La coexistencia de protocolos en planta
En una misma instalación es habitual que convivan buses de campo (fieldbus) con décadas de servicio, redes Ethernet Industrial de tiempo real y equipos que solo disponen de una interfaz serie. Las ampliaciones de línea, la incorporación de maquinaria nueva o la modernización gradual de un sistema de control generan la necesidad de intercambiar datos de proceso entre redes que no utilizan el mismo protocolo. Las familias de gateways (pasarelas de comunicación) netTAP NT 50 y NT 100 de Hilscher están diseñadas para esa tarea: convertir datos de entrada/salida (E/S) entre dos redes de forma transparente, sin modificar la lógica de los controladores ni reemplazar los dispositivos de campo [1].
Un gateway de este tipo se comporta como un nodo más en cada una de las redes a las que se conecta. Por un lado puede actuar, por ejemplo, como IO-Device PROFINET frente a un controlador; por el otro, como maestro o esclavo PROFIBUS DP frente a la periferia existente. La correspondencia de datos entre ambos lados se define en la configuración, de modo que cada controlador intercambia únicamente un bloque de datos de proceso dentro de su propia red.
Una base tecnológica común: el controlador netX
Ambas familias se basan en los controladores de comunicación netX de Hilscher: el NT 50 utiliza el netX 50 y el NT 100, el netX 100 [2][3]. En ambos casos, el protocolo que ejecuta cada interfaz queda determinado por el firmware cargado. Esto permite que un mismo equipo atienda distintas combinaciones de protocolos con solo cambiar el firmware, lo que amplía sus posibilidades de uso y simplifica la gestión de repuestos [2][3].
Las dos familias comparten, además, el software de configuración SYCON.net, el montaje en riel DIN según EN 60715, la alimentación de 24 V DC ±6 V mediante borne Mini-COMBICON de dos polos y el grado de protección IP20 [2][3].
netTAP NT 50: integración compacta de dispositivos individuales
El NT 50 es la propuesta de entrada de la serie, orientada a conversiones simples en aplicaciones donde el costo es un factor determinante [1][2]. Realiza conversiones entre un protocolo Ethernet de tiempo real (un puerto) y un bus de campo o un protocolo serie, así como entre un bus de campo y un protocolo serie. Soporta conversiones esclavo-esclavo y esclavo-maestro; cuando opera como maestro, atiende a un único dispositivo esclavo con la funcionalidad de maestro completa [2]. Esta característica lo hace especialmente adecuado para integrar un equipo de campo individual —un variador, un analizador o un instrumento con interfaz PROFIBUS DP, CANopen, DeviceNet, CC-Link, Modbus RTU o serie ASCII— en una red de nivel superior [1].
Sus principales características y beneficios son:
- Tiempo de conversión de datos de E/S inferior a 20 ms, suficiente para la mayoría de las aplicaciones de integración de dispositivos [2].
- Formato compacto de 100 × 26 × 66 mm y aproximadamente 80 g, que reduce el espacio ocupado en el gabinete [2].
- Bajo consumo, con 1,8 W típicos [2].
- Interfaz de diagnóstico y configuración vía Ethernet, que facilita el acceso desde la estación de ingeniería [2].
- Firmware cargable, que permite reutilizar el equipo en otras conversiones, incluidas las configuraciones de doble esclavo [2].
En el modelo NT 50-DP-EN, por ejemplo, el lado Ethernet admite los roles PROFINET IO-Controller e IO-Device, EtherNet/IP Scanner y Adapter, y Open Modbus/TCP Client y Server, mientras que el lado PROFIBUS puede operar como maestro o esclavo DP. La interfaz PROFIBUS es RS-485 con aislamiento óptico y el puerto Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX está aislado [2].
netTAP NT 50-MPI: acceso Ethernet a controladores S7-200/300/400
Dentro de la familia NT 50, el modelo NT 50-MPI cumple una función específica: incorporar acceso Ethernet a controladores S7-200, S7-300 y S7-400 que no disponen de esa interfaz. El equipo se conecta a cualquier puerto PROFIBUS, MPI o PPI libre del controlador y permite programar, visualizar y supervisar el PLC a través de la red Ethernet de la planta [5].
Sus principales características y beneficios son:
- Compatibilidad con las herramientas de ingeniería S7: el controlador se instala como interfaz de programación (PG) en STEP 7 y TIA Portal, por lo que el personal de mantenimiento trabaja con su entorno habitual. La configuración puede realizarse desde la herramienta de ingeniería o desde el servidor web integrado [5].
- Visualización por Ethernet: admite WinCC y el protocolo ISO-on-TCP (RFC 1006), lo que permite conectar estaciones HMI y SCADA compatibles con S7 sin agregar hardware de comunicación al controlador [5].
- Mantenimiento remoto: al utilizar TCP/IP estándar, el acceso al PLC puede realizarse a través de routers y entre segmentos de red, lo que facilita la asistencia remota y el registro de datos [5].
- Comunicación entre controladores: permite acoplar por Ethernet dos PLC que no cuentan con interfaz Ethernet propia [5].
- Acceso desde aplicaciones propias: aplicaciones de usuario desarrolladas, por ejemplo, en C++ o C# pueden leer y escribir datos del PLC [5].
- Diagnóstico PROFIBUS integrado y servicios DPV1 maestro clase 2 para la parametrización de esclavos DP [5].
- Instalación sin interrumpir el bus: el conector con paso de cableado (pass-through) mantiene conectados a los demás equipos del bus MPI/DP, y el equipo puede alimentarse directamente desde el PLC o mediante una fuente de 24 V DC [5].
Comparte con el resto de la familia NT 50 el controlador netX 50, el formato de 100 × 26 × 66 mm y el consumo típico de 1,8 W, y opera entre 0 y +60 °C [5]. Para plantas con una base instalada de controladores S7 de generaciones anteriores, esta compatibilidad extiende su vida útil y los integra a la infraestructura Ethernet sin modificar el programa de control.
netTAP NT 100: conversiones exigentes y acoplamiento de segmentos
El NT 100 está concebido para conversiones de mayor exigencia [1]. Admite conversiones entre un protocolo Ethernet de tiempo real con dos puertos y un bus de campo o protocolo serie, entre dos buses de campo, y entre un bus de campo y un protocolo serie [3]. Esto extiende su campo de aplicación desde la integración de dispositivos hasta el acoplamiento de segmentos completos de red, por ejemplo, entre dos redes PROFIBUS DP, CANopen o DeviceNet que deben intercambiar datos manteniendo maestros independientes [1].
Sus principales características y beneficios son:
- Funcionalidad de maestro sin restricciones (con licencia de maestro): en el modelo NT 100-RE-DP, por ejemplo, el equipo puede actuar como maestro de hasta 125 esclavos PROFIBUS, 200 esclavos EtherCAT, 128 IO-Devices PROFINET, 64 adaptadores EtherNet/IP o 511 esclavos Sercos [3]. Así, un solo equipo integra un tramo completo de red subordinada en un sistema Ethernet de tiempo real.
- Tiempo de conversión de datos de E/S inferior a 10 ms [3].
- Dos puertos RJ45 en el lado Ethernet de tiempo real, que permiten encadenar el equipo dentro de la red [3].
- Tarjeta de memoria SD o MMC (hasta 2 GB) que almacena firmware y configuración. Ante una falla, basta trasladar la tarjeta a un equipo de reemplazo para reanudar la operación en pocos segundos, sin necesidad de reconfigurar en terreno [3].
- Programación de protocolos serie con netSCRIPT, un lenguaje de scripting basado en Lua, con entorno de desarrollo incluido en la entrega. Permite implementar protocolos serie propietarios y preprocesar los datos de E/S durante la conversión [3].
- Diagnóstico y configuración vía USB, e interruptores rotativos para ajustar la dirección de red directamente en el equipo [3].
Resumen de las dos familias
| Característica | netTAP NT 50 | netTAP NT 100 |
|---|---|---|
| Controlador de comunicación | netX 50 | netX 100 |
| Puertos Ethernet de tiempo real | 1 | 2 |
| Conversiones | Ethernet ↔ bus de campo/serie; bus de campo ↔ serie | Ethernet ↔ bus de campo/serie; bus de campo ↔ bus de campo; bus de campo ↔ serie |
| Rol de maestro | Un único esclavo | Sin restricciones (con licencia) |
| Tiempo de conversión de E/S | < 20 ms | < 10 ms |
| Interfaz de diagnóstico | Ethernet | USB |
| Tarjeta de memoria | No | SD/MMC, hasta 2 GB |
| Protocolos serie programables | No | Sí (netSCRIPT) |
| Temperatura de operación | 0 … +55 °C | 0 … +60 °C |
| Dimensiones (L × A × H) | 100 × 26 × 66 mm | 100 × 52 × 70 mm |
| Consumo típico | 1,8 W | 3,2 W |
Fuente: fichas técnicas de los modelos NT 50-DP-EN y NT 100-RE-DP [2][3].
Configuración con SYCON.net
Ambas familias se configuran con SYCON.net (con excepción del NT 50-MPI, descrito anteriormente), el mismo software que se utiliza para el resto de los productos de comunicación de Hilscher [2][3]. Con una sola herramienta se definen los parámetros de cada red y la asignación de datos entre ellas, lo que permite al equipo de ingeniería aplicar un procedimiento uniforme independientemente de la combinación de protocolos. El fabricante documenta este procedimiento en la instrucción de operación Configuration of Gateway and Proxy Devices [4].
Diseño orientado al entorno industrial
Las dos familias están preparadas para su instalación en gabinetes de control. El NT 50 opera entre 0 y +55 °C, con humedad relativa de 10 a 95 % sin condensación y hasta 2000 m de altitud; cumple con los requisitos de emisión de EN 55011 y de inmunidad de EN 61131-2, y cuenta con marcado CE y UKCA [2].
El NT 100 amplía el rango de operación hasta +60 °C, incorpora protección contra inversión de polaridad y cuenta con certificación UL 508 (archivo UL E334100). Sus ensayos de compatibilidad electromagnética según EN 61000-4 incluyen descargas electrostáticas de ±8 kV en aire y ±4 kV por contacto, transitorios rápidos (burst) de ±2 kV e impulsos (surge) de ±1 kV en líneas de comunicación y datos [3]. Estos niveles respaldan una operación estable en entornos con fuentes de interferencia como variadores de frecuencia y contactores.
Aplicaciones típicas
- Modernización gradual del sistema de control: un controlador nuevo con PROFINET o EtherNet/IP puede integrar la periferia PROFIBUS DP o DeviceNet existente mediante un NT 100-RE-DP o NT 100-RE-DN, preservando la inversión en instrumentación y cableado [1][3].
- Integración de equipos con interfaz serie: un NT 50-RS-EN conecta un dispositivo Modbus RTU o serie ASCII a una red PROFINET, EtherNet/IP o Modbus TCP [1].
- Acoplamiento de segmentos: dos redes con maestros independientes, por ejemplo dos líneas PROFIBUS DP, intercambian datos a través de un NT 100-DP-DP [1].
- Acceso Ethernet a controladores S7 existentes: un NT 50-MPI conectado al puerto MPI/PROFIBUS de un S7-300 o S7-400 permite programarlo y visualizarlo desde la red de planta [5].
- Protocolos serie propietarios: equipos como balanzas o lectores con protocolos específicos se integran en una red Ethernet de tiempo real mediante un NT 100-RE-RS programado con netSCRIPT [1][3].
Al seleccionar un modelo, se recomienda verificar su estado de ciclo de vida en el sitio del fabricante, ya que algunas variantes figuran como Active mature [1].
Conclusión
Las familias netTAP NT 50 y NT 100 cubren dos niveles de exigencia con una base tecnológica y de configuración común. El NT 50 ofrece una solución compacta y de bajo consumo para integrar dispositivos individuales en redes de nivel superior. El NT 100 aporta funcionalidad de maestro sin restricciones, tiempos de conversión más cortos, reemplazo rápido mediante tarjeta de memoria y programación de protocolos serie, lo que lo hace adecuado para integrar segmentos completos de red y para proyectos de modernización. En ambos casos, el resultado es la posibilidad de conectar redes heterogéneas sin intervenir la lógica de control ni reemplazar equipos que siguen en servicio.
Referencias
- Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH. Gateways for Industrial Ethernet/Fieldbus/Serial (página de familia de productos). https://www.hilscher.com/products/gateways-switches-for-industrial-communication/gateways-for-industrial-ethernet-fieldbus-serial
- Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH. NT 50-DP-EN – Gateway PROFIBUS DP to Ethernet (ficha técnica). https://www.hilscher.com/products/gateways-switches-for-industrial-communication/gateways-for-industrial-ethernet-fieldbus-serial/nt-50-dp-en
- Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH. NT 100-RE-DP – Gateway Real-Time Ethernet to PROFIBUS DP (ficha técnica). https://www.hilscher.com/products/gateways-switches-for-industrial-communication/gateways-for-industrial-ethernet-fieldbus-serial/nt-100-re-dp
- Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH. Configuration of Gateway and Proxy Devices, instrucción de operación OI 12 EN. https://www.hilscher.com/fileadmin/cms_upload/en-US/Resources/pdf/Configuration_of_Gateway_and_Proxy_Devices_OI_12_EN.pdf
- Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH. NT 50-MPI – S7-200/300/400 Ethernet programming adapter (ficha técnica). https://www.hilscher.com/products/gateways-switches-for-industrial-communication/gateways-for-industrial-ethernet-fieldbus-serial/nt-50-mpi
