Actualmente, las fábricas poseen procesos automatizados donde las máquinas, aparatos e instrumental comandan las operaciones y se hacen cargo de las acciones repetitivas. Lo anterior a través de los cuatro elementos clave en la automatización: sensores, actuadores, controladores y sistemas de intercomunicación. Cada uno de estos equipos tiene sus puertos de entrada y salida que se deben conectar con los otros por medio de cables, fibra óptica u otro medio, ya que las señales que se transmiten abarcan desde los 4...20 mA, un tren de bit, o señales de tensión analógica.

Respecto al cableado, éste adquiere dimensiones importantes ya que los kilómetros de cable, instalación, montaje, puesta en servicio y mantenimiento tienen un alto costo. Además, una vez establecido el cableado, los cambios y modificaciones significan un gasto adicional en ingeniería, equipos y montaje. Otra de sus limitantes es que una vez instalado, queda circunscrito a las máquinas y procesos asociados, donde las modificaciones exigen trabajos complejos.

La optimización de las comunicaciones

Un gran avance en la optimización de los recursos ha sido la aplicación de los "buses de campo", que comparten un mismo medio físico para la transmisión de datos para conectar varios equipos. En mayor escala también están las redes de datos industriales, donde los tres elementos tienen diferentes medios de comunicación: ModBus, LonWorks, ProfiBus, Hart, FIP y Ethernet TCP/IP.

Los sistemas de comunicación inalámbrica, telefonía celular e Internet son tecnologías que han dado pasos importantes para aplicarlas en fábricas o en sistemas de Automatización de Procesos como elementos en los lazos de control local, remoto o formando redes de datos industriales.

No hay dudas de que las comunicaciones inalámbricas pueden ser integradas al ámbito industrial, a fin de utilizarlas como un medio para conectar sensores, actuadores y controladores, e integrarlas en los sistemas de Automatización de Procesos como elementos en lazos de control local o distribuido.

En un primer análisis destacan como ventajas la desaparición del cable de señal y de la infraestructura para sostenerlo; los puertos de comunicaciones físicos de entrada y salida no son necesarios porque se cambian por antenas; reducción de las conexiones y los terminales; flexibilidad en la disposición física entre los elementos, manteniendo el radio de acción; bajo peligro de pérdida de control por rotura de cables o fallas de contactos; posibilidad de que un emisor sea escuchado por varios receptores; bajos costos de instalación y mantenimiento; opción de cambiar la posición de sensores y controladores para nuevas máquinas o configuraciones.

Esta tecnología es útil cuando se requieren sensores en lugares aislados o en cabezales cuyo movimiento enreda los cables, reemplazando las soluciones de contactos por roce o de anillos rozantes. Además, al usar esta herramienta en lugares inaccesibles, tóxicos o con peligros de explosión, la conexión se hace a través de campos magnéticos, por lo que sólo requerimos de antenas exteriores, estando toda la electrónica encapsulada en un cuerpo aislado del medio.

Otro aspecto importante es que las bandas de frecuencia que se utilizan para la transmisión de datos son de 2,4 GHz, superiores a las frecuencias de interferencia electromagnética producida por la operación de maquinaria, conmutación de convertidores y soldadura industrial, por lo que se minimizan las interferencias en los lazos de control y aumenta la inmunidad al ruido de los sistemas de Automatización.

Wireless Espectro; ISA 100 Overview.

Las ventajas

Los protocolos de comunicaciones y los sistemas de codificación de datos que se implementan incrementan la confiabilidad del sistema evitando fallas y pérdidas de información. Algunas instituciones y empresas son pioneras en este campo y han trabajado en producir estándares para los equipos, como ISA 100, IEEE 802, ETS 300, WirelessHART o construir equipos con estas capacidades como son WISA COM. Nuevas capacidades de los equipos, y el desarrollo de software avanzado con redundancia y seguridad en la información, están siendo aplicados para aumentar la seguridad de los lazos de control y automatización de los procesos.

Incluso hay firmas que, para independizar los sensores y controladores de todo tipo de conector, están diseñando dispositivos que utilizan radio frecuencia para obtener la energía eléctrica necesaria para la operación de los equipos.

No hay duda de que un beneficio colateral que pueden conseguir las empresas o industrias con el uso de la tecnología inalámbrica para la comunicación de sus procesos productivos es el ahorro de energía, ya que este tipo de equipos consumen menos energía para transmitir la información que la requerida para realizar la misma función por par trenzado u otro medio físico.