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• GUSTAVO

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2015  

 

     

     

                       

REDES INDUSTRIALES

CONTENIDO PIRÁMIDE DE LAS COMUNICACIONES ............................................................... 2 Nivel de Oficina .................................................................................................... 3 Nivel de Planta ..................................................................................................... 3 Nivel de Célula ..................................................................................................... 3 Nivel de Campo.................................................................................................... 4 PROFIBUS .............................................................................................................. 5 MODBUS................................................................................................................. 6 Modos de Transmisión del MODBUS .................................................................. 6 DEVICENET ............................................................................................................ 7 ETHERNET ............................................................................................................. 8 CONTROLNET........................................................................................................ 9 CARACTERÍSTICAS ........................................................................................... 9                         

PIRÁMIDE DE LAS COMUNICACIONES La necesidad de comunicación no se restringe sólo a la producción, sino que otros los departamentos de las empresa pueden participar en una red de comunicaciones para permitir el control global del sistema. Y para ello se establece un sistema jerarquizado que delimita las labores específicas de cada nivel por medio de una pirámide.

 

Nivel de Oficina      Ordenadores 

 

Ethernet 

   

Nivel de Planta  Sistema SCADA 

Profinet / Ethernet 

   

Nivel de Célula  PLC – HMI ‐ Robot 

Profibus / Profinet 

    Nivel de Campo    Sensores ‐ EV 

ASi

   

Cada uno de los niveles, además de llevar a cabo sus labores específicas, realiza un tratamiento y filtrado de la información que es transmitida en sentido ascendente o descendente y horizontalmente por la pirámide, con lo que se limitan los flujos de información a los estrictamente necesarios para cada nivel. Esta clasificación permite comprender el área de destino de una red o, a la inversa, dada una necesidad, hacerle corresponder una lista de redes adecuadas

Nivel de Oficina Para redes de oficina, contabilidad y administración, ventas, gestión de pedidos, almacén, etc. El volumen de información intercambiada es muy alto, y los tiempos de respuesta no son críticos.

Nivel de Planta Para interconectar módulos y células de fabricación entre sí y con departamentos como diseño o planificación. Suele emplearse para el enlace entre las funciones de ingeniería y planificación con las de control de producción en planta y secuenciamiento de operaciones.

Nivel de Célula Para interconectar dispositivos de fabricación que operan en modo secuencial como Robots, Máquinas de control numérico (CNC), Autómatas programables (PLC), Vehículos de guiado automático (AGV). Las características deseables en estas redes son: Gestionar mensajes cortos eficientemente, capacidad de manejar

tráfico de eventos discretos, mecanismos de control de error (detectar y corregir), posibilidad de transmitir mensajes prioritarios, bajo coste de instalación y de conexión por nodo, recuperación rápida ante eventos anormales en la red y alta fiabilidad.

Nivel de Campo Para sustituir cableado entre sensores-actuadores y los correspondientes elementos de control. Este tipo de buses debe ser de bajo coste, tiempo real, permitir la transmisión serie sobre un bus digital de datos con capacidad de interconectar controladores con todo tipo de dispositivos de entrada-salida, sencillos, y permitir controladores esclavos inteligentes. Además, deben gestionar mensajes cortos eficientemente, tener capacidad de manejar tráfico de eventos discretos, poseer mecanismos de control de error (detección y corrección), transmitir mensajes prioritarios, tener un bajo coste de instalación y de conexión por nodo, poder recuperarse rápidamente de eventos anormales en la red y responder rápidamente a los mensajes recibidos.

Fig. 4 Módulo ASi de 2 entradas/2 salidas genérico

PROFIBUS PROFIBUS es un estándar de red de campo abierto e independiente de proveedores, donde la interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos, fabricación y automatización predial. Este estándar es garantizado según los estándares EN 50170 y EN 50254. Desde enero de 2000, el PROFIBUS está fuertemente establecido con el IEC 61158. El IEC 61158 se divide en siete partes, de números 61158-1 a 61158-6, con las especificaciones del modelo OSI. Esa versión, que fue ampliada, incluyó el DPV2. En todo el mundo, los usuarios pueden ahora tener como referencia un estándar internacional de protocolo, cuyo desarrollo busco y aún busca la reducción de costos, flexibilidad, confianza, orientación hasta el porvenir, posibilitar las más variadas aplicaciones, interoperabilidad y múltiples proveedores.

Figura 1 – Comunicación Industrial Profibus.  

MODBUS El MODBUS es un protocolo de comunicación serial basado en el modelo maestro/esclavo, a la fecha es un estándar de facto, es público, muy seguro, no requiere licencias y su implementación es relativamente fácil en dispositivos electrónicos,

por

ejemplo

nuestros

ingenieros,

usan

el

microcontrolador

PIC16F648A programado para responder comandos MODBUS, esas son algunas de las razones por las que goza de muchísima aceptación, además de que tiene más de 30 años en la industria.

           

Modos de Transmisión del MODBUS Los modos de transmisión definen como se envían los paquetes de datos entre maestros y esclavos, el protocolo MODBUS define dos principales modos de transmisión: 

MODBUS RTU (Remote Terminl Unit). La comunicación entre dispositivos se realiza por medio de datos binarios. Esta es la opción más usada del protocolo y es la que se implementó en nuestras tarjetas.



MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange). La comunicación entre dispositivos se hace por medio de caracteres ASCII.

   

DEVICENET DeviceNet es una red digital, multi-punto para conexión entre sensores, actuadores y sistemas de automatización industrial en general. Esta tecnología fue desarrollada para tener máxima flexibilidad entre los equipos de campo e interoperabilidad entre diferentes fabricantes. La tecnología DeviceNet es un estándar abierto de automatización con el objetivo de transportar 2 tipos principales de información: Datos cíclicos de sensores y actuadores, directamente relacionados al control Datos no cíclicos indirectamente relacionados al control, como configuración y diagnóstico Los datos cíclicos representan la información intercambiada periódicamente entre el equipo de campo y el controlador. Por otro lado, los no cíclicos son informaciones intercambiadas eventualmente durante la configuración o diagnóstico del equipo de campo. Una red DeviceNet puede tener hasta 64 dispositivos donde cada dispositivo ocupa un nodo en la red, direccionados de 0 a 63. Cualquier de ellos puede ser utilizado. No hay ninguna restricción para el uso de ellos, aunque el uso de los 63 no es recomendable, ya que se utiliza para la puesta en marcha. Un ejemplo de red DeviceNet se muestra en la figura siguiente.

               

ETHERNET Ethernet es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por detección de la onda portadora y con detección de colisiones. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI. Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomados como sinónimos.

Los elementos de una red Ethernet son: tarjetas de red, repetidoras, concentradoras, puentes, los conmutadores, los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: equipo terminal de datos (DTE) y equipo de comunicación de datos (DCE). Los DTE son dispositivos de red que generan el destino de los datos: los PC, routers, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por ejemplo: un módem o una tarjeta de interfaz.

CONTROLNET ControlNet es una red de alta velocidad en tiempo real tanto para transmitir datos de I/O en un tiempo crítico como para transmitir mensajes. Incluye acciones de carga/descarga de programas, configuración de datos y mensajes punto a punto (peer-to-peer), en un solo medio físico. La velocidad de transmisión de ControlNet es de 5 Mbits/s tanto para el control como datos. Además permite múltiples consoladores para el control de I/O utilizando el mismo cable. Esta red permite una ventaja sobre otras redes, que consiste en permitir un solo máster en una sola red, permitiendo también múltiples entradas como para los datos punto a punto (peer-to-peer), de esta forma reduce el tráfico en la red incrementando el rendimiento del sistema.

CARACTERÍSTICAS Velocidad de 5 Mbits/s. Permite 99 nodos de conexión Cada segmento puede cubrir distancias de hasta 1 000 m El medio de transmisión utilizado puede ser cable coaxial o fibra óptica La cantidad de información enviada es de 510 bytes