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El cliente, una planta de manufactura metalúrgica en el norte del país, operaba una línea de fundición con tres hornos de arco eléctrico y seis robots de desbarbado. La red de campo existente, basada en cableado sin blindaje y repetidores genéricos, presentaba pérdidas de trama superiores al 12 % durante los ciclos de fusión, cuando los campos electromagnéticos alcanzaban picos de 150 A/m. El servidor SCADA central registraba desconexiones intermitentes en los módulos de temperatura y presión, lo que obligaba a detener la línea cada tres o cuatro turnos para reiniciar manualmente los enlaces.

El objetivo era diseñar e implementar una arquitectura de comunicación industrial que eliminara las interferencias por ruido electromagnético ambiental severo y estabilizara la tasa de transferencia de datos analíticos hacia el servidor central SCADA, sin modificar los controladores lógicos programables existentes ni los instrumentos de campo.

Enfoque técnico

Se optó por una topología en estrella con dos pasarelas de enlace Modbus RTU a Profibus DP, ubicadas en gabinetes blindados IP65 a 12 metros de distancia de los hornos. Cada pasarela concentraba los datos de hasta ocho esclavos (transmisores de temperatura tipo termopar, sensores de presión de aceite hidráulico y caudalímetros electromagnéticos) y los traducía a tramas Profibus DP para el bus maestro del controlador de línea.

El cableado estructurado se realizó con par trenzado apantallado categoría 6A (F/UTP) con cubierta externa de PVC resistente a 105 °C, instalado dentro de canaletas metálicas con tapa sellada y puesta a tierra equipotencial cada 15 metros. Se colocaron ferritas de supresión en ambos extremos de cada tramo de cable de más de 30 metros, y se verificó la continuidad del blindaje con un medidor de impedancia de transferencia.

La configuración de los registros Modbus se ajustó para priorizar las variables críticas (temperatura de crisol, presión de colada y nivel de baño) con tiempos de sondeo de 200 ms, mientras que las variables secundarias (vibración de rodillos, caudal de refrigeración) se sondearon cada 800 ms para evitar saturar el bus.

Implementación en campo

La instalación se ejecutó durante una parada programada de 36 horas. El equipo de campo tendió 240 metros de cable categoría 6A, montó dos gabinetes blindados con ventilación forzada y conectó las pasarelas a los puertos serie de los controladores existentes mediante conectores DB9 con blindaje metálico y tornillos de fijación. Se realizaron pruebas de continuidad, resistencia de aislamiento y atenuación en cada tramo antes de energizar los equipos.

Durante la puesta en marcha, se detectó una interferencia de modo común en el lazo de tierra del gabinete del horno 2, que se resolvió instalando un transformador de aislamiento galvánico entre la pasarela y el controlador. La corrección redujo el ruido de 8 V pico a pico a menos de 0,3 V.

Resultados obtenidos

Tras la puesta en servicio, la tasa de error de trama en el bus Modbus descendió del 12,4 % al 0,08 %, y no se registraron desconexiones del SCADA durante los primeros 90 días de operación continua. La latencia de actualización de las variables críticas se mantuvo por debajo de 250 ms, dentro del límite especificado por el cliente. El tiempo medio entre fallos de la red de campo pasó de 18 horas a más de 2.000 horas.

El cliente reportó una reducción del 73 % en las paradas no programadas atribuibles a problemas de comunicación, lo que se tradujo en un aumento de la disponibilidad de la línea de fundición del 82 % al 96 %.