Industrial Ethernet ( IE ) es el uso de Ethernet en un entorno industrial con protocolos que proporcionan determinismo y control en tiempo real. [1] Los protocolos para Ethernet industrial incluyen EtherCAT , EtherNet / IP , PROFINET , POWERLINK , SERCOS III , CC-Link IE y Modbus TCP . [1] [2] Muchos protocolos Ethernet industriales utilizan una capa de control de acceso a medios (MAC) modificada para proporcionar baja latencia y determinismo. [1] Algunos microcontroladores como Sitara proporcionar soporte de Ethernet industrial.
Industrial Ethernet también puede referirse al uso de protocolos Ethernet estándar con conectores resistentes e interruptores de temperatura extendidos en un entorno industrial , para automatización o control de procesos . Los componentes utilizados en las áreas de proceso de la planta deben diseñarse para trabajar en entornos hostiles de temperaturas extremas, humedad y vibración que superen los rangos de los equipos de tecnología de la información destinados a la instalación en entornos controlados. El uso de variantes de Ethernet de fibra óptica reduce los problemas de ruido eléctrico y proporciona aislamiento eléctrico.
Algunas redes industriales enfatizaban la entrega determinista de los datos transmitidos, mientras que Ethernet usaba la detección de colisiones, lo que dificultaba la estimación del tiempo de transporte de los paquetes de datos individuales con el aumento del tráfico de la red. Normalmente, los usos industriales de Ethernet emplean estándares de dúplex completo y otros métodos para que las colisiones no influyan de manera inaceptable en los tiempos de transmisión.
Entorno de aplicación
El uso industrial requiere la consideración del entorno en el que debe funcionar el equipo. El equipo de fábrica debe tolerar un rango más amplio de temperatura, vibración, contaminación física y ruido eléctrico que el equipo instalado en armarios de cableado dedicados a tecnología de la información . Dado que el control de procesos críticos puede depender de un enlace Ethernet, el costo económico de las interrupciones puede ser alto y, por lo tanto, la alta disponibilidad es un criterio esencial. Las redes de Ethernet industrial deben interactuar con los sistemas actuales y heredados, y deben proporcionar un rendimiento y capacidad de mantenimiento predecibles. Además de la compatibilidad física y los protocolos de transporte de bajo nivel, un sistema Ethernet industrial práctico también debe proporcionar interoperabilidad de niveles superiores del modelo OSI . Una red industrial debe brindar seguridad tanto contra intrusiones desde fuera de la planta como contra uso involuntario o no autorizado dentro de la planta. [3]
Cuando una red industrial debe conectarse a una red de oficina o redes externas, se puede insertar un sistema de firewall para controlar el intercambio de datos entre las redes. Esta separación de la red preserva el rendimiento y la confiabilidad de la red industrial.
Los entornos industriales suelen ser mucho más duros, a menudo sujetos a rociadores de aceite, rociadores de agua y vibraciones físicas, por lo que a menudo Ethernet industrial requiere un conector más resistente y hermético en uno o ambos extremos del cable Cat-5 o Cat-6 , como el M12 conectores o conectores M8, en lugar de los conectores 8P8C que se utilizan con mucha frecuencia en hogares y empresas. [4] [5]
Ventajas y dificultades
Los controladores lógicos programables (PLC) se comunican mediante uno de varios posibles protocolos abiertos o patentados, como EtherNet / IP , Modbus , Sinec H1 , Profibus , CANopen , DeviceNet o FOUNDATION Fieldbus . La idea de utilizar Ethernet estándar hace que estos sistemas sean más interoperables .
Algunas de las ventajas sobre otros tipos de redes industriales incluyen:
- Mayor velocidad, de 9,6 kbit / s con RS-232 a 1 Gbit / s con Gigabit Ethernet
- Capacidad para utilizar cables Cat5e / Cat6 ubicuos
- Opción de utilizar fibra óptica para aumentar la distancia.
- Capacidad para utilizar hardware de red estándar para comunicaciones por cable e inalámbricas
- Posibilidad de tener más de dos nodos en enlace, lo cual era posible con RS-485 pero no con RS-232
- Posibilidad de utilizar arquitecturas peer-to-peer en lugar de cliente-servidor .
- Mejor interoperabilidad
Las dificultades de utilizar Ethernet industrial incluyen:
- Migrar sistemas existentes a un nuevo protocolo
- El rendimiento en tiempo real puede verse afectado por los protocolos que utilizan TCP
- Complejidad adicional asociada con la tecnología de red
- El tamaño mínimo de trama de Ethernet es de 64 bytes, mientras que los tamaños de datos de comunicación industrial típicos pueden estar más cerca de 1 a 8 bytes. Esta sobrecarga de protocolo afecta la eficiencia de la transmisión de datos.
Ver también
- Red de computadoras
- Sistema de control distribuido
- Bus de campo
- Interfaz hombre-máquina
- Modbus
- Control de procesos
- Controlador lógico programable
- SCADA
- Protocolo de redundancia paralela
- Protocolo de redundancia de medios
Referencias
- ↑ a b c Lin, Zihong (2018). Una mirada al interior de los protocolos de comunicación Ethernet industrial (Rev. B) (PDF) . Instrumentos Texas.
- ^ Zurawski, Richard (2014). Manual de tecnología de la comunicación industrial, (segunda ed.). Prensa CRC. ISBN 978-1482207323.
- ^ Perry S. Marshall, John S. Rinaldi (2004). Cómo planificar, instalar y mantener redes Ethernet TCP / IP . ES UN. ISBN 1-55617-869-7 . págs. 1–4.
- ^ "Guía de campo: conectividad Ethernet industrial" . 2017.
- ^ Dietmar Röring. "Sistemas de conexión Ethernet M12 versus RJ45" . 2014.
enlaces externos
- Grupo asesor de Ethernet industrial
- Lammermann.eu: Ethernet como tecnología en tiempo real