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Redes y Comunicaciones

de Datos

INTEROPERATIVIDAD CON REDES INDUSTRIALES LABORATORIO N° 01

Comunicación RS-232 y Comunicación Digital

Alumno(s) :

Cristhian Jesús Díaz Pérez

Grupo:

A

Criterio de Evaluación Identifica las principales características de la interfaz RS232 Identifica los parámetros de comunicación RS232 Realiza una conexión Serial empleando la interfaz RS232 Comprueba la realización de transferencia de información sobre RS232 Es puntual y redacta el informe adecuadamente

V

Ciclo: Excelent e (4pts)

Not a

Bueno (3pts)

Requie re mejora (2pts)

No acept . (0pts)

Puntaj e Lograd o

Interoperatividad con Redes Industriales

Laboratorio 1: Comunicación RS-232 y Comunicación Digital Objetivos: Al finalizar el laboratorio el estudiante será capaz de:  Identificar las características de la interfaz serial RS-232 de un dispositivo DTE.  Identificar diferentes interfaces de comunicación digital en equipos industriales  Describir las diferencias entre los distintos tipos de interfaces de comunicación

Seguridad:   

Ubicar maletines y/o mochilas en el gabinete del aula de Laboratorio. No ingresar con líquidos, ni comida al aula de Laboratorio. Al culminar la sesión de laboratorio apagar correctamente la computadora y la pantalla, y ordenar las sillas utilizadas.

Equipos y Materiales: 



Una computadora con:  Windows 7 o superior  VMware Workstation 10+ o VMware Player 7+  Conexión a la red del laboratorio 

Máquinas virtuales: Máquina virtual con software de PLC instalado

Guía de Laboratorio

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Procedimiento: Lab Setup 1. Interfaz de comunicación RS-232 1.1. Identificar en el equipo diferentes interfaces de comunicación digital

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3 7 4 6

8

5

1 = Conector de corriente (Alimentación) 2 = Entradas digitales 3 = Entradas Analógicas 4 = Bloques de salida 5 = Conector PROFINET (en el lado inferior de la CPU – Ethernet) 6 = Puertos LAN ETHERNET x4 (comunicación digital) 7 = LEDs de estado para las E/S integradas 8 = KTP600 HMI Basic Panel Resolution 320 x 240 pix Interface 1.2. Adjunte la imagen de la interfaz de comunicación digital RS-232 de la PC



El equipo CSM 1277 permite construir a bajo coste redes Industrial Ethernet con topología en línea y estrella con funcionalidad de conmutación (Switching).



cuenta con cuatro conectores hembra RJ45 para la conexión de equipos terminales o de otros segmentos de red.

1.3. Indique la función de cada uno de los pines de la interfaz RS-232. Señale especialmente los pines de TX, RX y GND Guía de Laboratorio

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1.4. ¿Cuál sería la configuración de un cable NULL MODEM (Cross OVER) para enlazar dos PC’s o dos equipos DTE? NULL MODEM Crossover PC - PC

Se utiliza un NULL MODEM o cable "crossover" para conectarse a dispositivos DTE juntos. Para que esto funcione, el pin de Transmisión (TxD) de un dispositivo debe conectarse al pin de recepción (RxD) del otro dispositivo y viceversa. 1.5. Indique los significados DTE y DCE. Indique algunos ejemplos de equipos DTE y DCE

DTE = Data Terminal Equipement (Equipo Terminal de Datos). DCE = Data Circuit-Terminating Equipement (Equipo de Terminación del circuito de Datos).

1.6. ¿Cuáles son los parámetros de configuración que se deben especificar para realizar una conexión RS-232?



Guía de Laboratorio

El ordenador controla el puerto serie mediante un circuito integrado especifico, llamado UART (Transmisor-Receptor-Asíncrono Universal). Normalmente se utilizan los siguientes modelos de este chip: 8250 (bastante antiguo, con fallos, solo llega a 9600 baudios), 16450 (versión corregida del 8250, llega hasta 115.200 baudios) y 16550A (con buffers de E/S). A partir de la gama Pentium, la circuiteria UART de las placa base son todas de alta velocidad, es decir UART 16550A. De hecho, la mayoría de los módems conectables a puerto serie necesitan dicho tipo de UART, incluso algunos juegos para jugar en red a través del puerto serie necesitan de este tipo de puerto serie. Por eso hay veces que un 486 no se comunica con la suficiente velocidad con un PC Pentium... Los portátiles suelen llevar otros chips: Pág. 4

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82510 (con buffer especial, emula al 16450) o el 8251 (no es compatible). 

Para controlar al puerto serie, la CPU emplea direcciones de puertos de E/S y líneas de interrupción (IRQ). En el AT-286 se eligieron las direcciones 3F8h (o 0x3f8) e IRQ 4 para el COM1, y 2F8h e IRQ 3 para el COM2. El estándar del PC llega hasta aquí, por lo que al añadir posteriormente otros puertos serie, se eligieron las direcciones 3E8 y 2E8 para COM3-COM4, pero las IRQ no están especificadas. Cada usuario debe elegirlas de acuerdo a las que tenga libres o el uso que vaya a hacer de los puertos serie (por ejemplo, no importa compartir una misma IRQ en dos puertos siempre que no se usen conjuntamente, ya que en caso contrario puede haber problemas). Es por ello que últimamente, con el auge de las comunicaciones, los fabricantes de PCs incluyan un puerto especial PS/2 para el ratón, dejando así libre un puerto serie.



Mediante los puertos de E/S se pueden intercambiar datos, mientras que las IRQ producen una interrupción para indicar a la CPU que ha ocurrido un evento (por ejemplo, que ha llegado un dato, o que ha cambiado el estado de algunas señales de entrada). La CPU debe responder a estas interrupciones lo mas rápido posible, para que de tiempo a recoger el dato antes de que el siguiente lo sobrescriba. Sin embargo, las UART 16550A incluyen unos buffers de tipo FIFO, dos de 16 bytes (para recepción y transmisión), donde se pueden guardar varios datos antes de que la CPU los recoja. Esto también disminuye el numero de interrupciones por segundo generadas por el puerto serie.



El RS-232 puede transmitir los datos en grupos de 5, 6, 7 u 8 bits, a unas velocidades determinadas (normalmente, 9600 bits por segundo o mas). Después de la transmisión de los datos, le sigue un bit opcional de paridad (indica si el numero de bits transmitidos es par o impar, para detectar fallos), y después 1 o 2 bits de Stop. Normalmente, el protocolo utilizado ser 8N1 (que significa, 8 bits de datos, sin paridad y con 1 bit de Stop).

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Una vez que ha comenzado la transmisión de un dato, los bits tienen que llegar uno detrás de otro a una velocidad constante y en determinados instantes de tiempo. Por eso se dice que el RS-232 es asíncrono por caracter y sincrono por bit. Los pines que portan los datos son RXD y TXD. Las demás se encargan de otros trabajos: DTR indica que el ordenador esta encendido, DSR que el aparato conectado a dicho puerto esta encendido, RTS que el ordenador puede recibir datos (porque no esta ocupado), CTS que el aparato conectado puede recibir datos, y DCD detecta que existe una comunicación, presencia de datos.



Tanto el aparato a conectar como el ordenador (o el programa terminal) tienen que usar el mismo protocolo serie para comunicarse entre si. Puesto que el estándar RS-232 no permite indicar en que modo se esta trabajando, es el usuario quien tiene que decidirlo y configurar ambas partes. Como ya se ha visto, los parámetros que hay que configurar son: protocolo serie (8N1), velocidad del puerto serie, y protocolo de control de flujo. Este ultimo puede ser por hardware (el que ya hemos visto, el handshaking RTS/CTS) o bien por software (XON/XOFF, el cual no es muy recomendable ya que no se pueden realizar transferencias binarias). La velocidad del puerto serie no tiene por que ser la misma que la de transmisión de los datos, de hecho debe ser superior. Por ejemplo, para transmisiones de 1200 baudios es recomendable usar 9600, y para 9600 baudios se pueden usar 38400 (o 19200).

2. Identificación de interfaces de comunicación en equipos industriales 2.1. Solicitar un módulo con PLC y HMI para su grupo Guía de Laboratorio

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2.2. Identifique las interfaces de comunicación del PLC y adicione una breve descripción de cada una de ellas

Siemens CSM 1277 Modulo compacto Switch CSM 1277 conexión SIMATIC S7-1200 y hasta otros 3 usuarios Ethernet industrial con switch no gestionable 10/100 MBit/s, 4 puertos RJ45, alimentación externa 24V DC, diagnostico por LED, el módulo S7-1200 incluye manual electrónico en CD. El Switch compacto SIMATIC S7-1200 de Siemens tiene 4 puertos no gestionables con una velocidad de transmisión de 10/100 Mbit/s. El switch se alimenta con 24V DC. El switch compacto CSM 1277 -es perfecto para la conexión ethernet del SIMATIC S7-1200 con otros 3 componentes como, por ejemplo, SIMATIC Basic Panels.

Siemens CPU 1214C SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, CPU compacta, DC/DC/DC, puerto PROFINET, E/S integradas: 14 entradas digitales 24 V DC; 10 salidas digitales 24 V DC; 0,5A; 2 entradas analógicas 010V, alimentación: 20,4 - 28,8 V DC, memoria programa/datos 100 KB La CPU compacta SIMATIC S7-1200 1214C DC/DC/DC de Siemens dispone de 14 entradas digitales, 10 salidas digitales y 2 entradas analógicas. La tensión de alimentación es de 20,4...28,8V DC. Hay disponible un puerto PROFINET para la comunicación y programación. Gracias a sus 100 kB de memoria para guardado de datos y programa, la compacta CPU 1214C DC/DC/DC es óptima en todas las industrias en múltiples tareas de control.

Panel HMI Siemens KTP600 Basic PN SIMATIC HMI KTP600 BASIC, Basic Panel, manejo con teclado/pantalla táctil, display LCD 4", 65536 colores, interfaz PROFINET, configurable desde WinCC BASIC V13/ STEP7 BASIC V13, contiene software de código abierto entregado gratuitamente. El panel SIMATIC KTP600 Basic PN tiene una pantalla LCD color de 4" con 65536 colores y se puede manejar gracias a los botones integrados o su pantalla táctil. La comunicación con el PLC se realiza mediante la interfaz Profinet. La configuración del panel KTP600 Basic PN es posible mediante WinCC Basic V13 o STEP7 BASIC V13.

2.3. Elabore un diagrama de bloques de los principales componentes del PLC

Guía de Laboratorio

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2.4. Identifique las interfaces de comunicación del HMI y adicione una breve descripción de cada una de ellas

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1 = Pantalla de visualización (Pantalla LCD color de 4" con 65536 colores y se puede manejar gracias a los botones integrados o su pantalla táctil. La comunicación con el PLC se realiza mediante la interfaz Profinet). 2 = Tecla de funciones (son teclas programables que sirven para que algunos programas a las cuales se asignan determinadas acciones).

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1 = Conector de la fuente de alimentación 2 = PROFINET interface (Es un protocolo de red industrial basado en Ethernet que adapta el hardware y los protocolos de Ethernet a las necesidades reales de la industria de la automatización).

2.5. Elabore un diagrama de bloques de los principales componentes del HMI Guía de Laboratorio

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2.6. Empleando un cable de red conecte una PC de su grupo al módulo del PLC-HMI

Mediante el módulo CSM 1277 en el puerto ethernet P3 conectamos nuestra PC con dirección IP 192.168.1.50 2.7. Encienda el modulo del PLC – HMI Encendemos el Modulo PLC – HMI y obsevamos que funciona normalmente

3. Creación del equipo virtual 3.1. Encender el equipo 3.2. Acceder empleando la cuenta de usuario: Tecsup, contraseña: _______________ 3.3. Iniciar el Software VMWare. 3.4. Abrir la plantilla ubicada en: (Solicite la ruta al instructor) Guía de Laboratorio

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3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9.

D:\Equipos virtuales\__________________________________________________ Crear un clon de la maquina anterior con los siguientes datos: Nombre y ubicación del clon: D:\IRI\TIA_PORTAL Cerrar la plantilla Iniciar el equipo virtual TIA_PORTAL Espere que cargue el equipo Virtual

4. Identificación de las direcciones IP y MAC del equipo industrial 4.1. Instale el software “IPSCAN” en el quipo virtual para detectar direcciones IP en la red

4.2. Ejecute el programa anterior y anote la dirección IP y MAC del PLC y del HMI Guía de Laboratorio

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Interoperatividad con Redes Industriales Ejecutando el programa IPSCAN:

Datos Obtenidos: Equip o PC PLC HMI

Dirección IP

Dirección MAC

192.168.50.150 192.168.50.240 192.168.50.2

00:0C:29:28:00:E8 00:1C:06:0F:C1:FD 00:1C:06:0E:CD:8D

5. Software TIA PORTAL 5.1. Iniciar el software TIA PORTAL , a través del acceso directo ubicado en el escritorio:

5.2. A continuación se muestra la pantalla de inicio. Clic en la opción “Crear Proyecto”

5.3. Complete los datos del nuevo proyecto. Clic en el botón Crear

Guía de Laboratorio

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5.4. Espere que se termine de crear el nuevo proyecto:

5.5. Clic en la opción “Vista del proyecto” (Esquina inferior izquierda):

6. Identificación de los equipos Siemens en Red 6.1. En la vista proyecto. Expanda el nodo “Accesos Online”. Clic en la opción “Actualizar dispositivos accesibles”. Espere hasta que el proceso de identificación termine y se vean todos los equipos …

6.2. Identifique la dirección IP del PLC y de la interfaz HMI (Los nombres y direcciones de los equipos pueden ser diferentes al mostrado en la siguiente imagen): Guía de Laboratorio

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6.3. Verifique con el comando ping que respondan ambos equipos a las direcciones IP encontradas, así como las direcciones MAC de cada equipo (por medio del comando arp). Guía de Laboratorio

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Interoperatividad con Redes Industriales Haciendo uso del comando arp –a verificamos las direcciones IP y MAC que se encuentran en red con la PC PLC – IP = 192.168.50.240 – MAC 00-1c-06-0f-cd-fd

HMI – IP = 192.168.50.2 – MAC 00-1c-06-0e-cd-8d

6.4. Verifique en el PLC y en la pantalla HMI la dirección MAC que viene impresa en cada dispositivo con el valor devuelto en el paso anterior

MAC PLC

MAC HMI

Tarea: 1. ¿Qué es el protocolo ProfiNET el cual es utilizado por el PLC de Siemens?

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Protocolo PROFINET

El Protocolo PROFINET es el estándar Ethernet abierto que cumple la especificación IEC 61158 para la automatización industrial. PROFINET permite conectar equipos desde el nivel del campo (Plcs y otros dispositivos) hasta el nivel de gestión (sistemas informáticos e internet). PROFINET permite una comunicación homogénea con la ingeniería cubriendo toda la planta industrial y de gestión apoyando las tecnologías de la información hasta el nivel del campo. • PROFINET I/O ofrece funcionamiento en “tiempo real” para datos de E/S cíclicos. • Tiempo real significa programar/organizar el intercambio cíclico con cada esclavo, con alta prioridad y tiempos fijos. • PROFINET I/O es a veces llamado PROFINET-RT (RealTime). No confundir con IRT (Isochronous RealTime). • Se pueden utilizar los cables y switches estándar de Ethernet. • Sistema Maestro-Esclavo, como en Profibus. • Se configura como una red de campo. • Los dispositivos ya no se direccionan mediante número de nodo, sino mediante un nombre. • Comunicación fácil, rápida, flexible y abierta.

¿Qué tipos de enlace / protocolos PROFINET se soportan de forma estándar en las CPUs y CPs de Siemens? Industrial Ethernet / PROFINET

Guía de Laboratorio

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Comunicación S7 (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).

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Transporte ISO (a través de las CPs de Ethernet). ISO-on-TCP (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).

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TCP (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).

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UDP (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).

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E-Mail (a través de las CPs de Ethernet).

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FTP (a través de las CPs de Ethernet).

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PROFINET IO (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).



CBA (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada).

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MODBUS TCP (a través de las CPs de Ethernet o la interface PN integrada, consulte la página del Customer Suppport con número ID 22660304).

Conclusiones: Indicar las conclusiones que llegó después de los temas tratados de manera práctica en este laboratorio.

Observar: Regla: Un equipo reconoce a otro (ping) si y solo si ambos pertenecen al mismo segmento de red Sin embargo, en equipos industriales PLC, TIA-PORTAL, permite reconocer (ping conectividad) incluso si pertenecen a diferentes segmentos de red ya que trabajan con MAC address. Para probarlo: Verifique la IP de la máquina virtual y la IP del PLC, HMI.

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El switch del PLC siemens cuantos puertos Ethernet tiene? -> 4 Smith ->PLC ->HMI ->PC1 ->PC2 YO ME E DADO CUENTA QUE EL SWITCH ESTA CONECTADO A LOS EQUIIPOS VIA ETHERNET|||

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