1. Introduccin a las Redes deComunicaciones IndustrialesAutomatizacin Industrialndice TEMA Introduccin a las Comunicaciones Industriales 1. Introduccin 2. Visin Histrica 3. Las Comunicaciones en los Entornos de Fabricacin 4. Tecnologas de la Informacin en el Control de Procesos 5. Arquitecturas de Fabricantes

2. IntroduccinLos Sistemas de Comunicacin proporcionan el esqueletosobre el se articulan las estrategias de automatizacinLos sistemas de comunicacin industrial son mecanismosde intercambio de datos distribuidos en una organizacinindustrial Intercambio de datos on-line y, en los niveles inferiores de la pirmide (sensores, actuadores, mquinas, clulas de fabricacin, etc.), se exige el requisito de tiempo real. Intercambio de datos eficiente y de bajo coste temporal y econmicoLos procesos de tiempo real requieren una acotacindeterminista mxima de sus tiempos de ejecucinObjetivos El objetivo primario del sistema de comunicacin es el de proporcionar el intercambio de informacin (de control) entre dispositivos remotos Este intercambio de informacin puede realizarse en base a distintas tecnologas:Comunicacin punto a punto analgicaComunicacin punto a punto digitalComunicacin punto punto hbridaComunicacin digital con bus de campo Las tecnologas avanzadas admiten obtener prestaciones adicionales 3. Requerimientos de los Usuarios de Redes Industriales Reduccin de la programacinEvitar el manejo de datos por el PLC en funciones de controlEvitar la programacin de nodos existentes al aadir nuevos nodosAumentar las prestaciones del sistemaDeterminismoEfectividad del ancho de bandaReduccin del cableadoControl, programacin y diagnosis sobre la misma redSoluciones escalablesEleccin del controlador adecuado para el control, no para el manejo de datosAadir o eliminar dispositivos sin influir en otros dispositivos del sistemaReduccin de los tiempos de paroDiagnstico de los dispositivosInformacin predictivaAutomatizacin con PLCs (I)Hace 20 aosHace 10 aos 4. Automatizacin con PLCs (II) Situacin ActualVariedad de Dispositivos 5. Modelos Dependientes del Fabricante ALLEN-BRADLEYSIEMENSSIEMENS MITSUBISHIMITSUBISHI .. . . . . .Sinec SinecDeviceNetDeviceNet. .............MelsecNetMelsecNet .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . ................... ...................... .. ...................................................Problemtica HistricaDiferentes tipos de dispositivosGran nmero de fabricantesCaractersticas diferentes de un mismo tipo de dispositivoFalta de normalizacin 6. Comunicaciones a Nivel de Clula Controlador de ClulaDispositivosde control APICNROBOTOperaciones - Control de tareas de la mquina - Supervisin - Control de produccin - MonitorizacinAlternativas de Integracin Punto a Punto Controlador de ClulaRed local Servidor dePlacaterminalesmultipuertoRS 232C AdaptadorDispositivode control APIROBOTCN API ROBOTa)CN b) c) 7. Alternativas de Integracin Red Local PrivadaControladorde ClulaRed localDispositivo Dispositivo Dispositivode controlde controlde control Caractersticas- Fiables- Fcil instalacin- Especficas de fabricanteArquitectura MAP Nace en la General Motors Objetivo: comunicar equipos de diferentes fabricantes Consistente con el modelo de referencia OSI de ISO Estandarizada para IEEE 802.3 y para IEEE 802.4 Servicios MMS Definida en ISO 9506 parte I y II 8. Alternativas de Integracin IndustrialBuses de actuadores sensores: Se han presentado mltiples iniciativasInterbus-S de Phoenix ContactAS-i (Actuador-Sensor Interface)DeviceNet (Controller Area Network CAN)Buses de campo: Se han presentado mltiples iniciativasBitbus de IntelFIP de origen francsPROFIBUS de origen alemnComit ISA SP 50Requisitos para el Bus de Sensores/Actuadores Tiempo de ciclo breve y constante Alta fiabilidad de la transmisin con datos depequeo tamao y alta eficacia del protocoloMaestro Transmisin simultanea de datos de E/S ymensajes sin influencia mutua Manejo sencillo . . . 9. Requisitos para el Bus de Campo Caractersticas de un Bus de Campo Diseado para transmitir pequeas cantidades de datos Cubrir necesidades de tiempo real Tener gran compatibilidad electromagntica Nmero reducido de estaciones Fcil configuracin Protocolos simples y limitados Bajos costes de conexin Pseudoconsistente con el modelo OSI de ISOVentajas que Aporta Reducir coste de cableado de la instalacin Facilita la ampliacin o reduccin de elementos Permite integrar los dispositivos menos inteligentesEstructura Jerrquica de la Comunicaciones IndustrialesIntegracin de dispositivos de controlNivel deGestin y diseocorporacin Host y estacin de trabajo Nivel dePlanificacin y plantacontrol de produccin Estacin de trabajo Control del procesoNivel de Estacin de trabajo,procesoPC industrial Nivel deFabricacin API CN clulaAPIs, CNs, Robots,Clula A, B, C.. PC industrial Nivel de Sensores, actuadores, campo M pequeos sistemas sensor actuadorregulador Pequeos autmatasde control 10. Estructura Jerrquica de la Comunicaciones Industriales IIIndustrial Ethernet Nivel degestinIndustrial EthernetNivelPROFIBUSmedioPROFIBUSNivel decampoInterfase Nivelactuador- actuador-sensorsensorBuses de Campo Los buses de campo conectan actuadores, controladores, sensores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerrquica de la automatizacin 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 ms importante que la conexin sea de bajo coste y alta fiabilidad frente a las posibilidades de interconexin a redes generales.BUS DE CAMPO CONTROLADOR Vlvula Presin Temperatura Flujo 11. Comunicacin Digital: Buses de Campo Objetivo: Reduccin y simplificacin del cableado a costa de reducir la disponibilidad de la informacin (codificacin digital muestreada en el tiempo y discretizada en su valor).La informacin se multiplexa temporalmente Canal bidireccional Se requiere un procedimiento de acceso de la informacin al canal Se requiere un mtodo de identificacin de la informacin transmitidamensaje 1 mensaje 2 mensaje 3 Controlador Transmisor ActuadorComunicacin Digital: Buses de CampoValor aadido: Aprovecha la tecnologa para otrasfuncionalidades Carga y descarga de programas Seleccionar y controlar la ejecucin de programas Indicacin continuada de operatividad y estado Transmisin de informacin adicional a la de control(Vlvula: n ciclos/da, temperatura carcasa, max/min/med, etc) Identificacin de dispositivo Otras funcionalidades ControladorCOMM COMM A/D D/A uC+conv 12. Estructura de Capas del Bus de Campo (I) La configuracin ms ampliamente consensuada es la de tres capas, correspondientes a las capas fsica, de enlace de datos y de aplicacin. Tambin usualmente se considera la capa de usuario.Capa de UsuarioBloques funcionales Modelos abstractos Perfiles de dispositivosCapa de Aplicacin Servicios de aplicacin Capa de Usuario Servicios de mensajera Capa de AplicacinCapa de Enlace Establecer y liberar el enlace lgico Control de errores y flujo en elXXXX enlaceCapa de Enlace Sincronizacin de la transmisin Control de acceso al medio Capa FsicaCapa FsicaVelocidad de transferencia Topologa y distancias mximas Codificacin y transmisin de datos Carac. electr. mecn. funcionales.Estructura de Capas del Bus de Campo (II) Modelo OSI Modelo Field Bus USUARIOUSUARIOUSUARIOAPLICACIN Especificacin deMensaje de FBPRESENTACIN Subnivel deSESIN Acceso FBStack de TRANSPORTEComunicacionesRED ENLACE ENLACEFSICO FSICO FSICO 13. Modelos de Relacin de Aplicacin (AR)Maestro-Esclavo: Una entidad gobierna todos los servicios detransaccin. Orden ----------> RespuestaProductor-Consumidor: Cada entidad produce informacin, queadquieren los consumidores. Consumo Indicacin Confirmacin AdquisicinTipos de Buses de CampoHART Buses Especiales:BitBus CAN-VANProfibus Buses para navegacinFIP WorldFIP Buses mdicosFieldbus-FoundationERA MIL-1553BECHELONBuses de edificiosInterbus-S Buses de instrumentacinCANDevice-NetBuses de fabricantesCanOpen CAL SDS........ControlNet .... MODBUS.....AS-i 14. Tipos de Buses de CampoNiveljerrquico Ethernet EthernetGestinControlNet ProfibusControlFMS Foundation Profibus FieldbusDispositivo DP&PADeviceNetNivel-BitAS-i SensorEuropa (Siemens) USA (Rockwell)Planificacin de Redes Estrategia Americana InternetEthernetDH+ControlNetControlNetRIO DeviceNet DeviceNet 15. Planificacin de Redes Estrategia Europea NivelEthernet/TCP/IP MAP/MMS Ethernet Planta Controlador de rea Tiempo de PC/VMECiclo de Bus < 1000 ms CNC Nivel Clula PROFIBUS-FMS Tiempo de VME/PCCiclo de BusPLCDCS< 100 msNivel PROFIBUS-DP PROFIBUS-PACampo Tiempo deCiclo de Bus< 10 msOPC OLE Process ControlOPC un nuevo Standard enla IndustriaLa Fundacin define ydesarrolla OPCMiembros entre otros :MicrosoftSiemensOPC es la unin entre elprograma de automatizaciny el area de oficina. 16. OPC Tipos de ClientesOPC y las Comunicaciones (Simatic NET)