Ethernet para la tecnología operacional
Con la llegada de iniciativas para la mejora de la eficiencia industrial, como la Industria 4.0, era evidente que Ethernet acabaría usándose para conectar los activos de producción.
Sin embargo, los entornos industriales son muy distintos a una oficina, un centro de datos o una vivienda. Los sistemas implantados en la industria están expuestos a condiciones ambientales duras, vibración, fluidos y ruido eléctrico. Además, estos entornos suelen ser muy reducidos, y el espacio necesario para el armario eléctrico de control y el trazado de los cables tiene un coste elevado. Por lo tanto, el diámetro, el peso y el radio de curvatura de los cuatro cables UTP son factores que limitan la implantación.
Otro aspecto que hay que tener en cuenta en el despliegue tecnológico industrial es cómo alimentar los dispositivos. Ethernet suministra alimentación (PoE) con cuatro cables UTP, pero era necesario encontrar una nueva metodología.
En 2019, el estándar de Ethernet de un solo par (SPE) para un Gigabit logró la clasificación IEEE 802.3bp 1000BASE-T1. Con un solo par de cables trenzados y sin blindaje, se pueden conectar longitudes de hasta 15 metros. Si se usan conductores de par trenzado con blindaje, se obtiene una mejor protección ante interferencias electromagnéticas, lo que aumenta la longitud de enlace permitida hasta los 40 metros. Un cable SPE tiene un diámetro mucho menor que el cable estándar de cuatro pares y categoría 6 de Ethernet y es, aproximadamente, un 60 % más ligero, por lo que es la solución perfecta para el uso en entornos industriales.
Tras resolver el problema del protocolo de red y las limitaciones del cable, había que mejorar también los conectores. El RJ45 es una opción completamente inadecuada para entornos industriales: no dispone de un método de sellado fiable, así que la humedad, el polvo y otros contaminantes, pueden deteriorar rápidamente las características eléctricas de la red. En marzo de 2020, se presentó la IEC 63171, una nueva normativa para conectores en el SPE que define un conjunto de especificaciones para fomentar el uso de distintos conectores industriales, como los populares formatos M8 y M12 circulares. En la imagen 3 se pueden ver algunos conectores SPE adecuados para cables con y sin blindaje.
El soporte para el suministro de alimentación a través de Ethernet está definido en los estándares IEEE 802.3bu y 802.3cg. Con el nombre de alimentación por la línea de datos («Power over Data Line» o PoDL), ofrece quince combinaciones distintas de tensión, corriente y sección de cable, y puede ofrecer hasta 52 W al dispositivo final. En la imagen 4 se puede ver el rango de la PoDL.
El estándar SPE seguirá evolucionando hasta poder albergar un rango más amplio de aplicaciones, lo que incluye la transferencia de protocolos industriales antiguos, como Fieldbus, y la implantación de redes TSN («Time-Sensitive Networking»). Las TSN le dan a Ethernet una función determinística y en tiempo real, algo necesario en muchas aplicaciones actuales de automatización industrial.
