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Redes industriales inalámbricas: La libertad de movimientos en la fábrica

Las redes inalámbricas industriales abren nuevas posibilidades para las automatizaciones flexibles y eficientes

Redes industriales inalámbricas: La libertad de movimientos en la fábrica

La tecnología WLAN o Bluetooth puede sustituir los costosos cableados por nuevas soluciones inalámbricas que permiten integrar nodos móviles en la red de automatización de forma sencilla y fiable. Las redes inalámbricas son además la tecnología base para la implementación de un concepto de control móvil que aproveche los dispositivos inteligentes estándar tales como tablets o smartphones, y que se resume con el lema «Bring your own device» (BYOD).

Si se analiza una planta de producción típica es posible reconocer inmediatamente innumerables aplicaciones que podrían beneficiarse de la comunicación sin cables o que incluso la exigen. Algunos ejemplos son el intercambio de datos con sistemas de transporte móviles, tales como máquinas rotatorias o grúas.

El mantenimiento usando HMIs portables o la integración flexible de terminales y máquinas en la red de producción son otros ejemplos de aplicación. Y en la mayoría de las ocasiones no se trata tan solo del evidente ahorro en los costes de cableado, sino también de aportar simplicidad y flexibilidad a la instalación y alcanzar ahorros de mantenimiento al ofrecer un menor desgaste y errores. Ante este panorama, las redes de automatización inalámbricas son ya una realidad en innumerables plantas de producción.

HMS Industrial Networks estima una cuota de mercado de las redes inalámbricas en el sector de la automatización industrial de alrededor de un 6 % para los nuevos nodos instalados en redes industriales en 2017 (véase el texto del cuadro)

Concepto de control móvil para máquinas e instalaciones

El concepto «Bring Your Own Device» (BYOD) describe la tendencia hacia el aprovechamiento de los dispositivos inteligentes tales como tablets, smartphones, etc., como herramientas para parametrizar, controlar y consultar datos de diagnóstico de las máquinas a través de sus navegadores de Internet integrados o de aplicaciones especiales. Las tablets y smartphones actuales ofrecen tecnología inalámbrica de serie y, gracias a los navegadores web integrados en su sistema operativo, ofrecen también opciones de visualización similares al de las HMI clásicas.

Con el concepto «BYOD» ponemos a disposición del operador las consultas típicas tales como el estado operativo actual de la máquina, los datos de producción o de diagnóstico sin necesidad de desplazarse hasta donde se encuentre el HMI fijo. En el caso de los sistemas interconectados, como máquinas de embalaje e impresión, el resultado es una reducción en los costes.

Mientras que antes se necesitaba una costosa HMI instalada de forma fija para cada máquina individual interconectada, ahora el técnico puede acceder a cada máquina directamente a través de su tablet o smartphone. La tendencia se está acentuando con la llegada de las nuevas aplicaciones para tablets y móviles ofrecidas por los propios fabricantes de HMI, tales como Siemens ó Schneider, con las que los usuarios de HMI fijas ya están familiarizados.

La conexión entre el dispositivo móvil y la red de producción se realiza a través de pasarelas inalámbricas que, en estas aplicaciones, funcionan como puntos de acceso inalámbricos.

Solución inalámbrica en lugar de anillos colectores y cadenas de arrastre mecánicas

Las pasarelas inalámbricas utilizadas como enlaces de conexión inalámbrica se emplean frecuentemente para reemplazar cableado dado que la transmisión de datos de alto rendimiento y sin desgaste que ofrecen permite también aprovecharlas en aplicaciones con requisitos especiales, como grúas, sistemas de transporte sin conductor, plantas de embotellado y empaquetado o plantas depuradoras. En estas aplicaciones, los costosos anillos colectores y cadenas de arrastre mecánicos se sustituyen por económicas pasarelas inalámbricas, como Anybus Wireless Bridge de HMS. La transmisión de datos en esta aplicación, como sustitución del cableado, suele implementarse a modo de conexión punto a punto.

Selección del estándar inalámbrico adecuado

Para la transmisión de datos inalámbrica en el entorno industrial, actualmente suele emplearse la tecnología WLAN en la banda de 2,4 GHz o 5 GHz, o bien Bluetooth.

La selección de la tecnología inalámbrica adecuada (Bluetooth o WLAN) y la adecuada instalación y orientación de las antenas necesarias son factores clave. Igualmente, los requisitos en cuanto al comportamiento en tiempo real y el volumen de datos que se debe transmitir deben ajustarse a las posibilidades de la solución inalámbrica. En ocasiones, los departamentos de IT de las empresas suelen pensar que basta con una red WLAN rápida y de gran tamaño para todas las aplicaciones, incluidas las de la red de fábrica (OT).

No obstante, las distintas aplicaciones suponen desafíos diferentes o incluso parcialmente opuestos para la tecnología inalámbrica, por lo que a veces es necesario instalar redes sin cables independientes para las diferentes aplicaciones. Por ejemplo, las tareas de automatización donde el tiempo es un factor crítico deben implementarse siempre en una red inalámbrica propia. Solo el hecho de que existan unos pocos canales WLAN disponibles, que ya utilizan la mayoría del resto de aplicaciones (por ejemplo, las de oficina), implica que la tecnología WLAN no será siempre la mejor opción.

Por este motivo, muchas veces es la comunicación Bluetooth la mejor alternativa para las aplicaciones industriales. Actualmente, prácticamente cualquier dispositivo móvil con capacidad de comunicación ofrece un módem inalámbrico integrado que admite ambas tecnologías inalámbricas.

Como regla general, puede afirmarse que: Bluetooth (IEEE 802.15.1) es la opción adecuada cuando las características esenciales que se buscan en la conexión son su solidez y su estabilidad. WLAN (IEEE 802.11) es la opción adecuada cuando se desea un elevado rendimiento en la transmisión de datos. Por ejemplo: mientras que los datos entre los sistemas de transporte autónomos y la red de producción de nivel superior se transmiten a través de WLAN, el intercambio de datos con los componente móviles o giratorios de una máquina resulta más práctico a través de la red Bluetooth propia de la máquina.

Pasarela inalámbrica compacta con diseño innovador

La nueva Anybus Wireless Bolt de HMS satisface todos los requisitos de una pasarela inalámbrica industrial. Con su formato innovador y su antena integrada, se ha diseñado para su instalación directamente en la máquina. Wireless Bolt admite tanto WLAN (2,4 o 5 GHz) como Bluetooth. Ofrece múltiples posibilidades de aplicación, dado que Wireless Bolt puede actuar como punto de acceso o puente inalámbrico, según se prefiera.

Si se utiliza como punto de acceso, establece un acceso sin cable a la red de control de la máquina. De este modo es posible configurar, parametrizar y controlar las máquinas mediante una tablet o smartphone. También es posible consultar de forma inalámbrica el estado operativo de la máquina, los datos de producción o de diagnósticos.

Así es como el concepto «Bring Your Own Device» se convierte en una realidad. En los sistemas interconectados tales como las máquinas de embalaje e impresión, Wireless Bolt es una alternativa rentable a las HMI de instalación fija.

Anybus Wireless Bolt combina la conexión, el procesador de comunicaciones y una antena integrada en una única unidad. Dispone de un diseño sólido con carcasa IP67. El amplio alcance de la conexión inalámbrica llega hasta los 100 m. La conexión al control de la máquina se realiza a través de Ethernet.

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