• Author / Uploaded
• fferreir

• Categories
• Scada
• Protocolos de capa física
• Red de computadoras
• Tecnología de información y comunicaciones
• Redes

Citation preview

INTRODUCCION A LOS BUSES DE CAMPO INDUSTRIALES FABIANA FERREIRA

Índice del curso Parte 1- Introducción

Parte 2- Descripción de perfiles de redes industriales Parte 3 –Ethernet y Wireless Parte 4- Datos de mercado, comparativas , etc

2

1

Temario •

INTRODUCCION
Necesidades de comunicación industrial. Arquitectura de Sistemas de Control industrial. Clasificación de redes industriales. Normalización. Familias de buses de campo. Buses de sensores y dispositivos. Las características de la capa física.

•

BUSES DE CAMPO EXISTENTES :
El bus ASi: características generales. Conexión de entradas salidas digitales y analógicas. Topologías. Conectores. Rango de aplicación.
El bus CAN. Mecanismo de acceso al medio y control de errores. Nodos CAN. Medios físicos. Diversas implementaciones de CAN
DeviceNet: descripción general. Topología. Conexión de diferentes equipos. Sistemas de conexión. Integración con otras redes.
Profibus : Perfiles DP y PA. Diferentes medios físicos. Multimaster y monomaster. Conectores DP/PA. Integración con otros niveles de redes.
Foundation Fieldbus . Surgimiento. Topología de redes. Definición de segmentos. Integración de segmentos. Utilización en seguridad intrínseca. Características del medio físico.

•

TENDENCIAS :
Utilización de Ethernet a nivel industrial. Historia. Normalización. Tipos de redes Ethernet industriales. Perfiles comerciales. Perspectivas futuras
Integración entre diferentes buses de campo: interfases y conectores. Integración en arquitecturas. Tendencias en comunicaciones industriales. Ethernet inalámbricas. 3

INTRODUCCIÓ INTRODUCCIÓN

2

Componentes de sistemas de automatización industrial

Máquina , instalación o proceso

Actuadores

Tratamiento de la información

Sensores o Captadores

PreActuadores

Comunicación Progra mación

Reglaje

HMI

Otros procesos

Dispositivos de campo

5

Equipos que integran un sistema de control industrial • -

- Dispositivos de campo: sensores, actuadores y elementos HMI (Interfase Hombre Máquina). - Controladores: DCS, controladores multilazo, controles numéricos, PLC, etc. - Estaciones de supervisión : generalmente PC´s corriendo software SCADA HMI.

Los controladores : -reciben las señales provenientes de los transmisores, -las procesan ejecutando una lógica, programa o algoritmo de control -envían las ordenes a los actuadores. Los supervisores permiten: - observar el estado de todo el sistema, - comandarlo, - realizar acciones correctivas, - almacenar y procesar información - comunicarse con otros sistemas de la empresa

6

3

Necesidades de comunicación


Un proceso se realiza en dos estaciones separadas 500 m

•

Los actuadores y sensores están distribuidos en centenas de metros.

•

Se requiere usar una terminal de dialogo o un variador de velocidad Para completar un lazo, se requiere un dato de un sensor distante.




•

Una estación de supervisión debe cambiar parámetros del proceso

•

Un sistema de mantenimiento requiere datos de tiempos de operación de una válvula

•

Comunicación entre controladores

•

Comunicación entre dispositivos de campo y controladores

Comunicación entre dispositivos de campo y controladores + control distribuido

•

•

Comunicación entre controladores y supervisión

•

Comunicación entre sistema de automatización y otros sistemas de la empresa 7

Reemplazo de cableado Gabinete Marshalling Tradicional Gabinete remoto PROFIBUS

8

4

9

Evolución de arquitecturas • Sistemas de control cableados • Sistemas de control cableados con red de supervisión • Sistemas de control en red (NCS) • Sistemas de control fieldbus (FCS)

10

5

Sistemas de control cableados • Dispositivos de campo cableados en forma individual a las interfases de entrada – salida de los controladores • Comunicación con estaciones de supervisión a través de interfases serie punto a punto o protocolos propietarios

S u p e r v is o r r e d e s p r o p ie t a r ia s o s e r ie C o n t r o la d o r

C o n t r o la d o r

C a b le a d o in d iv id u a l A

T

A

T

A

T

T 11

Sistemas de control cableados con red de supervisión • dispositivos de campo cableados en forma individual • Red propietaria o semi abierta entre controladores y supervisores

S u p e r v is o r R e d p r o p ie t a r ia C o n t r o la d o r

A

T

A

C o n t r o la d o r

T

A

T

T

12

6

Sistema de control en red (Network Control System) NCS • dispositivos de campo cableados a través de un bus de campo • Bus de campo , red semi abierta o abierta entre controladores y supervisores Supervisor Red de supervisión Controlador

Controlador

Bus de campo A

T

A

T

A

T

T 13

Sistema de control fieldbus (Fieldbus Control System) FCS • La única red es el bus de campo • Se elimina el controlador • Requiere de dispositivos de campo inteligentes (smart devices) Supervisor

Bus de campo

A

T

A

T

A

T

T

14

7

campo

Redes industriales

Automatización.

celda

Informática.

Superv. Fábrica Negoc. Comp.

Integración de sistemas

15

Lazo de control y comunicaciones

SP

e

Algoritmo CONTROL de control

CONTROLADOR DIGITAL

Alg. de ACTUADOR Control

VC PROCESO

D/A

m

A/D

MEDICION Alg. de

control 16

8

Clasificación de redes Bus de campo o Fieldbus:


Red local industrial que conecta dispositivos de campo con equipos que soportan procesos de aplicación con necesidad de acceder a estos dispositivos
Equipos conectados:  Dispositivos de campo: captadores, actuadores, Elementos HMI  Equipos que soportan procesos de aplicación: controladores (PLC, CPU de DCS, CN, Robot), Computadoras, Sistemas HMI Red de celda o red intermediaria:
Conecta entre sí los equipos de comando y control pertenecientes a un islote de producción
Equipos conectados: controladores

Red de fábrica:
Interconecta todos los sectores y servicios de una fabrica: líneas de producción, almacén , control de calidad,servicio generales, ingeniería
Equipos conectados: computadoras

Red de sala de comando
Transmite al operador los datos necesarios para conducir el proceso y al proceso los cambios de consigna, parámetros, etc. emitidos por el operador

Red de larga distancia
Conecta puntos de producción con sistemas de supervisión y control
Núcleo de sistemas SCADA
Equipos conectados: RTU´s, PC´s, Computadoras


Equipos conectados: PLC, DCS , Robots, CN con sistemas de supervisión

17

Clasificación de buses de campo Fieldbus:

Funciones

Ctrl Lógico

• • • • •

FIELDBUS

Ctrl. de Procesos

DEVICEBUS

Información transmitida en palabras o tablas Variables analógicas y algunas digitales Conectan dispositivos, controladores, Pc´s. Función : Repartir la aplicación. FF, Profibus, WorldFIP, ControlNet

SENSORBUS Bit

Byte

Tipo de Paquetes datos

Sensorbus:

Devicebus:

• Información transmitida en bits • Variables digitales • Conectan captadores , actuadores , botoneras, interruptores, etc. con un controlador central • Función : distribuir E/S digitales • ASi, FlexIO

• • • •

Información transmitida en bytes Variables digitales y algunas analógicas Conectan dispositivos, controladores, Pc´s. Función : Compartir dispositivos de campo entre varios equipos de control y comando. • CAN, Device-Net, SDS,DWF

18

9

Administración y gestión

SAP R/3



Office LAN



Etherne t

Office LAN Internet/Intranet

BATCH clients

OS clients

SIMATIC PDM Engineering Toolset

Etherne t

Plant Information

Plant Maintenance

MES IT OPC-Server Framework Components

Service OS-LAN

Ethernet

OS server (redundant)

Batch server

Industrial Ethernet / Fast Ethernet OS

AS

AS

DP/AS-I

PROFIBUSPA DP/PA-Link PROFIBUS-DP ET 200iS

PROFIBUS-DP

DP/EIB

AS

ET 200M Fail safe O P PROFIBUS-DP

Control de proceso

@

ET 200M

DP/PA-Link PROFIBUS-PA

PROFIBUS-DP

Información, Operación, ingeniería y monitoreo y diagnóstico mantenimiento

Engineering Station ES OS Single Station

@

DP/PA-Link PROFIBUS-PA Y-Link

Zone 1 Zone 2

COx,NOx , ...

19

Clasificación por dominio de aplicación Industrias manufactureras Procesos continuos Gestión de edificios (domótica) Sistemas embarcados Transporte de energía y fluidos Sistemas de comunicación 20

10

Buses de campo Device Bus

Sensor Bus

Impacc

Seriplex

AS-i

SensoPlex

Interbus-S

Bit I/O

SDS

Block I/O

DeviceNet

PROFIBUS DP

PROFIBUS FMS

ControlNet

ECHELON

Control Bus

Modbus + / DH+

Smart Device

PROFIBUS PA

Process Unit

World FIP

Plant

FOUNDATION Fieldbus

Field Bus

21

•

fin de los 70´s – Primeras Redes industriales propietarias

Historia


Entre controladores  PLC( Modbus-MODICON), DCS: WPDF (Westinghouse)
Ppara resolver problemas de heterogeinedad  LAC, FACTOR, MAP

•

80´s : redes propietarias PLC –  Telway- Unitelway (Telemecanique), Data Highway (Allen Bradley), Sinec (Siemens ), Tiway( Texas )

•

1982- Se crea grupo de trabajo en Francia para obtener un bus industrial único
especificación FIP ( Factory Instrumentation Protocol)

• • •

1983- Comienza P-NET ( Dinamarca) 1984-Especificación CAN ( Controller Area Network) de Bosch 1985- Se forma el grupo Profibus (Alemania)

• Situación en 1990: diversos protocolos no compatibles
Basados en productos existentes o prototipos:MIL1553B, Hart (Rousemount), Bitbus ( Intel)
Propuestas completas: FIP, Profibus. 22

11

Normas IEC Fieldbus IEC TC65/SC65C/WG6 • • • •

1993- Norma IEC 1158-2- Capa Física 1996- IEC 61158- 1 Draft de DLL(FIP) Rechazado 12/96 3/1998-Draft DLL aprobado ( similar a ISA TR50.02 partes 3 y 4) 1999 a 2000- Se terminan de aprobar las restantes partes

• •

IEC 61158-1, Introduction IEC 61158-2, Physical Layer Specification and Service definition IEC 61158-3, Data Link Service Definition IEC 61158-4, Data Link Protocol Specification IEC 61158-5, Application Layer protocol Specification IEC 61784, Profile Sets for Continuos and discrete manufacturing

• • • •

•

Tipos norma IEC:
1- FOUNDATION Fieldbus
2-ControlNet ( ControlNet, Ethernet/IP)
3- Profibus (DP y FMS)
4- P-NET (multipoint, point to point)
5- FOUNDATION Fieldbus HSE
6- SwiftNet (openAL, real Time AL)
7- WorldFIP (MPSy MCS, subsetMMS, part of MPS)
8- Interbus ( generic, extended, reduced 6/2) 23

Redes industriales ASi CANbus DeviceNet FIPIO P-Net LonWorks InterBus-S BAC-net WorldFIP PROFIBUS

FOUNDATION Fieldbus Control – Net Swift-Net HART Modbus Ethernet Bluethoot Zigbee IEEE 802.11 Power Line Communication(PLC)24

12

Algunos datos de mercado (procesos continuos)

25

Datos de mercado

26

13

Segmentación por industria (FF)

27

Comparativa datos de mercado

28

14

Características Red Industrial Usuario Tráfico Servicios Simultaneidad Tiempo de respuesta Método de comunicación

Red de datos

Procesos

Personas

Determinístico

Aleatorio

Predeterminado

Adaptados al usuario

Predeterminada

Todos los usuarios

Crítico

No crítico

Según aplicación

generales

• Principales requisitos
Seguridad de funcionamiento
Alta inmunidad a interferencias
Robustez

• Son Redes en tiempo real 29

Requisitos para un bus de campo Transportar pequeños paquetes de información en un tiempo acotado

Transmitir datos periódicos antes que vuelvan a ser muestreados Transmitir datos aperiódicos dentro de un tiempo acotado

Muestrear en forma simultanea y periódica cierta cantidad de entradas Indicar si los valores adquiridos están dentro del error aceptable para el intervalo de muestreo ( consistencia temporal ) Proveer medios para conocer el orden en que se produjeron eventos esporádicos Permitir transmisiones punto a punto y multipunto Resistir interferencia , vibraciones, etc. Bajo costo en todo el ciclo de vida de la aplicación 30

15

ALGUNOS CONCEPTOS BÁSICOS DE COMUNICACIÓ COMUNICACIÓN DE DATOS

Fuentes de atenuación y distorsión • Atenuación • Ancho de banda limitado • Distorsión de retardo • Ruido

32

16

Esquema de la comunicación
Dos o más entidades que deseen comunicarse (emisor – receptor)
Compartir un canal
Compartir un código • Compartir un canal
Medio Físico Cable, fibra optica, radio, satélite, etc Medios de conexión
niveles de señal en ese canal
parámetros del canal (velocidad)
Forma de compartir el canal
Topología

• Compartir un código
Representación de info especificas a la utilización
Encriptación
Sintaxis

33

Ejemplo de comunicación

34

17

Modelo OSI / Arquitectura IEEE 802 •

Aplicación

Capa Superior

Presentación

LLC

Sesión

•





•

MAC

Transporte

Cable de Conexión • Conectores

MAC - LLC Física

•

MEDIO

Reglamenta el acceso al soporte de comunicación:




Dos subcapas Una capa

Da el conjunto de normas para las 3 capas

PHY

Red

Medium Access Control (MAC)

Adaptación del modelo OSI para LAN´s. Divide capas 1,2 y 3 en:

PHY (Physical Signalling Layer) Asegura:



Logical Link Control (LLC) •




Ofrece servicios al usuario:

Acceso Aleatorio (CSMA...) Por Consulta (Token) Por tiempo (TDMA)







Emisión y recepción de tramas Establecimiento y cierre de conexiones lógicas Detección de errores de secuencia de tramas Control de flujo

•

Emisión /recepción de bits Codificación de señales binarias Reconocimiento de préambulos y delimitadores de trama

Utiliza un “physical medium attachment” para acceder al medio 35

Capa física en redes industriales •

Cada protocolo define su :
Soporte físico:  Cable blindado (doble o simple par), cable especial, fibra óptica, wireless  Muchas redes permiten varios medios físicos distintos
Conexiones  Especialmente diseñadas para soportar ambientes industriales  Que permitan conexión y desconexión de dispositivos con la red operando  Posibilidades de extensión de la distancia  Terminadores para evitar reflexiones de la señal
Velocidad de transmisión:  Inversamente proporcional a la distancia  Se aceptan varias velocidades aunque todos los dispositivos conectados a una misma red deben estar a igual velocidad  De 10 kbps a 10 Mbps
Señalización :  Como se traduce un 0 o 1 del código a niveles de tensión o corriente
Topología:  distancia, cantidad de nodos, distribución
Seguridad intrínseca
Alimentación  Llevar alimentación y potencia por la red  Conexión de fuentes 36

18

Topologías Típicas

Estrella

Linea

Rama o Bus

Controlador

Controlador

Controlador

Maestro Maestro

Maestro Maestro

Arbol Controlador

Maestro Maestro

Maestro Maestro Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

37

Longitud de cable y velocidad para RS485

38

19

Distancias punta a punta

39

Tipos de comunicación Punto a punto: • sólo dos entidades • Primario/secundari o, • Emisor/ receptor, • Pozo / fuente, • Cliente/servidor.

Multipunto

Difusión

• Más de dos entidades involucradas

• Todas las entidades conectadas están involucradas

• Las redes en tiempo real requieren los tres modos • Se aplican a todas las capas del modelo 40

20

Modelos de Cooperación • Forma en que dos o más entidades del mismo nivel deciden realizar los intercambios • Se aplican a todas las capas del modelo

Productorconsumidor

Clienteservidor

41

Cliente - servidor • El cliente emite una demanda de servicio al servidor (requisitoria- REQ) • El servidor trata la demanda y envía una respuesta al cliente (respuesta)

• Ej: el cliente le pide al servidor que envíe el valor de una variable

Cliente Cliente

Enviar dato A

A= 25

Serv. Serv.

42

21

Productor- consumidor PLC

RPM

Variador

Monitoreo

Lectura de velocidad en un lazo cerrado con variador • Modelo multipunto • El productor de un dato lo envía a todos los consumidores • Iniciativa de emisión: productor • Iniciativa de producción : puede ser debida a un cliente entre los consumidores • El dato contiene un identificador 43

Mecanismos de Acesso al Medio (MAC) Determinísticos

De Acceso aleatorio

• Se sabe exactamente cuando le toca acceder a cada estación

• Cada estación accede al medio cuando necesita transmitir


pasaje de token
TDMA (Time Division Multiple Access)

Ventaja:
se conocen los


CSMA (Carrier Sense Multiple Acces)

Ventaja: • Velocidad de respuesta

tiempos de respuesta

44

22

CSMA Carrier Sense Multiple Access • Cada estación intenta acceder al medio cuando lo requiere
Si hay otra estación que intenta transmitir : Colision.
La reacción ante colisiones (contención) define distintos tipos de CSMA

• CSMA-CD (Collision Detection)
Cuando hay colisión:
Los dos nodos dejan de transmitir
Envian señal perturbadora
Esperan un periodo aleatorio
Intentan retransmitir
Ej: Ethernet- IEEE 802.3

ST1

ST2

ST3

ST4

• CSMA-CA (Collision Avoidance)
El nodo revisa si el canal está ocupado antes de transmitir
Problema : cuando no se pueden escuchar entre sí todos los nodos
Se agregan bloques especiales
Ej: IEEE 802.11

45

Pasaje de Token • Solo la estación con el token envia mensajes (tmax) • no periódico • Problemas:

T ST1


pérdida de token
mensajes urgentes

T ST2

• Ej: IEEE 802.4 (bus) e IEEE 802.5 (ring) •

T ST4

TDMA (Time Division Multiple Acces) • token Passing implícito • Basado en un ciclo repetitivo y fijo
NUT ( Network Update Time)

• Cada nodo accede al medio en orden secuencial definido por su MAC ID

46

23

Master-Slave

Maestro

Maestro

RPM

Motor

I/O

RPM

Motor

I/O

Maestro

RPM

Motor

I/O 47

Conexión • Conexión= canal lógico de nivel N por el que pasan los PDU (N)
Puede haber conexión en cada nivel del OSI ( N-Connection)
El establecimiento de la conexión se negocia entre las dos N-entidades
Los servicios pueden ser con o sin conexión.
Permite a dos entidades comunicantes saber que están presentes y en relación antes de comenzar a intercambiar datos.
Permite negociar ciertos parámetros (ej. Tamaño máx de datos)
Asegura el control de flujo

Fases de una conexión

•






Establecimiento de la conexión: Transmisión de un PDU de apertura/Recepción de la respuesta/Negociación de parámetros Si una de las entidades no se puede comunicar la conexión fracasa Transferencia de datos Fin de la conexión 48

24

Conexión TCP

(a) Normal operation, (b) Old CONNECTION REQUEST appearing out of nowhere.

49

Reconocimiento (ACK) • Sólo para protocolos de nivel 2 y 4
Stop- and- wait : Se espera un ACK desde que se transmite un PDU ACK+: Se transmite otro PDU ACK – o no llega ACK: se repite el PDU hasta un nro máximo de repeticiones
Go. Back-N: el emisor emite varias PDU ( hasta su crédito de emisión) hasta esperar ACK
Repetición selectiva

Go back-N

Repetición selectiva 50

25

INTRODUCCION A LOS BUSES DE CAMPO INDUSTRIALES Parte 2: Algunos buses existentes FABIANA FERREIRA

Actuator Sensor Interface (ASi) Fabiana Ferreira

26

AS-i en automatización • Para conectar sensores y actuadores con controladores

Nivel de control Maestro

Nivel de campo: CAN

DeviceNet

FIP

Interbus Profibus etc.

Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo

Sensores y actuadores 53

Ahorro de cableado • Con AS-i

• Cableado tradicional M1

M2

M3

C1 C2

C3

Maestro C4

54

27

Caracteristicas del bus AS-i •

Maestro Esclavo

Host

Master


Hasta 31 esclavos por maestro

AS-i Power Supply

Slave


4 entradas y 4 salidas digitales por esclavo

Slave


4 bits de parametros adicionales por esclavo

Slave

• Max. 248 I/O digitales

Slave

• Posibilidad de I/O analógicas

Slave Slave

Slave

Slave Slave

• Direccionamiento electrónico de los esclavos • Equipamiento :

Slave


Master PLC o Gateway
Esclavos Modulos para conexión de I/O Dispositivos con chip AS-I integrado
Fuente de 30,5 VDC
Cable AS-i u otro Datos y alimentación en el mismo cable

55

Maestro-Esclavo • • •

El Maestro realiza un ciclo de polling Envía los valores de las salidas y recibe los valores de las entradas en el mismo ciclo Ciclo del orden de 5ms para 31 esclavos


En la versión 2.1 se pueden direccionar dos esclavos A y B en cada nodo pero se chequea uno por ciclo

Host

M a s t e r Calls

M a s te r

SL 1

1

SL 2

2

SL31

31

SL 1

1

S l a v e Answers 56

28

Direccionamiento y parametrización de esclavos

• Direccionamiento individual por terminal

• Direccionamiento automático por el maestro

Master

Programming and service unit

Addressing unit

AS-Interface Master projected parameter Slave 1 1 1 1 0 Slave 2 1 1 1 1

• Parametrización a distancia

actual parameter 1110 1111

AS-i Slave 20

Up to 31x 4 data bits Slave 20 1 1 1 0

1100

Slave 31 1 0 1 0

1010

Slave 31 1 1 0 0

Slave 1

actual parameter 1110 1100

57

Cables • Cable Amarillo
Conectable por perforación de aislamiento.
perfil del cable para evitar los cambios de polaridad
Grado de protección IP65/67.
Autocicatrizante
Módulos que adaptan el cable AS-i a otros

piercing connectors

mechanical coded flat cable

AS-Interface electric-mechanics

• Puede emplearse cualquier bifilar de 2 x 1.5 mm2 sin apantallamiento ni trenzado • Otros Cables Auxiliares
Cable Negro : alimentación auxiliar de 24 V DC a los esclavos AS-i.
Cable Rojo. : alimentación auxiliar de 220 V AC.
Cable Amarillo Resistente:
Cable Redondo: Simil cable amarillo,
Cable Redondo Apantallado. 58

29

Topología

Estrella

Linea

Rama

Controlador

Controlador

Controlador

Maestro Maestro

Maestro Maestro

Arbol Controlador

Maestro Maestro

Maestro Maestro Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo

Esclavo Esclavo

59

Extensión de la red Longitud máxima de todos los cables AS-i en un segmento : 100m Se puede extender la red hasta 300m usando extender o repeater

Solution A: 1 extender and 1 repeater Supply

Supply

!

Master

Supply

Extender

Repeater Slave

Slave

!

Segment max. 100 m

Slave

Slave

Segment max. 100 m

Slave

Segment max. 100 m

Max. number of slaves over all is 31 !

60

30

Ejemplo de red

61

Maestro ASi • Dos tipos:
estándar : 31 esclavos
Extendidos: hasta 62 esclavos extendidos,

• Algunos maestros AS-i pueden ser simultáneamente esclavos de otra red de nivel superior, hace las veces de pasarela

62

31

Modulos ASi • Módulos Activos.





integran un chip AS-i poseen una dirección en la red ( 4 bits de entradas y 4 bits de salidas Para conectar sensores y actuadores convencionales.

• Módulos Pasivos.
Sólo proporcionan medios para  cambiar el tipo de cable, ASi a M12  bifurcaciones en la red en topologías de tipo árbol  conexión de sensores y actuadores AS-i con chip integrado.  no poseen dirección de red,

63

Fuentes • Son fuentes especiales:
potencia a los esclavos conectados
29.5 y 31.5 V DC.
Resistentes a cortocircuitos y sobrecargas.
Cada segmento de la red requiere su propia fuente

• Las salidas requieren fuentes auxiliares 24 V DC (cable negro)

65

32

Señales analógicas

66

Algunas fotos y aplicaciones

67

33

Safety • Los dispositivos de seguridad no participan del polling normal. • Un Safety Monitor reside en el bus para escuchar sólo a los dispositivos de seguridad • Cuando ocurre un evento de seguridad actua sobre los dispositivos de seguridad para ir a estado seguro (fail-safe). • Se alcanza SIL3.

68

Ejemplo comercial • Phoenix Contact
FIELDLINE Extension ASInterface  Instalación en campo rápida y económica
Extension AS-i-M12 de conexión sin herramientas al cable plano AS-i.

69

34

Referencias web
http://as-interface.net/
http://www.uhu.es/antonio.barragan/content/ (figuras )
http://www.automation.siemens.com/cd/asinterface/index_78.htm
http://www.phoenixcontact.es/productos/21718_21737.htm

70

PROFIBUS

PROCESS FIELD BUS

35

Rango de aplicación • Red abierta para procesos ( Process Fieldbus) • 3 protocolos: • 1987 : proyecto para • Decentralized Peripheral (DP) fieldbus único -Alem. • Field Messaging Specification (FMS)
Siemens, Robert• Process Automation (PA) Bosch y KlocknerMoeller, ...

• FMS se emitió en 1990, DP en 1993 y PA en 1995 •

•

16 grupos regionales unidos bajo PROFIBUS International -PI 28 millones de dispositivos instalados (fin 2008)

72

Evolución en el mercado

73

36

Simplificación de cableado

74

Tecnología de Comunicación • Máximo 127 dispositivos • Maestros o estaciones activas
Pilotean la transmisión de datos
Un maestro puede emitir libremente cuando posee el token

• Esclavos o estaciones pasivas
Equipos periféricos ( bloc de E/S, válvulas, actuadores)
No tiene derecho por sí mismos a acceder al bus
Adquieren mensajes emitidos por otros o transmiten a requerimiento del maestro

75

37

Tecnologías de transmisión

76

Capa Física con RS485
Hasta 32 nodos sin repetidores en un único segmento Extendible a 127 nodos con repetidores Distancias hasta 12 km
9.6 kbit/sec (1200 m), 1.5 Mbit/sec (200 m), 12 Mbit/sec (100 m)
Usa conectores Standard de 9pin D
Dispos. Trunkline/Dropline
Dispositivos aislados

77

38

Fibra óptica • Tipos de conductores disponibles

• • • • •

Permite mayores distancias con mayores velocidades Evita problemas de EMI Segmentos en estrella o anillo Hay fabricantes que permiten la redundancia Existen acopladores RS485- FO 78

PA • Hasta 32 nodos por segmento
Se extiende hasta 126 nodos con 4 repetidores

• Velocidades 31.25 Kbits/sec, 1.0Mbits/sec and 2.5Mbits/sec
31.25 Kbits/sec permite seguridad intrínseca

• • • •

Doble par trenzado (blindado y no blindado) Varias topologías Seguridad intrínseca definida por modelo FISCO Para seguridad intrínseca una derivación puede tener como máximo 30 m

Longitud de línea

79

39

Capa Física PA- IEC 1158-2

Instrum. p/ acoplador • 9 (Eex) • 32 (no ex)

• Acopladores de segmento:
son convertidores de RS485 a IEC 1158-2 transparentes al protocolo
Su utilización limita la velocidad máxima del segmento a 93.75 kBits/s

• Acopladores de Enlace:
Agrupan el conjunto de aparatos del segmento en un único esclavo RS485
La velocidad del segmento no está limitada 80

Estructura con PA

81

40

Estructura real de una red PF con PA

82

Comparación capas físicas

83

41

Productos comerciales

84

Características DP • Destinado a comunicaciones cíclicas e intercambios rápidos, entre controladores de celda
1 ms (a 12 Mbits) para (PLC o PC) o sistemas de supervisión y periferia transmitir 512 bits de entrada descentralizada. y 512 bits de salida a 32 • Funciones de base y Funciones extendidas estaciones
Transmisión de todas las entradas salidas en un sólo ciclo
Se transmiten los datos con el el servicio SRD

• Velocidad:

• Diagnóstico: a través de mensajes dedicados
Diagnóstico de estación
Diagnóstico de módulo
Diagnóstico de una vía 85

42

Perfiles PROFIBUS • Permiten la interacción transparente de dispositivos de distintos fabricantes
Se pueden intercambiar siempre y cuando la aplicación utilice las funciones básicas

86

Perfiles de aplicación generales

87

43

Perfil seguridad (PROFISafe) • Define la conexión de equipos de seguridad (paradas de emergencia , barreras , enclavamientos ) a los automatismos programables
Para alcanzar niveles SIL 3 o AK6 ( categoría 4 )

• Acepta cualquier capa física • Tiene en cuenta todos los errores que se pueden filtrar en una transmisión serie
Repetición, pérdida, error de secuencia, retardo, corrupción de datos

• Define mecanismos complementarios de seguridad
Numeración de tramas, seguimiento temporal con ACK, identificación fuente destino, control de redundancia cíclica, monitor SIL

88

Perfiles específicos de aplicación

89

44

Perfil PA • •

Para automatización de procesos: utiliza el soporte físico IEC 61158-2 Define
Parametrización y comportamiento de instrumentos independientemente del fabricante
Descripción de funciones y comportamiento del instrumento  Bloques función


Comunicación con funciones de base DP

• Definiciones aplicativas
Unidades de valor de medida
Significado de los valores de estado

• Especificaciones independientes del instrumento: • Posibilidad de simular los valores en el transmisor de medida.

90

Integración de perfiles


Integración en el maestro Dispositivos conectados Funcionalidades de los dispositivos
Integración a través de herramienta de ingeniería Información de Proceso Gestión de activos

91

45

Aplicaciones para cada perfil

92

Implementación en dispositivos

93

46

Productos comerciales (Phoenix Contact)

Módulo Fieldline Stand-Alone, PROFIBUS M12, 8 entradas digitales, 24 V DC,

Acoplador de bus PROFINET para Inline, 24 V DC,

Acoplador de bus PROFIBUS Inline Modular DP/V1, 8 entradas: 24 V DC, 4 salidas: 24 V DC, 500 mA,

Acoplador de bus Fieldline Modular, PROFIBUS M12, 8 entradas digitales M12 Conector enchufable para PROFIBUS IP67

94

I/O link

• Interface sensor/actuador independiente para usarse con PROFIBUS y PROFINET.
Punto a punto
Conexión de dispositivos inteligentes de nivel 0

95

47

Ejemplo comercial • Phoenix Contact
FIELDLINE IOLink Comunicación universal hasta el sensor
Primeros maestros IO-Link IP67 para Profibus hasta 12 Mbits/s.
Pueden transmitir los datos , parámetros, diagnóstico y mantenimiento.

96

Profinet • Es un concepto de integración de los distintos niveles de los sistemas de automatización que incluye
Modelos uniformes de ingeniería
Transparencia
Apertura hacia otros standards
Integración con IT
Aplicación del modelo de objetos

97

48

Referencias web
http://www.profibus.com//
http://www.profinet.com/
http://www.io-link.com/en/index.php /

98

Controller Area Network (CAN)

49

CAN (Controller Area Network) • Creado a mediados de 1980, con el objetivo de brindar conexión y disminuir los costos de cableado entre dispositivos dentro de automóviles.
Se difundió posteriormente a otras áreas, por ejemplo control de plantas industriales, aplicaciones domésticas, control de ascensores, control de sistemas de navegación, etcétera.

• Estándar ISO. • Amplia disponibilidad de dispositivos comerciales. • Alta difusión en la CEE (Alemania), Japón y EEUU • -http://www.can.bosch.com

100

CAN y el modelo OSI Aplicación Presentación Sesión Transporte

CAL CAN Documentos Device •CANopen SDS King de CiA Net •PCAL dom

Red Enlace

Especificación CAN

Física

CAN Phy (ISO 11898)

ISO 11898

101

50

Especificación CAN - El protocolo abarca las capas física (parcialmente) y de enlace de datos. - Velocidad hasta 1 Mbps. - Protocolo de comunicaciones orientado a los mensajes - Arbitraje por prioridad de mensajes (CSMA/AMP) - Resolución de colisiones. - Alta probabilidad de detección de errores. - Capacidad de implementar control en tiempo real. - Escalabilidad. - PDU (protocol data unit): tramas (frames) de datos/ remotas/ de error/ de sobrecarga

CAN 1.2 2048 (211) identificadores de objeto formato de tramas estándar

Especificaciones

CAN 2.0 más de 500 millones (229) de identificadores formato de tramas extendido 102

Arbitración Dos estados lógicos definidos dentro del bus: recesivo y dominante. Equivale a una compuerta lógica AND: Nodo 1

“1” lógico y “0” lógico

Nodo 2

A B

A.B

Bus

N1 N2 Bus

D D R R

D R D R

D D D R

A

B A.B

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1 103

51

Detección de errores ⇒ Cuando una estación transmite una trama de error, el resto de las estaciones activas en la red replican con sendas tramas de error. ⇒ La señalización del error queda formada por la concatenación de tramas de error de todas las estaciones activas. ⇒ “Globalización del error” • Distintas condiciones desencadenan la transmisión de una trama de error (errores detectables por protocolo):

errores simples

error orientado al transmisor errores de bit error orientado al receptor errores de bitstuff errores de CRC errores de formato (en delimitadores del CRC y del ACK, y EOF) errores de ACK errores de sobrecarga errores de formato de la trama de sobrecarga errores por condición de sobrecarga inconsistente (detectables como errores de bittuffing, deCRC o de formato)

errores múltiples

errores consecutivos múltiples errores sucesivos múltiples 104

Capa Física CAN Implementada en los controladores basadas en normas y especificaciones propietarias ISO11898

PMA

105

52

ISO 11898-2 -Topología

A 1Mbit/s LdCAN_L + 0.9V

107

53

Nodo ISO 11898-2

•

La tensión diferencial en un nodo está dada por la corriente en la resistencia diferencial

108

Transceivers

109

54

Relación Velocidad-longitud bus

•

•

ISO 11898 especifica dist máx 1 km y permite usar bridges o repeaters. Distancia máxima definida por:
demora de los nodos y del bus
diferencias entre el bit time quantum debidas a la diferencia entre los osciladores de los nodos
Caída de señal por resistencia de cable y nodos

110

Referencias web
http://www.cans2u.com/
/

111

55

DeviceNet Fabiana Ferreira

Qué es DeviceNet? Es un enlace de comunicación de bajo costo para conectar dispositivos industriales a una red y eliminar cableado costoso DeviceNet es una solución simple de •Fines de carrera comunicación en red que reduce el costo •sensores fotoeléctricos y tiempo para cablear e instalar •sensores inductivos dispositivos de automatización industrial, •válvulas al mismo tiempo que provee • arrancadores de motores intercambiabilidad de componentes •lectores de código de barras similares de distintos fabricantes • La especificación y el protocolo son abiertos

•variadores de frecuencia •paneles e interfases operador


No hay que comprar licencias , HW o SW para conectar dispositivos
La especificación se compra por u$s 250. Da licencia ilimitada para desarrollar productos.
Cualquiera puede participar de ODVA

• Basado en CAN
Usa los chips CAN Standard 113

56

Capas OSI

ISO Layer 7 -Application ISO Layer 2 -Data Link

ISO Layer 1 -Physical ISO Layer 0 -Media

{

{ { {

Application Layer Data Link Layer Physical Signaling Transceiver Transmission Media

}

DeviceNet Application Layer Specification

} }

CAN Protocol Specification

DeviceNet Physical Layer Specification

114

Especificación DeviceNet Prestaciones del protocolo de comunicación - Peer-to- peer -Master-Slave -Productor- Consumidor -Hasta 64 MAC ID’s (nodos)  cada nodo infinitas I/O

Modelo de Objetos -Cada nodo se modela con una colección de objetos - Un objeto provee una representación abstracta de un componente particular de un producto

Perfiles de Dispositivos para obtener interoperabilidad e intercambiabilidad entre productos similares • Para Capa Física y medio la especificación define:
topologías/ puesta a tierra/ Medios físicos/ Terminadores/ Distribución de potencia

115

57

Productos DN •

Hardware
Interfaces para controladores  Scanner  Modulo de comunicación  Gateway
I/O distribuidas
Interfases con otras redes
Interfases para PC’s
Sensores y actuadores
Interfases operador

•

Software
Monitores y gestionadores de red
Herramientas de diagnóstico

•

Medio Físico

116

Medio Físico • Señal y potencia (24VDC) en el mismo cable:
Pares trenzados separados para para señal y potencia

• Cable fino o grueso en cualquier tipo de tramo • Los nodos se pueden conectar y desconectar sin desconectar la potencia. • Se pueden adicionar derivadores (Tap ) de potencia en cualquier punto de la red: posibilidad de fuentes redundantes • Se pueden conectar dispositivos con alimentación externa • Terminador de 121Ω Ω en cada fin de tronco

• •

Admite varias Topologías Básica : Tronco (trunk)- rama (drop line spurs) 117

58

Tipos de cable

1485C Thick Media 1/2” (12.2mm) trunkline

1485R/G Thin Media 1/4” (6.9mm) Trunk y Drop line

1485C KwikLink Cable 4 hilos 118

Conexión con kwiklink KwikLink Network Architecture 1- KwikLink Lite IP20 Flat Media 2-Trunk Line Connector 3- Drop Line Connector 4- Terminating Resistor 5- 5-pin Open Style Connector 6- Terminal Block 7- Flat to Thin Cable Converter 8- KwikLink Drop Cable 9- ArmorBlock 10- Auxiliary Power Cordset

119

59

Otros componentes

Power Tap Derivador de trunk

Caja para conectar al trunk Hasta 8 dispositivos

Conectores metalicos

Caja para conectar dispositivos en una derivación

Derivación en T

120

Conectores

121

60

Distancias punta a punta

122

Control and Information Protocol (CIP) • Modelo Objetos • protocolo de mensajería • perfiles de dispositivos • Servicios • Gestión de datos

• • •

Figura 11 de CIP White paper

CIP es un protocolo orientado a conexión Una conexión CIP provee un camino entre múltiples aplicaciones Cuando una conexión se establece , se le asigna a la transmisiones asociadas un conexión Id (CID) si es unidireccional o dos CID si es bi direccional

123

61

Tipos de conexiones Conexiones de I/O o de mensajería implícita
proveen caminos dedicados entre una aplicación productora y una o más aplicaciones consumidoras
Para datos orientados a control, de tiempo crítico.

• De mensajería explícita
Provee un camino punto a punto multipropósito entre dos dispositivos
Tipo REQ-ANS 124

Objetos aplicación Register Object Discrete Input Point Register Object Discrete Input Point Object Discrete Output Point Object Analog Input Point Object Analog Output Point Object Presence Sensing Object Group Object Discrete Input Group Object Discrete Output Group Object Discrete Group Object Analog Input Group Object Analog Output Group Object Analog Group Object Position Sensor Object

Position Controller Supervisor Object Position Controller Object Block Sequencer Object Command Block Object Motor Data Object Control Supervisor Object AC/DC Drive Object Overload Object Softstart Object Selection Object S-Device Supervisor Object S-Analog Sensor Object S-Analog Actor Object S-Single Stage Controller Object S-Gas Calibration Object Trip Point Object 125

62

Perfiles de dispositivos definidos • Los desarrolladores de dispositivos deben usar un perfil
Si un dispositivo no cae en un perfil especializado debe usar el perfil de dispositivo genérico o el especifico de fabricante
El perfil usado y que partes de él están implementados debe ser descripto en la documentación usuario del dispositivo

• Cada perfil consiste en un conjunto de objetos
Define uno o más formatos de I/O incluyendo el significado de cada bit o byte en la trama Generic Device AC Drives Motor Overload Limit Switch Inductive Proximity Switch Photoelectric Sensor General Purpose Discrete I/O Resolver Communication Adapter ControlNet Programmable Logic Controller -- Position Controller

DC Drives Contactor Motor Starter Soft Start Human Machine Interface Mass Flow Controller Pneumatic Valves Vacuum Pressure Gauge ControlNet Physical Layer 126

Electronic Data Sheet (EDS)
Archivo ASCII
Provee una descripción de los atributos del dispositivo  Atributos públicos correspondientes al perfil de dispositivo  Atributos específicos del fabricante

PERFIL DE VARIADOR CA A-B Según perfil de start/stop Dispositivo fwd/rev accel/decel Adicional Fabricante

A-B eng. units power calc.

Mitsubishi start/stop fwd/rev accel/decel

Magnetek start/stop fwd/rev accel/decel

Mitsubishi foreign lang. temp. calc.

Magnetek (none) 127

63

Productos (Phoenix Contact )

Cable de sistema de bus, DeviceNet/CANOpen, 5 polos, apantallado, conector macho acodado M12 a extremo de cable libre, longitud: Variable, 0,2 m hasta 40,0 m

Acoplador de bus DeviceNet™, 24 V DC, sin accesorios

Módulo Fieldline StandAlone, DeviceNet™ M12, 4 entradas digitales, 24 V DC, 4 conductores, 4 salidas digitales, 24 V DC, 3 conductores

Acoplador de bus DeviceNet™, 8 entradas 24 V DC, 4 salidas 24 V DC, 500 mA, completo con conectores para periferia

128

Referencias web
http://www.cans2u.com/
http://www.odva.org//
http://www.ab.com/networks/devicenet/

129

64

FOUNDATION Fieldbus

Fabiana Ferreira

Fieldbus Control System (FCS)

131

65

Distribución del Control DCS with AMS

Fieldbus Host

I.S.

Controller

Fieldbus I/O Subsystem

AMS System

HF

HF

HF

I.S.

I.S.

I.S.

4-20 mA + HART I.S. = Intrinsically Safe AI = Analog Input AO = Analog Output PID = Proportional Integral Derivative Controller

132

Redes FF •

H1 - Baja velocidad para control de procesos

•

(Reemplaza la tecnología 4-20 mA) • • • •

•

HSE - Alta velocidad para supervisión y otros niveles 100 Mbit/s HIGH SPEED ETHERNET

31.25 Kbit/s Alimentación por el bus Opción Seguridad Intrínseca Hasta 1900 metros

133

66

Niveles de señal

134

Conexiones físicas

• TOPOLOGÍAS
Bus con derivaciones
Punto a punto
Daisy-Chain
Árbol

• Alimentación

• Dispositivos
32 dispositivos con alimentación separada.
12 dispositivos alimentados por el bus, más una interface.
4 dispositivos por barrera Intrínseca. • pueden conectarse o desconectarse en funcionamiento.


9-32 VDC
Filtro adaptador de impedancia permite la utilización de fuentes convencionales • Regula la tensión en el fieldbus, para mantenerla estable ante la conexión y desconexión de dispositivos • • • •

18 +/-2 V., salida 300 mA. Terminador incluído. Montaje en riel o panel. 135 Indicación de falla

67

Limitaciones

136

Arquitectura

137

68

Estructura de una red H1

138

MAC

• Por Arbitraje controlado :
Link Active Scheduler (LAS) o Arbitrador de Bus

• Determinístico y centralizado • Dos tipos de dispositivos:
Básicos: no pueden ser LAS
Link Master ( pueden ser LAS)

• Dos tipos de comunicaciones:
cíclica o sincrónica (scheduled)
aciclica o asincrónica( unscheduled)

• Modelo Editor-Suscriptor (publisher-Suscriber)

• LAS • Gestión Comunicación cíclica : con lista de los datos cíclicos Variable Periodicidad Tipo (ms) A 5 INT-8

Tiempo (microseg) 170

B

10

INT-16

178

C

15

OSTR-32 418

D

20

UNS-32

E

30

SFPOINT 290

194

• Pasaje del Token • Mantenimiento Live List • Sincronización de tiempo La comunicación cíclica es la tarea prioritaria Las demás tareas se hacen en el tiempo que 139 queda libre entre intercambios cíclicos

69

Fieldbus Access Sublayer • Los servicios de la FAS son descriptos por VIRTUAL COMMUNICATION RELATIONSHIPS (VCRs) • CLIENTESERVIDOR
pto a pto
por colas

1- El cliente recibe el PT y envia la REQ 2-El servidor envia la ANS cuando recibe el PT • Uso: para ajustes de variables y gestión de alarmas

• DISTRIBUCION DE REPORTES

• EDITORSUSCRIPTOR


uno a muchos

1- Cuando el emisor recibe el PT, envía el reporte a una “dirección de grupo” 2-Los nodos de ese grupo reciben el reporte. • Uso: notificaciones para HMI


uno a muchos
por buffer

1- El CD puede ser gestionado por el LAS o por una estación suscriptora con el Token • Uso: Datos de control

140

Bloques función • Las funciones de un dispositivo se determinan por los FBs

141

70

Ejemplo estrategia de control

142

Descripción de Dispositivos (DD) • Se utiliza para agregar a los bloques función Standard parámetros y definiciones de comportamiento.
Provee una descripción extendida de cada objeto en un VFD
Provee información al sistema de control o al host para interpretar los datos del VFD
Es como un “driver” para conectar el dispositivo

• Estan escritos en un lenguaje denominado Device Description Langage (DDL)
Se convierten con una herramienta de soft llamada “tokenizer” 143

71

Productos (Pepper&Fuchs)

144

INTRODUCCION A LOS BUSES DE CAMPO INDUSTRIALES Parte 3: Ethernet Industrial FABIANA FERREIRA

72

Utilización de Ethernet como red industrial Objetivos : •Aprovechar el menor costo del hardware Ethernet •Unificar la red a nivel de la empresa •Utilizar el mismo soporte técnico y hardware •Integrar los sistemas de automatización con otros sistemas de la empresa •Poder realizar el diagnostico, control y monitoreo de dispositivos a distancia •via web o LAN corporativa •Lograr un único Standard de comunicaciones para el piso d planta

Tipos de utilización a nivel industrial •para conectar dispositivos de campo con controladores •Como bus de campo •Para conectar controladores y supervisores con niveles informáticos •Como bus de celda o supervisión

146

Problemas y soluciones Tamaño mínimo de trama : 64 bytes

No importa a velocidades altas

Puede haber colisiones y demoras en el acceso al medio

Si la red tiene poco trafico no hay colisiones Se divide en dominios de colisión con switches El switch agrega demoras Se introduce un protocolo más complejo en el nivel aplicación

Hay pocas prioridades

Con IPv6 habrá más prioridades

147

73

Problemas y soluciones TCP no detecta inmediatamente los errores por lo que se puede procesar un dato erróneo (los buses de campo implementan retransmisión inmediata No se puede saber el orden relativo en que ocurrieron alarmas y comandos TCP no admite modo broadcast

Hay que retransmitir varias veces los datos importantes

Se puede transmitir un time stamp con el dato Se pueden implementar algoritmos basados en relojes locales Para intercambios en modo productor consumidor se debe usar UDP

148

Problemas en el medio físico Los conectores standard RJ45 no están diseñados para ambientes agresivos Los cables UTP no pueden ser utilizados

Se utilizan conectores especiales

Se utilizan cables apantallados

Los switches standard no resisten al ambiente ni pueden ser montados en tableros

Se utilizan switches industriales

No lleva alimentación en el mismo cable

Esta apareciendo Power Over Ethernet

149

74

Costos
Ethernet usa topología árbol (más compleja para instalar y planificar que la de bus)
Se requiere mayor complejidad computacional para implementar TCP que para los buses industriales por lo que aumenta el costo de las cartas e interfaces de conexión
Ethernet no soporta la alimentación remota de dispositivos . Se debe cablear por separado la alimentación de dispositivos y de hubs y switches.
De cualquier forma los costos pueden ser menores que en otros buses

150

Conclusiones Falta de mecanismos para consistencia temporal Falta de mecanismos para ordenar eventos No ofrece retransmisión rápida de errores No provee control de la carga en la red No tiene alimentación para dispositivos El cableado es más complejo y caro No se garantiza la seguridad Hoy en día todavía hay soluciones más económicas ( según la aplicación) • No es una solución universal por las adaptaciones necesarias • • • • • • • •

• Permite bus redundante • Facilita acceso a redes corporativas • Gran parte del hardware es COTS

151

75

Características de los protocolos industriales Ethernet • Tres tipos de soluciones
Protocolos integrados a una familia de redes  Comparten la capa aplicación con las otras redes y pueden utilizarse con hardware especial o COTS  Ofrecen tres protocolos : – Uno con TCP para intercambios explícitos (cliente servidor) – Uno con UDP para intercambios productor consumidor – Uno con capas adaptadas especial para aplicaciones de tiempo critico

 Ejemplos : Profinet, Modbus TCP, Foundation HSE, Ethernet IP
Protocolos nuevos que poseen una capa aplicación distinta con o sin hardware especifico
Utilización de Ethernet TCP-IP con hardware especial y ciertas funciones integradas directamente en los switches.

• 10 protocolos aceptados por IEC como Publicy Avalaible Standards (PAS)

152

Conectores industriales

Siemens Phoenix Contact 153

76

Switches industriales

Phoenix Contact

Siemens

Phoenix Contact

154

FOUNDATION Fieldbus HSE

Fabiana Ferreira

77

Arquitectura

156

Topología

157

78

Diseño tolerante a fallas

158

Comparación HSE y H1 • Esta limitada a 100 m, muy corta para instrumentos. • Requiere cable costoso para largas distancias

• Tiene mayor ancho de banda que H1 • Permite redundancia de medio.

• Necesita un switch con un port por dispositivo • No lleva potencia • No es intrínsecamente segura •

• HSE como backbone y red de sala de control • H1 como red de campo 159

79

Productos HSE • Dispositivos: 3 clases
Linking Device : puente de datos entre H1 y HSE y entre dos H1
Ethernet Device: tiene capacidad de control y I/O
Gateway Device: HSE y otros protocolos

Single integrated unit of all Fieldbus functions

160

Ethernet /IP

Fabiana Ferreira

80

Protocolos

162

Ethernet /IP y CIP Capa Aplicació Aplicación

Capa transporte

FTP

HTTP

DNS

TCP

CIP

SNMP

UDP

BOOTP DHCP

• No hay limitaciones en la aplicación del CIP • Lo que se necesita es un mecanismo de encapsulado para codificar mensajes CIP en tramas Ethernet  Usa TCP/IP para mensajes explícitos  Usa UDP/IP para mensajes de I/O

• Requiere dos objetos adicionales del CIP Capa de red

Capa Enlace Capa física

IP

Red basada en Ethernet


Objeto TCP/IP:
Objeto de enlace Ethernet: parámetros de la comunicación 163

81

Arquitectura

164

Profinet

Fabiana Ferreira

82

Escalabilidad de redes

166

Comparativa

167

83

Protocolos Profinet 1 Standard channel

TCP/IP and UDP/IP IT-Applications

1 StandardData

ProcessData Real-time

e.g..  HTTP  SNMP  DHCP...

PROFINET Applications

TCP/UDP IP Ethernet

2 RT



Parameterization and Configuration



Diagnose Data



Negotiating the user data channel

2 Real-time channel RT 

High performance cyclical user data transmission



Event triggered messages/alarms

3 IRT

Real-time

3 Real-time channel IRT 

Synchronous user data transmission



Jitter