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Funciones típicas de un switch industrial gestionable
La Industria 4.0 depende de la interconexión de dispositivos y, actualmente, es habitual que se realice a través de Ethernet. Cuando las redes crecen y se vuelven más complicadas, un switch no gestionable puede ser insuficiente. Así, es necesario el uso de un switch gestionable, ya que permiten manejar el tráfico de datos de la red. A saber: abrir o cerrar caminos de comunicación, priorizar tráfico, dar redundancia frente a caídas de enlaces…
Además, en un entorno más hostil a nivel de temperatura, ruido o vibraciones, este switch gestionable debe ser preferiblemente industrial.
Características comunes de un switch industrial gestionable
Algunas funciones típicas que se asocian a un switch industrial gestionable son:
- SNMP (Simple Network Management Protocol)
Protocolo de comunicaciones muy usado en gestión de redes IP para recolectar y organizar información sobre dispositivos gestionables. Además, permite modificar esta información para cambiar el comportamiento del dispositivo. Algunos dispositivos típicos que soportan SNMP son: routers, switches, servidores, estaciones de trabajo impresoras, etc.
- ERPS (Ethernet Ring Protection Switching)
Es un protocolo de anillo redundante. Gracias a su velocidad, permite la recuperación de la comunicación en una topología de tipo anillo en menos de 50ms. Además, cumple el estándar G.0832 de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) y evita la formación de bucles en la capa Ethernet.
- RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)
El protocolo RSTP es un protocolo de redundancia de enlace que evita el peligro de los bucles. Además, soluciona el problema del tiempo de convergencia de STP y utiliza el descarte para reemplazar el estado de los puertos STP deshabilitados. Por tanto, permite que los puertos STP raíz y designado cambien su estado de bloqueo a reenvío en unos pocos segundos.
- MSTP (Multiple Spanning Tree Protocol)
MSTP es la extensión de RSTP y permite que las tramas se asignen a diferentes VLANs para separar instancias del spanning tree. Así, cada instancia define una topología de forwarding simple para un único set de VLANs. Por tanto, como un puerto pertenece a múltiples VLANs, puede ser bloqueado en una instancia de spanning tree pero reenviada en otra. Como resultado, en muchas entornos de redes VLAN, MSTP puede ser más útil que STP.
- IEEE 802.1Q VLAN (Virtual LAN)
IEEE 802.1Q VLAN define una sistema de tags de VLAN para tramas Ethernet y contiene un identificador de VLAN que indica el número de la VLAN. Así, los usuarios pueden usar diferentes configuraciones de VLAN para aislar tráfico de red.
- DHCP Server/Relay (Dynamic Host Configuration Protocol)
Los parámetros de configuración de la red se distribuyen de forma dinámica a través de un servidor DHCP. El Relay Agent puede conectar con más de un servidor DHCP y DHCP Option 82 fue diseñada para permitir al Relay Agent insertar información específica en una petición que ya ha sido enviada a un servidor DHCP.
- Port Trunking
El Port Trunking es un método para combinar en paralelo varias conexiones de red, e incrementa el ancho de banda más allá de lo que una conexión simple puede aguantar, proporcionando redundancia en caso de fallo de uno de los enlaces. Por ejemplo, si la aplicación necesita un enlace de 4Gb y cada puerto solo suporta un enlace de 1Gb, el Port Trunking permite al usuario unir 4 puertos de 1Gb para obtener un “trunk” de 4Gb.
- IEEE 802.1X
Estándar de IEEE para Control de Acceso de Redes basadas en Puertos (PNAC). Asimismo, proporciona un mecanismo de autentificación para alcanzar más seguridad en puertos autenticados.
- QoS (Quality of Service)
Se aplica a lo largo de toda la red y se encarga de asegurar parámetros de priorización del tráfico. También permite garantizar un cierto nivel de funcionamiento en calidad de flujo de datos y uso de la aplicación.
- IGMP Snooping (Internet Group Management Protocol)
Este proceso consiste en escuchar el tráfico IGMP de la red. Así, el switch es partícipe en la conversación IGMP entre hosts y routers multicast. Con esta información, puede generar un mapa con qué enlaces necesitan qué streams multicast IP y así solo reenviará streams multicast al host, reduciendo así carga innecesaria de tráfico.
(Fuente: leonton.com)
Routers Industriales
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Pasarelas Deutschmann
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Panel PCs industriales
Cómo elegir el Panel PC industrial adecuado
Un panel PC es un ordenador que también incluye un monitor. Si el equipo va a estar instalado en un ambiente menos amigable que el de una oficina a temperatura ambiente, es interesante que nos decantemos por una opción industrial ya que, en este caso, habrá pasado correctamente sus correspondientes tests contra interferencias electromagnéticas (EMI), vibraciones y temperaturas extremas. Otra característica importantísima de un panel PC industrial es que, a diferencia de un PC de informática de consumo, las propiedades de durabilidad, estabilidad y disponibilidad del producto son más exigentes.
A continuación expondremos las principales cuestiones a tener en cuenta a la hora de seleccionar el panel PC industrial adecuado para nuestra aplicación.
1) La primera cuestión a tener en cuenta para seleccionar un panel PC industrial es el tipo de montaje. Los casos habituales son:
- Empotrado en la puerta de un armario eléctrico
- Sin marco (open frame)
- Atornillado a un brazo/soporte VESA
- Atornillado a un soporte YOKE
2) Otro tema importante es el material del panel PC industrial, lo que vendrá determinado por el tipo de entorno. Los materiales habituales son:
- Plástico
- Aluminio
- Acero
- Acero inoxidable
- Acero inoxidable certificado ATEX para zonas explosivas
3) El tipo de montaje y el material de fabricación nos dará el grado de protección IP. Los grados de protección IP típicos para un panel PC industrial son IP65, IP66, IP67, IP69K
4) Las características de la pantalla es otro punto básico a considerar en la elección de un panel PC. La primera de ellas será el tamaño. Este dato se suele dar en pulgadas e indica la longitud de la diagonal de la pantalla. Los tamaños habituales que se manejan son los siguientes: 7”, 8”, 10.1”, 12.1”, 15”, 15.6”, 17”, 18.5”, 21.5”, 32”
5) Muy relacionado con el tamaño de la pantalla del panel PC industrial tenemos la resolución de la misma. Este parámetro se indica con el número de píxeles en horizontal y en vertical de los que dispone la pantalla para mostrar la imagen. A mayor número de píxeles, más calidad tendrá la imagen mostrada por el panel PC industrial. La relación entre el número de píxeles en horizontal y en vertical nos dará el formato de la imagen, los famosos 4:3 o 16:9 (panorámico). Las resoluciones habituales en los panel PC son:
- 800 x 480 (WVGA)
- 800 x 600 (SVGA)
- 1024 x 768 (XGA)
- 1280 x 1024 (SXGA)
- 1366 x 768 (WXGA)
- 1920 x 1080 (FHD)
6) Otra característica ligada a la pantalla del panel PC industrial es el brillo o luminancia. Éste se indica con la unidad cd/m2 (léase “candelas por metro cuadrado”) o nit (nt). Si el panel PC industrial va a estar instalado en entornos muy luminosos interesa que este valor sea lo más alto posible
7) El último factor de una panel PC industrial relacionado con la pantalla es el táctil. El táctil de un panel PC industrial puede ser resistivo o capacitivo. El táctil resistivo solo responde a tocar a un punto a la vez, es decir, no es multitáctil. Una pantalla con táctil resistivo es recomendable cuando el usuario va a utilizar guantes o un puntero de plástico duro. El táctil capacitivo, en cambio, responde a la función multitáctil y funciona mejor con un dedo desnudo o con un puntero de punta blanda.
8) El procesador o CPU (Central Processing Unit) es el motor del panel PC industrial y el que marcará su capacidad de rendimiento. En los panel PC industriales se suelen considerar modelos de CPUs embedded, ya que tienen mejor coste, consumen menos potencia (evitan el uso de ventiladores) y tienen un ciclo de vida más largo, es decir, están disponibles en el mercado durante más tiempo. De menor a mayor capacidad y consumo, los tipos de CPU habituales son:
- ARM Cortex
- Intel Atom
- Intel Celeron
- Intel Core-i
9) Otro elemento básico para el funcionamiento del panel PC industrial es la memoria RAM (Random Access Memory). Esta memoria volátil se encarga de ir almacenando las instrucciones que va ejecutando la CPU para que ésta pueda dedicarse a otros menesteres. En otras palabras, es como un buffer donde se va guardando información que necesitará la CPU para que el funcionamiento global sea más eficiente. La memoria RAM de los panel PC suele ir desde 1GB hasta 16GB.
10) El otro tipo de memoria de un panel PC industrial es la no volátil, la que se usa para guardar datos como el sistema operativo o ficheros comunes. Es lo que coloquialmente se conoce como disco duro. Normalmente los discos usados son HDD (Hard Drive Disk) y SSD (Solid State Disk). La principal diferencia entre ellos es que, por el mismo precio, el primero tiene más capacidad y el segundo más velocidad y durabilidad. A no ser que la aplicación necesite un HDD por algún motivo en especial, en Contaval recomendamos siempre el uso de discos SSD por el mejor rendimiento. Los tamaños habituales de discos son 32GB, 64GB, 128GB, 256GB, 512GB, 1TB.
11) El sistema operativo es el entorno software que permitirá el manejo de un panel PC industrial. Los sistemas operativos más habituales en este sector son los Microsoft: Windows CE 7, Windows 7, Windows 8.1 y Windows 10 IOT. Últimamente, cada vez es más habitual encontrar sistemas operativos Linux y Android en entornos industriales ya que estos no tienen un coste de licencia.
12) Para comunicar el panel PC industrial con el exterior es importante saber las interfaces de entrada/salida que disponemos. Las habituales incluidas por defecto suelen ser:
- Puertos USB
- Puertos COM
- Puertos Ethernet
13) Si necesitamos alguna interfaz que no está disponible por defecto (WiFi, Bluetooth, modem 3G, puerto paralelo…) siempre podemos añadir tarjetas en las ranuras mini-PCIe, PCIe o PCI. En este caso es importante conocer qué ranuras de estos tipos soporta nuestro panel PC industrial para añadir las tarjetas correspondientes.
En resumen, todos los puntos citados anteriormente serían los básicos que deberíamos tener en cuenta a la hora de seleccionar un panel PC industrial según la aplicación que queramos solucionar. Existen otros puntos como el rango de temperatura de funcionamiento o la necesidad de SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) que también pueden ser interesantes en otras circunstancias.
En cualquier caso, en Contaval estaremos encantados de escuchar sus necesidades y proponerle las mejores soluciones para su aplicación con panel PC industrial.
Muchas gracias por leernos.
Un saludo
Pantallas Full IP65 Kinco
Relé Universal de Medida Serie VARIMETER Pro
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Pasarelas Deutschmann
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Como leer las etiquetas de marcado ATEX
La Normativa ATEX, regula las características que deben cumplir los equipos industriales para trabajar en atmosferas explosivas.
¿De donde viene el nombre de ATEX? La norma 94/9/EC Francesa hace referencia a los equipos que van a trabajar en ATmosferas EXplosivas; de ahí la denominación ATEX
Los equipos certificados para poder trabajar en atmósferas explosivas van marcados con el simbolo EX.
A continuación vamos a describir el marcado EX basándonos en la etiqueta de los HMI, de nuestra representada ASEM, que están certificados para trabajar en ambientes explosivos: HMI30TF y HMI30.
Esperamos que esta entrada les sea de utilidad
Gracias por leernos.
Saludos
Asimetría de fases en redes trifásicas
Conceptos básicos de la tecnología de monitoreo en sistemas de bajo voltaje
¿Qué significa asimetría (desequilibrio) en sistemas trifásicos? El sistema más común es el sistema trifásico de 400 V (figura 1) formado por tres tensiones alternas que se desplazan en el tiempo 120 °(Figura 2). Entre las fases L1, L2 y L3, hay 3 tensiones fase a fase UL1-L2, UL2-L3, UL3-L1 que también se conocen como tensiones de línea a línea. Representado gráficamente en un diagrama fasorial, estos voltajes dan como resultado un triángulo isósceles (figura 3). Los 3 voltajes contra el neutro N del transformador son los voltajes en estrella (tensiones de fase a neutro) UL1-N, UL2-N, UL3-N que también se pueden dibujar en el triángulo isósceles.
En condiciones normales en un sistema trifásico, todos los voltajes son iguales en su magnitud y todos los ángulos son 120 °. Una desviación de esto se llama asimetría (desequilibrio).
Hay dos tipos de asimetría:
Caso 1: Dado un sistema rígido, es decir, los voltajes de fase a fase son constantes, los voltajes de fase a neutro en la carga (punto de medición A) pueden cambiar sin cambiar la simetría externa (figura 4). Este es el caso con cargas asimétricas en conexiones en estrella y conductor neutro interrumpido, es decir, con punto neutral abierto (estrella).
Caso 2: Sin embargo, si las tensiones de fase a fase cambian, esto siempre provocará un cambio de los voltajes de fase a neutro. Esto ocurre con cargas de potencia motriz cuando falla una fase (figura 1b). Los bobinados del motor U y V inducen una tensión en el devanado W desconectado, que ya no corresponde a la tensión original del sistema. Por lo tanto, el sistema de tres fases aguas abajo de los fusibles en el punto de medición B ahora se volvió asimétrico. Esto se conoce como potencia inversa.
Para detectar una asimetría en un sistema, para el primer caso, los 3 voltajes fase a fase contra el punto de estrella (conductor neutro N) se deben medir y comparar entre sí. Incluso las diferencias de voltaje más pequeñas causan una asimetría. Se puede calcular por:
En el segundo caso, basta con comparar la magnitud de los voltajes de fase a fase y determinar la asimetría (desequilibrio) con la ecuación anterior.
Consecuencias de la asimetría (desequilibrio) en los sistemas trifásicos
- Interrupción del conductor neutro
Al principio, se considera el caso de un conductor neutro roto. Como se muestra en la fig. 4, los voltajes de fase a neutro pueden alcanzar valores peligrosamente altos, hasta la magnitud del voltaje de fase a fase en casos extremos. Está claro que esto dañaría o destruiría las cargas conectadas. Dichas sobretensiones son una consecuencia de un desequilibrio severo que se encuentra con frecuencia en sistemas privados o comerciales. Esto se debe al hecho de que los dispositivos eléctricos utilizados allí son principalmente consumidores monofásicos con diferentes consumos de energía.
Aunque se presta atención en las instalaciones del edificio para distribuir simétricamente las cargas a las 3 fases, la carga asimétrica no se puede evitar en el uso diario del equipo eléctrico. Un ejemplo para una carga altamente asimétrica puede ser una lavadora (2000 W) en la fase L1, bombillas (100 W) en la fase L2 y una radio (20 W) en la fase L3 (figura 6a).
En el funcionamiento normal del sistema, la tensión correcta del sistema (230 V) se aplica a todas las cargas. Sin embargo, si el conductor neutro no se reconecta después del trabajo en la instalación, por ejemplo, y el sistema se reconecta, la tensión en cargas pequeñas puede alcanzar valores muy altos. En nuestro ejemplo, la radio correría un alto riesgo (la unidad de potencia se dañaría) y las bombillas se fundirían.
El objetivo debe ser señalizar incluso los desequilibrios más pequeños mediante relés de medición y desconectar cargas si es necesario antes de que puedan evolucionar a condiciones peligrosas. Los relés de sobretensión / subtensión convencionales no son adecuados para una detección temprana. Para detectar una asimetría del 5%, por ejemplo, de acuerdo con la ecuación (1), solo mediante el uso de relés de voltaje, tenían que ajustarse a un valor de sobretensión o subtensión del 2,5%. Sin embargo, esto no sería útil ya que no hay necesidad de desconectar a una tensión mínima de solo 2.5%.
Por lo tanto, el monitor DOLD IL 9069 sería un dispositivo de medición adecuado para este caso porque detecta una asimetría de los voltajes de fase a neutro. Como los voltajes de fase a neutro pueden alcanzar valores altos en caso de fallo, el relé debe ser capaz de soportarlo.
- Voltaje inverso
El voltaje inverso, también llamado alimentación inversa, se convierte en un problema cada vez que se interrumpe un conductor en la instalación eléctrica. Tal interrupción puede ser causada por un fusible fundido, un conductor roto o un fallo de contacto en un dispositivo de conmutación, por ejemplo (Fig. 1b). Sin embargo, un voltaje inverso solo ocurre cuando un motor o transformador trifásico está presente.
Debido a que los motores que se ejecutan en dos fases debido a una interrupción tienen la característica de regenerar la fase del sistema faltante por sí mismos. Sin embargo, la magnitud y el ángulo de este voltaje no coinciden con el voltaje original del sistema. Por lo tanto, el sistema trifásico se volvió asimétrico aguas abajo del punto de interrupción (medida B, Fig. 1b). El grado de asimetría depende del tipo, tamaño y carga del motor.
En el pasado, el comportamiento anterior se utilizó deliberadamente para generar un sistema trifásico a partir de un sistema monofásico existente. Hoy, en la era de la electrónica de potencia, esto ya no es necesario. En nuestro caso, sería incluso perjudicial cuando una fase falla en sistemas con accionamientos eléctricos.
El problema es que una operación monofásica no se puede detectar de inmediato porque las unidades siguen funcionando sin cambios por el momento. Solo cuando se cambie deliberadamente la condición de operación se detectará, pero puede ser demasiado tarde. Los motores trifásicos no pueden arrancar en un sistema monofásico, por ejemplo.
Además, ya no es posible una inversión de la dirección de rotación porque el motor continuará funcionando en su dirección original incluso después de enchufarlo. Esto puede ser peligroso si se necesita una reversión por razones de seguridad, como con prensas y calandras. También los motores para ascensores y grúas comenzarían en la dirección opuesta debido a la carga de tracción.
De nuevo, los relés de asimetría (desequilibrio) pueden usarse para prevenir condiciones de este tipo. Pero en este caso, se necesitan dispositivos que comparen los tres voltajes fase a fase y los evalúen de acuerdo con la ecuación 1. Como se describió para el conductor neutro, se detectan pequeñas cantidades de asimetría, que no pueden detectarse mediante los relés de tensión.
La Figura 7 representa la conexión correcta de un alimentador de motor, como ejemplo. El relé de baja tensión con detección de desequilibrio integrado IL 9071/011 se utiliza aquí. Tenga en cuenta que la sección entre el relé de asimetría y el motor no se supervisa. Si esto es necesario por razones de seguridad, el relé de mínima intensidad IP 9271 debe ser colocado adicionalmente en el alimentador del motor. Con esta medida, todo el sistema se protege de forma óptima contra fallas de fase y conductores rotos.
Nota: Para la detección de asimetría, también sería adecuado el BA 9040, y el relé de calbe roto AI 940 para la detección de baja corriente.
