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Tarea 13 Redes de Comunicación Industrial
Tarea 13 Redes de Comunicación Industrial
Tarea 13 Redes de Comunicación Industrial
CAMPUS TEQUILA ca
Espero que este post te ayude a resolver tus dudas y obtengas una mejor visión
de este tipo de comunicaciones en la industria.
Estas redes, que pueden ser LAN (Local Area Network, que se utiliza en un área
limitada) o WAN (Wide Area Network, que se utiliza como sistema global),
permiten comunicar grandes cantidades de datos utilizando un número limitado
de canales.
Las redes industriales también han llevado al origen de la implementación de
varios protocolos de comunicación entre controladores digitales, dispositivos
de campo, varias herramientas de software relacionadas con la automatización
y también los sistemas externos.
A medida que los sistemas de automatización industrial se vuelven complejos
y grandes con más dispositivos de automatización en la zona de control, hoy en
día, la tendencia es hacia estándares de Interconexión de Sistemas
Abiertos (OSI) que permiten interconectar y comunicar cualquier par de
dispositivos de automatización de manera confiable, independientemente del
fabricante.
Con los avances en la tecnología digital, la tecnología de bus de campo está
dominando ahora el campo de la automatización, ya que proporciona una
facilidad de comunicación multipunto que resulta rentable y ahorra cable de
comunicación.
En el caso del sistema de bus de campo, dos hilos son suficientes para muchos
dispositivos que pertenecen al mismo segmento. Este resultado, que supone un
enorme ahorro de cable, es rentable. Profibus y Foundation Field Bus son las
dos tecnologías de bus de campo más utilizadas en el campo de la
automatización de procesos.
Nivel de dispositivo:
Este nivel más bajo consiste en dispositivos de campo tales
como sensores y actuadores de procesos y máquinas. La tarea de este nivel
es transferir la información entre estos dispositivos y elementos técnicos de
proceso como los PLC. La transferencia de información puede ser digital,
analógica o híbrida. Los valores medidos pueden permanecer durante más
tiempo o durante un período corto.
Con el fin de proporcionar comunicación a nivel de campo, se utilizan con
frecuencia los métodos de comunicación serie punto a punto, con un bucle de
corriente de 4-20 mA. Estas redes están formadas por cables multihilo en
paralelo como medio de transmisión.
Los estándares de protocolo de comunicación serie comunes utilizados en este
nivel incluyen RS232, RS422 y RS485. Hay muchas otras redes de
comunicación disponibles a nivel de campo que se caracterizan por diferentes
factores como el tiempo de respuesta, el tamaño de los mensajes, etc.
Nivel de control:
Este nivel consiste en controladores industriales tales como PLCs, unidades
de control distribuidas y sistemas informáticos. Las tareas de este nivel
incluyen la configuración de dispositivos de automatización, la carga de datos de
programa y datos de variables de proceso, el ajuste de variables de set, la
supervisión de control, la visualización de datos de variables en HMI, el archivo
histórico, etc.
Por lo tanto, este nivel requiere características como tiempo de respuesta corto,
transmisión a alta velocidad, longitudes de datos cortas, sincronización de
máquinas, uso constante de datos críticos, etc.
Las redes de área local (LAN) se utilizan como redes de comunicación a este
nivel para lograr las características deseadas. Ethernet con protocolo TCP/IP se
utiliza principalmente como red de nivel de control para conectar unidades de
control a ordenadores.
Además, esta red actúa como un bus de control para coordinar y sincronizar
entre varias unidades de control. Algunos buses de campo también se utilizan
en este nivel como buses de control como Profibus y ControlNet.
Nivel de información:
Es el nivel superior del sistema de automatización industrial el que recoge la
información de su nivel inferior, es decir, el nivel de control. Se trata de grandes
volúmenes de datos que no se utilizan constantemente y que no son críticos en
cuanto al tiempo.
Existen redes a gran escala a este nivel. Por lo tanto, las WAN Ethernet se
utilizan comúnmente como redes de nivel de información para la planificación de
fábricas y el intercambio de información de gestión. A veces, estas redes pueden
conectarse a otras redes industriales a través de pasarelas.
Arquitectura de una Red de Comunicación Industrial
Comunicación Serial
La comunicación serie es el sistema de comunicación básico que se proporciona
para cada controlador o PLC. Esta comunicación se implementa utilizando
estándares de protocolo como RS232, RS422 y RS485. El acrónimo
RS significa Estándar Recomendado, que especifica las características de
comunicación en serie en términos de características eléctricas, mecánicas y
funcionales.
Las interfaces de comunicación serie están incorporadas en la CPU o en el
módulo de proceso o pueden ser un módulo de comunicación separado. Estas
interfaces RS se utilizan principalmente para transferir datos a una alta velocidad
de transmisión de datos entre un PLC y el dispositivo remoto.
Un ejemplo de estos interfaces son los lectores de códigos de barras, los
terminales de operador y los sistemas de visión.
DeviceNet
Se trata de una red de nivel de dispositivo abierto basada en tecnología
CAN. Está diseñada para interconectar dispositivos de nivel de campo (tales
como sensores, interruptores, lectores de códigos de barras, pantallas de panel,
etc.) con controladores de nivel superior (tales como un PLC) con una adopción
única del protocolo CAN básico. Puede soportar hasta 64 nodos y 2048
dispositivos en total.
Reduce el coste de la red al integrar todos los dispositivos en un cable de cuatro
hilos que transporta tanto datos como conductores de energía. La alimentación
de la red permite que los dispositivos se alimenten directamente desde la red y,
por lo tanto, reduce los puntos de conexión físicos.
ControlNet
Se trata de una red de control abierta, que utiliza el protocolo industrial
común (CIP) para combinar la funcionalidad de una red peer-to-peer (red de
pares) y una red de E/S, proporcionando un rendimiento de alta velocidad.
Esta red es la combinación de Data Highway Plus (DH+) y E/S remotas. Se
utiliza para la transferencia de datos en tiempo real de datos críticos para el
tiempo, así como de datos no críticos para el tiempo, entre E/S o procesadores
de la misma red.
Puede comunicar hasta un máximo de 99 nodos con una velocidad de
transferencia de datos de cinco millones de bits por segundo. Fue diseñado para
ser utilizado tanto a nivel de dispositivo como de campo en sistemas de
automatización industrial. Proporciona redundancia de medios y comunicación
en todos los nodos de la red.
Modbus
Es un protocolo de sistema abierto que puede funcionar en una variedad de
capas físicas. Es el protocolo más utilizado en aplicaciones de control
industrial. Es una técnica de comunicación en serie que proporciona una
relación maestro/esclavo para la comunicación entre dispositivos conectados en
red. Puede ser implementado en cualquier medio de transmisión, pero más
comúnmente utilizado con RS232 y RS485.
El Modbus serial con RS232 o RS485 (como capas físicas) facilita la conexión
de dispositivos Modbus al controlador (como un PLC) en una estructura de bus.
Puede comunicarse entre un maestro y varios esclavos, hasta 247 con una
velocidad de transmisión de datos de 19,2 kbits/s.
Una nueva versión de Modbus TCP/IP utiliza Ethernet como capa física que
facilita el intercambio de datos entre los PLC en diferentes redes. Con
independencia del tipo de red física, facilita un método de acceso y control de un
dispositivo por otro.
Profibus
Es una de las redes de campo abierto más conocidas y ampliamente
implementadas. Estas redes se utilizan principalmente en los campos de
la automatización de procesos y de la automatización de fábricas.
Es más adecuado para tareas de comunicación complejas y aplicaciones en las
que el tiempo es un factor crítico. Existen tres versiones diferentes de
Profibus: Profibus-DP (Periferia Descentralizada), Profibus-
PA (Automatización de Procesos) y Profibus-FMS (Especificación de Mensajes
de Bus de Campo).