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• Juan Karlos Jiménez Duran

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Número de Documento NRF-046-PEMEX-2012 13 de julio de 2012 PÁGINA 1 DE 53

COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX-EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS DIGITALES DE MONITOREO Y CONTROL ―Esta norma cancela y sustituye a la NRF-046-PEMEX-2003 de fecha 20 de diciembre de 2003‖

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PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS DIGITALES DE MONITOREO Y CONTROL

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Esta Norma de Referencia se aprobó en el Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios en la sesión 88 celebrada el 26 de julio de 2012.

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CONTENIDO CAPÍTULO

PÁGINA

0.

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 4

1.

OBJETIVO ............................................................................................................................................ 5

2.

ALCANCE............................................................................................................................................. 5

3.

CAMPO DE APLICACIÓN ................................................................................................................... 5

4.

ACTUALIZACIÓN ................................................................................................................................ 5

5.

REFERENCIAS .................................................................................................................................... 6

6.

DEFINICIONES .................................................................................................................................... 9

7.

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS .......................................................................................................... 14

8.

DESARROLLO ..................................................................................................................................... 16

9.

8.1

Requisitos generales .................................................................................................................. 16

8.2

Protocolos de comunicaciones interfaces de software .............................................................. 16

8.3

Protocolos de comunicación del nivel de Proceso (Instrumentación) ........................................ 21

8.4

Protocolos de comunicación en los niveles de Estación (Controladores de los SDMC) y de Supervisión (Monitoreo y acciones de control en los SDMC) .................................................... 26

8.5

Protocolos de comunicación en los niveles de Evaluación - Planeación y Toma de Decisiones .................................................................................................................................. .43

RESPONSABILIDADES ..................................................................................................................... 43

10. CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES .................................. 43 11. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 43 12. ANEXOS ............................................................................................................................................... 45

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0.

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INTRODUCCIÓN

Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios (PEMEX), se encuentran la extracción, recolección, procesamiento primario, refinación, petroquímica básica, almacenamiento, medición, distribución y transporte de hidrocarburos, actividades que requieren del diseño, construcción, arranque, operación, mantenimiento de instalaciones, así como de la adquisición de equipos, materiales y accesorios para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la empresa. Debido a la diversidad de fabricantes, proveedores e integradores de los Sistemas Digitales de Monitoreo y Control (SDMC) de procesos y Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS), PEMEX requiere unificar criterios, recursos y alternativas que se deben conjuntar para establecer las herramientas que permitan definir la configuración de la arquitectura y operación de los SDMC y SIS. Por lo anterior, en esta norma de referencia se establecen los requisitos técnicos y documentales, definiciones, convenciones y conceptos, con el objeto de uniformar los protocolos de comunicación que se usan en los SDMC de procesos y Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) de las instalaciones industriales de PEMEX. Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas y conjuntar resultados de las investigaciones en normatividad nacional e internacional, PEMEX emite este documento técnico a fin de que se utilice en la especificación y selección de los protocolos de comunicación utilizados en los SDMC de proceso. Este documento normativo se realizó en atención y cumplimiento a: Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento. Ley de la Comisión Nacional de Hidrocarburos Ley de Petróleos Mexicanos y su Reglamento Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas y su Reglamento. Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público y su Reglamento. Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y su Reglamento. Guía para la Emisión de Normas de Referencia de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios (CNPMOS001, 30 septiembre 2004). En la elaboración de esta norma de referencia participaron: Petróleos Mexicanos. PEMEX Exploración Producción. PEMEX Gas y Petroquímica Básica. PEMEX Petroquímica. PEMEX Refinación. Instituto Mexicano del Petróleo. Participantes externos: Schneider Electric México Rockwell Automation Emerson Process Management Automation and Control Solutions Rotork Servo Controles de México Invensys Systems México ISA Sección México Festo Neumatic

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1.

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OBJETIVO

Establecer los requisitos técnicos y documentales que se deben cumplir en la contratación de los servicios de selección y especificación de los protocolos de comunicación que se utilizan en los Sistemas Digitales de Monitoreo y Control (SCD, PAC, PLC, SCADA, SIS) y todos aquellos sistemas dedicados que utilizan protocolos de comunicación en las instalaciones administrativas, industriales terrestres y costa afuera de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

2.

ALCANCE

Esta norma de referencia establece los requerimientos técnicos que deben cumplir los protocolos de comunicación usados en los SDMC de procesos (PLC, PAC, SCD, SCADA, SIS) y todos aquellos sistemas dedicados que utilicen protocolos de comunicación en los niveles de Proceso (Instrumentación), Estación (Controladores),Supervisión (Monitoreo y acciones de control), Evaluación y planeación y Toma de decisiones de las instalaciones administrativas, industriales terrestres y costa afuera de PEMEX. Esta norma de referencia NRF-046-PEMEX-2012 cancela y sustituye a la NRF-046-PEMEX-2003 de fecha 20 de diciembre de 2003.

3.

CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición, contratación o arrendamiento de los bienes y servicios objeto de la misma, que lleven a cabo los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación: licitación pública, invitación a cuando menos tres personas o adjudicación directa; como parte de los requisitos que debe cumplir el proveedor, contratista o licitante. Así mismo, la presente norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria, para los trabajos que desarrolle PEMEX por administración directa.

4.

ACTUALIZACIÓN

Esta norma de referencia se debe revisar y en su caso modificar al menos cada 5 años o antes si las sugerencias y recomendaciones de cambio lo ameritan. Las sugerencias para la revisión y actualización de esta norma, deben enviarse al Secretario del Subcomité Técnico de Normalización de Pemex-Exploración y Producción, quien debe programar y realizar la actualización de acuerdo a la procedencia de las mismas y en su caso, inscribirla dentro del Programa Anual de Normalización de Petróleos Mexicanos, a través del Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Las propuestas y sugerencias de cambio deben elaborarse en el formato CNPMOS -001-A01 de la Guía para la Emisión de Normas de Referencia CNPMOS-001-A01, Rev. 1 del 30 de septiembre de 2004 y dirigirse a:

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Pemex-Exploración y Producción. Subdirección de Mantenimiento y Logística. Subcomité Técnico de Normalización Representación de la Gerencia de Administración del Mantenimiento, Sede México Bahía de Ballenas 5, Edificio ―D‖, PB., entrada por Bahía del Espíritu Santo s/n. Col. Verónica Anzures, México D. F., C. P. 11 300 Teléfono directo: 1944-9286 Conmutador: 1944-2500, extensión 32690 Correo electrónico: [email protected]

5.

REFERENCIAS

5.1

NOM-008-SCFI-2002.Sistema General de Unidades de Medida.

5.2

NOM-151-SCT1-1999.Interfaz a redes públicas para equipos terminales.

5.3 IEC 60793-2-10:2011 ed 4.0. Optical fibres - Part 2-10: Product specifications - Sectional specification for category A1 multimode fibres.(Fibras ópticas – Parte 2 – 10: Especificaciones de producto – Especificación seccional para fibras multimodo categoría A1). 5.4 IEC 60870-5-4:1993. Telecontrol equipment and systems Part 5: Transmission protocols Section 4: Definition and coding of application information elements – First Edition. (Sistemas y Equipo de Telecontrol Parte 5: Protocolos de transmisión Sección 4: Definición y codificación de la aplicación de los elementos de información) Primera edición. 5.5 IEC 60870-5-5:1995. Telecontrol equipment and systems Part 5: Transmission protocols Section 5 Basic application functions Firts Edition. (Sistemas y Equipo de Telecontrol Parte 5: Protocolos de transmisión Sección 5: Funciones de aplicación básicas) Primera edición. 5.6 IEC 60870-5-104:2006 Telecontrol equipment and systems – Part 5-104: Transmission protocols – Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles (Sistemas y equipos de telecontrol – Parte 5-104: Protocolos de transmisión – Acceso a redes para IEC 60870-5-101 usando los perfiles de transporte estándar). 5.7 IEC 61158-2:2010. Industrial communication networks - Fieldbus specification – Part 2: Physical layer specification and service definition – Edition 5.0. (Redes industriales de comunicación – Especificación de Fieldbus – Parte 2: Especificación de la capa física y definición de servicio – Edición 5.0). 5.8 IEC 61158-5-15:2010. Ed. 2.0 Industrial communication networks - Fieldbus specifications - Part 5-15: Application layer service definition - Type 15 elements. (Redes industriales de comunicación - especificaciones de bus de campo - Parte 5-15: Definición del servicio de la capa de aplicación - Tipo 15 elementos). 5.9 IEC 61508-2:2010. Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems - Part 2: Requirements for Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems Second Edition. (Seguridad funcional relacionada a los sistemas eléctricos/electrónicos/electrónica programable - Parte 2: Requerimientos relacionados a la seguridad de los sistemas eléctricos/electrónicos/electrónicos programables) - Segunda edición.

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5.10 IEC 61754-20:2002 ed1.0. Fibre optic connector interfaces - Part 20: Type LC connector family. (Conectores de fibra óptica para interfaces – Parte 20: Familia de conectores Tipo LC). 5.11 IEC 61784-2:2010. Edition 2.0 Industrial communication networks – Profiles – Part 2: Additional fieldbus profiles for real-time networks based on ISO/IEC 8802-3. (Redes industriales de comunicación - Perfiles - Parte 2: Perfiles adicionales de bus de campo para redes en tiempo real basadas en la norma ISO / IEC 8802-3). 5.12 IEC 61784-5-3:2010. Industrial communication networks – Profiles – Part 5-3: Installation of fieldbuses – Installation profiles for CPF3 – Edition 2.0. (Redes de comunicación industrial – Perfiles – Parte 5-3: Instalación de ―buses‖ de campo – Perfiles de instalación para CPF3– Edición 2.0). 5.13 IEC 61804-2:2006. Function blocks (FB) for process control – Part 2: Specification of FB concept. (Los bloques de función(FB) para control de procesos- Parte 2: Especificación del concepto deFB). 5.14 IEC 61850-3:2002. Communication networks and systems in substations - Part 3: General requirements, Edition 1.0 (Sistemas y redes de comunicación en subestaciones – Parte 3: Requisitos generales, edición 1.0). 5.15 IEC 62026-2:2008. Low-Voltage switchgear and Controlgear – Controller – Device interfaces (CDIs) – Part 2: Actuator sensor interfaces (AS – i). (Tablero de control en baja tensión – Controlador – Dispositivo de interfaz (CDIs) – Parte 2: Interfaz de sensor actuador). 5.16 IEC 62591:2010. Industrial communication networks - Wireless communication network and TM communication profiles – WirelessHART – Edition 1.0. (Redes de comunicación industrial – Perfiles de la TM comunicación y red de comunicación inalámbrica – WirelessHART - Edición 1.0). 5.17 IEC TS 62351-5: 2009. Power systems management and associated information exchange – Data and communications security – Part 5: Security for IEC 60870-5 and derivatives - Edition 1.0. (Administración de sistemas de potencia e intercambio de información asociada – Seguridad de comunicación y datos – Parte 5 Seguridad para la serie IEC 60870-5). 5.18 IEC/TR 62453-515:2009. Ed. 1.0 Field device tool (FDT) interface specification - Part 515: Communication implementation for common object model - IEC 61784 CPF 15. (Especificación de la interfaz(FDT) herramienta del dispositivo de campo - Parte 515: Implementación para la comunicación del modelo de objetos comunes - IEC 61784 CPF 15). 5.19 ISO 11898-1:2003 (Cor. 1 2006). Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical signaling and TECHNICAL CORRIGENDUM 1 - First Edition. (Medios de transporte – Red de área para controladores –Parte 1: Capa de enlace de datos y señalización física y Corrección técnica 1 – Primera edición). 5.20 ISO 11898-2:2003. Road vehicles Controller area network (CAN) Part 2: High-speed medium access unit - First Edition; Together with 11898-1:2003 Replaces 11898:1993. (Medios de transporte – Red de área para controladores –Parte 2: Unidad de acceso a un medio de alta velocidad – Primera edición; Junto con la 11898-1:2003 Reemplaza al 11898:1993. 5.21 ISO 11898-4:2004. Road vehicles Controller area network (CAN) Part 4: Time-triggered communication. (Medios de transporte – Red de área para controladores –Parte 4: Comunicación por tiempo de activación). 5.22 ISO 11898-5:2007. Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 5: High-speed medium access unit with low-power mode - First Edition. (Medios de transporte – Red de área para controladores –Parte 5: Unidad de acceso a un medio de alta velocidad con modo de baja potencia – Primera edición).

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5.23 ISO 15745-4:2003 Amd.2:2007. Industrial automation systems and integration – open system application integration framework – Part 4; Reference description for Ethernet – based control systems AMENDMENT 2: profiles for Modbus TCP, EthernetCAT and ETHERNET powerlink – First edition. (Sistemas industriales de automatización e integración – Marco de referencia de la aplicación e integración de los sistemas abiertos – Parte 4; Descripción de referencia para Ethernet – Basados en los sistemas de control, Adenda 2: Perfiles para Modbus TCP, EthernetCAT y Ethernet powerlink – Primera edición). 5.24 ISO 1745:1975. Information processing - Basic mode control procedures for data communication systems.(Procesamiento de información – Procedimientos de control del modelo básico para sistemas de comunicación). 5.25 ISO 2629: 1973. Basic mode control procedures - Conversational information message transfer.(Procedimientos de control del modelo básico – Información conversacional para transferencia de mensajes). 5.26 ISO/IEC-7498-1:1994. Information technology – Open systems Interconnection – Basic reference model: The Basic Model Second Edition. (Tecnología de la Información – Interconexión de Sistemas Abiertos – Modelo de Referencia Básico: El Modelo Básico Segunda edición). 5.27 ISO/IEC 8802-2:1998/Cor.1:2000. Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 2: Logical Link Control -. (Tecnología de información - Telecomunicaciones e intercambio de información entre sistemas Redes de área local y metropolitana – Requerimientos específicos - Parte 2: Control de enlace lógico). 5.28 ISO/IEC-8802-3:2000. Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements – Part 3: Carrier sense multiple access with collition detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications. (Tecnología de la Información - Telecomunicaciones e Intercambio de Información entre Sistemas – Redes de Área Local y Metropolitana – Requerimientos Específicos- Parte 3: Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones (CSMA/CD). 5.29 NRF-022-PEMEX-2008. Redes de Cableado Estructurado de Telecomunicaciones para Edificios Administrativos y Áreas Industriales de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. 5.30 NRF-045-PEMEX-2010. Seguridad Funcional - Sistemas Instrumentados de Seguridad – Para los Procesos del Sector Industrial. 5.31

NRF-105-PEMEX-2012. Sistemas Digitales de Monitoreo y Control.

5.32

NRF-130-PEMEX-2007. Sistema de control supervisorio y adquisición de datos para ductos.

5.33

NRF-225-PEMEX-2009. Integración y seguridad de Datos de Procesos Industriales.

5.34

NRF-241-PEMEX-2010. Instrumentos transmisores de presión y de presión diferencial.

Los años de las normas contenidas en el cuerpo de este documento, son las que se indican en este capítulo 5.

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6.

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DEFINICIONES

6.1 Ancho de Banda. Cantidad de datos por unidad de tiempo en ―bits‖ por segundo (bps) en un canal de comunicación digital. 6.2 AS–i. Interfaz de comunicación usado para realizar la comunicación a nivel de proceso como entre el Actuador /Sensor (AS-i), utiliza un dispositivo maestro o convertidor de protocolos ―Gateway‖ por red para el control de intercambio de datos. Al usar un formato fijo de transmisión AS-i, se reduce el uso decableado convencional para transmisión de datos punto a punto y permite la identificación de diferentes tipos de datos. 6.3

Bit. Unidad mínima de información que puede adoptar dos valores o estados distintos (dígito binario).

6.4 BSAP. Bristol Standar Asynchronuos/Synchronouos Protocol (Protocolo estándar Bristol Síncrono / Asíncrono). Protocolo para manejo de redes de área local y sistemas SCADA, con topología de red árbol, con sincronización de tiempo en la red.BSAP es un protocolo propietario. 6.5

Byte. Unidad informática compuesta de ocho bits.

6.6 Canal de comunicaciones (bus). Medio de transmisión unidireccional o bidireccional de señales entre dos puntos, por línea física, radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas electromagnéticos. 6.7 CC-Link (Control & Communication Link).Es una red de automatización industrial que trasmite datos de control e información en alta velocidad de manera eficiente e integra la automatización del proceso y la empresa. Transmite los protocolos CC-Link IE Field, CC-Link IE Control y CC-Link IE Safety. 6.8 Conmutador de datos “switch”. Dispositivo que selecciona una ruta o circuito para enviar una unidad de datos a su destino, opera en la Capa 2 Enlace del modelo de referencia OSI. 6.9

Controlador. Dispositivo que opera automáticamente para regular una variable controlada.

6.10 ControlNet. Es una red de la capa de control en tiempo real que proporciona transportación de alta velocidad de datos críticos de entradas y salidas E/S y datos de mensajes, así como la carga y descarga de datos de programación y configuración, y mensajes de punto a punto en un medio físico de enlace para un protocolo para aplicaciones de automatización industrial. Es determinista y repetible y con capacidad de mejorar significativamente el desempeño E/S y las comunicaciones punto a punto sincronizada y coordinadamente en tiempo real. Usa protocolo CIP. 6.11 Convertidor de protocolos (Gateway). Dispositivo utilizado para convertir protocolos, que permite interconectar redes diferentes con protocolos y arquitecturas diferentes. 6.12 CompoNet. Red de control que proporciona a los usuarios de máquinas de alta velocidad y a los servicios de red CIP (Protocolo Industrial Común), el control para comunicar a la planta con las capas superiores de la pirámide de automatización. 6.12 Datos de señales de administración. Datos adicionales a las condiciones de operación del proceso (monitoreo y control), como el diagnóstico del equipo de control, parámetros de configuración del mismo, sincronización con otros equipos de control, entre otros. 6.13 Datos de señales de control. Datos de los valores de la variable de proceso medida, utilizados por el equipo de control con el propósito de modificar las condiciones de proceso de manera local o remota a través de elementos finales de control. En forma local los datos son transmitidos por el equipo de control hacia los

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elementos finales de control; en forma remota los datos se envían desde un equipo de control ubicado en las instalaciones centrales a otro equipo de control ubicado en instalaciones remotas. 6.14 Datos de señales de monitoreo. Datos de los valores de la variable de proceso medida, utilizados por el equipo de control con el propósito de supervisar las condiciones de proceso. Los datos son obtenidos por el equipo de control, o a través de una estación de supervisión, o desde un equipo de control a otro equipo de control. 6.15 DeviceNet. Es una red de comunicación tipo multidrop (multiconexión) para intercambio de datos entre elementos de un sistema de control industrial y opera con el protocolo CIP. 6.16 DLR(Device Level Ring). Red EtherNet/IP en topología tipo anillo a nivel de dispositivos, sin necesidad de interruptores ―switches‖, basada en el Protocolo CIP y la tecnología CIP Sync. Tolerante a falla única. 6.17 Eficiencia de la comunicación. Relación del tiempo calculado para transmitir los datos entre el tiempo real empleado para comunicarlos. 6.18 Enlace. Red de interconexión de un conjunto de equipos terminales que funciona en un modo particular a fin de permitir el intercambio de información entre ellos. 6.19 Equipo Hardware. Unidad o conjunto de dispositivos y accesorios físicos que forman parte de un sistema digital de monitoreo y control. 6.20 Equipo de control. Es el conjunto de componentes electrónicos que realizan el monitoreo de variables de un proceso, efectúan cálculos y comparaciones para finalmente modificar las señales de los elementos finales de control conectados al equipo. Está formado por unidad de procesamiento, módulos de entradas y salidas e interfaces de comunicación. 6.21 Equipo terminal. Todo equipo destinado a ser conectado a una red de telecomunicaciones, circuito de transmisión de información o enlace de comunicación, que hace de fuente o destino de la información y procesa, recibe, conmuta o transmite señales por medio de conexiones inalámbricas (radio) o cable, a través de un punto de conexión terminal. 6.22 Espectro disperso. Comunicación inalámbrica donde la frecuencia de la señal transmitida se ensancha a lo largo de una banda de frecuencias a otra más amplia. El ancho de banda de la señal que se va a transmitir es mayor que el ancho de banda de la señal original, el cual se determina mediante alguna función independiente del mensaje conocida por el receptor; se tienen cinco técnicas: Sistemas de secuencia directa, Sistemas de salto de frecuencia, Sistemas de salto temporal, Sistemas de frecuencia modulada pulsada y Sistemas híbridos. 6.23 Ethernet. Red de área local (LAN) normada que usa el método para detección de portadora de acceso múltiple y detección de colisiones (CSMA/CD). Tiene la característica única de ser una red de área local con infraestructura activa; soporta diferentes velocidades conocidas como Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit, entre otros. 6.24 EtherNet/IP. Red industrialque usa lossiguientes protocolos de comunicación: Protocolo de Comunicación e Información (CIP) para la capa de aplicación, Protocolo de Control de Transmisión TCP para los mensajes generales y Protocolo de paquetes de datos (Datagrama) de usuario User Datagram Protocol (UDP) para mensajes y control de E/S, que manejan el intercambio de información entre dispositivos de E/S en tiempo real.

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6.25

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Fieldbus. Grupo de canales (buses) de comunicación industrial.

6.26 Foundation Fieldbus. Protocolo de comunicación digital, para equipo de campo (H1) y subsistemas de control (HSE) con funciones para control distribuido en los equipos de campo. 6.27 HART(Highway Addressable Remote Transducer). Red industrial que usa un protocolo de comunicación abierto bidireccional para instrumentación electrónica que emplea una señal de 4 - 20 mA para la representación de la variable y una señal superpuesta sobre la señal de 4 - 20 mA denominada modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) para la comunicación local con un controlador, dispositivo de configuración o sistema para la administración del mantenimiento. Ambas señales se transmiten por un mismo par de cables conectados a los sistemas centrales de control y a los dispositivos de medición y transmisión de campo. 6.28

H1. Término utilizado para describir una red o bus de campo que opera a 31.25 kbit/segundo.

6.29 Intercambio dinámico de datos (DDE).Interfaz de software que se usa para la transferencia de datos entre dos o más programas de aplicación diferentes. DDE debe asegurar el intercambio de datos de manera dinámica y debe cumplir con los estándares de Intercambio Dinámico de Datos (DDE). 6.30 Instrumentación. Uso o agrupación de instrumentos con el propósito de observar, medir o controlar una o más variables o cualquier combinación de estas. 6.31 Instrumentación inalámbrica. Instrumentos que emplean un canal de comunicación mediante ondas electromagnéticas dedicado para transmitir el valor de la variable medida a distancia hasta los SDMC. 6.32 Interfaz de comunicación. Frontera compartida de hardware y software que permite a un equipo de control o de cómputo la conexión a un sistema o equipo de comunicación o viceversa. 6.33 Interfaz humano máquina (IHM). Ambiente gráfico por medio del cual un operador interactúa con un sistema de control y éste a su vez con el proceso. 6.34 Modbus. Protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor. 6.35 Modelo de referencia OSI. Marco de referencia para la comunicación entre sistemas digitales fabricados por proveedores diferentes, en donde el proceso de comunicación se organiza en siete capas situadas en una secuencia por capas basadas en su relación con el usuario. Cada capa utiliza la que se encuentra inmediatamente por debajo de ella y proporciona un servicio a la inmediata superior. Las capas 7 a 4 se refieren a la comunicación de extremo a extremo entre el origen y el destino del mensaje y las capas 3 a 1 a las funciones de red. 6.36 Multiconexión (multidrop). Arreglo de interconexión en el cual más de dos dispositivos son conectados en un medio de transmisión único, cada dispositivo debe tener una dirección única. 6.37 Nivel de estación (Controladores de los SDMC). Posición en la pirámide de automatización donde se localizan los dispositivos a base de microprocesadores y que centralizan las señales enviadas por los instrumentos de campo y envío de acciones a los elementos finales de control. 6.38 Nivel de Proceso (Instrumentación).Posición en la pirámide de automatización donde se localiza la instrumentación de campo (transmisores electrónicos, válvulas de control con posicionador electroneumático, entre otros) requeridos para el monitoreo y control de las variables de proceso.

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6.39 Nivel de Supervisión (Monitoreo y acciones de control en los SDMC). Posición en la pirámide de automatización donde se localizan las interfaces humano máquina permiten centralizar las señales enviadas por los controladores para su monitoreo y control. 6.40 ODBC. Interfaz de software para aplicaciones de acceso a bases de datos que permite sostener una conversación de preguntas y respuestas entre dos entes que no hablan el mismo idioma y que gestionan sus recursos de forma diferente. 6.41 ODVA (Open DeviceNet Vendor Association). Organización formada por los principales fabricantes de equipos de automatización, orientada a la apertura de las tecnologías de comunicación e información de manera interoperable. El protocolo desarrollado por esta organización es CIP (Common Industrial Protocol) y su adaptación en las redes ControlNet, DeviceNet y EtherNet/IP y CompoNet. 6.42 OLE. Interfaz de software para aplicaciones de comunicación entre diferentes aplicaciones; basado en los requerimientos de las tecnologías denominadas Modelo de Componentes de Objeto (COM) y Modelo de Componentes de Objetos Distribuidos (DCOM). Este software facilita el intercambio de datos en forma estandarizada entre aplicaciones. 6.43 OPC. Interfaz de software que facilita el intercambio de datos en forma estandarizada entre aplicaciones de control y automatización, entre dispositivos y sistemas de campo y entre aplicaciones administrativas. 6.44 Proceso de interrogación (Polling). En una red de dispositivos, un dispositivo maestro solicita información de manera secuencial a cada uno de los dispositivos esclavos conectados a esa red. Cuando el dispositivo esclavo es interrogado, tiene la oportunidad de transmitir información hacia el maestro. 6.45

ProfiNet. Es una red de comunicación para intercambio de datos entre elementos de un

sistema de control industrial, desarrollado de forma paralela a Profibus, y que opera a base de componentes que utilizan TCP/IP sobre una red tipo FastEthernet en modo Full Duplex. 6.46 Profibus. Protocolo abierto de red de campo, dirigido a un amplio rango de aplicaciones en automatización de procesos, que puede ser utilizado en aplicaciones de tiempo crítico de alta velocidad y tareas de comunicación complejas, para equipos de control de procesos analógicos (Profibus-PA) y para equipos de control digital (Profibus-DP). 6.47 Protocolo de comunicación. Un conjunto de reglas y formatos (semántica y sintaxis) que determina el comportamiento de la comunicación de (N)-entidades en el desempeño de (N)-funciones. 6.48 Protocolo de comunicación abierto. Aquél en el que un cierto grado de intercambio y de conectividad proporciona al usuario la capacidad para seleccionar varios productos a partir de múltiples proveedores e integrarlos para operar homogéneamente en SDMC‘s, así mismo hacen que cualquier recurso en una red esté a disposición de cualquier usuario autorizado que lo necesite. 6.49 Protocolo de comunicación cerrado o propietario. Aquél en el que el grado de intercambio y de conectividad sólo permite seleccionar productos determinados de un limitado grupo de proveedores y no se puede integrar o se integra heterogéneamente en SDMC´s, y limitan el acceso a los recursos de la red a los usuarios que lo requieren. 6.50 Protocolo Industrial Común (Common Industrial Protocol). Protocolo de comunicación orientado a objetos, o Modelos de Objetos, donde cada objeto contiene los atributos (datos), servicios (comandos), conexiones y comportamiento del objeto (relación entre valores de los atributos y los servicios). Basado en el modelo de comunicación Productor-Consumidor. Cuenta con funcionalidades avanzadas como: sincronización

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de reloj de sistema en base a IEEE 1588o equivalente, mecanismos de transferencia de datos relacionados con aplicaciones de seguridad, con certificación hasta SIL 3, de acuerdo a IEC 61508, entre otras funcionalidades. 6.51 Rango (Intervalo de indicaciones). Conjunto de valores que están comprendidos entre las dos indicaciones extremas. 6.52 Red. Conjunto de equipos y medio físico o inalámbrico para comunicar grupos de 2 o más computadoras, terminales, periféricos, equipos de control, dispositivos, entre otros. 6.53 Red de área local (LAN).Conjunto de equipos y medio físico o inalámbrico para comunicar grupos de 2 o más computadoras y dispositivos asociados que comparten un canal de comunicación común, dentro de una pequeña área geográfica. 6.54 Red de equipos de control. Conjunto de equipos y medio físico o inalámbrico para comunicar grupos de controladores interconectados. 6.55 Red de Instrumentación. Conjunto de equipos y medio físico o inalámbrico dedicado e independiente para la interconexión de instrumentos, tales como transmisores, entre otros. 6.56 Repetidor. Dispositivo más sencillo para la interconexión de redes, que proporciona una simple regeneración de la señal; ya que conforme una señal eléctrica viaja a través de un medio de transmisión, se atenúa. 6.57 Ruteador (Router).Dispositivo de red que interconecta dos o más redes de computadoras que tienen la misma arquitectura de red, el cual usa protocolos de las capas 1, 2 y 3 del modelo de referencia OSI. 6.58 Sistema de Control Distribuido (SCD). Red de procesadores digitales con sistema operativo distribuido y procesamiento en tiempo real operando bajo los conceptos de la teoría de control automático. 6.59 Sistema de comunicación de datos. Conjunto de equipos, dispositivos y protocolos de comunicación que permiten transmitir información a través de un medio de comunicación (red, bus de campo). 6.60 Sistema Digital de Monitoreo y Control. Conjunto de equipos basado en microprocesadores, para funciones de monitoreo, control y adquisición de datos. Para efectos de esta norma de referencia se refiere a los SDMC (PLC, PAC,SCD, SCADA, SIS) y todos aquellos sistemas dedicados (incluye los sistemas de los equipos paquete) que utilicen protocolos de comunicación. 6.61

Sistema dedicado. Sistema digital de monitoreo y control específico para los equipos paquete.

6.62 Software de aplicación. Conjunto de programas, lenguajes y procedimientos para que los equipos que integran un sistema digital de monitoreo mediante los cuales se controlan, configuran, operan, reciben mantenimiento y se reparan. Todo o una parte de los programas, procedimientos, reglas y documentación asociada de un sistema de procesamiento de información. 6.63 TCP/IP. Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Protocolos independientes del hardware, que permiten la conectividad entre diversos equipos. 6.64

Tipos de Datos. Método definido de presentación de datos (enteros o cadena de octetos).

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6.65 Tolerancia a Falla. Capacidad de un dispositivo o sistema para continuar operando ante la presencia de una falla. 6.66 Topología. Estructura de red mediante la cual los diferentes dispositivos usados en el sistema digital de monitoreo y control se interconectan. 6.67 Variables críticas de proceso. Aquellas en donde la velocidad de actualización de datos se debe realizar en un lapso menor a 250 ms para propósitos de monitoreo y/o de control. 6.68 Variables no críticas de proceso. Aquellas en donde la velocidad de actualización de datos se debe realizar en un lapso igual o mayora 250 ms para propósitos de monitoreo y/o control. Para efectos de esta norma de referencia, aplican las definiciones establecidas en la NRF-045-PEMEX-2010, NRF-105-PEMEX-2012 y NRF-241-PEMEX-2010.

7.

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

ASCII American Standard Code for Information Interchange (Código Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información). AS-i

Actuator Sensor – Interface (Interfaz Sensor / Actuador).

BSAP Bristol).

Bristol Standard Asynchronous/Synchronous Protocol (Protocolo Estándar Asíncrono/Síncrono

CIP

Common Industrial Protocol (Protocolo Industrial Común).

COM

Component Object Model (Modelo de Componentes de Objeto).

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Acceso Múltiple por Detección de Portadora / Detección de Colisiones). DCOM

Distributed Component Object Model (Modelo de Componentes de Objetos Distribuídos).

DDE

Dynamic Data Exchange (Intercambio Dinámico de Datos).

DLR

Device Level Ring (Red de Anillo a Nivel Dispositivo).

FSK

Frecuency Shift Keying (Modulación por Desplazamiento de Frecuencia).

Gbps

Gigabit por segundo

IEC

International Electrotechnical Commission (Comisión Electrotécnica Internacional).

IEEE The Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica). IETF

Internet Engineering Task Force (Grupo de trabajo de Ingeniería de Internet)

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IP

Internet Protocol (Protocolo de Internet).

ISA

International Society of Automation (Sociedad Internacional de Automatización).

ISO

International Organization for Standardization (Organización Internacional de Normalización).

LFMN

Ley Federal de Metrología y Normalización.

Mbps

Megabit por segundo.

ODBC

Open Database Connectivity (Conectividad de Bases de Datos Abierta).

ODVA

Open DeviceNet Vendor Association (Asociación de Fabricantes de Dispositivos Abiertos).

OLE

Object Linking and Embedding (Objetos Vinculados e Insertados).

OPC

OLE for Process Control (Objetos Vinculados e Insertados para Control de Procesos).

OSI

Open System Interconnection (Interconexión de Sistemas Abiertos).

PAC

Programmable Automation Controller (Controlador de Automatización Programable).

PEMEX

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PLC

Programmable Logic Controller (Controlador Lógico Programable).

RFC

Requests For Comments (Solicitud de comentarios).

RTU

Remote Terminal Unit (Unidad Terminal Remota)

SCADA Datos).

Supervisory Control and Data Adcquisition (Sistema de Control Supervisorio y Adquisición de

SCD

Sistema de Control Distribuido (Distributed Control System).

SDMC

Sistema Digital de Monitoreo y Control.

SIL

Safety Integrity Level (Nivel de Integridad de Seguridad).

SIS

Safety Instrumented System (Sistema Instrumentado de Seguridad).

SRS

Safety Requirement Specification (Especificación de los Requisitos de Seguridad).

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet). UDP

User Datagram Protocol (Protocolo de paquetes de datos (Datagrama) de usuario)

Para efectos de esta norma de referencia con relación a símbolos y abreviaturas de las unidades de medida, se debe cumplir con NOM-008-SCFI-2002.

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8.

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DESARROLLO

8.1 Requisitos generales. Todos los protocolos de comunicación, interfaces de software y redes de comunicación (buses)que se utilizan en la transmisión de datos entre los niveles: Proceso (Instrumentación), Estación (Controladores),Supervisión (Monitoreo y acciones de control), Evaluación y planeación y Toma de decisiones, deben cumplir con el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) que se establece en la ISO/IEC-7498-1; así mismo, deben cumplir con la infraestructura de comunicaciones existente de PEMEX, cuando aplique. 8.1.1 Los protocolos de comunicación para los sistemas digitales de monitoreo y control, se deben regir por la arquitectura de dichos sistemas; orga nizada verticalmente en los niveles: Proceso, Estación, Supervisión, Evaluación y planeación y Toma de decisiones y horizontalmente con los diferentes tipos de sistemas digitales de monitoreo y control que se emplean en los procesos industriales de PEMEX, conforme al Anexo 12.1 de la NRF-225-PEMEX-2009. 8.1.2 Así mismo, los protocolos de comunicación para la integración y seguridad de datos de proceso industriales que se utilizan para integrar los sistemas administrativos, deben cumplir con lo establecido en la NRF-225-PEMEX-2009. 8.1.3 Cuando PEMEX requiera emplear un protocolo de comunicación en una función instrumentada de seguridad de un SIS, el proveedor o contratista debe cumplir con la especificación de las especificaciones de los requisitos de seguridad(SRS), el nivel de integridad de seguridad (SIL) y los requisitos para comunicación de datos, el protocolo de comunicación debe tener el certificado de cumplimiento con la IEC 61508-2:2010 o en su edición anterior, emitido por un organismo acreditado en términos de la LFMN. 8.1.4 Así mismo, el proveedor o contratista debe identificar y cumplir, de acuerdo al nivel y al tipo de sistema digital de monitoreo y control, con los requisitos técnic os para los protocolos de comunicación que se establecen en esta norma de referencia. 8.1.5 En proyectos para nuevas instalaciones, reconfiguraciones, modernizaciones o actualizaciones de sistemas de monitoreo y control, no se acepta el uso de protocolos cerrados o propietarios, convertidores de protocolos o interfaces externas al equipo terminal. 8.1.6 Cuando por la naturaleza del proyecto se solicite integrar la comunicación con un equipo o sistema existente que opere con protocolo cerrado o propietario, el proveedor o contratista debe suministrar e integrar un convertidor de protocolo o interfaz. 8.1.7 La interpretación de la categorización de instalaciones de PEMEX, debe cumplir con 8.2.4 de la NRF225-PEMEX-2009. 8.2

Protocolos de comunicación e interfaces de software

8.2.1 Protocolos del nivel Proceso (Instrumentación) Deben realizar la comunicación entre todos los dispositivos del nivel de instrumentación proceso (instrumentación) y cumplir con 8.3.2 de la NRF-225-PEMEX-2009 y con 8.3.2 de esta norma de referencia, los citados protocolos del nivel proceso, deben ser los siguientes: CIP, AS-i, Foundation Fieldbus, Hart, Modbus, Profibus PA y DP, entre otros, siempre y cuando cumplan con los requerimientos establecidos en el numeral 8.1 de la presente norma de referencia, así como con los requisitos que se establezcan en las Bases de Licitación. 8.2.1.1 AS–i. Debe agrupar las interfaces de comunicación para la conexión de sensores, interruptores, controladores y otros dispositivos de baja tensión con un simple controlador. Debe usar un dispositivo maestro o

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convertidor de protocolos ―Gateway‖ por red para el control de intercambio de datos. El dispositivo maestro debe llamar a un dispositivo esclavo secuencialmente y esperar a que éste responda, el maestro debe interrogar hasta 31 esclavos y toda la información de sus entradas / salidas en 5 milisegundos para la versión 2.0, 10 milisegundos para la versión 2.1 y 20 milisegundos para la versión 3.0 y debe cumplir con IEC 62026-2. 8.2.1.2 CC-Link IE Field. Debe ser una red industrial de tecnología abierta para manejo de datos, además de procesar información para mantenimiento y diagnóstico del nivel de proceso, de 1 Gbps con comunicación determinística maestro/esclavo y que enlace hasta 254 estaciones de automatización sobre un cable simple, el número máximo de redes a manejar debe ser de 239. Debe ser una topología de red de lazo basada en Ethernet que emplea la tecnología del IEEE 802.3 o equivalente (1000 Base-T) en su capa física. 8.2.1.3 CIP. Protocolo de comunicación abierto, orientado a objetos, o Modelos de Objetos, donde cada objeto contiene los atributos (datos), servicios (comandos), conexiones y comportamiento del objeto (relación entre valores de los atributos y los servicios). Cuenta con extensiones del protocolo como CIP Sync y CIP Safety, que permiten el uso del protocolo en aplicaciones de control, seguridad, sincronía de tiempo, y configuración de dispositivos, entre otros. Este protocolo debe operar en una red digital y cumplir con la especificación ODVA Devicenet (The DeviceNet™ Specification) para conectar sensores, actuadores y sistemas de automatización. La capa física y la de enlace se deben basar en la serie ISO 11898. 8.2.1.4 Foundation Fieldbus. Protocolo de comunicaciones, tipo H1 que corre a 31.25 Kbit/s y debe interconectar y comunicar dispositivos de campo en una red de campo y cumplir con el organismo Fieldbus Foundation y con la IEC 61158-2 y permitir la operación desde un cuarto de control y utilizar la comunicación digital, así como el cambio remoto de la configuración, de la calibración, entre otros. 8.2.1.5 Hart. Este protocolo debe cumplir el estándar BELL 202 FSK (Frequency Shift Keying) o equivalente en comunicación vía física y con la IEC 62591 para comunicación inalámbrica, cuya codificación de corrimiento en frecuencia sobrepone una señal digital de bajo nivel sobre una señal analógica común de 4 a 20 mA, las cuales se deben transmitir por un mismo par de cables conectados a los sistemas centrales de control y a los dispositivos de medición y transmisión de campo. Este protocolo se debe usar en SDMC y SIS (éste último sólo para aplicaciones de monitoreo) 8.2.1.6 Modbus. Debe ser un sistema de comunicación de datos para protocolos de control en lenguaje estructurado con formato común de mensajes para todos los dispositivos en una red. Este protocolo debe determinar el enlace de comunicación entre el maestro y el esclavo, identificar el remitente y el receptor, intercambiar mensajes de manera ordenada y detectar errores, debe cumplir con la Especificación y guía de implementación de Modbus sobre línea serial V1.02 y con IEC 61158-5-15, IEC 61784-2, y IEC/TR 62453-515. Se debe implementar conforme al requisito específico de proyecto con las diferentes versiones de aplicación solicitada como RTU, ASCII, PEMEX y PLUS entre otros. 8.2.1.7 Profibus. Debe ser un protocolo de comunicación abierto para datos que opera en aplicaciones de automatización de procesos, el cual debe cumplir con el Tipo 3 de la IEC 61158-2 y se debe implementar de acuerdo a las características de los elementos a interconectar en los niveles funcionales PA (señales analógicas), DP-V0 (intercambio cíclico de datos entre controlador y elementos de campo), DP-V1 (Intercambio acíclico de datos entre estación o controlador y elementos de campo) y DP-V2 (Intercambio de datos en difusión abierta o modo isócrono). Para su implementación debe cumplir con la IEC 61784-5-3.

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8.2.2

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Protocolos del nivel de Estación (Controladores de los SDMC)

Deben realizar la comunicación confiable entre todos los dispositivos del nivel de estación y deben cumplir con 8.4.2 de la NRF-225-PEMEX-2009 y con los requisitos para el nivel de estación indicados en 8.4 de esta norma de referencia, así como los requisitos específicos del proyecto que PEMEX establezca en las bases de licitación y pueden ser los siguientes: BSAP, CC-Link IE,DNP, Ethernet CAT, CIP, Ethernet Powerlink, HSE, Modbus TCP, Profibus Profinet, SERCOS III, TCP/IP, UDP, entre otros. 8.2.2.1 BSAP. Debe ser un protocolo maestro-esclavo apropiado para altas velocidades síncronas en redes locales y de baja velocidad asíncronas en redes de área amplia. BSAP también debe dar alta seguridad de los mensajes para la comunicación a través de líneas telefónicas y redes de radio mediante el uso de método eficaz de comprobación de errores y en constante intercambio de las estadísticas de la comunicación. El esquema de ―poleo‖ usado por BSAP debe asegurar que cada nodo de la red recibe una misma prioridad en las solicitudes y respuestas. BSAP debe proporcionar el mecanismo de direccionamiento global de todos los nodos conectados para mensajes especiales y el tiempo de sincronización, aparte de los esquemas de direccionamiento normal. BSAP debe soportar múltiples esquemas para mensajes en los cuales cada nodo puede transferir a otras redes y puede transmitir la respuesta de una manera similar. Debe cumplir con la ISO 1745/2111/2629 y tener sincronización de tiempo en la red, manejo de alarmas, reportes por excepción y diagnóstico en las comunicaciones. 8.2.2.2 CC-Link IE Safety. Es una red con alta confiabilidad en transmisión de datos propios de uso para aplicaciones de seguridad funcional, debe manejar hasta 42 estaciones, la velocidad máxima de comunicación debe ser de 10 Mbps y debe cumplir con IEC 61508. 8.2.2.3 CIP.Protocolo de comunicación abierto, orientado a objetos, o Modelos de Objetos, donde cada objeto contiene los atributos (datos), servicios (comandos), conexiones y comportamiento del objeto (relación entre valores de los atributos y los servicios). Cuenta con extensiones del protocolo como CIP Sync y CIP Safety, que permiten el uso del protocolo en aplicaciones de control, seguridad, sincronía de tiempo, y configuración de dispositivos, entre otros. Este protocolo es usado en la redes de comunicación EtherNet/IP y ControlNet para comunicación entre procesadores de Control y sistemas de Entradas/Salidas. Debe cumplir con la especificación ODVA ControlNet (The ControlNet™ Specification). 8.2.2.4 DNP 3. Protocolo de comunicación para aplicaciones industriales de dispositivos electrónicos inteligentes, no propietario en su versión 3, debe cumplir con la IEC TS 62351-5 y la IEC 60870-5 y debe optimizar la transmisión de adquisición de datos y control de instrucciones de una estación a otra estación en aplicaciones de los Sistemas de Control Supervisorio y Adquisición de datos (SCADA) entre otros. 8.2.2.5 EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology).Debe ser una red industrial para aplicaciones de automatización, que opera con un protocolo de comunicación industrial, debe ser determinístico para transferir datos con sincronización de tiempo; debe cumplir con IEC 61158 y la ISO 15745-4 e implementar una arquitectura de maestro/esclavo sobre Ethernet. 8.2.2.6 Ethernet Powerlink. Debe ser una red industrial para aplicaciones de automatización que usa un protocolo de red basado en Ethernet. Debe ser determinístico y tener aplicaciones con requisitos de tiempo real en un rango de microsegundos o transmisión garantizada de paquetes de datos dentro del período de tiempo definido, debe cumplir con la ISO 15745-4. 8.2.2.7 Foundation Fieldbus HSE. Debe ser una red industrialcompatible con protocolo Ethernet de alta velocidad (HSE - High Speed Ethernet), debe correr a 100 Mbps, y debe soportar todas las capacidades del bus

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del campo como son bloques de función estándar y descripciones de dispositivos (DDS), así como la aplicación específica de módulos de función flexible (FFBs) para funciones de proceso. Debe cumplir con IEC 61158-5-15 y IEC 61804-2. 8.2.2.8 IEC 61850. Este protocolo de comunicaciones, debe cumplir con los requisitos que se establecen en la IEC-61850-3. 8.2.2.9 Modbus TCP. Debe ser un protocolo de comunicación diseñado para permitir que los equipos industriales, como controladores lógicos programables, computadoras personales, paneles de control, motores, sensores y otros tipos de dispositivos de entrada y salida se comuniquen a través de una red. Debe cumplir con ISO 15745-4. 8.2.2.10 ProfiNet HSE. Debe ser una red industrial compatible con protocolo Ethernet de alta velocidad (HSE - High Speed Ethernet), debe correr a 100 Mbps, su comunicación debe ser determinística. Debe cumplir con la IEC 61784-2.Debe ser compatiblecon TCP/IP y HTTP y OPC entre otros. 8.2.2.11 SERCOS III. (Serial Realtime Communication System). Debe ser una red de campo compuesta por un sistema de interfaces de comunicación, cuya velocidad de transmisión debe ser de 100 Mbps sobre una red Ethernet, y debe soportar hasta 511 dispositivos esclavos en una red.Debe cumplir con la ISO/IEC 88023,IEC 61158 e IEC 61784. 8.2.2.12 TCP/IP. Debe cumplir con los requisitos que se establecen en la IEC 60870-5-104. El Protocolo de Control de Transporte / Protocolo Internet (TCP/IP), se debe desempeñar en las Capas de Red y de Transporte del Modelo de referencia OSI, y debe proporcionar servicios de comunicación que corran entre las interfaces de programación de una red física y las aplicaciones del usuario, esto es en cualquier tipo de red y en el nivel inferior de los programas de aplicación particulares de cada sistema operativo. 8.2.2.13 UDP. Debe cumplir con los requisitos que se establecen en la IETF RFC 768 o equivalente, es un protocolo de comunicación en la capa de transporte del modelo OSI para aplicaciones de red cliente/servidor, se debe basar en el protocolo Internet IP que direcciona los paquetes (datagramas) del controlador para múltiples destinos. 8.2.3

Protocolos del nivel de Supervisión (Monitoreo y acciones de control en los SDMC)

Deben realizar la comunicación entre todos los dispositivos del nivel de supervisión (consolas y estaciones de trabajo entre otros) y deben cumplir con 8.5.2 de la NRF-225-PEMEX-2009 y con los requisitos indicados en 8.4 de esta norma de referencia, así como los requisitos específicos del proyecto y deben ser: Ethernet, CIP, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, DNP, TCP/IP, BSAP, ProfiNet, ODBC, OLE y OPC, entre otros, los siguientes, para las tecnologías que se describen a continuación: 8.2.3.1 BSAP. Se debe aplicar para su uso en el nivel estación y cumplir con los requisitos de 8.2.2.1 de esta norma de referencia. 8.2.3.2 CC-Link IEControl. Debe ser una red industrial de tecnología abierta para manejo de datos, además de procesar información para mantenimiento y diagnóstico del nivel de estación que proporcione alta velocidad de 1 Gbps con comunicación determinística y debe enlazar hasta 120 estaciones de automatización sobre un cable simple, el número máximo de redes a manejar debe ser de 239. Es una topología de red tipo anillo de lazo dúplex basada en Ethernet que cumpla con IEEE 802.3z (1000 Base-SX) y con IEC 60793-2-10, y debe usar un conector Ethernet que cumpla con IEC 61754-20.

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8.2.3.3 DNP 3. Protocolo de comunicación no propietario que debe cumplir con IEC 60870-5 y debe optimizar la transmisión de adquisición de datos y control de instrucciones de una estación a otra estación en aplicaciones de los Sistemas de Control Supervisorio y Adquisición de datos (SCADA) entre una RTU local y/o remota y una estación maestra. 8.2.3.4 Ethernet. Tecnología de red de área local (LAN), que permite transmitir información a 10 Mbps. Debe ser una red de área local y cumplir con ISO/IEC 8802-3, red de área local normada que usa el método para detección de portadora de acceso múltiple y detección de colisiones (CSMA/CD). Tiene la característica única de ser una red de área local con infraestructura activa. La velocidad mínima de transmisión debe ser de 10 Mbps, sin embargo debe soportar mayores velocidades conocidas como Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1000 Mbps), 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps), entre otros, en la cual los dispositivos que están conectados al canal de comunicación compiten por el acceso al mismo. 8.2.3.5 Fast Ethernet. Tecnología de red de área local (LAN), que permite transmitir información a 100 Mbps. Ethernet para transmitir información a 100 Mbps, debe cumplir con IEC 61158-2, así como con IEEE 802.3u e IEEE 802.3 y o equivalente. De acuerdo con el medio físico que utilice Fast Ethernet, se tiene el estándar 100 Base TX, para cable de cobre y 100 Base FX para fibra óptica. 8.2.3.6 Gigabit Ethernet. Tecnología de red de área local (LAN), que permite transmitir información a 1000 Mbps. Ethernet cuya velocidad de transmisión debe ser de 1000 Mbps. Tiene la característica única de ser una red de área local con infraestructura activa. 8.2.3.7 10 Gigabit Ethernet. Tecnología de red de área local (LAN), que permite transmitir información a 10 Gigabit. Debe ser una red de área local (LAN), para transmitir información a 10 Gigabit. Ethernet de 10,000 Mbps, definido en las IEEE 802.3ae o equivalente, IEEE 802.3ak o equivalente, IEEE 802.3an o equivalente e IEEE 802.3aq o equivalente. De acuerdo con el medio físico que utilice 10 Gigabit Ethernet, se tiene el estándar 10 GBaseX / 10G BaseT, para cable de cobre y 10G Base X para fibra óptica. 8.2.3.8 ProfiNetHSE. Debe aplicar para su uso en el nivel de supervisión y cumplir con los requisitos del numeral 8.2.2.10 de esta norma de referencia. 8.2.3.9 TCP/IP. El Protocolo de Control de Transporte / Protocolo Internet (TCP/IP), se desempeña en las Capas de Red y de Transporte del Modelo de referencia OSI, y funciona en cualquier tipo de red y en el nivel inferior de los programas de aplicación particulares de cada sistema operativo. Debe cumplir con 8.2.2.12 de esta norma de referencia. 8.2.3.10 Interfaces de aplicación. En caso de requerir software como interfaces para aplicaciones en medios de comunicación del SDMC hacia otros sistemas o equipos se debe usar la interfaz ODBC y/u OPC, entre otros 8.2.4

Protocolos de comunicación para los niveles de Evaluación y planeación y Toma de decisiones

El protocolo de comunicación que se debe utilizar en estos niveles es TCP/IP sobre la tecnología Ethernet. El intercambio de datos de procesos industriales entre los niveles de Evaluación y Toma de decisiones, debe cumplir con 8.6 y 8.7 de NRF-225-PEMEX-2009.

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8.3

Selección de los protocolos de comunicación

8.3.1

Categorías de variables

NRF-046-PEMEX-2012 Rev. 0 PÁGINA 21 DE 53

8.3.1.1 Dentro de los procesos de las instalaciones industriales de PEMEX las variables más relevantes del mismo (críticas y no críticas) se deben medir, supervisar y controlar. 8.3.1.2 Cuando las variables de proceso, excedan el rango establecido como máximo o mínimo permisible (ya sea en forma repentina o paulatina) se deben resaltar para alertar al personal operativo y evitar poner en riesgo al personal, al medio ambiente, a la instalación y/o a la calidad y cantidad de los productos que se producen. 8.3.1.3 La categorización de las variables medidas está en función de la velocidad de actualización de la variable de proceso medida en los diferentes procesos que operan en las instalaciones de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios y son las siguientes: -

Variables críticas. Su velocidad de actualización de datos debe ser menor o igual a 250 ms Variables no críticas. Su velocidad de actualización de datos debe ser menor o igual a 1 s y mayor a 250 ms

8.3.1.4 La velocidad de actualización de datos para las variables críticas y no críticas, se debe medir como el tiempo que transcurre desde que el instrumento deja los datos en el canal de comunicación, hasta que estos llegan al controlador a través de módulos de entrada/salida o de comunicación (o viceversa), tras lo cual el controlador da inicio a las funciones de la Frecuencia Computacional de acuerdo con el inciso g) de 8.2.1.9 y con el inciso b) del punto 8.3.1 de la NRF-105-PEMEX-2012. 8.3.1.5 Para la categorización de las variables con base en el criterio de velocidad de actualización, se debe cumplircon las velocidades del canal de comunicación especificadas por las diferentes tecnologías. Estas velocidades son: AS–I CC-Link IE Field DeviceNet Foundation Fieldbus Hart Modbus Profibus PA ControlNet EtherNet/IP entre otros 8.3.2

167 Kbps 1000 Mbps de 125 a 500 Kbps 31 250 bps 1 200 bps de 75 a 19 200 bps 31 250 bps 5 Mbps 10/100/1000 Mbps

Protocolos de comunicación del nivel Proceso (instrumentación)

a) Se debe realizar con base a lo establecido en 8.3.2.1 al 8.3.2.7 de esta norma de referencia y de acuerdo a su aplicación, se debe realizar de la siguiente forma: a1) Variables críticas de proceso. Sistemas instrumentados de seguridad de proceso (sistemas de paro por emergencia y sistemas de mitigación (detección y supresión de gas y fuego) a2 Variables no críticas de proceso. (Sistemas auxiliares no asociados a la operación de proceso). b) En la determinación del tipo de variable se debe analizar en primer lugar el requerimiento de su medición y en segundo término, enfocar específicamente a la rapidez demandada por las variables de proceso; de manera que cualquier cambio en el valor medido de dicha variable sea leído por el protocolo de comunicación seleccionado a nivel instrumentación, en un tiempo requerido y ejecutar las acciones de control correspondientes; y evitar conducir al proceso a un estado indeseable (poner en riesgo la integridad

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c) d)

e)

f)

g)

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del personal, del medio ambiente, de las instalaciones y la calidad de los productos). Para este propósito en los incisos subsecuentes, se integran tablas de donde se deben seleccionar bajo este criterio los protocolos de comunicación a nivel instrumentación. Los protocolos de comunicación deben tener una velocidad mínima y máxima de actualización de datos, de acuerdo a sus especificaciones. Cuando la velocidad de actualización de datos requerida por la variable de proceso, no sea soportada por las tecnologías establecidas en la presente norma de referencia para el nivel de instrumentación que operan sobre un canal de comunicación en topología multiconexión ―multidrop‖, se debe realizar una conexión punto a punto, entre el instrumento y los módulos de entrada/salida del controlador. Cuando PEMEX requiera emplear un protocolo en aplicaciones de Sistemas Instrumentados de Seguridad, debe tener el certificado de cumplimiento con la IEC 61508-2010 o en su edición anterior, emitido por un organismo acreditado en términos de la LFMN. El tiempo de actualización para las variables críticas en el canal de comunicación, no debe exceder de 250 ms, y se debe cumplir con: la topología, distancia, cantidad de información y número de instrumentos o equipos. En el nivel de Proceso no se permite el uso de convertidores de protocolo externos (al equipo de control en proyectos de nuevas instalaciones, reconfiguraciones, modernizaciones o actualizaciones de sistemas digitales de monitoreo y control. Se pueden incluir interfaces de comunicación externas, siempre y cuando no sean convertidores de protocolos.

Cuando se requiera un convertidor de protocolo o interfaz, el proveedor o contratista debe entregar a PEMEX una propuesta de solución alterna por el fabricante, avalada por un tercero sin costo para PEMEX. 8.3.2.1 Protocolo de comunicación AS-i a) Se debe realizar con base en la tabla 8.1, la cual muestra la funcionalidad del protocolo de comunicación AS-i. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización en el canal de comunicación del valor de la variable medida del proceso. Así mismo, este protocolo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso en sistemas instrumentados de seguridad y con seguridad intrínseca. b) En variables críticas y variables no críticas de proceso para propósitos de monitoreo y/o control, las conexiones deben ser punto a punto, lineal y/o en estrella. c) El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a PEMEX, para asegurar que las variables críticas de proceso cumplen con el tiempo máximo de actualización establecido. VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO

TOPOLOGÍAS

PUNTO A PUNTO LINEAL, ÁRBOL Y ESTRELLA

SISTEMAS SEGURIDAD INSTRUMENTADOS INTRÍNSECA DE SEGURIDAD

Monitoreo

Control

Monitoreo

Control

Monitoreo y control

Monitoreo y control

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

No aplica

Sí aplica

Tabla 8.1 Protocolo de comunicación AS-I d) Cuando PEMEX así lo solicite en las bases de licitación, el protocolo de comunicación debe ser para aplicaciones con seguridad intrínseca y debe tener las interfaces de comunicación aprobadas para este tipo

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de aplicación, como son las siguientes: a) encapsulados en masilla, b) seguridad incrementada y c) seguridad intrínseca. 8.3.2.2

Protocolo de comunicación CC-Link IE Field

a) Se debe realizar con base en la tabla 8.2 de esta norma de referencia. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo, este protocolo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso en sistemas instrumentados de seguridad y con seguridad intrínseca. VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO

TOPOLOGÍAS

LINEAL, ESTRELLA Y ANILLO, MEZCLA DE LINEAL Y ESTRELLA, MULTIDROP

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO

SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

SEGURIDAD INTRÍNSECA

Monitoreo

Control

Monitoreo

Control

Monitoreo y Control

Monitoreo

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

No aplica (Aplica CC Link Safety)

No aplica

Tabla 8.2 Protocolo de comunicación CC-Link IE Field b) Para los casos de aplicaciones de seguridad funcional, se debe seleccionar el protocolo CC-Link Safety, el cual debe cumplir con la especificación de los requisitos de seguridad (SRS) y el nivel de integridad de seguridad (SIL). 8.3.2.3

Protocolo de comunicación CIP, Red DeviceNet

Se debe realizar con base en la tabla 8.3, la cual muestra la funcionalidad de este protocolo. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo, este protocolo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso en sistemas instrumentados de seguridad y con seguridad intrínseca.

TOPOLOGÍAS

LÍNEATRONCAL / LÍNEA DE DERIVACIÓN

VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO

Monitoreo

Control

Monitoreo

Control

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

SISTEMAS INSTRUMENTADO S DE SEGURIDAD Monitoreo y control No aplica

SEGURIDAD INTRÍNSECA Monitoreo y control Sí aplica

Tabla 8.3 RedDeviceNet a) El protocolo de comunicación CIP en sus diferentes topologías, se debe usar para señales digitales críticas y no criticas de proceso, para propósitos de monitoreo y/o control. b) El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a PEMEX, para asegurar que las variables críticas de proceso cumplen con el tiempo máximo de actualización establecido.

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8.3.2.4

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Protocolo de comunicación Foundation Fieldbus

a) Se debe realizar con base en la tabla 8.4, la cual establece la funcionalidad de este protocolo. La selección para la aplicación de este protocolo debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo, este protocolo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso en SDMC y con seguridad intrínseca. b) En variables críticas y no críticas de proceso para propósitos de monitoreo y/o control, las conexiones deberán ser mediante la topología troncal (trunk) con sus respectivas derivaciones (spurs) respetando las distancias definidas para este protocolo. TOPOLOGÍAS

LINEAL Y ESTRELLA

SISTEMAS VARIABLES CRÍTICAS DE VARIABLES NO INSTRUMENTADOS PROCESO CRÍTICAS DE PROCESO DE SEGURIDAD Monitoreo

Control

Monitoreo

Control.

Si aplica

Si aplica

Si aplica

Si aplica

Ver 8.3.2.e)

SEGURIDAD INTRÍNSECA

Si aplica

Tabla 8.4 Protocolo de comunicación Foundation Fieldbus c) El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a PEMEX, para asegurar que las variables críticas de proceso cumplen con el tiempo máximo de actualización establecido. d) Cuando este protocolo se requiera usar con seguridad intrínseca se deben incluir protecciones con aislamiento galvánico, conforme a las características del instrumento (mismas que no son alcance de esta NRF). Cuando PEMEX así lo requiera se debe realizar el análisis de integridad de lazos de seguridad intrínseca por una entidad acreditada en términos de la LFMN. 8.3.2.5

Protocolo de comunicación Hart

a) Se debe realizar con base en la tabla 8.5 de esta norma de referencia. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo, se debe seleccionar para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas de proceso y variables no críticas de proceso, sistemas de seguridad y sistemas intrínsecamente seguros. b) En topología multiconexión (multidrop) el número de instrumentos máximo que se deben interconectar en el canal de comunicación es de 15. c) Cuando este protocolo se requiera usar con seguridad intrínseca se deben incluir protecciones con aislamiento galvánico, conforme a las características del instrumento (mismas que no son alcance de esta NRF). Cuando PEMEX así lo requiera se debe realizar el análisis de integridad de lazos de seguridad intrínseca por una entidad acreditada en términos de la LFMN.

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VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO TOPOLOGÍAS

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO

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SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

SEGURIDAD INTRÍNSECA

Monitoreo

Control

Monitoreo

Control

Monitoreo y control

Monitoreo y control

PUNTO A PUNTO ANALÓGICAS y DIGITALES

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Ver 8.3.2. e) de esta norma de referencia

Sí aplica

MULTICONEXIÓN ―MULTIDROP‖

No aplica

No aplica

Sí aplica

No aplica

No aplica

No aplica

Tabla 8.5 Protocolo de comunicación Hart d) Para los casos de aplicaciones de seguridad, se debe seleccionar el protocolo ―Hart‖ en su aplicación de conexión punto a punto, el cual debe cumplir con la especificación de los requisitos de seguridad (SRS) y el nivel de integridad de seguridad (SIL). 8.3.2.6 Protocolo de comunicación Modbus a) Se debe realizar con base en la tabla 8.6, la cual muestra la funcionalidad de este protocolo. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso y sistemas intrínsecamente seguros. Cuando PEMEX así lo requiera se debe realizar el análisis de integridad de lazos de seguridad intrínseca por una entidad acreditada en términos de la LFMN. TOPOLOGÍAS LINEAL, ESTRELLA Y ÁRBOL

VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO Monitoreo Control Sí aplica

Sí aplica

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO Monitoreo Control Sí aplica

Sí aplica

SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

SEGURIDAD INTRÍNSECA

No aplica

Sí aplica

Tabla 8.6 Protocolo de comunicación Modbus b) El protocolo de comunicación Modbus se puede usar para el intercambio de información entre el controlador del SDMC y equipos de adquisición y/o control de proceso, como son: analizadores, cromatógrafos, sistemas de medición, registradores, actuadores de válvulas y transmisores inteligentes de presión, temperatura y flujo, entre otros. c) El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a PEMEX, para asegurar que las variables críticas de proceso cumplen con el tiempo máximo de actualización establecido. 8.3.2.7 Protocolo de comunicación Profibus PA a) Se debe realizar con base en la tabla No. 8.7, la cual muestra la funcionalidad de este protocolo de comunicación. La selección establecida para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así

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mismo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas de proceso y variables no críticas de proceso, sistemas de seguridad y sistemas intrínsecamente seguros. b) En variables críticas y variables no críticas de proceso para propósitos de monitoreo y/o control, las conexiones deben ser punto a punto, lineal y/o en estrella. TOPOLOGÍAS LINEAL, ÁRBOL Y ESTRELLA (PA / DP) ANILLO (SOLO DP)

VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO Monitoreo Control Sí aplica

Sí aplica

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO Monitoreo Control. Sí aplica

Sí aplica

SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

SEGURIDAD INTRÍNSECA

Ver 8.3.2 e)

Sí aplica

Tabla 8.7 Protocolo Profibus PA c) El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a PEMEX, para asegurar que las variables críticas de proceso cumplen con el tiempo máximo de actualización establecido. d) Cuando PEMEX requiera usar PROFIBUS-PA con seguridad intrínseca, se deben incluir protecciones con aislamiento galvánico, conforme a las características del instrumento (mismas que no son alcance de esta NRF). Cuando PEMEX así lo requiera se debe realizar el análisis de integridad de lazos de seguridad intrínseca por una entidad acreditada en términos de la LFMN. 8.3.2.8 Protocolo de comunicación CIP, Red Ethernet/IP Se debe realizar con base en la tabla 8.8, la cual muestra la funcionalidad de este protocolo. La selección para la aplicación de este protocolo, debe cumplir con el criterio de velocidad de actualización del valor de la variable medida del proceso en el canal de comunicación. Así mismo, este protocolo se debe establecer para aplicaciones de monitoreo y/o control de variables críticas y no críticas de proceso en sistemas instrumentados de seguridad y con seguridad intrínseca.

TOPOLOGÍAS

LÍNEAL, ESTRELLA, ANILLO Y DLR

VARIABLES CRÍTICAS DE PROCESO

VARIABLES NO CRÍTICAS DE PROCESO

Monitoreo

Control

Monitoreo

Control

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

Sí aplica

SISTEMAS INSTRUMENTADO S DE SEGURIDAD Monitoreo y control Sí aplica

SEGURIDAD INTRÍNSECA Monitoreo y control No aplica

Tabla 8.8 Red Ethernet/IP 8.4 Protocolos de comunicación en los niveles de Estación (Controladores de los SDMC) y de Supervisión (Monitoreo y acciones de control en los SDMC) a) Para la selección, se deben identificar los requerimientos funcionales de los enlaces de comunicación entre los equipos de control y la aplicación de los protocolos de comunicación. Adicionalmente, se deben cumplir los requisitos específicos de cada proceso e instalación para cumplir con la integridad, seguridad y desempeño del enlace de comunicación. b) La integración de datos de procesos industriales de los equipos de control en el nivel de estación y el nivel de supervisión debe cumplir con 8.4 y 8.5 de la NRF-225-PEMEX-2009. c) En el nivel de Estación no se permite el uso de convertidores de protocolo o interfaces externas al equipo de control en proyectos de nuevas instalaciones, reconfiguraciones, modernizaciones o actualizaciones de sistemas de monitoreo y control.

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d) Para instalaciones existentes cuando se requiera realizar reconfiguraciones, modernizaciones o actualizaciones de sistemas digitales de monitoreo y control, y se tenga que hacer uso de un convertidor de protocolo o interfaz, el proveedor o contratista debe entregar a PEMEX una propuesta de solución alterna por el fabricante, avalada por tercero sin costo para PEMEX. 8.4.1

Categorías de instalaciones

a) Para propósito de esta norma de referencia, con base en la red de control industrial se establece la siguiente la categorización de las diferentes instalaciones industriales (de proceso) y administrativas, la que debe estar de acuerdo con lo indicado en el numeral 8.2.4 de la NRF-225-PEMEX-2009 y a las localizaciones geográficas de las instalaciones que operan en PEMEX, las cuales son las siguientes: - Instalaciones remotas - Instalaciones centrales - Oficinas administrativas locales - Oficinas administrativas regionales / región - Oficinas centrales nacionales / sede b) En la figura 8.1 se muestra la relación entre instalaciones remotas, instalaciones centrales, oficinas administrativas locales y en la figura 8.2 entre oficinas administrativas locales, oficinas administrativas regionales / región y oficinas centrales nacionales / sede.

IR

OAL IC

IR

IR

IC

OAL

IR

IR

IR

IC Instalaciones Centrales IR Instalaciones Remotas OAL Oficinas Administrativas Locales ___ Enlace de Comunicación

IR

Figura 8.1 Relación entre instalaciones remotas, centrales y oficinas administrativas locales

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OAL

OCN OAR OAL

OAL

OAR

OCN

OAL

OAL

OAL OAL

OCN Oficinas Centrales Nacionales/Sede OAR Oficinas Administrativas Regional/Región OAL Oficinas Administrativas Locales Enlace de comunicación

Figura 8.2 Relación entre oficinas administrativas locales, y oficinas administrativas regionales y oficinas centrales nacionales 8.4.2

Protocolos de comunicación para instalaciones remotas

El proveedor o contratista debe cumplir con los requisitos establecidos para la selección y suministro de los protocolos de comunicación entre instalaciones remotas y centrales y debe establecer la estrategia para conectar los equipos de comunicación con los equipos de control, la integración entre equipos de control, las características de funcionalidad del protocolo de comunicación y ancho de banday debe cumplir con 8.5.4 de la NRF-225-PEMEX-2009. 8.4.2.1 Estrategia para el manejo de información de los equipos de control en instalaciones remotas. Cuando se requiere un enlace de comunicación para el intercambio de información entre los equipos de control de las instalaciones remotas y los equipos de control de las instalaciones centrales, se deben emplear sistemas de telecomunicaciones que proporcionen seguridad y confiabilidad y se ajusten a la ubicación geográfica de que se trate, con el medio de transmisión que debe cumplir con los siguientes parámetros: capacidad, velocidad, seguridad, confiabilidad, integridad, distancia, infraestructura requerida y existente, origen y destino de la información, servicios de telecomunicaciones requeridos y requerimientos específicos de la aplicación. a)

La presente norma de referencia establece dos categorías para la interconexión de los equipos de control con los equipos de comunicación, basado en la cantidad de equipos de control que se localizan en la instalación local. Estas categorías son: a.1) Un solo equipo de control en la instalación local a.2) Más de un equipo de control en la instalación local 8.4.2.1.1 Un solo equipo de control en la instalación remota. El equipo de comunicación y el equipo de control a través de una interfaz de comunicación, se deben conectar en forma directa y usar para ello cables, conectores y todos los elementos para el funcionamiento de este enlace. La canalización y el cableado deben cumplir con NRF-022-PEMEX-2008.

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a) El proveedor o contratista debe suministrar el protocolo de comunicación, el cual debe cumplir con los requisitos de funcionalidad establecidos en 8.4.2.3 de esta norma de referencia. b) Si el equipo de comunicación forma parte de la función instrumentada de seguridad, éste debe tener el certificado de cumplimiento con la IEC 61508:2010 o en su edición anterior, emitido por un organismo acreditado en términos de la LFMN. c) Si el equipo de comunicación no forma parte de la función instrumentada de seguridad, se deben cumplir con los requisitos de funcionalidad que se establecen en 8.4.2.3 de esta norma de referencia. 8.4.2.1.2 Más de un equipo de control en la instalación remota. Cuando en una instalación remota se interconectan dos o más equipos de control que intervienen en el proceso como se muestra en la figura 8.3, para el envío / recepción de datos entre ellos, se deben verificar los siguientes aspectos: a) b) c) d)

Si la medición de las variables de proceso es con propósitos de monitoreo y/o control. Si la aplicación es en proceso o seguridad. Si los equipos de control son del mismo fabricante o de diferentes fabricantes. La estrategia para integrar los equipos de control al equipo de comunicación.

El proveedor o contratista debe cumplir con los requisitos de una interfaz para integrar los equipos de control con el equipo de comunicación, como se muestra en la figura 8.3. 8.4.2.1.2.1 Estrategia de Integración de equipos de control para funciones de monitoreo (supervisión). Cuando se requieren hacer funciones de monitoreo desde las oficinas administrativas centrales, de variables de proceso en instalaciones remotas, independientemente del tipo de aplicación (seguridad o proceso), el proveedor o contratista debe cumplir con los siguientes casos para interconectar los equipos de control con el equipo de comunicación: a)

Equipos de control del mismo fabricante. Cuando se utilice un solo equipo de comunicación, el proveedor o contratista debe suministrarla solución de interconexión de los equipos de control con el equipo de comunicación. Así mismo, debe usar el protocolo de comunicación de los equipos de control para integrar la información entre equipos de control como se muestra en la figura 8.4.

EQUIPO DE COMUNICACIÓN

INTERFAZ PARA INTEGRAR EQUIPOS DE CONTROL

EQUIPO DE CONTROL A

EQUIPO DE CONTROL B

EQUIPO DE CONTROL C

Figura 8.3 Requerimientos de integración de equipos de control en una instalación remota b)

Equipos de control de diferentes fabricantes. Se debe emplear un solo equipo de comunicación para el enlace de la instalación remota con las instalaciones centrales, como se ilustra en la figura 8.4.

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b.1) En la selección del protocolo de comunicación que opera del equipo de control hacia el equipo de comunicación, mostrado en la figura 8.4, el proveedor o contratista debe cumplir con 8.4.2.3 de esta norma de referencia. b.2) En el caso de requerir un protocolo para integrar la información de más de un equipo de control, como se muestra en la figura 8.4, el proveedor o contratista debe cumplir con 8.4.3.2 de esta norma de referencia.

Instalación remota Equipo de comunicación

Protocolo de comunicación

Equipo de Control A

Equipo de Control B

Equipo de Control C

Protocolo comunicación para Integración entre equipos de control.

Figura 8.4 Protocolos de comunicación para integración de equipos de control de instalaciones remotas 8.4.2.1.2.2 Estrategia para la integración de equipos de control para funciones de control en instalaciones remotas. Cuando se requieren tener aplicaciones tanto de proceso como de seguridad, y se requieren realizar acciones de control en una instalación remota desde una instalación central, se debe cumplir con lo siguiente: a) Si los equipos de control son exclusivamente de proceso, el proveedor o contratista debe cumplir con 8.4.2.1.2.3 de esta norma de referencia. b) Si los equipos de control son exclusivamente para seguridad, el proveedor o contratista debe cumplir con 8.4.2.1.2.4 de esta norma de referencia. 8.4.2.1.2.3 Integración de equipos de control para funciones de control en aplicaciones de proceso para instalaciones remotas. Para la interconexión entre equipos de control (sean de un solo fabricante o de diferentes fabricantes), se debe emplear un solo equipo de comunicación para el enlace de la instalación remota con la instalación central y se debe cumplir con 8.5.1 de la NRF-225-PEMEX-2009 además. a) La canalización y el cableado deben cumplir con la NRF-022-PEMEX-2008. b) La selección del protocolo de comunicación debe cumplir con los requisitos de funcionalidad que se establecen en 8.4.2.3 de esta norma de referencia. c) El proveedor o contratista debe emplear un protocolo de comunicación para integrar la información de más de un equipo de control y debe cumplir con 8.4.3.2 de esta norma de referencia. 8.4.2.1.2.4 Integración de equipos de control para funciones de control en aplicaciones de seguridad para instalaciones remotas. Para la interconexión de equipos de control (sean de un solo fabricante o de diferentes fabricantes) en aplicaciones de control para seguridad en instalaciones remotas, el protocolo de comunicación debe cumplir con los requerimientos de funcionalidad establecidos en 8.4.2.3 de esta norma de referencia. Así mismo, se debe emplear un solo equipo de comunicación para realizar el enlace de los equipos de control para aplicaciones de seguridad ubicados en la instalación remota con los equipos de control para aplicaciones de seguridad ubicados en la instalación central. a) La canalización y el cableado eléctrico debe cumplir con la NRF-022-PEMEX-2008.

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b) El proveedor o contratista debe usar un protocolo para integrar la información de más de un equipo de control en aplicaciones de seguridad y debe cumplir con 8.4 de la NRF-225-PEMEX-2009. c) Cuando PEMEX requiera emplear enlace de comunicación entre equipos de control para funciones de seguridad éste debe tener el certificado de cumplimiento con la IEC 61508-2o en su edición anterior, emitido por un organismo acreditado en términos de la LFMN. d) El proveedor o contratista debe proporcionar los medios para asegurar la integridad de los datos que se transmiten entre los equipos de control a través del equipo de comunicaciones, y evitar que influyan factores como el ruido, las alteraciones por el medio de comunicación y las fallas de equipo en el incremento de errores de comunicación y debe cumplir con 8.4 de la NRF-225-PEMEX-2009. e) Por lo anterior, para una aplicación de seguridad si queda un solo equipo de control de seguridad, referirse a8.4.2.1.1 de esta norma de referencia, para integrar el equipo de comunicación con el equipo de control. 8.4.2.2 Funcionalidades de los protocolos de comunicación. Las siguientes funcionalidades básicas de aplicación de los protocolos de comunicación deben cumplir con 6.1 al 6.13 de la IEC 60870-5-5. a) Inicialización de equipo de control b) Interrogación general de equipos de control en instalaciones remotas c) Sincronización de relojes de equipos de control d) Tiempo de retraso de transmisión e) Adquisición de datos a través de interrogación secuencial f) Adquisición de datos a través de transmisión cíclica g) Adquisición de eventos h) Adquisición periódica de eventos i) Adquisición de eventos a través de verificación rápida j) Transmisión de instrucciones (comandos) de control entre equipos de control k) Transmisión de valores de variables totalizadas l) Carga y descarga de parámetros m) Procedimientos de pruebas n) Transferencias de Archivos 8.4.2.2.1 Adquisición de datos a través de reporte por excepción, con el proceso de interrogación secuencial. Esta función se debe usar para actualizar sólo los valores de variables de procesos que han registrado un cambio respecto de su valor anterior, y se debe emplear por los equipos de control ubicados en instalaciones remotas para transmitir dichos datos únicamente cuando le toca el turno de interrogación secuencial hacia el equipo de control ubicado en las instalaciones centrales. El protocolo de comunicación que usa esta función debe permitir operar algoritmos para manejar el reporte por excepción a través del proceso de interrogación y transmitir solamente los datos que han cambiado su estado de operación. 8.4.2.2.2 Adquisición de datos a través de reporte por excepción no solicitado. Esta función se debe usar por los equipos de control ubicados en instalaciones remotas para transmitir de forma espontánea sin previa solicitud sólo los datos de los valores de variables de procesos que han registrado un cambio respecto a su valor anterior hacia el equipo de control ubicado en las instalaciones centrales. El protocolo de comunicación que usa esta función debe ejecutar algoritmos y manejar el reporte por excepción no solicitado para transmitir los datos que han cambiado su estado. La transmisión de los datos debe tener prioridad sobre otros tipos de transmisión. La adquisición de la información se debe realizar en forma de nombre o dirección de los datos o en arreglos o listas.

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8.4.2.2.3 Identificador de segmentos de información. Cuando se requiere enviar segmentos de información, para evitar que se pierda el orden que tienen, el protocolo de comunicación debe asignar un identificador (entre otros el No. de serie) a cada segmento que se va a transmitir, de tal forma que el equipo receptor identifique el orden original que guardan los segmentos y como deben ser ordenados para leer la información transmitida. 8.4.2.2.4 Redundancia del enlace de comunicación. La funcionalidad de redundancia debe ser suministrada en los equipos de comunicación para asegurar la alta disponibilidad en línea del enlace o canal de comunicación requerido. El hardware de comunicación y la manera funcional en la que se implante la redundancia en este tipo de sistemas se debe establecer en las bases de diseño, especificaciones técnicas e ingeniería del sistema de monitoreo y control en particular y de la NRF-105-PEMEX-2012 y debe cumplir con 8.4.2 de la NRF-225-PEMEX-2009. 8.4.2.2.5 Prioridades para datos. Es manejada para las transmisiones de datos en un canal de comunicación, debe permitir que los datos de mayor prioridad interrumpan la transmisión de datos de menor prioridad y arriben a su destino en forma más expedita. Las prioridades para datos son asignadas de acuerdo al grado de importancia que tienen en el proceso. a) El protocolo de comunicación debe asignar prioridades a los datos manejados en los equipos de control para que en el momento que sean requeridos los datos que tienen mayor prioridad sean enviados o interrumpan transmisiones de datos de menor prioridad. 8.4.2.2.6 Estampado de tiempo de datos. Permite asociar a los datos de una variable o un evento el tiempo en que ocurrió, de acuerdo al reloj del equipo de control. a) El protocolo de comunicación debe incluir los elementos para estampar el tiempo en que ocurrieron los datos de señales y eventos del proceso. El tiempo debe ser tomado del reloj que maneja el equipo de control. La sincronización de relojes de equipos de control se debe llevar a cabo mediante los mecanismos establecidos en el estándar IEEE 1588 o equivalente. 8.4.2.2.7 Determinismo y repetibilidad de transmisión. El determinismo se presenta cuando el envío de información entre equipos de control se realiza dentro de un tiempo establecido. La repetibilidad se presenta cuando el tiempo que le toma al equipo de control hacer una tarea se repite de forma constante. a) El protocolo de comunicación debe transmitir datos entre el equipo de control ubicado en las instalaciones remotas y los equipos de control ubicados en instalaciones centrales sea de manera determinística y repetible. 8.4.2.2.8 Verificación y corrección de errores en comunicación. Para asegurar que el mensaje que se va a transmitir no se corrompa durante su envío, el protocolo de comunicación debe manejar algún método para verificar que dicho mensaje no contiene errores. El protocolo de comunicación de forma implícita debe tener un algoritmo o método para corregir el error. 8.4.2.2.9 Manejo del tiempo de transmisión excedido. El protocolo de comunicación debe establecer un parámetro de transmisión de tiempo excedido para validar la transmisión o recepción de un mensaje, y en caso de no cumplir dentro del intervalo, retransmitir o hacer una nueva solicitud de transmisión del mensaje perdido. 8.4.2.2.10 Operaciones punto a punto entre equipos de control. Se presentan cuando se establece un enlace de comunicación entre dos equipos de control. El protocolo de comunicación debe soportar el enlace de comunicación punto a punto.

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8.4.2.2.11 Operaciones con múltiples maestros entre equipos de control. El protocolo de comunicación debe soportar en una red de equipos de control enlazados mediante un equipo de comunicación la operación de múltiples maestros. 8.4.2.2.12 Operación de múltiple reparto de mensajes entre equipos de control. El protocolo de comunicación debe operar las instrucciones(comandos) para poder transmitir datos en múltiple reparto entre el equipo de control ubicado en la instalación central y los equipos de control ubicados en las instalaciones remotas. 8.4.2.2.13 Operación de Reparto generalizado de mensajes entre equipos de control. El protocolo de comunicación debe operar los comandos para poder transmitir datos en reparto generalizado entre equipos de control. 8.4.2.3 Selección de la funcionalidad de protocolos de comunicación. La tabla 8.8 indica las funcionalidades que el protocolo de comunicación debe cumplir en los niveles estación-supervisión, establecidas como obligatorias y por requerimiento, las cuales se deben definir por PEMEX. Nivel Estación (Controladores) Tipo de aplicación Proceso

8.4.2.2 a) 8.4.2.2 b) 8.4.2.2 c) 8.4.2.2 d) 8.4.2.2 e) 8.4.2.2 f) 8.4.2.2.1 8.4.2.2.2 8.4.2.2 g) 8.4.2.2 h) 8.4.2.2 i) 8.4.2.2 j) 8.4.2.2 k) 8.4.2.2 l) 8.4.2.2 m) 8.4.2.2 n) 8.4.2.2.3 8.4.2.2.4 8.4.2.2.5 8.4.2.2.6 8.4.2.2.7 8.4.2.2.8 8.4.2.2.9 8.4.2.2.10 8.4.2.2.11 8.4.2.2.12 8.4.2.2.13

(obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por obligatoria) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) obligatoria)

Supervisión (Monitoreo) 8.4.2.2 a) 8.4.2.2 b) 8.4.2.2 c) 8.4.2.2 d) 8.4.2.2 e) 8.4.2.2 f) 8.4.2.2.1 8.4.2.2.2 8.4.2.2 g) 8.4.2.2 h) 8.4.2.2 i) 8.4.2.2 j) 8.4.2.2 k) 8.4.2.2 l) 8.4.2.2 m) 8.4.2.2 n) 8.4.2.2.3 8.4.2.2.4 8.4.2.2.5 8.4.2.2.6 8.4.2.2.7 8.4.2.2.8 8.4.2.2.9 8.4.2.2.10 8.4.2.2.11 8.4.2.2.12 8.4.2.2.13

(por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) NA (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (por requerimiento) (obligatoria) (por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria)

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Nivel Estación (Controladores) Tipo de aplicación Seguridad

8.4.2.2 a) 8.4.2.2 b) 8.4.2.2 c) 8.4.2.2 d) 8.4.2.2 e) 8.4.2.2 f) 8.4.2.2.1 8.4.2.2.2 8.4.2.2 g) 8.4.2.2 h) 8.4.2.2 i) 8.4.2.2 j) 8.4.2.2 k) 8.4.2.2 l) 8.4.2.2 m) 8.4.2.2 n) 8.4.2.2.3 8.4.2.2.4 8.4.2.2.5 8.4.2.2.6 8.4.2.2.7 8.4.2.2.8 8.4.2.2.9 8.4.2.2.10 8.4.2.2.11 8.4.2.2.12 8.4.2.2.13

(obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria) (NA*) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria)

Supervisión (Monitoreo) 8.4.2.2 a) 8.4.2.2 b) 8.4.2.2 c) 8.4.2.2 d) 8.4.2.2 e) 8.4.2.2 f) 8.4.2.2.1 8.4.2.2.2 8.4.2.2 g) 8.4.2.2 h) 8.4.2.2 i) 8.4.2.2 j) 8.4.2.2 k) 8.4.2.2 l) 8.4.2.2 m) 8.4.2.2 n) 8.4.2.2.3 8.4.2.2.4 8.4.2.2.5 8.4.2.2.6 8.4.2.2.7 8.4.2.2.8 8.4.2.2.9 8.4.2.2.10 8.4.2.2.11 8.4.2.2.12 8.4.2.2.13

(Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (NA*) NA (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (obligatoria) (Por requerimiento) (Por requerimiento) (obligatoria)

*NA: No aplica

Tabla 8.8 Funcionalidades obligatorias y por requerimiento, para protocolos de comunicación en los niveles Estación (Controladores)-Supervisión (Monitoreo) 8.4.2.4 Criterios para el dimensionamiento del canal de comunicación. Para comunicar los equipos ubicados en instalaciones centrales y remotas el proveedor o contratista debe determinar el ancho de banda, que la aplicación en particular requiere, incluyendo el tipo de datos que se requieran enviar a través de canal de comunicación, la cantidad de variables utilizadas con propósitos de control, monitoreo y administración que sean transmitidas, como se define en 8.4.2.4.1 de esta norma de referencia, la cantidad de instalaciones locales involucradas, el desempeño de transmisión del medio de comunicación, y aspectos de cada protocolo de comunicación, cómo es el método de verificación de errores o la información que se añade por encabezados. 8.4.2.4.1 Funcionalidad del proceso. Los sistemas digitales de monitoreo y control operan tres tipos de datos de señales a través de un canal de comunicación: a) De control. b) De monitoreo. c) De administración. 8.4.2.4.2 Dimensionamiento del ancho de banda del equipo de comunicaciones. El proveedor o contratista debe manejar el o los canales de comunicación de acuerdo a la cantidad de datos a intercambiar entre elequipo de control ubicado en instalaciones centrales y los equipos de control ubicados en las instalaciones remotas. El proveedor o contratista debe realizar un análisis y entregar la memoria de cálculo a

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PEMEX, para asegurar que el ancho de banda es el requerido, para el intercambio de información entre el equipo de control ubicado en instalaciones centrales y los equipos de control ubicados en las instalaciones remotas. La memoria de cálculo debe tener:  El número de instalaciones remotas que se van a comunicar con la instalación central.  La cantidad de datos (señales digitales y analógicas) que se van a transmitir en cada enlace de comunicación.  La eficiencia de la comunicación. a)

b) b.1)

b.2)

b.3) b.4)

Número de instalaciones remotas que se van a comunicar con la instalación central. PEMEX debe definir la cantidad de equipos de control que se va a enlazar a través del equipo de comunicación. El proveedor o contratista debe establecer la cantidad de instalaciones remotas que sean conectadas con el equipo de control ubicado en la instalación central. Cantidad de datos que se van a transmitir. El proveedor o contratista, debe definirla cantidad de información en ―bits‖ de los datos que se deben enviar a través del canal de comunicación, desde la instalación remota a la instalación central únicamente se debe enviar datos de señales de control, monitoreo y administración que es requerido transmitir por el canal de comunicación. El proveedor o contratista debe determinar el número de señales y el número de bits que cada señal representa para realizar una suma de todos los bits, para determinar la cantidad de información que se requiere transmitir por el canal de comunicación. Los fabricantes de equipos deben clasificar los datos de acuerdo con la tabla 1, del 4.1 de la IEC 60870-54. Para establecer la capacidad del canal de comunicación, el proveedor o contratista debe cumplir con las longitudes en bits de cada tipo de señal de acuerdo a la funcionalidad del proceso, como se establece en la tabla 8.9. Funcionalidad del Proceso Control Monitoreo

Administración

Tipo de Señal

Longitud

Digital Analógico Digital Analógico Cálculos

1 bit 16 bits 1 bit 16 bits 32 bits

Parámetros

Bytes

Diagnóstico

1 bit

Otros

Bytes

Observaciones

Cantidad en Bits definido por el fabricante del equipo de control Puede variar de fabricante a fabricante Cantidad en bits definida por el fabricante del equipo de control

Tabla 8.9 Longitudes en “bits” de señales manejadas en equipos de control b.5) Para determinar la cantidad de información que sea enviada a través del canal de comunicación, el proveedor o contratista debe calcular la cantidad de datos en ―bits‖ que se deben trasmitir por cada instalación remota, con base en la siguiente ecuación. BIR =  (BDC, BDM, BDA, BSF, BDF) ............................................................................................................... 1 Dónde: BIR

―Bits‖ a ser transmitidos por Instalación Remota.

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BDC BDM BDA BSF BDF

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―Bits‖ de Datos por señales de Control. ―Bits‖ de Datos por señales de Monitoreo. ―Bits‖ de Datos por señales de Administración. “Bits‖ por Señales a Futuro (reserva adicional del dimensionamiento actual). ―Bits‖ de Datos por Futuros requerimientos de transmisión por equipos de control.

b.6) En el cálculo de los bits a ser transmitidos por instalación Remota (BIR), se debe incluir la información adicional debida a la adición de señales que se van a agregar a futuro y a la implantación de equipos de control en las instalaciones remotas a futuro. La tasa de transferencia máxima permitida depende del ancho de banda analógico, de la potencia de la señal, de la potencia de ruido y de la codificación de canal, entre otros. b.7) Se deben verificar los planes de crecimiento futuros de las instalaciones, y determinar el valor en ―bits‖ de datos por futuros requerimientos de transmisión por equipos de control (BDF) de cada instalación remota e incorporarla en el cálculo de los ―bits‖ transmitidos por instalación remota (BIR). b.8) Con la cantidad de información en ―bits‖ a transmitir por cada instalación remota, se debe calcular la cantidad de información en ―bits‖ a ser transmitidos por el equipo de comunicación, y debe ser toda la información que sea transmitida por todas las instalaciones locales. BTEC =  (BIR ..................................................................................................................................................... 2 Dónde: BTEC son los ―bits‖ Transmitidos que maneja el Equipo de Comunicaciones. BIR son los ―bits‖ a ser transmitidos por cada Instalación Remota. b.9) Los ―bits‖ adicionales que se generan por el protocolo de comunicación, se debenincluir en la parte de eficiencia de la comunicación. b.10) Con la finalidad de establecer la velocidad de transmisión para estos datos, se debe incluir el tiempo de actualización de los datos en el equipo de control de la instalación central. VTD = BTEC/TAIC ............................................................................................................................................... 3 Dónde: VTD es la velocidad de transmisión de los datos en bits por segundo. TAIC es el tiempo de actualización de los datos en los equipos de control en instalación central, en segundos. b.11) La velocidad de transmisión de los datos (VTD) se debe obtener únicamente con los datos a ser transmitidos y sin la información adicional que se agrega por el uso de un protocolo en particular. c) Eficiencia de la comunicación. c.1) La eficiencia en el radio de comunicación como medio de transmisión debe ser del 40%. Este factor incluye la información adicional que se envía en la trama de comunicación debido al protocolo de comunicación y el tiempo que es requerido para retransmitir la información debido a detección de errores y su corrección entre transmisor y receptor. c.2) Para calcular la velocidad de transmisión que es requerida por el equipo de comunicación se debe incluir la eficiencia del canal de comunicación. VTR = VTD/E ........................................................................................................................................................ 4 Dónde: VTR es la velocidad de transmisión real de la información del equipo de comunicación. VTD es la velocidad de transmisión de los datos en ―bits‖ por segundo.

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E c.3)

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es la eficiencia del canal de comunicación. La velocidad de transmisión real (VTR) obtenida mediante ésta fórmula, debe ser empleada para seleccionar el equipo de comunicación para cumplir con los requerimientos de la aplicación, incluyendo la velocidad mínima de transmisión del equipo de comunicación.

8.4.2.4.3 Así mismo, cuando PEMEX así lo requiera, el proveedor o contratista debe suministrar los equipos de comunicación que usan como medio de transmisión el aire, mediante los sistemas de telecomunicaciones (radio, microondas, señal satelital, entre otros), para cada área geográfica en particular, donde se instalan los sistemas digitales de monitoreo y control que involucran aplicaciones entre instalaciones remotas y centrales, con una distancia amplia entre una y otra, para las diferentes características de terreno o de las instalaciones marinas donde se ubican. La información establecida en 8.4.2.1 al 8.4.2.1.2.4 de esta norma de referencia, se basa en el uso de enlaces radioeléctricos como medio de transmisión. 8.4.3

Protocolos de comunicación para instalaciones centrales

a) En las instalaciones centrales se tienen equipos de control de propósito específico, para control y monitoreo de turbogeneradores, turbocompresores, deshidratadoras, motobombas, entre otros y equipos de control pertenecientes al sistema digital de monitoreo y control como se ilustra en la figura 8.5. b) Los equipos de control para propósito específico realizan las funciones de operación, monitoreo de parámetros y diagnósticos de equipos que se suministran en paquete. c) Un sistema digital de monitoreo y control en instalaciones centrales, se compone por uno o varios equipos de control que entre otras funciones integran información de un proceso local, de equipos de control, de equipos paquete y de equipos de control en instalaciones remotas, con la finalidad de tomar decisiones operativas para la producción. Adicionalmente proporciona información a través de interfaces y protocolos de comunicación hacia las oficinas administrativas locales respecto al estado de la operación del proceso. d) El proveedor o contratista debe suministrar, para cada una de las tres categorías de comunicación que se presentan en una instalación central: 1) la comunicación con equipos de control ubicados en instalaciones remotas, 2) las comunicaciones entre equipos de control de equipos paquete y 3) los equipos de control del sistema digital de monitoreo y control, llamada comunicación de control local y las comunicaciones para fines de supervisión realizadas con las oficinas administrativas local.

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Instalación central

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Equipo de comunicación con oficinas adm locales

Ruteador Protocolo de comunicación Instalacionescentrales y administrativas

Arquitectura de red Nivelsupervisión

Protocolo de comunicación Nivelsupervisión

Sistema Digital de Monitoreo y Control (SDMC)

Nivel Control Protocolo de comunicación para control local Equipo de Control A

Equipo de Control C

Equipo de Control B

Protocolo de comunicación instalaciones centrales y remotas

Protocolo de comunicación para control local

Instrumentos

Instrumentos

Equipo de Control D ( Ej . Motobomba )

Equipo de comunicación con instalaciones remotas

Instrumentos

Equipo de Control E ( Ej . Turbogenerador )

Figura 8.5 Equipos de control en instalaciones centrales 8.4.3.1 Comunicación con instalaciones remotas. La comunicación de equipos de control ubicados en instalaciones centrales con los equipos de control ubicados en las instalaciones remotas requiere de un protocolo de comunicación el cual debe cumplir con los requerimientos establecidos en 8.4.2 de esta norma de referencia. a) Cuando PEMEX requiera el uso de la tecnología de instrumentación inalámbrica, el protocolo a utilizar debe cumplir con el modelo de referencia OSI, de acuerdo a la aplicación y al propio sistema de comunicación y la interfaz para que se integre a un equipo de control. Los radios de comunicación deben usar el método de espectro disperso para la transmisión de datos, no requieren permisos especiales para transmitir en el aire, por lo que su alcance debe ser de aproximadamente 2 kilómetros; y deben tener un alcance de hasta 14 km con repetidores de señal, como se muestra en la figura 8.6. b) Sin embargo, el uso de esta tecnología debe estar avalado por el órgano institucional de PEMEX correspondiente en el área de telecomunicaciones para asegurar que su uso no afecta el funcionamiento de otros sistemas de comunicación instalados en campo, ni infringe los reglamentos de comunicaciones de PEMEX. 8.4.3.2 Protocolos de comunicación entre equipos de control local. Debe cumplir con 8.4.4 de la NRF225-PEMEX-2009 y los enlaces de comunicación entre equipos de control dentro de una instalación deben emplear medios físicos de comunicación (cable de cobre o fibra óptica, entre otros), o bien el sistema de telecomunicaciones que proporcione una alta seguridad y confiabilidad y se ajuste a las necesidades y posibilidades de implementación en la ubicación geográfica de que se trate, con el medio de transmisión que mejor cubra los siguientes parámetros: capacidad, velocidad, seguridad, confiabilidad, integridad, distancia, infraestructura requerida y existente, origen y destino de la información, servicios de telecomunicaciones requeridos y requerimientos específicos de la aplicación.

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a) La conexión entre equipos de control en una instalación central puede involucrar dos objetivos: supervisión o control.

Equipo de Control

Conexión: 4 a 20 mA., 0 a 5 V. o Modbus.

Equipo de radio para comunicación instrumentación inalámbrica

Equipo de radio para comunicación instrumentación inalámbrica

Instrumento

Instalación Central

Instalación Remota

Figura 8.6 Diagrama general de integración para un equipo de Instrumentación Inalámbrica b) Los requerimientos que se deben cumplir para operar un protocolo de comunicación entre equipos de control, con la finalidad de realizar funciones de supervisión, se establecen en 8.4.3.3 de esta norma de referencia y deben cumplir con 8.5.4 de la NRF-225-PEMEX-2009. c) En 8.4.3.3 de ésta norma de referencia se establecen los lineamientos que debe cumplir el protocolo de comunicación para operar funciones de control en una conexión entre equipos de control a nivel local. d) Se deben cumplir dos tipos de aplicaciones: las de equipos de control para seguridad y las de equipos de control para proceso. e) Cuando PEMEX requiera emplear enlaces de comunicación que tienen como finalidad permitir acciones de control entre equipos de control para aplicaciones de seguridad, éstos deben tener el certificado de cumplimiento con la IEC 61508-2 o en su edición anterior, emitido por un organismo acreditado en términos de la LFMN. 8.4.3.2.1 Selección del protocolo de comunicación de equipos de control para aplicaciones de seguridad por proceso. Los equipos de control local del mismo fabricante interconectados para hacer funciones de control en una aplicación de seguridad por proceso pueden emplear un protocolo de comunicación debe cumplir con el modelo de referencia OSI descrito del 6 al 8 de la ISO/IEC 7498-1. a) En la integración de equipos de control de diferentes fabricantes para hacer funciones de control en una aplicación de seguridad, la selección del protocolo de comunicación debe realizar las siguientes funcionalidades: - Adquisición de datos a través de proceso de interrogación secuencial. - Adquisición de datos a través de reporte por excepción en proceso de interrogación secuencial. - Adquisición de datos a través de reporte por excepción no solicitado. - Transmisión de comandos de control. - Redundancia de comunicación. - Prioridad de datos. - Estampado en tiempo. - Determinismo y repetibilidad. - Operaciones punto a punto.

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-

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Sincronización de relojes. Debe cumplir con los incisos a), b) y c) de 8.4.2 de la NRF-225-PEMEX-2009.

8.4.3.2.2 Selección del protocolo de comunicación para aplicaciones de equipos de control en proceso. Los equipos de control local del mismo fabricante interconectados para hacer funciones de control en una aplicación de proceso pueden usar un protocolo de comunicación propietario que debe cumplir con el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) descrito del 6 al 8 de la ISO/IEC-7498-1. a) En la integración de equipos de control de diferentes fabricantes para hacer funciones de control en una aplicación de proceso, la selección del protocolo de comunicación debe cumplir las siguientes funciones: -

Adquisición de datos a través de proceso de interrogación secuencial. Adquisición de datos a través de reporte por excepción en proceso de interrogación secuencial. Adquisición de datos a través de reporte por excepción no solicitado. Transmisión de comandos de control. Redundancia de comunicación. Prioridad de datos. Estampado en tiempo. Determinismo y repetibilidad. Operaciones punto a punto. Sincronización de relojes.

8.4.3.3 Protocolos de comunicación para supervisión. La función de supervisión debe involucrar estaciones de supervisión y equipos de control, como se muestra en la figura 8.7. Las estaciones de supervisión son la interfaz humano máquina que debe presentar la información de la planta al operador y que le permite tomar acciones de control en el proceso. Se deben tener cinco casos de comunicación al realizar funciones de supervisión: a) b) c) d) e)

Entre instalaciones remotas e instalaciones centrales. Entre las estaciones de supervisión y los equipos de control dentro de una instalación. Entre instalaciones centrales y oficinas administrativas locales. Entre oficinas administrativas locales y oficinas administrativas regionales/región. Entre oficinas administrativas regionales/región y oficina central nacional/sede.

8.4.3.3.1 Comunicación entre instalaciones remotas e instalaciones centrales para funciones de supervisión. El protocolo de comunicación para realizar las funciones de supervisión, entre equipos de control ubicados en instalaciones remotas y equipos de control ubicados en instalaciones centrales, debe cumplir los requerimientos en 8.4.2 de esta norma de referencia.

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Instalación Central

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Red de comunicaciòn de PEMEX

Ruteador

Arquitectura de red

Equipo de Control A

Equipo de Control B

Protocolo de supervisión. nivel Equipo de Control C

Figura 8.7 Equipos de control y estaciones de supervisión en una instalación central 8.4.3.3.2 central. a)

Comunicación entre las estaciones de supervisión y los equipos de control en una instalación

Los enlaces de comunicación entre equipos de control y estaciones de supervisión en una instalación central deben emplear como medio físico de comunicación cable de cobre o fibra óptica, y deben cumplir con NRF-022-PEMEX-2008. b) Los protocolos de comunicación que se deben emplear para comunicar las estaciones de supervisión y los equipos de control en las instalaciones centrales, deben cumplir con 8.5 de la NRF-225-PEMEX-2009, y deben ser: b.1) A nivel de las capas física y de enlace de datos (capas 1 y 2 de acuerdo al modelo de referencia OSI) entre las estaciones de supervisión y los equipos de control, deben cumplir con ISO/IEC 8802-3, comúnmente llamado Ethernet y con ISO/IEC 8802-2. b.2) A nivel de las capas de red y transporte (capas 3 y 4 de acuerdo al modelo de referencia OSI), se debe cumplir con el protocolo de Internet y el protocolo de control de transporte (TCP/IP). b.3) A nivel de las capas de sesión, presentación y aplicación (capas 5, 6 y 7 del modelo de referencia OSI) se debe cumplir con OPC (OLE para Control de Proceso), para integrar equipos de control nuevos. En el caso de los equipos de control existentes se debe cumplir con el Intercambio Dinámico de Datos (DDE) para supervisar los datos. c) Los conmutadores de datos (switches) y ruteadores, en caso de que se empleen, deben cumplir con el protocolo de Internet (IP) seleccionado y los protocolos de red y cumplir con ISO/IEC 8802-2. d) El uso de convertidores de protocolo de comunicación (gateways) para equipos de control ya existentes es permitido únicamente cuando sus interfaces de comunicación no cuentan con la capacidad de proporcionar el enlace de comunicación a la red Ethernet (ISO/IEC 8802-3), el protocolo de control de enlace de datos, protocolo de Internet (IP) y el protocolo de control de transporte (TCP/IP). e) El protocolo a emplearse en la capa de red, es el protocolo de Internet (IP). Sin embargo, se acepta el uso de otros protocolos de capa de red que sean compatibles con el protocolo de la capa de transporte y que puedan manejar el protocolo de la capa de enlace de datos y cumplir con ISO/IEC 8802-2que debe cumplir con el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) de la ISO/IEC-7498-1.

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8.4.3.3.3 Comunicación entre instalaciones centrales y oficinas administrativas locales para funciones de supervisión. El protocolo de comunicación que debe ser empleado y suministrado entre instalaciones centrales y oficinas administrativas locales debe cumplir con 8.4.3.3.3.1 de esta norma de referencia. 8.4.3.3.3.1 Protocolo de comunicación entre instalaciones centrales y oficinas administrativas locales. El protocolo de comunicación que se debe utilizar debe ser TCP/IP entre otros, sobre la tecnología Ethernet y los que cumplan con el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) de la ISO/IEC-7498-1. 8.4.3.3.4 Comunicación entre oficinas administrativas locales y oficinas administrativas regionales/región para funciones de supervisión. Debe cumplir con lo indicado en 8.4.3.3.3 de esta norma de referencia, como se muestra en la figura 8.8.

Oficinas Administrativas Locales Arquitectura de red

Ruteador Arquitectura de red

Ruteador

Red de comunicación dePEMEX

Oficinas Administrativas Regionales/Región

Figura 8.8 Comunicación entre oficinas administrativas locales y oficinas administrativas regionales/región para funciones de supervisión 8.4.3.3.4.1 Protocolo de comunicación entre oficinas administrativas locales y oficinas administrativas regionales/región. Debe cumplir con 8.4.3.3.3.1 de esta norma de referencia. 8.4.3.3.5 Comunicación entre oficinas administrativas regionales/región y oficina central nacional/sede para funciones de supervisión. Debe cumplir con lo indicado en 8.4.3.3.3 de esta norma de referencia. 8.4.3.3.5.1 Protocolo de comunicación entre oficinas administrativas regionales/región y oficina central nacional/sede oficinas. Debe cumplir con 8.4.3.3.3.1 de esta norma de referencia, como se observa en la figura 8.9.

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Oficinas Administrativas Regionales/Región Arquitectura de red

Ruteador Arquitectura de red

Red de dePEMEX

Ruteador

comunicación

Oficinas Centrales Nacional/Sede

Figura 8.9 Integración de equipos entre oficinas administrativas regionales/región y oficinas centrales nacionales/sede. 8.5

Protocolos de comunicación en los niveles de Evaluación -Planeación y Toma de Decisiones

8.5.1 El protocolo de comunicación que se debe usar en los niveles de evaluación – planeación y toma de decisiones es el TCP/IP sobre Ethernet, así mismo para la integración y seguridad de datos de procesos industriales debe cumplir con 8.6 y 8.7 de la NRF-225-PEMEX-2009.

9.

RESPONSABILIDADES

9.1

Proveedor o contratista

9.1.1

Es responsabilidad del proveedor o contratista, cumplir con esta norma de referencia

10.

CONCORDANCIA CON NORMASMEXICANAS O INTERNACIONALES

Esta norma de referencia concuerda parcialmente con la IEC 60870-5-5.

11.

BIBLIOGRAFÍA

11.1 Bristol BSAP. Bristol Standard Document.454ds-6a. August 31, 2007. 11.2

Asynchronous/Synchronous

Protocol.

CC-Link Partner Association North America, disponible en www.cc-linkamerica.org

Product

Data

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11.3 Especificación de “Devicenet“ volumen 1. Emitido por ODVA (Open ―Devicenet ― Vendor Association), versión 1.3 11.4

The Ethernet Fieldbus-EtherCAT, EtherCat Technology Group, disponible en www.ethercat.org

11.5

FD-043. Resumen técnico “Fieldbus Foundation”, emitido por la Fundación Fieldbus, 1998.

11.6 Foundation Fieldbus Integration Product Specification (EP03-470-400, Release 400, July, 2010), disponible enwww.fieldbus.org 11.7 The Internet Standards Process, Revision 3, RFC 2026, S. Bradner, Harvard University, Ed. Octubre 1996, disponible en www.ietf.org 11.8 IEEE 1588:2008. Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems. 11.9

IEEE 754:2008. IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic.

11.10 IEEE 802.3:2008 (1000BASE-T).IEEE Standard for Information technology-Specific requirements - Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications. 11.11 HART Communication Protocol Specification. HART Communication Foundation. Document Number: HCF_SPEC-13. Revision 7.3, Release Date: 12 May, 2011. 11.12

IETF RFC 768. J. Postel, Ed. 28 August 1980, disponible en www.ietf.org.

11.13 HCF-LIT-34. Guía de aplicación para el protocolo de comunicación ―HART‖ emitido por ―HART‖ communication foundation, 1999. 11.14 Modbus Application Protocol Specification, V1.1b, Ed. December 28, 2006, disponible en www.modbus.org. 11.15 NFPA 70-2008. National Electrical Code (Código Eléctrico Nacional) (NEC) – Asociación Nacional de Protección Contra Fuego (NFPA 70). 11.16 The CIP Advantage, ODVA Technical Paper Series, Katherine Voss, PUB00072R0, disponible en www.odva.org. 11.17

DeviceNet– CIP on CAN Technology, Technology Overview Series, PUB00026R3, Ed. 2008.

11.18

PI-MBUS-300. Guía de referencia para el protocolo Modbus, emitido por MODICON, Inc., 1996.

11.19 Sercos III, Universal Real-Time Communication with Ethernet, © SERCOS International e.V. 2010·Subject to revisions, disponible en www.sercos.com 11.20

2.112.Guía Técnica de “PROFIBUS”, emitido por ―PROFIBUS‖ Nutzerorganisation e. V. 1998.

11.21

4.002.Descripción técnica de “PROFIBUS”, emitido por ―PROFIBUS‖ Nutzerorganisation e. V. 1999

11.22

4.332PROFIBUS System Description - Technology and Application, Versión Noviembre 2010,

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disponible en www.us.profibus.com 11.23 Industrial Communication Systems (Prof. Dr. H. Kirrmann, EPFL / ABB Research Center, Baden, Switzerland, 2005 March).

12.

ANEXOS

12.1

Anexo 12.1

Protocolo Modbus – PEMEX

12.1.1 Generalidades Las características propias del protocolo Modbus PEMEX se deben tener y estar disponibles para cada uno de los distintos tipos de comunicación: línea dedicada (VSAT, microondas, radio, Ethernet, entre otros).  Este protocolo debe soportar la comunicación código ASCII y RTU.  La interrogación de los puntos analógicos, digitales y de flujo debe ser por número de registro. El servidor debe recolectar los DATOS usando el código de función 03 en un mensaje estándar Modbus.  Se debe implementar los modos de interrogación normal.  Se debe implementar instrucciones analógicas y digitales.  Colección y reconocimiento de alarmas/ colección de eventos históricos. Los eventos históricos/alarmas se deben recuperar usando el código de función Modbus 03 con el registro dedicado número 32 (Hex.20). El valor de ―número de registros‖ se debe incluir en el mensaje, pero es ignorado por el dispositivo de campo.  Sincronización del tiempo entre el SCADA y las unidades remotas de Modbus PEMEX. El servidor sincroniza el tiempo del dispositivo de campo enviando una solicitud de sincronización de tiempo ―synchronization, request‖.  Colección del Archivo de Auditoría.  Colección de la medición histórica en registros diarios, horarios entre otros.  Carga/descarga de parámetros. Esta función debe cargar o descargar los parámetros (AGA, API o equivalentes) desde o hacia un dispositivo de campo. Una configuración se compone de múltiples campos que contienen valores de datos, de modo que cada configuración ocupa un bloque de la memoria; cada campo en un registro es diseccionado a un número de registro Modbus. Una Configuración (AGA, API o equivalentes) debe usar un bloque contiguo de registros Modbus. Se debe usar el código de función 03 para recuperar los datos de configuración (API o equivalente) del medidor. Se debe usar el código de función 16 para descargar los datos de configuración (AGA, API o equivalentes) a un medidor específico.  Interrogación serial. El ―driver‖ del protocolo debe interrogar los equipos con las características antes mencionadas, además de interrogar utilizando, donde exista la posibilidad, la red WAN. 12.1.2

Códigos de función

El protocolo de comunicación Modbus PEMEX debe soportar un subconjunto de códigos de función del Modbus estándar para facilitar el requerimiento de poleo de información y envío de instrucciones digitales y puntos de ajuste. La estructura de los registros para cada una de las unidades remotas de campo deben ser configurados para ser compatibles a las tablas de la base de datos del SCADA ―Host‖, de esta forma, es posible la comunicación con varios tipos de RTU´s o computadores de flujo. Por lo que se debe tener los siguientes códigos de función en el Protocolo Modbus PEMEX para soportar la funcionalidad de la aplicación de Medición Electrónica del Sistema SCADA:

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CODIGO DE FUNCION 01 02 03 04 05 06 15 16

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DESCRIPCIÓN Lectura de ―STATUS‖ de Salida ―Read output status‖. Lectura de ―STATUS‖ de Entrada ―Read input status‖. Lectura de Registro de Datos Múltiple ―Read holding registers‖. Lectura de Registro de Entrada ―Read input registers‖. Forzar la Bobina Sencilla ―Force single coil‖. Escritura de Registro de Datos Sencillos ―Preset single register‖. Bobina Multiple‖Forcemultiplecoils‖. Escritura de Registros de Datos Múltiple ―Preset múltiple registers‖.

La especificación del protocolo de comunicación Modbus PEMEX extiende los códigos de función 03, 06 y 16 con las siguientes funcionalidades. Código de Función 03.    

Obtención de datos históricos desde los dispositivos de campo. Obtención de variables en tiempo real. Obtención de parámetros y datos de configuración actual desde los dispositivos de campo. Obtención de eventos y/o alarmas históricas de medición desde los dispositivos de campo.

Código de Función 06/16  Descarga de parámetros y datos de configuración a los dispositivos de campo.  Envío desde el ―host‖ el tiempo del sistema a los dispositivos de campo para la sincronización del tiempo. Sólo para datos históricos, un registro representa una colección de datos. En todos los otros casos, un registro representa un elemento de datos (entre otros, una lectura de presión). Todos los datos históricos, transmitidos desde los dispositivos de campo al ―host‖ son en el formato Punto Flotante IEEE754 o equivalente de 32-bit. Esto corresponde a 4 bytes. El orden de los bytes para un número de Punto Flotante es como sigue: Fecha (bytes) Modbus:

en

mensaje

Número (punto flotante)

Byte x+3 (high byte)

Byte x+2

Byte x+1

Byte x (low byte)

Bits 32 - 24

Bits 23 – 16

Bits 15 - 8

Bits 7 - 0

Los datos se deben obtener (poleados) de la RTU en bloques de registros contiguos. Una RTU puede tener varios bloques de registros definidos. Cada bloque o rango de registros debe ser poleado por su propia solicitud. Los valores analógicos y digitales se deben obtener de la RTU cuando son poleados. Las instrucciones tienen mayor prioridad que el poleo de datos. Para datos históricos solamente, un registro representa un arreglo de datos. En todos los otros casos un registro debe representar un elemento de datos (entre otros, una lectura de presión). Todos los datos históricos transmitidos desde dispositivos de campo hacia el servidor deben estar en formato de punto flotante IEEE 754: 2008 o equivalente de 32 bits. Esto corresponde a 4 bytes. El orden de bytes para un número de punto flotante debe ser así: S EEEEEEEE FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF Bit O l 89 31

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Dónde: S = bit de signo E = bits de exponente F = bits de fracción. Fecha (bytes) Modbus:

en

mensaje

Número (punto flotante)

Byte x+3 (high byte)

Byte x+2

Byte x+1

Byte x (low byte)

Bits 32 - 24

Bits 23 – 16

Bits 15 - 8

Bits 7 - 0

Ejemplo: bytes hexadecimales 41 20 00 00 = 10.00000 Formato de Fecha y Hora: El formato para la fecha es un número de punto flotante representando MMDDYY o dónde MM DD YY

= mes en el año 01 a 12. = día del mes 01 a (28, 29, 30 ó31) = año=00-99

Para: Si YY es menos de 70, entonces el año es 2000 + YY. Ejemplo, YY = 03 representan año 2003. Si YY es igual o mayor que 70, entonces: el año es 1900 + YY. Ejemplo, YY = 99 representan año 1999. El formato para el tiempo es un número de punto flotante representando HHMMSS. dónde: HH MM SS

= horas desde la media noche = 00 a 23 = minutos después de la hora = 00 a 59 = segundos después del minuto = 00 a 59

12.2

Asignación de registros y Apuntadores

12.2.1 Asignación de registros En la siguiente tabla se muestra el resumen de la asignación de registros para el protocolo de comunicación Modbus PEMEX.

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Ejemplo de asignación de registro: Rango del registro (decimal)

Tipo de Señal

0001 - 1000

Analógicos/Digitales

1001 -2000

Digitales

Asignado para Registros de datos históricos de punto flotante (medidores por hora/lote diario) recuperación / reconocimiento de Alarma y eventos (0032). Datos digitales de tiempo real.

2001 - 3000 3001 -4000 4001 - 5000 5001 - 6000 6001 - 7000

Digitales

7001 - 7599

Analógicos

Apuntadores a registros históricos actuales (6100— 6300 aproximadamente). Número de eventos no reconocidos (6301). Datos de punto flotante de tiempo real.

7600 - 7999

Analógicos

Eventos.

8001 - 9000

Analógicos

9999 – 10000

12.2.2

Carga / Descarga de datos de calidad. Carga / Descarga de datos de configuración (AGA, API o equivalentes). Sincronización de tiempo.

Asignación de Apuntadores

En la siguiente tabla se muestra un ejemplo de la asignación de apuntadores para el protocolo de comunicación Modbus PEMEX. Número de Registro

Descripción

Modbus 6201 6202 6203 6204 6205 6206 6207 6208 – 6220 6221 6222 6223 6224 6225 6226 6227 6228 – 6240

Apuntador de registro diario del medidor de líquidos actual – medidor #1.

Reservado.

Apuntador de registro horario del medidor de líquidos actual – medidor #1.

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12.2.3

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Ejemplificación de recuperación de información de medición

El ejemplo dado es para MEDIDOR #1 recuperación horaria de registro 761 (Hex O2BD) registró número 10 (Hex DA) para la dirección de dispositivo 04: ―Host Poll‖ Dirección

Código de función

Reg inicial Byte alto

Reg inicial Byte bajo

Núm. Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

02

BD

00

0A

HH

LL

Alarmas

…

No.de Producto

03

Identificación del medidor

04

Núm. de bytes

Identificador del computador de flujo

Código de función

Hora

Dirección

Fecha

Respuesta del dispositivo de campo (ejemplo de NG)

CRC Alto

CRC Bajo

HH

LL

Después de recibir la pregunta solicitada, el dispositivo de campo debe empacar los datos del registro de datos para el medidor #1 en un mensaje de respuesta de Modbus y transmitir el mensaje al servidor ―host‖. Los DATOS analógicos de tiempo real están en Formato IEEE754 o equivalente de punto flotante de 32 bits. Comando para la recuperación de datos históricos de medición por lote para el medidor # 1 (781) y el formato de mensaje de respuesta se describe con el ejemplo: Poleo ―P0LL‖ Dirección

Código de Función

Reg inicio Byte alto

Reg inicial Byte bajo

Núm. Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

02

D1

00

0A

HH

LL

Alarmas

…

No. deProducto

03

Identificación del medidor

04

Núm. de bytes

Identificador Del computador de flujo

Código de función

Hora

Dirección

Fecha

Respuesta

CRC Alto

CRC Bajo

HH

LL

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Después de recibir la respuesta a la pregunta solicitada, el dispositivo de campo colocará los registros por lote de medición correspondientes al medidor #1 dentro del mensaje de respuesta Modbus PEMEX y debe transmitir el mensaje al ―host‖ (Sistema SCADA). 12.2.4 Carga “upload” de configuración El ejemplo dado es para Carga ―upload‖ de configuración API o equivalente de MEDIDOR #1 empezando en registro 8761 (Hex 2199), para 11 registros (Hex 0B), para la dirección de dispositivo 04: ―HOST POLL‖ Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

Núm Reg. Byte alto

Núm Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

21

99

00

0B

HH

LL

CRC Alto

CRC Bajo

Volumen del Probador 20° C

. Volumen del Probador a 60° F

.

Suspensión de lote

Fin de lote

. Inicio de lote

.

.

03

ID medidores

Código de función

04

ID sistema de transporte

Dirección

La Respuesta del dispositivo de campo

HH

LL

Después de recibir la pregunta solicitada, el dispositivo de campo debe empacar los DATOS del registro de configuración AGA o equivalente, API o equivalente para el Medidor #1 en un mensaje de respuesta de Modbus y debe transmitir el mensaje al servidor. Para descargar los DATOS de configuración de AGA o equivalente, API o equivalente el servidor ―host‖ arma los DATOS de configuración de AGA o equivalente, API o equivalente en un mensaje de Modbus. El servidor especifica también el código de función 16 (Hex 10), un número de registro y el número de registros. El dispositivo de campo debe actualizar el registro de configuración de AGA o equivalente, API o equivalente para el medidor direccionado por los registros. Los DATOS de configuración AGA o equivalente, API o equivalente transmitidos entre servidor ―host‖ y dispositivo de campo deben estar en formato IEEE754o equivalente de punto flotante de 32 bits. 12.2.5 Descarga “Download” de configuración API o equivalente El ejemplo dado es para recuperación de configuración AGA o equivalente, API o equivalente de MEDIDOR #1 de registro 8601 (Hex 2199) para 11 registros (Hex 0B), para la dirección de dispositivo 04: ―Download Request‖.

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.

CRCBajo

.

CRCAlto

Núm. Reg. Byte bajo 0B

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Volumen del Probador a 60° F Volumen del Probador 20° C

Núm. Reg. Byte alto 00

Rev. 0

Suspensión de lote

Reg Inicial Byte bajo 99

Fin de lote

Reg Inicial Byte alto 21

.

Inicio de lote

Código de función 16

ID sistema de transporte

Dirección 04

Núm. de bytes

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HH

LL

Respuesta del dispositivo de campo. Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

Núm. Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

16

21

99

00

0B

HH

LL

Los DATOS de configuración API o equivalente transmitidos entre servidor ―host‖ y dispositivo de campo están en Formato IEEE754o equivalente de punto flotante de 32 bits. 12.3

Sincronización de tiempo de Modbus.

El servidor de tiempo real del SCADA, sincroniza el tiempo con el dispositivo de campo enviando un pedido de sincronización de tiempo ―synchronization request‖ al dispositivo de campo. La tabla siguiente define un ejemplo del registro para la sincronización de tiempo: Registro Modbus 9999 - 10000

Descripción Sincronización de tiempo

Comentario Registros de tiempo son de lectura y escritura.

El servidor recupera el tiempo de sistema del dispositivo de campo mandando un código de función 03. En la respuesta al código de función 03 de Modbus, el dispositivo de campo incluye los valores de ‗Fecha‘ y ‗Hora‘ representando el tiempo de dispositivo de campo. El ejemplo dado es para leer el tiempo del dispositivo en registro 9999 (Hex 270F) para la dirección de dispositivo 04: ―Host Poll‖ para el Tiempo Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

Núm.Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

27

0F

00

02

HH

LL

Respuesta del dispositivo de campo Dirección

Código de función

Núm. de Bytes

Fecha

Hora

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

08

MMDDYY

HHMMSS

HH

LL

Para sincronizar tiempo, el servidor ―host‖ recupera su tiempo de sistema, lo convierte a dato de tiempo, y lo arma en un mensaje Modbus. El servidor debe especificar también el código de función 16 (Hex 10), y el

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número de registro de sincronización de tiempo, y el número de registros (=2). Después que recibir el pedido, el dispositivo de campo actualiza su tiempo de sistema. El dispositivo de campo manda una respuesta al servidor. El ejemplo dado es para la sincronización de tiempo de dispositivo de campo en registro 9999 (Hex 270F) para la dirección de dispositivo 04: ―Download Request‖ del Servidor Dirección

Código de función

04

10

Reg Inicial Reg Inicial Núm. Reg. Núm. Reg. Num Byte alto Byte bajo Byte alto Byte bajo Bytes 27

0F

00

02

08

Fecha

Hora

MMDDYY

HHMMSS

CRC CRC Alto Bajo HH

LL

Respuesta del dispositivo de campo Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

Núm. Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

10

27

0F

00

02

HH

LL

Los DATOS de sincronización de tiempo transmitidos del servidor ―host‖ al dispositivo de campo están en Formato IEEE754 o equivalente de punto flotante de 32 bits. 12.4

Recuperación y reconocimiento de Eventos Históricos /Alarmas de Modbus

El dispositivo de campo retiene una cantidad ya definida de eventos en un registro intermedio ―buffer‖ interno. Las auditorías y alarmas se integran en este registro intermedio según el tiempo de ocurrencia. Para recuperar los eventos / alarmas, el servidor ―host‖ lee como ejemplo el registro 6301 que indica el número de los eventos que no han sido reconocidos. Si el número recuperado en el registro es mayor que cero, entonces esos eventos se recuperan. El servidor envía entonces un reconocimiento al dispositivo de campo. La tabla siguiente define los registros para eventos / alarmas: Registro Modbus

Descripción

0032

Recuperación de Evento / Alarma y reconocimiento.

6301

Número de eventos no reconocidos.

12.4.1 Recuperación de Alarmas / Eventos Históricos Los eventos históricos / alarmas se recuperan usando el código de función Modbus 03 con el registro dedicado número 32 (Hex 20). El valor de ‗número de registros‘ se debe incluir en el mensaje, pero es ignorado por el dispositivo de campo. ―Host Poll‖ Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

Núm. Reg. Byte alto

Núm. Reg. Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

03

00

20

00

0B

HH

LL

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Respuesta del dispositivo de campo Dirección

Código de función

04

03

Núm. de Bytes

DATOS

………….

DATOS

CRC Alto

CRC Bajo

HH

LL

Después de recibir la pregunta solicitada, el dispositivo de campo debe empacar los datos del evento / alarma desde el registro intermedio interno ―buffer‖, y lo envía en un mensaje de respuesta Modbus y debe transmitir el mensaje al servidor. Los campos de datos en el mensaje de la respuesta debe tener tantos registros en el formato siguiente cuantos quepan en un mensaje Modbus. Los registros para eventos históricos deben estar en uno de los dos formatos según lo definido por el código del mapa de bits de eventos. Si el Bit 9 del código de eventos es 1 entonces el evento debe ser un ―evento de cambio por operador‖ (o evento del cambio de valor). Si el Bit 9 del código del evento es 0 entonces el evento debe ser una alarma. 12.4.2 Reconocimiento de Alarmas / Eventos Históricos Para reconocer los eventos históricos / alarmas, el servidor ―host‖ debe usar un código estándar Modbus Booleano de función de escritura 05, con el número de registro 32 (Hex 20). El valor ‗DATOS‘ en el mensaje debe ser 1. El dispositivo de campo debe limpiar el log de eventos (sólo borra los eventos que han sido transmitidos al servidor). Los eventos que han ocurrido desde que el último ―Event Request‖ no se borran. ―HOST Poll‖ Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

DATOS Byte alto

DATOS Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

05

00

20

00

01

HH

LL

Respuesta del dispositivo de campo Dirección

Código de función

Reg Inicial Byte alto

Reg Inicial Byte bajo

DATOS Byte alto

DATOS Byte bajo

CRC Alto

CRC Bajo

04

05

00

20

FF

00

HH

LL

Después de recibir el reconocimiento, el dispositivo de campo debe fijar su apuntador de eventos al próximo paquete de eventos. Después que un apuntador de eventos ha sido actualizado, el servidor no debe volver a tomar el paquete previo. 12.5

Registro Modbus para sondeo “Polling” de Tiempo Real

En el dispositivo de campo, los números siguientes de registro se deben usar para la recuperación de DATOS de tiempo real de medidor. El servidor debe sondear los DATOS usando el código de función 03 en un mensaje estándar Modbus. La respuesta del dispositivo de campo debe ser una respuesta Modbus estándar. Los DATOS analógicos de tiempo real deben estar en Formato IEEE754 o equivalente de punto flotante de 32 bits. Los DATOS digitales de tiempo real deben ser bits empacados ―packed bits‖ como en Modbus estándar.