La administración de redes industriales ha evolucionado para permitir nuevos métodos de monitorización y control a través de tecnologías como Ethernet e Internet. Ethernet usa TCP/IP universalmente y ofrece ventajas como fiabilidad, velocidad y determinismo para aplicaciones industriales. Protocolos como Modbus/TCP permiten la integración de sistemas de control industrial con la intranet corporativa a través de Ethernet.

1. RESUMEN
La administración de las redes industriales ha avanzado acorde con la
tecnología, permitiendo nuevos métodos de monitorización de los
elementos pertenecientes a la red, dando mejor facilidad de control.
En las aplicaciones industriales, Ethernet es usado en conjunto con la
pila de protocolos TCP/IP universalmente aceptada. TCP/IP es el conjunto
de protocolos usado en Internet, suministrando un mecanismo de
transporte de datos confiable entre máquinas y permitiendo
interoperabilidad entre diversas plataformas. Usar TCP/IP sobre Ethernet
a nivel de campo en la industria permite tener una verdadera integración
con la Intranet corporativa, y de esta forma se ejerce un estricto control
sobre la producción.
Sin embargo, este estándar presenta otras ventajas adicionales:
Fiabilidad: Ethernet es un estándar abierto bien definido, lo que
significa que la interoperabilidad es más sencilla y los
componentes se pueden obtener de múltiples fuentes. Las redes
Ethernet son abiertas y transparentes. En la misma red se pueden
utilizar muchos protocolos diferentes simultáneamente.
Velocidad: A las velocidades de transmisión de 10 Mbits/s y 100
Mbits/s se han sumado en los últimos tiempos soluciones Gigabit.
En cambio, los protocolos de bus de campo más rápidos trabajan a
12 Mbits/s, y la mayoría lo hacen a menos de 2 Mbits/s.

2. Determinismo: Ya existen protocolos que organizan los datos
según su prioridad, lo que hace de Ethernet una tecnología casi
determinista: el objetivo definitivo del usuario industrial.
1. INTRODUCCIÓN
En el área de las comunicaciones en entornos industriales, la
estandarización de protocolos es un tema en permanente discusión,
donde intervienen problemas técnicos y comerciales. Cada protocolo esta
optimizado para diferentes niveles de automatización y en consecuencia
responden al interés de diferentes proveedores. Por ejemplo Fieldbus
Foundation, Profibus y HART, están diseñados para instrumentación de
control de procesos. En cambio DeviceNet y SDC estan optimizados para
los mercados de los dispositivos discretos (on-off) de detectores,
actuadores e interruptores, donde el tiempo de respuesta y respetabilidad
son factores críticos.

3. Cada protocolo tiene un rango de aplicación; fuera del mismo disminuye
el rendimiento y aumenta la relación costo/prestación. Debido a la no
aceptación de un protocolo estándar único en las comunicaciones
industriales, los múltiples buses de campo han perdido terreno ante la
incursión de tecnologías de comunicación emergentes como Ethernet en
este área.
Ethernet es un estándar de transmisión de datos que ya tiene tras de sí
una larga historia y que constituye la base de la gran mayoría de las redes
instaladas en las oficinas de todo el mundo.
Aunque a lo largo de los años se ha afirmado muchas veces que quedaría
obsoleta, aún en el día de hoy sigue evolucionando y ofreciendo las
funciones que necesitan los usuarios, por lo que sin duda se seguirá
utilizando durante muchos años. Además, recientemente ha ido ganando
aceptación en el sector industrial.
La aceptación mundial de Ethernet en los entornos administrativos y de
oficina ha generado el deseo de expandir su aplicación a la planta.
Ethernet se está moviendo rápidamente hacia el mercado de los sistemas
de control de procesos y la automatización, para la interconexión a nivel
de campo de sensores y actuadores, de esta forma reemplazando a los
buses de campo en las industrias. Es posible que con los avances de
Ethernet y la tecnología emergente FastEthernet se pueda aplicar también
al manejo de aplicaciones críticas de control.
Los buses de campo son una forma especial de LAN dedicada a
aplicaciones de adquisición de datos y comando de elementos finales de
control sobre la planta. Los buses de campo típicamente operan sobre
cables de par trenzado de bajo costo. A diferencia de Ethernet, donde no
se puede garantizar determinismo sobre la llegada de paquetes, los
diseñadores optimizan los buses de campo para el intercambio de

4. mensajes cortos de comando y de control con altísima seguridad y
temporización estricta.
El determinismo es un concepto clave en muchas redes industriales, por
la sencilla razón de que con una red determinista se puede afirmar sin
lugar a dudas que un evento determinado se ha producido en una ventana
de tiempo concreta.
La tecnología CSMA/CD utilizada en los sistemas Ethernet originales
hacía imposible el determinismo, pero con la aparición del switch
Ethernet las cosas han cambiado. Las colisiones en la infraestructura de
cables han desaparecido por completo. Las conexiones con par trenzado
o fibra óptica son punto a punto y pueden ser full dúplex.
Cada paquete que se envía a un switch se almacena y se retransmite al
puerto de destino correcto. Si ese puerto está ocupado, el switch espera,
por lo que no se producen colisiones ni retransmisiones.
El único problema es la espera en cola que puede producirse.
Sin embargo, los switches modernos incorporan funciones que
garantizan que la cola no se convierta nunca en un problema. Los
paquetes Ethernet se pueden configurar de manera que incluyan una
etiqueta de prioridad. Si el switch soporta la función de priorización, el
paquete pasa a ocupar el primer puesto de la cola.
Otra función útil en el control del flujo de datos es la prevención del
bloqueo HOL (Head of Line), que constituye un problema en algunos
switches que utilizan el sistema de memoria intermedia FIFO (primero en
entrar, primero en salir), lo que significa que si un paquete se retiene en la
cabeza de la cola, toda la cola se bloquea. Algunos switches incluyen un
método para evitar este problema.

5. 2. MATERIALES Y MÉTODOS
En este artículo se realizara la descripción de cómo utilizar un estándar
de instrumentación sobre Ethernet, Modbus/TCP4, para realizar la
implementación de una red de control industrial capaz de ser accedida a
través de internet o la Intranet local, usando los protocolos TCP/IP. El
protocolo Modbus/TCP es muy difundido por ser abierto, lo cual le
permite la comunicación con gran diversidad de elementos industriales;
es por eso que es de gran importancia trabajar sobre él, y además debido
a que en nuestro medio no se encuentran desarrollos concernientes a
este tema.

6. 3. ARQUITECTURA DE LA SOLUCIÓN
El siguiente diagrama ilustra la red Modbus/TCP implementada, al igual
que los enlaces y la interacción que debe existir entre los diversos
elementos que componen el sistema:
El sistema planteado se centra en torno a la tarjeta TINI (Tiny InterNet
Interface) la cual provee el acceso Ethernet. Esta tarjeta es programable
en Java y posee un sistema operativo propio, el cual contiene la pila de
protocolos TCP/IP para el desarrollo de aplicaciones de red.

7. 4. RESULTADOS
La implementación en la tarjeta TINI en un servidor Modbus/TCP, nos
permite través de este protocolo supervisar y comandar elementos finales
de control. Así como implementar un servidor Web, el cual permita
controlar y monitorear los elementos que conforman la red.
El programación de la tarjeta CPU086 , puede comportarse como un
esclavo MODBUS, y a la vez como un maestro de una red RS-485 de
controladores.
Se logra desarrollar una interfaz de usuario gráfica vía Web, desde la cual
sea posible realizar operaciones remotamente de supervisión y control
sobre los distintos elementos de la red Modbus/TCP, finalmente se logra
colocar en funcionamiento los distintos elementos que conforman la red
industrial y se demuestra la interoperabilidad de la red con software de
diferentes vendedores.

8. 5. DISCUSIÓN
Ante la incursión de la tecnología Ethernet en el área de los
sistemas de control de procesos y la automatización, para la
interconexión a nivel de campo de sensores, actuadores y
controladores, han surgido diversos protocolos para comunicación
industrial sobre Ethernet. Sin embargo, una capa de aplicación
(según el modelo de referencia OSI) estándar con un modelo de
objetos común, no existe. Modbus/TCP es un estándar "de-facto" y
está· ampliamente extendido y aceptado; Pero además existen
otros tres protocolos para el Ethernet industrial: EtherNet/IP
(esencialmente objetos ControlNet y DeviceNet sobre TCP/IP y
UDP), ProfiNet (combina el protocolo Profibus, OLE para control de
procesos OPC y TCP/IP) y Fieldbus Foundation high-speed
Ethernet HSE (coloca el protocolo H1 de Foundation Fieldbus sobre
TCP/IP y añade OPC y el lenguaje XML).
En una red de control distribuido, el protocolo Modbus/TCP puede
ser usado para comunicarse con una serie de controladores o PLCs
distribuidos alrededor de la planta. Esto permite a una sola persona
supervisar remotamente diversos procesos simultáneamente desde
una posición única. Además del monitoreo de variables (como la
variable corriente del proceso), los parámetros operativos
individuales (como el setpoint) de los controladores pueden ser
cambiados para ajustar el proceso si es requerido.
La plataforma TINI resulta conveniente y apropiada para el sistema
propuesto, ya que las aplicaciones desarrolladas en Java se
ejecutaron eficientemente; además, todo el proceso de
programación y depuración de las aplicaciones se desarrolló en un
PC, para posteriormente transportar el código a la tarjeta,
agilizándose la creación de los programas.

9. Con la implementación del protocolo MODBUS y Modbus/TCP en la
tarjeta CPU08 y la TINI respectivamente, se evidenció la facilidad y
flexibilidad de este protocolo y por ende la razón de su alta difusión
en entornos industriales. Además, se demostró la interoperabilidad
de la red implementada, de forma que desde clientes Modbus/TCP
de diferentes fabricantes fue posible leer y escribir registros y
datos discretos sobre los diversos elementos que conforman la
red.
En la red implementada se integraron los protocolos Modbus/TCP,
MODBUS y ASCII y los enlaces Ethernet, RS-232 y RS-485,
demostrándose que sistemas de control de procesos ya instalados
pueden ser supervisados y controlados desde una red TCP/IP
(como Internet o la Intranet local) utilizando el estándar
Modbus/TCP.
El monitoreo continuo de datos ó "streaming data" no es muy
eficiente con el protocolo Modbus/TCP, debido básicamente a la
sobrecarga que impone el protocolo de transporte TCP. La
sobrecarga tiene que ver con el servicio de entrega de datos
confiable y el acuse de recibo para cada paquete transmitido,
incrementándose considerablemente el tráfico en la red cuando se
monitorea en todo momento un esclavo Modbus/TCP particular. La
solución para la supervisión de datos continuo sobre una red
Ethernet es la utilización del protocolo de transporte UDP.
6. BIBLIOGRAFÍA.
COMER, Douglas E. Redes Globales de informaciÛn con Internet y
TCP/IP.- Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. MÈxico, 1997.
ESCOBAR, AngÈlica M. y SANCHEZ, Hugo A. Implementación de
una Red Inalámbrica usando el protocolo MODBUS.
LOOMIS, Don. "The TINI Specification and Developer`s Guide".

10. Enlaces Electrónicos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Red_industrial
http://es.scribd.com/doc/14809760/REDES-INDUSTRIALES
http://neutron.ing.ucv.ve/revista-e/No4/RCI.html
http://www.monografias.com/trabajos81/redes-industriales/redes-
industriales.shtml
http://www.instrumentacionycontrol.net/es/curso-redes-
industriales.html