DeviceNet y ControlNet

Un par de protocolos que se distribuyen labores en la pirámide de automatización son DeviceNet y ControlNet pues, mientras la primera está orientada a dispositivos de campo, la segunda se enfoca en el nivel de control y la posibilidad de interconectar a los autómatas en una red. Ambos protocolos fueron desarrollados por Allen-Bradley en la mitad de la década de 1990, es por eso que ha tenido un gran impacto en el sector industrial de nuestro continente.

Fig. 1: Logos de los protocolos ControlNet y DeviceNet.

DeviceNet

Siendo desarrollado por Allen-Bradley (actual filial de Rockwell Automation) e introducido al sector industrial en 1994, este protocolo tiene como propósito el proporcionar interoperabilidad en la red de control, enfocándose principalmente en el nivel de campo y la forma en que se comunican con dispositivos de más alto nivel como son controladores programables o computadoras. Una de sus principales ventajas es que se vale de un solo cable para alimentar eléctricamente a los dispositivos y, al mismo tiempo, enviar la información necesaria a los controladores; esto se ve reflejado como un cableado simple y (relativamente) económico.

Cabe resaltar que, debido al impacto que ha tenido, existen más de 300 empresas que son miembros de la asociación de DeviceNet y más de 800 a nivel mundial que ofrecen productos a este protocolo. 

Entre las especificaciones técnicas que lo caracterizan encontramos las siguientes:

• Permite el uso de repetidores, bridges, ruteadores y gateways.
• Soporte de hasta 64 nodos, direccionados de 0 a 63.
• Topologías soportadas: árbol o derivación
• Cable con 2 pares trenzados para alimentación a 24 [VDC] y para comunicación
• Existencia de dos tipos de cable, grueso para línea troncal y delgado para derivaciones
• Protección contra polarización inversa y corto-circuito
• Velocidades de comunicación de 125, 250 o 500 [kbps], dependiendo de la longitud de la red
• Longtudes de red de hasta 500 [m] en línea troncal y 6 [m] en ramificaciones
• Diagnóstico para cada equipo y de totalidad la red
• Transferencia eficiente para datos de control digitales y analógicos
• Detección de direccionamiento duplicado en la red
• Robustez en la transferencia ante interferencias electromagnéticas
• Conectores tipo M12 y tipo 2x5 para el maestro del sistema

Fig. 2: Topología con DeviceNet.

Fig. 3: Conectores M12 y 2x5.

Como podemos observar, este protocolo resulta demasiado simple en comparación con lo “vistosos” que pueden ser otros como AS-Interface, sin embargo, su propósito de estar enfocado al nivel de campo se cumple de forma eficiente pues no solo otorga posibilidades de integrar diferentes equipos de campo al bus principal, sino que también lo hace de una forma simplificada y sencilla, lo cual es clave al momento de implementar un sistema automatizado. Otro detalle que vale la pena recalcar es que, por más sencillo que este protocolo pueda resultar, es muy común hacerlo trabajar en conjunto con redes tipo ControlNet que cubren más aspectos de la red en niveles superiores.

ControlNet

Siendo desarrollado en 1995 por Allen-Bradley y como complemento a DeviceNet, ControlNet es un protocolo de comunicación industrial orientado al control digital en tiempo real y de alta velocidad mediante la integración de controladores lógicos programables (PLCs) y dispositivos de campo. Basándose en la arquitectura productor-consumidor (donde el productor otorga información a todos los consumidores de la red así, múltiples nodos pueden recibir la información simultáneamente), permite la existencia de varios controladores en la misma red, los cuales pueden comunicarse entre sí y controlar sus respectivos dispositivos de campo sin la necesidad de redes individuales para cada uno, esto permite reducir costos y agilizar el proceso.

Al ser un protocolo orientado al nivel de control, resulta lógico pensar que ofrecerá un mayor ancho de banda para la transferencia de información de los datos de campo, es por esto que cuenta con las siguientes características:

• Control de hasta 99 nodos sin distancia mínima entre ellos
• Distancia de hasta 1 [km] en cada segmento
• Permite el uso de hasta 5 repetidores en serie y 48 en paralelo
• Instalación simple que no requiere de herramientas especializadas
• Contiene herramientas de diagnóstico para facilitar configuración y mantenimiento de la red
• Ofrece selección exacta del tiempo de actualización del procesador PLC y de las E/S
• Permite realizar programación desde cualquier punto de la red
• Velocidad de transmisión de 5 [Mbps]
• Cable coaxial RG6 o fibra óptica como medio de transmisión
• Topologías bus, estrella, árbol con repetidores o combinaciones de éstas

Fig. 4: Red típica de ControlNet. 

Como podemos observar, ninguna de sus características resulta demasiado compleja para necesitar explicación, sin embargo, es impresionante la robustez que este protocolo tiene para garantizar un correcto envío de la información entre los niveles correspondientes.

Conclusiones

Si bien por separado ninguno de estos protocolos parece ofrecer una solución definitiva a las cuestiones del sector industrial, es de vital importancia notar que no solo este par resulta favorecido de su existencia conjunta, sino que, es posible complementar una red basada en cierto protocolo con alguna otra que cubra las necesidades que la primera no logra atender. Si bien, es posible realizar conversiones entre diversos protocolos para lograr el levantamiento de redes funcionales, hay ocasiones en las que esto puede llevar a pérdida de información que puede ser vital para el proceso, por lo cual, es más factible tratar con protocolos de carácter similar como los casos revisados en este artículo, que, al ser desarrollados de manera conjunta, resultan con una integración natural y casi directa.

¿Son éstos los protocolos que nos permitan resolver cualquier interrogante a nivel industrial? La respuesta es que no y, como mencionamos en artículos anteriores, no existe, hasta la fecha, tal protocolo pues su uso depende de los requerimientos de nuestros procesos, del equipo que dispongamos y de la escalabilidad que deseemos otorgar al momento de realizar la planeación.

-AHN