Allanando el camino para la próxima revolución industrial
Ethernet ha sido el protocolo estándar que controla cómo se transmiten los datos en redes de área local (LAN) y redes de área extendida (WAN), y es conocido por sus ventajas: interoperable, redundante, flexible, escalable, rápido y rentable. En las últimas décadas, ha evolucionado significativamente, especialmente, en aplicaciones industriales. Oyencontramosvariostérminos H en el sector que pueden causar confusión, desde Ethernet industriale Internetdelas Cosas Industrial (Ho T) hasta Industria /. 0 y fabricación inteligente.
Sibien “Ethernetindustrial” seusapara describircualquier protocolo de comunicación industrial basado en Ethernet, todos estos términos se pueden usar indistintamente, pues todos se refieren a la tendencia que combina la producción industrial y las operaciones con tiempo de datos digitales, aprendizaje automático e inteligencia artificial.
Ethernet industrial es uno de los impulsores clave detrás de la Industria 4.0 y el Ilo T, ya que permite un nuevo nivel de interconectividad y comunicación entre personas y máquinas en relación con la fabricación, proporciona acceso a información en tiempo real que permitirá mejor control y visibilidad en la cadena de suministro, mantenimiento simplificado, yunamejor colaboración y productividad, en otras palabras, fabricación inteligente. Ethernet industrial también allana el camino para un mejor intercambio de información entre la fábrica y la oficina. El soporte también se vuelve más fácil, aprovechando la vasta población de técnicos y herramientas de TI con conocimientos de Ethernet. Las instalaciones industriales son ambientes hostiles El Ethernet tradicional se instala en ambientes limpios y cómodos, como edificios de oficinas, escuelas y hospitales. En cambio, Ethernet industrial se usa en fábricas e incluso en el exterior en transportadores largos y en minas. Estosambientes ejercenuna grantensión Normas de Ethernet industrial en los cables. Los elementos de estrés mecánicosincluyen golpes, movimientos constantes (brazos de robot y plataformas giratorias) y vibraciones.
Las zonas industriales y mineras posibilitan que la humedad y los productos químicos entrar en un cable, mientras que algunos sectores como el de alimentos y bebidas lavan sus equipos (incluidos los cables) con mangueras diariamente. El estrés climático resulta de los cambios de temperatura en ambientes calientes (horneado, fabricación deacero) y fríos. El ruidoelectromagnético delos Variadores de Frecuencia (VFD), motores, contactores y otros equipos pueden entrar en los cables y dispositivos Ethernet.
Estos factores “MICE” pueden ser una causa importante de fallas en los cables de Ethernet industrial, y estas pueden ser difíciles Las máquinas son más sensibles a la latencia Ethernet fue diseñado para trasladar paquetes de datos o tramas entre una persona y un dispositivo, por ejemplo, una impresora. La transferencia de un paquete generalmentetoma menos deun milisegundo. Silos paquetes no llegan la primeravez, Ethernetseguiráintentando hasta que lleguen. Esto podría ocasionar de 2 segundos al imprimir un documento de 2 páginas y nadie se daría cuenta ni le importaría. En cambio, Ethernet industrial conecta queejecutan tareas importantes, urgentes y, muchas veces, peligrosas. Considereunamáquina controlada por Ethernet industrial que mueve un vehículo pesado parcialmente ensamblado a la siguiente estación de ensamblaje. Como puede imaginar, los movimientos incorrectos pueden dañar elequipo, alaspersonas oafectarlacalidad olas tasas de producción. Si algunos paquetes de Ethernetseretrasanincluso menos de un segundo, la máquina debe detenerse para evitar un posible problema de seguridad. Puede durar horas volver a poner todo en un estado seguro y reiniciar la máquina por algunos paquetes perdidos o retrasados. Ademásdetodaslasventajas de Ethernet, se crearon normas para instalaciones industriales a fin de lograr que las aplicaciones sensibles al tiempo que se ejefuncionen de manera confiable.
Normas Ethernet para zonas industriales Así como se han desarrollado normas para la LAN y WAN basadas en Ethernet, las redes industriales no son una excepción, pues son mucho más sensibles a los errores de transmisión de datos. Cuando se trata de normas de cableado para redes industriales, la Asociación de la Industriade Telecomunicaciones(TIA) desarrolla normas para Norteamérica, y la Organización Internacional de darización (ISO)/Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) desarrolla normas internacionales.
Dentro de TIA, el Comité de ingeniería TR-42 es responsable de desarrollar y mantener normas para la infraestructura de telecomunicaciones local, y para que los proveedores puedan producir soluciones de conectividad que cumplan con las normas nacionales e internacionales, existeunaparticipación internacional sólida en este Comité de ingeniería. En general, las normas de TIA están bien alineadas con las normas ISO/IEC con algunas diferencias de terminología. El subcomité de infraestructura de telecomunicaciones industriales TR-42.9 se ocupa de las normas de cableado para ambientes industriales. En cableado de automatización industrial, toda la estandarización de Ethernet industrial a nivel internacional se lleva a cabo dentro del Subcomité SC65C de IEC. Un Grupo de trabajo conjunto entre ISO e TEC, el Subcomité 65C/JWG-10 se formó específicamente para definirelcableado de Ethernet en un ambiente industrial y paracoordinardominiossuperpuestosde cableado estructurado local. Este grupo también es responsable de desarrollar y mantener las especificaciones de instalación de Fieldbus dentro del marco de trabajo de estándares Fieldbus.
Existen además otros grupos de normas que desarrollan especificaciones parasu área geográfica o país, como CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization), JSA/JSI (Japanese Standards Association) y CSA (Canadian Standards Association), los cuales con-= tribuyen alos comités de asesoramiento técnico de ISO y el contenido de sus normas suele estar en armonía con los requisitos de TIA e ISO/IEC.
Para Norteamérica: ANSI/TIA1005-ALanorma ANSI/TIA-1005-Aproporcionaestándares deinfraestructura, distancia, configuración deconector/salidadetelecomunicaciones, así como requisitos de topología paraelcableadoimplementado enzonasindustriales, haciendoreferenciaala familia de normas ANSI/TIA-568 que definen la estructura, topologías, distancias, instalación, rendimiento y requisitos decomprobación paracableadogenérico detelecomunicaciones; pero incluyeespecíficamenterecomendaciones de cableado estructurado para ambientesindustriales más hostiles en áreas especializadas, comoislas de automatización y áreas de dispositivos industriales. Unaspectoclave delanorma TIA-1005-A es el uso del método “MICE” (Mecánico, Ingreso, Climático y Electromagnético) paraclasificarambientes y, enbaseaesto, seleccionar los componentes adecuados para el desarrollo de una red industrial. Esta clasificación incluye las siguientes características: Mecánico: choque, vibración de impacto, doblado y flexión y aplastamiento. = Ingreso: tamaño de partículas, humedad e inmersión. M Climático/químico: temperatura, choquetérmico, humedad, UV (radiación solar) y contaminación química. M Electromagnético: ESD, RF, EFT, potencial de tierra transitorio, campo magnético.
Las clasificaciones MICE segmentan los ambientes industriales en tres niveles, según su grado de gravedad: MICE nivel 1: ambiente de oficina comercial. 1 MICE nivel 2: industria ligera, como áreas de ensamblaje, procesamiento de alimentos, atención médica o lavado. MICE nivel 3: industria pesada, como petroquímica, fundición, fabricación automotriz o mecanizado. El nivel (1,2 o 3) puede no ser el mismo para todas las características de MICE, y un ambiente industrial único rara vez es exclusivo deunaclasificación.
Porejemplo, los ambientes M313C3E3 requieren componentes de infraestructura de red capaces de admitir los niveles más altos de vibración, choque, fuerza de tensión, impacto y flexión, una clasificación más común podría ser M113C3E1, donde las características mecánicas y electromagnéticas no son diferentes a un ambiente comercial de Nivel1, pero la presencia de líquidos y químicos hace que el ingreso y la clasificación climática/química esté en un Nivel 3. La clave al usar la clasificación MICE para determinar los componentes es siempre diseñar para el peor de los casos. Herramientas necesarias para mantenimiento Losprofesionales detecnología operativa responsables de mantener o gestionar una red industrial tienen un trabajo difícil. Son responsables de solucionar problemas sobre la marcha y siempre están planificando mejoras para actualizarlared a velocidades superiores y sin contratiempos. Por eso es imprescindible que cuenten conunaherramientarápidayrobustaque ayude a la gestión experta de la red, y a mantener un funcionamiento continuo y eficiente. Alcalificaryresolverproblemas de cableado, la principal causa de los problemas de Ethernet industrial, los equipospuedenpreveniryevitarhorasde tiempo de inactividad en la producción. Un comprobador de cables y de redes de Ethernet industrial puede verificar el rendimiento del cableado hasta 10 Gb/s y resolver problemas de conectividad de red. Con mediciones basadas en la frecuencia, pueden proporcionar información de distancia al fallo junto con un mapa de cableado del cable que se está comprobando. También realizar los diagnósticos del switch más cercano para identificar problemas de red clave y validar su configuración.
Entre otras características adicionales pueden incluir la generación de tonos analógicos y digitales, luz de puerto intermitente, autenticación 802.1 x, y la capacidad de generación de reportes que mantengan unadocumentación histórica delosproblemas encontrados y solucionados. 1 Artículo gentileza de Intronica, Distribuidor Master de Fluke Networks en Chile.