Reinventando el switch Ethernet no gestionado…

La nueva serie de switches no gestionados FL SWITCH 1000 de Phoenix Contact ofrecen un factor de forma compacto, velocidades de gigabit, priorización de tráfico del protocolo de automatización y opciones de instalación flexibles.

Las redes de hoy en día tienen más dispositivos que nunca, lo que genera un tráfico de red más pesado. FL SWITCH 1000 cuenta con priorización de protocolo de automatización (APP), lo que facilita la priorización del tráfico más importante. Las comunicaciones industriales de misión crítica, tales como EtherNet/IP, PROFINET, Modbus/TCP y BACnet, son las primeras en ser enviadas a través de la red.

Los primeros modelos gigabit y Ethernet rápido ofrecen distintos anchos de banda para una gran variedad de industrias. Con la ayuda de un único accesorio de montaje, la serie FL SWITCH 1000 también se puede montar de forma plana en riel DIN, lo que permite su uso en gabinetes de pequeño tamaño o planos con poco espacio.

Gracias a Energy Efficient Ethernet, estos switches también se destacan por un reducido consumo de energía.

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.

Comunicación  confiable desde el sensor hasta la nube
Conectores para SPE de Phoenix Contact.

 

En los últimos 20 años, Ethernet ha estado incursionando cada vez más en el piso de fábrica como principal medio para conectar sistemas de automatización y transmitir datos de campo a la red. Allí, una tecnología Ethernet uniforme desde el sensor hasta la nube requiere nuevas tecnologías con componentes estandarizados, de costo económico y que ahorren espacio. También se debe tener en cuenta la extensión de los sistemas existentes de fieldbus al nivel de proceso con soluciones de comunicación transparentes.

La actual tecnología Ethernet es demasiado compleja y sobredimensionada en un gran número de aplicaciones industriales. Por ejemplo, los actuales conectores RJ45 y cables Ethernet no son adecuados para conectar componentes de sensores sencillos a nivel de campo.

La encapsulación hasta el sensor es una tarea compleja, costosa y muchas veces no es factible por razones tan sólo de espacio. A lo que hay que sumar la necesidad de cableado de dos o cuatro pares y la longitud máxima de cable de 100 m, que a veces resulta demasiado corta.

La solución pasa por un estándar de Ethernet simplificado que deliberadamente no llega a las elevadas velocidades de transmisión de datos del mundo informático, sino que combina grandes longitudes de cable con un diseño compacto y un cableado sencillo y robusto. Esta solución se llama SPE (Single Pair Ethernet).

 

¿Por qué SPE y por qué ahora?

Los protocolos de Ethernet industrial, tales como Modbus TCP/IP, EtherCAT, EtherNet/IP y PROFINET, han mejorado considerablemente la comunicación en los niveles de enrutamiento y supervisión, pero gran parte de la comunicación dispositivo a dispositivo a nivel de campo y a nivel de E/S se ha basado durante mucho tiempo en los protocolos tradicionales de field­bus. Estos protocolos tales como PROFIBUS, AS-Interface, Modbus, CANOpen, DeviceNet, CC-Link e IO-Link, por lo general, requieren múltiples instalaciones de cableado segregado y propietario.

Los protocolos tradicionales de fieldbus siempre se han destacado por su transferencia sensible al tiempo y determinismo para garantizar que se envía y recibe la información correcta cuando y donde sea necesario, lo cual es un aspecto crítico para la comunicación en aplicaciones de control y automatización industrial. Dentro de este contexto, el desarrollo de TSN (Time-Sensitive Networ­king) por IEEE aborda estas necesidades mediante sincronización de tiempo y comunicación determinística sobre Ethernet estándar.

Ante los grandes aumentos en el número de sensores y actuadores a nivel de campo y E/S y la creciente demanda de más información, los protocolos tradicionales de fieldbus se están convirtiendo rápidamente en un cuello de botella en el entorno de automatización, al no llegar a 10-12 Mbps con longitudes de enlace limitadas. A medida que más enlaces se van integrando en sistemas de automatización y maquinaria, los voluminosos cables de fieldbus empiezan a ocupar demasiado espacio con una instalación costosa y en cierta forma complicada.

Con el advenimiento de SPE, junto con la capacidad de TSN, ha llegado el momento de tener una sola red Ethernet estándar de extremo a extremo y una comunicación totalmente digitalizada. De esta forma, el usuario final consigue importantes beneficios al disponer de enormes cantidades de sensores, actuadores y módulos de E/S a nivel de campo, alimentando datos desde el campo a PLCs, sistemas MES y en la red principal de empresa a la nube de manera simultánea en tiempo real.

 

Comunicación  confiable desde el sensor hasta la nube

 

Ventajas de SPE

Con una sola red Ethernet desde el sensor hasta la nube, SPE y TSN permiten controlar todos los componentes conectados en red para promover la implementación de IIoT en el entorno industrial. También apuntan a reducir el CapEx en un 80% mientras brindan ahorros operativos a largo plazo gracias a un buen número de beneficios:

  • Cables compactos y más livianos con un 50% menos de peso y espacio ocupado en comparación con los cables de fieldbus tradicionales, ahorrando espacio en robots y en paredes y pisos, además de aceptar una infraestructura más ordenada y definida y reducir los requerimientos de alimentación y control de temperatura.
  • Instalación más rápida y más fácil que reduce costos de material y mano de obra en nuevas plantas, facilitando la integración de dispositivos de campo, sensores y actuadores en el entorno Ethernet existente sin necesidad de gateways e interfaces adicionales.
  • Potencial para un alcance 10 veces mayor y cobertura de dispositivos que soporta 10 Mbps a distancias de hasta 1.000 metros y una performance de transmisión 10 veces superior con opciones ya existentes para 1 Gbps y multi-gigabit en el horizonte.
  • Topologías de bus sin líneas de alimentación adicionales vía segmentos cortos de enlaces multidrop combinados con Power over Data Lines (PoDL).
  • Distribución de línea pasiva, simple y económica con la posibilidad de compartir cables, donde el cable común de par trenzado acepta cuatro canales SPE en un mismo cable.
  • Cable y conectividad conocidos basados en estándares con interfaces de conector M8 y M12 intercambiables tipo enchufable que cumplen con M2I2C2E2/M3I3C3E3.

 

Rápido crecimiento

SPE fue impulsada principalmente por la industria automotriz por su necesidad de cables de menor tamaño, más livianos y alto ancho de banda. Los primeros estándares de SPE, tales como 1000BASE-T1 (2015 IEEE 802.3bw) y 1000BASE-T1 (2016 IEEE 802.3bu), incluían TSN con una baja latencia determinística y PoDL para alimentación remota de dispositivos.

El mundo de automatización industrial y de procesos tomó nota de estos logros de SPE, formándose entonces el grupo IEEE P802.3cg 10 Mbps Single-Pair Ethernet Task Force, cuyo objetivo es desarrollar 10BASE-T1S de corto alcance para soportar 10 Mbps a una distancia de al menos 15 metros y 10BASE-T1L de largo alcance a una distancia de al menos 1.000 metros, que son una alternativa atractiva a los tradicionales protocolos de fieldbus y resultan ideales para conectar dispositivos IIoT e IoT de baja velocidad. Actualmente está en desarrollo SPE multi-giga (2.5, 5 y 10 Gbps).

La demanda del mercado, combinada con el desarrollo de los estándares, sin duda que se traducirá en un futuro muy brillante para SPE, lo que permitirá a Ethernet industrial superar las comunicaciones tradicionales de fieldbus en los próximos cinco años.

Conectores para transmisión universal de datos hasta el último metro

Ethernet es el principal protocolo de comunicación para LANs a nivel de empresa y de operaciones. Con el advenimiento de Single Pair Ethernet (SPE), Ethernet llega ahora a nivel de campo.

Como ejemplo, Phoenix Contact ofrece conectores compactos para dispositivos y cables según el estándar SPE. Las interfaces SPE estandarizadas resultan ideales para una transmisión de datos eficiente en automatización de fábricas y procesos. De este modo, el cableado optimizado y específico a la aplicación se convierte en base para la conexión en red a prueba del futuro desde el campo hasta la nube.

Como ventajas que ofrecen estos conectores se puede mencionar:

  • A prueba del futuro – Conectores y cables normalizados según IEC 63171-2 (IP20) e IEC 63171-5 (IP67);
  • Amplia gama de aplicaciones – Alcances hasta 1.000 m, tasas de transmisión de datos de hasta 1 GBit/s y alimentación de hasta 50 W;
  • Cableado eficiente – Plug & Play, incluso en infraestructuras de cableado existentes;
  • Compactos – Caras enchufables para puertos individuales o múltiples puertos que aceptan elevadas densidades de empaquetado;
  • Fácil integración – Versiones de conectores macho y hembra para sensores inductivos establecidos y conexiones aéreas.

Una cara enchufable estandarizada facilita la conexión en red sin barreras entre una gran variedad de componentes, cables y conectores. Al respecto, Phoenix Contact ha promovido el desarrollo de una cara enchufable estandarizada con conectores IP20 hasta IP6x.

Conectores para transmisión universal de datos hasta el último metro

Para el cableado de edificios, la cara enchufable M1 I1 C1 E1 según IEC 63171-2 permite conectar en una infraestructura pasiva existente un número de equipos hasta cuatro veces superior.

Conectores para transmisión universal de datos hasta el último metro

En aplicaciones industriales, incluso difíciles, se ha impuesto la cara enchufable M2/3 I2/3 C2/3 E2/3 según IEC 63171-5. La cara enchufable se puede integrar en todas las versiones de conectores estandarizados del mercado.

La abreviatura MICE describe las condiciones externas de una interface Ethernet, donde M es robustez mecánica, I se refiere a las propiedades IP, C es la resistencia química y climática y E es la seguridad electromagnética.

SPE System Alliance

Junio 16, 2020

SPE System Alliance

Las empresas Phoenix Contact, Weidmüller, Reichle & De-Massari (R&M), Fluke Networks y Telegärtner decidieron juntar sus respectivas experticias en SPE (Single Pair Ethernet) y conformar una alianza para garantizar el intercambio de este conocimiento a fin de impulsar el desarrollo de SPE en el mundo de IIoT.

Esta alianza colabora en los desafíos tecnológicos que se plantean a la hora de implementar SPE en aplicaciones IIoT y en el desarrollo más rápido y más confiable de sus propios productos en tecnología de conexiones, estandarización e incuso soluciones de cable.

Los miembros más recientes de SPE System Alliance son Datwyler, Kyland, Microchip Technology, Rosenberger, SICK, O-Ring, Draka/Prysmian Group y University 4 Industry.

Ethernet como facilitador

 

Internet of Things (IoT) e Industrial IoT (IIoT) no identifican específicamente Ethernet en sus denominaciones, pero nadie duda de que es un facilitador clave para que los conceptos involucrados se hagan realidad. Como ocurre con tantas otras cosas, la mayoría de las personas que usan la tecnología no tienen idea de cómo funciona, pero nosotros, como profesionales de la automatización, no somos tan afortunados, ya que no sólo tenemos que diseñar, construir y mantener estos sistemas, sino que, además, debemos hacerlo sin interrumpir el servicio, lo que hace que el mantenimiento y la actualización sean todo un desafío.

Para poder conectarse a cualquier cosa y en cualquier lugar, también es inevitable que al menos una parte de la red sea wireless. La forma de una red wireless dependerá en gran medida de los requerimientos de ancho de banda y de la distancia entre nodos. En aplicaciones con mayor ancho de banda y distancias intermedias, Ethernet wireless (Wi-Fi) tendrá su lugar en la ecuación.

La mayoría de nosotros ahora damos por hecho la presencia de Ethernet wireless, y esperamos poder acceder con suficiente ancho de banda en casi cualquier lugar. La tecnología wireless se ha vuelto tan confiable en el entorno no industrial que muchas casas y pequeñas oficinas ya no funcionan con cobre (es decir, cable CAT5e), a menos que, por supuesto, se trate de alimentación a través de Ethernet (PoE) y la fuente de alimentación del dispositivo. Simplemente hay que conectar todo a la red Wi-Fi.

Lamentablemente, el entorno de planta, con sus ‘cañones de acero’ fijos y móviles, las fuentes de emisión EMI/RFI por la presencia de equipos de media y alta tensión, una elevada humedad y altas y bajas temperaturas no es tan amigable como el de una casa de familia. Afortunadamente, los últimos estándares 802.11 admiten ahora y aprovechan el enrutamiento de múltiples rutas, por lo que el efecto de esos cañones de acero ya no incide tanto en la confiabilidad general.

Por supuesto que los sistemas de control deben tener una conexión de extremo a extremo con los datos correctos que van y vienen del lugar correcto en el momento justo, utilizando una red inherentemente no determinística. Lograr que todos los paquetes y la información se muevan a través de los sistemas es responsabilidad de las capas de mayor nivel del marco de conexión en red. Sin embargo, al igual que ocurre con cualquier señal de control, si Ethernet, o sea la capa física, no es confiable, los protocolos y los mensajes no serán confiables.

En consecuencia, el rol del arquitecto de sistemas es cada vez más importante a la hora de garantizar que los nuevos diseños de sistemas incorporen las características necesarias para tener la conectividad necesaria de extremo a extremo entre los distintos nodos y protocolos. Al integrar un sistema nuevo y otro ya existente, comprender las posibles interacciones entre los distintos elementos de la red hace que este rol sea aún más crítico. La mayoría de los arquitectos de sistemas entienden las redes de negocio y los sistemas asociados, pero, debido al número relativamente pequeño de redes de control, es poco probable que una persona que no pertenezca al proveedor del sistema de control pueda considerar todos los vericuetos del sistema a la hora de implementar una red robusta y confiable.

El sistema resultante debe estar diseñado para grandes cargas de tráfico entre ciertos nodos (es decir, para actualizar HMI), así como para conexiones analógicas o serie más lentas y gateways, además de, por supuesto, confiabilidad y ciberseguridad.

Una arquitectura de sistema bien diseñada debe desempeñarse bien tanto para las cargas actuales como para las cargas futuras anticipadas. Como sabemos, estimar una carga futura es una situación de ‘mejor adivinanza’, ya que la cantidad de datos que circulan sigue creciendo exponencialmente, no sólo en el mundo de los negocios, sino también dentro del entorno ‘cerrado’ del sistema de control.

El arquitecto también debe estar al tanto de los estándares y capacidades en constante evolución en cuanto a software, hardware, equipos y vulnerabilidades. Teniendo en cuenta todo esto, ¿hay alguna duda de que, si se pudiera utilizar Ethernet y sistemas basados en IP para mover todos los paquetes de datos, seguirán siendo el denominador común?

Ethernet no es un protocolo. Sin embargo, es un facilitador no sólo de los sistemas de control de hoy en día, sino también de los sistema del futuro previsible donde, si la visión del grupo Open Process Automation es correcta, el sistema de control, salvo los equipos de procesamiento de señales de los dispositivos de borde, se basará en módulos de software que se comunican entre sí a través de Ethernet y redes IP.

 

Preparado por Ian Verhappen, gerente senior de proyectos de CIMA.

Beep!

Mayo 24, 2019

Beep (Backplane Ethernet Extension Protocol) de Turck conecta hasta 33 módulos de E/S con tan sólo una dirección IP en redes PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP.

Beep!

El lenguaje conecta al mundo, siempre y cuando nos podamos comunicar en un lenguaje común. Este concepto tan claro y conciso no está limitado a la comunicación entre personas sino también a la industria.

Los controladores y dispositivos de fieldbus suelen utilizar diferentes protocolos en distintos mercados y lugares del mundo. Además de las preferencias específicas, los requerimientos de la aplicación también determinan la elección del protocolo.

Ante la imposibilidad concreta de tener un estándar global uniforme, Turck lanzó en 2012 su tecnología multiprotocolo como una vía única y pragmática para el manejo de distintos lenguajes. Los dispositivos con tecnología Ethernet multiprotocolo son capaces de comunicarse con los tres protocolos Ethernet más comunes, o sea PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP, combinando los tres protocolos en un solo dispositivo.

 

Resolver problemas

Todos los días, la industria se enfrenta a nuevos desafíos. Resolver un problema significa muchas veces descubrir nuevos requerimientos a cumplir.

La tecnología Beep de Turck es una muestra clara de este principio. Con el lanzamiento de sus dispositivos TBEN-S y TBEN-L, Turck ofrece módulos autónomos de fieldbus a los cuales se puede acceder individualmente con una sola dirección IP en la red. Esto es de gran utilidad, ya que permite a los usuarios ahorrar costos en acopladores de fieldbus adicionales y gestionarlos sin el uso de estructuras de sub-bus propietarias. No hay ninguna otra solución de E/S más eficiente, en particular para aplicaciones con una densidad media a baja de E/Ss, tal como ocurre por ejemplo en robots.

Sin embargo, en grandes redes que contienen muchas estaciones, una conexión directa de fieldbus puede llegar a ser una desventaja. En esta clase de instalaciones, las direcciones IP son raras. El número de conexiones que los controladores pueden gestionar también está limitado.

A fin de resolver este problema, Turck ha desarrollado el nuevo protocolo Beep (Backplane Ethernet Extension Protocol), que permite combinar hasta 33 módulos de E/S y hasta 480 bytes de datos de proceso en una subred Ethernet. Este tipo de subred sólo necesita una dirección IP y se comunica a través de una sola conexión con el controlador, sin importar si es una red PROFINET, EtherNet/IP o Modbus TCP.

 

Beep!
Beep está disponible como actualización de firmware en todos los módulos multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y también en los módulos FEN20.

 

Beep simplifica la comunicación

En una red Beep, uno de los módulos actúa como maestro mientas un máximo de 32 módulos adicionales actúan como esclavos. De esta forma, el usuario se beneficia dos veces. En primer lugar, no tiene que adquirir gateways especiales con cableado propietario para establecer las subredes y se reduce el número de direcciones IP, ya que cada módulo de E/S se puede usar como maestro Beep o como esclavo. En segundo lugar, gracias a la disminución de direcciones IP, el usuario puede implementar redes de E/S de gran densidad y conectarlas con controladores de bajo costo a través de un menor número de conexiones soportadas.

Otro beneficio es el hecho de que Beep opera con todos los componentes Ethernet estándar. Además, la configuración es sumamente fácil gracias al servidor web integrado. El usuario define aquí el primer dispositivo en la línea como maestro Beep y los demás son asignados automáticamente como esclavos. El maestro guarda en este caso todos los parámetros de la configuración de los dispositivos.

Si un esclavo ha de ser reemplazado a causa de una falla o cualquier otra razón, esto se consigue simplemente mediante un recambio inmediato, lo cual reduce tiempo de parada y los costos asociados. El nuevo esclavo es detectado automáticamente por el maestro Beep y se le provee los parámetros necesarios. Ya no hace falta una nueva configuración manual.

La configuración debe garantizar que la red Beep esté instalada en una topología lineal. En este caso, el maestro Beep siempre tiene una dirección IP estática mientras los esclavos Beep no tiene asignadas direcciones IP.

Algunas redes Beep también pueden ser operadas en secuencia a lo largo de una línea, estando configuradas de acuerdo al mismo principio: Maestro – Esclavo - … - Maestro – Esclavo. De esta forma se puede implementar una operación que mezcle redes Beep y dispositivos de otros fabricantes sin ningún tipo de problemas.

 

Gran cantidad de productos

Beep está disponible como actualización de firmware en todos los módulos multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y también en los módulos FEN20.

TBEN-L se usa en aplicaciones que requieren dispositivos extremadamente robustos con un alto grado de protección, mientras el módulo FEN20 es uno de los más pequeños módulos de E/S que se instalan en gabinetes de control, ofreciendo un excelente desempeño en aplicaciones descentralizadas con un pequeño número de puntos de E/S. Gracias a sus dimensiones sumamente compactas, FEN20 también es ideal para reconversión de funciones Ethernet en gabinetes de control ya existentes.

TBEN-S combina los beneficios de TBEN-L y FEN20, ofreciendo un diseño robusto con clases de protección IP65/67 e IP69K.

Igual que los demás módulos compatibles con Beep, los módulos TBEN-S son del tipo multiprotocolo, soportando los tres protocolos estándar Ethernet. El protocolo específico es detectado automáticamente, lo que permite a los usuarios conectar los módulos a distintos sistemas de controladores sin ningún tipo de problemas.

Los módulos TBEN-S se destacan por su flexibilidad. Los canales universales de los módulos DXP se pueden usar, por ejemplo, como entradas y salidas sin ninguna configuración. Los módulos analógicos universales pueden procesar señales de termocuplas y termorresistencias como así también señales de corriente y tensión. De esta manera se consigue bajar el número de modelos de dispositivos en stock.

También es importante la tecnología IO-Link, que es una interface digital universal a nivel de sensores/actuadores. Los módulos TBEN-S están disponibles como maestros I/O-Link.

El comisionamiento y el mantenimiento de los módulos son muy fáciles. También son muy sencillos el cableado de los TBEN-S y su integración directa en redes Ethernet industriales.

Se dispone de funciones de diagnóstico por sobretensión, corriente y cortocircuito. Si es necesario reemplazar un dispositivo, la tarea se puede realizar fácilmente y sin una configuración complicada.

 

Multiprotocolo Ethernet

Bajo esta denominación, Turck ofrece gateways de fieldbus y módulos bloque de E/S que combinan tres protocolos Ethernet, o sea PROFINET, Modbus TCP y EtherNet/IP, en un solo dispositivo.

Los dispositivos multiprotocolo pueden operar automáticamente en cada uno de los tres sistemas Ethernet. Los dispositivos multiprotocolo de E/S de Turck detectan el maestro después de la puesta en marcha y se autoajustan automáticamente al protocolo. El acceso de lectura vía Modbus TCP es importante, como así también cuando el controlador es conectado vía PROFINET o EtherNet/IP. De esta manera, las HMIs, los gateways de borde y los sistemas de nube pueden acceder a todos los valores de proceso en paralelo con el PLC.

 

Preparado en base a una presentación de Aurel Buda, gerente de sistemas de automatización de fábrica de Turck.

Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

Las buenas prácticas dictan que los sistemas de control deben diseñarse para mantener las funciones de control de proceso separadas y operacionalmente independientes de las funciones de seguridad. Esto, por lo general, se logra con un controlador para proceso y un sistema separado para seguridad.

La solución de Schneider Electric ofrece más de lo requerido por los estándares de la industria:

  • Capacidad de procesamiento dual para controlar las funciones de seguridad y de proceso en forma independiente.
  • Unifica independientemente la seguridad de planta y el control de proceso para proteger la totalidad del entorno operativo.
  • Minimiza el impacto de una falla del proceso en la seguridad de la planta, su personal y sus bienes.
  • No hay compromisos para lograr un proceso de ejecución segura.
  • El mejor desempeño en redes y ciberseguridad con Modicon M580.
  • No es necesario diseñar, instalar y mantener sistemas de seguridad separados.
  • Utiliza las mismas herramientas, métodos de cableado y estructuras de E/S que el controlador Modicon M580 estándar.

Modicon M580 Safety

Es el controlador de automatización programable M580 (PAC) de Schneider Electric con módulos integrados y funciones de seguridad. El PAC incluye una sola CPU con un coprocesador de seguridad obligatorio para la ejecución dual.

Está basado en la plataforma X80 y en el entorno de programación Unity Pro:

  • CPU y coprocesador de seguridad M580 (SIL3).
  • Fuentes de alimentación de seguridad redundantes.
  • E/Ss locales y remotas de seguridad; los módulos de seguridad X80 son compatibles sólo con el M580 Safety.
  • Comu nicaciones de seguridad.
  • Bibliotecas de software implementadas para procesos y seguridad de máquinas.

Arquitectura

El sistema de seguridad basado en el PAC M580 Safety posee certificación TÜV Rheinland para su uso en aplicaciones hasta SIL3 (nivel de integridad de seguridad 3), garantizando un funcionamiento seguro y optimizando costos.

El PAC Modicon M580 permite mezclar arquitecturas para:

  • Administrar aplicaciones de seguridad y estándar.
  • Separar los procesos de control y seguridad.
  • Integrar proceso y funciones de seguridad de la máquina.

Nivel de seguridad

El PAC Modicon M580 Safety mejora la confiabilidad del sistema gracias a una exclusiva combinación entre características integradas de ciberseguridad y seguridad:

  • Celdas seguras de aislamiento de memoria.
  • Corrección del código de error en línea.
  • Watchdog de seguridad.
  • Vigilancia del reloj.
  • Aplicación de seguridad ejecutada en un núcleo dedicado.
  • Aislamiento de memoria que controla el acceso a la memoria segura y no segura.
  • Memoria para seguridad diferente de la CPU estándar.

Una falla en la aplicación estándar, cualquiera que sea, no afecta la aplicación de seguridad. La mencionada característica SIL3 se logra mediante una doble ejecución de la aplicación de seguridad, utilizando tanto el Procesador BMEP584040S como el coprocesador BMEP58CPROS3. Todos los módulos de seguridad poseen color rojo (procesador, coprocesador, E/S X80) y un recubrimiento especial en sus placas impresas para uso predeterminado en ambientes severos.

Como características principales de la CPU se pueden mencionar:

  • 4.096 E/Ss discretas.
  • 1.024 E/Ss analógicas.
  • Hasta 4 módulos de comunicación Ethernet.
  • Puerto RIO y DIO.
  • 16 Mb de memoria integrada.
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