En la era de la Industria 4.0, la comunicación industrial se ha convertido en el pilar fundamental para el éxito de los procesos de automatización. Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos.
Con el uso de redes de comunicación digital, en la última década se ha logrado mejorar la precisión e integridad de la señal digital de extremo a extremo. Esto ha permitido optimizar la producción, impulsar la innovación y mejorar la competitividad de las industrias.
En este post expondremos los protocolos de comunicación industrial más utilizados y sus diferentes características.
¿Qué es la comunicación industrial?
Se considera comunicación al intercambio de información entre dos o más partes. Para ello, la información se transfiere de un tercero a otro, que la recibe, la procesa y la almacena o la descarta en función de su relevancia. Cuando se añade el componente industrial, se puede hablar de «comunicación industrial».
Hay 2 grandes tipos de comunicaciones a nivel industrial:
1. Comunicación Industrial Analógica
Las señales de voltaje analógicas constituyen el método más básico y tradicional de control. Los movimientos se controlan mediante señales de voltaje analógicas.
- Ventajas: Simplicidad y bajo costo.
- Desventajas: Susceptibilidad al ruido y limitaciones en precisión y velocidad de respuesta.
2. Comunicación Industrial Digital
En lugar de señales de voltaje continuo, se utilizan señales digitales que representan posiciones discretas. Las comunicaciones digitales pueden ser más precisas y menos susceptibles al ruido.
Los protocolos digitales más comunes son: USB, WI-FI, PLC, etc.
Protocolos de comunicación industrial en las máquinas Gravotech
Como fabricante experimentado de maquinaria de grabado y marcado que se integra en líneas de producción industrial, Gravotech propone una gran variedad de protocolos de comunicación para poder adaptarse a las distintas necesidades que tienen los clientes. Estos protocolos son:
1. La comunicación Serial o Serie
La comunicación serie es el sistema de comunicación básico que se proporciona para cada controlador o PLC (Controlador Lógico Programable). Esta comunicación se implementa utilizando estándares de protocolo como RS232, RS422 y RS485. El acrónimo RS significa Estándar Recomendado, que especifica las características de comunicación en serie en términos de características eléctricas, mecánicas y funcionales.
Las interfaces de comunicación serie están incorporadas en la CPU o en el módulo de proceso o pueden ser un módulo de comunicación separado. Estas interfaces RS se utilizan principalmente para transferir datos a una alta velocidad de transmisión de datos entre un PLC y el dispositivo remoto.
Un ejemplo de estos interfaces son los lectores de códigos de barras, los terminales de operador y los sistemas de visión.
La comunicación serie RS-232 está diseñada para soportar un transmisor y un receptor y, por tanto, ofrece comunicación entre un controlador y una CPU. La longitud máxima del cable debe ser de hasta 15 metros. Los estándares de comunicación serie RS 422 (1Tx, 10 Rx) y RS485 (32Tx, 32 Rx) están diseñados para comunicarse entre una CPU y muchos controladores.
Estos estándares están limitados a longitudes de 500 metros (en el caso de RS422) y 200 metros (en el caso de RS485).
La comunicación serie RS-485 supone una mejora sobre RS-232 al permitir comunicaciones a mayor distancia y con múltiples dispositivos en el mismo bus.
El protocolo de comunicación serie estaba disponible en los modelos antiguos de las máquinas electrónicas de grabado (IS200, IS400, etc.) y actualmente sólo se puede encontrar en los láseres galvanométricos, en concreto el RS-232, y en la máquina de micropercusión de sobremesa Impact (RS-232).
2. Comunicación USB
Los puertos USB ofrecen una comunicación rápida y fácil de integrar con computadoras y otros dispositivos modernos.
Este protocolo de comunicación está presente en todos equipos de marcaje Gravotech, desde las máquinas electrónicas de grabado hasta los láseres galvanométricos, pasando por la máquina de micropercusión de sobremesa Impact o toda la gama de láseres de mesa XY (gantry).
3. Comunicación WI-FI
Wifi, contracción del término en inglés Wireless Fidelity (Wi-Fi o fidelidad inalámbrica), es un protocolo de comunicación para redes inalámbricas que permite a los dispositivos electrónicos conectarse entre sí de manera fluida a una red mediante frecuencias de radio.
Este protocolo de comunicación está disponible en la máquina electrónica de grabado M20V3 y M20X, así como en los equipos láseres galvanométricos de sobremesa Welase.
4. Comunicación TCP/IP
Actualmente, la mayoría de los ordenadores están conectados a alguna red (internet, intranet, etc.) y casi todos lo hacen utilizando el modelo TCP/IP. Este modelo es un protocolo para comunicación en redes que permite que un equipo pueda comunicarse dentro de una red.
La definición de TCP/IP es la identificación del grupo de protocolos de red que hacen posible la transferencia de datos en redes, entre equipos informáticos e internet. Las siglas TCP/IP hacen referencia a este grupo de protocolos:
- TCP es el Protocolo de Control de Transmisión que permite establecer una conexión y el intercambio de datos entre dos anfitriones. Este protocolo proporciona un transporte fiable de datos.
- IP o protocolo de internet, utiliza direcciones series de cuatro octetos con formato de punto decimal (como por ejemplo 75.4.160.25). Este protocolo lleva los datos a otras máquinas de la red.
El modelo TCP/IP permite un intercambio de datos fiable dentro de una red, definiendo los pasos a seguir desde que se envían los datos (en paquetes) hasta que son recibidos.
Como tal, la comunicación interna de la oficina funciona principalmente con sistemas basados en el estándar Ethernet TCP/IP, mientras que la tecnología de automatización utiliza muchos sistemas de comunicación que, por otro lado, son compatibles entre sí.
Sin embargo, en los últimos años se ha producido un aumento de las redes industriales que se emplean, independientemente del campo particular, que requiere una comunicación rápida y sin trabas. Las más utilizadas son PROFINET Y ETHERNET IP.
Ambos protocolos están disponible en toda la gama de equipos láser galvanométricos de Gravotech, tanto en la versión de sobremesa (Welase, LW2 y LW3) como en la versión integrable (F20, H10, C30 , etc.).
El protocolo PROFINET, la comunicación industrial moderna
En el mundo de la automatización industrial y la industria 4.0, PROFINET se ha establecido como un estándar abierto de Ethernet industrial, esencial para la transmisión de datos entre dispositivos de campo inteligentes.
PROFINET (Process Field Network) es un protocolo que se utiliza para la automatización en entornos industriales que supera los desafíos de la Industria 4.0 al garantizar velocidad y determinismo, proporcionar alarmas y diagnósticos para mantener en funcionamiento el equipo de automatización, y soportar topologías para una comunicación confiable.
El protocolo PROFINET fue desarrollado por Siemens, primer fabricante de PLC (Controladores Lógicos Programables) en Europa. En la actualidad, es un estándar abierto, lo que permite que otros fabricantes lo adopten y lo implementen en sus productos. Esto ha contribuido a que PROFINET se convierta en uno de los protocolos más utilizados en la automatización industrial a nivel mundial.
ETHERNET IP, un protocolo industrial robusto y versátil
EtherNet/IP es un protocolo Ethernet industrial de capa de aplicación ampliamente utilizado, homologado por la Open Device Vendors Association (ODVA) y suministrado principalmente por Rockwell Automation y Schneider.
Es el único protocolo Ethernet industrial que se basa completamente en los estándares Ethernet y utiliza capas físicas, de enlace de datos, de red y de transporte estándar de Ethernet. Dado que utiliza conmutación Ethernet estándar, puede soportar un número ilimitado de nodos. Sin embargo, requiere un alcance limitado para evitar la latencia y permitir la comunicación en tiempo real.
EtherNet/IP es el protocolo dominante, particularmente en América del Norte. Esto se debe en gran medida a la influencia de Rockwell Automation (Allen-Bradley), que ha promovido el uso de EtherNet/IP en la región.
¿Qué protocolo de comunicación es mejor?
A la hora de utilizar una máquina de grabado o marcado, no hay protocolos de transmisión de datos mejores ni peores que otros, cada uno de ellos tiene sus ventajas y sus inconvenientes. La elección dependerá de las necesidades particulares de la empresa.
Por ejemplo, puede haber casos en que el equipo de grabado se encuentre en una sala, mientras que el PC/Tablet/smartphone donde se genera el diseño a grabar está en otra estancia. En ese caso, obviamente, una conexión Wifi es lo más recomendado.
En otros casos donde el equipo grabado y el PC estén en una misma estancia, un conector USB puede ser más que suficiente, siempre y cuando tengamos la precaución de que éste no se vaya más allá de los 5 metros de longitud (cables USB de más de 5 metros pueden generar problemas de transmisión de datos).
Para equipos que se van a integrar en líneas de producción el PROFINET o el ETHERNET/IP suelen ser las soluciones más elegidas por su rapidez y fiabilidad a la hora de la transmisión de los datos.
Software de grabado Gravotech
Destacar la importancia que desde Gravotech siempre hemos dado al desarrollo del software y que nos ha permitido consolidarnos con el paso de los años como un referente mundial en cuanto a la fabricación de softwares exclusivos para el mundo de la personalización, la identificación y la trazabilidad industrial.
Gracias a nuestra experiencia de más de 30 años en este campo hemos desarrollado distintos programas para distintas aplicaciones de grabado:
- GravoStyle, software de diseño y grabado para las máquinas mecánicas de Gravotech, referencia en el sector de la personalización y la señalización;
- Lasertrace, software industrial con funciones específicas para la identificación y trazabilidad.
- 3Design, referencia fundamental en el sector del diseño de joyería;
- TypeEdit, software de grabado y mecanizado para todo tipo de máquinas mecánicas y láser;
- ABC, Gravostyle Catalogue o Gravotouch, software de uso sencillo y personalizado para usuarios sin experiencia;
Todos los esfuerzos de Gravotech siempre han estado orientados a dar la mejor de la solución a nuestros clientes ayudándoles a reducir sus tiempos de diseño y producción y permitiéndoles grabar el código, texto, logotipo o diseño que se necesite en cada momento.
Si bien no es necesario disponer de estos softwares para la integración de los equipos en líneas de producción, es cierto que sus múltiples funcionalidades facilitan enormemente la labor del operario y permiten ampliar el abanico de posibilidades de los equipos de grabado y marcado.
Para puestos de trabajo autónomos, disponer de un software de grabado dedicado es prácticamente indispensable a la hora de preparar diseños y trabajos que posteriormente se deben grabar, marcar o recortar.
Conclusiones sobre la comunicación industrial
La comunicación industrial es un pilar fundamental en los procesos de automatización modernos, donde la capacidad de intercambiar datos, controlar sistemas en tiempo real y conectar múltiples dispositivos de manera eficiente es crucial para mantener la competitividad y la eficiencia operativa. La elección entre estos protocolos debe basarse en las necesidades específicas de la aplicación, la infraestructura existente y la interoperabilidad requerida.
El hecho de disponer de máquinas de grabado y marcaje que funcionan con varios protocolos de comunicación, como es el caso de las de Gravotech, permitirá a las empresas ser más flexibles a la hora de elegir su infraestructura y sus posibles evoluciones futuras.
Si tienes dudas sobre qué protocolo necesitas para tu empresa, no dudes en preguntar a nuestros asesores expertos.
