Informe de Comunicaciones Industriales

7/28/2019 Informe de Comunicaciones Industriales

1/33DUOC UC Sede San Bernardo Interpretacin de Control de Procesos Industriales - PCI1101-009V

INFORME

COMUNICACIONES

INDUSTRIALES

NOMBRE: NICOLAS COFRE M.FECHA: MARTES 18 DE JUNIO, 2013PROFESOR: OSCAR RODRIGUEZ R.

ASIGNATURA: INTERP. PROCESOS INDUSTRIALESSECCION: PCI1101 009V



INDICE

INTRODUCCION GENERAL......................................................................................................................4

INTRODUCCION: MODELO DE REFERENCIA OSI ......................................................................................5

QUE ES EL MODELO DE REFERENCIA OSI? .............................................................................................6

CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI ...............................................................................................7Capa fsica del modelo OSI....................................................................................................................................................... 7

CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI ...............................................................................................8

Capa de Enlace de Datos del modelo OSI ................................................................................................................................ 8

CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI ...............................................................................................9

Capa de Red del modelo OSI.................................................................................................................................................... 9

CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI.............................................................................................10

Capa de Transporte del modelo OSI ...................................................................................................................................... 10

CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI .............................................................................................11

Capa de Sesin del modelo OSI ............................................................................................................................................. 11


Capa de Presentacin del modelo OSI................................................................................................................................... 12


Capa de Aplicacin del modelo OSI ....................................................................................................................................... 13

INTRODUCCION: PROTOCOLO TCP/IP...................................................................................................14

TCP PROTOCOLO DE CONTROL DE TRANSMISION ..............................................................................15

IP PROTOCOLO DE INTERNET ............................................................................................................16

CAMPOS IP Y DIRECCION DE IP ............................................................................................................17

LAS DIRECCIONES IP............................................................................................................................................................... 17

CAPAS DEL MODELO TCP/IP.................................................................................................................18

Capa Fsica o hardware.......................................................................................................................................................... 18

Capa de Enlace o interfaz de red ........................................................................................................................................... 18

Capa de Red o Internet.......................................................................................................................................................... 18

CAPAS DEL MODELO TCP/IP.................................................................................................................19

Capa de Transporte................................................................................................................................................................ 19

Capa de aplicacin ................................................................................................................................................................. 19

INTRODUCCION: REDES INDUSTRIALES ................................................................................................20

Concepto de una red ............................................................................................................................................................. 20

TIPOS DE REDES UTILIZADOS EN LAS INDUSTRIAS ................................................................................21

Red en anillo .......................................................................................................................................................................... 21


Red en estrella ....................................................................................................................................................................... 22



INDICE


Red en bus ............................................................................................................................................................................. 23


Red en rbol........................................................................................................................................................................... 24


Red en trama ......................................................................................................................................................................... 25


Pan (Personal Area Network) ................................................................................................................................................ 26

Can (Campus Area Network) ................................................................................................................................................. 26

Lan (Local Area Network)....................................................................................................................................................... 26

Wan (Wide Area Network) .................................................................................................................................................... 26

Man (Metropolitan Area Network)........................................................................................................................................ 26

Internet (International Network)........................................................................................................................................... 26

INTRODUCCION: BUSES DE CAMPO EN LA INDUSTRIA ..........................................................................27

BUSES DE CAMPO UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA.................................................................................28

AS-I (Actuator-Sensor Interface)............................................................................................................................................ 28

Can (Control Area Network) .................................................................................................................................................. 28


Can (Control Area Network) .................................................................................................................................................. 29

Canopen................................................................................................................................................................................. 29


Profibus (Process Field Bus)................................................................................................................................................... 30

Interbus.................................................................................................................................................................................. 30


Interbus.................................................................................................................................................................................. 31

Ethernet................................................................................................................................................................................. 31

CONCLUSIONES ...................................................................................................................................32

BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................................................33



INTRODUCCIONGENERAL

Se pueden definir las Comunicaciones Industriales como: rea de la tecnologa que estudia latransmisin de informacin entre circuitos y sistemas electrnicos utilizados para llevar a cabotareas de control y gestin del ciclo de vida de los productos industriales

El objetivo de este informe de Comunicaciones Industriales es la investigacin sobre los modelosde referencia OSI, protocolos TC/IP, tipos de Redes Industriales y Buses de Campo en el cual seexplicaran sus etapas, procesos, aplicaciones y sus principales caractersticas y funciones.

Con la aparicin de las redes industriales, se cre un modelo de comunicacin donde se definanunos niveles o capas. La mayora de los fabricantes hablaban de cinco niveles, y casi todoscoincidan en los nombres. Estos eran nivel de dispositivos, estacin, clula, centro y planta. Eslo que se conoce como modelo piramidal.



INTRODUCCION:MODELODEREFERENCIAOSI

El modelo de referencia OSI (interconexin de sistemas abiertos) es un modelo de reddescriptivo creado a principios de 1980 por la ISO (organizacin internacional deestandarizacin) en esta se ven las etapas en que se desarrolla un proceso de comunicaciones

en redes de datos.Para entender el contexto de los modelos de comunicacin por capas, hay que partir de la basede que cuando aparece una nueva tecnologa de red, los dispositivos que la soportan confrecuencia usan varios protocolos simultneamente, el ejemplo ms claro de stos es TCP/IP:cualquier estacin que soporte esta tecnologa, inherentemente soporta otros protocolos apartede TCP e IP (que son protocolos independientes uno del otro), por ejemplo, debe soportar UDPe ICMP entre otros.

En ese caso cada protocolo cumple unas funciones especiales dentro del propsito completo dela tecnologa o las necesidades particulares de comunicacin y ah es donde entran los modelos.

Los modelos en capas ofrecen algunas ventajas en el diseo y anlisis de procesos decomunicacin, la ms evidente es que modulara los procesos, es decir los divide en trozosms digeribles, menos complejos e independientes entre s. Lo otro es que el diseo deprotocolos partiendo de funciones especficas y pasando esas funciones a interfaces deprogramacin, hace que los protocolos se puedan acoplar incluso cuando no pertenecen a lamisma tecnologa, por ejemplo el uso de TCP/IP sobre Ethernet, WiFi, ATM, etc.

Resumiendo el modelo de referencia OSI define el modelo para un entorno de sistemas abiertos,en el cual un proceso que se ejecuta en una computadora se puede comunicar con un proceso

similar en otra computadora si ambos implementan los mismos niveles de protocolos decomunicacin OSI.



QUEESELMODELODEREFERENCIAOSI?

El modelo de referencia OSI es un modelo de los protocolos propuestos por OSI comoprotocolos abiertos interconectables en cualquier sistema, bsicamente se pretenda que losprotocolos OSI fueran el estndar de la industria. Pero esto no sucedi, de hecho slo unospocos protocolos de los originales de OSI siguen siendo usados, por ejemplo IS-IS, un protocolode enrutamiento. De los protocolos OSI slo queda el modelo y como no hay protocolos en usose le llama modelo de referencia, porque est tan bien definido que casi todas las tecnologas lousan para que los usuarios sepan qu es lo que hace exactamente.

Entonces este modelo lo que hace es definir el proceso de comunicaciones completamente,dividirlo en funciones claramente demarcadas y ponerles nombre a esas funciones. Cuando unfabricante de tecnologa de comunicaciones quiere poner en claro brevemente qu hace sta sindefinir su propia terminologa ni las operaciones particulares de la misma, slo dice con qucapas del modelo de referencia OSI se corresponde y ya, quien conozca ste ltimocomprender inmediatamente qu hace la tecnologa que est aprendiendo.

El modelo de referencia OSI est divido en siete capas cada una de las cuales se encarga debrindar una serie de servicios especficos. La comunicacin va de niveles de capas igualeslgicamente, pero en realidad el trfico ocurre de capas de nivel superior a capas de nivelinferior.

NIVEL 7

NIVEL 6

NIVEL 5

NIVEL 4

NIVEL 3

NIVEL 2

NIVEL 1

NIVEL 7

NIVEL 6

NIVEL 5

NIVEL 4

NIVEL 3

NIVEL 2

NIVEL 1



CAPASDELMODELODEREFERENCIAOSI

Capa fsica del modelo OSI

La capa fsica controla la manera en que se transmiten los datos en el medio de comunicacin.La funcin de la capa fsica de OSI es la de codificar en seales los dgitos binarios querepresentan las tramas de la capa de enlace de datos, adems de transmitir y recibir estasseales a travs de los medios fsicos (alambres de cobre, fibra ptica o medio inalmbrico) queconectan los dispositivos de red. El objetivo de la capa Fsica es crear la seal ptica, elctrica ode microondas que representa a los bits en cada trama.

Cuando la capa fsica codifica los bits en seales para un medio especfico, tambin debedistinguir dnde termina una trama y dnde se inicia la siguiente. De lo contrario, los dispositivos

de los medios no reconoceran cundo se ha recibido exitosamente una trama. Para habilitar undispositivo receptor a fin de reconocer de manera clara el lmite de una trama, el dispositivotransmisor agrega seales para designar el comienzo y el final de una trama. Estas sealesrepresentan patrones especficos de bits que slo se utilizan para indicar el comienzo y el finalde una trama. Las tecnologas de la capa Fsica se definen por diferentes organizaciones.




Capa de Enlace de Datos del modelo OSILa capa de enlace de datos provee un trnsito confiable de los datos sobre un enlace fsico de

red. Diferentes especificaciones de la capa de enlace de datos definen diferentes redes ycaractersticas de protocolos, incluyendo lo siguiente:

Direccionamiento fsico: el direccionamiento fsico (en oposicin al direccionamiento dered) define como los dispositivos fsicos son direccionales en la capa de enlace de datos.

Topologa de red: las especificaciones de la capa de enlace de datos tambin definencomo es que los dispositivos fsicos sern fsicamente conectados (puede ser entopologa de bus o de anillo).

Notificacin de error: la notificacin de error emite una alerta de los protocolos de lascapas superiores cuando un error de transmisin ha ocurrido.

Secuenciamiento de las tramas: la secuenciacin de las tramas de datos incluye elreordenamiento de las tramas que fueron transmitidas fuera de secuencia.

Control de flujo: el control de flujo incluye una moderacin de la transmisin de datos detal manera que el dispositivo receptor no se sobresature con ms trfico que el que puedemanejar a un tiempo.




Capa de Red del modelo OSI

La Capa de red de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a

travs de la red entre dispositivos finales identificados.

Para realizar este intercambio de extremo a extremo la Capa de Red utiliza cuatro procesosbsicos: direccionamiento, encapsulamiento, enrutamiento y desencapsulamiento.

Direccionamiento: Primero, la Capa de red debe proveer un mecanismo para direccionarestos dispositivos finales.

Encapsulacin: Segundo, la capa de red debe proveer encapsulacin. Los dispositivosno deben ser identificados slo con una direccin

Enrutamiento: La funcin del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su

destino. A este proceso se lo conoce como enrutamiento. Desencapsulamiento: Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la

Capa de red. El host examina la direccin de destino para verificar que el paquete fuedireccionado a ese dispositivo. Si la direccin es correcta, el paquete es desencapsuladopor la capa de Red y la PDU de la Capa de transporte contenida en el paquete pasa hastael servicio adecuado en la capa de Transporte




Capa de Transporte del modelo OSI

La capa de Transporte es responsable de la transferencia de extremo a extremo general de los

datos de aplicacin.

Esta capa garantiza que los mensajes se entregan sin errores, en secuencia y sin prdidas oduplicaciones. Libera a los protocolos de nivel superior de cualquier problema con latransferencia de datos entre ellos y los protocolos del mismo nivel.

La capa de transporte proporciona:

Segmentacin del mensaje: acepta un mensaje de la capa (sesin) por encima de l, elmensaje se divide en unidades ms pequeas (si no ya pequeo) y las pasa las unidadesms pequeas hacia abajo hasta la capa de red. La capa de transporte en la estacin dedestino permite volver a montar el mensaje.

Mensaje de confirmacin: proporciona la entrega de mensajes confiable de extremo aextremo con las confirmaciones.

Control de trfico de mensajes: indica a la estacin transmisora que "d marcha atrs"cuando no hay bferes de mensajes disponibles.

Multiplexin de sesin: Multiplexa varias secuencias de mensajes o las sesiones en unvnculo lgico y realiza un seguimiento de los mensajes que pertenecen a las sesiones




Capa de Sesin del modelo OSI

La capa de sesin permite el establecimiento de la sesin entre procesos que se ejecutan endiferentes estaciones. Esta capa proporciona:

Control del Dilogo: ste puede ser simultneo en los dos sentidos (full-dplex) oalternado en ambos sentidos (half-duplex).

Agrupamiento: El flujo de datos se puede marcar para definir grupos de datos.

Recuperacin: La capa de sesin puede proporcionar un procedimiento de puntos decomprobacin, de forma que si ocurre algn tipo de fallo entre puntos de comprobacin, laentidad de sesin puede retransmitir todos los datos desde el ltimo punto decomprobacin y no desde el principio.

No siempre se requiere el dilogo, pero algunas aplicaciones pueden precisar una forma desaber dnde volver a comenzar la transmisin de datos si se pierde temporalmente la conexin opueden necesitar un dilogo peridico para indicar el final de un conjunto de datos y el comienzode uno nuevo.




Capa de Presentacin del modelo OSI

La capa de presentacin da formato a los datos que debern presentarse a la capa deaplicacin. Se puede ver como el traductor de la red. Esta capa puede traducir datos de unformato utilizado por la capa de aplicacin en un formato comn en la estacin emisora, ydespus convertir el formato comn a un formato que se sabe que la capa de aplicacin en laestacin receptora.La capa de Presentacin proporciona:

Traduccin del cdigo de carcter: por ejemplo, ASCII a EBCDIC.

Conversin de datos: orden de bits, punto flotante entero CR-CR/LF y as

sucesivamente. Compresin de datos: reduce el nmero de bits que deben ser transmitidos en la red.

Cifrado de datos: cifrar los datos por motivos de seguridad. Por ejemplo, el cifrado decontrasea.

Tambin son interpretados los cdigos dentro de los datos, como tabuladores y caracteresespeciales. Asimismo es en este nivel donde se lleva a cabo la encriptacin de datos ytraduccin desde otros juegos de caracteres.

DIAGRAMA CAPA DE

PRESENTACION OSI




Capa de Aplicacin del modelo OSI

El nivel de aplicacin acta como la ventana para los usuarios y los procesos de aplicacionestener acceso a servicios de red. Esta capa contiene una variedad de funciones frecuentementeutilizadas:

FTP (File Transfer Protocol) Protocolo de transferencia de archivos

DNS (Domain Name Service) Servicio de nombres de dominio.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Protocolo de configuracin dinmica deanfitrin.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) Para acceso a pginas web.

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) Protocolo seguro de transferencia de

hipertexto. POP (Post Office Protocol) Para correo electrnico

SMTP (Simple Mail Transport Protocol) Protocolo para la transferencia simple de correoelectrnico

SSH (Secure SHell) Intrprete de rdenes segura

TELNET para acceder a equipos remotos.

TFTP (Trival File Transfer Protocol) Protocolo de transferencia de archivos trivial.

LDAP (Lightweight Directory Access Protocol). Protocolo ligero de acceso a directorios

La ventaja de utilizar un modelo de capas como OSI es que no importa que mtodo de

transporte o topologa de red se utilice, siempre un servicio como la Web es el mismo se trate deun celular 3G, de una PC con Ethernet o una Laptop con WiFi.

CAPA DE APLICACIN OSI

comunicacin entre

aplicaciones de equipos

separados.



INTRODUCCION:PROTOCOLOTCP/IP

TCP/IP fue desarrollado y presentado por el Departamento de Defensa de EE.UU. En 1972 yfue aplicado en ARPANET (Advanced Research Project Agency Network), que era la red de reaextensa del Departamento de Defensa como medio de comunicacin para los diferentesorganismos de EE.UU. La transicin hacia TCP/IP en ARPANET se concret en 1983.

Se conoce como familia de protocolos de Internet al conjunto de protocolos de red que sonimplementados por la pila de protocolos sobre los cuales se fundamenta Internet y que permitenla transmisin de datos entre las redes de computadoras.

Los dos protocolos ms importantes y que fueron tambin los primeros en definirse y tambin losms utilizados, son TCP (Protocolo de Control de Transmisin) e IP (Protocolo de Internet), deah que se denomine tambin como Conjunto de Protocolos TCP/IP. Los tipos de protocolos

existentes superan los cien, ente los cuales podemos mencionar como los ms conocidos aHTTP, FTP, SMTP, POP, ARP, etc.

TCP: se encarga de controlar, ordenar y manejar los datos y de asegurarse de que llegan a sudestino sin que se pierdan paquetes. Pertenece a la capa de Transporte del protocolo TCP/IP.

IP: se encarga de enviar los paquetes a su destino. Pertenece a la capa Internet de TCP/IP.

En la actualidad contina la discusin respecto a si el modelo TCP/IP de cinco niveles encajadentro del modelo OSI (Interconexin de Sistemas) de siete niveles.

Modelo Niveles

TCP/IP

5 Aplicacin4 Transporte3 Red2 Enlace1 Fsico.

OSI

7 Aplicacin6 Presentacin5 Sesin4 Transporte3 Red2 Enlace de datos1 Fsico



TCPPROTOCOLODECONTROLDETRANSMISION

TCP acta tanto como emisor como receptor de paquetes. El TCP emisor divide la informacina transferir en paquetes y enva cada uno por separado, retransmitindolos si alguno no se

entrega correctamente. Si es necesario el TCP receptor tendr que reordenar los paquetessecuencialmente (cada paquete tiene un nmero de secuencia de 32 bits, que es un campo dela cabecera) para poder obtener la informacin.

Otros campos de la cabecera son Source port (puerto fuente) y destination port (puerto destino)que son nmeros sin signo de 16 bits. TCP usa los nmeros de puerto para identificar laaplicacin emisora y la aplicacin receptora. Hay puertos TCP de 0 a 65535, sin embargopodemos distinguir tres tipos de puertos:

Puertos conocidos: De 0 al 1023, estn reservados por la IANA para determinado tipo de

aplicaciones (servidor HTTP, FTP, etc.) y se requiere de privilegios de administrador en unamquina para activar una aplicacin en uno de estos puertos. Un ejemplo es el puerto 80(HTTP).

Puertos registrados: de 1024 a 49151, reservados para aplicaciones concretas. Un ejemplo esel 3306(MySQL).

Puertos privados: de 49152 a 65535, estos no estn reservados para ninguna aplicacinconcreta.

Podemos decir que un puerto puede estar en tres estados:

Puerto filtrado: Un firewall (cortafuegos) bloquea el acceso al puerto.Puerto cerrado: El puerto no est bloqueado pero no hay ninguna aplicacin escuchando en l.

Puerto abierto: El puerto no est bloqueado y hay una aplicacin escuchando en l.

A la tcnica de detectar los puertos abiertos de una mquina se le denomina Escaneo depuertos (port scan), que se hace con fines de seguridad pero tambin proporciona muchainformacin de utilidad a un posible atacante de nuestra mquina, ya que le permite saber quaplicaciones tenemos activas para explotar algn fallo y conseguir el acceso.



IPPROTOCOLODEINTERNET

Este protocolo se encarga de la transmisin de los paquetes de su origen a su destino, puedeque recorriendo varias redes.

Su funcin principal es el uso bidireccional en origen o destino de comunicacin para transmitirdatos mediante un protocolo no orientado a conexin que transfiere paquetes conmutados atravs de distintas redes fsicas previamente enlazadas segn la norma OSI de enlace de datos.

TCP toma los datos y los fragmenta en paquetes de no ms de 64K. IP transporta esosdatagramas, fragmentndolos en trozos ms pequeos, a su destino, donde TCP los reordena yensambla para volver a formar los datos originales.

Los datagramas IP tienen una cabecera, con una parte fija de 20 bytes y una parte variable. Esta

cabecera tiene varios campos:

El campo VERS, Versin: Especifica la versin del protocolo, al que pertenece eldatagrama. Por ejemplo, 4 (0100) para IPv4 o 6 (0110) para IPv6. Tiene un tamao de 4 bits

El campo HLEN, Longitud de la Cabecera: Especifica la longitud de la cabecera, enpalabras de 32bits, de forma que si este campo tiene el valor de 7 (0111) significa que lalongitud de la cabecera es de 7 palabras de 32bits, es decir, de 224 bits. El valor mnimo es 5(0101) y el mximo es 15 (1111). El tamao de este campo es de 4 bits.

El campo TOS, Tipo de Servicio: Especifica el tipo de servicio con respecto a la seguridad,velocidad, fiabilidad... Su tamao es de 8 bits.

El campo Longitud Total: La longitud total de todo el datagrama, incluidos los datos. Lamxima longitud es 65535 bytes. El tamao de este campo es 16 bits.

El campo ID. Implementaciones inseguras: Este campo de 16 bits permite asignarle unnmero de identificacin (ID) nico a cada datagrama, con el objetivo de permitir re-ensamblar el datagrama al dividirlo en fragmentos ms pequeos.

El campo de flags: Este es un campo de 3 bits, el primero de los cuales no se usa y valesiempre 0.

El campo Fragmentation Offset: Este campo de 13 bits especifica la posicin a la quepertenece el fragmento en el datagrama. Se especifica en unidades de 8 bytes, ya que staes la unidad bsica de fragmentacin. El valor mximo es 8192.

El campo TTL, Tiempo de Vida: Este campo sirve para especificar el nmero mximo derouters que un paquete puede atravesar. Usualmente cada router decrementa en una unidadel Tiempo de Vida, y si llega a 0 el paquete se destruye.

El campo Protocolo: Especfica qu protocolo de transmisin estamos usando. Por ejemplo,el protocolo TCP tiene el nmero 6 (00000110) y el ICMP el 1 (00000001). Su tamao es de8 bits.



CAMPOSIPYDIRECCIONDEIP

El campo Header Checksum: Un checksum de 16 bits de la cabecera para controlar

errores. Hay que notar que cada "salto" que hace el paquete a travs de un router hay quevolver a calcular este nmero, ya que el Tiempo de Vida (TTL) cambia, como hemos vistoantes.

Los campos Source Address y Destination Address: De 32 bits cada uno, estos camposespecifican las direcciones IP del emisor y del receptor.

El campo IP Options: Este campo es de longitud variable. Si se especifican bytes de "IPOptions" y si est activo el primer bit, significa que la opcin no ser copiada en cadafragmento si el datagrama est dividido en fragmentos.

LAS DIRECCIONES IP

La direccin IP es la identificacin nica que el protocolo IP hace de una mquina y de la red a laque pertenece. Es un nmero de 32 bits, representado por 4 bloques de 8 bits separados porpuntos (por ejemplo: 01000011.11101011.00010001.10011111). Segn el tamao de la red haytres clases de IP diferentes:

Subredes: Es posible hacer divisiones internas en una organizacin de forma que, por ejemplo,lo que externamente es una red de clase B (es decir, los dos primeros bytes identifican la red)internamente se divida en subredes de clase C utilizando el tercer byte para identificar cada una

de ellas.

Mscara de red: Una mscara de red es usada por las mquinas de una red para determinarcules mquinas forman parte de su misma red y cules no. Es una direccin IP cuyos bitsactivos (1) son los empleados para identificar la red y cuyos bits no activos (0) forman parte de laidentificacin de cada ordenador.

Clase Rango Redes Hosts Mscara Subred

A 1.0.0.0 126.255.255.254 126 2^24=16777214 255.0.0.0

B 128.0.0.1 191.255.255.254 16384 2^8 - 2^16=de 256 a 65534 255.255.0.0

C 192.0.0.1 223.255.255.254 2.097.152 2^1 - 2^8=de 2 a 256 255.255.255.0



CAPASDELMODELOTCP/IP

Capa Fsica o hardware

Coincide aproximadamente con el nivel fsico de OSI. Define las caractersticas como lanaturaleza del medio, detalles de conectores, cdigo de canales y modulacin, potencias deseal, longitudes de onda, sincronizacin, tiempo de vida, distancias mximas, etc.

Capa de Enlace o interfaz de red

Este nivel se limita a recibir datagramas del nivel superior (nivel de red) y transmitirlo alhardware de la red. El software TCP/IP de nivel inferior consta de una capa de interfaz de redresponsable de aceptar los datagramas IP y transmitirlos hacia una red especfica. Una interfazde red puede consistir en un dispositivo controlador (por ejemplo, cuando la red es una red derea local a la que las mquinas estn conectadas directamente) o un complejo subsistema que

utiliza un protocolo de enlace de datos propios (por ejemplo, cuando la red consiste deconmutadores de paquetes que se comunican con anfitriones utilizando HDLC). La interconexinde diferentes redes genera una red virtual en la que las mquinas se identifican mediante unadireccin lgica. Sin embargo a la hora de transmitir informacin por un medio fsico se enva yse recibe informacin de direcciones fsicas.. Un diseo eficiente implica que una direccinlgica sea independiente de una direccin fsica, por lo tanto es necesario un mecanismo querelacione las direcciones lgicas con las direcciones fsicas. De esta forma podremos cambiarnuestra direccin lgica IP conservando el mismo hardware, del mismo modo podremos cambiaruna tarjeta de red, la cual contiene una direccin fsica, sin tener que cambiar nuestra direccinlgica IP.

En esta capa pueden utilizarse diversos protocolos: Frame Relay, X.25, etc.

Capa de Red o Internet

La capa Internet maneja la comunicacin de una mquina a otra. sta acepta una solicitud paraenviar un paquete desde la capa de transporte, junto con una identificacin de la mquina, haciala que se debe enviar el paquete. La capa Internet tambin maneja la entrada de datagramas,verifica su validez y utiliza un algoritmo de ruteo para decidir si el datagrama debe procesarse demanera local o debe ser transmitido. Para el caso de los datagramas direccionados hacia lamquina local, el software de la capa de red de redes borra el encabezado del datagrama y

selecciona, de entre varios protocolos de transporte, un protocolo con el que manejar elpaquete. Por ltimo, la capa Internet enva los mensajes ICMP de error y control necesarios ymaneja todos los mensajes ICMP entrantes. Los protocolos utilizados en esta capa son:

IP ICMP IGMP ARP RARP BOOTP



CAPASDELMODELOTCP/IP

Capa de Transporte

La principal tarea de la capa de transporte es proporcionar la comunicacin entre unprograma de aplicacin y otro. Este tipo de comunicacin se conoce frecuentemente comocomunicacin punto a punto. La capa de transporte regula el flujo de informacin. Puedetambin proporcionar un transporte confiable, asegurando que los datos lleguen sin errores yen secuencia. Para hacer esto, el software de protocolo de transporte tiene el lado derecepcin enviando acuses de recibo de retorno y la parte de envo retransmitiendo lospaquetes perdidos. El software de transporte divide el flujo de datos que se est enviando enpequeos fragmentos (por lo general conocidos como paquetes) y pasa cada paquete, con

una direccin de destino, hacia la siguiente capa de transmisin. Aun cuando en el esquemaanterior se utiliza un solo bloque para representar la capa de aplicacin, una computadora depropsito general puede tener varios programas de aplicacin accesando la red de redes almismo tiempo. La capa de transporte debe aceptar datos desde varios programas de usuarioy enviarlos a la capa del siguiente nivel. Para hacer esto, se aade informacin adicional acada paquete, incluyendo cdigos que identifican qu programa de aplicacin enva y quprograma debe recibir, as como una suma de verificacin para verificar que el paquete hallegado intacto y utiliza el cdigo de destino para identificar el programa de aplicacin en elque se debe entregar.En esta capa se encuentran los protocolos UDP y TCP.

Capa de aplicacin

Es el nivel ms alto, los usuarios llaman a una aplicacin que acceda servicios disponibles atravs de la red de redes TCP/IP. Una aplicacin interacta con uno de los protocolos denivel de transporte para enviar o recibir datos. Cada programa de aplicacin selecciona eltipo de transporte necesario, el cual puede ser una secuencia de mensajes individuales o unflujo continuo de octetos. El programa de aplicacin pasa los datos en la forma requeridahacia el nivel de transporte para su entrega. Estos programas estn sustentados por una

serie de protocolos que los proporcionan. Por ejemplo, el protocolo SMTP (Simple MailTransfer Protocol), para el correo electrnico, y el FTP que proporciona los serviciosnecesarios para la transferencia de archivos entre dos computadoras.En esta capa se encuentran los protocolos SMTP, FTP, etc.



INTRODUCCION:REDESINDUSTRIALES

En la actualidad las industrias han desarrollado y perfeccionado los sistemas de comunicacinque existe entre sus redes computacionales. Para ello existen diversas redes utilizadasdependiendo de sus caractersticas y funciones de comunicacin, la eleccin de una estructuraptima o no, depender la eficacia o no de los procesos de comunicacin, repercutiendo deforma decisiva en el clima laboral de la industria.

Concepto de una red

La ms simple de las redes conecta dos computadoras, permitindoles compartir archivos eimpresos. Una red mucho ms compleja conecta todas las computadoras de una empresa ocompaa en el mundo. Para compartir impresoras basta con un conmutador, pero si se deseacompartir eficientemente archivos y ejecutar aplicaciones de red, hace falta tarjetas de interfaz

de red (NIC, NetWare Interface Cards) y cables para conectar los sistemas. Aunque se puedeutilizar diversos sistemas de interconexin va los puertos series y paralelos, estos sistemasbaratos no ofrecen la velocidad e integridad que necesita un sistema operativo de red seguro ycon altas prestaciones que permita manejar muchos usuarios y recursos.

Hay dos tipos bsicos de sistemas operativos de red: punto a punto y con servidor dedicado.

Punto a Punto:Este es un tipo de sistema operativo que le permite a los usuarios compartir losrecursos de sus computadoras y acceder a los recursos compartidos de las otras computadoras.

Microsoft Windows for Workgroups, Novell Lite, son sistemas operativos punto a punto.

Con Servidor Dedicado: Es un sistema operativo con servidor dedicado, como es NetWare deNovell, una o ms computadoras se reservan como servidores de archivos no pudiendo serutilizados para nada ms.



TIPOSDEREDESUTILIZADOSENLASINDUSTRIAS

La topologa o forma lgica de una red, se define como la forma de tender el cable aestaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del edificio. Existe un nmero de

factores a considerar para determinar cul topologa es la ms apropiada para una situacindada. Las topologas y utilizaciones ms comunes en las industrias son:

Red en anillo: La comunicacin circula libremente entre todos, con independencia de su rangojerrquico. La comunicacin es ms lenta y se utiliza para resolver problemas complejos.Ejemplo, las reuniones, crculos de calidad.

Los enlaces (lneas de comunicacin) son simplex, por lo tanto la informacin fluye en un solosentido en el anillo. Las estaciones se conectan a la red por medio de los repetidores




Ventajas del uso de Red en Anillo:

Los cuellos de botella son muy poco frecuentes. Se puede operar a grandes velocidades.

Los mecanismos para evitar colisiones son sencillos.

Estas redes utilizan esquemas de transmisin de seales para determinar qu nodopuede tener acceso al sistema de comunicaciones.

Desventajas del uso de Red en Anillo:

Si falla el canal o un nodo, los restantes quedan incomunicados.

Es muy compleja su administracin, ya que hay que definir una estacin para que

controle el circuito del anillo.

Red en estrella: En este caso la comunicacin est centralizada por el lder o jefe, que es quiense encarga de transmitir la informacin al resto de miembros. Es propia en empresas deorganizacin tradicional.

Para poder instalar este tipo de red, cada una de las computadoras utilizadas como estacionesde trabajo necesitan de una tarjeta de conexin para lograr la interface con la computadoracentral.

Ventajas del uso de Red en Estrella

Este esquema tiene una ventaja al tener un panel de control que monitorea el trfico.

Evita las colisiones y una conexin interrumpida no afecta al resto de la red

Desventajas del uso de Red en Estrella

Este tipo de red necesita de otros componentes adicionales como los concentradores ylos paneles de control.




Red en bus: Las estaciones estn conectadas por un nico segmento de cable.

A diferencia del anillo, el bus es pasivo, no se produce regeneracin de las seales en cadanodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la informacin y esperan que sta no vaya achocar con otra informacin transmitida por otro de los nodos. Si esto ocurre, cada nodo esperauna pequea cantidad de tiempo al azar, despus intenta retransmitir la informacin.

Esta topologa permite que todas las estaciones reciban la informacin que se transmite, unaestacin trasmite y todas las restantes escuchan.

Ventajas del uso de Red en Bus

Requiere de menor cantidad de cables.

La falla en un nodo en particular no incapacitar el resto de la red.

Desventajas del uso de Red en Bus

Al existir un solo canal de comunicacin entre los nodos de la red si falla el canal, losnodos quedan incomunicados.

Algunos fabricantes resuelven este problema poniendo un bus paralelo alternativo.




Red en rbol: La topologa en rbol es una generalizacin de la topologa en bus. Estatopologa comienza en un punto denominado cabezal o raz (head-end).

Uno o ms cables pueden salir de este punto y cada uno de ellos puede tener ramificaciones encualquier otro punto. Una ramificacin puede volver a ramificarse. En una topologa en rbol nose deben formar ciclos.

Una red de este tipo representa una red distribuida en la que unas computadoras alimentan deinformacin a otras. Las computadoras que se utilizan como dispositivos remotos pueden tenerrecursos de procesamientos independientes y recurren a los recursos en niveles superiores oinferiores conforme se requiera.

Ventajas de uso en Red de rbol

La principal ventaja es la gran cantidad de recursos que se tiene disponibles en una red enrbol.

Desventajas de uso en Red de rbol

La ruptura de una rama podra dejar fuera uno o varios nodos de la red.




Red en trama: Esta estructura de red es tpica de las redes del tipo WAN, pero tambin se

puede utilizar en algunas aplicaciones de redes locales (LAN).

Los nodos estn conectados cada uno con todos los dems.

En resumen, la clasificacin de los tipos de redes se basa bsicamente en la topologa y

ubicacin geogrfica de la red, es decir, que depende cuanta distancia abarque la red para quepertenezca a uno de los tipos de clasificacin.

Para construir una red domstica si bien es importante definir la topologa que se va utilizar, stano debe ser compleja ya que el uso es muy limitado en relacin al uso que se le da en unaindustria.




Actualmente los tipos de redes son parte fundamental para el funcionamiento de una industria uorganizacin ya sea pblica o privada. Los ms usados son:

PAN (Personal Area Network) WAN (Wide Area Network)

MAN (Metropolitan Area Network) CAN (Campus Area Network)

INTERNET (International Network) LAN (Local Area Network)

Pan (Personal Area Network): Son redes pequeas, las cuales estn conformadas por noms de 8 equipos, por ejemplo: Un ciber caf.

Can (Campus Area Network): Una CAN es una coleccin de LAN dispersadasgeogrficamente dentro de un campus (universitario, oficinas de gobierno, empresas oindustrias) pertenecientes a una misma entidad en un rea delimitada en kilmetros.

Lan (Local Area Network): Son redes que todos conocemos, son aquellas que se utilizan enlas empresas. Son redes pequeas, que estn dentro de una misma oficina o dentro de unmismo edificio. Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rpidas, cada estacin sepuede comunicar con el resto. Estn restringidas en tamao, lo cual significa que el tiempo detransmisin es bastante rpido, simplificando la administracin.

Wan (Wide Area Network): Son redes punto a punto que interconectan ciudades, pases ycontinentes. Al tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que en lasLAN aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos.

Man (Metropolitan Area Network):

Lneas de transmisin: son las encargadas de llevar los bits entre los hosts.

Elementos interruptores (routers): son computadoras especializadas usadas por dos oms lneas de transmisin. Para que un paquete llegue de un router a otro, generalmente

debe pasar por routers intermedios, cada uno de estos lo recibe por una lnea de entrada, loalmacena y cuando una lnea de salida est libre, lo retransmite.

Internet (International Network): Es una coleccin de redes interconectadas, cada una deellas puede estar desarrollada sobre diferentes software y hardware. Una forma tpica de InternetWorks es un grupo de redes LANs conectadas con WANs. Si a una subred le sumamos los hostobtenemos una red. El conjunto de redes mundiales es lo que conocemos como Internet.



INTRODUCCION:BUSESDECAMPOENLAINDUSTRIA

A finales de los 80 y sobre todo en los 90 aparecen en el mercado nuevas opciones decomunicacin, los buses de campo. Estos buses permiten conectar los captadores yaccionadores al autmata con un solo cable de comunicacin. Las modificaciones yampliaciones de las instalaciones se pueden realizar fcilmente slo con ampliar el cable del busy conectar los nuevos componentes.

Este tipo de comunicacin permite ir ms all que la simple conexin con actuadores ocaptadores de tipo "todo o nada" o de tipo analgico, adems permite conectar los dispositivosllamados inteligentes. Estos dispositivos pueden ser variadores de velocidad, controladores derobot, arrancadores, reguladores PID, terminales de visualizacin, ordenadores industriales, etc.El intercambio de informacin requerido es del orden de Kbyte. o Mbyte. Un envo deinformacin de este tipo se realiza en pequeos paquetes por medio de las funciones

suministradas por el protocolo de comunicacin usado

Una clasificacin aceptada de los diferentes tipos de buses es la siguiente:

Buses de Control: Control Buses (HSE, ControlNet, Profine)

Buses de Campo: Field Buses (Foundation Fieldbus, Profibus FMDS)

Buses de Dispositivos: Device buses (DeviceNet, Profibus DP, Interbus-S)

Buses de Sensores: Sensor Buses (CAN, ASI, Profibus PA)

Algunos de los buses ms popularizados y sus caractersticas ms importantes:

Bus Velocidad mxima Paq.de informacin Red

ASI 5 [mseg/ciclo] 4 bits 100 [m]

Fieldbus 2.5 [Mbits/Seg] 256 Bytes 22300 [m]

Genius I/O 450 [KB audios] 128 Bytes 2250 [m]

Interbus S 500 [ Kbits/Seg] 288 bits 12500 [m]

Profibus 12 [MB audios] 256 Bytes Depende de veloc.

El bus es el medio que permite conectar diferentes equipos de modo tal que se puede transmitirvarias seales en la misma lnea, todos los dispositivos pueden intercambiar datos entre s, y encualquier momento se puede realizar una ampliacin.

Desde el punto de vista puramente econmico puede ocurrir que el sistema de bus sea mscostoso, peo por otra parte permite llevar a cabo una instalacin ms simplificada y rpida, igualque la puesta en funcionamiento



BUSESDECAMPOUTILIZADOSENLAINDUSTRIA

AS-I (Actuator-Sensor Interface)

AS-I es un bus muy simple para conectar sensores y actuadores binarios con un PLC de manera

econmica. Tpicamente se habla de un ahorro de entre el 15 y 40 % respecto al cableadotradicional. Usa un sistema de comunicacin maestro/esclavo y la configuracin de los nodosesclavos se realiza desde el maestro, usando el mismo bus, que es de topologa libre

Caractersticas principales:

Longitud mxima 100 m (300 m. con repetidores)

Comunicaciones maestro-esclavo, con un mximo de 31 esclavos y un solo maestro.

La velocidad de transferencia (Baudrate) es de 167 Kbit/s.

Tiempo de ciclo mximo (con 31 esclavos): 5 ms.

Mensajes: 8 bits (4 de entrada y 4 de salida) por nodo y mensaje, con un formato tipoStrobing. Este consiste en que el maestro vaya preguntando uno por uno a los esclavos siquieren enviar un mensaje y esperando la respuesta.

Admite cualquier topologa de red (anillo, bus, estrella, rama, rbol).

Ventajas: Extrema simplicidad, coste bajo, mundialmente aceptado, alta velocidad,alimentacin disponible en la red.

Inconvenientes: Pobremente equipado para conectar entradas/salidas analgicas, tamao de lared limitado.

Can (Control Area Network)

Este sistema fue diseado originariamente por Bosch (1986) para su uso dentro de losautomviles reduciendo la cantidad de hilos conductores a principios de 1980. Actualmente seusa como bus multi-maestro para conectar dispositivos inteligentes de todo tipo (robots,ascensores, equipamiento mdico, etc.)

Esta estandarizado como ISO 11898-1 en 1993. Slo define el protocolo hasta la capa 2 deenlace. Sobre CAN se han desarrollado otros protocolos como: DeviceNet y CANOpen. Es decir,podramos comparar el protocolo CAN con una mquina de escribir, en la que tenemos los

caracteres definidos pero an queda definir la gramtica, el idioma, las palabras y el vocabulariopara comunicar (que son los otros protocolos).




Can (Control Area Network)

Caractersticas principales: Permite escoger velocidades de transmisin: 125 Kbit/s. (500 m.), 250 Kbit/s. (250 m.) y

500 Kbit/s. (100m.).

Puede tener hasta 64 nodos

Tamao mximo del mensaje: 8 bytes de informacin por nodo y por mensaje.

Formato de mensaje: polling, strobing, change-of-state, cyclic, productor/consumidor

Topologa lineal, con datos y alimentacin proporcionada para el mismo bus

Ventajas: bajo coste, gran aceptacin, alta fiabilidad y uso eficiente del ancho de banda,alimentacin disponible en la red.

Inconvenientes:Ancho de banda limitado, as como el tamao de los mensajes y la longitud dela red.

Canopen

Se origin en el 1993 para el mudo de la automocin. Es un concepto de red basado en unsistema de bus serie CAN (Controller Area Network) y la capa de aplicacin CAL (CANApplication Layer). Sus ventajas principales son su simplicidad, alta fiabilidad de transmisin ytiempos de reaccin extremadamente cortos.


Distancia: 100 a 500 m.


Velocidades de transmisin: 125, 250, 500 y 1000 Kbit/s.

Puede enviar mensajes de 8 bytes como mximo por nodo y por mensaje.

Formato de los mensajes:polling, strobing, change-of-state, cyclicy otros.

Ventajas:

Mejor caracterizado para control de movimiento de alta velocidad as como para lazos derealimentacin cerrados que otros buses CAN.

Alta fiabilidad, uso eficiente del ancho de banda de la red y alimentacin disponible en lamisma.

Inconvenientes:

Aceptacin limitada fuera de Europa

Limitacin de ancho de banda, tamao de los mensajes y longitud mxima de la red.




Profibus (Process Field Bus)

Es un estndar abierto, independiente de un vendedor en concreto. Se ha estandarizado en

las normas europeas EN 50170 y EN 50254. Fue desarrollado en 1989 por el gobierno

alemn junto con empresas del sector de la automatizacin.

Consta de tres formatos compatibles:

PROFIBUS DP (Distributed Peripherals)

PROFIBUS PA (Process Automation)

PROFIBUS FMS (Fieldbus Messages Specifications).

Caractersticas principales

Longitud mxima: 9 Km con medio elctrico, 150 Km con fibra ptica de vidrio, 150 m. coninfrarrojo


Velocidad de transmisin entre 9.6 Kbit/s. y 12 Mbit/s

Puede transferir un mximo de 244 bytes de informacin por nodo y ciclo

Topologa: estrella, rbol, anillo y anillo redundante

Formato de los mensajes: polling, peer-to-peer.

Ventajas: Es el estndar ms aceptado a nivel mundial, sobretodo en Europa pero tambinutilizado en Norteamrica, Sudamrica, partes de frica y Asia. Con las tres versiones DP, FMSy PA quedan cubiertas la casi totalidad de las aplicaciones de la automtica.

Inconvenientes: para mensajes cortos es poco efectivo ya que el mensaje lleva una parte muyimportante de direccionamiento, no lleva la alimentacin incorporada, ligeramente ms caro queotros buses.

Interbus

Se origin en Phoenix Contact en 1984. Usa una estructura maestro- esclavo para acceder almedio, ms un sistema de "suma de tramas" (summation-frame) que enva todas las respuestasen un solo telegrama. El medio ms usado es un anillo sobre cableado RS-485 utilizado para

hacer conexiones punto a punto. Interbus tiene el estndar DIN 19258.

Caractersticas principales

Distancia: 400 m. por segmento y 12.8 Km. en total

Nmero mximo de nodos: 256

Velocidad de transmisin: 500 Kbit/s

Tamao del mensaje: 512 bytes de informacin por nodo




Interbus

Ventajas: La capacidad de auto-direccionarse hace que las puestas en marcha sean muy fciles,

capacidad de diagnstico extensivo, aceptacin amplia en todo el mundo (especialmente enEuropa), respuesta rpida y uso eficiente del ancho de banda, junto con alimentacin paradispositivos de entrada.

Inconvenientes: Una conexin fallida incapacita todo la red, capacidad limitada para transferirgrandes cantidades de informacin.

Ethernet

La red Ethernet se origin por Digital Equipment Corporation, Intel y Xerox en 1976. Se basa enel estndar IEEE 802.3

Como para el protocolo Profibus, tambin existen diferentes versiones de Ethernet segn lavelocidad de transmisin: 10Base-T (10 Mbit/s.), Fast Ethernet(100 Mbit/s.), Gigabit Ethernet(1000 Mbit/s, an en pruebas).


Distancia: de 100 (para 10Base-T) a 50 Km (usando fibra ptica).

Nmero mximo de nodos: 1024, extensible con routers

Velocidad de transmisin: 10 Mbit/s. a 100 Mbit/s Tamao del mensaje: 46 a 1500 bytes

Formato del mensaje: peer-to-peer

Ventajas: es el estndar de red ms reconocido internacionalmente. Puede tratar con grandescantidades de informacin a una velocidad muy rpida sirviendo para instalaciones muy grandes

Inconvenientes: Para mensajes con poca informacin no es eficiente, no lleva la alimentacinincorporada, los conectores (RJ45) son vulnerables fsicamente. [15] No tiene la propiedad dedeterminismo por el que los buses de campo pueden asegurar las respuesta de la red para cada

carga.



CONCLUSIONES

En resumen se puede considerar como las comunicaciones industriales, sus procesos y etapashan ido evolucionando al servicio industrial y empresarial, es as como la conexin entre equiposelectrnicos se ha ido estandarizando paulatinamente. El modelo OSI es la principal referencia deinterconexin de sistemas abiertos, es el modelo de red descriptivo creado por la OrganizacinInternacional para la Estandarizacin en el ao 1984. Es decir, es un marco de referencia para ladefinicin de arquitecturas de interconexin de sistemas para las comunicaciones por red. Aunqueel modelo OSI ha quedado como un estndar de referencia, nadie ha llegado a desarrollar niutilizar en su totalidad.

El modelo TCP/IP es un modelo de descripcin de protocolos de red creado en la dcada de 1972por la Agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Desarrollada por ARPANET,el cual fue la primera red de rea amplia y predecesora de Internet en el cual describe un conjuntode guas generales de diseo e implementacin de protocolos de red especficos para permitir

que una computadora pueda comunicarse en una red.El conjunto de protocolos TCP/IP ha sido de vital importancia para el desarrollo de las redes decomunicacin, sobre todo para Internet. El ritmo de expansin de Internet tambin es unaconsecuencia de estos protocolos, sin los cuales, conectar redes de distintas naturalezas(diferente Hardware, sistema operativo, etc.), hubiera sido mucho ms difcil, por no decirimposible.

En tanto las Redes de Comunicacin Industrial tienen una influencia primordial en laimplementacin de sistemas de control, ya que su eficacia depende del correcto funcionamientode los mismos, especialmente por el volumen de informacin y la velocidad en que se manejanlos sistemas actuales

Adems otro aspecto fundamental es que permite controlar a grandes distancia las empresas oindustrias. Para realizar el control y poder integrar cada uno de los instrumentos de campo esnecesario tener un estndar para que puedan ellos comunicarse.

Finalmente un Bus de Campo puede relacionarse a una red de datos, este permite conectardiferentes dispositivos de campo ubicados en una planta industrial, con el fin de intercambiarinformacin es una tecnologa de comunicacin usada en la automatizacin y control de procesosindustriales la tarea del Bus de Campo es comunicar los sensores y actuadores con losprocesadores de informacin.

Los procesos, tecnologas y aplicaciones de las comunicaciones industriales facilita las

operaciones y mtodos de intercomunicacin de las industrias, dado que se emplea un lenguajecomn para referirnos a los procesos requeridos para establecer una comunicacin, si no lotuviramos tendramos que aprender el modelo y terminologa de cada tecnologa que seimplemente en una industria.


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BIBLIOGRAFIA

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Tecnologas DeviceNet, un Bus de Campo maduro y consolidado en el mercado deautomatizacin - Por Patricio Gmez - Automation Manager, Rockwell Automation:http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=117&tip=7

Edwuis Romero, Ingeniero de Sistemas - Universidad Nacional Experimental Politcnica -Venezuela: http://neutron.ing.ucv.ve/revista-e/No4/RCI.html

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