Análisis de las características de las redes de comunicación para la implementación de sistemas industriales robustos en el marco de la industria 4.0

Abstract

El presente trabajo aborda el papel fundamental de las comunicaciones industriales en el marco de la Industria 4.0, analizando protocolos de comunicación utilizados en entornos industriales, esta investigación se centra en los siguientes protocolos: MODBUS, PROFINET y OPC UA. Modbus es un protocolo abierto maestro, esclavo y permite hasta 247 dispositivos esclavos por maestro en una red estándar, muy difundido por su simplicidad y bajo costo, PROFINET es un protocolo Ethernet industrial abierto, de alto rendimiento, en tiempo real, ampliamente adoptado por su alta velocidad y determinismo, OPC UA es un estándar orientado a servicios que facilita la interoperabilidad vertical y horizontal plena entre dispositivos y sistemas industriales, ofreciendo seguridad integrada y un modelo de datos rico. Cada protocolo tiene características particulares, ventajas, limitaciones y ámbitos de aplicación específicos, asimismo, la integración del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) permite conectar sensores y equipos a Internet para mejorar la eficiencia, la interoperabilidad y la gestión de datos en tiempo real, transformando la comunicación industrial tradicional. Otro impacto clave del IIoT es la interoperabilidad, los estándares de comunicación IIoT (como OPC UA y MQTT) permiten que dispositivos de distintos fabricantes intercambien información de forma estandarizada, por ejemplo, OPC UA funciona sobre TCP/IP y HTTPS, habilitando comunicación firewall-friendly entre sistemas de control y la nube. Para el desarrollo de este trabajo se revisaron y se compararon investigaciones y estudios de caso documentados, con el fin de analizar aspectos como el rendimiento, la latencia, la interoperabilidad y la ciberseguridad de las redes industriales.