Ethernet industrial

Redes de Computadores
“Ethernet Industrial”



















Daniel Olmos D.
Francisco Barros P.

Fecha 28/07/2008

RESUMEN
Este artículo resume la evolución de la electrónica de red Ethernet desde sus primeras incursiones en la industria hasta la actualidad. Se presentan las primeras críticas a su uso, las mejoras técnicas que éste haexperimentado y las principales implementaciones que actualmente podemos encontrar. Además se señalan conceptos y tecnologías asociadas, en el ámbito del Control de Procesos Industriales.
INTRODUCCIÓN
Desde el punto de vista físico, Industrial Ethernet constituye una red eléctrica sobre la base de una línea coaxial apantallada, un cableado Twisted Pair o una red óptica sobre la base de un conductor defibras ópticas. Industrial Ethernet está definida por el estándar internacional IEEE 802.3.
En el sistema de comunicación abierto SIMATIC NET, Industrial Ethernet es la red para el nivel de control y para el nivel de célula.


Figura 1. Ethernet en la pirámide de control
1. Historia
En los años 40, la instrumentación de campo todavía se apoyaba en señales de presión para la monitorizaciónde los procesos. En los 60 se introdujo la señal estándar 4-20 mA en las aplicaciones de instrumentación. A pesar de su éxito, señales de diferentes niveles se utilizaban en dispositivos no adecuados al estándar, defendidos por unos u otros fabricantes. El primer autómata programable aparece en 1969. A mediados de los 70, Honeywell anuncia el primer sistema de control de procesos distribuido(DCCS). En los años 80 aparecieron los sensores inteligentes basados en microprocesador, esto potenció la aparición de los buses de campo que comunicaran los distintos dispositivos de la instalación entre sí.
Desde entonces, tal como ocurrió con la señalización analógica, se realizaron grandes esfuerzos en el control de procesos para unificar tanto las comunicaciones entre dispositivos como losperfiles a los que estos debían responder para garantizar el comportamiento estandarizado. Los bocetos del estándar propuesto por el comité IEC/ISA
SP50 se centraron en definir las siguientes funciones:

• Capa física: Especifica el medio de transmisión. Seria el sustituto digital de la señal 4-20 [mA] en el entorno de proceso.
• Capa de enlace: Especifica comunicación entre dispositivos de un mismobus, el método de acceso a este y chequea posibles errores.
• Capa de aplicación: Encargada de dar formato de mensaje a los datos, de forma que sean entendibles por el dispositivo receptor y emisor. También ofrece servicios a la capa de usuario.
• Capa de usuario: Ofrece a las aplicaciones finales funciones especificas de control e identificación automática de dispositivos.

Sin embargo, anteel retraso en la salida del estándar, cada fabricante abogó de nuevo por implementaciones propietarias. Es el momento de ISP (Interoperable Systems Project) y WorldFIP, que dieron lugar a la actual Fielbus Foundation, o de la Profibus User Organization (PNO). ModBus aparece en 1979; Interbus-S en 1984 y CAN (especifica capas 1 y 2) en 1986. FieldBus Foundation especificó el bus H1 en 1996; un añoantes, PNO especifica Profibus PA. AS-Interface (1993) surge como bus especializado en señales todo-nada y posteriormente intentará mejorar sus prestaciones en transmisión de datos analógicos. DeviceNET aparece en 1994. Dentro del campo de la automatización de edificios aparecen BatiBUS, EIB (1990), LonWorks (1991) o BACNet (1995).
Así surgieron multitud de soluciones de comunicación industrial.A continuación señalamos algunos hitos de la implementación industrial de Ethernet:

• El estándar Ethernet a 10 Mbps es publicado por el IEEE (802.3) en 1985 y rápidamente conquistó el terreno de las comunicaciones de área local en el entorno ofimático.

• En 1993 aparecen los primeros conmutadores Full Duplex y Fast Ethernet (100 Mbps) se estandariza en 1995.

• En 1999 se publica la...