Red de dispositivos se comunica como un solo dispositivo

La tecnología BEEP (Backplane Ethernet Extension Protocol), introducida por Turck, permite que una red de hasta 33 dispositivos (1 maestro + 32 esclavos) o 480 bytes de datos aparezcan en el PLC como un solo dispositivo en una sola conexión usando una sola dirección IP. Al reducir el número de conexiones que ve el PLC, el usuario podrá implementar redes de E/Ss de alta densidad y seguir utilizando su PLC de bajo costo.

Esta tecnología se utiliza para convertir el primer dispositivo de la línea en un maestro BEEP, lo cual se consigue a través del servidor web del dispositivo. De esta manera, el maestro BEEP puede escanear toda la red y generar un nuevo mapa de datos que incluya todos los dispositivos aguas abajo, con todas las opciones de configuración de los dispositivos guardadas en el maestro.

La tecnología BEEP también soporta el reemplazo directo de dispositivos. Si la red se configura mediante BEEP, un técnico puede simplemente reemplazar un dispositivo esclavo con un nuevo dispositivo para mantener el sistema online. El maestro BEEP reconoce automáticamente el dispositivo, le asigna una dirección IP y descarga los parámetros.

Además, BEEP es compatible con todos los componentes Ethernet estándar y no requiere equipos especiales.

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.

Transceptores RFID con tecnología IO-Link

 

La combinación de IO-Link y RFID en un solo dispositivo conforma una solución de costo económico para tareas sencillas de identificación.

Los nuevos cabezales de lectura/escritura TN-M18 y TN-M30 HF RFID de Turck con interface IO-Link incorporada aceptan asignación de parámetros con IO-Link y pueden ser operados en el modo IO-Link y en el modo de E/S estándar (modo SIO).

En el modo IO-Link, la comunicación bidireccional IO-Link tiene lugar entre un maestro IO-Link y los cabezales de lectura/escritura, que están integrados a nivel de control vía un maestro IO-Link. Los datos leídos y los datos a escribir son transferidos a través de la interface IO-Link junto con los datos de proceso. A través de IO-Link también se pueden enviar diagnósticos y mensajes de identificación.

En el modo SIO, los cabezales de lectura/escritura generan una señal de conmutación que depende de la parametrización. Tan pronto un tag ingresa en el alcance de detección, se conmuta la salida del cabezal de lectura/escritura para que se pueda generar una respuesta sencilla de ‘objeto presente’. Se compara entonces los datos guardados en el cabezal con los datos del tag para generar una respuesta basada en la correspondencia o no correspondencia de los datos.

La configuración de los parámetros del transceptor se puede realizar mediante tres métodos:

  • A través de controlador y maestro IO-Link;
  • Utilizando Pactware o iniciar operaciones sencillas de lectura/escritura;
  • Mediante tag de parametrización.

El uso conjunto de RFID e IO-Link le permite al usuario completar una integración sencilla, estandarizada y, aún más importante, no específica a un determinado controlador. Estos transceptores se pueden usar con los tags más comunes de RFID.

¿Qué? ¿Dónde? ¿Cómo?

Noviembre 22, 2018

La identificación inalámbrica que usa RFID es una de las tecnologías clave en procesos de producción inteligentes de Industrie 4.0. A tal fin, Turck ofrece una poderosa herramienta con su solución BL ident RFID.

 

Una producción industrial altamente automatizada, muy flexible y fuertemente interconectada requiere tecnologías eficientes para identificar sistemas, herramientas, componentes y productos. Gracias a sus beneficios específicos, la tecnología inalámbrica de identificación RFID se destaca frente a otras soluciones alternativas, tales como identificación óptica, y se convierte, sin lugar a dudas, en una de las tecnologías clave de Industrie 4.0.

Hoy en día, en muchos lugares, la implementación de RFID en procesos de producción sigue siendo todavía complicada e insume tiempo. La tecnología HF es relativamente fácil de integrar por la incidencia insignificante del entorno espacial y físico. Sin embargo, la tecnología HF tiene un alcance limitado, por lo que se debe recurrir a la banda UHF en aplicaciones que requieren mayor flexibilidad y mayores alcances.

La tecnología UHF se usa principalmente en aplicaciones donde los tags corresponden a producto, permanecen en el lugar, son de difícil alcance o incluso dejan el sitio de producción.

Las lecturas masivas son otro beneficio de la tecnología UHF. Aun cuando la lectura simultánea de varios tags también sea posible con la tecnología HF, está limitada a sólo aproximadamente 20 tags por operación de lectura. UHF puede manejar 200 tags e incluso más, de acuerdo al número de antenas. En consecuencia, la tecnología UHF se usa principalmente en aplicaciones de logística donde se requiere la lectura simultánea de varios tags.

 

Novedad en la última Feria de Hannover: El módulo TBEN-L-RFID de Turck con un servidor OPC UA integrado simplifica la conexión de la automatización de fábrica con el mundo IT.

 

RFID con UHF: Grandes alcances y alta complejidad

Los usuarios aceptan un cierto compromiso entre la mayor complejidad de los sistemas UHF y la mayor flexibilidad y mayores alcances que se logran con esa tecnología. A diferencia de los sistemas HF, la comunicación de UHF no se basa en el acoplamiento inductivo en el campo magnético cercano, sino en la radiación de ondas electromagnéticas.

Esto permite mayores alcances pero también introduce efectos laterales, tales como interferencia causada por la interacción entre cabezales de lectura/escritura o tags. Las reflexiones de las ondas sobre paredes, objetos metálicos u objetos que contienen agua también le plantean desafíos serios al usuario.

Los cabezales de lectura/escritura incorporan algunos parámetros que pueden ser configurados para paliar estos efectos. Por ejemplo, controlar la energía de salida de la mayoría de los dispositivos. Sin embargo, los usuarios también deben configurar filtros RSSI (Received Signal Strength Indicator) y otros parámetros para adaptarlos a la aplicación.

¿Se deben leer varios tags al mismo tiempo? ¿Los cabezales de lectura/escritura o los tags están en movimiento? ¿Se requieren operaciones de lectura y escritura y, si es así, cuán rápidos han de ser los procesos? Estas cuestiones son la base de una instalación de UHF y deben tener respuesta en el momento en que se diseña un sistema.

Y ésta es también la razón por la que la mayoría de los proyectos con UHF requiere la participación de los integradores de sistemas. Los integradores deberán instalar un middleware que filtre, transfiera y, si es necesario, presente la información utilizable desde el RFID a los sistemas ERP, SCADA o MES del cliente.

 

HF irremplazable en automatización

Mientras UHF está ganando terreno principalmente en aplicaciones de logística, el desarrollo de la producción digital en automatización de fábricas seguirá siendo soportada por soluciones de HF, en parte combinadas con la tecnología UHF.

El sistema BL ident RFID de Turck está destinado a esta clase de aplicaciones híbridas, ya que permite la conexión de cabezales de lectura/escritura HF y UHF en los mismos módulos de interface. La adaptación de las interfaces a los controladores es sumamente sencilla, en especial con las nuevas interfaces RFID de los módulos bloque TBEN-S o TBEN-L IP67, provistos con Interface Universal (UI Interface). La interface UI permite que un controlador pueda usar los canales de RFID como simples entradas, lo que elimina la necesidad de un bloque de función definido por el usuario en el controlador.

 

Comunicación estandarizada OPC UA

Si se necesitan interfaces RFID para comunicarse con soluciones de middleware, SCADA, ERP o MES, los usuarios, en la mayoría de los casos, tienen que aceptar soluciones propietarias o incluso escribir sus propios programas.

El estándar OPC UA, independiente de plataforma, es una interesante solución, ya que ofrece un lenguaje estándar para comunicación con controladores y sistemas IT. Dentro de este contexto, Turck ha integrado ahora la interface OPC UA directamente en su interface RFID IP67, denominada TBEN-L4-RFID-OPC-UA, lo que permite que las interfaces puedan comunicarse directamente con MES, ERP u otros sistemas basados en Ethernet. Muchos servicios de nube también soportan OPC UA y, de esta forma, aceptan la transferencia de datos de producción a la nube para tareas de monitoreo o análisis.

OPC UA también contiene una especificación adicional que estandariza la comunicación de dispositivos AutoID en particular, tales como lectores de código de barras o lectores RFID.

Si los dispositivos soportan el estándar correspondiente a dispositivos AutoID, los respectivos sistemas pueden intercambiarse uno con otro. La especificación correspondiente a dispositivos AutoID también proporciona el así llamado modo Reporte, que es soportado por los cabezales de lectura/escritura de Turck.

De esta forma, el cliente podrá realizar un barrido de tags continuo o de tiempo limitado y disponer de los datos leídos como notificaciones de eventos tan pronto se localiza un tag en el campo del cabezal de lectura/escritura. En consecuencia, el usuario ya no requiere una señal de disparo adicional, con lo que el cabezal de lectura/escritura opera de manera autónoma a la hora de reportar cualquier nuevo tag a los usuarios o sistemas de mayor nivel.

 

Comunicación segura

Otro beneficio de OPC UA es el hecho de que el estándar soporta mecanismos de seguridad para encriptación y autenticación, protegiendo así los datos contra un acceso no autorizado, en particular a la hora de transferir esos datos a sistemas ERP o de nube. De este modo, el usuario dispone de un acceso seguro desde cualquier lugar en el mundo.

TBEN-L4-RFID-OPC-UA ofrece encriptación de datos y soporte para certificados de seguridad, como así también configuración de derechos de acceso a través del servidor de web con la correspondiente conexión HTTPS segura.

Ambas bandas de frecuencia, HF y UHF, seguirán teniendo un rol cada vez mayor a medida que avance Industrie 4.0. Y es allí donde reside la importancia de Turck con su sistema BL ident RFID: la posibilidad de trabajar al mismo tiempo con HF y UHF.

 

Preparado en base a una presentación de Bernd Wieseler, director de gestión de sistemas RFID en Turck. Representante en la Argentina: Aumecon S.A.

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