Redes Industriales Sistemas Industriales para Control

Transcripción

1 Redes Industriales Sistemas Industriales para Control

2 Concepto de las redes datos Conceptos específicos de los redes de datos Topología de la red (atributos donde destacan conectividad, compacidad, metricidad etc), Topología de canales independientes Estrella BUS Árbol Anillo Hibridas Extensión de la red Red Área Local LAN Red metropolitanas MAN Red de área amplia WAN

3 Topología de canales independientes (MALLA)

4 Estrella

5 BUS

6 Árbol

7 Anillo TOKEN RING

8 Clasificación Según su extensión de las redes informáticas se pueden clasificar en: Locales Metropolitanas Extensas LAN MAN WAN (TCP IP)

9 REDES DE AREA LOCAL Descentralizadas Se caracterizan por no tener un procesador central que controla el proceso global realizado por la red de computadoras que la conforman Se caracterizan pues solo se define las dos capas: la física y enlace

10 ETHERNET Es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por detección de la onda portadora y con detección de colisiones (CSMA/CD). Su nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

11 ETHERNET

12 Redes de área extensa WAN Redes TCP/IP (Internet) Es un conjunto de redes que comparten el protocolo de capa de RED denominado IP y el de capa de transporte TCP Se concluye que Internet no es mas que un conjunto de redes que utilizan los protocolos TCP/IP y que se interconectan entre si

13 Actualización con PLC

14 Evolución

15 Actualización con PLC

16 Variedad de Dispositivos

17 Modelos Dependientes del Fabricante

18 Red industrial Las redes de comunicaciones industriales deben su origen a la fundación FieldBus (Redes de campo). La fundación FieldBus desarrolló un nuevo protocolo de comunicación para la medición y el control de procesos donde todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.

19 Protocolos Normalmente son sistemas abiertos.. Buses DeviceNet, WorldFip, Fundation Fieldbus, Modbus, Interbus Profibus Profinet

20 Alternativas de Integración Industrial Buses de actuadores sensores: Interbus-S de Phoenix Contact AS-i (Actuador-Sensor Interface) DeviceNet (Controller Area Network CAN) Allen- Bradley (ahora firma de Rockwell Automation) Buses de campo: Bitbus de Intel FIP de origen francés PROFIBUS de origen alemán ControlNet (Controller Area Network CAN)

21 Requisitos para el Bus de Sensores/Actuadores

22 Características Bus de Sensores/Actuadores Ideal par interconexión de sensores y actuadores todo o nada o binarios Se trasmite datops y alimentación Cableado sencillo y económico no necesita programación ni configuración Gran flexibilidad de topologías Hasta 124 sensores y 124 actuadores con dirección binaria estandar Distancia áxima de 100 metros pudiendo llegar a 300 metros

23 RED AS-I Red de sensores y actuadores Conexión de actuadores y sensores mediante un único canal de un sistema de control PLC

24 Características generales Comunicación mediante sondeo periódico por ejemplo entre un PLC y sensores y actuadores todo o nada Valor máximo de comunicación de 5 ms aproximadamente Canal compartido entre alimentación y datos Facilidad de instalación configuración y programación por personal no profesional

25 RED AS-I Red de sensores y actuadores

26 Requisitos para el Bus de Campo Características de un Bus de Campo Diseñado para transmitir pequeñas cantidades de datos Cubrir necesidades de tiempo real Tener gran compatibilidad electromagnética Número reducido de estaciones Fácil configuración Protocolos simples y limitados Bajos costes de conexión Pseudoconsistente con el modelo OSI de ISO Ventajas que Aporta Reducir coste de cableado de la instalación Facilita la ampliación o reducción de elementos Permite integrar los dispositivos menos inteligentes

27 Buses de Campo Los buses de campo conectan sensores, actuadores, controladores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerárquica de la automatización industrial. Una arquitectura de bus de campo es un sistema abierto de tiempo real. Pero no necesariamente ha de conformarse con el modelo OSI de 7 capas, pues es más importante que la conexión sea de bajo coste y alta fiabilidad frente a las posibilidades de interconexión a redes generales.

28 Estructura Jerárquica de la Comunicaciones Industriales

29 Estructura Jerárquica de la Comunicaciones Industriales II

30 Profibus Se inicia con un proyecto de 21 empresas e institutos de investigación alemanes en el año Objetivo: Bus de campo, bit serial que soporte manufactura y procesos. PROFIBUS es actualmente el líder de los sistemas basados en buses de campo en Europa y goza de una aceptación mundial (20% del mercado en 1999).

31 Familia de redes de campo PROFIBUS Es un conjunto de redes de control diseñado para procesos tanto discretos como continuos. Origen Alemania y para la industria Se basan en el modelo OSI (Interconección de sistemas abiertos) Se convirtió en la norma alemana DIN y posterioemente en las normas europeas EN y EN e internacionales IEC 61158

32 Profibus

33 PROFIBUS Principales elementos de red Unidades de entrada remota Sensores y actuadores con recursos de comunicación PROFIBUS integrados. Modulos principales PROFIBUS Modulos pasarela PROFIBUS Repetidores y modulos de enlace profibus

34 Otras características Comunicación en el Nivel de Campo, requisitos: Sistema robusto y resistente al ambiente industrial. Requisitos temporales críticos, transmisión de los datos del proceso en tiempo real (determinística), en forma cíclica. Comunicación de datos de diagnostico, parámetros y mensajes transmisión acíclica, según demanda. Facilidad de instalación y mantenimiento. Reducción de costos por: instalación, mantenimiento y modificación.

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36 Profibus Todos los fabricantes líderes en tecnología de automatización,ofrecen interfaces PROFIBUS para sus dispositivos. Es estándar europeo EN e internacional IEC PROFIBUS puede ser usado tanto para transmisión crítica en el tiempo de datos, a alta velocidad, como para tareas de comunicación extensas y complejas. Esta versatilidad viene dada por las tres versiones compatibles que componen la familia PROFIBUS (ver figura)

37 Planificación de Redes Estrategia Europea

38 Profibus-DP (Periferia Descentralizada) Optimizado para alta velocidad y costo reducido. Intercambio de datos cíclico. Transferencia de pequeñas cantidades de datos. Plug & Play. Diseñado especialmente para la comunicación entre los sistemas de control de automatismos y las entradas/salidas distribuidas en procesos de manufactura.

39 Profibus-DP (Periferia Descentralizada) Topología: bus o también llamado bus lineal Medio físico: par trenzado Característica señal : Norma RS 485 Velocidad de trasmisión: Entre 9.6 Kbyte/seg y 12 Mbits/seg Topología árbol 12 Mbits/seg Distancia de 100ª 1200 metros Número procesadores en bus lineal de 32 Medio físico:fibra óptica Topología: anillo o estrella Característica señal : Norma RS 485 Velocidad de trasmisión: Entre 9.6 Kbyte/seg y 12 Mbits/seg Topología árbol 12 Mbits/seg Distancia de 15 Km Número procesadores en bus lineal de 127

40 Profibus-PA (Automatización de Procesos) Básicamente es la ampliación de Profibus-DP con una tecnología apta para ambientes peligrosos y con riesgo de explosión, MBP technology (estándar IEC ). Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus común en áreas especialmente protegidas. Comunicación de datos y energía en el bus mediante el uso de 2 conductores. Destinado a reemplazar la tecnología en lazo 4 a 20 ma en instrumentación y control.

41 Profibus-FMS (Fieldbus Messages Specifications) Diseñado para un gran numero de aplicaciones y comunicaciones al nivel de célula, donde PC s y PLC s se comunican entre sí. Comunicaciones de propósito general, supervisión, configuración,... Transmisión de grandes cantidades de datos: programas y bloques de datos. Intercambio acíclico de datos con tiempos no críticos, par a par (peer to peer), entre estaciones inteligentes.

42 Elementos del bus Nodos: Son los elementos esenciales del bus. Activos: son nodos que pueden actuar como maestro del bus, tomando enteramente el control del bus. Pasivos: son nodos que únicamente pueden actuar como esclavos y no tienen capacidad de control sobre el bus. Dialogan con los nodos activos mediante un mecanismo de pregunta-respuesta, pero no pueden dialogar directamente entre sí. Repetidores: Son simples transceptores bidireccionales para regenerar la señal (amplificadores).

43 Ejemplos La topología puede ser en forma de bus lineal o en forma de árbol, en el que los repetidores constituyen el nudo de partida de una expansión del bus.

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45 Profinet Red universal industrial basada en ethernet y en los protocolos TCP/IP de internet A medida de que Ethernet se fue transformando en un elemento clave para el ámbito corporativo, algunos usuarios y vendors empezaron a investigar la posibilidad de usar esta plataforma de comunicaciones abierta dentro de las plantas industriales. Sin embargo, los procesos industriales requerían respuestas determinísticas en tiempo real, aspectos que Ethernet no podía ofrecer. Por ese motivo, Profibus International -asociación que reúne a más de compañías- desarrolló la plataforma Profinet, que permite el uso de comunicaciones tanto en tiempo real como por TCP/IP en la misma red.

46 Arquitectura de un SCD

47 Estrategia de Redes Rockwell Automation

48 Planificación de Redes Estrategia Americana