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• JOSEPH GERARDO RAMOS ROBAYO

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BUSES DE CAMPO

Joseph Gerardo Ramos Robayo

Luis Antonio Noguera Vega

Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad tecnológica Ingeniería Económica Bogotá

Contenido INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 3 DEFINICIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS BUSES DE CAMPO ...................................... 3 1.

PROTOCOLO HART ................................................................................................................ 3 1.1.

2.

3.

PROFIBUS ................................................................................................................................. 4 2.1.

Profibus Dp (Decentralized Periphery) ............................................................................... 4

2.2.

Profibus Fms (Fieldbus Message Specification) ................................................................. 4

2.3.

Profibus Pa (Process Automation) ...................................................................................... 4

INTERBUS................................................................................................................................. 5 3.1.

4.

Características del protocolo HART ................................................................................... 3

Características INTERBUS ................................................................................................. 5

FIELDBUS FOUNDATION ...................................................................................................... 5 4.1.

H1 ........................................................................................................................................ 5

4.2.

HSE ..................................................................................................................................... 5

5.

MODBUS ................................................................................................................................... 6

6.

DEVICE NET ............................................................................................................................. 6

Referencias .......................................................................................................................................... 6

INTRODUCCIÓN Las industrias poseen un margen de comunicaciones entre dispositivos distribuidos en la pirámide CIM (computer integrated Manufacturing), el medio de conexión entre las distribuciones de cada nivel de la pirámide se le denomina Buses de campo. Los Buses de campo fueron desarrollados como un margen de simplificación en la instalación y operación de la maquinaria industrial, mejorando el proceso de producción de los mismo. (Titos, 2020) DEFINICIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS BUSES DE CAMPO Los buses de datos que permite la enviar la información de equipos para la medición y control de variables de proceso, posee en el nombre de buses de campo. El objetivo de estos sustituir la conexión de punto a punto entre los sistemas de la industria, generalmente conectado a equipos como los PLC’s, transductores, sensores, entre otros. A pesar de los avances tecnológicos hasta la fecha no hay un bus de campo universal, siguen existiendo problemas de compatibilidad por lo que se desarrollaron algunos protocolos característicos en la industria como los son: • • • • • •

HART PROFIBUS INTERBUS FIELDBUS FOUNDATION MODBUS DEVICE NET

(chile, 2013) 1. PROTOCOLO HART Desarrollado a finales de los años 80s como un margen de soporte y beneficio a la industria del aquel entonces, el protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) se encarga de agrupar la información digital sobre una señal analógica, este se basa en la tecnología usada por la empresa BELL, Esta señal digital usa dos frecuencias del rango de 1200 a 2200 Hz, mientras que la señal analogía de lazo se 4-20mA no es afectada por esta comunicación digital. (Meichsner, 2004) 1.1. a) b) c) d)

Características del protocolo HART es muy sencillo de usar y provee una muy efectiva comunicación digital de dos vías. provee una excepcional solución de comunicación compatible con gran parte de la base de instrumentos instalados y en uso actualmente. maneja comunicaciones digitales utilizando dicha señal como portadora, para medición de procesos y aparatos de control. Las aplicaciones incluyen interrogación de variables de proceso remotas, acceso cíclico a datos de proceso, ajuste de parámetros y diagnóstico.

2. PROFIBUS Desarrollado entre 1987 y1900 por Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) como un estándar de red. PROFIBUS (Process Field Bus) cambio la jerarquía y estructuras empresariales Es independiente de los proveedores y se puede aplicar en prácticamente cualquier proceso industrial aplica bajo la norma EN 50170. Este se divide en 3 topologías distintas: (chile, 2013) • • • 2.1.

PROFIBUS DP PROFIBUS FMS PROFIBUS PA Profibus Dp (Decentralized Periphery)

Es desarrollado principalmente como margen de comunicación entre los sistemas automatizados y los equipos descentralizados como lo son los sensores, PLC’s entre otros. Es aplicable en sistemas de control donde se enfatiza el acceso a dispositivos distribuidos de subestaciones. Utiliza la interfaz estándar de la capa física de comunicación RS-485 o fibra óptica. (AULA21, 2020) 2.2.

Profibus Fms (Fieldbus Message Specification)

Es el estándar de comunicación que puede utilizarse para resolver tareas de comunicación entre los PLC y los DCS. Esta variante soporta la comunicación entre sistemas de automatización, además del intercambio de datos entre equipos inteligentes, generalmente utilizados en el nivel de control. Para comunicación entre células de proceso o equipos de automatización. (AULA21, 2020)

2.3.

Profibus Pa (Process Automation)

Desarrollado para el control de procesos, permite la medición y el control a través de una línea y dos cables individuales. También alimenta los equipos de campo en zonas intrínsecamente seguras. Permite el mantenimiento y la conexión/desconexión de los equipos incluso durante el funcionamiento sin interferir en otras estaciones en zonas. (AULA21, 2020)

3. INTERBUS Fue diseñado a mediados de los 80’s por Phoenix Contact, El INTERBUS asume dos funciones en la técnica de automatización. El sistema abierto de bus de campo INTERBUS conecta toda la periferia de procesos con todos los mandos convencionales. A través del cable bus serial se conectan en red los sensores y actuadores, se controlan máquinas y partes de instalaciones y se enlaza con sistemas jerárquicamente superiores está bajo la EN 50254. (Garcia, 2015)

3.1.

Características INTERBUS •

•

Es un bus de serie diseñado para transmitir datos entre diferentes tipos de dispositivos de control y unidades de entrada/salida. Cada dispositivo amplifica la señal de entrada y la envía a través del enlace al siguiente Cada dispositivo de la red intercambia datos con el maestro a través de sus registros de datos internos, que forman parte del registro de desplazamiento global que forma la red completa.

4. FIELDBUS FOUNDATION Es un protocolo de comunicación digital para redes industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido. Puede comunicar grandes volúmenes de información, Está orientado a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo. Se divide en dos implementaciones que usan diferentes medios físicos y velocidades de comunicación, que son H1 y HSE. Esta bajo la IEC-ISO 61158 (Emerson, 2002) 4.1.

H1

Proporciona comunicación y alimentación sobre el cableado de par torcido, es compatible con profibus pa, es para comunicación de 31.25 Kbps, siguiendo la IEC 11158-2. 4.2.

HSE

El ethernet de alta velocidad (HSE) trabajo bajo un rango de 100 Mbit/segundo, es usado en la conexión de subsistemas de entrada /salida, sistemas Host, dispositivos de enlace entre otros dispositivos de campo que usan el cableado Ethernet.

5. MODBUS Modbus es un protocolo realizado por empresa MODICON en 1970 para la transmisión de sistemas de control y supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado, puede comunicarse con una o varias estaciones remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de campo para la supervisión y control de un proceso. La Interfaces de Capa Física puede estar configurada en: RS-232, RS-422, RS485. (Castellano, 2000) 6. DEVICE NET Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como sensores pulsadores, etc y dispositivos de alto nivel (PLC, controladores, computadores, HMI, entre otros). Provee información adicional sobre el estado de la red. Esta red digital multipunto se desarrollo en 1994 por Allen-Bradley para tener máxima flexibilidad entre los equipos de campo. Utiliza una definición orientada a objetos para modelar los sistemas de comunicación y el comportamiento de los nodos. Define mensajes y las conexiones del funcionamiento maestro esclavo. Esta bajo ISO 11898 (Castellano, 2000) Referencias AULA21. (05 de 2020). AULA21. Obtenido de AULA21: https://www.cursosaula21.com/que-esprofibus/ Castellano, J. Q. (09 de 2000). Bus CAN: Estado de buses industriales y aplicaciones. Obtenido de instrumentacionycontrol.net: https://instrumentacionycontrol.net/Descargas/Documentacion/Comunicaciones/IyCnet_Bu sses%20de%20campo.pdf chile, A. d. (10 de 04 de 2013). AIE. Obtenido de AIE: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf Emerson. (05 de 2002). Emerson. Obtenido de Emerson: https://www.emerson.com/documents/automation/training-engsch-fieldbus-101-es-es41582.pdf Garcia, J. (16 de 08 de 2015). Mecatronica. Obtenido de Mecatronica: http://jairgarcia26.blogspot.com/2015/08/redes-industriales-interbus.html Meichsner, K. (01 de 2004). Electro Industria. Obtenido de Electro Industria: http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=95&edi=36&xit=el-protocolo-hart Titos, J. D. (20 de 05 de 2020). Revista Digital. Obtenido de Revista Digital: https://revistadigital.inesem.es/gestion-integrada/buses-de-campo/