La conexión en red sensible al tiempo (TSN) está facilitando el camino para que el Ethernet industrial satisfaga las necesidades de las comunicaciones industriales del futuro, proporcionando funcionalidades innovadoras y muy beneficiosas. Las empresas son muy conscientes de este potencial y se están produciendo múltiples desarrollos clave para hacer realidad las estrategias de fabricación digital impulsadas por TSN.
Arno Stock, Director de Desarrollo Comercial de Renesas Electronics, miembro de CC-Link Partner Association (CLPA), analiza lo que puede aportar TSN y los últimos logros que están dando forma al futuro del Ethernet industrial.
TSN es una tecnología muy prometedora que permitirá al Ethernet industrial alcanzar nuevos niveles. Al funcionar en la capa 2 del modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI), mejora el Ethernet estándar tal y como lo conocemos al hacerlo determinista por diseño. A su vez, esta característica beneficiará a los usuarios finales de diversos sectores al permitirles fusionar distintos tipos de tráfico de datos, lo que dará lugar a entornos más flexibles y colaborativos. Al mismo tiempo, esto crea arquitecturas de red simplificadas y más económicas, así como sistemas de hardware y software unificados.
Por lo tanto, está claro el papel crucial de TSN en la fabricación digital preparada para el futuro. Esta tecnología es la condición previa necesaria para apoyar las aplicaciones y tendencias clave de la Industria 4.0, como la computación perimetral y en la nube.
Además de estas ventajas más evidentes, una característica fundamental de TSN es su continuidad con la tecnología de redes existente. En efecto, aunque brinda capacidades sin precedentes, lo hace evolucionando el Ethernet convencional en lugar de alterar sustancialmente el estado actual. En consecuencia, las empresas pueden pasar sin problemas a sistemas de Ethernet industrial compatibles con TSN.
Esto también significa que TSN es compatible con los estándares heredados. Además, puede combinarse con soluciones adicionales que ya están disponibles para el Ethernet industrial convencional, como el ancho de banda de un gigabit, que es clave para admitir un caudal de datos cada vez mayor. También, puede dar cabida al mayor número de dispositivos y nodos de red resultantes de las arquitecturas convergentes.
Otras ventajas de mezclar TSN y Ethernet de un gigabit son la posibilidad de acortar los tiempos de los ciclos, aumentar la exactitud y la precisión de los bucles de control, así como reforzar la capacidad de una red para transferir diversos tipos de datos, como el video. Una solución de este tipo también puede reducir la complejidad de los sistemas de control distribuidos, ya que es posible trasladar de manera confiable más funciones a un solo controlador, haciendo también que las aplicaciones previstas sean más robustas, así como más fáciles de configurar y mantener.
Las múltiples ventajas de TSN son evidentes para los fabricantes de maquinaria y los usuarios finales. En particular, Renesas está notando un gran interés por parte de sus clientes, que son conscientes de que esta tecnología será imprescindible en los próximos años. Un aspecto clave que resulta muy atractivo para la mayoría de ellos es la estandarización y simplificación de los protocolos, lo que permite la conexión de todas las piezas dentro de una empresa.
Si se quiere implantar TSN con éxito, es necesario utilizar una tecnología de red con protocolos de nivel superior, los cuales son necesarios para completar el modelo de referencia OSI y admitir las aplicaciones TSN. Un ejemplo es el Ethernet industrial abierto CC-Link IE TSN. Además, las empresas necesitan un hardware adecuado que pueda utilizar esta tecnología de capa 2, como la integración a gran escala (LSI) R-IN32M4-CL3 de Renesas, que aprovecha CC-Link IE TSN. También es importante la compatibilidad a nivel de controladores, ya que los sistemas compatibles con TSN en tiempo real requieren una estrecha interacción entre el software de controladores de bajo nivel y el equipo de hardware.
A fin de abordar estos aspectos con soluciones de vanguardia, los proveedores de automatización deben asociarse para ofrecer dispositivos con capacidades TSN que satisfagan las expectativas y necesidades de los clientes. Formar parte de una amplia red de asociaciones, como CLPA, es por tanto muy beneficioso, ya que proporciona un foro en el que los proveedores de soluciones se reúnen para impulsar el desarrollo y la consolidación de los principales productos de automatización.
Se han alcanzado una serie de hitos importantes para apoyar el uso de TSN. En particular, las normas IEEE 802.1 que definen la tecnología ya están completas y son accesibles. Asimismo, se han lanzado al mercado las primeras soluciones de red, en concreto CC-Link IE TSN, el primer Ethernet abierto que combina el ancho de banda de un gigabit con las capacidades de TSN.
Por último, ya han aparecido los primeros prototipos y productos completos, con dispositivos reales disponibles y listos para su uso. Además, hay más bancos de pruebas en curso o previstos a corto plazo. Estos contribuyen a hacer más madura la tecnología y a apoyar su implantación a gran escala.
El sector está trabajando en la finalización de los perfiles IEEE, especialmente para la automatización industrial, así como en el desarrollo de nuevas aplicaciones para un uso más amplio, no limitado únicamente a los entornos industriales. Para apoyar la adopción global de TSN, pronto será esencial establecer pruebas de conformidad unificadas que aseguren la interoperabilidad de las diferentes soluciones, aprovechando así todo el potencial de TSN. Por tanto, es probable que resulten favorecidas las tecnologías abiertas, como CC-Link IE TSN.
La transición hacia TSN será especialmente emocionante, ya que se trata de una evolución natural del Ethernet que apoyará su mejora continua. En última instancia, podremos beneficiarnos de un número cada vez mayor de bloques de construcción que abrirán nuevas funciones y un mayor rendimiento, al tiempo que apoyan los sistemas existentes que aún funcionan.
