Ethernet en áreas peligrosas

Ethernet en la industria de procesos

Ethernet industrial ha sido una solución de red y comunicación vital en la automatización de industrias durante décadas. Hoy en día, está bastante extendida. La industria de automatización de procesos presenta desafíos especiales debido a las atmósferas potencialmente explosivas, que hasta ahora no han permitido el uso de Ethernet. Entre estos requisitos se incluyen la seguridad intrínseca, la configuración en marcha, las redundancias para una máxima disponibilidad y una larga longitud de cable, que se limita a 100 metros para el Ethernet industrial. Cuando se utilizan soluciones de Ethernet en la industria de procesos, es importante distinguir las aplicaciones en las que serán utilizadas por sus respectivas zonas.

excom graphic

Zona 2 Ex

Turck ofrece su sistema de E/S excom con ethernet para su instalación en la Zona 2. El sistema puede captar señales de la Zona 1 o 0. Para conectar y desconectar los conectores de Ethernet en la pasarela en funcionamiento, debe asegurarse que las gateway están desenergizadas o funcionan con un permiso de trabajo en caliente. Todos los demás componentes, como las fuentes de alimentación, las pasarelas o los módulos de E/S pueden intercambiarse durante el funcionamiento sin permiso.

Ethernet para la Zona 1

Usar ethernet en la zona Ex 1 es técnicamente más difícil. Con los dispositivos interconectados, hay que asegurarse de que los niveles de energía no se acumulen. Una asociación de empresas de automatización se ha fijado el objetivo de superar estos obstáculos y desarrollar un estándar para un ethernet intrínsecamente seguro de dos hilos. La comunicación y el suministro de energía tienen lugar por la misma línea. El futuro estándar se denomina normalmente Capa Física Avanzada (APL). Sin embargo, estos desarrollos aún no son adecuados para un uso industrial amplio en la Zona 1 (estado 03/2020). Algún día, APL debería permitir las conexiones Ethernet hasta los dispositivos de campo. Sin embargo, la tecnología clásica de 4 a 20 mA y los sistemas de E/S continuarán existiendo en paralelo sólo por razones de coste, incluso después de que se haya establecido la APL.

Acceso paralelo a los datos

Con la puerta de enlace Ethernet GEN, Turck abre el mundo de la industria de procesos para la digitalización y la Industria 4.0. Por primera vez, todos los datos de proceso, de diagnóstico, de estado y adicionales pueden ser transmitidos a una velocidad suficiente a través de un canal de datos paralelo, sin retroalimentación hacia las nubes u otros sistemas de TI para el análisis y la evaluación - una forma rápida y fácil de lograr una supervisión eficiente de la condición y mejorar el mantenimiento predictivo. Los controles y los sistemas de control permanecen completamente intactos y protegidos contra el acceso. La transferencia de datos a los sistemas de nubes se realiza a través de: MQTT, OPC UA, el protocolo de nube encriptado de Turck Kolibri o a través de otros estándares abiertos. 

Pyramid

Conexión de la nube - también en las instalaciones
Además de la transmisión de datos de usuario críticos para el tiempo al sistema de control, la excomunión puede transmitir datos de análisis a cualquier sistema informático de la red mediante un acceso paralelo a los datos. Sin embargo, es aconsejable analizar primero los datos en un dispositivo de borde y luego enviar sólo los resultados a la nube. La nube puede volver a implementarse como una "nube privada" sin acceso a Internet (en las instalaciones) o de la manera clásica.

En este caso, Turck ofrece caminos alternativos además de su propia solución de nube con la visualización de datos específicos de la industria y el protocolo de nube cifrado Kolibri para los más altos requisitos de seguridad. A través del hardware de nubes de Turck, los datos también pueden transferirse a uno de los grandes sistemas de nubes por medio de MQTT o OPC UA.

Máxima disponibilidad gracias a la redundancia
El interruptor de Ethernet integrado permite la construcción de una topología de línea simple sin interruptores externos. Una extensión de la topología de línea a una topología de anillo es posible en cualquier momento usando el protocolo de redundancia. Todo lo que se requiere es que todas las estaciones soporten el protocolo de redundancia MRP (Profinet) DLR (Ethernet/IP). Excom también establece la redundancia de la puerta de enlace y de la fuente de alimentación, lo que aumenta aún más la fiabilidad del sistema y apoya otros conceptos de redundancia. 

Conceptos de redundancia de Profinet 
Diferentes topologías de red:

Redundancia S2

S2 Redundancy: 2 master and 1 gateway

Por redundancia S2 la especificación entiende un sistema que consiste en dos controladores y un dispositivo, aquí una puerta de enlace de excomunión. Aquí los maestros se sincronizan internamente a través de un bus troncal y ambos mantienen una conexión con el participante. Turck también ofrece su módulo maestro IP67 IO-Link TBEN-L-8IOL con redundancia S2.

El Excom también puede mapear el más alto estándar de redundancia R2. Aquí dos maestros establecen conexiones cruzadas con dos puertas de enlace. Esto significa que uno de los dos controladores, así como una de las dos puertas de enlace puede fallar sin que se rompa la comunicación.

Redundancia R2

La solución de redundancia del propio Turck: 2 maestros y 2 puertas de enlace

Topología de red flexible
Las puertas de enlace tienen un interruptor integrado de 2 puertos y por lo tanto pueden ser instaladas en una estructura de línea como los clásicos buses de campo. También se admiten otras topologías estándar de Ethernet como las estructuras de estrella, árbol y anillo.


Multiprotocolo
Una puerta de enlace, tres protocolos: los dispositivos de E/S multiprotocolo de Turck reconocen al maestro después de la puesta en marcha y se ajustan automáticamente al protocolo PROFINET, Modbus TCP o EtherNet/IP respectivo. excom Ethernet se beneficia de este estándar probado y se puede utilizar directamente con todos los sistemas de control que soportan EtherNet/IP, PROFINET o Modbus TCP.

Por ejemplo: 

  • Siemens
  • Honeywell
  • Rockwell
  • Yokogawa
  • Emerson
  • Supcon
  • ABB

Productos Ethernet para àreas peligrosas

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Link to the Product – excom Ethernet Gateway GEN-3G

The GEN-3G for mounting in Zone 2 


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Turck worldwide