En el mundo de la automatización industrial, los protocolos de comunicación son el pilar de operaciones eficientes y confiables. Estos protocolos permiten que diversos dispositivos y sistemas se comuniquen sin problemas, asegurando que fábricas, plantas y procesos automatizados funcionen de manera fluida. Pero con tantas opciones disponibles, ¿cuáles son los más populares y utilizados? ¿por qué se usa uno u otro?
Aquí te presentamos los 10 principales protocolos de automatización industrial, para comprender cómo funcionan y por qué son esenciales en las aplicaciones industriales modernas.
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1. EtherNet/IP
EtherNet/IP es un protocolo basado en la tecnología Ethernet estándar. Es versátil y permite el intercambio fluido de datos entre controladores, dispositivos de E/S, switches Ethernet y otros sistemas. Gracias a su compatibilidad con Ethernet, se ha convertido en una opción popular para soportar datos sensibles al tiempo y datos estándar.
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2. PROFINET
PROFINET es un protocolo de comunicación en tiempo real ampliamente utilizado en la automatización de fábricas. Permite intercambios de datos rápidos y determinísticos, ideal para controlar máquinas y procesos de alta velocidad. Como uno de los protocolos más adoptados, PROFINET facilita el control en tiempo real y la integración con otros sistemas.
El protocolo Profinet se basa en un concepto de tiempo real en cascada, definiendo la comunicación entre sistemas de control centralizados y nodos con dispositivos periféricos basados en Ethernet conectados a una red de automatización industrial.
Un estándar Profinet asume tres tipos de dispositivos de red: IO-Controller, IO-Device y IO-Supervisor.
Con un intercambio rápido y confiable de datos entre los nodos del sistema como su fortaleza clave, Profinet se usa comúnmente en aplicaciones críticas dentro de los sistemas de automatización industrial. Profinet soporta la entrega de información a través de varios canales de comunicación: TCP/IP, UDP/IP, Profinet Real-Time (RT), Profinet Isochronous Real-Time (IRT) y Time Sensitive Networking (TSN).
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3. Modbus y Modbus TCP
Uno de los protocolos más antiguos y confiables en la automatización industrial, Modbus ha resistido la prueba del tiempo. Es simple y altamente compatible, usado para conectar dispositivos como sensores, PLCs y computadoras. Modbus TCP, la versión basada en Ethernet, ofrece conectividad más sencilla y velocidades de transferencia de datos más altas.
Modbus ganó popularidad en aplicaciones industriales debido a su simplicidad y la ausencia de restricciones, lo que hizo que la comunicación mediante Modbus fuera más fácil de implementar y mantener en comparación con otros estándares. En cuanto a la capa de transporte, Modbus es compatible con Ethernet, la suite de protocolos de Internet y líneas de comunicación seriales de caracteres. El protocolo también permite la comunicación entre múltiples dispositivos conectados a la misma red Ethernet o cable.
En la actualidad, Modbus se utiliza comúnmente para conectar un ordenador supervisor de planta o sistema con una unidad terminal remota (RTU) en sistemas de control y adquisición de datos (SCADA) en la industria eléctrica y otros sectores. Existen múltiples versiones del protocolo para diferentes tipos de conexiones, entre ellas: Modbus RTU (Unidad Terminal Remota), Modbus ASCII, Modbus TCP/IP, Modbus sobre UDP y otras variantes.
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4. EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) es conocido por su comunicación de alta velocidad y determinística. Esto lo hace ideal para aplicaciones que requieren control preciso, como sistemas de robótica y control de movimiento. Su baja latencia y capacidades en tiempo real lo posicionan como una opción popular entre los protocolos de automatización industrial.
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5. OPC UA
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) es un protocolo flexible e independiente de la plataforma, diseñado para una comunicación segura y confiable entre máquinas. Desempeña un papel clave en la automatización industrial, especialmente para conectar diferentes dispositivos y software en aplicaciones de Industria 4.0 y el Internet de las Cosas (IoT).
- 6. PROFIBUS
Antes de la llegada de PROFINET, PROFIBUS era el protocolo de comunicación estándar en muchas industrias. Esta tecnología de fieldbus comprobada proporciona comunicación confiable tanto en la automatización de fábricas como en la de procesos. Aunque los protocolos basados en Ethernet están ganando popularidad, PROFIBUS sigue siendo utilizado en numerosos sistemas heredados.
Hoy en día, Profibus DP (Decentralized Peripherals) es la especificación de Profibus más utilizada. Se emplea en aplicaciones industriales para monitorear y controlar sensores y actuadores dentro de un sistema de automatización. Profibus PA (Process Automation) es la segunda especificación más común de Profibus y está diseñada específicamente para aplicaciones en sistemas de control de procesos, donde se utiliza para monitorear sensores de medición y soluciones específicas del entorno de proceso.
La arquitectura de Profibus se basa en cuatro tipos de mensajes diseñados para aplicaciones específicas:
SD1: Comprobación de contacto.
SD2: Transporte de datos.
SD4: Token para control de acceso.
SC: Respuesta corta.
Según un último informe, el número de dispositivos Profibus instalados creció más de un 22 % en 2020 en comparación con el año anterior, alcanzando un total de 1.7 millones de dispositivos, de los cuales aproximadamente 0.8 millones se utilizan en aplicaciones de la industria de procesos.
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7. CANopen
CANopen es un protocolo de comunicación basado en el estándar CAN (Controller Area Network). Está diseñado para comunicación en tiempo real en sistemas embebidos, aplicaciones automotrices y control de movimiento. CANopen se caracteriza por su simplicidad, eficiencia y confiabilidad, lo que lo convierte en un elemento clave dentro de los protocolos de comunicación en automatización industrial.
El bus CAN es un protocolo de comunicación de dos cables. Diseñado inicialmente para su uso en vehículos de pasajeros, autobuses y camiones, hoy en día se aplica ampliamente en muchos otros tipos de equipos y maquinaria. Por ejemplo, el protocolo CAN se utiliza en embarcaciones y otros equipos marítimos, en ascensores y escaleras mecánicas, en sistemas de automatización de la construcción, en equipos médicos y en soluciones de control de iluminación, entre otros.
Una de las características distintivas clave del bus CAN es que es un bus de tipo broadcast. En una red CAN, los datos se transmiten a todos los nodos, incluidos gateways, microcontroladores, sensores y otros dispositivos. Al ser un protocolo basado en mensajes, cada mensaje transmitido entre dispositivos lleva un identificador que se utiliza para determinar su prioridad. Los datos en un marco se envían de manera serial para cada dispositivo. Sin embargo, si varios dispositivos transmiten información al mismo tiempo, el identificador permite establecer cuál tiene mayor prioridad, permitiéndole enviar su mensaje antes que los demás.
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8. DeviceNet
Desarrollado sobre la tecnología del bus CAN, DeviceNet se utiliza principalmente para conectar dispositivos de entrada/salida (I/O) a controladores en sistemas de automatización industrial. Aunque su popularidad ha disminuido frente a protocolos más modernos basados en Ethernet, DeviceNet sigue siendo útil en sistemas heredados, ofreciendo un intercambio de datos confiable.
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9. HART
El protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) se utiliza para conectar dispositivos de campo en la automatización industrial. Combina comunicación analógica y digital, lo que lo hace valioso para diagnósticos remotos y adquisición de datos en la automatización de procesos. Es comúnmente utilizado en sensores y transmisores de diversas industrias.
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10. CC-Link
CC-Link (Control & Communication Link) es ampliamente utilizado en Asia, especialmente en Japón. Se destaca por su rendimiento determinístico de alta velocidad y su capacidad para manejar grandes redes de dispositivos. Es popular en las industrias automotriz y de manufactura, ofreciendo comunicación confiable entre máquinas y controladores.
Conclusión
Elegir el protocolo adecuado de automatización industrial depende de los requisitos específicos de la aplicación, como velocidad, volumen de datos y la necesidad de comunicación en tiempo real. Mientras que protocolos como PROFINET y EtherNet/IP dominan la automatización de fábricas, otros como OPC UA y HART están ganando tracción en la Industria 4.0 y la automatización de procesos.
