Distribución descentralizada de conexiones Ethernet directamente en la máquina

Switches de alta velocidad gestionados con protección IP67 ofrecen una máxima transmisión de datos, tiempos de enlace muy rápidos y redes de Ethernet industrial seguras.

Distribución descentralizada de conexiones Ethernet directamente en la máquina
Switch gestionado de alta velocidad TBEN-L-SE-M2 de Turck con protección IP67.

A las redes de datos se las comparan muchas veces con el tráfico de ruta. Los cables son carreteras y autopistas, mientras los switches representan cruces y empalmes. La tarea del switch es combinar los datos de distintas estaciones Ethernet en un cable principal. Por lo general, el cable principal puede transportar más datos por segundo que las líneas de alimentación individuales.

Al igual que el tráfico de ruta, el tráfico de datos también crece constantemente. Este crecimiento se puede ver tanto en la informática (IT) de oficina como en redes individuales y tecnología de operaciones (OT).

La convergencia de OT y TI también está impulsando el crecimiento de las corrientes de datos, que deben ser ordenadas y distribuidas mediante switches, que pueden ser pasivos o ‘no gestionados’ y activos o ‘gestionados’. Mientras los switches no gestionados básicamente sólo combinan cables, los switches gestionados controlan activamente el flujo de datos, lo priorizan, asignan direcciones IP si es necesario, establecen conexiones redundantes y aseguran el acceso a redes utilizando firewalls.

 

Cableado eficiente con un switch IP67

La descentralización de la tecnología de automatización ‘fuera del gabinete’ que promueve Turck permite que, además de los módulos convencionales de E/S para conexión de señales digitales o analógicas o dispositivos IO-Link a redes Ethernet, también queden liberados del gabinete de control los controladores y los convertidores de lenguajes Ethernet.

Las ventajas de cableado y flexibilidad que aporta la instalación descentralizada sin gabinete se aplica también a los switches. Ya no hay necesidad de enrutar individualmente cables Ethernet a las estaciones desde el gabinete de control, ya que sólo se los enruta en la máquina a las estaciones en los últimos metros. De acuerdo a la topología del sistema, el posicionamiento descentralizado de los switches ahorra un considerable trabajo de cableado.

Por supuesto que no todos los sistemas requieren un switch o varios switches en la máquina. Conectar estaciones con estructuras lineales es claramente un importante beneficio de las redes de fieldbus y Ethernet. Sin embargo, en muchos casos, se requiere una estructura estrella, para lo cual es necesario un switch. De manera similar, se requieren varios puertos para tener redundancias de anillo.

Otra razón tiene que ver con los crecientes requerimientos de disponibilidad de las máquinas. Las estructuras anillo o estrella ofrecen el mayor nivel de confiabilidad. Con estructuras estrella, cada estación está conectada a un puerto separado del switch.

Además, es imposible implementar distintas estructuras de línea por medio de switches de acuerdo con la arquitectura de cada máquina y aplicación en particular.

 

Backbone de alta velocidad de 1 Gbit/s y asignación de direcciones IP en base a puertos

El nuevo switch de 10 puertos de Turck en su diseño de módulos de bloques TBEN-L ofrece 100 Mbit/s en ocho puertos y 1 Gbit/s en dos puertos de backbone de alta velocidad. El switch con su diseño robusto IP67 responde de manera óptima a los requerimientos de las aplicaciones industriales de alta performance en entornos difíciles. Los usuarios pueden asignar direcciones IP a las estaciones por puerto o centralmente por medio del servidor web del switch, lo que le ahorra al usuario la necesidad de configuraciones separadas para cada estación individual.

En caso de constructores de máquinas en serie y usuarios que integran máquinas en redes de mayor nivel, el switch con enrutamiento NAT ofrece la posibilidad de asignar direcciones IP de proxy y, por lo tanto, evitar la duplicación de direcciones IP en redes. El firewall embebido garantiza el intercambio gestionado y sobre todo seguro de datos para la integración.

 

Cambios de herramientas de alta velocidad con tiempos de enlace rápidos por debajo de 150 ms

Un tiempo de enlace rápido es un requerimiento que muchos switches no pueden cumplir. La capacidad de establecer conexiones a estaciones en el menor tiempo posible es mucho más crítico en automatización industrial que en otras aplicaciones. Estas conexiones se deben concretar en fracciones de segundo.

Si hay un switch entre el controlador y la estación, el despliegue de una herramienta no sólo depende del tiempo de puesta en marcha de la estación Ethernet en la herramienta sino también del tiempo de enlace del switch. La tecnología de enlace rápido del switch TBEN-L permite que el cambio de herramienta se realice en menos de 150 milisegundos.

 

Multicast, desconexión de carga y 8…30 V para equipos móviles

El mundo de los equipos móviles no piensa automáticamente en switches. Los switches se utilizan, por ejemplo, para conectar las cámaras IP que se encuentran cada vez más en la automatización de máquinas agrícolas. En estas aplicaciones, las imágenes de las máquinas en las cámaras se deben gestionar mediante un switch y ser enviadas al controlador.

La capacidad multicast del switch TBEN-L permite instalar varias pantallas para mostrar video sin latencia y con un ancho de banda optimizado. El amplio rango de tensión de entrada de 8…30 V es indispensable cuando se usan en dispositivos con una red incorporada de 12 V.

Por su parte, la capacidad de desconexión de carga del switch permite verificar que el switch puede compensar picos de tensión en el momento de desconectar la tensión.

  Asimismo, es sabido que las estaciones Ethernet pueden enviar solicitudes de broadcast dirigidas a todas las estaciones de una red, lo que suele llevar los switches y otros dispositivos a los límites de sus capacidades. La protección integrada por tormentas de broadcast reduce estas clases de picos de carga de red.

Las redes virtuales también pueden ser configuradas para control vía dominios de broadcast. Estas VLANs se pueden usar entonces como redes individuales y configuradas con anchos de banda específicas a cada VLAN en particular. De esta forma, las solicitudes de broadcast sólo son funcionales en la LAN virtual.

Las VLANs también se pueden usar para separar datos de producción y de gestión, lo que, a su vez, protege eficazmente la disponibilidad y la seguridad de la red de producción. El monitoreo de la carga de red del switch permite que todos los puertos puedan diagnosticar las sobrecargas inminentes de manera temprana y facilitar intervenciones predictivas.

 

Conclusión

La combinación de tipos de protección hasta IP69K y un backbone de alta velocidad con dos puertos Gbit/s es ideal para aumentar las tasas de transmisión de datos en redes industriales.

Con tiempos de enlace rápidos por debajo de 150 milisegundos, el switch ofrece las mayores tasas de ciclo para cargadores de herramientas en tecnología robótica.

El usuario también puede beneficiarse de distintas funciones destinadas a la organización segura y eficiente de redes de Ethernet industrial.

El firewall integrado ofrece protección bidireccional contra un acceso no autorizado, aumentando confiablemente la seguridad en IIoT. A lo que se suma la capacidad de enrutamiento NAT o la posibilidad de configurar LANs virtuales.

 

Preparado en base a una presentación de Aurel Buda, director de automatización de fábrica en Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.

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