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CUADRO COMPARATIVO BUSES DE CAMPO Elaborado por: Código: 20191372026 [email protected] Jorge Alexander Correo:

Herrera Romero Historia

Elementos

Estructura de redes industriales

BUSES DE CAMPO Aparecen a finales de los 80 como nuevas opciones de comunicación.[ CITATION Sal11 \l 9226 ] Son sistemas abiertos normalmente.[CITATION 1 \l 9226 ] Nodos

Está relacionado con el nivel de campo

La integración de las mencionadas islas automatizadas suele hacerse dividiendo las tareas entre grupos de procesadores

Universidad: Distrital Francisco José de Caldas Ingeniería Eléctrica REDES Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Buses DeviceNet, WorldFip, Fundation Fieldbus, Modbus, Interbus y Profibus. -Activos: son nodos que pueden actuar como maestro del bus, tomando enteramente el control del bus.[ CITATION 1 \l 9226 ] -Pasivos: son nodos que únicamente pueden actuar como esclavos y no tienen capacidad de control sobre el bus. Dialogan con los nodos activos mediante un mecanismo de pregunta-respuesta, pero no pueden dialogar directamente entre sí. -Sistema robusto y resistente al ambiente industrial. - Requisitos temporales críticos, transmisión de los datos del proceso en tiempo real (determinística), en forma cíclica. - Comunicación de datos de diagnóstico, parámetros y mensajes transmisión a cíclica, según demanda. - Facilidad de instalación y mantenimiento. - Reducción de costos por: instalación, mantenimiento y modificación. BUSES DE CAMPO REDES LAN

jerárquicamente anidados[ CITATION REV20 \l 9226 ] Los buses de datos que permiten la integración de equipos para la medición y control de variables de proceso, reciben la denominación genérica de buses de campo[ CITATION REV20 \l 9226 ] Que es Un bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de producción.[ CITATION REV20 \l 9226 ], también El bus de campo es una red de comunicación industrial bidireccional y multipunto entre dispositivos de campo inteligentes. Se trata de una red de área local dedicada a la automatización industrial. [ CITATION 2 \l 9226 ]

Según corresponda

Son redes Bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo.[ CITATION REV20 \l 9226 ] Para que sirve Un sistema de automatización industrial, como las líneas de En la actualidad montaje de fabricación, normalmente requiere una jerarquía organizada de sistemas de control. En esta jerarquía, suele haber una Interfaz Hombre-Máquina (HMI) en la parte superior, donde el operador puede supervisar u operar el sistema.[ CITATION 2 \l 9226 ]

REDES LAN-WAN

El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de corriente de 420mA o 0 a 10V DC. Sustituye las redes de control centralizadas por redes de control distribuidas y enlaza los dispositivos de entrada (sensores, interruptores, etc.) y los dispositivos de salida (válvulas, accionamientos, lámparas de indicación, etc.) sin necesidad de conectar cada dispositivo individualmente al controlador (PLC, PC industrial, etc.). [ CITATION 2 \l 9226 ] Como: PLCs, transductores, actuadores, sensores y equipos de supervisión. Normalmente está relacionado con la fase intermedia de un controlador lógico programable (PLC) a través de una red de comunicación compatible como por ejemplo, el protocolo Ethernet Industrial. En la parte inferior del sistema de control se encuentra el bus de campo que conecta el PLC con los componentes que realmente hacen el trabajo, como sensores, actuadores, motores eléctricos, luces de la consola,

interruptores, válvulas y contratistas.

Los más usados en el área industrial

Tipos

No existe un bus de campo universal[ CITATION REV20 \l 9226 ] Los buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización de procesos son:

Bus campo

Bus de campo

HART (Highway-Addressable-Remote-Transdu-cer):

Bus de campo

PROFIBUS (Process Field Bus).[ CITATION 1 \l 9226 ]

HART. Profibus. Fieldbus Foundation. Profibus Modbus Bus CAN (Controller Area Network) AS-Interface Interbus  Agrupa la información digital sobre la señal analógica típica de 4 a 20 mA DC  La señal digital usa dos frecuencias individuales de 1200 y 2200 Hz, que representa los dígitos 1 y 0.  forman una onda sinusoidal que se superpone al lazo de corriente de 420 mA.  Como la señal promedio de un onda sinusoidal es cero, no se añade ninguna componente DC a la señal analógica de 4-20 mA., lo que permite continuar utilizando la variación analógica para el control del proceso. -Norma internacional de bus de campo de alta velocidad para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170, e

Existen tres perfiles:

Profibus DP (periferia descentralizada)

internacional IEC 61158. [ CITATION REV20 \l 9226 ] -es actualmente el líder de los sistemas basados en buses de campo en Europa y goza de una aceptación mundial (20% del mercado en 1999). -Todos los fabricantes líderes en tecnología de automatización, ofrecen interfaces PROFIBUS para sus dispositivos. -puede ser usado tanto para transmisión crítica en el tiempo de datos, a alta velocidad, como para tareas de comunicación extensas y complejas.  Profibus DP (Decentralized Periphery).  Profibus PA (Process Automation)  Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). -Orientado a sensores/actuadores enlazados a procesadores (PLCs) o terminales. OrigenDestino.[ CITATION REV20 \l 9226 ] -Optimizado para alta velocidad y costo reducido. -Intercambio de datos cíclico. -Transferencia de pequeñas cantidades de datos. -Diseñado especialmente para la comunicación entre los sistemas de control de automatismos y las entradas/salidas distribuidas en procesos de manufactura.

Profibus PA (Automatización de procesos)

Profibus FMS ((Fieldbus Messages Specifications)

Bus de campo

[ CITATION 1 \l 9226 ] Para control de proceso, cumple normas especiales de seguridad para la industria química (IEC 11158-2, seguridad intrínseca). [ CITATION REV20 \l 9226 ] Es la ampliación de Profibus-DP con una tecnología apta para ambientes peligrosos y con riesgo de explosión, MBP technology (estándar IEC 1158-2).[ CITATION 1 \l 9226 ] -Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus común en áreas especialmente protegidas.[ CITATION 1 \l 9226 ] Comunicación de datos y energía en el bus mediante el uso de 2 conductores. -Destinado a reemplazar la tecnología en lazo 4 a 20 mA en instrumentación y control. [ CITATION 1 \l 9226 ] para comunicación entre células de proceso o equipos de automatización.[ CITATION REV20 \l 9226 ] -Diseñado para un gran número de aplicaciones y comunicaciones al nivel de célula, donde PC´s y PLC´s se comunican entre sí.[ CITATION 1 \l 9226 ] -Comunicaciones de propósito general, supervisión, configuración, Transmisión de grandes cantidades de datos: programas y bloques de datos.[ CITATION 1 \l 9226 ] -Intercambio acíclico de datos con tiempos no críticos, par a par (peer to peer), entre estaciones inteligentes.

Bus CAN (Controller Area Network)

Bus de campo

AS-Interface:  (Actuator Sensor Interface, AS-i)

Bus de campo Interbus

El bus CAN es un protocolo basado en mensajes, diseñado específicamente para aplicaciones de automoción, pero que ahora también se utiliza en otras áreas como la automatización industrial y los equipos médicos. El desarrollo del bus CAN comenzó inicialmente en 1983 en Robert Bosch GmbH. Este protocolo se publicó oficialmente en 1986 en la Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) en Detroit[ CITATION 2 \l 9226 ] Es una solución de red industrial (capa física, método y protocolo de acceso a datos) utilizada en sistemas de automatización basados en PLC, DCS y PC. Está diseñada para conectar dispositivos simples de I/O (binarios como dispositivos ON/OFF : actuadores, sensores, codificadores rotativos, entradas y salidas analógicas, pulsadores y sensores de posición de válvulas) en aplicaciones de fabricación discreta y de proceso utilizando 2 cables de un solo conductor. La AS-Interface es una tecnología ‘abierta’ utilizada por muchos proveedores de equipos de automatización.[ CITATION 2 \l 9226 ] El Interbus con velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps se caracteriza por una seguridad de transmisión especialmente alta y un tiempo de ciclo corto y constante. Está dividido en subsistemas y consta del bus remoto, el bus remoto de instalación y el bus

Topología

Data Link Layer (Capa 2, Modelo ISO/OSI):

PROFIBUS Bus Access Method Protocolo de acceso al bus Cableado de Profibus DP/FSM Debido a que FMS/DP Protocolo de acceso híbrido

local dispuesto en una topología de anillo. Como su nombre indica, el bus remoto sirve para conectar hasta 254 usuarios que se encuentran a grandes distancias entre sí, mientras que el bus local conecta al sistema a los usuarios que se encuentran cerca unos de otros. puede ser en forma de bus lineal o en forma de árbol, en el que los repetidores constituyen el nudo de partida de una expansión del bus. Descripción del protocolo de acceso al bus (Médium Acces Control: MAC) incluyendo la seguridad de los datos. o Procedimiento que determina en que momento una estación puede enviar datos. o ISO: Internacional Organization for Standardization. o OSI: Open System Interconection Reference Model. Define los elementos, estructuras y tareas requeridos para una comunicación y las arregla en 7 capas.[ CITATION 1 \l 9226 ] combina comunicaciones MultiMaestro y Maestro-Esclavo. idéntico para los tres perfiles de Profibus. o Esto habilita la comunicación transparente entre secciones FMS/DP/PA en una misma red. usa el mismo medio físico (RS-485/FO), ellos pueden combinarse en el mismo cable. Paso de testigo (Token Passing) entre los maestros. Master Slave entre maestros y esclavos.

Segmento DP and FMS están basados en capas 1 y 2 idénticas:

DP and PA están basados en la misma definición de protocolo de acceso al bus - DP/V1 (extended DP)

DP/PA couplers DP/PA link Par trenzado y apantallado

-Maestros Son estaciones activas que pueden tomar el control del bus durante una cantidad de tiempo limitada (Token - Hold - Time) clavos Los esclavos solo responden cuando son interrogados por el maestro; no controlan el bus. DP y FMS pueden operar en el mismo bus. Son idénticas los encabezados y la longitud de datos. Las capas físicas son iguales. Un maestro puede manejar a varios esclavos. Varios maestros pueden participar en el bus. Velocidades de 9.6 kBd hasta 12 MBd. Los datos transmitidos pueden ser entre 1 y 244 bytes. Hasta 126 estaciones. Sistemas con varios segmentos, con 32 estaciones por segmento (repetidores RS 485) Componentes comunes (ahorro en mantenimiento e inventarios de almacén) o Cable, conectores, repetidores, fibra óptica. DP y PA pueden usar el mismo maestro. o Las tramas son idénticas. o Las mismas herramientas de configuración. o Los datos transmitidos pueden ser entre 1 y 244 bytes. o Redes simples o Bajos tiempos de procesamiento o Interfaz entre ambos buses. Redes grandes o Esclavo DP y maestro PA o Desacopla las comunicaciones - Características definidas en EN50170 o Se utilizan cables y conectores según el estándar -

Fibra Óptica

Profibus FMS/DP sobre RS485

Se necesitan: • Se excede la longitud máxima • Se excede la cantidad de dispositivos 32 (incluidos los repetidores) Terminación RS485

FOUNDATION FIELDBUS (FF)

Ventajas

Fibra de plástico o vidrio o Se utilizan conectores y módulos específicos o Ventajas: ƒ Inmunidad al ruido ƒ Aislamiento galvánica, distintos potenciales ƒ Grandes distancias Operación redundante es posible Configuraciones de anillo y estrella Se requieren terminaciones La expación de la red se da a través de segmentos Se pueden usar: • Se quiere ramificar el bus • Se quieren utilizar las 126 estaciones disponibles -Cada segmento debe “terminar” en ambos extremos.[ CITATION 1 \l 9226 ] -La terminación debe estar alimentada todo el tiempo. -Se alimenta desde el dispositivo que la posee. -Se prefiere colocar en el maestro. Es un protocolo de comunicación digital para redes industriales, es-pecíficamente utilizado en aplicaciones de control distribuido.  Puede comunicar grandes volúmenes de información  ideal para aplicaciones con varios lazos complejos de control de procesos y automatización.  Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo.  Los dispositivos de campo son alimentados a través del bus Fieldbus

Bus de campo

MODBUS:

Ventajas

Bus de campo

Intercambian

Proceso formado por: Referencias

En Modbus, los datos pueden intercambiarse en dos modos de transmisión:  DEVICENET: 

Dispositivos de alto nivel (PLCs, controladores, computadores, HMI, entre otros)

cuando la potencia requerida para el funcionamiento lo permite. Es un protocolo de transmisión para 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.  Las Interfaces de Capa Física puede estar configurada en: RS-232, RS-422, RS-485. RTU ASCII Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como sensores fotoeléctricos, sensores magnéticos, pulsadores, etc Provee información adicional sobre el estado de la red, que será desplegada en la interfaz.

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http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=562&ni=protocolos-de-comunicacionindustrial Salazar SERNA, C. A., & Correa Ortiz, L. C. (11 de 10 de 2011). Recuperado el 04 de 05 de 2020, de https://es.slideshare.net/RonaldPaulTorrejonInfante/buses-de-campo-y-protocolos-industriales47832496