Seguridad funcional vía Ethernet APL

Ethernet-APL, como medio para la transmisión de datos digitales en sistemas de procesos, permite una conexión sencilla y ejemplar entre controladores orientados a la seguridad y sus sensores y actuadores. Todos los pasos anteriores para la evaluación y análisis permanecen sin cambios.

Prácticamente todos los protocolos aptos para comunicaciones industriales tienen una extensión o perfil para la seguridad. Normalmente nos referiremos a estos como protocolos de seguridad. Estos incluyen Profisafe para PROFINET, OPC UA, CIP Safety para EtherNet I/P y utilizan el mismo principio de funcionamiento: el canal negro. Este principio de canal negro permite una comunicación digital adecuada para transmisiones relevantes para la seguridad hasta SIL 3 sin evaluar la ruta de transmisión. La gran ventaja para el usuario es evidente: el control de procesos y el sistema de seguridad pueden operarse a través de Ethernet utilizando la misma infraestructura tecnológica. Esto reduce la complejidad y aumenta significativamente la flexibilidad. Los expertos recomiendan crear redes separadas y desacopladas para el control de procesos y los circuitos de seguridad. No se necesitan costosos repuestos ni capacitación si se utilizan diferentes tecnologías.

Los usuarios están cada vez más interesados en la capa física avanzada de Ethernet, que extiende la red desde el área de procesos hasta el dispositivo de campo. El aumento significativo del ancho de banda en comparación con los buses de campo y la idoneidad general para su uso en áreas peligrosas ofrecen la posibilidad de establecer una comunicación digital uniforme en todo el sistema. Esto da como resultado nuevos casos de uso, como la arquitectura NOA, que define un segundo canal para acceder al dispositivo de campo.

El canal negro

Para la transmisión puramente digital, los protocolos de seguridad utilizan algoritmos potentes para definir una ruta de transmisión que se vincula a la tecnología de comunicación existente. Como telegrama dentro de otro telegrama, el control de seguridad y los aparatos de campo transmiten, además de los valores reales medidos o ajustados, valores adicionales, como contadores de telegramas y marcas de tiempo, que garantizan la secuencia correcta de la información transmitida. Una suma de verificación sólida permite que todos los dispositivos involucrados verifiquen el contenido y la precisión del tiempo de la transmisión. Además, el actuador tiene funciones que llevan el sistema a un estado seguro si la comunicación se interrumpe o falla. La ruta de transmisión (cables o barreras) no se ve afectada por estas características del protocolo de seguridad y, por lo tanto, se denomina ‘canal negro’. No es necesario evaluar la ruta de transmisión. Sólo tiene que cumplir los criterios de disponibilidad para que un error de comunicación debido a un fallo no provoque paradas o tiempos de inactividad no deseados.

Digitalización con Ethernet en campo

Ethernet APL también permite el intercambio de datos de seguridad con un rendimiento mejorado. Se tienen en cuenta los requisitos existentes para aplicaciones de seguridad, como por ejemplo:

• Cumplimiento de los requisitos actuales según IEC 61784-3 (Redes de comunicación industriales)
• Tiempos de respuesta suficientes, incluso con intercambio de datos acíclico adicional
• Ancho de banda suficiente y constante para controlar y consultar actuadores y sensores

Aunque los protocolos de seguridad se pueden combinar con protocolos que no son de seguridad, para aumentar la seguridad del sistema y la transparencia del diseño, se recomienda encarecidamente que se configuren en redes separadas.

Mayor flexibilidad y precisión

Con Ethernet-APL los valores medidos se pueden transmitir directamente al sistema de automatización. Estos llegan al sistema de automatización sin pérdida de calidad debido a que no dependen de conversiones analógicas-digitales innecesarias. Esto da como resultado una precisión de medición adicional, que se beneficia de un control de proceso optimizado y de una mayor seguridad. En general, Ethernet-APL ofrece el potencial de unificar la infraestructura de seguridad funcional y la de control de procesos. Esto es posible con una separación total y, por tanto, con la máxima disponibilidad y seguridad. Y esto se hace en todo el sistema durante todo su ciclo de vida, con total transparencia de los datos. Esto permite nuevas soluciones en la automatización de procesos que garantizan una complejidad mínima con la máxima rentabilidad.

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Este artículo aparece publicado en el nº 554 de Automática e Instrumentación pág. 35.