Clasificación de redes industriales
La cantidad de datos transportados por cualquier red de sensores aumentará a medida que aumente la complejidad de los dispositivos de la red. Los dispositivos de gama baja sólo pueden transmitir datos en incrementos de 1 bit, lo que indica estados simples de encendido y apagado. Los sensores de alta gama no sólo son inteligentes en sí mismos, sino que también pueden transmitir tipos de datos complejos medidos en bytes. Muchas redes industriales orientadas a bits, como ASI, DeviceNet, Interbus-S y Bitbus, ofrecen servicios para dispositivos sencillos. Al principio, estas redes de sensores operaban a un nivel simple, pero a medida que evolucionaron los tiempos, se agregaron dispositivos más complejos y distintivos a estas redes. La adición de estos dispositivos mejoró la interoperabilidad y la inteligencia de la red. Por ejemplo, incorporar un microprocesador de un solo chip en un interruptor de límite puede proporcionar no solo el estado de encendido y apagado, sino también información completa del ciclo y del dispositivo.
Para satisfacer necesidades de comunicación de datos más complejas, la industria ha comenzado a prestar atención a otras redes. Para el control de procesos, algunas personas pueden preguntar: ¿Puede Ethernet TCP/IP reemplazar parte de la red en la red de sensores? ¿Se puede integrar parte de la red en la red de sensores en una estructura Ethernet de alto nivel (por ejemplo, Devicenet, ¿Interbus-S en Ethernet, LonWorks en Ethernet)? Después de considerar los factores de costo, aplicabilidad, rendimiento y soporte del proveedor del equipo, quizás se pueda obtener parte de la respuesta a la pregunta anterior.
El coste de Ethernet no es necesariamente inferior al de otras redes. En el futuro previsible, sólo se podrán reducir de forma efectiva los costes si se concentran muchos sensores en una interfaz Ethernet.
Otro factor que afecta el coste son los recursos de CPU. En este caso, Ethernet no tiene necesariamente ventajas en comparación con DeviceNet general. Por ejemplo, DeviceNet puede ejecutarse con 4000 bytes de código en la CPU y 176 bytes en la memoria. Los requisitos mínimos de Ethernet son 64.000 bytes de código para la CPU y 64.000 bytes de memoria. Sin embargo, muchos usuarios todavía encuentran que Ethernet en realidad requiere al menos 256 KB de CPU y memoria, y preferiblemente de 2 a 4 MB de código y memoria. Si las ventas son bajas y los precios aumentan, algún software simple compensará la necesidad de Ethernet de más CPU. Sin embargo, si el volumen de ventas aumenta y el precio de venta disminuye, para dispositivos como DeviceNet que requieren menores recursos, Ethernet no tendrá una ventaja de precio con el mismo volumen de ventas.
Si se tiene en cuenta el coste de las conexiones de línea, especialmente para sensores de nivel de bits en entornos industriales, la gente prefiere formas de cableado ASI o DeviceNet. Estas redes de sensores son adecuadas para algunos sistemas de sensores que se encuentran dispersos en una distancia pequeña (50 metros) como máximo. Sin embargo, si se aumenta esta distancia, surgirán muchas dificultades y, según el tiempo de respuesta de cada dispositivo, el diseño de Ethernet parece traer mayores beneficios.
Aquí analizamos principalmente el soporte a largo plazo de la configuración del software. Incluyendo los siguientes aspectos:
·La facilidad de uso de TCP/IP se basa en la disponibilidad de personal técnico capacitado y herramientas.
·Sin embargo, TCP/IP actualmente carece de estándares de alto nivel para garantizar el reemplazo automático, como la compatibilidad con DeviceNet y ASI.
·Las complejas opciones de TCP/IP pueden causar muchos problemas a los usuarios inexpertos.
Si la comunicación está dentro de un ámbito regional, entonces algunos sistemas como DeviceNet y ASI son muy adecuados para la aplicación. Sin embargo, cuando es necesario transmitir datos en un rango mayor y la aplicación requiere una tecnología de red especial, las redes TCP/IP comerciales serán más atractivas. La evaluación de la red puede ser tan simple como una "prueba" de cualquier computadora. Las técnicas comerciales que se centran en el simple juicio eventualmente se generalizarán y será más fácil capacitar a los mantenedores de TCP/IP. Impulsadas por esta presión, las redes de dispositivos sin duda desarrollarán herramientas más simples, incluso basadas en navegadores.
En una red bien diseñada, TCP/IP funcionará muy bien, pero la red debe diseñarse cuidadosamente. El tiempo de trabajo confiable de una subred separada con funcionalidad limitada o funcionalidad maestro/esclavo es de 2 a 5 ms. Sin embargo, al agregar enrutadores o tráfico incontrolable (incluidos servicios web), pueden ocurrir retrasos de 500 ms o más. Por lo tanto, el rendimiento de Ethernet depende del rendimiento del diseño del usuario.
Generalmente, una red Ethernet bien diseñada, incluso si no agota completamente sus capacidades, es comparable o mejor que cualquier red de control ordinaria. Sin embargo, una red Ethernet mal diseñada puede provocar dificultades operativas.
Normalmente no resulta práctico que las páginas web intenten comunicarse a través de TCP/IP. Para el tráfico empresarial que controla velocidades de 5 a 10.000 Bps, los usuarios a menudo pasan por alto el hecho de que las páginas web forzarán millones de bytes de datos a través de la red, mientras que los datos de control se envían continuamente, lo que reduce el tráfico de datos de control. Aquí, los usuarios y operadores todavía necesitan aprender a hacer concesiones y compromisos. El acceso a determinadas páginas web es excelente, pero requiere compartir y reponer recursos web almacenados fuera de la red de control.
La compatibilidad con sistemas Ethernet TCP/IP es buena, pero los medios reales (como cables, conectores, fuentes de alimentación, etc.) no son adecuados para aplicaciones industriales. Muchos expertos en TCP/IP tienen mentes en tecnología de la información, pero carecen de consideración por las plantas industriales. No entienden por qué los usuarios necesitan o mejoran los sistemas existentes y mejoran los sistemas de acuerdo con otros estándares, lo que causa pérdidas a los usuarios industriales. Los usuarios también necesitan entender la tecnología y siempre deben prestar atención a las tendencias de los expertos. Haga preguntas para que el experto comprenda su forma de pensar sobre el problema. El sistema Ethernet TCP/IP proporciona una plataforma de red abierta, pero aún no se han determinado estándares de aplicación de alto nivel. Debido a que las capas de alto nivel son propietarias, TCP/IP a menudo no se considera un estándar completamente abierto. Algunas nuevas versiones de Modbus/TCP, DeviceNet, Fieldbus y Profibus han ayudado en este sentido, permitiendo que diferentes protocolos se comuniquen a través de ciertas interfaces, pero todavía hay una gran cantidad de estándares de aplicación que no son interoperables.
La arquitectura de muchas de estas redes también incluye otros protocolos, pero su interoperabilidad no se extiende a las capas física y de transporte. Esto impide la comunicación mutua entre autobuses. Parece que todavía queda mucho trabajo por hacer en este ámbito.
Incluso si el sistema TCP/IP global puede realizar el trabajo anterior, su confiabilidad depende del nivel técnico del implementador. Al mismo tiempo, también se necesita un bus de sensores más industrializado y optimizado.
A medida que aumenten las necesidades de datos, el uso de redes Ethernet únicas y mixtas será más común. Los sensores de alto nivel con puertos serie ya están interconectados con redes Ethernet. El protocolo se transmite de forma transparente en el nivel más alto de TCP/IP y se envía al host, a veces sin que el host se dé cuenta de que se está ejecutando en la LAN.