Conectividad de LabVIEW con Redes Industriales Agenda • Tres métodos para conectar LabVIEW a redes y dispositivos indu
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Conectividad de LabVIEW con Redes Industriales
Agenda • Tres métodos para conectar LabVIEW a redes y dispositivos industriales • Conectividad a redes industriales basadas en Ethernet
3 Métodos para Conectar LabVIEW con Dispositivos Industriales E/S Digitales
OPC Comunicaciones Industriales
PLCs
Dispositivos LabVIEW
¿Qué es OPC? • OLE para Control de Procesos • Especificación de cliente/servidor para compartir datos – Servidor específico del dispositivo – Cliente común
• Tecnología basada en Windows
PC basado en Windows
Servidores OPC para Hardware de Terceros • NI OPC Servers permite la comunicación a una gran variedad de PLCs – más de 100 controladores para tarjetas de comunicación • Trabaja con el cliente OPC de LabVIEW DSC • Versión de evaluación incluida con LabVIEW DSC • Requiere de activación
Demostración: Conexión de LabVIEW a un PLC MicroLogix Windows Allen-Bradley DF1 OPC Server
Allen-Bradley MicroLogix PLC
Ethernet
Servidor OPC de NI
LabVIEW DSC
COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Comunicación via Modbus • Protocolo de comunicación a nivel aplicación que proporciona una comunicación clienteservidor entre dispositivos conectados en diferentes buses o redes
• Soporte para Modbus Serial (RTU y ASCII) y Modbus TCP • Modbus maestro & Modbus esclavo
Opciones Modbus para LabVIEW VI’s NI Modbus
Servidor de E/S Modbus
Demostración: Conectividad a Modbus por Servidores de I/O
Comunicaciones Industriales PROFIBUS FOUNDATION Fieldbus EtherNetIP
CANopen Modbus Serial
• Comunicación nativa en LabVIEW – Modbus TCP y Serial – Tarjetas de comunicación
• Gateways
DeviceNet ControlNet Y más…
Compatibilidad en Plataformas de Cómputo Protocolo
PXI
PCI
CompactRIO
PCMCIA
USB
CANopen
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DeviceNet
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EtherCAT
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EtherNet/IP
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FOUNDATION Fieldbus
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Modbus Serial y TCP
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PROFIBUS
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Conexión a Través de “Gateways” de Terceros – Modbus • Gran variedad de protocolos de comunicación • Soportado por todos los PACs LabVIEW Real-Time • No apto para aplicaciones determinísticas
PROFIBUS DeviceNet Ethernet/IP ControlNet Modbus TCP
CONECTIVIDAD A REDES INDUSTRIALES ETHERNET
¿Porqué Protocolos Basados en Ethernet? Modbus
Modbus TCP/IP
DeviceNet
EtherNet/IP
CANopen
EtherCAT
PROFIBUS
PROFInet
Protocolos Industriales Tradicionales
Capa Física de Ethernet
Modelo OSI y Ethernet Industrial 7. Aplicación 6. Presentación 5. Sesión
Modbus TCP/IP Ethernet/IP, PROFInet, y EtherCAT,
4. Transporte TCP & UDP
3. Red 2. Enlace de Datos 1. Física
Ethernet
Protocolos Industriales Basados en Ethernet • • • •
Modbus TCP/IP PROFINET EtherCAT Ethernet/IP
Similitudes • Reutiliza la capa 1 y 2 del modelo OSI – ¿Qué pasa con las otras 5 capas?
• Define dispositivos maestro (scanner) y esclavo (adaptador) • Dirigidos a varios tipos de aplicaciones – No Tiempo Real – Tiempo Real – Tiempo Real Estricto
Objetivos de Aplicación • No Tiempo Real – Utiliza TCP/IP o UDP/IP estándar – Aplicación: PLC a HMI o PLC a SCADA
• Tiempo Real – Proporciona mayor determinismo con hardware comercial – Aplicación: Datos de control
• Tiempo Real Estricto – Agrega hardware especifico para proporcionar determinismo – Aplicación: Control de movimiento distribuido
¿Dónde se Ubican los Protocolos?
EtherCAT
PROFINET (IRT)** Ethernet/IP CIP Sync PROFINET (RT)** Ethernet/IP
Modbus TCP/IP PROFINET (NRT)* Ethernet/IP **También PROFINET IO *También PROFINET CBA
Protocolos Industriales Basados en Ethernet • • • •
Modbus TCP/IP PROFINET EtherCAT Ethernet/IP
Descripción de Modbus TCP/IP • Primer protocolo industrial en Ethernet (creado en 1999) – Basado en Modbus desarrollado por Modicon en 1979 – Estándar Ethernet ampliamente adoptado y abierto
• Ventajas – Utiliza Ethernet estándar (hardware y capa de transporte TCP/IP) – Abierto y relativamente simple
• Desventajas – No es un protocolo de tiempo real estricto – No proporciona determinismo
Descripción de PROFINET • Bus dominante de Siemens – Protocolo de aplicación que extiende PROFIBUS a Ethernet – Administrado por PROFIBUS & PROFINET International (PI)
• Ventajas – Soporte para tráfico Ethernet estándar y determinístico – Usa IEEE-1588 y QoS para agregar determinismo
• Desventajas – Se recomienda un switch administrado con QoS para RT/IRT – Switch con ASIC especializado llamado ERTEC para aplicaciones complicadas
Protocolos Industriales Basados en Ethernet • • • •
Modbus TCP/IP PROFINET EtherCAT Ethernet/IP
Descripción de EtherCAT • EtherCAT – “Ethernet Control Automation Technology” – Administrado por EtherCAT Technology Group (ETG) – Abierto y basado en estándares, i.e. IEC 61158
• Ventajas – Protocolo industrial de tiempo real estricto – Extremadamente eficiente
• Desventajas – No esta diseñado para paquetes TCP/IP estándar
Chasis de Expansión NI 9144 FPGA Programable
2 Puertos para Conectar en Cascada
$999
E/S Distribuidas y Deterministas con Sincronización Estricta
Chasis Robusto de 8 Ranuras para Módulos de la Serie C
Expansión de Sistemas con NI 9144 Computadora Maestra
CompactRIO
PXI
(TCP/IP)
Controlador Maestro de Tiempo Real (EtherCAT)
Chasis de Expansión NI 9144
Controlador Industrial
Experiencia en LabVIEW Chasis de CompactRIO
Chasis de Expansión NI 9144
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Protocolos Industriales Basados en Ethernet • • • •
Modbus TCP/IP PROFINET EtherCAT Ethernet/IP
Descripción de EtherNet /IP • Bus dominante para Rockwell Automation – Administrado por la Asociación de Vendedores de Dispositivos Abiertos (ODVA) – Extiende los conceptos de DeviceNET a Ethernet
• Ventajas – Utiliza la capa de transporte de Ethernet (TCP y UDP)
• Desventajas – Puede sobre-cargar las redes con mensajes UDP si no se configura correctamente
VI’s EtherNet/IP para LabVIEW • Proporciona VIs para comunicación a las etiquetas “Logix” del PLC – Lea y escriba directamente a etiquetas de PLC’s Allen Bradley ControlLogix y CompactLogix
• Corre en LabVIEW para Windows y LabVIEW Real-Time (Pharlap y VxWorks) • Mensajes explícitos • Bueno para baja cantidad de etiquetas
Comunicación de LabVIEW a PLC’s por Ethenet/IP EtherNet/IP
Disponible para descarga desde NI Labs en ni.com/labs
VI’s EtherNet/IP para LabVIEW • Ventajas – Método simple para comunicarse con PLCs Rockwell – Comunicación iniciada por LabVIEW (no es necesario cambiar código en el PLC) – Bueno para comunicar bajos números de etiquetas – Usa TCP/IP y no requiere de monitoreo de IGMP para prevenir saturación de la red • Desventajas – No recomendado para gran cantidad de etiquetas • Empaquetado ineficiente de datos sobre Ethernet (comunicación más lenta) • Mayor carga en el procesador del PLC
– Sólo se puede comunicar con PLC’s Logix de Rockwell • No soporte para SLC, ni para terceros
¿Preguntas?