investigacion 5 unidad- protocolos de comunicacion industrial

7/23/2019 Investigacion 5 Unidad- Protocolos de Comunicacion Industrial

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S. E. P. D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA

(ÁREA ELECTRÓNICA)

LABORATORIO DE INSTRUMENTACION

INVESTIGACION 5ª UNIDAD.

INTEGRANTES:

ASCENCIO ZEFERINORENE

CRUZ AVALOS ANDRES ESTEBAN

ESTRADA BAROAS CESAR OMAR

NOLASCO ROSAS VITALI

TREO RAMÍREZERI!A BEATRIZ

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" V#. B#. MIGUEL SANTAMARIA MARTINEZ



INTRODUCCION.

Para satisfacer los requerimientos técnicos crecientemente complejos y las

exigencias económicas, es cada vez más necesaria la conexión entre dispositivos

y equipos (automatización, maniobra, etc.. !ste intercambio de información

convierte a los aparatos individuales en sistemas conjuntos con una mayor calidaden la conducción del proceso y el diagnóstico.

"a irrupción de los microprocesadores en los equipos de campo #a posibilitado su

integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre las cuales

figuran$

• %ayor precisión derivada de la integración digital de las mediciones.

• %ayor y mejor disponibilidad de información de los dispositivos.

• &iagnóstico remoto de componentes.

"os buses de datos que permiten la integración de equipos digitales de campo,

reciben la denominación genérica de buses de campo.

'n bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos que

simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos

industriales utilizados en procesos de producción. !l 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 )*+m.

-picamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un

bus serie, que conectan dispositivos de campo como P"/s, transductores,actuadores y sensores.

0arios grupos #an intentado generar e imponer una norma que permita la

integración de equipos de distintos proveedores. 1in embargo #asta la fec#a no

existe un bus de campo universal.

"os buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización

de procesos son$

• 23-.

• Profibus.

4oundation 4ieldbus.



DESARROLLO.

56ué es un protocolo de comunicación7

!s un conjunto de reglas que permiten la transferencia e intercambio de datosentre los distintos dispositivos que conforman una red.

4ig. plicación de redes 8ndustriales.



0entajas.

• Posibilidad de intercambio de información entre equipos que controlan

fases sucesivas de un mismo proceso.

•4acilidad de comunicación #ombre máquina.

• 'so de una base de datos com9n.

Protocolo HART.

!l Protocolo 23- fue desarrollado por 3osemount a finales de los a:os ;<+.

23- es la sigla de =2ig#>ayddressable3emote-ransducer?. !l protocolo fue

abierto para que otras compa:as pudieran usarlo en @AA+, ese mismo a:o fue

creado un Brupo de'suarios.!n %arzo de @AAC, el grupo votó para la creación de

una organización independiente y sinfines de lucro, para un mejor soporte delProtocolo 23-. !n Dulio de ese mismo a:o, la=23- /ommunication4oundation?

(2/4 fue establecida para proveer soporte a escalamundial para la aplicación de

esta tecnologa.&ise:ado para complementar la tradicional se:al análoga de )*+

m, el Protocolo 23-soporta las comunicaciones digitales por dos cables para

medición de procesos ydispositivos de control.

1us aplicaciones incluyen interrogación remota y acceso cclico avariables de

proceso, definición de parámetros y diagnósticos. demás es soportado por los

proveedores más grandes de instrumentación y dispone de cobertura para

productosde todo el rango de medición de procesos y aplicaciones de control.

/oncepto del Protocolo 23-

!l método tradicional de transmisión de datos con )*+ m, solo se limita a

transmitir lamagnitud de la medición. /on la evolución en los procesos y la

aparición de lainstrumentación de campo inteligente, se #izo necesario encontrar

nuevas formas detransmisión, en este marco se desarrolla el Protocolo 23-, un

protocolo #brido, quemezcla la se:al análoga de corriente con la transmisión de

datos digitales por los mismosdos cables sin que se distorsionen ninguna de lasdos se:ales.

!ste tipo de comunicacióntrae dos grandes ventajas, primero el cableado existente

y las estrategias de controlactualmente utilizadas, no deberán ser totalmente

reemplazados al momento deimplementar 23-, y segundo toda la información

adicional que se puede transmitir (tags,datos de rango y span, información del



producto y diagnósticos etc., la cual puedepermitir a#orrar muc#o tiempo y dinero

a la #ora de la mantención, y además mejora elmanejo y la utilización de las redes

de instrumentos inteligentes.

23- es un protocolo que puede funcionar como %aestro)!sclavo (un dispositivo

decampo solo responde cuando se le a pedido algo previamente. s como

también puedefuncionar en modo 3áfaga. Puede #aber #asta dos maestros y

#asta @E dispositivosesclavos se pueden conectar en configuración

multipunto./abe destacar que 23- posee una arquitectura abierta, disponible

para cualquier proveedor y para cualquier usuario.

%étodo de Fperación

23- opera usando el principio de modulación por desplazamiento en frecuencia

(41G,el cual está basado en el estándar de comunicación Hell *+*. "a se:al

digital se construyea través de un ciclo @*++ 2z, para representar el bit @ yaproximadamente dos ciclos de**++ 2z que representan el bit +. "a tasa de

transmisión de datos es de @*++ baudios. "oque significa que los dgitos binarios

se transmiten a @*++ bits por segundo.

"as se:ales sinusoidales son sobrepuestas a las se:ales de corriente, a un bajo

nivel,logrando as que las dos se:ales se transmitan por los mismos dos cables,

gracias a queel valor promedio de la se:al 41G es siempre cero, la se:al de )*+

m nunca se verádistorsionada. !sto produce una comunicación simultánea con

un tiempo de respuestaaproximado de E++ ms para cada dispositivo de campo, sin

que ninguna de las se:alesanálogas sea interrumpida.

!squema %aestro I !sclavo

23- es un protocolo del tipo maestroJesclavo, lo que significa que un

instrumento de campo (esclavo solamente =responde? cuando sea =preguntado?

por un maestro. &os maestros (primario y secundario se pueden comunicar con



un instrumento esclavo en una red 23-. "os maestros secundarios, como los

configuradores portátiles de pueden ser conectados normalmente en cualquier

punto de la red y comunicarse con los instrumentos de campo sin provocar

problemas en la comunicación con el maestro primario. !l maestro primario es

tpicamente un 1&/& (1istema &igital de /ontrol &istribuido, un P"/

(/ontrolador "ógico Programable, un controle central basado en computador o un

sistema de monitoreo.

lgunos equipos 23- incluyen el controlador P8& en sus algoritmos,implementando una solución de control con buena relación costo)beneficio.

!l Protocolo 23- puede ser usado de diversas maneras para transmitir

información deJpara instrumentos de campo inteligentes a centrales de control o

equipos de monitoreo. "a comunicación maestroJesclavo digital, simultánea con la

se:al analógica de )*+m es la más com9n. !ste modo, permite que la

información digital proveniente del instrumento esclavo sea actualizada dos veces

por segundo en el maestro. "a se:al de )*+m es continua y puede llevar la

variable primaria de control.

/omunicación Punto a Punto

-enemosun maestro primario (P/, y uno secundario (23- communicator, as

como un esclavo(-ransmisor de presión.!n las operaciones punto a punto el

dispositivo de campo tiene la dirección + y su salidade corriente es de )*+ m.!n

el caso de los instrumentos pasivos, es decir que obtienen alimentación del lazo

sedispone una fuente que alimentará al lazo. !sta se conectará en serie al

instrumento y auna resistencia de carga, los estándares 23- permiten

resistencias de *C+ a @@++K.



"a se:al 23- debe introducirse y leerse desde el lazo de corriente, la fuente

seencuentra casi en corto circuito para las frecuencias 23-, por esto los

dispositivosmaestros deben ir en paralelo al instrumento o a la resistencia decarga. demás unequipo 23- no debe contribuir con ninguna carga &/ al lazo.

Para esto se conectan através de un condensador de E L4 o más.Para

instrumentos activos, es decir que alimentan al lazo, no se necesita una fuente

depoder y esta es eliminada de la conexión.

/omunicación %ultipunto

!n este modo se pueden conectar #asta @E instrumentos en paralelo, usando un

par decables, y una fuente en caso que se requiriera. diferenciadel modo punto a

punto las direcciones de los dispositivos van del @ al @E y las salidas decorrientede cada uno se fijan en m. Para este modo de operación los controladores

eindicadores deben contar con un 23- modem. "as consecuencias más

destacables deeste modo de transmisión son dos, retardo en la comunicación

%aestro ) !sclavo, yperdida de la se:al análoga, ya que, como se dijo

anteriormente, la corriente de salida decada instrumento se fija en m.

"os Heneficios del Protocolo de /omunicación 23- en 1istemas de

8nstrumentación 8nteligentes

/apacidad &igital

• cceso a todos los parámetros y diagnóstico del instrumento

• 1oporta instrumentos multivariábles

• !stado del instrumento en lnea

/ompatibilidad nalógica

• /omunicación analógica y digital simultánea

• /ompatible con cableado y equipos )*+ m ya existentes



8nteroperabilidad

• !stándar totalmente abierto

• /omandos universales y estructura de datos

• Fptimizado por la &escripción del lenguaje del 8nstrumento

&isponibilidad

• -ecnologa probada en campo como más de @.++.+++ instalaciones

• !xtensa variedad de productos

• Protocolo más usado en instrumentos de campo que cualquier otro en la

industria

!jemplo de plicación 8nnovadora

!sta aplicación innovadora usa la capacidad in#erente al Protocolo 23- detransmitir tanto se:ales analógicas de )*+m como se:ales digitales de

comunicación simultáneamente por el mismo par de #ilos. !n esta aplicación, el

transmisor 23- tiene un algoritmo interno de control P8&. !l instrumento es

configurado de modo que el lazo de corriente de )*+m sea proporcional a la

salida del control P8&, ejecutado en el instrumento (y no a la variable medida,

como por ejemplo, la presión, como en la mayora de las aplicaciones de

instrumentos de campo. 'na vez que el lazo de corriente es controlado por la

salida de control del P8&, este es utilizado para alimentar directamente al

posicionador de la válvula de control.

!l lazo de control es ejecutado completamente en campo, entre el transmisor (con

P8& y la válvula. "a acción de control es continua como en el sistema tradicionalM

la se:al analógica de )*+m mueve a la válvula. través de la comunicación

digital 23- el operador puede cambiar el set)point del lazo de control y leer la

variable primaria o la salida para el posicionador de la válvula. 'n a#orro

substancial puede ser obtenido a través de esta innovadora arquitectura de

control.



%ejor 1olución

!l Protocolo 23- permite a los usuarios la mejor opción de solución para

aprovec#ar los beneficios de la comunicación digital para la instrumentacióninteligente. ctualmente ninguna otra tecnologa de comunicación puede igualar la

estructura de soporte o la gran variedad de instrumentos disponibles con la

tecnologa 23-. "a tecnologa permite el uso fácil de los productos compatibles

con 23- que están disponibles en el mercado por la mayora de los fabricantes

de instrumentación y que atienden prácticamente todas las mediciones de proceso

o aplicaciones de control.

!l surgimiento de fieldbus no desplazara la tecnologa 23- en nuevas

aplicaciones o en las existentes. !l protocolo 23- proporciona a los usuarios

gran parte de los mismos beneficios, al mismo tiempo mantiene la compatibilidad y

la familiaridad con los sistemas existentes de )*+ m.

!l protocolo 23- proporciona los a#orros económicos de comunicación remota,

una flexibilidad y la precisión de la comunicación de datos digital, el diagnóstico de

los instrumentos de campo y el uso de poderosos instrumentos con m9ltiples

variables, sin que #aya la necesidad de reemplazar sistemas completos.

"a conexión con las redes de las plantas actuales y futuras es asegurada por la

capacidad de comunicación digital y a la gran base instalada (más de E.+++.+++

de instalaciones y creciendo rápidamente. !l soporte ofrecido por el protocolo

23- /ommunication4oundation asegura que la tecnologa seguirá

evolucionando para satisfacer las necesidades de la instrumentación inteligente de

#oy y ma:ana.



Protocolo PROFIBUS.

P3F48H'1 (P3Fcess 4ield H'1 es un sistema de comunicación universal,abierta y digital. !stá abierto a aplicaciones muy diversas, desde automatizaciónde producción #asta automatización de procesos. P3F48H'1 resulta idóneo paratareas de comunicación rápida y compleja, en las que el tiempo sea un parámetrocrtico.



%odo de operación.

"as comunicaciones de P3F48H'1 consisten en un intercambio cclico de datos./ada unidad de campo (slave intercambia los valores obtenidos y los valores deconsigna con el controlador programable, un %aster de /lase @ (P"/,

controlador, con una frecuencia establecida (determinista. !ste tipo decomunicación master)slave, en la que el servicio de las unidades de campo estácentralizado y es consecutivo, se denomina interrogación secuencial( polling .

demás del controlador programable se requiere un sistema de visualización(%aster /lase * para el control y funcionamiento del sistema.!l %aster /lase * esresponsable de las funciones de puesta en marc#a, programación y control deunidades de campo modernas. 1i es necesario, se intercambian datosrelacionados, es decir, que el %aster /lase * puede utilizar servicios decomunicación acclica.

"as funciones maestras están asignadas a este sistema multi)master en unasecuencia fija$ el procedimiento de paso de testigo.!ste procedimiento consiste enque un mensaje especial, el =testigo?, se transmite de un %aster activo al siguientedentro de un anillo lógico.!ste tipo de acceso al bus compuesto por procedimientos master) slave y de paso de testigo recibe el nombrede acceso#brido.

P3F48H'1 /F%F =181-!% %F&'"3?.



!l dise:o de P3F48H'1 está basado en un principio modular debido a lautilización de distintas tecnologas de transmisión, a la versatilidad de su protocolode comunicación y a los numerosos perfiles de aplicación posibles.

!l sistema modular P3F48H'1 describe las posibilidades tecnológicas de este

tipo de bus de campo como un todo que abarca diferentes aplicaciones y requisitoespecficos$

• 'niversalidad #orizontal$ tecnologa de automatización estándar apta para

distintas aplicaciones y sectores industriales en un 9nico sistema(ascendente, principal y descendente,

• 'niversalidad vertical$ desde el nivel de campo #asta el nivel corporativo.

&esde un punto de vista tecnológico, la estructura del sistema P3F48H'1 se basaen el modelo de referencia81F

-ecnologa de transmisión

&efinición y descripción del #ard>are (sistema fsico de transmisión

• %edio de transmisión$ cobre, cable de fibra óptica o gua de ondas,

radiofrecuenciaM

• Nivel de se:al$ 31)<E, %HPM

• -opologa$ lineal, modular, en estrellaM

• 0elocidad de transmisión$ tasa de baudios (variable y fija.

-ecnologa de comunicación

&efinición del protocolo P3F48H'1

• &P en función del tipo de comunicación que se establece entre los usuarios

del bus, que en este caso pueden ser tres$

• &P 0+$ intercambio cclico de datos (datos de proceso

• &P 0@ (incluido 0+$ intercambio acclico de datos (datos 9tiles

• &P 0* (incluido 0@$ servicios adicionales (especficos de la tecnologa de

actuador.

Perfiles de aplicación

&efiniciones de distintos fabricantes de caractersticas, prestaciones y

comportamiento de los dispositivos, por ejemplo$• &ispositivos P$ definición de las funciones y parámetros de los dispositivos

de proceso en la tecnologa de procesos,

• P3F48save$ perfil para las aplicaciones orientadas a la seguridad (18",

• P3F48drive$ definición del comportamiento del dispositivo y del

procedimiento de acceso a los mandos y actuadores.



-ecnologa de integración

&escripción de la integración de las unidades de campo en los sistemas de controlde procesos y las #erramientas de configuración$

• B1& (obligatorio$ #oja de datos electrónicos (comunicación cclica,

• !&& (opcional$ descripción textual de los dispositivos (comunicación

acclica,

• &-%J4&- (opcional$ sistema operativo del dispositivo (comunicación

acclica a través de la interfaz normalizada 4&-.

!lementos modulares de P3F48H'1.

&esde el punto de vista del usuario, del sistema modular P3F48H'1 sólo setienen en cuenta los elementos necesarios para las tareas que se deseaautomatizar, es decir$

• !l medio o topologa de transmisión adecuado$ sistema de transmisión,

• !l protocolo de clasificación necesario$ sistema de comunicación,

• !l perfil (opcional de aplicación, y

• "os sistemas de integración de dispositivos obligatorio y opcional$ sistema

de integración.

Por lo tanto, P3F48H'1 se define como la combinación de los distintos puntosfocales especficos de unaaplicación que tienen una definición permanente peroque #an demostrado ser prácticos en aplicaciones frecuentes. /ada uno de lospuntos focales se obtiene a partir de una combinación tpica establecida (aunqueno obligatoria de los elementos modulares de dic#os grupos especificados. "ossiguientes ejemplos ilustran esta definición.

P3F48H'1 &P



P3F48H'1 &P es la variante para automatización de la producción, quenormalmente se compone de$

• 1istema de transmisión 31)<E,

• Protocolo de comunicaciones &P, con sus clases de clasificación, aunque

normalmente se utiliza el &P 0+,

• uno o más perfiles de aplicación tpicos de la automatización de laproducción, por ejemplo, sistemas de identificación o P3F48drive,

• sistema de integración B1& 9nicamente para comunicaciones puramente

cclicas.

P3F48H'1 P.

P3F48H'1 P es la variante de P3F48H'1 para automatización de procesos,que normalmente se compone de$

• sistema de transmisión %HP,

• protocolo de comunicación &P 0@,

• perfil de aplicación de dispositivos P,

• B1& para la transmisión de datos cclicos, por ejemplo, tecnologa !&&

para la transmisión de datos acclicos.



1istemas de transmisión 31)<E.

!l sistema de transmisión 31)<E, sencilla y económica, se aplica principalmente

a tareas que requieren una velocidad de transmisión alta sin seguridad intrnseca.Para ello se utiliza un cable de acero trenzado y apantallado con un par deconductores. "a estructura del bus permite acoplar y desacoplar de manera noretroactiva las estaciones o, la puesta en marc#a del sistema paso a paso. !nconsecuencia, las ampliaciones sucesivas no afectan a las estaciones que estánoperativas dentro de los lmites definidos.

-opologa de red 31)<E.

-odos los dispositivos están conectados a una estructura de bus (lineal. !sposible seleccionar una velocidad de transmisión entre A,OGbitJs y @* %bitJs, que

se define como uniforme para todos los dispositivos durante la puesta en marc#adel sistema. dmite #asta C* usuarios conectados por segmento y la longitudmáxima de la lnea depende de la velocidad de transmisión. "a tabla @ muestraesta correspondencia.



"os dos extremos de cada segmento están equipados con una terminación de bus

activa. Para que no se produzcan perturbaciones en el funcionamiento, ambasterminaciones deben recibir un alimentación eléctrica constante.

!n el caso de que existan más de C* estaciones o de que se ample la extensiónde la red, se deben utilizar repetidores para conectar segmentos de busindividuales. No obstante, se pueden conectar como máximo @*O dispositivos(master o slave al bus (espacio especfico de direcciones$ +)@*E

1istema de transmisión %HP

!l sistema de transmisión %HP (Manchester Coded, Bus Powered , anteriormente

=8!/ O@@E<)* /apa fsica? puede utilizarse enaplicaciones de automatizacióndeprocesos que requieran un bus para dispositivos intrnsecamente seguros.

!l cableado sigue un principio de dos #ilos, lo que significa que tanto lacomunicación del bus como la alimentación eléctrica de las unidades de campoutilizan un par de #ilos trenzados, el cable del bus. !l concepto de busintrnsecamente seguro (481/F, en sus siglas en inglésM véase el siguienteapartado desarrollado especficamente para la interconexión de dispositivos debus de campo intrnsecamente seguros, simplifica considerablemente eldise:o einstalación de una estructura de bus en comparación con el procedimiento que seutilizaba anteriormente.

-opologa de red %HP

%HP utiliza una transmisión sincrónica con una velocidad estable de C@,*E bitJs, yel sistema de codificación %anc#estser)88. !n general, admite topologas lineales,lineales con ramales o en estrella, además de la posibilidad de combinarlas todas.&ebe tenerse en cuenta que los ramales no pueden superar C+ m de longitud enaplicaciones intrnsecamente seguras.



"a longitud máxima por segmento es de @.A++ m, aunque depende del área deaplicación (grupo de explosiones y categora y de la sección transversal de lalnea. !n una aplicación tpica, con una instrumentación con clase de protección!!xiaJib 88/, la longitud máxima del cable sera de aproximadamente @.+++ m.

!l n9mero de usuarios que pueden conectarse a un segmento está limitado a C*.1in embargo, la limitación viene impuesta por el tipo de protección elegida,situándosenormalmente entre O y A dispositivos en el caso de aplicacionesintrnsecamente seguras. /omo medio de transmisión se utiliza un cable de dos#ilos apantallado. !l cable principal del bus lleva una terminación de lnea pasivaen ambosextremos. "a terminación del bus se encuentra permanentementeintegrada en el acoplador del segmento o en el enlace. "a conexión de unidadesde campo con polaridad inversa al sistema %HP no afecta al funcionamiento delbus ya que, normalmente, estos dispositivos son capaces de detectar automáticamente la polaridad.

8nformación adicional sobre el cableado para %HP

Normalmente, el uso del sistema de transmisión intrnsecamente seguro%HP estárestringido a subsegmentosespecficos (unidades de campo en zonaspotencialmente explosivas de un sistema, que después se conectan a otrosegmento 31)<E mediante conectores de segmentos o enlaces(4igura <.

"os conectores de segmentos son convertidores de se:ales que adaptan lasse:ales 31)<E a los niveles de se:al %HP y viceversa y que, desde el punto devista del protocolo de bus, son transparentes. Por el contrario, los enlaces tienensu propia lógica.

-razan el mapa de todas las unidades de campo conectadas al segmento%HPascendente como si fuese un 9nico dispositivo esclavo del segmento 31)<E, yact9a como un dispositivo master en sentido descendente.



-abla *$ 1istemas de transmisión P3F48H'1

!l modelo 481/F

!l modelo 481/F (concepto de bus de campo intrnsecamente seguro suponeuna importante simplificación en laplanificación, el cableado y la ampliación de lasredes P3F48H'1 en zonaspotencialmente explosivas. !ste modelo fue

desarrollado en lemania por elPhysikalischTechnischeBundesanstalt ("aboratorionacional de !standarizaciónP-H y #oy en da sigue estandoreconocido, incluso anivel internacional,como el modelo básico defuncionamiento de buses de campoen zonas potencialmente explosivas.

1e utilizan dispositivos con#omologación 481/F no sólo esposible operar variosdispositivos enuna misma lnea, sino que tambiénpueden sustituirse, incluso enplenofuncionamiento, por dispositivos deotros fabricantes, orealizarseampliaciones de la red. -odo ello sinnecesidad de cálculos complejos ysinun una certificación del sistema. !stosignifica dispositivos plug&play parazonaspotencialmente explosivas. "oson las Normas para seleccionar lasfuentes de

alimentación eléctrica, lalongitud de la lnea y las terminacionesdel bus.

"a transmisión conforme al modelo %HP y 481/F aplica los siguientes principios$

• -odos los dispositivos deben contar con #omologación 481/F.

• !n cada segmento sólo #ay una fuente de entrada$ el conector de

segmento o enlace.



• /ada unidad de campo consume un corriente constante básico de al menos

@+ m.

• "a longitud de cable no puede ser superior a @.+++ m (tipo de protección i,

categora a o @.A++ m (tipo de protección i, categora b.

• -odas las combinaciones entre fuentes de alimentación y unidades de

campo deben garantizar que las variables de entrada permitidas para cadaunidad de campo ('i, 8i, y Pi sean superiores a las variables de salidamáximas ('+, 8+ y P+ de la fuente de alimentación que pueden producirsey están permitidas en caso de fallo.

demás, y por razones relacionadasde fiabilidad operativa, debegarantizarse quetodas las unidades decampo dispongan de una alimentación eléctrica adecuada."a suma delconsumo de corriente de todas lasunidades de campo y del valor 4&!debe situarse por debajo de lacorriente de alimentación máxima de la unidad dealimentación (conector o enlace, para lo cual y en caso de distintas unidades dealimentación, debe considerarse una corriente superior a A m para la modulación

de la se:al de los datos.

!l valor 4&! (del inglés FaultDisconnectionEquipment garantiza que, incluso en elcaso de que se produzca un cortocircuito en una unidad, no se interrumpirá lacomunicación de todo el segmento.!n los cálculos, debe tenerse en cuenta elvalor de la unidad de campo con el máximo valor 4&!.

Perfiles de aplicación

"os perfiles son especificacionesdefinidas por los fabricantes y usuarios sobre lascaractersticas concretas, las funciones y el comportamiento de los dispositivos y

sistemas. !l objetivo de las especificaciones de los perfiles es que se utilicendispositivos y sistemas que pertenezcan a una misma familia de perfiles basadosen un dise:o=compatible con el perfil?, en la interoperabilidad de un bus y, #astacierto punto, en la intercambiabilidad.

"os perfiles ofrecen recursos de control y de integración (tecnologa para lasaplicaciones y las cuestiones especiales especficas de las unidades de campo."os más importantes son los siguientes$

&ispositivos P

!l perfil de dispositivos P define bloques de parámetros y de funciones para lasunidades de campo de la automatización de procesos, por ejemplo,posicionadores digitales, transmisores y cajas de !J1. Permiten lainteroperabilidad y el intercambiode unidades de campo de distintosfabricantes(intercambiabilidad. !lperfil de los dispositivos P está disponible en la versiónC.+.



P3F48safe

P3F48safe define cómo se produceuna comunicación fiable entre los dispositivosrelacionados con la seguridad (botones de parada de emergencia, indicadoresluminosos,protección contra exceso de llenado,etc. y los controles de seguridad a

través de P3F48H'1 permitiendo su uso en tareas de automatizaciónrelacionadas con la seguridad #asta la categora , conforme a las Normas!NAE, GO o 18"C (a!ety "ntegrity#e$el . Permite una comunicación segura através de un perfil, es decir, mediante un formato de datos 9tiles especial y unprotocolo de alto nivel especial.

4igura @@$ 1istemas de integración P3F48H'1

23- con P3F48H'1 &P.

!n vista del gran n9mero de dispositivos 23- instalados en el campo, suintegración con los sistemas P3F48H'1 existentes o nuevos es una prioridad parala mayora de usuarios. !l perfil 23- con P3F48H'1 &P ofrece una soluciónabierta a esta problemática.

P3F48drive.

!l perfil P3F48drive define el comportamiento del dispositivo y los procedimientosde acceso a los datos de las unidades o actuadores eléctricos de P3F48H'1,desde convertidores de frecuencia sencillos #asta los servomandos mássofisticados.

Protocolo FoundationFieldbus (FF).

4oundation4ieldbus (44 es un protocolo de comunicación digital para redesindustriales, especficamente utilizado en aplicaciones de control distribuido.



Puede comunicar grandes vol9menes de información, ideal para aplicaciones convarios lazos complejos de control de procesos y automatización. !stá orientadoprincipalmente a la interconexión de dispositivos en industrias de procesocontinuo. "os dispositivos de campo son alimentados.

4ig. 3ed base en un ambiente 4oundation4ieldbus.

1e caracteriza por cuatro aspectos basicos.

• 3emplazo completo de se:ales de )*+ m a digitales.

• 4unciones de control, alarma, tendencia y otras funciones distribuidas, enlos dispositivos de campo.

• 8nteroperabilidad e intercambiabilidad.

• 1istema abiertoM la especificacion está disponible sin necesidad de acuerdo

de licencia.

4oundation4ieldbus soporta #asta C* dispositivos, sin embargo lo tpico(limitaciones de voltaje y corriente es de @O dispositivos

4ieldbus4oundation.

!l bus de campo 4ieldbus4oundation está adaptado especficamente a lasnecesidades de la automatización de procesos (por ejemplo, las industrias qumicay petroqumica y la ingeniera de procesos, y tiene el mismo enfoque queP3F48H'1 P.8nteligencia distribuida.

"as funciones de control en lazo abierto y en lazo cerrado se implementanconjuntamente en los controladores y en las unidades de campoM dic#o de otro



modo$ el programa de aplicación está distribuido entre los controladores (controlesen lazo abierto y las unidades de campo inteligentes. !l programa de aplicaciónse escribe combinando bloques funcionales que se ejecutan tanto en loscontroladores como directamente en las unidades de campo inteligentes que, a suvez, disponen de módulos de procesamiento de se:ales analógicas y digitales,

como temporizadores, algoritmos de control P8&, etc.

"os dispositivos 4ieldbus4oundation están conectados a enlaces 2@. "a norma8!/ O@@E< describe sus especificaciones fsicas (por ejemplo, una velocidad detransmisión de C@,*E bitJs. !n septiembre de *++@ se incorporó el modelo481/F (concepto de bus de campo intrnsecamente seguro, a las especificacionesdel perfil de la capa fsica de 4ieldbus4oundation. /on este sistema es posibleutilizar aplicaciones intrnsecamente seguras en atmósferas potencialmenteexplosivas.

Para definir la aplicación es posible, aunque no absolutamente necesario, cerrar un lazo de control en un enlace 2@. &e este modo, el lazo es capaz de, por ejemplo, activarse de manera independiente o en paralelo a otras acciones, lo queconlleva una reducción de los tiempos de puesta en marc#a. !s posible conectar varios segmentos 2@ a una red de alto rendimiento 21! (!t#ernet de altavelocidad con una tasa de baudios de @++ %bitJs. "as especificaciones tambiénpermiten conectar directamente los dispositivos a la red 21!.

4ig. "azo de control completo basado en 4ieldbus4oundation.



4ig.-ransmisión de datos sincronizada con respecto a una lista de transmisión

!l control está en la red

diferencia de las redes P3F48H'1, las redes 4ieldbus4oundation no requierenun master de bus de campo explcito (por ejemplo, un P"/. !l dispositivo master de enlace ("in%aster &evice que act9a como programador activo de enlace("1, del inglés "in ctive 1c#eduler garantiza que los bloques funcionales seejecutan siguiendo la secuencia temporal correcta (programación. !l programador ajusta previamente el reloj del enlace correspondiente.

!xisten tres mecanismos de comunicación entre los distintos enlaces$

• !ditor J subscriptor.

• /liente J servidor.

•&istribución de informes.

!ditor J 1ubscriptor.

"a memoria de este mecanismo es de @ a n. !n este caso, sólo la informaciónrelevante más reciente se encuentra disponible en la red, ya que los datos nuevosreemplazan a los antiguos. !ste tipo de conexión se utiliza en unidades de campode transferencia de datos cclicos, por ejemplo, para el intercambio de se:alesentre la entrada y la salida de los bloques funcionales.

/liente J 1ervidor.

!l mecanismo cliente J servidor se utiliza en comunicaciones acclicas @$@ entre losdispositivos iniciadas por el usuario. !jemplos tpicos son las funciones de ajustede puntos de consigna, reconocimiento de alarmas, y carga y descarga dearc#ivos de configuración.



&istribución de informes.

"a especificación en s describe el tipo de comunicaciones de la distribución deinformes. 1e utiliza para intercambiar datos acclicos orientados a la aplicación en

una relación de @ a n. 'n ejemplo de este mecanismo lo constituyen los informesde tendencias o las funciones de registro de alarmas.

nálogamente, la especificación de la tecnologa 4ieldbus4oundation describe trestipos de dispositivos$

• &ispositivos básicos.

• &ispositivos master de enlace.

• &ispositivos de enlace, que admiten un dise:o redundante para garantizar

una mayor disponibilidad.

diferencia de los dispositivos básicos, los dispositivos master de enlace son

capaces de asumir el papel del "1. 'n enlace 2@ consta de varios dispositivosbásicos y dispositivos master de enlace. !stos 9ltimos enlazan los segmentos 2@individuales al eje vertebral 21! permitiendo as que la aplicación se distribuyapor los diferentes enlaces 2@ (reedición.

Programador activo de enlace ("1.

!l "1 controla el intercambio de datos cclicos de enlace de 4ieldbus4oundationy genera los impulsos del segmento 2@. Para poder desempe:ar esta tarea, el"1 recibe una lista de las velocidades de transmisión de todos los datos cclicosy la información sobre los tiempos de procesamiento de los bloques funcionales de

los dispositivos conectados. !stos tiempos, sumados a los bloques de tiempoadicionales reservados para la comunicación acclica, determinan el macrociclo(configurable de la aplicación.

!l "1 enva la solicitud de transmisión de los datos de los dispositivos de formaconsecutiva a cada usuario. continuación, un dispositivo enva su información(valores de salida de los bloques funcionales como un mensaje de difusióngeneral al bus. !l resto de los dispositivos pueden recibir y procesar estos datos.

demás del intercambio de datos cclicos (comunicación cclica, es posiblerealizar un intercambio de datos acclicos (comunicación acclica con la ayuda delmecanismo editor)subscriptor, por ejemplo, para la lectura y escritura de

parámetros. Normalmente, este tipo de comunicación recurre al mecanismocliente)servidor. "a distribución de informes se utiliza para el envo de grandescantidades de datos.

!l "1 también mantiene una lista, llamada "ive "ist, de todos los dispositivosconectados al bus. &ado que en cualquier momento es posible incorporar o quitar dispositivos del bus, esta lista se actualiza automáticamente. !l "1 asume latarea de sincronización propia del bus y para ello, enva cclicamente marcas



temporales. -odos los dispositivos deben disponer de las mismas marcastemporales, ya que constituyen precisamente la base para la transferencia dedatos cclicos y la ejecución de los bloques funcionales de la aplicación.

4ig. cciones sincronizadas y comunicación no sincronizada.

"a aplicación se genera a partir de bloques funcionales.

/omo es #abitual en la programación de P"/, la aplicación está determinada por la combinación de los bloques funcionales y por el enlace de las entradas y

salidas. /on frecuencia, el P"/ utiliza distintos tipos de buses de campo para, por ejemplo, conectar las se:ales de entradas y salidas, los datos procedentes deunidades de campo inteligentes conectadas a sistemas P3F48H'1, 23-, o lossistemas 1)i a sus propios bloques funcionales.

!l bloque funcional especfico =Hloque funcional flexible? (44H, tambiéndenominado bloque funcional definido por el usuario puede utilizarse paraconectar la lógica de procesamiento, es decir, los bloques funcionales del P"/, alos bloques funcionales del sistema 4ieldbus4oundation. !xisten dos tipos debloques$ por un lado, los 44H preconfigurados con un n9mero y tipo estipuladosde parámetros de entrada y salida, en los que sólo es posible programar el

algoritmo. Por otro, los 44H completamente programables, que se utilizan enaplicaciones complejas ya que permiten tanto la configuración de distintosparámetros y tipos de entrada y salida como la configuración de algoritmos. !sdecir, permiten integrar distintas estrategias de control, como el control de laadquisición de datos, el procesamiento por lotes, los controles secuenciales delP"/, la gestión de quemadores, el control coordinado de unidades y actuadores, ylas interfaces de !J1 incluidos los gate>ays a otras redes de dispositivos de lainstalación.



!ste tipo de aplicación por bloques funcionales se utiliza en las dos variantes de latecnologa 4ieldbus4oundation, la 2@ y la 21!.

&escripción e integración de los dispositivos de bus de campo.

!l objetivo de las descripciones de dispositivos consiste en ofrecer una descripcióntransparente de la funcionalidad de una unidad de campo. &escriben losparámetros de los bloques funcionales de los dispositivos asociados además degarantizar la existencia de textos de ayuda y de relaciones entre los parámetros.!l contenido de las descripciones de objetos se inserta en lnea y se arc#iva en eldiccionario de objetos (F&.

"os datos sólo están disponibles una vez que se #an combinado los F& en losdispositivos de campo virtuales (04&, del inglés %irtual Field De$ices. s, los04& constituyen la visualización de los datos locales del dispositivo. !s posibleacceder en lnea a la funcionalidad real de un dispositivo, por ejemplo, el n9merode veces que puede generarse para un bloque funcional o, sin necesidad deconectarse a la red, consultar los arc#ivos que incluyen esa funcionalidad. "a#erramienta de configuración lee esta información y ofrece el entorno deprogramación tpico para la definición de la aplicación.

0entajas del protocolo 4oundation4ieldbus$

• 4ue concebido para el /ontrol de procesos.

• Puede funcionar en ambientes industriales yJo peligrosos.

• "leva los datos y la alimentación por el mismo cable.

• Puede reutilizar cables existentes.

• 1oporta 1eguridad intrnseca.• /ontrol determinstico.

• %antiene informado al usuario.

/aractersticas$

• propiado para su uso en zonas de seguridad intrnseca (81.

• &ispositivos de campo alimentados a través del bus.

• -opologa en bus o en árbol.

• Permite comunicación multi)master.

• -ransmisión de datos distribuida.

• %odelo de bloques estandarizado para una interfaz uniforme a losdispositivos.

• Fpciones de extensión flexibles basadas en la descripción de los

dispositivos



CONCLUSION.

/omo conclusión podemos decir que gracias a la tecnologa aplicada a la

instrumentación industrial y las comunicaciones, como los microprocesadores, #a

ido evolucionando la transmisión de la información, dando cabida a los buses de

campo que convierten cada elemento en un dispositivo inteligente, capaz de

realizar funciones simples de diagnóstico, control o mantenimiento, as como

comunicarse bidireccionalmente mediante el bus, mejorando as la calidad del

producto, la eficiencia y reduciendo costos, como sabemos un bus de campo es

un es un sistema de transmisión de información (datos que simplifica

enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales

utilizados en procesos de producción y 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 )*+m. 'n aspecto muy importante a

considerar es de acuerdo a las funciones de control para poder delimitar si se

necesita de un lazo abierto o lazo cerrado para la aplicación en el campo de

trabajo

Pero las diferentes carencias en los prototipos de los sistemas de control #acen

que estos sistemas se tengan que actualizar a los más modernos que como

sabemos #an ido complementándose y se #an vuelto más eficientes a medida de

la tecnologa nos impacta da a da, permitiéndonos que los costos, velocidad y laconstitución de los mismos sea de manera más sencilla.

&ebemos tener en cuenta de la seguridad, en los diferentes sistemas

implementados como por ejemplo a prueba de explosivos por decir algo, todo esto

conforme a las normas que las diferentes instituciones imponen para su

aplicación.

BIBLIOGRAFIA.

8nstrumentación 8ndustrialM !scrito por ntonio /reus 1oléM <Q ediciónM editorialmarcombo.

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investigacion 5 unidad- protocolos de comunicacion industrial

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