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Comunicaciones Industriales

I.E.S. HIMILCE – LINARES - Departamento de Electricidad-Electrónica

Profesor: José María Hurtado Torres

TEMA 1

http://www.ieshimilce.com/index.htm

DEFINICIONES

Actividad asociada con el intercambio de información. Deriva del latín

communicare, que significa hacerlo común, compartir, dar a conocer.

Actividad de comunicación a distancia. Deriva del griego tele que significa lejos,

a distancia, y de comunicación.

Disciplina que trata la transmisión y recepción de información que se desee

comunicar a cierta distancia (datos, sonidos, imágenes,etc.).

Disciplina o campo de la técnica que estudia la transmisión y recepción de

información (telecomunicaciones) y el tratamiento de dicha información

(informática).

Comunicación

Telecomunicación

Telecomunicaciones

Teleinformática o

Telemática

Disciplina o campo de las telecomunicaciones dedicada al estudio del

intercambio de información (datos) entre equipos y dispositivos utilizados para

las tareas de control de productos y procesos industriales.

Comunicaciones

Industriales

APLICACIÓN DEL COMPUTADOR A

LAS TAREAS DE CONTROL Y

GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN

EVOLUCIÓN DE LAS

COMUNICACIONES

DIGITALES

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

Funciones básicas:

Tareas de control y gestión de la producción.

Intercambio y transferencia de datos entre equipos.

Control de las comunicaciones digitales.

Coordinación y control de la producción.

Monitorización de los procesos.

Control distribuido. Etc.

TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial

Antecedentes Históricos


El sistema CIM podemos definirlo como un sistema de fabricación que pretende la integración e interrelación de todas las áreas de una empresa, mediante la aplicación de las últimas tecnologías informáticas y de comunicaciones. Este sistema pretende la integración de las técnicas CAE, CAD y CAM, sin olvidar otro aspectos como la comercialización, la distribución, servicio, control de calidad, etc.

Servicio

Diseño Proceso

Descentralizado Fabricación

Logistica

AYER

Sistema de fabricación integral Sistema de fabricación tradicional

Total integración de todas las áreas

de la empresa

HOY

Control de calidad Planificación

Almacenamiento Inventario Ventas

El Sistema CIM (Computer Integrated Manufacturing)


Objetivos del sistema CIM Tecnologías aplicadas en el entorno CIM:

Instalaciones flexibles.

Generación de diseños y proyectos integrada.

Gestión y control de compras optimizada.

Gestión y control total de la calidad.

Rápidos y sencillos cambios en la producción.

Aumento de la productividad.

Gestión actualizada de almacenamiento.

Distribución óptima de tareas.

Reducción de costes.

Centralización de la información.

Gestión y control total de los procesos.

Procesos de fabricación integrados.

Distribución de procesos jerarquizada.

Reducción de actuaciones en mantenimiento.

Fabricación asistida por ordenador (CAM).

Sistemas de supervisión y control de la fabricación.

Mecánica, Electricidad y Electrónica.

Instalaciones industriales de todo tipo.

Diseño asistido por ordenador (CAD).

Control numérico (CNC) y Robótica.

Ingeniería asistida por ordenador (CAE).


Planificación, gestión de recursos, I+D, estudio de costes, gestión

administrativa, compras, ventas, comercialización, coordinación,

productividad, planificación, etc.

Gestión de fábrica y administración de recursos: Control de datos,

gestión del mantenimiento, inventario, ingenierías, etc.

Control y supervisión de niveles inferiores, coordinación

de celdas de fabricación, transportes, control de líneas de

fabricación, control de calidad, ensamblado, etc.

Coordinación y control de elementos de los niveles

inferiores. Celdas de fabricación.

Mando y control de máquinas, control nivel

inferior, información para niveles superiores.

Obtención de datos A/D para niveles

superiores. Dispositivos de campo:

sensores y actuadores.

Pirámide CIM

ÁREA

FÁBRICA

ESTACIÓN

CELDA

MÁQUINA

EMPRESA

Niveles


Planta

Célula

Campo

Fabrica

Pirámide CIM. Niveles para automatización.

Ordenadores, Servidores, redes LAN/WAN, Internet Gran volumen de datos. Velocidad de respuesta pequeña. Ethernet.

PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Velocidad de respuesta Grande.

PLCs, PC, HMI, sensores, actuadores. Buses de campo y de dispositivos. Volumen pequeño de datos. Respuesta instantánea.

Proceso

PCs, Servidores, redes LAN, Internet. Gran volumen de datos. Velocidad de respuesta mediana. LAN Industrial (PROFINET), Ethernet y Sistemas SCADA

PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Velocidad de respuesta Alta.

Red de Datos

Red de Control


Comunicaciones de factoría, factoría-celdas y otras redes

CNC DCS

Drive

M

I/O Sensor

Trans- mitter

Field device

PLC

NIVEL DE CAMPO

NIVEL DE CELDA

NIVEL DE FABRICA

Otras redes, Internet

Gestión de producción

Supervisión y Control

de procesos.

Comunicaciones de celda, celda-factoría. Controladores.

Comunicaciones de campo: sensores y actuadores

Intercomunicación.

Supervisión. Control.

Manipuladores, Robots, CNC,

Grupos de máquinas. PLC’s.

Máquina aislada. Control

y Coordinación.

Sensores, Actuadores,

PLC’s.

RED DE DATOS

RED DE CONTROLADORES

BUS DE CAMPO

Pirámide CIM. Niveles de comunicación industrial.


Tipos: Redes LAN y WAN Ethernet, Ethernet industrial, PROFINET

Equipos: Ordenadores, PLC, Servidores, etc.

Tipos: CompoBus D, Profibus, Interbus-S, WorldFip, ModCon, Profinet, Modbus.

Equipos: PC, PLC, Máquinas, Tarjetas, panales HMI y

SCADA, Robots, CNC, Instrumentación, etc.

BUSES DE DISPOSITIVO

BUSES DE CAMPO

REDES INDUSTRIALES

Intercomunicación.

Supervisión. Control.

Simplificación de cableado.

Conexión de Sensores y

Actuadores

Ofimática. Gestión de

producción y Procesos.

Supervisión y Control

Tipos: CompoBus-S, AS-Interface, DeviceNet , CANopen, Profibus DP, InterBus-S

Equipos: PLC, HMI, Sensores, Actuadores, accionamientos.

Redes y Buses industriales


Redes y Buses industriales. Posicionamiento.


Redes y Buses industriales. Comparativa.


Redes y Buses industriales de SIEMENS.


S7-300

S7-1200

S7-400

S7-200

PLC Logo

HMI PC card

Panorámica EQUIPOS SIEMENS.

S7-1500

S5-95U

KTP-600


CPM2A de Omron

CQM de Omron

TSX17 de telemecanique

PLC09 de Schneider

Panorámica PLCs otros fabricantes.

CP1H de Omron



Elementos necesarios para la comunicación

Suministro y recepción de la información. En comunicaciones electrónicas son los equipos emisores y receptores de la señal.

Emisor/receptor

Medio o soporte físico capaz de propagar la información. En las comunicaciones electrónicas se utilizan medios capaces de propagar señales eléctricas (cable, aire, fibra óptica, infrarrojos, etc.).

Canal de comunicación

Contienen la Información que se transfieren entre emisor y receptor (sonidos, datos, imágenes, etc.)

Mensajes

Conjunto de normas y reglas comunes que posibiliten la comunicación. Protocolo

Lenguaje común utilizado en la comunicación. Código

El transmisor, el medio y el receptor constituyen el sistema de transmisión.

1. Fuente de información. Donde se genera la información y se transforma en mensaje.

2. Transductor (de entrada). Convierte el mensaje en una señal eléctrica (voltaje o corriente).

3. Transmisor. Adapta la señal de entrada al medio de transmisión (cable, aire, F.O., etc.)

4. Medio. Medio físico que une el transmisor con el receptor. La señal toma la forma de ondas electromagnéticas, las cuales se deterioran debido al ruido, distorsión y atenuación.

5. Receptor. Recupera la señal del medio y realiza las operaciones inversas del transmisor.

6. Transductor (de salida). Convierte la señal de salida en un mensaje para el destinatario.

7. Destinatario. Destinatario de la información.

Sistemas electrónicos de comunicación


Sistema telemático simplificado

Equipos terminales de datos (DTE, Data Terminal Equipment): Equipos emisores o receptores de

datos y que realizan el control de la transmisión (control de errores, codificación, etc.). En este apartado

se encuentran los PCs, PLCs, HMI, Sistemas Scada, etc.

Equipos de comunicación de datos (DCE, Data Communications Equipment): Equipos hardware

que tratan la señal de los DTE para realizar la adecuación de la señal y la coordinación de la

comunicación a través del medio físico. Son dispositivos interface como los modem, tarjetas de red,

switch, hardware E/S, pararelas, router, adaptadores de norma, etc.).

Línea de transmisión (LT, Transmisión Line): Soporte o medio físico que une a los DCE. Este

puede ser guiado o no guiado: (cable, F.O, infrarrojos, radiofrecuencia, etc.)


Dudas y cuestiones que se plantean:

¿Qué informaciones se intercambiarán ?

¿ Qué modo de comunicación utilizaremos?

¿Cómo se gestionará dicha información ?

¿Qué lenguaje utilizaremos?

¿Quién y cómo comienza el diálogo?

¿Cómo realizar el intercambio de información ?

¿Qué elementos utilizaremos?

¿ Qué formato de señal utilizaremos ?

¿Quién puede transmitir en cada momento?

¿Cómo empezará y terminará la comunicación?

¿Qué medio físico utilizaremos?

¿Qué problemas nos encontraremos?

¿Qué normativas utilizaremos?

Etc.

Señales: tipos y características.

Medios de transmisión. Características.

Perturbaciones en la transmisión.

Métodos de transmisión de las señales.

Modos de comunicación.

Modos de sincronización.

Métodos de detección de errores.

Parámetros de la transmisión de datos.

Tipos de redes de comunicación.

Estructura de las Redes de comunicación.

Normativa de las comunicaciones.

Etc.

Temas que hay que abordar:


Organismos de normalización


Normas que afectan a las comunicaciones industriales


El modelo OSI El Modelo OSI (Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos), creado por la ISO,

es un estándar formado por 7 capas, y define las fases por las que deben pasar los datos para

viajar de un dispositivo a otro en una red de comunicaciones.

Funcionamiento del modelo OSI: Queremos enviar un fichero «datos» desde el equipo «Transmisión» al equipo «Recepción». El fichero «datos» entra en la capa de «Aplicación», donde se añade la cabecera y aumenta el tamaño; a continuación pasa a la capa de «Presentación» y se añade otra cabecera más, y así sucesivamente hasta la capa «Físico», que conecta con el equipo «Recepción». El fichero «datos» es ahora bastante más grande. Ahora el fichero «datos» entra al equipo «Recepción» por la capa «Físico» y se suprime la cabecera correspondiente a esa capa; a continuación, en la capa de «Enlace» se suprime su cabecera, y así hasta la capa de «Aplicación», en que el fichero «datos» llega al usuario final.


El modelo OSI. Niveles o Capas

Nivel 1. FÍSICA: Se encarga de la transmisión de bit de datos al canal de comunicación. Define los niveles de la señal eléctrica según la norma utilizada. Adecúa la señal al medio utilizado (cable, FO, radiofrecuencia, etc.). Codificación y decodificación de datos. Controla la velocidad de transmisión.

Nivel 2. ENLACE: Estructuración del paquete o trama de datos y envío a la capa Física. Control y detección de errores. Control de acceso al medio.

Nivel 3. RED: Interviene en el direccionamiento de paquetes de datos cuando hay varias redes. Protocolos IP en Ethernet. Buses de campo y Profinet.

Nivel 4. TRANSPORTE: División de los datos en paquetes de envío. Protocolos TCP en Ethernet.

Nivel 5. SESIÓN: Para el control del inicio y finalización de la conexión.

Nivel 6. PRESENTACIÓN: Representación y encriptación de los datos.

Nivel 7. APLICACIÓN: Utilización de los datos.

FLU

JO D

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S -

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ES -

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