Redes Industriales
Sesión 1 · Fundamentos, medios y topologías
ING. JAVIER APAZA MARTÍNEZ
Lunes 26 de octubre de 2026 · 19:00 – 22:00
Plan de la sesión
Cómo vamos a trabajar
6 sesiones
| S1 · 26 oct | Fundamentos, medios y topologías |
| S2 · 28 oct | Dispositivos y direccionamiento IP |
| S3 · 30 oct | Protocolos: Modbus, PROFIBUS, PROFINET… |
| S4 · 4 nov | Integración y configuración en TIA Portal |
| S5 · 6 nov | Seguridad e IoT industrial |
| S6 · 9 nov | OPC UA, cliente-servidor y trabajo final |
Evaluación
Las entregas se suben a la plataforma del curso.
Cuestionarios: primero practicas, después cuenta
Equivocarse sirve
En la práctica cada error trae cuál era la correcta y por qué. Así se aprende antes del oficial.
El mismo nombre
Escríbelo igual que en el LMS, siempre: así quedan juntas tus prácticas y tu oficial.
¿No llegaste?
Con un motivo justificado, pide prórroga al docente por el LMS.
Antes de empezar: encuesta inicial
Abran el enlace en el celular o en la PC. Me ayuda a ajustar el módulo a lo que ya saben y al equipo que tienen.
Fundamentos de redes industriales
Qué son, por qué importan y en qué se diferencian de las redes de oficina
¿Qué es una red industrial?
Es el sistema que conecta sensores, actuadores, PLC, HMI y sistemas superiores para que la planta se mida, se controle y se gestione.
El mismo dato sube por varios niveles, y en cada salto puede cambiar de red y de protocolo.
¿Por qué la red de planta no es una red de oficina?
Muchas usan la misma Ethernet, pero la planta les exige tres cosas que la oficina no:
1 · Llegar a tiempo, siempre
En la oficina, un correo que tarda 3 s no le importa a nadie. En la planta, si la orden de parar la cinta llega tarde, la caja se cae.
Tiempo real no es «rápido»: es llegar siempre antes de un plazo.
Plazos típicos: proceso 100 ms a 1 s · máquinas 1 a 10 ms · movimiento menos de 1 ms
2 · Un dato, muchos usuarios
La temperatura de un horno la usa el PLC para regular, el SCADA para mostrarla, calidad para registrarla y el ERP para costear la energía.
Integración vertical: la red lleva ese dato de abajo hacia arriba, sin copiarlo a mano.
3 · Aguantar la planta, por años
Junto al cable hay variadores y motores que meten ruido eléctrico, además de vibración, calor y polvo.
Y los equipos duran 15 a 25 años: no se reinician para actualizarlos cuando uno quiere.
Por eso: cable apantallado, conectores M12 y equipos con grado IP
Misma Ethernet, otras exigencias: por eso existen equipos y protocolos industriales (PROFINET, Modbus TCP, switches industriales).
Redes TI frente a redes OT
| Aspecto | TI (oficina) | OT (planta) |
|---|---|---|
| Objetivo | Gestionar información | Controlar procesos físicos |
| Prioridad | C-I-A: confidencialidad primero | A-I-C: disponibilidad primero, y la seguridad de las personas ante todo |
| Vida útil | 3 a 5 años | 15 a 25 años o más |
| Parches | Automáticos, cada mes | Probados antes, en paradas planificadas |
| Tiempos | Segundos son aceptables | Milisegundos, y predecibles |
| Protocolos | TCP/IP, HTTP, SMTP | Modbus, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP… muchos ya sobre Ethernet y TCP/IP |
TI y OT se están juntando
- Ethernet bajó hasta el campo: hoy domina las instalaciones nuevas.
- El MES, la nube y la analítica quieren los datos de la planta → hay que conectar OT con TI.
- Conectar trae beneficios… y también riesgos: lo vemos en la sesión 5 (seguridad).
de los nodos industriales nuevos instalados en 2024 fueron Ethernet industrial
PROFINET 27 % · EtherNet/IP 23 % · EtherCAT 17 % · Modbus TCP 4 %
Fuente: HMS Networks, Industrial Network Report 2025 (nodos nuevos en automatización de fábricas).
Pirámide de automatización
| Nivel | Qué hace | ISA-95 |
|---|---|---|
| Empresa | Planifica, compra, vende | 4 |
| Producción | Órdenes, calidad, OEE, trazabilidad | 3 |
| Supervisión | Muestra, alarma, registra | 2 |
| Control | Ejecuta la lógica | 1 – 2 |
| Campo | Mide y actúa | 0 – 1 |
Transversal: IIoT y edge computing sacan datos de cualquier nivel hacia la nube.
¿Dónde vive cada equipo?
Ubica 9 equipos reales en su nivel, y dos preguntas de TI frente a OT.
El modelo de capas
El mapa que usaremos todo el módulo para ubicar cada protocolo y cada falla
¿Para qué sirve un modelo de capas?
Como mandar un repuesto por courier:
- Tú escribes la nota: “repuesto para la bomba 3” → aplicación
- La empresa lo pone en una caja con guía → transporte
- La guía tiene dirección de destino → red
- El camión lo lleva tramo a tramo → enlace
- La carretera → física
La idea clave
Cada capa hace un solo trabajo y solo “habla” con la misma capa del otro lado.
Por eso se puede cambiar una sin tocar las demás: Modbus RTU y Modbus TCP usan la misma capa 7 sobre medios distintos.
Las 7 capas, con ejemplos de planta
| # | Capa | Qué hace | Se llama | En la planta |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Aplicación | El significado de los datos | mensaje | Modbus, S7, OPC UA, MQTT |
| 6 · 5 | Present. · Sesión | Formato, cifrado, diálogo | — | casi siempre dentro de la aplicación |
| 4 | Transporte | Llega completo y a la aplicación correcta | segmento | TCP, UDP · puertos 502, 102, 4840 |
| 3 | Red | Llegar a otra red | paquete | IP · router |
| 2 | Enlace | Llegar al vecino de la misma red | trama | Ethernet, MAC · switch · PROFINET RT |
| 1 | Física | Bits como señales | bit | Cable, conector, RS-485, fibra, radio |
Tres ideas para llevarse
Switch = capa 2 (mira la MAC).
Router = capa 3 (mira la IP).
Muchos protocolos industriales se saltan capas para ser rápidos: Modbus RTU y PROFINET RT. Por eso PROFINET RT no pasa routers.
En planta, la mayoría de las fallas son de capa física: cables, conectores, terminación, ruido. Antes de culpar al software, revisa el cable.
El modelo OSI en la planta
Seis preguntas rápidas. Al terminar ven la corrección con la explicación.
10 min
Volvemos a las 20:50 con los medios de transmisión
Medios de transmisión
Capa física: por dónde viajan los bits
Cobre: par trenzado
Ethernet industrial
- Categoría 5e o superior: 100 Mbit/s a 1 Gbit/s, hasta 100 m por tramo.
- UTP sin pantalla · STP / S-FTP apantallado para ambientes con ruido.
- Cable PROFINET (verde): 2 pares, 4 hilos — amarillo, blanco, naranja y azul.
- Conectores RJ45 en el tablero; M12 en campo (código D: 100 Mbit/s · código X: 1 a 10 Gbit/s).
Buses serie
- RS-485 (Modbus RTU): un par trenzado apantallado de 120 Ω, en línea, con terminación en los dos extremos.
- PROFIBUS DP: cable violeta, conector DB9 con resistencia de terminación integrada.
- La distancia depende de la velocidad: a más velocidad, menos metros.
Las etiquetas A/B de RS-485 no son iguales en todos los fabricantes (A, B, D+, D−, D0, D1). Si no comunica, prueba invertirlas.
Fibra óptica: luz en vez de electricidad
- Inmune al ruido eléctrico: ideal cerca de variadores, soldadoras, motores grandes.
- Aislamiento galvánico: une edificios con tierras distintas sin corrientes de fuga por el cable.
- Distancia: multimodo, del orden de cientos de metros a ~2 km · monomodo, decenas de km.
- Conectores LC, SC, ST · también fibra plástica (POF) para tramos cortos dentro de la máquina.
¿Cuándo uso fibra?
✓ Tramos de más de 100 m
✓ Entre edificios o tableros lejanos
✓ Zonas con mucho ruido eléctrico
✓ Backbone (columna vertebral) de la planta
En contra: más cara, requiere herramientas y cuidado al instalar.
Inalámbrico industrial
| Tecnología | Topología | Para qué |
|---|---|---|
 Wi-Fi industrial | Estrella (punto de acceso) | Tablets, AGV y equipos móviles con roaming rápido |
 WirelessHART · ISA100.11a | Malla | Sensores de proceso sin cable: presión, temperatura, vibración |
 LoRaWAN | Estrella de estrellas | Telemetría a kilómetros con muy pocos datos (tanques, pozos) |
 Bluetooth | Punto a punto | Configurar y diagnosticar equipos desde el celular |
 5G privado | Estrella (celdas) | Baja latencia y movilidad; todavía en adopción |
Límites interferencias, cobertura, baterías y seguridad: lo inalámbrico no reemplaza al cable en control crítico, lo complementa.
¿Qué medio elijo?
| Cobre Ethernet | RS-485 | Fibra | Inalámbrico | |
|---|---|---|---|---|
| Distancia | 100 m | hasta 1200 m (a baja velocidad) | km | de m a km |
| Ruido | medio (mejor apantallado) | bueno (diferencial) | inmune | sensible |
| Costo | bajo | muy bajo | medio-alto | variable |
| Uso típico | tablero y máquina | instrumentos, variadores | backbone, entre edificios | móviles y sensores remotos |
Buenas prácticas de cableado
Separar
Datos lejos de los cables de potencia (otra bandeja o con separación). Si se cruzan, a 90°.
Aterrar bien
Pantallas y equipotencialidad según el fabricante. En RS-485, la malla a tierra en un solo punto para evitar bucles.
Respetar límites
100 m en Ethernet, radio de curvatura del cable, derivaciones cortas en los buses.
Documentar y probar
Etiquetar cada cable, guardar el plano y probar con un certificador o tester antes de arrancar.
¿Qué medio usarías?
Cinco preguntas sorteadas sobre cobre, fibra e inalámbrico. Si vuelven a intentar, les tocan otras.
Topologías y redundancia
Cómo se conectan los equipos, y qué pasa cuando algo falla
Las topologías de la planta
| Topología | Ejemplos reales | Ventaja | Punto débil |
|---|---|---|---|
| Bus | RS-485 (Modbus RTU), PROFIBUS DP | Simple y barato | Un corte en el troncal deja sin comunicación a lo que sigue; necesita terminación |
| Estrella | Ethernet con switch | Una falla de cable afecta a un solo equipo | El switch central |
| Línea | PROFINET, EtherCAT (switch de 2 puertos en cada equipo) | Ahorra cable y switches | Un equipo apagado corta la cadena |
| Anillo | PROFINET con MRP, EtherNet/IP con DLR, RSTP | Tolera una falla | Necesita switches gestionables con el protocolo |
| Malla | WirelessHART, ISA100.11a, Zigbee | Muy robusta: busca otro camino | Compleja; latencia variable |
En la práctica casi todas las plantas son un árbol: estrellas y líneas colgando de un backbone, a veces en anillo.
Redundancia en anillo: cuánto tarda en recuperarse
MRP
PROFINET · IEC 62439-2
perfil típico, hasta 50 switches. Hay perfiles de 500, 30 y 10 ms (este último, hasta 14 switches).
DLR
EtherNet/IP · ODVA
anillo de 50 nodos, en pruebas de Rockwell Automation.
RSTP
IEEE 802.1w · genérico
Depende del tamaño de la red: de cientos de ms a segundos.
Cuidado: cerrar un anillo con switches no gestionables, sin protocolo, crea un bucle: tormenta de broadcast y la red entera se cae.
Fuentes: IEC 62439-2 (vía resúmenes técnicos de Hirschmann y Cisco); Rockwell Automation, notas de producto DLR.
Cuestionario de la sesión
Un solo cuestionario, con una sección por tema: pirámide y TI/OT, modelo OSI, medios y topologías. Practiquen ahora todas las veces que quieran; el intento oficial lo hace cada uno hasta el miércoles 28 a las 19:00.
Dos líneas de producción y un SCADA
Piénsalo en grupo:
- ¿Qué medio usas entre la sala de control y la planta?
- ¿Estrella, línea o anillo dentro de cada línea? ¿Por qué?
- ¿Qué pasa si cae el switch principal? ¿Cómo lo evitas?
- La balanza solo tiene RS-485: ¿cómo la conectas?
En S2 le ponemos direcciones IP a todo esto.
Lo que vimos hoy
- Red industrial = conectar del sensor al ERP con tiempos predecibles y robustez.
- OT prioriza la disponibilidad; TI, la confidencialidad. Y ya comparten Ethernet.
- Modelo OSI: switch en capa 2, router en capa 3; muchos protocolos industriales usan solo 1-2-7.
- Medio según distancia y ruido: cobre hasta 100 m, fibra para lo largo y ruidoso, inalámbrico como complemento.
- Topologías: cada una tiene su punto débil; el anillo con MRP o DLR tolera una falla.
S2 · Dispositivos y direccionamiento IP
Veremos
- Switch, router, gateway, firewall: qué hace cada uno
- MAC e IP, máscara, gateway, subredes
- El SCADA con varias tarjetas de red (el error más común de la 1ª versión)
- Planificador IP interactivo
Para llevar
- Lectura corta en el LMS antes de la clase
- Ten a mano TIA Portal (si lo tienes) o Cisco Packet Tracer (gratis)
- Empezamos el avance 1 del trabajo final en clase
- Mira las 4 plantas del trabajo final: hay que elegir una antes de la S3
Ticket de salida
Tres preguntas rápidas: con esto empiezo la próxima clase.
Gracias
Las animaciones de hoy quedan en el LMS para repasar