Buses Y Protocolos De Comunicacion

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la dEfensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Núcleo Carabobo – Extensión Guacara

Cátedra: Instrumentación Virtual

Ingeniería Electrónica

Integrantes:

C.I. V-13.088.252 Márquez Emerson

C.I. V-18.060.301 Fernández Yean

C.I. V-18.142.869 Parra Nelson

C.I. V-18.167.614 Gutierrez Ever

C.I. V-18.763.444 Aular Wesly

Sección:

G-001-N

Guacara, julio de 2.011

4.1 Definición y características de los diferentes buses de interconexión entre dispositivos digitales y el PC: PCI, RS232, RS485, USB, Ethernet.

REDES INDUSTRIALES

Las redes de comunicaciones industriales son aquellas que permiten interconectar los equipos de una planta o sistema en una aplicación común, bajo protocolos de red especial.

JERARQUIAS DE REDES

Las redes industriales están normalizadas sobre 3 niveles de jerarquía, cada nivel o jerarquía permite la conexión de diferentes tipos de equipos con sus propias características comunes de compartir la información.

Figura 1 Jerarquización de las Redes Industriales

NIVEL DE INFORMACIÓN: Es el nivel más alto de la red y está destinado a una computadora central o servidor que procesa el comportamiento de la producción en la planta y permite operaciones de monitoreo estadístico de la misma, siendo implementado, por lo general, con un software gerencial (MIS). La norma Ethernet, operando con el protocolo TCP/IP, es lo que más se utiliza en este nivel.

NIVEL DE CONTROL: Es el nivel intermedio de la red. Es la red central localizada en la planta, que incorpora los PLCs, DCSs y PCs. En este nivel, la información debe moverse en tiempo real para garantizar la actualización de los datos en el software que se encarga de la supervisión de la aplicación.

NIVEL DE ENTRADA/SALIDAD: El nivel más de la red, se refiere generalmente, a las conexiones físicas de la red de los dispositivos de ent rada y/o salida discretos. Este nivel de red conecta los equipos de bajo nivel entre las partes físicas y las de control. En este nivel se encuentran los sensores discretos, contactores y bloques de E/S.

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

La comunicación industrial se ha venido realizando mediante una conexión física (cable) que conecta exclusivament e cada sensor o cada actuador a su equipamiento de control, donde la información se transmite por una señal analógica (generalmente 4-20 mA).

La comunicación digital, soportada por componentes de hardware y software, ha permitido implementar prestaciones de gran trascendencia en el diseño de los sistemas de automatización de plantas, pudiéndose mencionar: economía de cableado, programación a distancia de los dispositivos de campo, recibir información de diagnóstico, distribuir funciones de control entre los dispositivos (real control distribuido), facilidades de sustitución y modularidad, disponibilidad de información para mantenimiento predictivo, etc. La distribución de funciones hace más confiable al sistema y disminuye el costo de los tradicionales dispositivos de control centralizados como PCs o PLCs, disminuyendo sus capacidades de procesamiento y memoria.

La comunicación industrial digital comprende un amplio rango de productos de hardware, software y protocolos para comunicación entre plataformas estándar de computación y dispositivos de automatización. La conexión física se realiza a través de interfaces series normalizadas por la EIA, tal como RS-232, RS-422 o RS-485.

La RS-232 está limitada por la distancia de conexión y velocidad. También esta limitada a la conexión punto a punto entre PC y dispositivos informáticos como modem, mouse, etc.

La RS-422 trabaja en forma diferencial con las líneas que transmite y recibe, el circuito tiene solo dos hilos sin que exista una línea de masa común. Los unos y ceros lógicos se establecen en función de la diferencia de tensión entre ambos conductores del circuito. Resulta una interfase serial con una gran inmunidad al ruido y una mayor distancia de conexión a los dispositivos, preferible a la interfaces serie RS-232 para operar en las condiciones difíciles que siempre se presentan en los entornos industriales.

La RS-485 es una leve modificación de la RS-422, redefiniendo características eléctricas para asegurar un nivel de tensión adecuado a la máxima carga , incrementándose el número de dispositivos de 10 a 32; los que se conectan en paralelo a los dos conductores, sin necesidad de módem. Con esta capacidad y una alta inmunidad al ruido se pueden crear redes de disposit ivos de adquisición de datos y control, conectados a una simple puerta serie RS-485 de un PC.

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

El protocolo constituye el conjunto de reglas y convenciones entre entes comunicantes. El objetivo es establecer una conexión entre DTE, identificando el emisor y el receptor, asegurando que todos los mensajes se transfieran correctamente, controlando toda la transferencia de información.

HART (Highway Addressable Remote Transducer)

Es un protocolo de fines de 1980, que proporciona una señal digital que se superpone a la señal analógica de medición en 4-20 mA. Permite conectar varios dispositivos sobre un mismo cable o bus (Mult idrop), alimentación de los disposit ivos, mensajes de diagnósticos y acceso remoto de los datos del dispositivo, sin afectar la señal analógica de medición. La mayor limitación es su velocidad (1200 baudios), normalmente se pueden obtener 2 respuestas por segundo. La alimentación se suministra por el mismo cable y puede sopor tar hasta 15 dispositivos.

MODBUS.

Es un protocolo utilizado en comunicaciones vía modem radio, para cubrir grandes distancia a los dispositivos de medición y control, como el caso de pozos de petróleo, gas y agua . Velocidad a 1200 baudios por radio y mayores por cable.

DEVICENET

DeviceNet se centra en la capacidad de intercambio de los dispositivos a bajo costo, dispositivos simples usados a menudo en aplicaciones en la industria como los switches, los sensores fotoeléctricos, los arrancadores del motor, los programas de lectura de clave de barras, los mecanismos impulsores variables de la frecuencia, y los interfaces del operador.

Características:

- Topología física de tipo Basic trunkline-dropline.

- Hasta 64 direcciones de nodos en una sola red.

- Comunicación priorizada peer -to-peer basado en el esquema de arbitraje no destructivo de bits del protocolo CAN.

- Modelo Producto-consumidor para transferencia de datos.

- Distribución de señal y potencia por medio del mismo cable.

- Inserción de dispositivos sin necesidad de quitar la alimentación de la red.

- Diseño adicional opto-aislado t al que los dispositivos de potencia externos puedan compartir el cable del bus con dispositivos alimentados por el bus.

AS-i (Actuador Sensor - Interface)

Es un bus de sensores y actuadores binario y puede conectarse a distintos tipos de controladores lógico Programable (PLC), controladores numéricos o computadores (PC). El sistema de comunicación es bididireccional entre un maestro y nodos esclavos. Está limitado hasta 100 metros (300 metros con un repetidor) y pueden conectarse de 1 a 31 esclavos por segmentos.

El maestro AS-i interroga un esclavo por vez y para el máximo número tarda en total 5 mseg. Es un protocolo abierto y hay varios proveedores que suministran todos los elementos para la instalación. Constituye un bus de muy bajo costo para reemplazar el tradicional árbol de cables en paralelo.

ETHERNET INDUSTRIAL

La aceptación mundial de Ethernet en los entornos industriales y de oficina ha generado el deseo de expandir su aplicación a la planta . Ethernet utiliza el protocolo de enlace Carrier Sense/Multiple Access with Collision Detection. Transmite los paquetes de los datos en una red. Cada nodo de la red de Ethernet escucha dicha transmisión y verifica si es que está destinada a ella . El nodo que corresponde al direccionamiento de destino del paquete es el que responde. Si se detecta una colisión, el nodo detiene la transmisión e intenta nuevamente después de un período aleatorio determinado. Es importante entender que Ethernet define solamente la capa física y no el protocolo. Algunos ejemplos comunes de los protocolos de red usados para los sistemas de información de uso general son TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX, UDP, AppleTalk, SNMP, y LAT.

Ventajas:

- Muchas corporaciones que utilizan Ethernet para sus sistemas del negocio pueden aprovechar su infraestructura existente de Ethernet tanto para negocios como para sistemas de automatización en la fabricación.

- La mayoría de las PC tienen a Ethernet ya configurada, los sistemas operativos comunes trabajan con las tarjetas de Ethernet y TCP/IP.

- Los productos de Ethernet se producen comercialmente en volúmenes muy altos, que da lugar a costes más bajos.

- Usando subnets dedicados, se puede eliminar aplicaciones industriales de la red del dominio de la colisión

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