Ethernet industrial es el uso de Ethernet estándar (IEEE 802.3) en plantas y máquinas, con protocolos industriales que intercambian datos de control con unos tiempos previsibles, como PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT y Modbus TCP, y con hardware pensado para el campo: switches de 24 V CC en carril DIN, rango de temperatura ampliado, cables apantallados, conectores M12 y redundancia en anillo. Las tramas y los cables son los mismos que en una oficina. Lo que cambia son los tiempos, el protocolo que va encima y el hardware que lo rodea.
Esta guía explica en qué se diferencia Ethernet industrial de la Ethernet de oficina, cómo consiguen los protocolos el tiempo real, qué cables y conectores se usan y dónde encaja cada protocolo. Para elegir el protocolo de una línea nueva, lee EtherNet/IP vs PROFINET vs Modbus TCP.
Ethernet industrial y Ethernet de oficina no son la misma red
| Aspecto | Ethernet de oficina | Ethernet industrial |
|---|---|---|
| Tráfico | Archivos, web y correo a ráfagas, sin garantías | Datos de E/S cíclicos entre controlador y equipos, con un tiempo de actualización definido |
| Tiempos | Un retardo de unos milisegundos pasa desapercibido | El ciclo y su variación importan: una trama tardía puede parar una máquina |
| Protocolos | TCP/IP, HTTP, SMB | PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP, POWERLINK, CC-Link IE, más OPC UA y MQTT para datos |
| Conectores | RJ45 | RJ45 dentro del armario, M12 (codificación D o X) y RJ45 estanco en campo |
| Cable | Par trenzado sin apantallar | Par trenzado apantallado, resistente al aceite o flexible para cadenas portacables, fibra para tramos largos |
| Switches | De sobremesa o de rack, alimentados a red | Carril DIN, 24 V CC con entradas redundantes, rango de temperatura ampliado, gestionables |
| Topología | Estrella | Estrella, línea y anillo con protocolos de redundancia (MRP, DLR) |
Cómo consigue Ethernet industrial el tiempo real
Ethernet estándar no garantiza cuándo llega una trama. Los protocolos industriales lo resuelven de tres maneras:
- Pila TCP/IP estándar. Modbus TCP (puerto 502) y EtherNet/IP (CIP sobre TCP y UDP) funcionan en cualquier switch y en cualquier red IP. Los tiempos dependen de la carga de la red, por eso la red se mantiene separada y poco cargada. Cubre la mayor parte del control de máquinas y procesos.
- Tramas propias sobre hardware estándar. PROFINET RT envía sus datos cíclicos en tramas Ethernet con su propio EtherType (0x8892), sin TCP/IP, y con prioridad VLAN. Funciona con switches normales y da ciclos más cortos y estables. POWERLINK también funciona con chips Ethernet estándar: un nodo gestor interroga a cada equipo por turnos en cada ciclo.
- Hardware dedicado. PROFINET IRT reserva intervalos de tiempo en los switches. EtherCAT procesa la trama al vuelo en cada equipo mientras pasa. Se usan para control de movimiento y ejes sincronizados.
Time-Sensitive Networking (TSN), un conjunto de normas IEEE 802.1, añade planificación y sincronización de tiempo a los switches Ethernet estándar, para que el tráfico de control y el tráfico informático normal compartan la misma red. CC-Link IE TSN y PROFINET sobre TSN son dos ejemplos.
¿Cuáles son los protocolos de Ethernet industrial?
| Protocolo | Organización | Cómo funciona | Dónde lo encuentras |
|---|---|---|---|
| PROFINET | PROFIBUS & PROFINET International (PI) | Tramas RT sin TCP/IP; IRT con soporte de hardware | Líneas basadas en controladores Siemens |
| EtherNet/IP | ODVA | CIP sobre TCP y UDP | Líneas basadas en controladores Rockwell |
| EtherCAT | EtherCAT Technology Group | Una trama recorre todos los equipos y se procesa al vuelo | Control de movimiento, E/S rápidas, bancos de prueba |
| Modbus TCP | Modbus Organization | Peticiones Modbus sobre TCP, puerto 502 | Contadores, variadores, pasarelas, SCADA, PLC pequeños |
| POWERLINK | Ethernet POWERLINK Standardization Group | Un nodo gestor interroga a cada equipo por turnos | Máquinas basadas en controladores B&R |
| CC-Link IE | CC-Link Partner Association | Protocolo propio, ahora también sobre TSN | Líneas basadas en controladores Mitsubishi |
Por encima de la red de control, OPC UA y MQTT llevan los datos al SCADA, al MES y a la nube por la misma Ethernet. No se usan para el ciclo rápido de E/S. Consulta Modbus RTU vs Modbus TCP vs OPC UA para esa capa.
Cables y conectores Ethernet en la industria
El cable Ethernet habitual es de par trenzado: cuatro pares de hilos, cada par trenzado entre sí. Cada par lleva una señal diferencial, y el trenzado hace que el ruido externo llegue igual a los dos hilos, de modo que el receptor lo cancela. Un tramo de cobre está limitado a 100 m entre dos equipos.
- Categoría. Cat 5e basta para 100 Mbit/s y 1 Gbit/s, que cubre la mayoría de PLC y equipos de campo. Cat 6A se usa para troncales de 10 Gbit/s.
- Apantallado. Usa cable apantallado (por ejemplo S/FTP) cerca de variadores, motores y cables de potencia, con la pantalla conectada a tierra.
- Conectores. RJ45 dentro del armario. En campo, M12 con codificación D (4 pines, hasta 100 Mbit/s) o X (8 pines, hasta 10 Gbit/s), con estanqueidad IP65/IP67.
- Fibra. Para tramos de más de 100 m, entre edificios y en lugares con interferencias electromagnéticas fuertes, como las subestaciones.
Dónde se usa Ethernet industrial
- Fabricación y logística. PLC, variadores, robots y HMI comparten datos cíclicos, y la misma red envía los datos de producción a los sistemas informáticos para el seguimiento.
- Instalaciones exteriores. Cámaras, sensores e iluminación se alimentan a menudo por el cable de datos con Power over Ethernet (IEEE 802.3af y 802.3at), lo que ahorra una línea de alimentación.
- Subestaciones eléctricas. Los enlaces de fibra evitan las interferencias electromagnéticas de los equipos de alta tensión.
- Vehículos y trenes. Los equipos a bordo deben soportar vibraciones y golpes, por eso usan conectores M12 y productos probados para ese entorno.
Ethernet industrial en los PLC de Industrial Shields
Los PLC M-Duino usan el controlador W5500, un chip de 10/100 Mbit/s con la pila TCP/IP en hardware. El ESP32 PLC también tiene Ethernet, y el Raspberry PLC tiene dos puertos Ethernet. En estos PLC el protocolo de Ethernet industrial es software: Modbus TCP y MQTT con librerías de Arduino en M-Duino y ESP32 PLC, y Python, Node-RED o CODESYS en el Raspberry PLC, que también puede comunicarse por PROFINET en Linux.
Ejecuta una red de PLC en el navegador. En el simulador de red Modbus, un M-Duino 21 interroga a cuatro esclavos Modbus RTU por RS-485 y sirve los valores a los clientes por Modbus TCP sobre Ethernet. En el caso de estudio, termómetros Modbus RTU, PLC M-Duino locales y un PLC principal comparten cada lectura por Modbus TCP con un servidor y un Panel PC.
Abrir el simulador de red ModbusLeer el caso de la red de temperatura Modbus
Preguntas frecuentes sobre Ethernet industrial
¿EtherNet/IP es lo mismo que Ethernet industrial?
No. EtherNet/IP es un protocolo de Ethernet industrial, el de ODVA. Ethernet industrial es toda la familia: PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP y otros.
¿Modbus TCP es Ethernet industrial?
Sí. Es el más sencillo: peticiones Modbus sobre TCP en el puerto 502. No planifica el tráfico, así que sus tiempos dependen de la carga de la red.
¿Puedo usar un cable Ethernet normal en un armario de control?
Dentro de un armario limpio, un cable Cat 5e con RJ45 funciona. Cerca de variadores y motores usa cable apantallado, y fuera del armario usa conectores industriales como el M12.
¿Cuál es la longitud máxima de un cable de Ethernet industrial?
100 m por tramo de cobre entre dos equipos. Cada switch empieza un tramo nuevo. Para distancias mayores, usa fibra.
¿Pueden compartir red varios protocolos de Ethernet industrial?
Pueden compartir cables y switches, pero cada equipo habla el protocolo de su controlador. Las pasarelas traducen entre ellos, y TSN es la forma estándar de compartir una red entre el tráfico de control y el informático.
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