¿Por qué AS-interface es líder mundial en aplicaciones de intralogística?

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Cateogría del artículo Bihl+Wiedemann
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La tecnología que los expertos en fabricación de transportadores eligen: el estándar de comunicación mundial AS-interface. 

¿Por qué AS-interface es líder mundial en aplicaciones de intralogística?

Las instalaciones en intralogística se caracterizan por disponer de una baja agrupación de señales altamente descentralizas. Además, debido a la gran cantidad de variadores, es necesaria la utilización de un bus de campo que sea altamente inmune a EMC. Son por estos dos motivos, por los que los expertos en fabricación de los sistemas de transporte, eligen el estándar de comunicación mundial AS-interface para el control de sus sistemas.

Con las nuevas pasarelas ASi-3/ASi-5 es posible comunicar con la mayoría de los buses campo del mercado. El hecho de poder cambiar el bus de campo de la capa superior, sin necesidad de tener que cambiar el resto de la instalación, da la flexibilidad necesaria a los fabricantes, pudiendo disponer de la misma solución en cualquier continente independientemente de quien sea el sistema de control. Además, es bien sabido que a nivel de control, existe la problemática de la gestión de las múltiples IPs necesarias para el control de los diferentes accionamientos. Esta problemática queda resuelta, ya que con una única IP es posible el control de hasta 96 nodos por circuito permitiendo la combinación de señales seguras y no seguras.

Simplicidad con alto rendimiento

Los módulos ASi-5 para el control de accionamientos AC que disponemos para Bonfiglioli, Lenze, Nord, Rockwell o SEW o bien DC para Interroll, Rulmeca e Itoh Denki, tienen la misma imagen de comunicación en el PLC. Esto permite también intercambiar el equipo manteniendo el mismo mapeado en el PLC, flexibilizando así las opciones de instalación.

La comunicación entre nuestros módulos y los diferentes accionamientos se realiza mediante el lenguaje nativo del mismo y se comunica estrictamente la información fundamental: la palabra de estado, la palabra del control y el consumo del accionamiento en motores AC o en nivel de tensión en motores DC (importante para poder medir la eficiencia energética de la instalación).

Además, los propios módulos permiten ser parametrizados, en caso de que el accionamiento no venga preconfigurado de fábrica, para que en el momento de realizar la configuración transfieran los datos del motor al cual va asociado.

Otra de las ventajas de nuestros equipos es la versatibilidad que disponen para poder configurar el número de nodo, ya sea vía software seleccionando el módulo mediante su ID o mediante la utilización de la programadora ASi-3/ASi-5 (BW4773).

Seguridad integrada con ASi-5 Safety

Nuestras pasarelas con monitor de seguridad integrado permiten la combinación de señales seguras y no seguras en un único cable. Ya sea con módulos de seguridad ASi-3 para una única señal segura o mediante módulos ASi-5 con combinación de ambos tipos de señales.

Una de las características de las aplicaciones que requieren de seguridad es la descentralización. En aplicaciones de intralogísitca existen muy pocas señales seguras muy separadas las unas de las otras. Precisamente este es uno de los puntos fuertes de nuestro sistema, ya que con los módulos de seguridad para una sola señal segura simplificamos enormemente el cableado del sistema, ahorrando costes al mismo tiempo.

A nivel de comunicación con los sistemas de control disponemos de casi todos los buses de campo. El programa de seguridad está integrado en nuestro monitor de seguridad mediante nuestro software de programación ASIMON360. En caso de que sean buses basados en EtherNet TCP/IP (PROFINET, EtherNet/IP o Modbus/TCP) podemos comunicar entre nuestros monitores mediante nuestro bus de comunicación propio SafeLink que permite la comunicación segura entre nuestros equipos sobre EtherNet TCP/IP. En caso otros buses de campo (PowerLink, Sercos, EtherCAT, CC-Link…). Para las aplicaciones en que está presente un PLC de seguridad también disponemos de comunicación segura ya sea PROFIsafe, CIPSafety o Safety over EtherCAT (FSoE). En este caso nuestros equipos harían de pasarela entre ASi-5 Safety y el bus de campo seguro y todo el control de la seguridad seria realizado mediante el PLC de seguridad.

Arquitectura en una instalación en intralogística

Protocolos MRP o DLR como elemento clave

Este tipo de arquitecturas son habituales en aeropuertos, en la industria del proceso ya sea en refinerías, plantas químicas y petroquímicas, gas, etc., así como en empresas farmacéuticas o cosmética.

Las interrupciones del sistema de transporte no son solo molestas para los usuarios, además, también llevan asociadas un alto coste si provocan retrasos en la cadena de suministros. En almacenes y otras áreas de logística, las paradas no programadas pueden hacer que la cadena de suministro se rompa, lo que rápidamente conducirá a pérdidas económicas a nivel financiero debido a que los siguientes procesos de la cadena también se ven obligados a detenerse. Protocolos MRP o DLR como elemento clave

Los protocolos MRP (“Media Redundancy Protocol”) o DLR (“Device Level Ring”) se utilizan para proporcionar redundancia en redes EtherNet a través de un anillo. MRP se especifica para redes en anillo con hasta 50 dispositivos. Garantizan un comportamiento de conmutación totalmente predecible.

Se utiliza principalmente para evitar puntos únicos de fallo en las redes de comunicación industrial. Si ocurre un fallo en una estructura redundante, la red vuelve a un estado secundario en el que la comunicación aún es viable y se puede reparar para restaurar el sistema al estado anterior sin fallos.

La tecnología EtherNet no permite bucles físicos, ya que hace que los paquetes circulen sin fin y sobrecarguen la red. Esto significa que proporcionar redundancia de medios dentro de una red EtherNet requiere el uso de un protocolo que pueda monitorizar y resolver los bucles físicos introducidos por rutas redundantes. Este protocolo debe garantizar que, incluso con múltiples rutas físicas a cualquier dispositivo, solo uno se activa a la vez y el resto está en modo de espera.

Las pasarelas ASi-5 de Bihl+Wiedemann tienen incorporado este protocolo dentro de su comunicación, permitiendo la topología en anillo necesaria para cumplir con el MRP en PROFINET o DLR en EtherNet/IP.

Instalación a muy bajo coste

Gracias a la tecnología de perforación ASi se pueden conectar, intercambiar, desplazar o añadir módulos muy fácilmente. Dispone de la tecnología de conexión más sencilla, ya que los módulos se acoplan sencillamente al cable perfilado sin necesidad de conectores. De ese modo, al menos cuatro pines atraviesan de forma vertical y fiable a través del revestimiento de goma en el cable y hacen contacto así con los dos cables del bus de comunicación.

En el caso del cable perfilado ASi son posibles derivaciones sencillas en cualquier lugar de la instalación sin ningún problema. Por lo tanto, la topología se puede seleccionar libremente, por ejemplo, árbol, anillo, estrella o línea.

La independencia en la comunicación entre ASi-5 y TCP/IP aumenta la ciberseguridad

Por lo tanto, a los efectos de la ciberseguridad resulta muy útil, ya que con ASi-5 se produce una independencia de la lógica con TCP/IP. Los elevados requisitos de seguridad ya sólo se deben plantear al maestro ASi-5, que establece la conexión con TCP/IP. Por el contrario, los esclavos ASi-5 son mucho más inofensivos desde el punto de vista de la tecnología de seguridad, ya que no pueden comunicarse en redes TCP/IP. Los responsables de la seguridad de la red pueden, por lo tanto, concentrarse en un número mucho menor de dispositivos y examinarlos con más detalle.

La independencia en la comunicación entre los distintos niveles de comunicación, sobre todo entre ASi-5 y TCP/IP, aumenta la seguridad.

En el contexto de ciberseguridad ASi-5 es especialmente seguro gracias a la transmisión de datos por medio de OFDM en la asignación dinámica de frecuencias, esta funcionalidad hace que resulte muy difícil la captura de las tramas de comunicación dejando protegido el sistema contra ataques externos. Puesto que se necesita todo el contexto del establecimiento de conexión entre maestro y esclavo. Además, es necesaria una sincronización precisa, como ocurre entre maestro y esclavo, de acuerdo con el protocolo ASi-5. En realidad, solamente así se pueden descodificar las tramas. Un punto importante es también que la intensidad de la señal no es igual de buena en todas las posiciones espaciales, dependiendo de la frecuencia. Maestro y esclavo negocian esto de forma optimizada entre sí, pero a causa de ello se dificulta mucho la escucha. En comparación con eso, el registro de telegramas EtherNet con TAPs de EtherNet a la venta o puertos de espejo estándar es extremadamente fácil.

La transmisión de datos mediante OFDM en caso de asignación dinámica de frecuencias dificulta la escucha no deseada.

OPC UA – Intercambio de datos estándar para Industria 4.0

La Industria 4.0 requiere una comunicación continua y estandarizada. Para ello OPC UA es la plataforma neutral de intercambio de datos independiente para la transmisión vertical directa de funciones de proceso, estado y diagnóstico proporcionando datos estructurados también sin programación, simplificando la comunicación de máquina a máquina (M2M) permitiendo así una integración sencilla en redes del Internet Industrial de las Cosas (IIoT).

Los datos de sensores y actuadores recopilados a través de las pasarelas ASi-5 ya no sólo son imprescindibles para el control. También en los niveles superiores, como programas de diagnóstico, servidores de tele mantenimiento, sistemas de visualización y aplicaciones habituales de ERP, como SAP y Microsoft Azure o dando acceso a los datos en tablets, smartphones o la nube.

Con OPC UA, los datos están simplemente disponibles donde se necesitan y se procesan

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