Post on 18-Dec-2014
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REDES ESPECIALES
REDES EMERSONMONITORIZACION
EMERSON NETWORK POWER• Emerson Network Power, una filial de Emerson
(NYSE:EMR), líder global en Business- Critical Continuity™, brinda soluciones para las redes de telecomunicaciones, los centros de datos, el área de salud y las instalaciones industriales.
EMERSON NETWORK POWER• Emerson Network Power ofrece sus conocimientos y
soluciones innovadoras que incluyen energía de CA y CD, sistemas de enfriamiento de precisión, informática y fuentes de alimentación integrada, racks y gabinetes integrados, controles y conmutadores de potencia, administración de la infraestructura y conectividad.
MARCAS Y NEGOCIOS
MONITORIZACION• Emerson Network Power ofrece software, sistemas y
servicios de administración de centros de datos y supervisión de red las 24 horas, los 7 días de la semana, para permitir un monitoreo continua de centros de datos, salas de computadoras y armarios de red, además de aplicaciones de telecomunicaciones alámbricas, inalámbricas y empresariales.
REDES DE COMUNICACIONESLas unidades de monitoreo ofrecen un diseño modular, grandes capacidades de control, un amplio rango de conectividad y un conjunto completo de funciones de software que ayudan a alcanzar la eficiencia del desempeño del sitio y el rendimiento de los equipos en pequeñas oficinas de comunicaciones.
REDES DE COMUNICACIONES
Dentro de las redes de comunicaciones ofrecidas por EMERSON NETWORK POWER tenemos las siguientes:• SUPERVISION REMOTA ENERGY MASTER• DPU ENERGY MASTER• ENENGY MASTER ENEC• UNIDADES SM ENERGY MASTER
SUPERVISION REMOTA ENERGY MASTER
• Este incluye monitoreo remoto, optimización del equipo que consume electricidad, rutinas regulares de mantenimiento remoto y servicios de emergencia en un solo paquete, diseñado para minimizar el uso energético y maximizar la disponibilidad de los sistemas críticos.
SUPERVISION REMOTA ENERGY MASTER
CARACTERISTICAS:• Las rutinas de mantenimiento remoto complementan con
inspecciones in situ y el mantenimiento preventivo diseñados para maximizar la integridad de su sitio y duración de la batería
• Alta disponibilidad de centros de respuesta de seguimiento de alarmas según van llegando
BENEFICIOS:• Los costes de mantenimiento se reducen debido a las
rutinas de mantenimiento remoto• Mayor vida del equipo• Reducción del uso de energía
SUPERVISION REMOTA ENERGY MASTER
DPU ENERGY MASTER• El EnergyMaster ® DPU (Unidad de Procesamiento de Datos) es
una unidad de control de sitios independiente. Proporciona monitoreo remoto para el control de equipos de energía y control ambiental de las telecomunicaciones con su potente funcionalidad, facilitando un fácil mantenimiento y gestión de un sitio.
DPU ENERGY MASTERCARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS:
• Funciones de vigilancia de gran alcance: Soporta 4 puertos serie a bordo, capaces de conectar módulos SM y varios otros fabricantes de equipos inteligentes mediante el desarrollo de la adaptación del protocolo y archivos de configuración.
• Alta calidad de información fallos: Debido a la configuración de alarma a través del uso inteligente del PLC.
• Análisis de fallos rápida: almacenamiento de las últimas 400 alarmas.
• Análisis de datos conveniente: Hasta 600 puntos de datos en tiempo real y 10 grupos de registro de prueba de la batería se pueden guardar en el almacenamiento local.
ENERGY MASTER ENEC• Software para una administración local y remota de los
sistemas eléctricos, generadores de respaldo, UPS, sistemas de aire acondicionado y otros equipos externos en los edificios
UNIDADES SM ENERGY MASTER• Módulos de supervisión opcionales para la administración
de las baterías, administración de CA y administración de otro equipo como inversores, alarmas contra incendios, unidades de aire acondicionado, etc. Los módulos de supervisión se pueden conectar a la unidad de control avanzado (ACU+) o a la unidad de monitoreo (DPU) del sitio.
UNIDADES SM ENERGY MASTER
Los módulos de supervisión proporcionan información detallada y alarmas con respecto a lo siguiente:
• Las condiciones de respaldo de las baterías en el sitio de telecomunicaciones (SM BAT)
• Las condiciones y el estado del suministro de CA y del generador de respaldo del sitio de telecomunicaciones (SM AC).
• Las condiciones y estado del equipo auxiliar como unidades de aire acondicionado, inversores, alarmas del edificio, etc. (SM IO).
UNIDADES SM ENERGY MASTER
CARATERISTICAS:• Gran cantidad de entradas y salidas.• Se ajusta a todos los sensores estándar.• Comunicaciones RS485
BENEFICIOS:• Reducen los costos operativos.• Mejoran la confiabilidad de la red.• Planeamiento eficiente de la red eléctrica
UNIDADES SM BAT• El módulo de supervisión para las baterías (BAT SM)
ofrece información detallada y alarmas con respecto a la condición de reserva de la batería en el lugar de las telecomunicaciones. Basándose en esta información, visitas al sitio y mantenimiento relacionado con la reserva de la batería puede optimizarse para ahorrar tiempo y dinero, especialmente para los sitios ubicados remotamente.
UNIDADES SM BAT• La información y alarmas, con respecto a la copia de seguridad
de la batería en un sitio específico, pueden ser supervisadas o controladas por medio de un simple navegador web o software de gestión específico. No se necesita software adicional y acceder a monitorear el sitio está protegido con contraseña.
UNIDADES SM BAT
CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS:
• Menor coste de mantenimiento relacionado con respaldo de batería
• Mayor disponibilidad gracias a la copia de seguridad automática de la batería de pruebas, información detallada y alarmas de la batería de respaldo.
UNIDADES SM BAT
UNIDADES SM AC• El módulo de supervisión para corriente alterna (AC SM)
ofrece información detallada y alarmas con respecto a la condición y situación de la fuente AC telecomunicada y generador de respaldo. Basándose en esta información, las visitas y de mantenimiento relacionado con el generador de corriente alterna y de reserva puede ser optimizado para ahorrar tiempo y dinero, especialmente para los sitios ubicados remotamente.
UNIDADES SM ACCARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS:
• Monitoreo• Menor coste de mantenimiento relacionado con unidades de aire
acondicionado• Mayores disponibilidad gracias a las pruebas automatizadas de reserva
alternador y alarmas de CA.
UNIDADES SM AC
UNIDADES SM IO• El módulo de supervisión para el monitoreo genérico
proporciona información detallada y alarmas con respecto a la condición y el estado de los equipos Auxiliar tales como las unidades climáticas o alarmas del edificio.
UNIDADES SM IO
CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS • Monitoreo• Menores costos de mantenimiento relacionados con los
equipos monitoreados y / o controlados por SM IO• Mayor disponibilidad gracias a la supervisión y control a
distancia de los equipos sitio.
UNIDADES SM IO
LMS 100• Unidades de monitoreo con habilidades de redes de
entrada/salida y un puerto integrado de Ethernet.• Lorain® Monitoring Units combine the popular features of
past DC monitoring products with new input/output (I/O) networking capability and the fully integrated Ethernet port to create a system that sets a new standard in the industry.
LMS 100
LMS 100
CARACTERISTICAS: • Acceso remoto a través de dial-up, Ethernet o RS232• Alarma de notificación a través de buscapersonas, SNMP, TLI/x.25
y correo electrónico• Configurable por el usuario de la página web para toda la
información del sistema• Fácil interfaz de línea de comando para la integración en gran
escala de software NMS
• BENEFICIOS:• El diseño modular permite la expansión del sistema• Ambientalmente endurecido para el uso en ambientes con
temperaturas controladas y extendida• Armarios de acceso frontal para el crecimiento futuro y servicio
SMART WIRELESS DE REDES EMERSON
Smart Wireless
Emerson Process Management presentó sus soluciones wireless inteligentes de 2,4 GHz para uso en las plantas de fabricación europeas. Basadas en el protocolo TSMP de redes autoorganizadas de Dust Networks escalables desde 5 a 100.000 dispositivos, las Smart Wireless de Emerson aseguran una fiabilidad superior al 99%.
Smart Wireless
La presentación europea de Smart Wireless tuvo lugar en Bolonia (Italia), La elección de esta para el lanzamiento europeo de Smart Wireless no es casual: Bolonia es el lugar de nacimiento de Guglielmo Marconi, el descubridor de wireless.
Crecimiento e inversiones en tecnología
¿Que se necesita para suministrar una solución wireless completa?
Propuesta Emerson
Redes Auto-organizadas
Las redes auto-organizadas son una de las innovaciones más potentes que han tenido lugar en la industria de procesos durante los últimos 30 años, donde se ha probado varias tecnologías de red en entornos industriales reales, y la tecnología TSMP(Time Synchronized Mesh Protocol) de Dust Networks es la que presenta mejores resultados en cuanto a los requerimientos de fiabilidad, seguridad, larga vida de las baterías y facilidad de uso que nos solicitan nuestros clientes
Redes Auto-organizadas
Redes Auto-organizadas
Las redes auto-organizadas, en que el protocolo TSMP no permite ni un punto de fallo, son efectivamente uno de los puntos diferenciales de la solución presentada por Emerson. Con este sistema, cada punto se comunica con los demás en lugar de comunicarse únicamente con un puerto. Las redes que usan la tecnología presentada por Emerson son escalables desde 5 a 100.000 dispositivos.
Redes Auto-organizadasUna de las ventajas de la red auto-organizada es, según Emerson, que evita la necesidad de supervisar la planta. Emerson sostiene además que en el supuesto de que se hiciera la supervisión, resulta que muchas veces ya es obsoleta cuando se implanta el sistema porque se han movido elementos, se han efectuado nuevas construcciones, etc.
Por supuesto, el ahorro de costes es un punto de sumo interés en las soluciones wireless. Sólo en cableado pueden obtenerse ahorros del 90% en la instalación. Las soluciones wireless permiten tambien el auto-monitorizado de los sensores, lo que evita muchos desplazamientos por la planta.
Las soluciones wireless en plantaRedes “auto-organizadas”• Redes de mallas auto-organizadas
– Time Synchronized Mesh Protocol (TSMP)
– IEEE 802.15.4
– 2,4 Ghz
– Robusta/tolerante con casi todas las
interferencias y coexistencia con otras
redes inalámbricas
• Permite redundancia / ningún punto
simple de fallo• Exploración cada 15 segundos con
latencia baja• El sistema es ampliable hasta más de
100 nodos
Redes Auto-organizadas
TSMP de Dust Networks
Los productos TSMP de Dust Networks, por su parte, están optimizados para aplicaciones en entornos industriales y cumplen las especificaciones para entornos difíciles como los presentes en refinerías, plataformas petrolíferas y de extracción de gas, plantas de generación de energía, plantas farmacéuticas, etc. Entre sus características se incluye diseño para entornos Clase 1 División 1, resistencia a la vibración y un rango de temperaturas industriales entre -40 y 85ºC.
Extienden la PlantWeb
Las soluciones Smart Wireless están construidas, pues, sobre productos basados en TSMP y extienden la arquitectura digital de planta PlantWeb de Emerson. Smart Wireless combina puertos (1.420 Wireless Gateway) con transmisores inalámbricos Rosemount (el transmisor de presión, nivel y temperatura Rosemount 3051S, el transmisor de temperatura Rosemount 753R) y el software de mantenimiento predictivo AMS Suite: Intelligent Device Manager, todos perfectamente integrados con los sistemas DeltaV y Ovation, o con DCS o PLC heredados si es el caso.
Rosemount 753R + 3051S
Solucion para la medida de nivel caudal presión
Rosemount 753R
Transmite datos desde localizaciones remotas a la sala de control a través de la red telefónica e internet
753R es un transmisor wireless que se conecta a un equipo existente
Soluciones inalámbricas a lo largo de toda la plantaEmerson Process Management participa en varios forum de desarrollo de estándares, incluido el grupo de trabajo de Wireless Hart® de Hart Communications Foundation y el ISA SP100.
Los elementos comunes que condujeron a la colaboración entre estas empresas son:
• El protocolo está basado en la capa física IEEE 802.15.4. a 2.4 GHz
• Se trata de un protocolo auto-organizado en malla, cambio de canal y sincronización en tiempo.
• Utiliza una arquitectura de seguridad industrial estándar.
Soluciones inalámbricas a lo largo de toda la planta
Aplicaciones Industriales• Monitorización Remota de niveles, presiones, en las
industrias de refino, petróleo y gas, química, pasta y papel.
• Perfil de presiones en tuberías• Monitorización Medio Ambiental (Agua, aguas residuales,
Emisiones, etc.)• Aplicaciones sin SCD o SCADA• Instalaciones sin energía o teléfono
Las plantas de proceso tienen requisitos exclusivos• Alta fiabilidad (99.9%)• Costes de instalación reducidos• Seguridad de calidad industrial• Cumplimiento de Normativas• Baja consumo de batería• Arquitectura wireless para control
Ejemplo de Aplicación• Lecturas periódicas de la presión del gas en 6 pozos• No hay cables tirados tirados, distancias >100m a la sala de
control• Solución menor coste: Transmisores 3051S wireless y
Pasarela 1420
Resumen• Las soluciones inalámbricas para plantas son fiables y están
disponibles.• No requieren herramientas especiales para su implementación.• Son muy sencillas de instalar y usar, mismas prácticas que en los
equipos convencionales.• Permiten reducir los costes de instalación en un 90% frente a las
instalaciones tradicionales.• Permiten aun total autonomía, la duración de la baterías de los
dispositivos oscila entre 5 a 15 años dependiendo de la aplicación• Hay una alta gama de dispositivos donde elegir• El estándar WirelessHART garantiza el empleo de las mismas 22
herramientas HART y protege la inversión de los usuarios.
PROTOCOLO HARTRedes y Protocolos de Comunicación Digital
Introduccion• HART (Highway Addressable Remote Transducer)• Diseñado originalmente para propósitos de calibración,
ajuste de rango, ajuste de filtrado.• Primer sistema de comunicación bidireccional para
transmisiones analógicas sin perturbar la señal de corriente.
• HART fue desarrollado en 1980 por Rosemount Inc.
LAZO DE CORRIENTE 4 a 20 mA• Es una interface de comunicación.• Que en vez de usar tensión, usa corriente, por lo que te
permite controlar o monitorear dispositivos desde lugares alejados a los mismos.
• Las distancias son moderadamente grandes, "decenas de kilómetros".
• Se usan en salas de control, ya que te permite estar controlando maquinas y motores por ejemplo en las centrales eléctricas.
Un ejemplo de uso de un lazo de corriente 4-20mA es el de los PLC`s.
• Como las entradas y las salidas de los mismos no soportan grandes tensiones y/o corrientes o puede que esa señal que debe llegar al PLC no sea ni tensión ni corriente, entonces se debe usar algo que el PLC entienda por eso se usa este método.
• Imaginemos que estamos controlando una temperatura que debe estar entre los valores 70 y 270ºC entonces se le asigna a 4mA a 70ºC y 20mA a 270ºC y es aqui donde entra en juego la "resolución" del rango.
• La resolución esta dada en bits y puede ser de 8, 12, 16, 32, etc. Esto significa que dicho rango va a estar dividido, en el caso de 12 bits, en 4096 partes haciendo que la mínima variación que la entrada del PLC podría detectar seria de 0,0039 mA.
• Una vez leído el valor de corriente el PLC lo traduce otra vez a temperatura y lo muestra en grados centígrados, es decir que toma un valor de corriente equivalente a determinada temperatura y lo muestra como temperatura, pero en realidad lo que a el le llegó fue un valor de corriente dentro del rango 4-20mA.
Porqué se usan 4-20mA?• Un rango de 16mA es fácilmente digitalizable y manejable en binario,
octal o hexadecimal.• Tienes una forma de saber si el lazo de control está roto, pues si no
recibes corriente es porque falla el lazo de control.• En sistemas sensibles o críticos, por lo general se usan sistemas de
seguridad con redundancia doble o triple, o sea un PLC que controla una turbina no se guía solamente de lo que le dice un solo sensor, además una turbina de gas o vapor tiene otros sistemas de seguridad que hacen prácticamente imposible que sea sobrepasada su velocidad máxima.
• En síntesis un lazo 4-20mA es un sistema de control, no un sistema de seguridad. Aunque puede usarse como un sistema de alarma temprana, la seguridad de por ejemplo una turbina está a cargo de otro sistema que toma el control total de la planta (por encima del lazo de corriente) cuando ciertos parámetros de seguridad son violados o sobrepasados.
Fundamentos del Protocolo Hart• Agrupa la información digital sobre la
señal analógica típica de 4 a 20 mA DC. La señal digital usa dos frecuencias individuales de 1200 y 2200 Hz, que representan los dígitos 1 y 0 respectivamente, y que en conjunto forman una onda sinusoidal que se superpone al lazo de corriente de 4-20 Ma.
• Como la señal promedio de un onda sinusoidal es cero, no se añade ninguna componente DC a la señal analógica de 4-20 mA., lo que permite continuar utilizando la variación analógica para el control del proceso.
Amplitud de la Señal Hart• Las señales sinusoidales son
sobrepuestas a las señales de corriente, a un bajo nivel, logrando así que las dos señales se transmitan por los mismos dos cables, gracias a que el valor promedio de la señal FSK es siempre cero, la señal de 4-20 mA nunca se verá distorsionada. Esto produce una comunicación simultanea con un tiempo de respuesta aproximado de 500 ms para cada dispositivo de campo, sin que ninguna de las señales análogas sean interrumpidas.
Emisión y Detección de la Señal Hart
Desde un punto de vista de CA, el resultado es el mismo, ya que el suministro Pwr es efectivamente un cortocircuito. Observamos que todos los componentes añadidos son acoplado en AC, de manera que no afectan a la señal analógica. El amplificador de recepción a menudo se considera parte del módem y por lo general no se muestran por separado. Lo hicimos así para indicar cómo (a través de los nodos), el voltaje de la señal de recepción se derivan. En el controlador o el transmisor, el voltaje de la señal de recepción es simplemente la tensión de CA a través de los conductores de corriente de bucle.
Ambos extremos del bucle se incluir un módem y un "amplificador de recepción." El amplificador de recepción tiene una impedancia de entrada relativamente alta de manera que no se carga el circuito de corriente. El transmisor de proceso también tiene una fuente acoplada en AC de corriente, y el controlador de una fuente de voltaje acoplado en AC. El interruptor en serie con la fuente de tensión (Xmit Fuente voltios) en el controlador HART está normalmente abierto.En el controlador HART los componentes añadidos pueden conectarse a través de los conductores de corriente de bucle, como se muestra, o en la resistencia de detección de corriente.
Espectro de Frecuencias Hart
• La comunicación Hart es FSK (frequency-shift-keying), con una frecuencia de 1200 Hz que representa un uno binario y una frecuencia de 2200 Hz que representa un cero binario.
• Estas frecuencias están muy por encima del intervalo de señalización de frecuencia analógica de 0 a 10 Hz, de modo que la HART y señales analógicas están separadas en frecuencia y, preferiblemente, no interfieren unos con otros.
• La señal HART está típicamente aislado con un filtro de paso alto con una frecuencia de corte en el rango de 400 Hz a 800 Hz. La señal analógica es similar aislado con un filtro de paso bajo.
Redes Hart: Conexión Punto a Punto• En el modo Punto a Punto, la señal
tradicional de 4-20 mA es usada para comunicar una variable de proceso mientras otras variables adicionales -parámetros de configuración y otras informaciones de aparato- son transmitidas digitalmente usando el protocolo HART. La señal análoga de 4-20 mA no es afectada por la señal HART y puede ser usada para el monitoreo o control en la forma normal. La señal de comunicación digital HART le da acceso a variables secundarias y a otras informaciones, que pueden se usadas para propósitos de operación, mantención y diagnóstico.
Redes Hart: Comunicación tipo Multipunto
• El modo Multipunto requiere solamente un par de alambres y si es aplicable, el lazo también puede tener barreras de seguridad y fuentes de poder auxiliares para hasta 15 aparatos de. Todos los valores de proceso son transmitidos digitalmen-te; en el modo Multi-punto, las direcciones de "Polling" de los aparatos de terreno son mayores que 0 y la corriente a través de cada equipo está fijada a un mínimo valor (típicamente 4 mA).
Modo de comunicación: Maestro Esclavo
• La capa de enlace de datos HART define un protocolo maestro-esclavo - en uso normal, un dispositivo de campo sólo responde cuando se le habla. Pueden haber dos maestros, por ejemplo, un sistema de control como maestro primario y un handheld HART comunicador como maestro secundario. Las normas de envio se definen cuando cada maestro pueda iniciar una transacción de comunicación. Hasta 15 o más dispositivos esclavos pueden ser conectados a un par multipunto de un solo cable. La capa de enlace de datos (DLL) gestiona el acceso al bus a través de un programador de bus centralizado y determinístico llamado Link Active Scheduler (LAS).
Dispositivos de campo HART, los esclavos, Nunca envían sin haber sido requerido para esto. Responden sólo cuando han recibido un mensaje de comando de el maestro. Una vez que una transacción, es decir, un intercambio de datos entre la estación de control y el dispositivo de campo, se ha completado, el maestro hará una pausa de un determinado período de tiempo antes de enviar otro comando, permitiendo que el otro maestro pueda enviar datos. Los dos maestros tienen un plazo de tiempo fijo a la hora de tomar turnos paracomunicarse con los dispositivos esclavos.
Modo de comunicación: Burst
• Este modo permite que un único dispositivo esclavo emita continuamente un mensaje HART de respuesta estándar.
Establecimiento de la Comunicación• Cada dispositivo Hart tiene una relación de 38 bits que se
graba en el proceso de fabricación.• La dirección contiene:
– Código de identificación del fabricante– Tipo de dispositivo– Identificador único del dispositivo
• La estación maestra debe conocer la dirección del dispositivo Hart para poder establecer la comunicación.
• El master puede conocer la dirección mediante:– Comando 0 (leer indicador único): Método preferido– Comando 1 (leer indicador único por tag): En multidrop
Protocolo Hart• Normalmente, un dispositivo HART mientras los demás escuchan. • Un Maestro normalmente envía un comando y luego espera una
respuesta. • Un esclavo espera una orden y luego envía una respuesta. • El comando y respuesta asociada se denomina una transacción.
Normalmente hay periodos de silencio (nadie habla) entre las transacciones.
Comandos Hart• La comunicación HART está basada en comandos. Hay tres tipos de
comandos que van a proporcionar acceso de lectura-escritura a la información disponible en los instrumentos de campo compatibles con HART. Los comandos pueden ser Comandos Universales (Universal Commands), Comandos de Practica Común (Common Practice Commands) y Comandos Específicos del Dispositivo (Device Specific Commands).
Los Comandos Universales aseguran la interoperabilidad entre los productos de distintos fabricantes, y proporcionan el acceso a la información útil en la operación habitual en planta. Todos los esclavos compatibles HART deben responder a todos los Comandos Universales.
Los Comandos de Practica Común proporcionan acceso a funciones que son implementadas en muchos dispositivos, pero no en todos. Son opcionales, pero si se implementan, debe ser como se especifica.
Los Comandos Específicos del Dispositivo ofrecen la libertad para que cada aparato particular tenga parámetros o funciones exclusivos.
Device Description DD
• Una descripción del dispositivo o DD es un archivo electrónico de datos preparados de acuerdo con las especificaciones de lenguaje de descripción de dispositivos que se describen las características y funciones específicas de un dispositivo con detalles de los menús y funciones de visualización gráfica para ser utilizados por las aplicaciones host (incluyendo dispositivos de mano) para acceder a todos los parámetros y los datos en el dispositivo correspondiente.
• También puede configurar un dispositivo habilitado para HART con un PC de escritorio o portátil, u otros dispositivos portátiles equivalentes. Para ello, utilice una aplicación de software basada en PC y un módem HART interfaz. En comparación con un comunicador portátil, un PC puede ofrecer una visualización de pantalla mejorada. También puede apoyar a más configuraciones DDs y el dispositivo debido a la capacidad adicional de almacenamiento de memoria. Debido a la naturaleza crítica de configuraciones de dispositivos en el entorno de la planta, los PC también puede ser utilizado como almacenamiento de copia de seguridad para los datos de la computadora de mano comunicadores.
Device Description Language (DDL)
• Device Description Language (DDL), un aumento reciente de la tecnología HART, se extiende la interoperabilidad a un nivel más alto que proporciona a través de los comandos de la práctica universal y común.
• DDL ofrece un dispositivo de campo (esclavo) desarrollador de productos de los medios para crear una descripción completa de su instrumento y todas las características pertinentes, de modo que pueda comunicarse con cualquier dispositivo host mediante el lenguaje.
• Esto es análogo a un controlador de impresora en el mundo de la informática personal que permite que una aplicación para hablar con una impresora de tal manera que lo que se imprime en la página es lo que se esperaba por la aplicación. Los comunicadores de Universal hand-held que son capaces configurar un instrumento basado en HART a través de DDL están disponibles hoy.
Que Hace Realmente Device Description• El protocolo HART opera en un entorno de host / slave donde
se consulta un instrumento y responde a un host. HART tiene una estructura de mando que permite a los fabricantes de dispositivos una gran libertad en el diseño de un dispositivo.
• Todos los dispositivos HART debe tener un mandato mínimo establecido con el fin de ser aceptado. Estos comandos son llamados comandos universales. Los dispositivos también pueden tener un número de comandos opcionales llamados comandos práctica común, muchos dispositivos pueden implementar comandos específicos del fabricante llamados comandos específicos del dispositivo. La DD permite el acceso a todos los comandos.
• Device Description Language (DDL) es un lenguaje para describir dispositivos. Una descripción del dispositivo (DD) se crea como un archivo de texto y luego se traducen en un archivo binario estándar.
Estructura del Mensaje Hart
• Preamble, de entre 5 y 20 bytes de FF hex, ayuda al receptor para sincronizar a la secuencia de caracteres.
• Start, puede tener uno de varios valores, lo que indica el tipo de mensaje: maestro a esclavo, esclavo a maestro, o un mensaje ráfaga de esclavos, también el formato de dirección: Marco de corto o largo cuerpo.
• Addr, incluye tanto la dirección principal y la dirección del esclavo. En el formato de trama corta, la dirección del esclavo es de 4 bits que contienen la "dirección de sondeo" (0 a 15). En el formato de trama larga, es 38 bits que contienen un "identificador único" para ese dispositivo en particular. (Un bit también se utiliza para indicar si un esclavo está en modo de ráfaga.)
• Exp, permite hasta 3 bytes adicionales que se insertan entre la dirección y campos de comando.
• Com, contiene el comando HART para este mensaje. Los comandos universales están en el rango de 0 a 30; comandos comunes prácticas están en el intervalo de 32 a 126; comandos específicos del dispositivo están en el rango de 128 a 253.
• Bcnt, contiene el número de bytes que se siguen en los bytes de estado y de datos. El receptor utiliza este saber cuando el mensaje está completo.
• Status, (también conocido como el "código de respuesta") es de 2 bytes, sólo presentes en el mensaje de respuesta de un esclavo. Contiene información acerca de los errores de comunicación en el mensaje de salida, el estado de la orden recibida y el estado del dispositivo en sí.
• Data, puede o no estar presente, dependiendo del comando en particular. Los comandos universales y la práctica común de utilizar hasta 33 bytes de datos, manteniendo la duración del mensaje global razonable.
• Chk, de comprobación , junto con el bit de paridad asociado a cada byte, esta se utiliza para detectar los errores de comunicación.
Partes del mensaje Hart
Diagrama en Bloques Transmisor HART
• La "interfaz de red" en este caso es el regulador de corriente. El regulador de corriente implementa las dos fuentes de corriente se muestra en el "transmisor" proceso de la figura. El bloque marcado como "modem", y posiblemente el bloque etiquetado "EEPROM", se refieren a las únicas partes que de otra manera no estarían presentes en un transmisor analógico convencional. La EEPROM es necesaria para que un transmisor HART almacene los parámetros fundamentales HART. El UART, usada para convertir datos entre serie y paralelo, se construye a menudo en el controlador de micro-y no tiene que ser añadido como un elemento independiente.
•El diagrama ilustra parte del atractivo de HART: su simplicidad y la facilidad relativa con la que los instrumentos de campo HART se puede diseñar. HART es esencialmente un complemento a los circuitos existentes comunicación analógica. El hardware añadido a menudo consiste en un solo circuito integrado adicional de alguna importancia, además de unos pocos componentes pasivos.
Cableado multipar
• Circuito 1 en el diagrama está conectado a un convertidor A / D 1 y módem 1. Circuito 2 está conectado a un convertidor A / D 2, el módem 2. Y así sucesivamente.
• O bien un multiplexor puede ser usado para cambiar un solo convertidor A / D o de un solo módem secuencialmente de circuito 1 a través del circuito N.
• HART utiliza cable de par trenzado blindado. La señalización es de extremo único. (Un lado de cada par se encuentra en tierra de CA.) HART necesita un ancho de banda mínimo (-3 dB) de alrededor de 2,5 kHz. Esto limita la longitud total de cable que se puede utilizar en una red. La capacitancia del cable (y la capacitancia de dispositivos) forma un poste con una resistencia crítica llama la resistencia de la red.
Red Hart• El tipo de red descrito hasta el momento, con un
instrumento de campo único que hace ambas HART y señalización analógica, es probablemente el tipo más común de HART red y se denomina una red de punto a punto. En algunos casos, la red de punto a punto puede tener un instrumento de campo HART. Un usuario HART también puede configurar este tipo de red y luego comunicarse con el instrumento de campo utilizando un comunicador de mano (HART Secondary Master). Este es un dispositivo que se sujeta a las terminales del dispositivo (u otros puntos de la red) para la comunicación HART temporal con el Instrumento de campo.
Circuito de Recepción HartOtro enfoque es idear un receptor de proceso con casi cero impedancia en DC y una alta impedancia en frecuencias HART. Usando este enfoque, un solo tipo de HART Maestro es capaz de hablar con un transmisor o un receptor de proceso. Es más fácil hacer un receptor de tal proceso HART si la "alta impedancia" no tiene que ser demasiado alta, entre 300 y 400 ohm. Dado que esta es todavía relativamente bajo, las especificaciones HART permiten a este dispositivo ajustar la resistencia de la red.
Es decir, la impedancia de este dispositivo en frecuencias HART sustituye la resistencia de detección de corriente. Tenga en cuenta que una resistencia de detección de corriente no estaría normalmente presente.
Flexibilidad de Aplicación• HART es un protocolo del tipo maestro/esclavo, lo que significa que un instrumento de campo (esclavo) solamente “responde” cuando sea “preguntado” por un maestro. Dos maestros (primario y secundario) se pueden comunicar con un instrumento esclavo en una red HART . Los maestros secundarios, como los configuradores portátiles 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. El maestro primario es típicamente un SDCD (Sistema Digital de Control Distribuido), un PLC (Controlador Lógico Programable), un control central basado en computador o un sistema de monitoreo.
Ejemplo de Aplicación Innovadora• La flexibilidad del Protocolo HART es evidente en el diagrama de control de la Figura. Esta aplicación innovadora usa la capacidad inherente al Protocolo HART de transmitir tanto señales analógicas de 4-20mA como señales digitales de comunicación simultáneamente por el mismo par de hilos. En esta aplicación, el transmisor HART® tiene un algoritmo interno de control PID. El instrumento es configurado de modo que el lazo de corriente de 4-20mA sea proporcional a la salida del control PID, ejecutado en el instrumento (y no a la variable medida, como por ejemplo, la presión, como en la mayoría de las aplicaciones de instrumentos de campo). Una vez que el lazo de corriente es controlado por la salida de control del PID, este es utilizado para alimentar directamente al posicionador de la válvula de control.
• El lazo de control es ejecutado completamente en campo, entre el transmisor (con PID) y la válvula. La acción de control es continua como en el sistema tradicional; la señal analógica de 4-20mA mueve a la válvula.
• A través de la comunicación digital HART 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. Un ahorro substancial puede ser obtenido a través de esta innovadora arquitectura de control.
Algunos equipos HART incluyen el controlador PID en susalgoritmos, implementando una solución de control con buena relación
costo-beneficio
Mejor Solución• El Protocolo HART® permite a los usuarios la mejor
opción de solución para aprovechar los beneficios de la comunicación digital para la instrumentación inteligente. Actualmente ninguna otra tecnología de comunicación puede igualar la estructura de soporte o la gran variedad de instrumentos disponibles con la tecnología HART® . La tecnología permite el uso fácil de los productos compatibles con HART® que están disponibles en el mercado por la mayoría de los fabricantes de instrumentación y que atienden prácticamente todas las mediciones de proceso o aplicaciones de control.
• El surgimiento de fieldbus no desplazara la tecnología HART® en nuevas aplicaciones o en las existentes. El protocolo HART® proporciona a los usuarios gran parte de los mismos beneficios, al mismo tiempo mantiene la compatibilidad y la familiaridad con los sistemas existentes de 4-20 mA.
• El protocolo HART® proporciona los ahorros 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 múltiples variables, sin que haya la necesidad de reemplazar sistemas completos.
• La conexión con las redes de las plantas actuales y futuras es asegurada por la capacidad de comunicación digital y a la gran base instalada. El soporte ofrecido por el protocolo HART Communication Foundation asegura que la tecnología seguirá evolucionando para satisfacer las necesidades de la instrumentación inteligente de hoy y mañana.
REDES EN DOMOTICAINTRODUCCION
INTRODUCCION• El término domótica proviene de la unión de las palabras -
domus (que significa casa en latín) - robótica (de robota, que significa esclavo, sirviente en checo).
• Se entiende por domótica el conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar.
• Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto.
RED DE CONEXIONRed: en una instalación automatizada se denomina red a la
configuración de las vías de comunicación (tráfico de información) y de las vías energéticas (alimentación).
Hay 3 tipos de redes: red de comunicación (información): <24v red de control (señal débil: <24v) red de potencia (señal fuerte: 230/380v)
Habitualmente se considera una sola red al conjunto de la comunicación y la de control (red de datos).
Las características que definen una red de conexión son:• Su topología.• Los protocolos de comunicación.• Los medios físicos (soportes) de transmisión
Historia:
• A principios de los 80 aparecen las primeras integraciones de sistemas a nivel comercial sobre edificios terciarios.
• La integración de sistemas en el hogar viene en la década de los 90 coincidiendo con el desarrollo y despliegue de Internet
• Debido a que la tecnología en las casas se desarrollaba en dirección al aumento de prestaciones de los electrodomésticos, dificultando el avance de la domótica, la domótica se oriento hacia el control de la alimentación de los electrodomésticos.
• El avance de orientar las tecnologías domésticas hacia el usuario posibilita abre las puertas de la domótica. El usuario tiene necesidades, deseos, que la tecnología cubrirá, y no es importante para él el cómo, sino los servicios que ésta le ofrece.
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético:
Climatización, gestión eléctrica, uso energías renovables, etc.
• En el ámbito del nivel de confort:
Iluminación, automatización, control vía internet, gestión multimedia y del ocio electrónicos, etc.
• En el ámbito de la protección patrimonial:
Simulación de presencia, detección de conatos de incendio, fugas de gas, escapes de agua, teleasistencia, persianas, camaras, etc.
• En el ámbito de las comunicaciones:
Transmisión de alarmas, Intercomunicaciones, control tanto externo como interno, etc.
Arquitectura de redes domóticas.• La Arquitectura de los sistemas domóticos hace
referencia a la estructura de su red. La clasificación se realiza en base a donde reside la “inteligencia” del sistema domótico.
• Las principales arquitecturas son:Arquitectura centralizada.Arquitectura descentralizada.Arquitectura distribuida.Arquitectura mixta.
Arquitectura centralizada
Arquitectura descentralizada
Arquitectura distribuida
Arquitectura mixta
Arquitectura de redes domóticas (V):Medios de transmisión:• Cableado Propio: La transmisión por un cableado propio
es la más común para los sistemas de domótica, principalmente son del tipo: par apantallado, par trenzado (desde 1 hasta 4 pares), coaxial y fibra óptica.
• Cableado Compartido: Varias soluciones utilizan cables compartidos y/o redes existentes para la transmisión de su información, por ejemplo la red eléctrica, la red telefónica o la red de datos.
• Inalámbrica: Muchos sistemas domóticos actuales utilizan el medio de transmisión inalámbrico, sobre todo tecnologías de radiofrecuencia e infrarrojo.
Protocolos de redes domóticas• El avance en las tecnologías domésticas y el desarrollo del hogar digital ha provocado la aparición de
una serie de nuevas tecnologías y protocolos, algunos específicos para el hogar y otros que vienen del entorno empresarial. Nos vamos a centrar en algunos protocolos para redes de control y automatización:
X10: El más extendido mundialmente. Utiliza la red eléctrica.
EHS: utiliza corriente portadora para comunicar dispositivos, es la réplica europea de X10 pero su implantación no ha sido tan extensa.
EIB: es el estándar europeo. Dirigido a empresas integradoras de domótica, utiliza cable propio, tiene dispositivos muy estéticos y es fácilmente escalable.
Lonworks: es un sistema distribuido que utiliza cualquier medio de transmisión. Orientado a aplicaciones industriales o de gran tamaño.
BatiBus: par trenzado. Enlaza sensores y actuadores para construir sistemas de control domótico. En plena convergencia con EIB y EHS.
HBS: coaxial / par trenzado (grupo de empresas japonesas y gobierno nipón)
UPnP: estándar domótico de Microsoft.
Bluetoth: Radio frecuencia.
Protocolos de redes domóticas(I): X-10:
• Características:
• Muy difundido debido a su medio de transmisión, la red eléctrica de 230 V de la propia vivienda; en una instalación monofásica, las órdenes se propagan en todas direcciones.
• El protocolo esta formado de tal forma que la señal portadora es captada por cualquier modulo receptor conectado a la línea de alimentación eléctrica, traduciéndose en un evento ON, Off, DIM.
• El protocolo de modulación X-10 exige unas normas, que siguen todos los fabricantes de productos X-10 para lograr una correcta estandarización, de este modo todos los productos de los distintos fabricantes son compatibles e intercambiables
Protocolos de redes domóticas(II):EIB:• Características:
• Estándar propuesto por la EIBA (European Installation Bus Association), organización que reune a empresas europeas de instalación eléctrica para impulsar el desarrollo de la inmótica.
• La red EIB se estructura de forma jerárquica. La unidad más pequeña es la línea, a la que se pueden conectar hasta 64 dispositivos. Las líneas se agrupan en áreas que son una línea principal de la cual cuelgan hasta 15 líneas secundarias (conectadas a la principal mediante acopladores). Esto suma hasta 960 dispositivos. Se pueden unir hasta 15 áreas a una línea principal. Total, se pueden controlar hasta 14.400 dispositivos en una misma instalación.
Protocolos de redes domóticas(III):Lonworks:• Características:
• Echelon presentó la tecnología LonWorks en el año 1992, desde entonces multitud de empresas viene usando esta tecnología para implementar redes de control distribuidas y automatización. Es un protocolo diseñado para cubrir los requisitos de la mayoría de las aplicaciones de control: edificios de oficinas, hoteles, transporte, industrias, monitorización de contadores de energía, street-lighting, vivienda, etc. Actualmente hay más de 100 millones de dispositivos instalados por todo el mundo.
• Cualquier dispositivo Lonworks, o nodo, está basado en un microcontrolador llamado Neuron Chip que actualmente fabrican Toshiba y Cypress. El diseño inicial era de Echelon.
REDES X10
Historia:
• La tecnología X10, basada en corrientes portadoras, fue desarrollada entre 1976 y 1978 por los ingenieros de Pico Electronics Ltd, en Glenrothes, Scontland. X10 surgió de una familia de chips denominada los proyectos X(o series X).
Definición:• El protocolo x10 es “un estándar de comunicación para
transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar a través de la red eléctrica (220V o 110V). Por ser un protocolo estandarizado y debido a que no se necesita instalar cables adicionales, este tipo de transmisión fue adoptado por varias marcas de equipos de automatización y seguridad en todo el mundo haciéndolos compatibles entre sí”.
Funcionamiento:
a) Las transmisiones X-10 se sincronizan con el paso por el cero de la corriente alterna. Con la presencia de un pulso en un semiciclo y la ausencia del mismo en el semiciclo siguiente se representa un '1' lógico y a la inversa se representa un '0'.
b) El pulso de 1 milisegundo se transmite tres veces para que coincida con el paso por el cero en las tres fases para un sistema trifásico. La Figura 3 muestra la relación entre estos pulsos y el punto cero de la corriente alterna.
Funcionamiento:
Tipos de dispositivos x10:
• Transmisores.• Receptores.• Bidireccionales.• Inalámbricos
Tipos de dispositivos x10:
Estructura del mensaje:• La transmisión completa de un código X-10 necesita
once ciclos de corriente.
a) Los dos primeros ciclos representan el Código de Inicio(Start Code).
b) Los cuatro siguientes ciclos representan el Código de Casa (letras A-P)-[House Codes].
c) Los siguientes cinco representan o bien el Código Numérico (1-16) o bien el Código de Función (Encender, Apagar, Aumento de Intensidad, etc.)-[Key Codes].
Estructura del mensaje:
• Start Code:
Siempre es el código “1110” los bits se transmiten cada cruce por cero. Un bit por cada semiciclo de corriente.
• House Codes:
Permite 16 diferentes combinaciones, las cuales son identificadas por las letras de la “A” a la “P”, la siguiente tabla visualiza las diferentes combinaciones para el código de casa.
HOUSE CODES:• Para transmitir el Código de casa
se debe transmitir un bit en el 1er semiciclo y su complemento lógico durante el 2do semiciclo, por lo que cada bit se transmite en un ciclo completo de corriente. Por ejemplo para transmitir el Código de Casa “A” se debe transmitir la secuencia:
Estructura del mensaje:
• Key Codes:
Este código permite las combinaciones siguientes:
-Las 16 primeras corresponden a la dirección del dispositivo, las cuales son identificadas por los números del 1 al 16.
-Las otras 16 a la función a ser ejecutada.
CÓDIGOS DE DIRECCION:
CÓDIGOS DE FUNCIÓN:
Estructura del mensaje:• Este bloque completo (Código de Inicio, Código de
Casa y Código de Función o Numérico) se transmite siempre dos veces, separando cada 2 códigos por tres ciclos de la corriente, excepto para funciones de regulación de intensidad, que se transmiten de forma continua (por lo menos dos veces) sin separación entre códigos.
Estructura del mensaje:• Dentro de cada bloque de códigos, cada cuatro o
cinco bits de código deben ser transmitidos en modo normal y complementario en medios ciclos alternados de corriente. Por ejemplo, si un pulso de 1 milisegundo se transmite en medio ciclo (1 binario), entonces no se transmitirá nada en la siguiente mitad del ciclo (0 binario).
APLICACIONES:
Ahorro de energía:
En el control del consumo de energía en los hoteles . Seguridad:
Un posible ladrón.
Ventajas :
• Su precio.• Facilidad de uso ya que las comunicaciones se
establecen a través de la línea eléctrica, lo que hace que si tenemos un toma de red electica, tenemos una toma de red domótica.
• La principal ventaja que nos ofrece X10 es su arquitectura abierta. Es posible que cualquier empresa, e incluso accionados, construyan sus propios módulos de control o periféricos compatibles con X10, lo que ha permitido que los precios bajen, y que la oferta de módulos sea enorme.
Desventajas:
• Baja fiabilidad frente a interferencias en la red eléctrica.• No puede trabajar habiendo otro sistema que utilice la red
eléctrica para sus transmisiones.
EL SISTEMA KNX-EIB
Estándar KNX-EIB• La asociación Konnex nace en 1999 como la iniciativa de
tres organizaciones, que ya llevaban años en el mercado europeo, aunque con tecnologías bien diferentes, así como objetivos y ámbitos de actuación complementarios. Estas asociaciones son:• EIBA (European Installation Bus Association), representante de
EIB.• BCI (BatiBUS Club International), representante del sistema
Batibus.• EHSA (European Home System Association), representantes de
EHS
• Objetivos• 1. Crear un único estándar para la domótica e Inmótica de ámbito
europeo.• 2. Aumentar la presencia de estos buses domóticos en áreas como
la climatización o HVAC.• 3. Mejorar las prestaciones de los diversos medios físicos de
comunicación sobretodo de radiofrecuencia.• 4. Introducir nuevos modos de funcionamiento que permitan
aplicar una filosofía Plug&Play a muchos de dispositivos.• 5. Contactar con empresas proveedoras de servicios, como las de
telecomunicaciones y las eléctricas con el objeto de potenciar las instalaciones de telegestión técnica de las viviendas o domótica.
• Datos Asociación Konnex• 110 miembros• 18 Organizaciones Nacionales, 1 en preparación• 6 user clubs• 6.257 grupos de productos certificados• 5 Laboratorios de Test acreditados• 96 Centros de Formación Acreditados en 18 países• Más de 8.000 EIB Partners en 56 países• Alrededor de 100.000 profesionales formados, con miles de
proyectos en todo el mundo.• Mas de 16000 licencias del ETC vendidas en 65 paises• 35 Scientific Partners (Universidades) en 9 países• 22.500 suscriptores al Konnex Journal
• Modos de funcionamiento del estándar• S.mode (System mode): Instalación y configuración• realizada por profesionales mediante software ETS-3• E.mode (Easy mode): Configuración sencilla de• fábrica y ajuste final mediante controlador central o• microinterruptores.• A.mode (Automatic mode): Dispositivo Plug&Play• con instalación automática.
• Medios de comunicación• Par trenzado (TP1): aprovechando la norma EIB equivalente.• Par trenzado (TP0): aprovechando la norma Batibus equivalente.• Ondas Portadoras (PL100): aprovechando la norma EIB
equivalente.• Ondas Portadoras (PL132): aprovechando la norma EHS
equivalente.• Ethernet: aprovechando la norma EIB.net.• Radiofrecuencia: aprovechando la norma EIB.RF
• Generalidades KNX-EIB• Salvo EIB, que si parece avanzar en la integración con KNX, en
cuanto a productos compatibles y software, con la aparición recientemente de la nueva versión ETS3. Los otros dos asociados al menos a nivel del mercado español, no parecen avanzar a la misma velocidad.
• EIB (European Bus Instalation) . Más de 100 empresas europeas involucradas en la instalación eléctrica
• Producto homologado EIB• Producto compatible EIB
• Asociación EIBA Bruselas• Promoción y marketing del sistema EIB• Contactos con las EIBA nacionales• Mantenimiento de la marca EIB• Soporte y actualización del software ETS• Control de Calidad del sistema EIB• Preparación de la normativa• Determinación de los ensayos a realizar en los productos• Proceso de Convergencia europeo (CENELEC, TC 205)
• Acoplador al bus KNX-EIB• El módulo de transmisión consta de un trasformador que no actúa
con las componentes no variables con el tiempo (corriente contínua), solo lo hace con los telegramas de transmisión en el bus entre los diferentes elementos EIB que constan de paquetes de ceros y unos. El condensador en régimen permanente y corriente contínua se comporta como un circuito abierto por lo que la tensión continua aparece en extremos del mismo y es la que alimenta al controlador donde se encuentra la electrónica del dispositivo. Para las componentes alternas el condensador se comporta como un corto, que cierra el devanado del transformador y se puede realizar la transmisión bidireccional entre el primario y el secundario del transformador.
• Topologías• En línea (tipo bus)• En estrella• En árbol• Mixta• No anillo
• El área (zona) y el sistema total• El acoplador de áreas: conecta las diferentes áreasentre sí.• El acoplador de líneas: conecta las diferentes líneas dentro de un
mismo área.• Los sensores pueden hacer de interfaz entre aparatos
convencionales. (Entradas binarias)• La red eléctrica se conecta sólo a los actuadores.
• EL área (zona) y el sistema total
• Envío de datos. El telegrama
• Transmisión de un carácter
• El telegrama (2)
• Direccionamiento
• Dirección física
• Dirección de grupo. Grupo de actuación
INTRODUCCIÓN A LONWORKS
ÍNDICE• INTRODUCCIÓN• HISTORIA DE LONWORKS• LON• COMUNICACIÓN• HARDWARE• SOFTWARE• INSTALACIÓN
Introducción:
LONWORKS Productos inteligentes de bajo coste intercomunicados
Excelente para AUTOMATIZACIÓN
Standard de comunicación que permite la interoperabilidad de elementos de distintos fabricantes conectados a la misma red
FlexibleAbierta
Descentralizada
Historia de Lonworks:
• El sistema LonWorks nace en 1988 de la mano de Echelon.
• Desde entonces, LonWorks ha sido adoptado por miles de fabricantes de sistemas y dispositivos electrónicos.
• Los dispositivos LonWorks han sido instalados en edificios, fábricas, sistemas de transporte, viviendas y todo tipo de aplicaciones.
• La vivienda sólo representa el 15% del mercado total de las tecnologías LON.
LON (Local Operating Network)
NODO
Dispositivo LonWorks
NODO
APLICACIÓN
A
NODO
APLICACIÓN
B
Elementos fundamentales:
• Protocolo LonTalk
• Neuron Chip
• Transductor LonWorks
• Aplicación
• Software de instalación
APLICACIÓN
A
APLICACIÓN
A
COMUNICACIÓN• Características del protocolo LonTalk• Direccionamiento• Dispositivos de conectividad• Variables de red• Medios de transmisión
Características del protocolo LonTalk
• Fiable: soporta reconocimientos remotos con retransmisión automática.
• Variedad de medios de comunicación: soporta par trenzado, radiofrecuencia, coaxial, red eléctrica, fibra óptica
• Tiempo de respuesta: incorpora un algoritmo de detección de colisiones para aprovechar al máximo el canal.
Vmax=1.25Mbps 500 transacciones
• Bajo coste: LonTalk está diseñado para ser utilizado con un único chip sencillo y económico.
• Interoperatividad: mediante variables de red y SNVTs.
Direccionamiento (1/2)• Método jerárquico de direccionamiento:
• Canal (channel): medio físico.• Dominio (domain): red lógica de nodos en un canal. Sólo se establece
información entre nodos del mismo dominio.• Subred (subnet): agrupación lógica de hasta 127 nodos. Un dominio
soporta hasta 255 subredes. Un router separa una subred.• Grupo (group): agrupación de nodos dentro de un dominio. A
diferencia de una subred, los grupos no tienen en cuenta la situación lógica dentro del dominio. Un nodo puede pertenecer hasta 15 grupos.
• Número de identificación (ID): número de identificación de 48 bits asignado en fábrica. Se utiliza en la instalación y configuración de los nodos.
Direccionamiento (2/2)
Router Repeater
Dominio
Nodo Nodo
Subnet Subnet
Canal
RouterGrupo
Dispositivos de conectividad
• Repetidores y Routers:• Diferencian subredes LonWorks.• Reamplifican la señal de red.• Acoplan medios físicos iguales• Routers: Aíslan paquetes y restringen el tráfico.
i.LON 600 LonWorks/IP Server
Variables de red (1/2)
• La aplicación, en tiempo de ejecución, emplea principalmente variables de red para transmitir información entre los nodos (útil para la aplicación global).
• SNVT: variables de red predefinidas y estandarizadas que garantizan la interoperatividad de distintos dispositivos LonWorks (LonMark).
• También se utilizan mensajes explícitos para transmitir otro tipo de información:• Configuración parámetros de la red.• Monitorización y control de la red.• Telecarga de los programas de los nodos.• Etc.
Variables de red (2/2)
Etapa de digitalizaciónde la temperatura
Nodo LonWorks
Dispositivo A Etapa de digitalizaciónde la temperatura deseada
Etapa de actuaciónsobre la caldera
Nodo LonWorks
Nodo LonWorks
Dispositivo B
Dispositivo C
“temp_ actual” (salida)
“temp_ deseada” (salida)
“temp_ deseada” (entrada)
“temp_ actual” (entrada)
Medios de transmisión
• Par trenzado • Radio frecuencia (RF)• Fibra óptica• Infrarrojos (IR)• Coaxial
COAXIAL
HARDWARE• Arquitectura de un nodo• El nodo TP/FT-10• Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET• Interfaces de conexión para el PC• Interfaces de conexión remota mediante IP• Dispositivos LonMark
Arquitectura de un nodo
NEURON CHIP
IN / OUT
COMUNICACIÓN
SENSORES / ACTUADORES
TRANSCEIVER
MEMORIA
EXTERNA
FUENTE
ALIMENTACIÓN
NEURON CHIP:
•Fabricado por Motorola.•2 procesadores de 8 bits para protocolo LonTalk. •1 procesador de 8 bits para acceso a la aplicación.•Programación en Neuron C.
El nodo TP/FT-10 (1/2)
• Nodo básico para la conexión a red LonWorks mediante par trenzado.
Memoria FLASH para el programa de la aplicación
Puerto de conexión a la red LonWorks
Transceptor para la comunicación
Neuron Chip
Puerto de conexión con:
• Entradas/Salidas
• Alimentación
• RESET y SERVICE pins.
El nodo TP/FT-10 (2/2)
Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET (1/2)
• RESET como entradaLa activación de esta entrada hace un reset (pone en condiciones iniciales) la inteligencia del nodo (Neuron Chip).
• SERVICE como entradaLa activación de esta entrada permite que el nodo envíe una señal de reconocimiento por la red (program ID y neuron ID). Útil en tiempo de instalación para la configuración y/o telecarga de la programación del nodo desde un ordenador con el software y hardware adecuado.
• RESET y SERVICE como salidasComo salidas estos pines informan sobre el estado del nodo mediante una codificación especial.
Esquemático típico de las entradas SERVICE y RESET.
Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET (2/2)
• Estado del nodo en función de SERVICE y RESET:
Interfaces de conexión para el PC (1/2)
• PCLTA (bus ISA)• PCNSI (bus ISA)• PCC (PCMCIA) PCLTA-20
PCC-10
PCNSI
Interfaces de conexión para el PC (2/2)
• U10/U20 (USB)• SLTA-10 (puerto serie)
U20
SLTA-10
Interfaces de conexión remota mediante IP
• i.LON 10: adaptador de bajo coste que permite la conexión entre una red LonWorks y una red IP mediante Ethernet.
• i.LON 100: servidor de bajo coste y alto rendimiento que permite la conexión de dispositivos LonWorks, entre otros, a una red IP.
Dispositivos LonMark (1/3)
Son muchos los fabricantes que aprovechan la tecnología LonWorks para desarrollar dispositivos compatibles que aprovechen las características de este sistema.
Normalmente se ofrecen, además de módulos auxiliares, productos cerrados que ofrecen la siguiente configuración:
NODO programado + aplicación + SNVTs y/o variables de red solidarias
Dispositivos LonMark (2/3)• Algunos fabricantes:
• Echelon LonPoint• BJC-Diálogo• ISDE Ing Domolon, Hotelon• Temper Clima (Kieback & Peter) technoLon• EBV Electronik• K-Lon• Elva• TAC Schneider• ERCO
Dispositivos LonMark (3/3)
DOM-03
Módulo de entradas y salidas digitales de BJC-Diálogo.
DIO-10
Módulo de dos entradas digitales y dos salidas de relé de LonPoint.
DOM-206
Módulo detector de presencia de 24V de BJC-Diálogo.
HERRAMIENTAS SOFTWARE• LonMaker• NodeBuilder• DiaPro• DDE Server
LonMaker
• Herramienta para el diseño, instalación, operación y mantenimiento de redes LonWorks. Basado en el LNS network operating system combina una potente arquitectura cliente-servidor con una interfaz de usuario de fácil manejo mediante Microsoft Visio.
Nodebuilder (1/2)
• Herramienta para la programación de nodos LonWorks.
• Presenta las siguientes características:• No permite programación visual.• Imprescindible conocimientos de Neuron C.• Ideal para programas complejos.• Permite obtener todo el potencial que ofrece Neuron C.
Nodebuilder (2/2)
DiaPro
• Herramienta para la programación de nodos LonWorks
• Presenta las siguientes características:• Entorno amigable.• Programación visual.• No es necesario tener conocimientos de
Neuron C.• Útil y rápido para programas sencillos.
DDE Server• El LNS DDE Server (servidor LNS vía Intercambio Dinámico de Datos)
permite monitorizar y controlar la información de la red (variables de red, propiedades de configuración, mensajes de red) en cualquier aplicación Windows que actúe como cliente suyo. También permite la modificación de estos parámetros.
INSTALACIÓN• Especificaciones generales• Estructura según el medio físico (canal)• FTT – LPT – Topología libre• PLT – Corrientes portadoras• TP – Topología BUS• Tabla de canales comunes• Limitaciones de la alimentación• Proceso de instalación• Ejemplo de sistema abierto
Especificaciones generales
• Dependiendo del tipo de instalación, respetar la normativa del Reglamento de Baja Tensión.
• Respetar los requerimientos de V (tensión), I (intensidad) y frecuencia (Hz).
• Tener en cuenta las distintas alimentaciones de los dispositivos para prever las fuentes de alimentación adecuadas.
• Se aconseja que el diseño final de la instalación sea realizada a través de una ingeniería.
Estructura según el medio físico (canal)
• FTT – Topología libre• LPT – Alimentación + Datos en topología libre• PLT – Comunicación en baja tensión 220VAC.• TF – Topología BUS, Par Trenzado
FTT – LPT – Topología libre (1/2)
• Número de nodos sin repetidor:
(2 x nodos_FFT) + nodos_LPT < 128
• Se recomienda par trenzado con una resistencia de final de línea por red.
Nodo FTT/LPT
Nodo FTT/LPT
Nodo FTT/LPT
Nodo FTT/LPT
Nodo FTT/LPT
Nodo FTT/LPT
Final de BUS 105 W
Final de BUS 105 W
Final de BUS 53.2 W
FTT – LPT – Topología libre (2/2)
• Máximo dos repetidores en serie
PLT – Corrientes portadoras
• La longitud de la red no depende del número de nodos.• Los factores a tener en cuenta son los siguientes:
• Calidad de la línea.• Inmunidad frente a ruidos externos (filtros de red)• Interferencias provocadas por aparatos de la línea.
• La portadora de baja frecuencia implica una velocidad de transmisión lenta.
PLT-22
Power Line Transceiver
TP – Topología BUS
• Topología más antigua.• Permite par trenzado no apantallado.• Nodos máximos sin repetidor = 64.• La longitud máxima varía en función del entorno, pero oscila entre 1600 y
2000 metros.
Nodo TP/FTT
Nodo TP/FTT
Nodo TP/FTT
Final de BUS 105 W
Final de BUS 105 W
Tabla de canales comunes
Limitaciones en función de la alimentación
• El máximo consumo de los nodos será inferior al 75% de la intensidad máxima suministrada por la fuente de alimentación.
Número máximo nodos = (250mA x 7.5)/3.5mA = 53
Ej: Fuente alimentación Imáx = 250mA
Consumo nodo Imáx = 3.5mA
Proceso de instalación
1. Configuración de los nodos (memoria interna).
2. Instalación física de los nodos (alimentación, aplicación).
3. Conexión a la línea de comunicación.
4. Carga del programa del nodo: Telecarga por la red mediante un programa tipo LonMaker
(SERVICE PIN) Grabación de la memoria externa mediante un programador.
Nodos
PC:• Placa de conexión a red LonWorks.• Monitorización de las variables de red.• Control de la red.• Desarrollo de los programas de los nodos.• Telecarga de la programación de los •nodos.
Ejemplo de sistema abierto