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

Importante

Las WLAN se usan como alternativa a las redes LAN cableadas o como extensión de estas en zonas donde el cableado es difícil.

Redes de células de fabricación

Se consideran aquellas redes dedicadas al establecimiento de comunicaciones entre los equipos que componen las células de fabricación. Las redes de empresa no han sido diseñadas, al menos inicialmente, para satisfacer determinados requisitos que son propios del ambiente industrial (sometidos a ambientes hostiles que requieren gran seguridad, fiabilidad y disponibilidad). Por ello, en las últimas décadas se ha acrecentado el interés por desarrollar redes de comunicación específicamente diseñadas para entornos industriales. Podemos destacar las conocidas redes ‘Ethernet Industrial’ (siendo el protocolo más utilizado en estos ambientes), cuya capa de enlace está basada en la técnica Ethernet y cuyos protocolos básicos de comunicación se fundamentan en TCP/IP.

8.2. Redes de control de campo (fielbuses)

Las redes de control de campo no se emplean para efectuar conexiones punto a punto de sensores y actuadores con el sistema central de control, sino que la red en sí recorre todos los dispositivos y permite la conexión e intercomunicación de todos entre los que forman parte de lo que se denomina ‘nivel de fábrica’, y que está compuesto entre otros por los autómatas programables, computadoras industriales, controladores de robots, etc.

Se diferencian de las redes de datos en que se trata de un nivel de red más próximo al proceso, es decir, en escalones más bajos de la pirámide de comunicación, y consigue la integración de pequeños automatismos, permitiendo la transmisión de información en pequeños paquetes con unos requisitos temporales que exigen su intercomunicación en un intervalo de tiempo muy reducido (comprendido entre los milisegundos y las décimas de segundo).

Redes de controladores

Son las redes de campo diseñadas para intercomunicar los equipos controladores; es decir, facilitan la comunicación de los sistemas de control (autómatas programables, robots, manipuladores, controladores numéricos, terminales de operador, computadores industriales, etc.). Son, por lo general, redes de área local (LAN o WLAN) de tipo maestro-esclavo (master-slave), que poseen varios nodos principales o maestros (multimaster networks).

Redes de sensores-actuadores

Son redes que trabajan un escalón por debajo de las anteriores y en ellas se agrupan las redes o buses de campo diseñados con el objetivo específico de intercomunicar los sistemas electrónicos de control con los dispositivos de campo (sensores y actuadores) conectados al proceso.

De acuerdo con su capacidad funcional se pueden clasificar en:

Redes de sensores-actuadores de capacidad funcional limitada.Diseñadas para el control de dispositivos pasivos, donde no se puedan alterar parámetros. Comprenden el control de dispositivos todo/nada, como son por ejemplo sensores de presencia, finales de carrera, fotocélulas, relés, contactores, electroválvulas, etc.

Redes de sensores-actuadores de capacidad funcional elevada.Diseñadas para el control de dispositivos inteligentes, de tal modo que los mensajes que circulan por estas redes permiten que se puedan configurar, calibrar e incluso programar sensores de medida, como por ejemplo sensores de infrarrojos, codificadores absolutos, sensores de temperatura, presión, caudal, etc. Así mismo también pueden controlarse actuadores inteligentes como por ejemplo variadores de velocidad de motores de corriente alterna, servoválvulas, compuertas todo/nada, variadores de frecuencia, etc. Son redes capaces por lo tanto de comunicar, de forma eficiente y a bajo coste, los sistemas electrónicos de control (robots, autómatas, manipuladores, etc.) con dispositivos de campo complejos e inteligentes y que permiten variar su configuración interna.

Nota

Las redes de sensores-actuadores pueden ser de capacidad funcional limitada y de capacidad funcional elevada.

Los buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización de procesos son:

Protocolo Hart.Transmite información digital superpuesta sobre una señal analógica típica de 4 a 20mA DC. La señal digital usas dos frecuencias para distinguir entre los ceros y los unos transmitidos.

ModBus.Es un sistema de comunicación maestro esclavo que permite el control de una gran red de dispositivos con facilidad. Además se trata de un sistema público y convertido en protocolo estándar.

Profibus. Sistema basado en un bus de campo serie, que cubre todos los niveles (desde nivel campo a nivel de control). Se distinguen dos tipos de dispositivos: maestros (establecen la comunicación de datos sobre el bus) y esclavos (dispositivos de E/S que pueden comunicarse con el maestro cuando son autorizados).

Fieldbus Foundation.Específicamente utilizado en control distribuido. Transmite grandes volúmenes de información y es ideal para el control de varios lazos complejos (se aplica en industrias de proceso continuo).

AS-i.Protocolo de estructura muy simple creado por un grupo de 11 empresas fabricantes de dispositivos sensores, para interconectar sensores y actuadores con un PLC de manera simple y económica.

Los buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización industrial de procesos son: Hart, Profibus, Fieldbus Foundation, AS-i y Modbus

Importante

ModBus se ha convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto, y en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales.

Aplicación práctica

Las distintas topologías de comunicación presentan diferentes maneras de entrelazar y comunicar nodos o células de fabricación entre si. Imagínese que en nuestro sistema se presentan una serie de situaciones especiales. Conteste a las siguientes preguntas: