el Ethernet Device protocol (EDP) controla el proceso y dispara eventos basados en los que ve la cámara.

EAP usa el mismo protocolo EtherCAT, pero permite a los usuarios mover datos en un formato no determinístico a través de una red de empresa. De esta forma se rellena el hueco para las comunicaciones controlador-a-controlador, y cómo comunicar grandes paquetes de datos entre PLCs o controladores en factoría. El sistema se implementa como una red separada y un cableado físico usando un puerto diferente en computador o PLC pero, ya que se usa el mismo protocolo, los datos de proceso de un dispositivo pueden encapsularse y moverse por comunicaciones controlador-a-controlador.

El diagnóstico uniforme y las interfaces de configuración son también parte de EAP, y pueden usarse en topologías de Ethernet basadas en switch, así como Ethernet inalámbrico (wireless). Los datos de proceso se comunican como variables de red, mediante transmisión de eventos o cíclicamente. Tanto el EtherCAT Device Protocol clásico, que utiliza el principio funcional EtherCAT especial de “procesado al vuelo” y el nuevo EAP usa las mismas estructuras de datos y facilitan la integración vertical para sistemas de control de supervisión y controladores de red.

Gestión de la energía

PROFIenergy es un nuevo perfil de aplicaciones que se adapta al protocolo de comunicaciones PROFINET sin impactar desde el punto de vista del rendimiento. Su propósito principal es proporcionar un medio a los usuarios para conservar energía durante pausas de producción, especialmente en aplicaciones de automatización de fabricación discreta.

Un estudio propiciado por fabricantes de automóviles demostró que incluso cuando una máquina no está produciendo, todavía necesita el 60 % de la energía requerida para hacer funcionar la máquina.

Usando PROFIenergy, la energía usada durante tiempos ociosos puede reducirse desde el 60 % al 20 %.

En algunas aplicaciones, hay procesos auxiliares no directamente ligados a la producción que pueden ralentizarse o pararse, y ello proporciona una oportunidad para recortar la demanda pico.

Los usuarios pueden alcanzar el mismo ahorro de energía pero necesitarían instalar un contactor electromecánico en vez de un transportador, por ejemplo, y luego escribir lógica de usuario en un control de PLC cuando se pare la máquina incluyendo los parámetros de parada y arranque de la máquina. Con PROFIenergy, los usuarios crean un bloque de funciones en el PLC y luego dan al fabricante la capacidad de poner parámetros tales como duración de las paradas, conexión, etc.

Inteligencia distribuida

SERCOS III se introdujo en 2005, como un esfuerzo para obtener una solución de red de automatización completa. Todas las versiones de SERCOS se diseñan para asegurar unas comunicaciones fiables, isócronos y extremadamente rápidas en tiempo real, que es la base para una interoperabilidad a nivel de aplicaciones. La nueva versión de la especificación SERCOS III incluye varios nuevos perfiles y mejoras incluyendo extensiones para accionar perfiles que soporten dispositivos hidráulicos y neumáticos, extensiones al perfil I/O para la diagnosis realzada y adicione al perfil de comunicaciones que soporten nuevas funciones como oversampling y time stamping.

Bibliografía: Industrial Ethernet Applications Expand. Design News July 2010

Palabras clave: DLR technology, processing on the fly