Mundos en red. Autor invitado: Dr. Wolfgang Wahlster, Catedrático. Tecnología: Automation IT Aplicaciones: Etiqueta electrónica con RFID

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1 15 B o l e t í n t e c n o l ó g i c o d e H A R T I N G Mundos en red Autor invitado: Dr. Wolfgang Wahlster, Catedrático Tecnología: Automation IT Aplicaciones: Etiqueta electrónica con RFID people power partnership

2 t e c. N e w s 1 5 : Í n d i c e harting tec.news 15 (2007)

3 Editorial: Dietmar Harting: "Talent de bien faire". (El príncipe Enrique el Navegante) _4 Autor invitado: Dr. Wahlster, Catedrático: Memoria digital de producto: Los sistemas integrados llevan un diario _6 Asistencias a ferias de harting 2007 _79 Mundo automatizado La guía de selección: la herramienta para construir una red Automation IT _10 Control por Ethernet en el sector alimentario _14 Una inversión floreciente. Los sistemas de control de invernaderos utilizan soluciones Ethernet de harting _18 harting Integrated Solutions, Actuar globalmente sin olvidar lo local". harting Integrated Solutions desentraña este enigma explicando su principal modelo operativo: Huella global uniforme _54 Integración de conectores de placa SMC en una línea de montaje de componentes totalmente automática _56 Infraestructura de comunicaciones en las nuevas instalaciones de harting en Zhuhai _74 El mundo de la tecnología Enganche automático en el nuevo tren Pendolino _34 El metro en movimiento. Los conectores harting facilitan el uso de sistemas de impulsión lineales en China _38 Más comodidad para los pasajeros del ferrocarril: Características de Han M12 de engaste en los sistemas de información para pasajeros _40 Hermética y resistente: Solución Han para telecomunicaciones en exteriores _50 Transmisión de datos con un multiplexor ultracompacto _52 Topología de BUS de transmisión de potencia _62 Han Q 2/0: nuevas opciones para el suministro de potencia, por ejemplo como solución de conectividad para la energía solar _64 Robusto y resistente al óxido. Han-INOX: La nueva gama de bases de acero inoxidable para conectores industriales _66 Microcosmos Ampliación del uso de RFID: Un proyecto de cooperación entre la Universidad Técnica de Dresde y harting pone en acción los transpondedores y lectores en el sector de la construcción _24 Seguimiento del ciclo de vida de un producto. Placa identificativa electrónica con RFID para un almacenamiento de datos óptimo _28 Sensor de gama de corriente amplia basado en encapsulado 3D-MID compacto _31 Cooperación global Automation IT se hace realidad. Función e instalación de Ethernet de integración abierta _20 Mayor fiabilidad gracias a con:card+ _42 Situarse a la cabeza a través de la innovación. Mayor capacidad innovadora gracias a la evaluación sistemática de los factores e indicadores de éxito _68 El éxito común comenzó en el Bósforo _71 Normas mundiales Mejora del rendimiento de los sistemas VMEbus en Japón gracias a har-bus 64 _48 Normalización del cableado genérico _58 D a t o s d e l a p u b l i c a c i ó n. Publicado por: harting KGaA, M. Harting, P.O. Box 1133, Espelkamp (Alemania), Teléfono , Fax: , Internet: Editor jefe: A. Bentfeld Vicedirector jefe: Dr. H. Peuler, K. Jording Coordinación general: Departamento de comunicación y relaciones públicas, A. Bentfeld Diseño y maquetación: Contrapunkt Visuelle Kommunikation GmbH, Berlin Producción e impresión: Druckerei Meyer GmbH, Osnabrück Comic: Helme Heine Tirada: copias en todo el mundo (en alemán, inglés y otros 10 idiomas) Fuente: Si está interesado en obtener este boletín de forma regular, gratuitamente, póngase en contacto con la Subsidiaria de harting más próxima, su colaborador comercial harting o uno de los distribuidores locales de harting. También puede solicitar tec.news en línea en Reimpresiones: La reimpresión completa o de extractos de los artículos está sujeta a la aprobación por escrito del editor. Esto también se aplica a la introducción en bases de datos y la reproducción en soportes electrónicos (p. ej., CD-ROM e Internet). Todas las denominaciones de productos utilizadas son marcas comerciales o nombres de producto que pertenecen a harting KGaA o a otras empresas. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en la edición, es imposible evitar por completo los errores de impresión o los cambios en las especificaciones de los productos en poco tiempo. Por este motivo harting KGaA sólo se hace responsable de los datos que aparecen en el catálogo en versión alemana correspondiente. Impreso mediante un procedimiento respetuoso con el medio ambiente en papel blanqueado totalmente libre de cloro y con una gran proporción de papel reciclado by harting KGaA, Espelkamp. Todos los derechos reservados. En caso de que ciertos términos o palabras no se expresen con género neutro, se considerará que el otro género que no se expresa específicamente está incluido de forma implícita.

4 t e c. N e w s 1 5 : e d i t o r i a l Dietmar Harting Talent de bien faire (El príncipe Enrique el Navegante) Fiel a su máxima Talent de bien faire ( El deseo de hacerlo bien ), el príncipe Enrique el Navegante convirtió a Portugal en la principal nación marinera a comienzos del siglo XV. El factor decisivo para el éxito de sus expediciones fue la constante evaluación de los registros de sus expediciones, especialmente el cuaderno de bitácora, en la escuela de navegantes que se fundó al efecto en Sagres. Los conocimientos geográficos adquiridos, la precisión de los instrumentos náuticos, la cartografía, la construcción naval y otras disciplinas científicas permitieron al marino Vasco de Gama descubrir la ruta marítima hacia la India en 1498, abriendo con ello el acceso directo al lucrativo comercio de las especias. Gracias a la curiosidad de grandes exploradores como Bartolomé Díaz, Cristóbal Colón y Fernando de Magallanes, las naciones marineras europeas ampliaron sus redes marítimas a través de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico. Ellos sentaron las bases de las redes comerciales actuales, y, en última instancia, también allanaron el camino para la conexión en red de nuestro mundo. La principal diferencia entre la globalización a comienzos del siglo XV y la del siglo XXI, en la que estamos inmersos, es la velocidad a la que se tienden puentes en el tiempo y en el espacio. Para satisfacer los deseos y necesidades de nuestros clientes ya no tenemos que arriesgarnos a hacer largos viajes por mar como nuestros antepasados marineros en los siglos pasados. Los centros de desarrollo local, las instalaciones de fabricación, los departamentos de marketing y servicio, además de la interconexión entre personal, clientes, proveedores, tecnologías y datos por medio de las modernas tecnologías de la información, nos permiten ahora cumplir todos los requisitos y expectativas directamente en cada lugar. Como en la época de Enrique el Navegante, el continuo desarrollo del conocimiento es la condición previa esencial y la fuerza impulsora del desarrollo. Con este fin, nuestro personal intercambia ideas y conceptos a través de las fronteras de los distintos países para satisfacer los deseos de soluciones innovadoras de nuestros clientes. Otro aspecto de nuestro desarrollo continuo del conocimiento se basa en la cooperación con colaboradores como institutos de investigación, asociaciones y empresas. Nuestros excepcionales socios nos abren los ojos a nuevos mundos al mismo tiempo que se benefician de nuestra capacidad tecnológica y de nuestra posición privilegiada en los mercados. Nuestra visión personal e individual de las cosas es un aspecto; el modo en que los demás nos perciben desde el exterior, por así decirlo, es otro aspecto. Naturalmente, resulta especialmente gratificante que personas independientes elogien nuestras soluciones innovadoras, o que incluso las consideren merecedoras de una distinción especial, como ya ocurrió en 2006 cuando obtuvimos el codiciado premio Hermes, el premio tecnológico mejor dotado del mundo. Este reconocimiento nos inspira y nos anima a continuar por este camino. Al hacerlo, ponemos nuestra curiosidad y deseo de descubrir al servicio de los clientes, a quienes ofrecemos sólidas soluciones (de sistemas) orientadas a las aplicaciones afrontando nuevos retos tecnológicos. En este empeño, permanecemos fieles al lema de Enrique el Navegante: Talent de bien faire. Con este número 15 de tec.news nos gustaría compartir con ustedes nuestras ideas, desarrollos innovadores y nuevos productos. Estos puntos fuertes y ofertas están transformando nuestra visión compartida sobre la conformación del futuro con tecnologías para personas reales. harting tec.news 15 (2007)

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6 t e c. N e w s 1 5 : A u t o r i n v i ta d o Wolfgang Wahlster, Catedrático, Doctor en Ciencias Naturales y con varios títulos Doctor Honoris Causa, dirige el centro de tecnologías de software inteligente más grande del mundo, el Centro de Investigación Alemán sobre Inteligencia Artificial (DFKI GmbH) situado en Saarbrücken, Kaiserslautern, Bremen y Berlín, a partir del cual se han creado 46 nuevas empresas. El Dr. Wahlster es miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo y ha recibido el Premio del Futuro del Presidente alemán por su trabajo sobre la comunicación hombre-máquina. Es miembro de la alianza de investigación Wirtschaft-Wissenschaft (industria-ciencia) promovida por el gobierno alemán, que también le ha encomendado la gestión del campo de la innovación en tecnologías de la información y la comunicación. harting tec.news 15 (2007)

7 Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster Memoria digital de producto: Los sistemas integrados llevan un diario Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son la base de las innovaciones en todos los demás sectores económicos, y ocupan por lo tanto el primer lugar como motores de la innovación. Estas tecnologías penetran en todas las áreas de la vida y del trabajo en nuestra sociedad, y constituyen la base tecnológica de la sociedad de la información y el conocimiento. Como tecnologías clave en una economía basada cada vez más en el conocimiento, las TCI funcionan además como acelerador del crecimiento en todos los sectores esenciales. Según declaraciones de ejecutivos de empresas que participan en el grupo estratégico de TCI del Ministerio Federal de Investigación y Desarrollo de Alemania (BMBF), del cual soy director científico, en este momento más del 80% de las innovaciones en el sector de la automoción, la tecnología médica y la logística están impulsadas por las TCI (sistemas de software, sistemas electrónicos, tecnologías de redes y tecnologías del conocimiento). Como país que produce ordenadores clásicos, software básico (sistemas operativos, sistemas de bases de datos y software de oficina) y dispositivos periféricos (monitores e impresoras), en la actualidad Alemania no desempeña un papel demasiado importante. Por otro lado, Alemania es líder en el sector del software corporativo y es la sede del tercer proveedor de software a nivel mundial. Pero Alemania también ocupa uno de los primeros puestos en el desarrollo de aplicaciones de software innovadoras para sistemas integrados en las tecnologías de la automoción, la automatización y la medicina. Después de todo, las empresas alemanas son líderes en nuevos conceptos de marketing y distribución gracias a su especial competencia logística en relación con las TCI. Dentro del marco de las estrategias de alta tecnología del gobierno alemán la idea es construir el proceso de innovación en torno a estas áreas de aplicación y sectores objetivo, ya que ésta es la única forma de garantizar que la totalidad de la cadena de valor añadido se lleve a cabo en Alemania, creando así nuevos puestos de trabajo dentro del país. A continuación se presenta el concepto innovador subyacente de la memoria digital de producto como una visión tecnológica de futuro concreta que, como mejora de la tecnología RFID (Identificación por radiofrecuencia) y de los sistemas integrados, tiene un enorme potencial de aplicación en los sectores objetivo citados, a través de la integración de métodos de inteligencia artificial. 7

8 t e c. N e w s 1 5 : A u t o r i n v i ta d o Diarios digitales de los productos Los sistemas logísticos y servicios basados en las TCI (desde los servicios de consultoría hasta el mantenimiento y reparación, pasando por el reciclaje) que están relacionados con productos de primera calidad se han convertido en el factor de éxito más importante en muchos sectores. Debido a que los ciclos de innovación y de producto son cada vez más cortos y las cadenas logísticas son cada vez más complejas, el registro digital del ciclo de vida de los productos de primer nivel, el control constante del estado y el seguimiento la ubicación de un producto, así como el acceso desde cualquier punto a todos los datos relevantes del producto, son de vital importancia para la posición competitiva de una empresa de producción y comercialización. Finalmente, la memoria digital de producto está abriendo una nueva dimensión en la protección contra el pirateo, en la protección del consumidor y en la responsabilidad del producto. La próxima generación de elementos inteligentes integrados en los productos se extenderá más allá de la pura función de identificación de las etiquetas RFID y, además de evaluar distintos sensores integrados (p. ej., temperatura, posición, brillo y humedad), también registrará todos los datos del producto y de funcionamiento pertinentes, y será capaz de intercambiar información de forma activa con el entorno y los usuarios, como una Internet de las cosas. La memoria digital de producto tiene más o menos la misma función que la caja negra en los aviones y, al igual que una grabadora de vuelo, registra todos los parámetros ambientales de forma digital. Pero lo mejor de los sistemas integrados actuales es que son tan pequeños que se pueden introducir casi en Miniaturización 1. Ordenador central 2. PC 3. PDS, teléfono inteligente, tarjeta inteligente Calendario de desarrollo cualquier objeto de modo que no se puedan ver desde el exterior. Además de un microprocesador, memoria, sistemas microsensores, un chip GPS (Sistema de posicionamiento global) y módulos de radio, también contienen una fuente de alimentación propia. Las memorias de producto pueden intercambiar información entre sí o con su entorno en una red ad hoc mediante radio de área local. El resultado es una especie de inteligencia ambiental. Así, las cajas de vino o chocolatinas transportadas en un camión refrigerador pueden quejarse al sistema de aire acondicionado de que se han superado sus valores límite de humedad del aire, y el aire acondicionado puede ajustarse automáticamente. Pero lo más importante es que las personas pueden acceder a estos diarios digitales de los productos en cualquier momento. Cuando los diarios digitales están en la tapa azul de un tarro de caviar beluga, en el fondo de una caja de bombones belgas de lujo o en el corcho de un vino francés de primera categoría, el distribuidor, e incluso el consumidor final, pueden comprobar en todo momento si el producto de primera calidad ha estado sometido a influencias ambientales que pudieran suponer una merma de su calidad. Los microsensores registran dónde y cuándo se ha almacenado el vino en una posición no horizontal, o ha estado expuesto a vibraciones, a la luz del día o incluso a fluctuaciones de temperatura muy acusadas. Así el consumidor final puede decidir si compra o no el producto al precio ofrecido, a pesar de esta deficiencia. El distribuidor devolvería directamente al proveedor los bombones de lujo que estuvieron unos días expuestos a una humedad excesiva durante el transporte. En el futuro, si un comprador de un coche usado lee el diario 4. Objetos inteligentes digital de un vehículo y descubre que el coche ha sido utilizado sin el aceite suficiente durante más de 300 kilómetros tres veces en los últimos dos años, y que el airbag del conductor ya ha saltado dos veces en los últimos seis meses, estos hechos sin duda influirían en el comportamiento de compra. Como las piezas de recambio importantes de coches, aviones y máquinas de producción también ofrecerán información sobre sí mismas en un futuro no muy lejano, será posible comprobar rápidamente si se utilizaron o no sólo piezas originales garantizadas para una reparación. Del concepto de ordenador central a la Internet de los objetos. Fuente: DFKI GmbH harting tec.news 15 (2007)

9 Los vendedores inteligentes utilizan memorias digitales de producto. En una futura fábrica inteligente, como la que está construyendo el Centro de Investigación sobre Inteligencia Artificial (DFKI) de Alemania en un centro de demostración y desarrollo en Kaiserslautern con empresas como Bosch, harting y Siemens, ya será posible escribir y utilizar memorias digitales de productos durante la fabricación de los productos. El papel clave de las tecnologías semánticas La sencillez de los diálogos de acceso a la memoria de producto y la interoperabilidad de distintas memorias de producto y entornos inteligentes requieren una semántica que pueda entender una máquina. El valor añadido de los diarios de producto sólo se puede activar si el robot de servicio que manipula los productos puede entender la información de tamaño, peso, estabilidad y puntos de agarre que le proporciona la memoria del producto. El núcleo de la tecnología semántica lo forman los lenguajes de marcado como OWL (Ontology Web Language), que tienen una semántica formal y proporcionan un concepto estandarizado para describir los contenidos digitales de una forma ontológica. Cuando se busca información, las conclusiones pueden acelerar el proceso de búsqueda o derivar la información buscada. Si los objetos utilizados en la vida cotidiana están cada vez más estrechamente interconectados en línea, con conexiones semánticas, el resultado será la Internet de las cosas. Las personas dejarán de percibir la red digital que tienen alrededor: Fuente: DFKI GmbH simplemente estará ahí, en forma de inteligencia ambiental. Los sistemas integrados en nuestros vehículos, que en estos momentos ya incorporan más de 70 microordenadores, se han convertido en redes informáticas móviles, deben comunicarse entre ellos, de un vehículo a otro, para alcanzar un nivel aún más alto de seguridad móvil y para acercarse a la visión de un coche seguro al 100%. Y esto tampoco es posible sin las tecnologías semánticas que comuniquen las memorias de producto. Cuando un Peugeot francés con un sensor de agua descubre un gran charco en la carretera que supone un riesgo de aquaplaning, debería utilizar una semántica que resulte comprensible de manera universal, y no el francés, para informar de esto mediante una conexión ad hoc a Internet con el sistema de alerta de riesgos local de una motocicleta BMW que va detrás. Así el motociclista puede recibir un aviso que podría salvarle la vida: Atención: aquaplaning a 200 metros. La industria de automoción alemana es líder mundial en esta forma de comunicación de coche-a-x (coche a X) entre vehículos y la infraestructura de tráfico. Dentro de unos pocos años probablemente tengamos que llevar nuestros coches al taller para una actualización del software semántico en lugar de un cambio de aceite. Naturalmente, la protección frente al acceso no autorizado, la falsificación o la destrucción de la memoria de producto se convertirá en un problema fundamental en la investigación de seguridad. En los proyectos conjuntos SmartWeb, Specter y SharedLife, patrocinados por el BMBF, el DFKI investigó importantes fundamentos de las tecnologías semánticas para diarios digitales, que se mostraron en el pabellón de investigación del CeBIT Los elementos esbozados anteriormente proporcionan todas las condiciones previas importantes para un proyecto modelo a partir de la estrategia de alta tecnología del gobierno alemán en el área de las memorias digitales de producto, que puede desembocar en su aplicación en toda la cadena de valor añadido en Alemania.

10 t e c. N e w s 1 5 : M u n d o a u t o m at i z a d o Andreas Huhmann La guía de selección La herramienta para construir una red Automation IT Cuando se introduce Ethernet en aplicaciones avanzadas, una red informática de automatización se basa en varios elementos clave. Se trata de componentes activos, como los switches, y componentes pasivos, como los cables, además de un sistema de gestión que tiene en cuenta los requisitos informáticos y de automatización. Sin embargo, aunque es fácil separar los componentes activos y los pasivos en la oficina, no es así en la zona de fabricación. Una separación estricta entre los componentes activos y pasivos es insostenible en las plantas y en la maquinaria. Por consiguiente, harting ha desarrollado una herramienta uniforme para planificar toda la red en edificios industriales, plantas y maquinaria. 1 0 harting tec.news 15 (2007)

11 Unas sencillas normas de selección para toda la infraestructura permiten el desarrollo de una red perfecta. La armonización optima de los componentes y el cableado de la red es de máxima importancia. Como las redes que enlazan las instalaciones, los sistemas y la maquinaria de la planta nunca son neutrales con respecto a la aplicación, la aplicación es siempre el principal factor a tener en cuenta durante la planificación. Las propiedades de los componentes de red Ethernet se pueden derivar de la aplicación. Por ejemplo, los switches no gestionados son suficientes si la aplicación consiste en la grabación de datos de procesos. Sin embargo, en procesos de automatización en tiempo real no se pueden utilizar switches no gestionados. Gama funcional Los dispositivos de red pueden funcionar como simples acopladores en estrella como en la gama econ, o realizar tareas complejas de administración de segmentos activos como en la gama mcon. Con sus gamas econ, scon y mcon, el grupo tecnológico harting cubre todo el espectro de las aplicaciones industriales. Un dispositivo de red Ethernet en aplicaciones industriales debe ofrecer siempre varias funciones básicas como las siguientes: Unos límites de temperatura que se ajusten a la aplicación industrial y unos niveles elevados de resistencia mecánica. Un switch de Ethernet conforme con IEEE fast Ethernet (100 MBit/s) Modos de conmutación Store y Forward (guardar y reenviar) Negociación automática/cruce automático Puertos eléctricos u ópticos 1 1

12 t e c. N e w s 1 5 : M u n d o a u t o m at i z a d o Comercial ERP/CRM/MES Ingeniería CAD/CAE/CAQ Servicios Vídeo Telefonía Seguridad Automatización PLC CNC Robotización Reumen de las aplicaciones de red Estas funciones constituyen la base de todos los dispositivos de red de harting. La gama de productos econ que incorpora estas funciones no necesita configuración por parte de los usuarios o administradores, sino que es un componente plug-and-play (conectar y listo). No es posible la parametrización en relación con la aplicación. Es esencial que se estudie a conciencia la segmentación de la red si se van a utilizar estos dispositivos, y esto requiere un conocimiento exhaustivo de la aplicación. En general, los switches de red no gestionados no se pueden utilizar para redes convergentes. Si es necesario un cambio de configuración específico de la aplicación o posterior, la mejor solución es un switch scon. El switch se puede configurar según la aplicación correspondiente sin necesidad de herramientas de gestión especiales. Gracias a la interfaz USB integrada, es posible la parametrización durante la puesta en servicio sin que funcione la red y sin conectar el switch a la fuente de alimentación. Clase de instalación Además de escoger la funcionalidad correcta, la elección de la clase de instalación adecuada es también especialmente importante en los entornos industriales. Dependiendo de la aplicación, es posible definir tres clases típicas: En primer lugar, los switches que se utilizan dentro de una caja para crear una topología de estrella y cuyos clientes están también en la misma caja. Generalmente es necesaria una conexión al cable adecuado para el uso en exteriores. La segunda clase implica la integración de los armarios de control en una red Ethernet, así como la disposición en topología de estrella dentro del cuadro. Los armarios descentralizados se pueden enlazar fácilmente en una topología en línea. La tercera clase define la creación in situ de una red de topología de estrella, la mayoría de cuyos dispositivos están diseñados con un nivel de protección alto. El bajo número de puertos también permite el uso de topologías en línea. Los switches mcon se pueden utilizar para la administración de redes en la medida que lo permitan los avances tecnológicos en los entornos de oficina actuales. Están disponibles servicios de gestión como IGMP, Query, QoS, VLAN o RSTP. Se incorpora un servidor web para facilitar la puesta en servicio o la administración a través de Internet. Los switches mcon permiten las funciones de red esenciales para la convergencia de entornos de oficina y de fábrica, y por lo tanto hacen posible la informática de automatización. Especificaciones de perfil La elección del perfil determina si las funciones de automatización específicas del perfil, como las requeridas por PROFINET o Ethernet IP, se integran en los componentes de red. Para garantizar la compatibilidad con Ethernet estándar, estas normas tienen unos requisitos especiales de interfaz o funcionales que generalmente excluyen el uso de componentes de red no gestionados. En este contexto, debe garantizarse la compatibilidad de los componentes de red con el perfil de automatización. 1 2 harting tec.news 15 (2007)

13 Clase de función econ scon mcon Clase de instalación Interior Intermedio Exterior Perfil Ethernet estándar Profinet EtherNet/ IP Cableado Cableado genérico según ISO/IEC Cableado específico del perfil Profinet IEC EtherNet/IP IEC La estructura de la guía de selección de Automation IT Cableado El cableado estructurado se deriva de la aplicación específica. El cableado depende en gran medida de la zona de aplicación. harting distingue entre el edificio industrial, la planta y las máquinas individuales. Para las plantas y la maquinaria, los perfiles de automatización especifican qué conectores se pueden usar, según lo establecido para el perfil específico en IEC Sin embargo, la norma correcta para los edificios industriales es la ISO/IEC Existen juegos de cables completos, y también cables y conectores que se pueden montar in situ. También hay elementos de conexión para las transiciones entre el cuadro de control y el entorno de campo, como los de las paredes del cuadro o entre dos líneas de producción, por ejemplo en las cadenas portacables flexibles. Estos elementos se pueden insertar perfectamente en la red. De este modo, sólo hacen falta unos pocos pasos para seleccionar los componentes que permitan obtener una solución de red segura y eficaz. comunicación con todos los componentes de red sea uniforme y coherente, y que estos componentes tengan una presentación homogénea. Esto es posible gracias a la herramienta de gestión Industrial VIS//ON de harting. Redes Automation IT eficaces En la guía de selección de harting, la función se indica al principio de la selección. Como las aplicaciones industriales pueden ser muy diferentes, los requisitos funcionales pueden también variar según el caso. harting ofrece los componentes de red adecuados para todas estas aplicaciones y finalmente ha superado la separación entre el punto de vista activo y pasivo. Esta es la única forma viable en la que se puede establecer una red Automation IT verdaderamente eficaz en entornos industriales. Gestión uniforme El sistema de gestión integra la totalidad de los componentes de la red. Si se cumplen las normas de informática de automatización, es posible la gestión uniforme. La responsabilidad global de la red se puede establecer centralmente. El mantenimiento de la red en el entorno de automatización, el mantenimiento real, se puede realizar de forma descentralizada con herramientas de diagnóstico simplificadas. Es importante que la Andreas Huhmann Director Strategic Marketing Division Industrial Communication and Power Networks harting Technology Group andreas.huhmann@harting.com 1 3

14 t e c. N e w s 1 5 : M u n d o a u t o m at i z a d o 1 4 harting tec.news 15 (2007)

15 Rhonda Stratton, Tony Guerra & Rob Hanes Control por Ethernet en el sector alimentario El pan rallado para freír en aceite o las mezclas preparadas de pastelería y repostería son cosas que compramos en el supermercado en cómodos paquetes. Pero para los consumidores a granel como las panaderías y el sector de los servicios de comidas, los fabricantes tienen que suministrar estos alimentos en contenedores de tamaños muy diferentes. Una unidad de envasado típica en este caso es el saco de 20 kilos. Pero el manejo de estos sacos en la línea de envasado puede suponer un reto para los fabricantes de los llamados productos alimentarios a granel. El registro exacto y el control preciso de los datos de envasado son esenciales para que un negocio de producción de alimentos tenga éxito. Control exacto del peso En una fábrica gestionada por uno de los fabricantes líderes del mercado de productos alimentarios a granel y mezclas de bebidas en la costa de Nueva Inglaterra (EE. UU.), el proceso de envasado comienza con la colocación de cada saco en una báscula, donde se abre automáticamente y se llena por medio de una línea de alimentación. Poco antes de que se alcance el peso deseado, la alimentación se cierra automáticamente. La cantidad que falta para completar el peso se va escurriendo en el saco, que a continuación se sella y queda listo para el transporte. Este proceso semiautomático continúa a lo largo de la semana en distintas líneas de producción que funcionan con turnos múltiples. El control exacto del peso tiene una importancia decisiva, ya que a los clientes no les gustaría que faltara algo, y si se supera el peso se reducirían los beneficios del fabricante. Lo que es más, cuando los productos tienen que transportarse a largas distancias, la exactitud de los pesos es un factor importante por motivos logísticos. El control del proceso de llenado durante un cambio de producto o de turno es especialmente difícil. El envasado de distintos alimentos en un proceso continuo requiere una atenta supervisión, ya que los productos distintos como las mezclas de pastelería o el pan rallado pueden cambiar bastante en términos de peso específico y caudal. Cada vez que se cambia el producto, la planta de llenado debe reconfigurarse cuidadosamente para garantizar que el flujo de material se detiene en el momento correcto al alcanzar la marca de los 20 kilos y que no cae más cantidad de la deseada. Métodos de control anteriores Antes el proceso de llenado de sacos se controlaba con un método de pesaje discontinuo y descentralizado. A través de una conexión de serie, los datos se registraban mediante sensores directamente en la máquina, y posteriormente se transmitían a la oficina técnica y se analizaban. La exactitud del llenado se controlaba en base a estos datos. Utilizando esta información, la decisión de cómo reajustar la línea para conseguir una mayor precisión de llenado dependía de los directores de producción. Este proceso global se utilizó durante muchos años con resultados satisfactorios. Sin embargo, un análisis continuo de los datos a largo plazo hizo evidente las posibilidades de mejora, especialmente cuando se hacían cambios de productos o de turnos. Control en tiempo real por Ethernet en la zona de producción Ethernet se está utilizando cada vez más en la zona de fabricación. Como fabricante líder en soluciones de conectividad y redes, harting tuvo la oportunidad de poner en marcha una solución automatizada utilizando tecnología Ethernet para este fabricante de alimentos a granel. La línea de llenado de sacos de 20 kilos se identificó como la ubicación adecuada para instalar los productos Automation IT de harting, con el fin de optimizar el proceso de producción y ayudar así al cliente a ahorrar en costes de fabricación. harting analizó el intervalo de tiempo que transcurría entre el registro de los datos y la corrección manual en la línea de llenado de sacos y confirmó que el proceso se podía mejorar enorme- 1 5

16 t e c. N e w s 1 5 : M u n d o a u t o m at i z a d o La medición exacta es esencial para una empresa que venda un producto por peso. HARTING introdujo el control en tiempo real de la fábrica a través de Ethernet para ahorrar costes laborales y evitar el desaprovechamiento del producto. Ilustración de switch instalado en la sala. mente con la ayuda del control en tiempo real por Ethernet en la zona de producción. Con la intención de instalar una solución a largo plazo, harting recomendó una solución IP67 que tenía en cuenta el duro entorno (gran volumen de polvo, humedad) en el que se iba a instalar el switch. Fue posible instalar la solución Ethernet propuesta cerca de la línea de llenado de sacos de 20 kilos sin un envolvente especial ni un dispositivo de montaje, lo que redujo tanto el tiempo como el coste de la instalación. La solución propuesta era un paquete Automation IT de harting que consistía en un switch de Ethernet IP67 con cinco conexiones en combinación con conectores Data 3A RJ45 y cableado de Ethernet industrial. Lo que tuvo una importancia decisiva para la empresa alimentaria fue el hecho de que harting podía suministrar directamente los principales componentes. Switch Ethernet IP67, conector Data 3A IP67. harting también se aseguró de que contaría con apoyo técnico en la fábrica para garantizar una instalación sin problemas. Además de instalar los switches harting, se proporcionó apoyo para la instalación de un módulo de serie a Ethernet que permitía utilizar la conexión de serie existente en la línea de enva- 1 6 harting tec.news 15 (2007)

17 Distribución preliminar Línea de sacos de 20 kg RS 232 en serie Báscula en línea 3A P/T Convertidor de Rs 232 a Ethernet Máquina 3 3A P/T 3A P/T Máquina 2 Switch IP 67 PC Fuente de alimentación Puerto LAN corporativo Arquitectura del sistema Automation IT sado para la comunicación con el switch de harting. También se ayudó en la configuración del software de terceros utilizado para el control del proceso de llenado. El switch de harting se colocó finalmente próximo a la conexión LAN existente, que se había utilizado como conexión de un PC para acceder al sistema ERP. Además de la línea de llenado de sacos existente, se instalaron otras dos conexiones para integrar otras máquinas más adelante. en los objetivos de productos a largo plazo. En vista del ahorro que ya se ha conseguido y del rendimiento de la inversión, la empresa tiene ya previsto introducir sistemas de control por Ethernet en otras líneas de producción. Resumen La empresa alimentaria estima que los ahorros potenciales generados por el sistema Ethernet instalado serán del orden de $ al año. Con la introducción del acceso en tiempo real a los datos de producción, la información necesaria para ajustar la línea de llenado ahora se puede extrapolar en cualquier momento y enviar a la dirección de producción. El resultado ha sido una reducción del exceso de llenado durante los cambios de producto y de turno. Además, la conexión LAN y VPN permite ahora el acceso remoto a los datos de producción de la empresa. Por lo tanto, ahora que ya no tiene que ocuparse de problemas de producción, la oficina técnica puede concentrarse RHONDA STRATTON Marketing Communications Manager, North America harting Technology Group rhonda.stratton@harting.com TONY GUERRA Field Systems Engineer, Automation IT, North America harting Technology Group tony.guerra@harting.com ROB HANES Director of Marketing, Industrial, North America harting Technology Group robert.hanes@harting.com 1 7

18 t e c. N e w s 1 5 : M u n d o a u t o m at i z a d o Jakub Vinčálek & Tomáš Ledvina Una inversión floreciente Los sistemas de control de invernaderos utilizan soluciones Ethernet de harting Hay pocos agricultores modernos cuyas explotaciones no incluyan algún invernadero. Éstos les permiten cultivar plantas que de otro modo perecerían en las condiciones climáticas exteriores. Sin embargo, sería un error suponer que un entorno de invernadero óptimo no requiere más que un control mínimo de la temperatura y la humedad interiores. De hecho, las condiciones interiores de un invernadero deben vigilarse continuamente mediante un sistema de control tan fiable como complejo. Optimización de la luz, el aire, el clima, la tierra y el agua Los buenos sistemas de invernadero deben ser capaces de controlar factores como la temperatura y la humedad del aire, la temperatura y la humedad de la tierra, la duración y la intensidad de la exposición a la luz solar, la iluminación artificial utilizando luz de distintas longitudes de onda, el suministro de agua y la concentración de CO2 en el aire. Con la ayuda del sistema de control, estas variables se pueden ajustar según sea necesario, dependiendo de la hora del día y de la fase de crecimiento de las plantas. Este sistema activa las siguientes funciones: Apertura y cierre de las ventanas Encendido y apagado de la calefacción Encendido y apagado de la ventilación Variación de la posición de los protectores solares Encendido y apagado de la luz artificial Encendido y apagado de los sistemas de riego Encendido y apagado de los humidificadores de aire Una característica importante de un buen sistema es la capacidad para proporcionar información en tiempo real sobre todas las condiciones que podrían constituir una amenaza para las plantas en crecimiento y también para el sistema de control en conjunto. Tan pronto como se alcanza el punto en el que el sistema ya no puede mantener 1 8 harting tec.news 15 (2007)

19 10-15 millones de plantas de semillero crecen en un invernadero de tamaño mediano al mismo tiempo. las condiciones dentro de los parámetros preajustados, debe generarse automáticamente un informe para alertar al personal de servicio. Los informes y la información de este tipo no sólo se pueden registrar a través de la red fija, sino que también se pueden transmitir a través de componentes de red móviles. Condiciones extremas Las condiciones en el interior de los invernaderos son por su propia naturaleza un entorno muy duro para los sistemas técnicos. Por lo tanto, los propios sistemas y todos sus componentes deben tener un diseño especialmente resistente. La humedad relativa supera con frecuencia el 90 %, y algunas partes de la instalación incluso pueden estar bajo el agua. Pero no es sólo la temperatura, la humedad y el agua lo que afecta al sistema. En muchos casos se utilizan distintos productos químicos y fertilizantes para la nutrición y protección de las plantas. Además, hay distintas máquinas en funcionamiento capaces de infligir un daño considerable a los componentes del sistema de control. Los invernaderos modernos pueden ser de gran tamaño, de modo que la distancia entre los sensores, los elementos operativos y las unidades de procesador puede llegar a ser de cientos de metros. En la primavera, se pueden cultivar entre 10 y 15 millones de plantas jóvenes en un invernadero de tamaño medio. Por lo tanto, puede estar en riesgo un capital importante si las condiciones de crecimiento no son las ideales. El sistema de control proporciona información en tiempo real sobre todas las condiciones. La fiabilidad es el factor decisivo Los agricultores no son los únicos que utilizan invernaderos. Los jardines botánicos también los utilizan para reproducir las condiciones naturales lo más fielmente posible para sus exposiciones de plantas. Aquí el control imperfecto de las condiciones climáticas puede hacer que se pierdan especies raras. Por eso los sistemas de control deben ser resistentes a la temperatura, el agua, los productos químicos y los efectos de la maquinaria, al mismo tiempo que funcionan con extremada fiabilidad. Las soluciones de harting con protección según la norma IP67 son ideales para las aplicaciones en invernaderos modernos. Estos productos de infraestructura para aplicaciones Ethernet industriales funcionan con una fiabilidad excepcional en las duras condiciones medioambientales que se describen aquí. Los switches Ethernet gestionados (mcon) y no gestionados (econ) son componentes ideales en la creación de arquitecturas de sistemas con una distribución eficaz. Se puede utilizar un solo cable tanto para transmitir las señales de control como para suministrar potencia a los elementos del sistema. Los cables y conectores de sistema de tipo industrial ofrecen un alto grado de flexibilidad en cuanto al diseño del sistema de control, y su mantenimiento es muy sencillo. Por lo tanto, al optar por las soluciones harting en el invernadero, los usuarios pueden contar con la seguridad de su inversión gracias a un sistema en el que pueden confiar. Jakub Vinčálek President TENAX CZ s.r.o. Prague, Czech Republic Tomáš Ledvina Product Manager, Czech Republic harting Technology Group tomas.ledvina@harting.com 1 9

20 t e c. N e w s 1 5 : C o o p e r a c i ó n g l o b a l Andreas Huhmann Automation IT se hace realidad Función e instalación de Ethernet abierta integrada El grupo tecnológico harting tiene la visión de una Ethernet abierta e integrada que se extienda desde la oficina hasta la fabricación, y ahora esta visión se está haciendo realidad bajo la forma de Automation IT. Automation IT depende por completo de normas uniformes de Ethernet, en este caso la norma IEEE Se está avanzando hacia la convergencia, que será posible gracias a la introducción de soluciones de red como los switches, software de gestión, seguridad y conectividad que se pueden utilizar de forma coherente en aplicaciones que van desde la oficina hasta la fábrica. Esta visión ya se está convirtiendo en realidad: en el futuro, Automation IT facilitará una Ethernet universal que simplifique y acelere los procesos, cree transparencia y reduzca costes. 2 0 harting tec.news 15 (2007)

21 www M12 para E/S Instalación basada en PushPull variante 14 Edificio industrial Instalación basada en PushPull variante 14 Instalación híbrida basada en PushPull variante 4 M12 para E/S Sensor Sensor Comunicaciones unificadas Planta industrial HMI Correo de voz/correo telefonía vídeo conferencias web HMI Instalación híbrida PushPull variante 4 para dispositivos inteligentes Maquinaria Informática de oficina Automatización industrial Informática de automatización Requisitos de un switch Automation IT Automation IT incorpora la red responsable de la planta automatizada y la maquinaria a la red corporativa integrada, y también la conecta a Internet. Pronto será posible implantar nuevas aplicaciones como las que ya se ofrecen para el mundo de la oficina (voz sobre IP, correo electrónico, vídeo y conferencias a través de Ethernet) al nivel de la maquinaria de la fábrica, sin limitaciones y utilizando Ethernet estándar. Los proveedores de sistemas de automatización ya han reconocido las ventajas de una red universal adecuada para todos y cada uno de los tipos de aplicaciones. Abogan por el uso de Ethernet estándar en el campo de la automatización, y saben que incluso el tiempo real y la seguridad son compatibles con Ethernet. Normas mundiales para las redes Ethernet En la actualidad las redes de oficina son casi exclusivamente redes Ethernet, con lo que se ha establecido una norma de comunicaciones universal para todas las aplicaciones informáticas. Tanto las aplicaciones como Ethernet han continuado desarrollándose. En los años 90 se hacía hincapié en las típicas aplicaciones de oficina, como el correo electrónico y los sistemas de planificación de recursos de empresa. Para conseguir que estos sistemas sean cada vez más eficaces e integrar en la red dispositivos terminales con alta demanda de ancho de banda, se ha ido aumentando de forma continua la velocidad de las transmisiones. Las arquitecturas de seguridad y el almacenamiento de datos centralizado también son cada vez más importantes. Las funciones que en principio realizaban los ordenadores locales 2 1

22 t e c. N e w s 1 5 : C o o p e r a c i ó n g l o b a l Cableado Switch Cableado Cableado Switch Switch Ethernet en edificios industriales Ethernet en instalaciones de producción Ethernet en máquinas Resumen de las áreas de uso de forma descentralizada se trasladaron a la red. Además, tanto los servicios de voz como el vídeo encontraron un lugar en la red Ethernet, con lo que se necesitaba no sólo un mayor incremento del ancho de banda, sino también nuevas funciones de red (priorización, calidad del servicio, etc.). Además de distribuir los datos, la Ethernet con PoE (Power over Ethernet, Energía sobre Ethernet) también asume la tarea de proporcionar una fuente de alimentación a los dispositivos terminales. En consecuencia, Ethernet es la única norma uniforme a nivel mundial para (fuentes de) alimentación de dispositivos y equipos. Ahora el centro de atención es la integración de la aplicación automatizada para permitir que la red Ethernet se convierta en la norma global uniforme también en este campo. Componentes de red Automation IT En el pasado, el entorno de oficina se caracterizaba por puestos de red normalizados (PC), todos los cuales hacían demandas parecidas en sus conexiones a un servidor central. Esto condujo al desarrollo del switch, cuyo fin básico era crear o romper una conexión punto a punto entre participantes individuales de la red. Sin embargo, ahora hay otras funciones del switch especialmente importantes. Los requisitos principales son: Gestión de redes: Requiere la integración de SNMP en todos los componentes de red activos. Creación de redes VLAN: Los switches deben permitir el etiquetado VLAN y ser capaces de enviar telegramas priorizados con la prioridad adecuada. QoS: Requiere funciones como la priorización. Los switches deben ser capaces de procesar colas de prioridades y enviar datos de forma selectiva. Filtrado: Con el desarrollo de las aplicaciones multimedia cada vez es más importante controlar el tráfico de difusión y multidifusión. Esto se puede conseguir con mecanismos como IGMP snooping. Redundancia: El mecanismo RSTP definido en la norma IEEE 802 también se está empleando cada vez más en aplicaciones industriales. Los componentes de red que facilitan las aplicaciones informáticas se han desarrollado hasta convertirse en equipos complejos. Las redes se están volviendo inteligentes. Las aplicaciones esenciales se están trasladando desde los sistemas de control o servidores a la propia red. Sin embargo, una red de automatización informática universal sólo se puede administrar satisfactoria- 2 2 harting tec.news 15 (2007)

23 mente si todos los componentes de red presentan características comparables y compatibles. Esto está relacionado con su funcionalidad, pero sobre todo es una cuestión de interoperabilidad. Los avances tecnológicos no están destinados primordialmente a la automatización, sino que se han adaptado para este fin. Aunque la referencia principal de los requisitos técnicos para la tecnología de componentes de red es IEEE 802.3, la dirección que ha tomado el IEEE no va a cambiar con la creación de una norma aparte. Preferiblemente, lo que se debería hacer es continuar desarrollando la tecnología en los grupos de trabajo responsables de Ethernet. Cableado Automation IT El cableado de Ethernet en la oficina ha sido aceptado como norma de forma generalizada. En términos de tecnología de datos, la preeminencia de IEC es indiscutible. El cableado genérico que servía originalmente a las tecnologías de red distintas de Ethernet se ha convertido en la actualidad en una tecnología hecha a la medida de Ethernet. Las categorías de cableado son por lo tanto comunes a todas las normas industriales. Con el desarrollo de IEC 24702, que se publicó a finales de 2006, se estableció una amplia adaptación al entorno industrial. Así, el sistema nervioso central de la tecnología de datos representado por Ethernet ya está disponible actualmente en el campo industrial. Del cableado a los sistemas de instalación La comunicación sin barrearas equivale a menudo al empleo de cableado uniforme. Sin embargo, la comunicación constante de extremo a extremo no es en modo alguno lo mismo que un conjunto de cables normalizados, sobre todo porque el cableado tiene que adaptarse según la aplicación. Aunque los conectores IP 20, por ejemplo, se pueden utilizar en oficinas y en cajas informáticas, su utilización en entornos industriales es imposible. Se pueden identificar tres áreas de aplicación características que cubren una amplia variedad de aplicaciones: edificios, plantas y máquinas. Cada área plantea demandas muy diferentes al sistema de instalación. Sin embargo, no se puede permitir que estas diferencias excluyan un sistema de gestión uniforme. La informática de automatización permite a los usuarios instalar con confianza una red de alto rendimiento para aplicaciones industriales. Es aquí donde se generan las ventajas de la informática de automatización: principalmente el ahorro de costes inherente a una red universal y la optimización de procesos resultante de una comunicación sin barreras entre todas las aplicaciones. harting está trabajando actualmente en adaptaciones de las instalaciones para fábricas, sistemas y maquinaria. Aunque se mantiene la transparencia global de los datos, se trata de tener en cuenta las distintas filosofías que se aplican a las instalaciones de planta y de maquinaria. Las adaptaciones de fábrica conllevan la fusión de competencias activas y pasivas. Esto se debe a buenas razones, derivadas de casos de uso que reflejan las demandas de las propias aplicaciones: En general no es necesario el cableado previo, ya que el cableado es una parte integrante de la propia máquina. La presencia de equipo IP67 significa que el cableado debe adaptarse al equipo. La integración de switches en los sistemas de automatización ocupa el lugar de las conexiones en estrella. Se evita así un punto de intercambio de cable central, como el típico panel de conexiones que se encuentra en las oficinas. La necesidad de topologías complejas adaptadas al diseño de la planta implica que los switches se sitúan en los puntos donde son necesarios, por lo que su ubicación depende de la aplicación. Andreas Huhmann Director Strategic Marketing Division Industrial Communication and Power Networks harting Technology Group andreas.huhmann@harting.com 2 3

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