La automatización industrial y los sistemas de redes de comunicación

La automatización industrial implica sistemas complejos que velan no solo por el buen funcionamiento de la infraestructura, sino también por sistemas de control correctamente implementados. Esto es fundamental para conseguir la eficiencia de los procesos, y es justo aquí donde entran en juego las redes de comunicación de las que te hablaremos a continuación.

Empezamos diciendo que una red de comunicación es, básicamente, un sistema que nos permite conectar dos o, idealmente, más dispositivos, cuando la información se transmite de uno a otro de forma secuencial. Sin embargo, como imaginarás, esta definición gana en complejidad cuando la trasladamos al terreno industrial.

Las redes de comunicación, en el sector que nos ocupa, nos permiten conectar dispositivos entre sí, con los sistemas de control e incluso con sistemas superiores de información para una correcta planificación. En definitiva, lo que hacen es darnos la oportunidad de pasar de sistemas aislados a sistemas interconectados. Este es un paso hacia el concepto de fábrica inteligente del que seguro que has oído hablar.

Antes de dar el siguiente paso, vamos a explicarte algunos conceptos relacionados con las redes de comunicación. Sigue leyendo para descubrir todo lo que aportan a tu planta.

Protocolos, topologías y niveles: aproximación a las redes de comunicación industrial

Las redes de comunicación industrial ofrecen un sinfín de posibilidades gracias a las muchas variaciones que pueden presentar. Según el nivel en el que estén centradas, utilizarán un protocolo u otro y estarán configuradas de formas distintas. Vamos a verlo.

Principales protocolos en redes de comunicación

La verdad es que, si nos centramos en este tema, podemos hablar de muchos protocolos distintos. En este artículo, sin embargo, nos centramos en cinco de ellos conocidos en el sector:

• Modbus RTU: Basado en una arquitectura cliente/servidor, este protocolo se convirtió en un estándar gracias a su fácil uso y el poco desarrollo que necesita. Destaca, además, su alta disponibilidad.
• PROFINET: Es uno de los más utilizados por su calidad y su precisión, pero también por la flexibilidad que hace de este protocolo una excelente opción para personalizar dispositivos.
• Ethernet: Destaca por su rendimiento y su velocidad, sobre todo si lo comparamos con redes anteriores. De hecho, hoy es el estándar dominante para la capa física de un gran número de protocolos industriales.
• PROFIBUS: Es un estándar de campo abierto estable, en constante evolución, y resulta ser una buena opción tanto para comunicaciones complejas como para aplicaciones rápidas.
• AS-i: Se trata de un bus de actuadores y sensores que, de hecho, se introdujo en 1994 con la idea de sustituir el cableado tradicional. Es, pues, una buena opción para el nivel más bajo de las redes de comunicación, del que te hablaremos más adelante.

Entonces, ¿cuál es mejor? La respuesta es compleja, pues es necesario considerar tus necesidades y las características de tu proyecto. Por eso, el primer paso siempre será diseñar una solución personalizada.

Topologías de las redes de comunicación: ¿qué tipos hay?

Siguiente pregunta: ¿cómo se conectan los dispositivos entre sí? Ahora que ya conoces algunos de los principales protocolos que usan las redes de comunicación industrial, pasamos a desglosar cuatro tipos de topología que determinan cómo se comunican las partes entre sí:

• Redes punto a punto: Son las más sencillas, pues se trata simplemente de dos dispositivos conectados. ¿La desventaja? Que, en el caso de querer comunicar un número mayor de dispositivos, habría que repetir esta operación en cada caso.
• Topología de bus: Esta es más compleja, pues consiste en varios dispositivos que se conectan, todos ellos, a un mismo sistema de transmisión.
• Topología de estrella: Tenemos un punto de conexión central y cada dispositivo se comunica con este de forma individual. Presenta una ventaja respecto a la opción anterior, y es que un fallo en un cable afectará solo a un nodo. Con la topología anterior, este mismo fallo afectaría a todos los dispositivos conectados.
• Topología de árbol: Podemos verlo como una variación o expansión de la topología de estrella. En este caso, en vez de un nodo central, tenemos un nodo de enlace troncal a partir del que se ramifica el resto.

Igual que en el caso anterior, la decisión de qué topología utilizar dependerá de las necesidades de tu planta. Evidentemente, la topología de árbol cubre casos mucho más complejos que los que se pueden trabajar con redes punto a punto, por ejemplo. Por eso, siempre será necesario hacer un estudio previo personalizado para hacer un buen diseño de tu plan de automatización de procesos.

La jerarquía de las redes de comunicación: niveles de campo, de control y de información

Por último, antes de hacer unas consideraciones finales, vamos a ver los tres niveles en los que se clasifican las redes de comunicación industrial. Estos cubren desde lo más básico, puramente operativo, al manejo de grandes cantidades de información que servirán para la planificación de la fábrica.

La jerarquía de las redes de comunicación abarca, pues, estas tres capas:

• Nivel de campo: Se trata del nivel más bajo, de la comunicación de los dispositivos en tiempo real. La cantidad de datos que se mueve no es muy grande, pero la velocidad es importante porque comprende dispositivos de la planta como sensores, actuadores y mecanismos de accionamiento de las máquinas.
• Nivel de control: Es el nivel intermedio, y es que aquí ya vamos más allá del funcionamiento de las máquinas para pasar a los sistemas de control. En este nivel, los sistemas PLC (controlador lógico programable) se comunican entre sí, con sensores y actuadores a nivel de campo e incluso con los sistemas informáticos de la oficina de ingeniería. En definitiva, hablamos de redes que se conectan tanto con el nivel inferior como con el superior, por lo que son importantes para el manejo de toda la infraestructura.
• Nivel de información: Este es el nivel más alto, el que comprende herramientas de manejo de datos como los sistemas MES y los softwares ERP. Aquí ya vamos un paso más allá y trabajamos con una gran cantidad de información para la planificación de los procesos industriales.

El futuro de las redes de comunicación… y la automatización industrial

Dicho esto, podemos decir que la tendencia está clara. El futuro tiende al concepto de fábrica inteligente, en el que los niveles de control e información ganan importancia. La tecnología de operaciones se une con la tecnología de la información, igual que máquinas autocontroladas, automatización y datos son palabras que parecen no poder ir separadas.

Ejemplo de ello son tendencias cada vez más en auge, como el uso del 5G y el IIoT y sus aplicaciones en la automatización industrial. Sumarte está al alcance de tu mano, y el primer paso es dejarte asesorar por profesionales expertos. ¿Hablamos? Contacta con nosotros y empecemos a trabajar en tu próximo proyecto.