Se puede dar por terminada la Guerra del Fieldbus?

Se puede dar por terminada la Guerra del Fieldbus?

 

Muchos piensan que la famosa Guerra del Fieldbus ha finalizado. Argumentos no les faltan. En definitiva, habrá un único estándar de comunicación universal compatible con todos. Todos los dispositivos serán interoperables y los fabricantes podrán configurarlos sin problemas, con conformidad probada y certificada.

Por lo tanto, no habrá problemas de versiones – al menos, todas las versiones serán completamente compatibles con las versiones anteriores.

La performance tampoco sería un problema, ya que la nueva tecnología es mucho más rápida que todas las existentes. La implementación de los dispositivos será fácil de realizar simplemente usando chips estándar, basados en estándares de informática.

Y esto también explica la reducción de costos. El know-how informático ya no será necesario para la puesta en marcha mientras la ciberseguridad dejará de ser un desafío, ya que los datos del proceso estarán encriptados y cada sensor tendrá un certificado que se actualiza por sí mismo automáticamente.

Por su parte, las organizaciones de fieldbus serán obsoletas, ya que habrá un solo estándar. Y no hay que olvidarse que, a fines de 2019, estarán disponibles los productos necesarios y las plantas podrán implementar el nuevo estándar. Todo esto gracias a la OPC Foundation y a su nueva iniciativa Field Level Communications (FLC).

Este es, aproximadamente, el sueño actual que muchos promueven como realidad. En definitiva, todos los principales protagonistas del mundo de la automatización son parte de esa iniciativa. ¿Podría haber algo mejor que eso?

Sin embargo, algunos, como por ejemplo el Dipl.-Ing. Martin Rostan, director ejecutivo de EtherCAT Tech­no­logy Group, no piensan que esto sea tan así. Consideran que las expectativas puestas en OPC UA y TSN están infladas. Además, el sistema estará disponible tan sólo recién en algunos años.

 

¿Cuál es la realidad?

Antes que nada, cabe aclarar que el FLC Steering Committee está integrado por 23 empresas que cubren gran parte del mercado actual de automatización, pero con intereses completamente diferentes.

Hay cuatro grupos. El primer grupo está integrado por los perdedores de la última guerra de fieldbus. Sus soluciones de Ethernet industrial no fueron aceptadas, de modo que actualmente están buscando un sucesor.

El segundo grupo piensa que OPC UA es una tecnología adecuada para la comunicación entre controles, pero está a favor de otro sistema de bus por debajo del control, y seguramente no renunciará a ese sistema por OPC FLC.

El tercer grupo quiere vender componentes y chips a los demás y es lógico que tenga muy poco interés en un sistema que crece en base a componentes de informática estándar.

Y hay un cuarto grupo, probablemente el más grande, que confía en que algo bueno pueda ocurrir… ¿Quiénes pertenecen a qué grupo?

Hasta ahora, Beckhoff y KUKA han dicho claramente que adhieren a OPC como estándar de comunicación abierto, pero que, por supuesto, seguirán usando EtherCAT por debajo del controlador para E/S y control de movimiento. Parece ser que Siemens, Rockwell y Mitsubishi irán por el mismo camino.

Es inimaginable pensar que esas empresas dejen su arquitectura de sistema y sacrificar sus tecnologías de Ethernet industrial, tales como PROFINET, EtherNet/IP y CC-Link IE, en el altar de FLC.

Desde el punto de vista del usuario, eso es bueno. La competencia tecnológica entre sistemas es clave para impulsar las tecnologías.

 

Hablando de performance

El cuento de hadas de que OPC UA con TSN es 18 veces más rápido que todos los sistemas existentes no convence repitiéndolo una y otra vez. Según Martin Rostan, lo cierto es que, en todos los escenarios de control de máquina, incluso un solo segmento EtherCAT 100 Mbit/s puede alcanzar tiempos de comunicación más cortos que las redes Gigabit Ethernet actualizadas con elementos TSN.

Es decir que, independientemente del protocolo utilizado y en el supuesto optimista (y no estándar) de que TSN viene con conmutación ‘cut-through’, dividiendo el segmento EtherCAT, EtherCAT 100 Mbit/s supera claramente a todos los sistemas TSN Gbit/s.

¿Qué usuario podría preferir una capa física Gigabit para accionamientos, E/Ss y sensores si puede tener una mejor performance (o tan sólo suficiente) con una base de 100Mbit/s? Por esta razón, el concepto TSN de ETG (EtherCAT Technology Group) y la futura tecnología EtherCAT G combinan un backbone Gbit/s con dispositivos de campo EtherCAT 100 Mbit/s, que permanece inalterable.

Además, con TSN es dable esperar un nuevo nivel de complejidad. Por ejemplo, en este momento, el concepto OPC TSN se basa en siete estándares IEEE 802.1 y ya ha producido siete estándares adicionales. El estándar IEEE 802.1 Q por sí solo tiene 2.000 páginas. La misma OPC UA contiene 14 estándares con tres extensiones recientemente incorporadas.

No hay que olvidarse de que los dispositivos deben ser testeados para verificar su conformidad con todos esos estándares de manera amplia. En cambio, los estándares de fieldbus de hoy en día son casi delgados. No es de extrañar entonces que, a diferencia de los fieldbuses, no haya expertos que conozcan toda la arquitectura.

Esto lleva a estabilidad y control de versiones. Martin Rostan sugiere implementar OPC FLC 'paso a paso'; Los módulos de tecnología que se pierden podrían ser 'recargados' simplemente en el campo.

Un ejemplo: al conductor de un coche Tesla podría resultarle bastante cómodo encontrar una nueva característica en el sistema de asistencia al conductor cuando sube a su automóvil por la mañana, pero los frenos, las luces y el volante deben estar allí desde el primer momento. No es posible recargar el hardware. Y actualizar las características del sistema mediante actualizaciones de firmware en el campo sólo sirve la mitad de manera confiable, siempre y cuando todos los dispositivos provengan de la misma empresa.

Pero, ¿es esto lo que realmente se quiere?

 

Lo que hay de cierto

Con EtherCAT, aunque con el tiempo se han incorporado muchas nuevas funciones, sólo hay una versión del protocolo. Los dispositivos actuales pueden operar sin problemas en plantas instaladas en 2004. Además, la interoperabilidad con EtherCAT no es un sueño del futuro, sino que ha sido probada miles de veces.

Al igual que la variedad de dispositivos disponibles, los más de 2.000 fabricantes registrados de dispositivos EtherCAT envían una señal más que evidente. Mientras tanto, el 94% de los proveedores de automatización que están en el OPC FLC Steering Com­mittee ofrecen productos EtherCAT ya disponibles hoy en día y probados en el campo.

 

Lo que muestra la experiencia

Según Martin Rostan, todo lleva más tiempo de lo esperado al comienzo. Mucho más. Incluso en un futuro previsible, nada en serio se puede afirmar sobre TSN. El estándar IEEE, que tiene que ver con la sincronización en el tiempo y, por lo tanto, con todas las demás funciones en tiempo real, está de nuevo en fase de discusión. El concepto de configuración independiente del proveedor está en una etapa muy preliminar. Los primeros chips TSN para dispositivos con características preliminares recién se mostraron en la feria Embedded World en febrero de este año. Allí también se hablaba de algunos chips multipuerto, pero todavía no hay noticias de switches TSN en el mercado.

Pero esto realmente no importa tanto, ya que faltan muchas cosas en cuanto a software. OPC UA PubSub fue lanzado en 2018 y ha sido modificado por una enmienda este año, pero hasta hoy no hay gestión de red ni perfiles de dispositivo.

La especificación OPC UA for Devices (DI) no es un perfil de dispositivos, sino que describe cómo se lo puede escribir. Hasta ahora no hay un perfil de E/S ni tampoco perfiles para dispositivos de E/S o accionamientos modulares. Además, se debe construir primero todo el ecosistema: soporte y capacitación, pruebas de conformidad y certificación, etc.

En combinación con TSN (Time Sensitive Networking), se llegará a un nivel de performance suficiente en algunas aplicaciones del estándar actual. Y descartará a algunos de los perdedores de la guerra del fieldbus, pero no a los ganadores, que son aceptados y utilizados en todo el mundo por buenas razones técnicas. Y esto es lo mejor para los usuarios.

En este sentido, el éxito de EtherCAT no está en la gran cantidad de empresas que lo soportan, sino que lo soportan por ser tecnológicamente convincente. No está claro entonces cuál es la ventaja de una caja OPC FLC TSN IP65 con 8 entradas digitales y conectores M8 de 8 polos todavía no estandarizados y un balance de energía desfavorable debido a Gbit/s Ethernet versus un dispositivo EtherCAT, que incluso es más rápido hoy en día.

El potencial de TSN es considerablemente mayor para la conexión en red de líneas de producción, donde los controles sincronizados y los bajos tiempos de latencia permiten coordinar mucho mejor las interacciones entre máquinas. Es allí donde mejor responden las tecnologías TSN y donde serán utilizadas por EtherCAT.

 

Preparado en base a una presentación del Dipl.-Ing. Martin Rostan, director ejecutivo, EtherCAT Technology Group.

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