El dilema Ethernet Industrial... cuando las redes tienen que converger!!!

24 Agosto 2010

 

Ethernet y TCP/IP están logrando gran aceptación en la automatización industrial. Fast Ethernet, Conmutación (Switching) y Full Dúplex han convertido a Ethernet en un poderoso sistema de comunicación con una especial atracción para usuarios industriales y fabricantes. Sin embargo, al menos se necesita un paso más: lograr un protocolo estándar para una transmisión en tiempo real.

Muchas organizaciones están trabajando intensamente en un protocolo de aplicación para Ethernet Industrial. Las diferentes aproximaciones como Ethernet/IP, ProfiNet, IDA, Foundation Fieldbus HSE e Interbus son incompatibles y no interoperables.

 

IAONA (Alianza para una Red Abierta de Automatización Industrial, por sus siglas en inglés) recientemente se han reunido con ODVA (Ehternet/IP) e IDA acordando mutuamente para el común avance de una tecnología de comunicación basada en Ethernet TCP/IP.

 

Las partes aceptaron estar desarrollando diferentes protocolos de comunicación en tiempo real, pero acordaron estudiar y especificar futuras extensiones para unir estas dos normas. Especificaciones comunes permitirán la interoperabilidad de las soluciones para   la  tecnología  de  conmutación,   componentes  comunes  para   el   medio  de transmisión y lineamientos para la instalación y el cableado.

 

 

CARACTERÍSTICAS COMUNES

 

A pesar de las diferentes aproximaciones de la capa 7, todos los conceptos son estables y tiene un corazón común: tecnología de transmisión (Capa 1), método de acceso al bus (CSMA/CD, Capa 2), Protocolo Internet (IP, Capa 3), protocolos TCP y UDP (Capa 4), Protocolo de Transferencia de Hipertexto (http), Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP) y el protocolo de Manejo Simple de la Red (SMTP) en la Capa 7. Todos estos están establecidos en la industria de la Tecnología de la Información (IT), y como ahora, serán ¡mplementados sin cambio.

 

Sin embargo, hay que hacer notar algunas diferencias que pueden ser encontradas en los protocolos de comunicación en tiempo real de la capa 7 y en los objetos y modelos de ingeniería para la configuración del sistema. Los diferentes conceptos pueden ser subdivididos en "tecnologías de encapsulamiento" (Ehternet/IP, Foundation Fieldbus HSE y Modbus TCP/IP, "conceptos de pasarelas y Proxy" (ProfiNet e Interbus) y otro sistema completamente nuevo llamado IDA.

 

 

CONCEPTOS DE ENCAPSULAMIENTO

 

El término encapsulamiento se usa para describir el empaquetamiento de una trama de telegrama en un contenedor TCP o UDP. Con todo esto, el telegrama del bus de campo prácticamente invariable es "pegado" en la información del usuario en una trama TCP/UDP antes de ser enviada sobre Ethernet. La ventaja es que la culminación de las especificaciones no requerirá mucho desarrollo. Los primeros dispositivos comerciales están disponibles y en uso. También será fácil proveer la compatibilidad hacia abajo con los buses de campo en los que están basados; podríamos decir que Ehternet puede ser vista como una nueva tecnología de transmisión que puede ser usada como una "alternativa a" o "en combinación con" los buses de campo establecidos.

 

En la figura siguiente, Ethernet/IP utiliza el protocolo CIP que ya es reconocido por DeviceNet y ControlNet, los telegramas CIP son empacados en contenedores TCP/UDP antes de ser transferidos a Ehernet.

 

 

La desventaja del encapsulamiento es que se tiene un protocolo con menor eficiencia. Los encabezados Ethernet son más largos que la información de usuario; de acuerdo con esto, el encapsulamiento es preferible para enviar gran cantidad de información (por ejemplo, programas) en lugar de palabras simples (por ejemplo, información de entrada/salida).

 

 

CONCEPTOS DE PASARELA (GATEWAY) Y PROXY

 

Aquí el principal objetivo es integrar los segmentos, los buses de campo en los segmentos Ethernet Industrial. Esto es implementado mediante una pasarela o traductor de protocolo o un servidor Proxy, la principal ventaja es que los buses de campo existentes pueden ser utilizados en el futuro; sin embargo, la desventaja son las redes heterogéneas con sistemas de configuración diferentes y limitado comportamiento en tiempo real.

 

Uno de los propulsores de esta filosofía es Profinet (ver'figura siguiente), aquí una red PROFIBUS es conectada a una red basada en Ethernet a través de un traductor de protocolos (pasarela).

 

 

SISTEMAS EN TIEMPO REAL

 

La Interfase de Automatización Distribuida (IDA por sus siglas en inglés) es un planteamiento completamente nuevo. IDA utiliza el sistema de comunicación NDDS, que está basado en un modelo publicador/suscríptor y provee un amplio rango de poderosos servicios de aplicación. Las aplicaciones publican la información utilizando comunicación broadcast o multicast y suscribe la información que requieren a través de la red. La comunicación entera es completamente anónima ya que ni el publicador ni el suscriptor necesitan saber quién necesita la información.

 

 

CONCLUSIÓN

 

Las tendencias indican que los actuales buses de campo seguirán siendo usados; es más, una única norma para la comunicación en tiempo real sobre Ethernet Industrial es improbable y al parecer condenada al fracaso. Las iniciativas de normalización, como IAONA, son muy importantes ya que apuntan a minimizar las diferencias entre las redes Ethernet venideras.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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