Consideraciones críticas para los sistemas de automatización inalámbricos de alto rendimiento

Permiten diseñar máquinas más sofisticadas, como transportadores inteligentes y vehículos de guiado automático (AGV), capaces de realizar tareas que nunca serían posibles sin sistemas inalámbricos. 

Pero el diseño y el despliegue de una red inalámbrica robusta que pueda seguir el ritmo en un entorno industrial requiere previsión, un diseño cuidadoso y la ayuda de expertos.

A continuación se explican las mejores prácticas y los preparativos que debe realizar cuando considere las tecnologías inalámbricas para su aplicación de automatización móvil, y se desglosan en tres puntos clave.

1. Las redes inalámbricas son piezas críticas de hardware

Las necesidades de la red inalámbrica no suelen ser lo más importante a la hora de abordar un entorno industrial, pero deberían serlo porque los distintos entornos pueden tener necesidades y limitaciones drásticamente diferentes a las de las redes inalámbricas domésticas o de oficina. Es temerario abordar un sistema inalámbrico de la misma manera que uno cableado, y peligroso abordar una red industrial de la misma manera que una red doméstica o de oficina. Pasar por alto estas diferencias puede provocar un aumento del tiempo de inactividad y una pérdida de beneficios, o incluso lesiones en la planta. 

El sector industrial está empezando a confiar en las redes inalámbricas, lo que significa que hay muchas oportunidades para que los equipos mejoren sus sistemas y su productividad. Pero también significa que hay muchos equipos que desconocen las innumerables formas en que su red inalámbrica puede sufrir interrupciones, fallos de comunicación y otros errores, por no mencionar las formas en que esos problemas pueden afectar a las personas que se encuentran en el lugar.

Una de las razones por las que las necesidades únicas de la red inalámbrica suelen pasarse por alto en los sectores industriales es porque las industrias están muy acostumbradas a funcionar con redes cableadas. Los sistemas cableados funcionan de forma muy diferente a los inalámbricos: son más consistentes, por ejemplo, y suelen ser más rápidos. Pero la otra cara de la moneda es que las redes cableadas no tienen la flexibilidad y la movilidad de un sistema inalámbrico. 

Ignorar las necesidades de la red u otros aspectos (como la programación del PLC) puede provocar fallos de comunicación. En el mejor de los casos, esto puede provocar tiempos de inactividad y pérdida de productividad, lo que a su vez se traduce en pérdida de beneficios. En el peor de los casos, es un grave peligro para la seguridad.

Gracias a que la tecnología inalámbrica ha entrado por fin en el sector industrial, las máquinas pueden ahora moverse y comunicarse de formas que nunca habrían sido posibles con cables rígidos. Pero adaptarse a esta nueva normalidad exige replantearse la forma de enfocar la comunicación de las máquinas.

En los sistemas cableados, las interrupciones sólo se producen cuando algo va muy mal -como un cable cortado o corroído-, pero los sistemas inalámbricos pueden sufrir pequeñas interrupciones en cualquier momento y por multitud de razones. Esto no es un gran problema para una red inalámbrica doméstica, e incluso en una oficina algunas interrupciones son simplemente esperables. Un vídeo puede tardar un minuto más en almacenarse en el búfer y los correos electrónicos pueden sufrir un pequeño retraso, pero estos pequeños problemas son molestos y perturbadores en el peor de los casos. 

Las redes industriales suelen tener mucho más en juego: controlan máquinas potencialmente peligrosas que deben funcionar de forma predecible cerca de las personas, a pesar de los problemas de red que puedan surgir. Una red bien diseñada tendrá en cuenta las inevitables interrupciones y minimizará las consecuencias.

2. Elija productos inalámbricos diseñados para redes industriales

Un buen diseño comienza con una buena información. Para construir una red que pueda gestionar las tareas y el tráfico que necesita, tiene que conocer la disposición del sistema que está intentando construir, la distancia que debe cubrir su red y el número de dispositivos móviles que manejará el sistema inalámbrico. Hay que tener en cuenta la cantidad de tráfico que se intercambiará a través del sistema inalámbrico para asegurarse de que la red puede soportarlo. 

En los entornos industriales hay mucho ruido de radiofrecuencia, el mismo tipo de radiofrecuencias que utilizan las redes inalámbricas. También suele haber calor, polvo y otros contaminantes en el suelo que requieren equipos de red inalámbricos más resistentes que los disponibles en las tiendas de electrónica de consumo.

Tanto las redes de consumo como las industriales funcionan con estándares específicos, que básicamente permiten que los dispositivos equipados con wifi puedan comunicarse entre sí de forma rápida y sencilla. Los sistemas industriales tienen un sistema distinto (aunque similar) en comparación con el de consumo. La versión industrial incluye características y especificaciones diseñadas teniendo en cuenta lo que está en juego en los entornos industriales. 

Las interrupciones de la red que provocan, incluso medio segundo sin conectividad, podrían crear graves riesgos de seguridad para las personas que trabajan alrededor de las máquinas en estos entornos. Tener en cuenta el entorno físico y las necesidades de la red no se limita a predecir la temperatura interior y la calidad del aire. El entorno también incluye a las personas que trabajan allí y cómo la red puede ayudar a mantenerlas seguras.

Querrá un producto que industrialmente resistente frente a algo que pueda conseguirse en una tienda. Hay que tener en cuenta las especificaciones de temperatura, las especificaciones de vibración y la carcasa metálica frente a la de plástico. El hardware industrial tiene que estar preparado para el calor, el polvo y la suciedad. También se necesita un producto que pueda desplazarse rápidamente, para que la comunicación sea fluida. Si no tiene un buen roaming, puedes perder la conexión, la línea se detendría y tendría que reiniciarla.

Recuerde: Casi todo proviene de la red, excepto la alimentación. Todos los pasos operativos, todos los diagnósticos, todos los sensores tienen que ser impecables: el más mínimo contratiempo puede apagar el sistema. Estas máquinas se encuentran en entornos con personas y robots que se mueven libremente. Tienen que ser seguras.

Conozca qué decisiones de configuración afectarán con mayor probabilidad al rendimiento de la red inalámbrica. Esto significa que hay que examinar detenidamente las comunicaciones del PLC, el intervalo de paquetes solicitados (RPI) y el multiplicador de tiempo de espera: si lo fija demasiado corto, puede esperar que se produzcan disparos molestos. Por eso, muchos expertos aconsejan fijarlo más alto (normalmente a un valor de 4 en un sistema inalámbrico). Es importante acertar con el RPI: si es demasiado rápido, creará un tráfico innecesario en la red y la ralentizará.

También es importante conocer el número de conexiones a cada operador. Hay que saber la carga total de la red o cuántos paquetes por segundo se producirán, porque si sobrepasan la red, se producirán fallos de comunicación y el sistema se detendrá. Lo mejor es tener un canal dedicado que no se utilice en ningún otro sistema inalámbrico de la instalación. Eso permite que las radios hablen sin interferencias de otras radios y dispositivos. 

Algunas preguntas que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar e implantar un sistema inalámbrico:

• ¿Tiene una línea de visión clara?
• ¿Cuáles son los requisitos de RPI del sistema de automatización?
• Seguridad CIP: ¿Cuál es el intervalo de tiempo de espera? (Recuerde: RPI x tiempo de espera = El requisito de seguridad del sistema)
• ¿Cuál es el tamaño de la red y cuántos puntos de acceso se necesitan? 
• ¿Qué canales de radiofrecuencia están libres y a cuáles permitirá el cliente que acceda esta aplicación? 
• ¿Qué políticas existen para que el cliente no introduzca interferencias en el futuro cuando se necesiten nuevas redes?
   

3. Obtenga ayuda de los expertos la primera vez

Este es el último punto y posiblemente el más importante. Involucrar a expertos en redes inalámbricas para entornos industriales es fundamental, no sólo en el diseño inicial del sistema, sino de forma continua, ya que el sistema necesita revisiones y actualizaciones. 

Los ingenieros de aplicaciones de campo de ProSoft ayudan en el diseño inicial, así como en las pruebas y la implementación posterior. Contar con los expertos adecuados desde el principio garantiza que se hagan las preguntas correctas y se hagan los planes adecuados a largo plazo.

Los expertos que contrate probablemente comenzarán con un estudio de campo. Analizarán la RF en el aire, comprobarán qué puntos de acceso están en uso y qué canales utilizan. También probarán los enlaces para comprobar los niveles de intensidad de la señal y la velocidad de los datos. 

La mayoría de las veces, esto comienza con un examen del sistema antiguo, que suele ser un sistema cableado. Al examinar cómo se diseñó y ejecutó ese sistema, empieza a quedar claro cuáles han sido las necesidades. El experto también examinará otras partes del entorno de la red. No sólo las radios, sino las comunicaciones PLC, los conmutadores, cada parte para desarrollar una estrategia personalizada.

Un experto puede hacer un plan preciso para el futuro inmediato, y también mirar hacia el futuro y ayudarle a planificar sus decisiones sabiamente. No hay ninguna red que permanezca igual. Constantemente se añaden nuevos dispositivos, por lo que las revisiones son fundamentales. Sin ellas, verá que el tráfico aumenta lentamente hasta que empieza a causar problemas a toda la red. 

No hay ninguna solución lista para funcionar en una red inalámbrica industrial, pero con el diseño y la ejecución adecuados, los espacios industriales pueden disfrutar de nuevas capacidades y libertades. Los fabricantes de maquinaria, sin las ataduras de los cables de décadas pasadas, pueden dar rienda suelta a su imaginación. Pero eso sólo funciona con el enfoque adecuado desde el principio.