José Luis Pardo Alonso - Montaje y puesta en marcha de sistemas robóticos y sistemas de visión, en bienes de equipo y maquinaria industrial. FMEE0208

Cinta transportadora en perspectiva y vista en perfil; elemento de transporte vertical entre niveles; y vehículo AGV con guiado automático

8. Tecnología de la comunicación

Las comunicaciones juegan un papel fundamental dentro del campo de la automatización, pues es el medio de vinculación entre elementos que conforman el sistema. Lo cual nos hace reflexionar sobre cómo se envía la información; qué canales utilizamos; y qué tasas de transferencia de información necesitamos para el buen funcionamiento del sistema automático.

Podemos definir las comunicaciones industriales como aquellos mecanismos de intercambio de información y de transmisión de datos entre dispositivos o componentes remotos de un sistema automático, de modo que gracias a la comunicación puedan llevarse a cabo tareas propias de la automatización (control y gestión).

La interconexión de elementos dentro de una planta industrial (controladores, sensores, actuadotes, etc.) se efectúa gracias a sistemas de comunicación más o menos estandarizados: son las redes de comunicación.

La comunicación en los procesos industriales debe responder a las necesidades de los equipos que la conforman y proporcionar un soporte y medio adecuado para el intercambio de información. Así pues, el diseño de una red de comunicación y la elección de un protocolo adecuado a las necesidades y exigencias de nuestro sistema son aspectos cada vez más importantes de la ingeniería de control moderna.

A la hora de comunicar los distintos elementos que encontramos en un sistema automatizado debemos tener muy en cuenta qué solución adoptamos, pues esta puede marcar el funcionamiento y funcionalidad futura de nuestra instalación.

Cuando se instalaron los primeros sistemas de comunicación industrial la idea era simple: llevar todas las señales de sensores y actuadotes mediante cableado a un sistema de control central donde procesar dicha información y generar respuestas de control.

Este sistema se le denomina sistema centralizado, y raramente es la mejor solución para automatizar un sistema. Las razones por las que este sistema no es el más adecuado las tenemos en que su desarrollo es de una gran complejidad, supone un alto costo por el exceso de líneas de comunicación, todo depende de una única unidad central que puede tener carencias de cómputo, requiere un gran mantenimiento, confiabilidad, etc.

En contraposición al anterior sistema, existe la alternativa de un sistema distribuido, donde no existe un único centro o punto de control y donde las redes son menos complejas en cuanto al cableado.

La comunicación entre dispositivos y equipos debe resolver la problemática de la transferencia de información entre los mismos. A lo largo de los años los protocolos y medios de comunicación han ido evolucionando, de tal modo que hemos pasado de comunicaciones punto a punto analógicas, digitales e híbridas a redes multipunto (redes de bus de campo).

Izquierda: ejemplo de zona de producción automatizada con control centralizado. Derecha: ejemplo de zona de producción automatizada con control distribuido

La conexión de los sensores y actuadotes se realiza a través de algún dispositivo de computación encargado del procesamiento y control. Por ello, las tareas de programación son una parte inevitable del diseño del sistema automatizado.

Dentro de los dispositivos de control tendremos PCs industriales, PLCs (autómatas programables), sistemas DCS (sistemas de control distribuido), sistemas empotrados o embebidos, etc.

En procesos de automatización aparecerá lo que comúnmente llamamos ‘islas automatizadas’, que vendrá referido a equipos automatizados aislados entre sí (ordenadores, PLCs, robots, etc.). La integración de las mencionadas islas automatizadas suele hacerse dividiendo las tareas entre grupos de procesadores jerárquicamente anidados. Esto da lugar a una estructura de redes industriales, las cuales es posible agrupar en las siguientes categorías:

Importante

La topología física de una red es el propio cable. La topología lógica de una red es la forma en la que se transmiten las señales por el cable.

Recuerde

En la década de los 70, la falta de un estándar de comunicación acompañado de continuos cambios tecnológicos logró que la comunicación de los PLCs en la industria fuera un maremágnum de sistemas físicos y protocolos incompatibles. Afortunadamente a partir de la década de los 80 comenzaron a realizarse intentos de estandarización de las comunicaciones industriales.

8.1. Redes de datos u ofimáticas

Se consideran aquellas redes dedicadas y utilizadas para el establecimiento de comunicaciones entre los equipos informáticos que existen en la empresa, entre los ordenadores de fábrica, de área y, en ocasiones, de células de fabricación.

Redes de empresa y fábrica

Son aquellas redes que se emplean para establecer comunicación entre sistemas informáticos de una empresa o fábrica. Las redes de datos u oficinas pueden ser de dos tipos:

LAN.Una red de área local, o red local o LAN (del inglés ‘Local Area Network’), es la interconexión de varias computadoras y periféricos en un entorno cercano. La red LAN está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de varios cientos de metros. Su aplicación más extendida es la interconexión de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc.

WLAN.Las redes inalámbricas de área local (en inglés ‘Wireless Local Area Network’) son las que cubren un área aproximadamente igual que las redes LAN (unos cientos de metros), y que responden a un sistema de comunicación de datos inalámbrico. Son sistemas utilizados como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de estas en zonas de difícil cableado. Para la comunicación se emplean sistemas de radiofrecuencia que permiten mayor movilidad a los usuarios al minimizar las conexiones cableadas. Las WLAN van adquiriendo importancia en muchos campos, como en las plantas de producción, en donde se intercomunican distintos puestos de trabajo en tiempo real. Hoy día su uso se encuentra altamente extendido en los hogares puesto que facilita el acceso compartido y a distancia a Internet entre varias computadoras.

Disposiciones y topologías de redes más habituales. Las disitntas topologías describen y definen cómo la cadena de comunicación es usada por los nodos que conforman una red para comunicarse.