comunicaciones industriales

COMUNICACIONES

INDUSTRIALES

Redes computacionales

Conceptos de protocolos de comunicación industrial: ETHERNET Y PROTOCOLOS TCP/IP.

Conceptos de protocolos de comunicación industrial: RS232/485

Conceptos de protocolos de comunicación industrial: PROFIBUS

REDES COMPUTACIONALES

¿Que es una Red de Computadoras?

Una red de computadoras (también llamada red de ordenadores

o red informática) es un conjunto de equipos (computadoras y/o

dispositivos) conectados por medio de cables, señales, ondas o

cualquier otro método de transporte de datos, que comparten

información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y

servicios (acceso a internet, e-mail, chat, juegos).

REDES COMPUTACIONALESTIPOS DE REDES

LAN.

Una red de área local, red local o LAN (del inglés Local Area

Network) es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su

extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de

hasta 200 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión

de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas,

fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y

aplicaciones.


MAN.

Una red de área metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN, en

inglés) es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando

cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de

integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz

y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par

trenzado (MAN BUCLE), la tecnología de pares de cobre se posiciona

como una excelente alternativa para la creación de redes

metropolitanas, por su baja latencia (entre 1 y 50ms), gran estabilidad

y la carencia de interferencias radioeléctricas, las redes MAN BUCLE,

ofrecen velocidades de 10Mbps, 20Mbps, 45Mbps, 75Mbps, sobre

pares de cobre y 100Mbps, 1Gbps y 10Gbps mediante Fibra Óptica.


WAN.

Una Red de Área Amplia (Wide Area Network o WAN, del inglés), es un

tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos

100km hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un

continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería Internet o cualquier

red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros.

Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa

particular y son de uso privado, otras son construidas por los

proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.


Cuentan con una infraestructura basada en nodos de conmutación

que llevan a cabo la interconexión por los que además fluyen un

volumen apreciable de información de manera continua. También se

dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de

información que por ellas circula proviene de diferentes lugares,

siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo

para transmitir información de un lugar a otro. La velocidad a la que

circulan los datos por las redes WAN suele ser menor que la que se

puede alcanzar en las redes LAN. Además, las redes LAN tienen

carácter privado, pues su uso está restringido normalmente a los

usuarios miembros de una empresa, o institución, para los cuales se

diseñó la red.

REDES COMPUTACIONALESEL MODELO DE REFERENCIA OSI

1 Introducción

En los inicios de la informática y de las telecomunicaciones el diseño

de un ordenador o de una red era algo tan complejo que no se

tomaba en consideración la compatibilidad con otros modelos de

ordenadores o de redes. Las redes y los protocolos se diseñaban

pensando en el hardware a utilizar en cada momento, sin tener en

cuenta la evolución previsible, ni por supuesto la interconexión y

compatibilidad con equipos de otros fabricantes. A medida que la

tecnología avanzaba y se mejoraba la red los programas de

comunicaciones tenían que ser reescritos para utilizarlos con el nuevo

hardware.


La primera arquitectura de redes fue anunciada por IBM en 1974 y se

llamó SNA (Systems Network Architecture). La arquitectura SNA se

basa en la definición de siete niveles o capas, cada una de las cuales

ofrece una serie de servicios a la siguiente. Cada capa puede

implementarse en hardware, software o una combinación de ambos.

SNA es una arquitectura altamente modular y estructurada. El modelo

de capas que utiliza ha sido la base de todas las arquitecturas de

redes actuales.


Las ideas básicas del modelo de capas son las siguientes:

La capa n ofrece una serie de servicios a la capa n+1.

La capa n sólo ``ve" los servicios que le ofrece la capa n-1.

La capa n en un determinado sistema sólo se comunica con su

homóloga en el sistema remoto (comunicación de igual a igual o

`peer-to-peer'). Esa ``conversación" se efectúa de acuerdo a una serie

de reglas conocidas como protocolo de la capa n.

Un protocolo de comunicación se puede definir también como un

conjunto de reglas y procedimientos que permite a los sistemas el

intercambio de información.


2 El modelo de referencia OSI

El modelo de referencia OSI (open system interconnection,

interconexión de sistemas abiertos) lo desarrolló la ISO (international

standard organisation) como una guía para definir un conjunto de

protocolos abiertos. Su finalidad es proporcionar una base común

para la coordinación en el desarrollo de normas destinadas a la

interconexión de sistemas, permitiendo a la vez situar las normas

existentes en la perspectiva del modelo de referencia global. Tiene

también como finalidad identificar los campos en los que se requiere

la elaboración y el perfeccionamiento de normas, así como mantener

la coherencia de todas las normas dentro de un marco común.


El modelo OSI tiene siete capas o niveles.

Los siete niveles que configuran el modelo OSI suelen

agruparse en dos bloques. Los tres niveles inferiores (físico,

de enlace, de red) constituyen el bloque de transmisión.

Son niveles dependientes de la red de conmutación

utilizada para la comunicación entre los dos sistemas. Por

el contrario, los tres niveles superiores (de sesión, de

presentación y de aplicación) son niveles orientados a la

aplicación y realizan funciones directamente vinculadas

con los procesos de comunicación. El nivel intermedio (de

transporte) enmascara a los niveles orientados a la

aplicación el funcionamiento detallado de los niveles

dependientes de la red.

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace de datos

1 Física

CONCEPTOS DE PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

INDUSTRIAL: ETHERNET Y PROTOCOLOS TCP/IP.

Generalidades sobre protocolos de comunicación industrial

Cada vez más necesaria la conexión entre dispositivos y equipos

(automatización, maniobra, etc.). Este intercambio de información

convierte a los aparatos individuales en sistemas conjuntos con una

mayor calidad en la conducción del proceso y el diagnóstico.




Los microprocesadores en los equipos de campo ha posibilitado su

integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre

las cuales figuran:

• Mayor precisión derivada de la integración digital de las mediciones

• Mayor y mejor disponibilidad de información de los dispositivos

• Diagnóstico remoto de componentes

Los buses de datos que permiten la integración de equipos digitales de

campo, reciben la denominación genérica de buses de campo.




Un bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos)

que simplifica la instalación y operación de máquinas y equipamientos

industriales utilizados en procesos de producción. El objetivo de un bus

de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos

de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de

corriente de 4-20mA. Típicamente son redes digitales, bidireccionales,

multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de

campo como PLCs, transductores, actuadores y sensores.

Hasta la fecha no existe un bus de campo universal.



Ethernet

Los medios físicos de Ethernet – el cable y los conectores utilizados por

los PCs en las oficinas, impresoras y demás dispositivos periféricos –

trabajan con una gama de protocolos de comunicación tales como IP

(Protocolo Internet), TCP (Protocolo de Control de Transmisión) y

muchos otros protocolos de envío de información por red. Estos tipos

de protocolos van muy bien en el ambiente de oficina. Permiten que

los usuarios compartan archivos, accedan a impresoras, envíen e-

mails, naveguen por Internet y realicen todo tipo de comunicación

normal en un ambiente de oficina.



Ethernet

Las necesidades en la fábrica son mucho más exigentes y demandan

la adecuación a algunos requerimientos especiales. Aquí los

controladores tienen que acceder a datos en los mismos sistemas

operativos, estaciones de trabajo y dispositivos I/O. En una situación

normal, los softwares dejan al usuario esperando mientras realizan su

tarea. Pero en planta todo es distinto. Aquí el tiempo es crucial y ello

requiere una comunicación en tiempo real. Parar un robot soldador o

la operación de rellenar una botella en su tiempo justo requiere un

ajuste de tiempo sumamente preciso, comparativamente a lo que se

exige para acceder a un archivo en un servidor remoto o navegar por

Internet.



Ethernet

Ethernet/IP es un protocolo de red en niveles, apropiado al ambiente

industrial. Es el producto acabado de cuatro organizaciones que

aunaron esfuerzos en su desarrollo y divulgación para aplicaciones de

automatización industrial: La Open DeviceNet Vendor Association

(ODVA), la Industrial Open Ethernet Association (IOANA), la Control Net

International (CI) y la Industrial Ethernet Association (IEA). Ese cometido

común demuestra hasta qué punto Ethernet/IP puede significar todo

un estándar tallado a la perfección para un vasto número de

dispositivos de automatización.


INDUSTRIAL: RS232/485.

¿Qué es la comunicación serial?

La comunicación serial es un protocolo muy común para

comunicación entre dispositivos que se incluía de manera estándar en

prácticamente cualquier computadora. La comunicación serial es

también un protocolo común utilizado por varios dispositivos para

instrumentación; existen varios dispositivos que incluyen un puerto RS-

232. Además, la comunicación serial puede ser utilizada para

adquisición de datos si se usa en conjunto con un dispositivo remoto

de muestreo.



¿Qué es la comunicación serial?

El concepto de comunicación serial es sencillo. El puerto serial envía y

recibe bytes de información un bit a la vez. Aun y cuando esto es más

lento que la comunicación en paralelo, que permite la transmisión de

un byte completo por vez, este método de comunicación es más

sencillo y puede alcanzar mayores distancias. Por ejemplo, la

especificación IEEE 488 para la comunicación en paralelo determina

que el largo del cable para el equipo no puede ser mayor a 20 metros,

con no más de 2 metros entre cualesquier dos dispositivos; por el otro

lado, utilizando comunicación serial el largo del cable puede llegar a

los 1200 metros.



¿Qué es RS-232?

RS-232 (Estándar ANSI/EIA-232) es el conector serial que había en las

PCs IBM y compatibles. Es utilizado para una gran variedad de

propósitos, como conectar un ratón, impresora o modem, así como

instrumentación industrial. Gracias a las mejoras que se han ido

desarrollando en las líneas de transmisión y en los cables, existen

aplicaciones en las que se aumenta el desempeño de RS-232 en lo

que respecta a la distancia y velocidad del estándar. RS-232 está

limitado a comunicaciones de punto a punto entre los dispositivos y el

puerto serial de la computadora. El hardware de RS-232 se puede

utilizar para comunicaciones seriales en distancias de hasta 50 pies



¿Qué es RS-422?

RS-422 (Estándar EIA RS-422-A) es el conector serial utilizado en las

computadoras Apple de Macintosh. RS-422 usa señales eléctricas

diferenciales, en comparación con señales referenciadas a tierra

como en RS-232. La transmisión diferencial, que utiliza dos líneas para

transmitir y recibir, tiene la ventaja que es más inmune al ruido y puede

lograr mayores distancias que RS-232. La inmunidad al ruido y la

distancia son dos puntos clave para ambientes y aplicaciones

industriales.



¿Qué es RS-485?

RS-485 (Estándar EIA-485) es una mejora sobre RS-422 ya que

incrementa el número de dispositivos que se pueden conectar (de 10

a 32) y define las características necesarias para asegurar los valores

adecuados de voltaje cuando se tiene la carga máxima. Gracias a

esta capacidad, es posible crear redes de dispositivos conectados a

un solo puerto RS-485. Esta capacidad, y la gran inmunidad al ruido,

hacen que este tipo de transmisión serial sea la elección de muchas

aplicaciones industriales que necesitan dispositivos distribuidos en red

conectados a una PC u otro controlador para la colección de datos.

El hardware de RS-485 se puede utilizar en comunicaciones seriales de

distancias de hasta 4000 pies de cable.


INDUSTRIAL: PROFIBUS.

PROFIBUS

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