Sistema de Comunicaciones Industriales
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Sistemas de Comunicaciones
Industriales 2
Hoy se dispone de una gran variedad
de soluciones industriales de
comunicacin, desde los niveles de
campo ms elementales hasta los
niveles informticos de gestin que
permiten la automatizacin global de la
fbrica o empresa.
Cada nivel de la fbrica requiere unas
prestaciones de comunicacin
particulares y elementos distintos en
cada caso, segn la funcin a llevar a
cabo.
Buses Industriales de Comunicacin
3Buses Industriales de Comunicacin
Planta
s
Campo.
Mquinas
Campo.
Sensores
Interrelacin de sistemas informticos con
industriales. Sistemas abiertos. Proceso de
datos. Grandes controladores.
Interconectar mdulos y clulas de
fabricacin entre s y con Depto. De
diseo y planificacin.
Interconectar dispositivos de fabricacin
que operan en modo secuencial: robots,
PLCs.
Red de Planta
Red de Clula
Bus de campo
Red de
Fbrica
Sustituir cableado entre sensores-
actuadores y los correspondientes
elementos de control
Sistemas de Comunicaciones
Industriales
4Buses Industriales de Comunicacin
COMO DISEAR UN SISTEMA DE COMUNICACIONES
Tipo de sistema
Control o Supervisin.
Cantidad de datos
Nmero de datos que circularn por
la red.
Caractersticas del sistema
Velocidad.
Distancias.
Medio fsico de la red.
Topologa
Otras caractersticasSistemas de Comunicaciones
Industriales
5Buses Industriales de Comunicacin
CANTIDAD DE DATOS
Planta
s
Campo.
Sensores
Red de
Fbrica
Red de Planta
Red de Clula
Bus de CampoHasta 16 canales
Hasta 300 canales
Hasta 1000 canales por nodo
Comunicaciones por mensajes
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6Buses Industriales de Comunicacin
CARACTERSTICAS DEL SISTEMA
Grandes distancias (Internet).
300 mts por segmento.
10 Mbits/segundo.
Par trenzado, F.O., cable coaxial, etc
Comunicaciones a nivel de grandes sistemas informticos
Red de
Fbrica
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7Buses Industriales de Comunicacin
CARACTERSTICAS DEL SISTEMA
Grandes distancias (hasta 80 Km).
1000 mts por nodo.
Hasta 4 Mbits/segundo.
Par trenzado o F.O.
Comunicaciones entre PLCs y ordenadores al mismo nivel.
Planta
sRed de Planta
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8Buses Industriales de Comunicacin
CARACTERSTICAS DEL SISTEMA
Distancias medias (hasta 3/4 Km).
Hasta 12 Mbits/segundo.
Cable especial.
Comunicaciones entre distintos dispositivos.
Red de Clula
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9Buses Industriales de Comunicacin
CARACTERSTICAS DEL SISTEMA
Distancias pequeas (hasta 500 mts).
Hasta 0.7 Mbits/segundo.
Cable especial.
Comunicaciones entre distintos controladores de una
misma mquina.
Campo.
SensoresBus de campo
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Resumen
Los Sistemas de Control Distribuido (DCS) estn aplicados a una
gran variedad de campos, los cuales no estn exentos de los
avances que hoy se dan en el desarrollo de las comunicaciones. El
advenimiento del computador en los procesos productivos ha
permitido la integracin de los ms variados procesos (CIM,
Computer Integrated Manufacturing).
Historicamente, las comunicaciones entre instrumentos de proceso
y los sistemas de control se han dado principalmente a travs de
seales analgicas (neumticas de 3 a 15 psi en las vlvulas de
control y electrnicas de 4 a 20 mA). Hoy en da, existen
instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos
y guardarlos histricamente otorgando precisiones de hasta es
diez veces mayor que la tpica seal de 4-20 mA.
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En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmitensecuencialmente las variables por medio de un cable de
comunicaciones llamado bus.
Un bus de campo transfiere informacin secuencial y serial por unnmero limitado de lneas o cables.
Hay muchos tipos diferentes de buses en uso y muchos sonaltamente dependientes de las aplicaciones.
Resumen
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Introduccin
Un bus de campo es un sistema de transmisin de informacin(datos) que simplifica enormemente la instalacin y operacin de
mquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de
produccin.
El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto apunto entre los elementos de campo y el equipo de control a travs
del tradicional bucle de corriente de 4-20mA.
Tpicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto,montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo
como PLCs, transductores, actuadores y sensores.
Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso,que lo convierte en un dispositivo inteligente, manteniendo siempre
un costo bajo, capaz de ejecutar funciones simples de diagnstico,
control o mantenimiento, as como de comunicarse
bidireccionalmente a travs del bus.Sistemas de Comunicaciones
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Permite reemplazar los sistemas de control centralizados por redesde control distribuido que mejoren la calidad del producto, reducir
los costos y mejorar la eficiencia.
Cada nodo en la red puede informar en caso de fallo del dispositivoasociado y en general sobre cualquier anomala asociada al
dispositivo.
La monitorizacin de los procesos a travs del bus, permiteaumentar la eficiencia del sistema y reducir la cantidad de horas de
mantenimiento necesarias.
Introduccin
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Tecnologa de los Buses de Campo
Contrario a una conexin punto a punto donde solo dos dispositivosintercambian informacin, un bus consta normalmente de un
nmero de superior de equipos y usuarios.
Generalmente un bus transmite datos en modo serial, a excepcinde algn protocolo de bus particular como SCSI, o IEEE-488 (GPIB)
utilizado para interconexin de instrumentos de medicin, que no es
el caso de los buses tratados como buses de campo.
Fsicamente podemos considerar a un bus como un conjunto deconductores que conectan un conjunto de circuitos con la finalidad
de permitir el intercambio de datos.
Una transmisin serial est limitado a un nmero de cables,generalmente son suficientes dos o tres conductores y la debida
proteccin contra las perturbaciones externas para permitir su
tendido en ambientes de ruido industrial.
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Ventajas de los Buses de Campo
El intercambio se realiza por medio de un mecanismo estndar.
Flexibilidad de extensin.
Conexin de mdulos diferentes en una misma lnea.
Posibilidad de conexin de dispositivos de diferentes procedencias.
Distancias operativas superiores al cableado tradicional.
Reduccin masiva de cables y su costo asociado.
En comparacin con otros tipos de redes, dispone de herramientasde administracin del bus que permiten la reduccin del nmero de
horas necesarias para la instalacin y puesta en marcha.
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Ventajas de los Buses de Campo
Simplificacin en la forma de obtener informacin de la plantadesde los distintos sensores.
Las mediciones de los distintos elementos de la red estndisponibles para todos los dems dispositivos
Con la tecnologa de los buses de campo, se permite lacomunicacin bidireccional entre los dispositivos de campo y los
sistemas de control, pero tambin entre los propios dispositivos de
campo.
Incluyen 3 capas (Fsica, Enlace y Aplicacin), y un conjunto deservicios de administracin.
El usuario no tiene que preocuparse de las capas de enlace o deaplicacin. Slo necesita saber cual es funcionalidad.
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Desventajas de los Buses de Campo
Necesidad de conocimientos superiores (capacitacin yactualizacin).
Inversin inicial de instrumentacin y accesorios de diagnstico(hardware y software).
Costos globales inicialmente superiores
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Buses de alta velocidad y baja funcionalidad
Buses de alta velocidad y funcionalidad media
Buses de altas prestaciones
Buses para reas de seguridad intrnseca
BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Debido a la falta de estndares, diferentes compaas han
desarrollado diferentes soluciones, cada una de ellas con diferentes
prestaciones y campos de aplicacin. En una primera clasificacin
tenemos los siguientes grupos:
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Buses de alta velocidad y baja funcionalidad
Estn diseados para integrar dispositivos simples como finales de
carrera, fotoclulas, rels y actuadores simples, funcionando en
aplicaciones de tiempo real, y agrupados en una pequea zona de la
planta, tpicamente una mquina.
Bsicamente comprenden las capas fsica y de enlace del modelo
OSI, es decir, seales fsicas y patrones de bits de las tramas.
Algunos ejemplos:
CAN (Control Advanced Network) : Diseado originalmente parasu aplicacin en vehculos.
SDS: (Smart Distributed System) : Bus para la integracin desensores y actuadores, basado en CAN
ASI (Actuator Sensor Interface) : Bus serie diseado por Siemenspara la integracin de sensores y actuadores
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Buses de alta velocidad y funcionalidad media
Se basan en el diseo de una capa de enlace para el envo eficiente
de bloques de datos de tamao medio.
Estos mensajes permiten que el dispositivo tenga mayor
funcionalidad de modo que permite incluir aspectos como la
configuracin, calibracin o programacin del dispositivo.
Son buses capaces de controlar dispositivos de campo complejos, de
forma eficiente y a bajo costo.
Normalmente incluyen la especificacin completa de la capa de
aplicacin, lo que significa que se dispone de funciones utilizables
desde programas basados en PCs para acceder, cambiar y controlar
los diversos dispositivos que constituyen el sistema.
Algunos incluyen funciones estndar para distintos tipos de
dispositivos (perfiles) que facilitan la inter-operbilidad de dispositivos
de distintos fabricantes.Sistemas de Comunicaciones
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Algunos ejemplos Buses de alta velocidad y funcionalidad media:
DeviceNet: desarrollado por Allen-Bradley, utiliza como base el bus
CAN, e incorpora una capa de aplicacin orientada a objetos.
LONWorks: red desarrollada por Echelon.
BitBus: red desarrollada por INTEL
DIN MessBus: estndar alemn de bus de instrumentacin, basado
en comunicacin RS-232.
InterBus-S : bus de campo alemn de uso comn en aplicaciones
medias.
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Buses de altas prestaciones
Son capaces de soportar comunicaciones a nivel de todos los nivelesde la produccin CIM.
Aunque se basan en buses de alta velocidad, algunos presentanproblemas debido a la sobrecarga necesaria para alcanzar lascaractersticas funcionales y de seguridad que se les exigen.
La capa de aplicacin tiene un gran nmero de servicios a la capa deusuario, habitualmente un subconjunto del estndar MMS(Manufacturing Message Specification).
Entre sus caractersticas incluyen:
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Buses de altas prestaciones
Entre sus caractersticas incluyen:
Redes multi-maestro con redundancia.
Comunicacin maestro-esclavo segn el esquema pregunta-respuesta.
Recuperacin de datos desde el esclavo con un lmite mximo detiempo.
Capacidad de direccionamiento unicast, multicast y broadcast.
Peticin de servicios a los esclavos basada en eventos.
Comunicacin de variables y bloques de datos orientada a objetos.
Descarga y ejecucin remota de programas.
Altos niveles de seguridad de la red, opcionalmente conprocedimientos de autentificacin.
Conjunto completo de funciones de administracin de la red.Sistemas de Comunicaciones
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Algunos ejemplos de Buses de altas prestaciones
ProfiBus (PROcess FieldBus)
WorldFIP
Fieldbus Foundation
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BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Buses para reas de seguridad intrnseca
Incluyen modificaciones en la capa fsica para cumplir con los
requisitos especficos de seguridad intrnseca en ambientes con
atmsferas explosivas.
La seguridad intrnseca es un tipo de proteccin por la que el
componente en cuestin no tiene posibilidad de provocar una
explosin en la atmsfera circundante.
Un circuito elctrico o una parte de un circuito tienen seguridad
intrnseca, cuando alguna chispa o efecto trmico en este circuito
producidos en las condiciones de prueba establecidas por un
estndar (dentro del cual figuran las condiciones de operacin
normal y de fallo especficas) no puede ocasionar una ignicin.
Algunos ejemplos son
HART , Profibus PA , WorldFIP.
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Profibus se desarroll bajo un proyecto financiado por el gobierno
alemn. Normalizado en Alemania por DIN E 19245 y en Europa
por EN 50170.
El desarrollo y posterior comercializacin ha contado con el apoyo
de importantes fabricantes com ABB, AEG, Siemens, Klckner-
Moeller.
Est controlado por la PNO (Profibus User Organisation) y la PTO
(Profibus Trade Organisation).
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Existen tres perfiles:
Profibus DP (Decentralized Periphery). Orientado a
sensores/actuadores enlazados a procesadores (PLCs) oterminales.
Profibus PA (Process Automation). Para control de proceso y
cumpliendo normas especiales de seguridad para la industria
qumica (IEC 1 1 15 8-2, seguridad intrnseca).
Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). Para
comunicacin entre clulas de proceso o equipos de automatizacin.
La evolucin de Profibus hacia la utilizacin de protocolos TCP/IP
para enlace al nivel de proceso hace que este perfil est perdiendo
importancia.
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Utiliza diferentes capas fsicas.
La ms importante, en PROFIBUS DP, est basada en EIA RS-485.
Profibs PA utiliza la norma IEC 11158-2 (norma de comunicacinsncrona entre sensores de campo que utiliza modulacin sobre la
propia lnea de alimentacin de los dispositivos y puede utilizar los
antiguos cableados de instrumentacin 4-20 mA) y para el nivel de
proceso se tiende a la utilizacin de Ethernet.
Tambin se contempla la utilizacin de enlaces de fibra ptica.
Existen puentes para enlace entre diferentes medios, adems degateways que permiten el enlace entre perfiles y con otros
protocolos.
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Se distingue entre dispositivos tipo maestro y dispositivos esclavo.El acceso al medio entre maestros se arbitra por paso de testigo, el
acceso a los esclavos desde un maestro es un proceso de
interrogacin cclico (polling). Se pueden configurar sistemas
multimaestro o sistemas ms simples maestro-esclavo.
En Profibus DP se distingue entre: maestro clase 1 (estaciones demonitorizacin y diagnstico), maestro clase 2 (elementos
centralizadores de informacin como PLCS, PCs, etc.), esclavo
(sensores, actuadores).
El transporte en Profibus-DP se realiza por medio de tramas segnIEC 870-5-1. La comunicacin se realiza por medio de datagramas
en modo broadcast o multicast. Se utiliza comunicacin serie
asncrona por lo que es utilizable una UART genrica.
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Profibus DP prescinde de los niveles ISO 3 a 6 y la capa deaplicacin ofrece una amplia gama de servicios de diagnstico,
seguridad, protecciones etc.
Profibus FMS es una compleja capa de aplicacin que permite lagestin distribuida de procesos al nivel de relacin entre clulas
dando posibilidad de acceso a objetos, ejecucin remota de
procesos etc.
Las plataformas hardware utilizadas para soportar Profibus sebasan en microprocesadores de 16 bits ms procesadores de
comunicaciones especializados .
Entre sus perspectivas de futuro se encuentra la integracin sobrela base de redes Ethernet al nivel de planta y la utilizacin de
conceptos de tiempo real y filosofa productor-consumidor en la
comunicacin entre dispositivos de campo.
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Las distancias potenciales del Bus van de 100 m a 24 Km (conrepetidores y fibra ptica).
La velocidad de comunicacin puede ir de 9600 bps a 12 Mbps.
Utiliza mensajes de hasta 244 bytes de datos.
Profibus se ha difundido ampliamente en Europa y tambin tiene unmercado importante en Amrica y Asia.
El conjunto Profibus DP - Profibus PA cubre la automatizacin deplantas de proceso discontinuo y proceso continuo cubriendo
normas de seguridad intrnseca.
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
PROFIBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Protocolo propietario, inicialmente, de la empresa Phoenix Conctact GmbH,aunque posteriormente ha sido abierta su especificacin. Normalizado bajo
DIN 19258, norma europea EN 50 254. Fue introducido en el ao 1984.
Utiliza una topologa en anillo y comunicacin mediante un registro dedesplazamiento en cada nodo. Se pueden enlazar buses perifricos al
principal.
Capa fsica basada en RS-485. Cada dispositivo acta como repetidor.Alcanza distancias entre nodos de 400 m para 500Kbps y una distancia
total de 12 KM. Es posible utilizar tambin enlaces de fibra ptica.
Capa de transporte basada en una trama nica que circula por el anillo(trama de suma)
El direccionamiento no se incluye en los mensajes, los datos circulan por lared. Alta eficiencia para aplicaciones de pocos nodos y un pequeo
conjunto de entradas/salidas por nodo.Es un bus rpido.
INTERBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Fsicamente tiene la impresin de seguir una topologa en estrella,pero realmente cada nodo tiene un punto de entrada y otro de
salida hacia el siguiente nodo.
Es muy sensible a corte completo de comunicacin al abrirse elanillo en cualquiera de los nodos. Por otra parte, la estructura en
anillo permite una fcil localizacin de fallos y diagnstico.
Es muy apropiado para comunicacin determinista a alta velocidad,es muy difcil una filosofa de comunicacin orientada a eventos.
INTERBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Bus basado en CAN. Su capa fsica y capa de enlace se basan enISO 11898, y en la especificacin de Bosh 2.0. DeviceNet define
una de las ms sofisticadas capas de aplicaciones industriales
sobre bus CAN.
DeviceNet fue desarrollado por Allen-Bradley a mediados de losnoventa, posteriormente pas a ser una especificacin abierta
soportada en la ODVA (Open DeviceNet Vendor Association),
Cualquier fabricante puede asociarse a esta organizacin y obtener
especificaciones, homologar productos, etc.
Es posible la conexin de hasta 64 nodos con velocidades de 125Kbps a 500 Kbps en distancias de 100 a 500 m.
DeviceNet
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Utiliza una definicin basada en orientacin a objetos para modelarlos servicios de comunicacin y el comportamiento externo de los
nodos.
Define mensajes y conexiones para funcionamiento maestro-esclavo, interrogacin cclica, "strobing" o lanzamiento de
interrogacin general de dispositivos, mensajes espontneos de
cambio de estado, comunicacin uno-uno, modelo productor-
consumidor, carga y descarga de bloques de datos y ficheros etc.
DeviceNet ha conseguido una significativa cuota de mercado.Existen ms de 300 productos homologados y se indica que el
nmero de nodos instalados superaba los 300.000 en 1998, Est
soportado por numerosos fabricantes: Allen-Bradley, ABB, Danfoss,
Crouzet, Bosh, Control Techniques, Festo, Omron, .etc.
DeviceNet
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Un bus orientado sobre todo a la interconexin de dispositivos enindustrias de proceso continuo.
Su desarrollo ha sido apoyado por importantes fabricantes deinstrumentacin (Fisher-Rosemount, Foxboro).
En la actualidad existe una asociacin de fabricantes que utilizaneste bus, que gestiona el esfuerzo normalizador, la Fieldbus
Foundation. Normalizado como ISA SP50, IEC-ISO 61158 (ISA es
la asociacin internacional de fabricantes de dispositivos de
instrumentacin de proceso).
FOUNDATION FIELDBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Es compatible con Profibs PA, su principal contendiente.
Presta especial atencin a las normas de seguridad intrnseca paraindustrias de proceso en ambientes combustibles o explosivos.
Se soporta sobre par trenzado y es posible la reutilizacin de losantiguos cableados de instrumentacin analgica 4-20 mA.
Utiliza comunicacin sncrona con codificacin Manchester.
La capa de aplicacin utiliza un protocolo orientado a objetos.
Un solo Link master arbitra el bus, puede ser sustituido por otro encaso de fallo. Comunicacin por paso de testigo, comunicacin
cliente-servidor, modelo productor-consumidor etc.
El nivel H2 (dos) est basado en Ethernet de alta velocidad (100Mbps) y orientado al nivel de control de la red industrial.
FOUNDATION FIELDBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Desarrollado en Francia a finales de los ochenta y normalizado porEN 50170, que tambin cubre Profibus.
Sus capas fsica y de aplicacin son anlogas a las de FoundationFieldbus H1 y Profibus PA. La divisin Norteamrica de WorldFIP
se uni a mediados de los noventa a la Fieldbus Foundation en el
esfuerzo por la normalizacin de un bus industrial comn.
Utiliza un modelo productor-consumidor con gestin de variablescclicas, eventos y mensajes genricos.
FIP- WorldFIP
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
La empresa Echelon, localizada en California, fue fundada en 1988.Comercializa el bus de campo LonWorks basado en el protocolo
LonTalk y soportado sobre el NeuronChip.
Posee una estructura de productos y servicios orientados del controldistribuido en domtica, edificios inteligentes, control industrial etc.
La red Lonworks ofrece una variada seleccin de medios fsicos ytopologas de red: par trenzado en bus, anillo y topologa libre, fibra
ptica, radio, transmisin sobre red elctrica etc. El soporte ms
usual es par trenzado a 38 o 78 Kbps.
El mtodo de comparacin de medio es acceso CSMA predictivo eincluye servicios de prioridad de mensajes.
LONWORKS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
SDS ("Smart Distributed System") es, junto con DeviceNet yCANOpen, uno de los buses de campo basados en CAN ms
extendidos. Fue desarrollado por el fabricante de sensores
industriales Honeywell en 1989.
Se ha utilizado sobre todo en aplicaciones de sistemas dealmacenamiento, empaquetado y clasificacin automtica.
Se define una capa fsica que incluye alimentacin de dispositivosen las conexiones. La capa de aplicacin define autodiagnstico de
nodos, comunicacin por eventos y prioridades de alta velocidad.
SDS
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Bus de campo basado en CAN. Fue el resultado de un proyecto deinvestigacin financiado por la Comunidad Europea y se est
extendiendo de forma importante entre fabricantes de maquinaria e
integradores de clula de proceso.
Est soportado por la organizacin CiA (CAN In Automation),organizacin de fabricantes y usuarios de CAN que tambin apoya
DeviceNet, SDS etc.
CANOpen
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
En su definicin inicial Modbus era una especificacin de tramas,mensajes y funciones utilizada para la comunicacin con los PLCs
Modicon.
Modbus puede implementarse sobre cualquier lnea decomunicacin serie y permite la comunicacin por medio de tramas
binarias o ASCII con un proceso interrogacin-respuesta simple.
Debido a que fue incluido en los PLCs de la prestigiosa firma
Modicon en 1979, ha resultado un estndar de facto para el enlace
serie entre dispositivos industriales.
Modbus Plus define un completo bus de campo basado en tcnicade paso de testigo. Se utiliza como soporte fsico el par-trenzado o
fibra ptica.
En la actualidad Modbus es soportado por el grupo deautomatizacin Schneider (Telemechanique, Modicon).
MODBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
La norma IEEE 802.3 basada en la red Ethernet de Xerox se ha convertidoen el mtodo ms extendido para interconexin de computadores
personales en redes de proceso de datos. En la actualidad se vive una
autntica revolucin en cuanto a su desplazamiento hacia las redes
industriales. Es indudable esa penetracin.
Diversos buses de campo establecidos como Profibus, Modbus etc. hanadoptado Ethernet como la red apropiada para los niveles superiores.
El intrnseco indeterminismo de Ethernet se aborda por medio detopologas basadas en conmutadores.
Se han de aplicar normas especiales para conectores, blindajes, rangos detemperatura etc. La tarjeta adaptadora Ethernet empieza a encarecerse
cuando se la dota de robustez para un entorno industrial.
INDUSTRIAL ETHERNET
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Parece difcil que Ethernet tenga futuro a nivel de sensor, aunquepuede aplicarse en nodos que engloban conexiones mltiples de
entrada-salida.
Como conclusin Ethernet est ocupando un rea importante entrelas opciones para redes industriales, pero parece aventurado
afirmar, como se ha llegado a hacer, que pueda llegar a penetrar en
los niveles bajos de la pirmide CIM.
INDUSTRIAL ETHERNET
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
AS-I (Actuator Sensor Interface) es un bus de campo desarrolladoinicialmente por Siemens, para la interconexin de actuadores y
sensores binarios. Actualmente est recogido por el estndar IEC
TG 17B.
A nivel fsico, la red puede adoptar cualquier tipo de topologa:estructura en bus, en rbol, en estrella o en anillo.
Permite la interconexin de un mximo de 31 esclavos.
La longitud mxima de cada segmento es de 100 metros.
Dispone de repetidores que permiten la unin de hasta tressegmentos, y de puentes hacia redes Profibus.
AS-I
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Como medio fsico de transmisin, emplea un nico cable quepermite tanto la transmisin de datos como la alimentacin de los
dispositivos conectados a la red.
Su diseo evita errores de polaridad al conectar nuevos dispositivosa la red.
La incorporacin o eliminacin de elementos de la red no requierela modificacin del cable.
El cable consta de dos hilos sin apantallamiento. Para lograrinmunidad al ruido, la transmisin se hace basndose en una
codificacin Manchester
Cada esclavo dispone de hasta 4 entradas/salidas, lo que hace quela red pueda controlar hasta 124 E/S digitales.
AS-I
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
La comunicacin sigue un esquema maestro - esclavo, en la cual elmaestro interroga a las estaciones envindoles mensajes (llamados
telegramas) de 14 bits y el esclavo responde con un mensaje de 7
bits.
La duracin de cada ciclo pregunta respuesta es de 150 s. Encada ciclo de comunicacin se deben consultar todos los esclavos,
aadiendo dos ciclos extras para operaciones de administracin del
bus (deteccin de fallos). El resultado es un tiempo de ciclo
mximo de-5ms.
AS-I
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Introducido por Intel a principios de los 80.
Es un bus maestro-esclavo soportado sobre RS485 y normalizadoen IEEE- 1118.
Debido a su sencillez ha sido adoptado en redes de pequeosfabricantes o integradores.
En su capa de aplicacin se contempla la gestin de tareasdistribuidas, es decir es, en cierto modo, un sistema multitarea
distribuido.
Existe una organizacin europea de soporte (Bitbus EuropeanUser's Group).
BITBUS
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Originalmente desarrollada como red para proceso de datos en losaos 70 ARCNet ha encontrado aplicacin en el mundo industrial.
Su tcnica de paso de testigo hace que sea predecible, deterministay robusta.
Est normalizada como ANSI/ATA 878. 1.
La velocidad de comunicacin es de 2,5 Mbps con paquetes del 0 a512 bytes. Soporta topologa en bus y estrella y diversos medios
fsicos (cable coaxial, par trenzado, fibra ptica).
Es una red muy apropiada para un nivel intermedio en la jerarquaCIM. Algunos fabricantes proponen como jerarqua ideal para
control industrial una basada en Ethernet en el nivel superior,
ArcNET en el intermedio y CAN al nivel de celda de fabricacin.
ARCNet
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Bus de alta velocidad (5 Mbps) y distancia (hasta 5 Km), muyseguro y robusto promovido por Allen-Bradley.
Utiliza cable RG6/U (utilizado en televisin por cable) y se basa enun controlador ASIC de Rockwell.
No es soportado por muchos fabricantes y resulta de elevado preciopor nodo.
Se ha utilizado para interconexin de redes de PLCs ycomputadores industriales en aplicaciones de alta velocidad y
ambientes muy crticos.
CONTROLNET
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BUSES DE CAMPO ESTANDARIZADOS
Es un protocolo para bus de campo soportado por la HARTCommunication Foundation y la Fieldbus Foundation.
Su campo de aplicacin bsico es la comunicacin digital sobre laslneas analgicas clsicas de los sistemas de instrumentacin,
manteniendo stas en servicio. Sus prestaciones como bus de
campo son reducidas.
Utiliza el bus analgico estndar 4-20 mA sobre el que transmiteuna seal digital modulada en frecuencia (modulacin FSK 1200-
2200 Hz). Transmite a 1200 bps manteniendo compatibilidad con la
aplicacin analgica inicial y sobre distancias de hasta 3 Km.
Normalmente funciona en modo maestro-esclavo.
HART
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LA GUERRA DE LOS BUSES
Ante la variedad de opciones existente, parece razonable pensarque fabricantes y usuarios hicieran un esfuerzo en la bsqueda de
normativas comunes para la interconexin de sistemas industriales.
Lo que ha venido llamndose "la guerra de los buses" tiene que vercon la permanente confusin reinante en los entornos
normalizadores en los que se debate la especificacin del supuesto
"bus de campo universal".
Desde mediados de los aos 80 la Comisin ElectrotcnicaInternacional (IEC-CEI) y la Sociedad de Instrumentacin
Americana (ISA) ha sido escenario del supuesto esfuerzo de los
fabricantes para lograr el establecimiento de una norma nica de
bus de campo de uso general.
Sistemas de Comunicaciones
Industriales
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LA GUERRA DE LOS BUSES
En 1992 surgieron dos grupos, el ISP (Interoperable Systems Project) yWorldFIP cada uno promoviendo su propia versin del bus de campo. En
el primer grupo estaban fabricantes como Siemens, Fisher-Rosemount,
Foxboro y Yokogawa. En el segundo Allen-Bradley, HoneyWell, Square D y
diversas empresas francesa. En 1994 ambos grupos se unieron en la
Fieldbus Foundation.
El debate se traslad luego, y continua en la actualidad, a la conjuncin deFieldbus y el mundo Profibus.
Los aos pasan, la norma del supuesto bus universal nunca se acaba degenerar y en el camino aparecen nuevas opciones como CAN, LonWorks,
Ethernet.
Incluso el debate es confuso y totalmente incomprensible, otras empresasparticipantes en el debate generaban en paralelo soluciones propias, es el
caso de Allen-Bradley con DeviceNet y HoneyWell con SDS.
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