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TEMA 11: PROTOCOLOS Electrónica General y Aplicada

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PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

Comunicación de datos

Es el manejo y transferencia de información entre 2 o más lugares distintos.

ANALOGO/DIGITAL

DTE DCE RED/CANAL DCE DTE

ENLACE DE DATOS

Figura 11-1Donde :DTE: Equipo terminal de datos.DCE: Equipo de comunicaciones de datos.Unos sw los DTE activo como estación maestra en base a una PC, el otro DTE actúa comoadquisidor de datos y control, en base a PLC, PID, RTU, etc.. La transferencia ordenada de información en el enlace de datos se logra por medio de :

- PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN- SERVICIO DE COMUNICACIÓN

Protocolo: CCoonnjjuunnttoo ddee rreeggllaass yy ccoonnvveenncciioonneess eennttrree eenntteess ccoommuunniiccaanntteess ..

El objetivo del protocolo es establecer una conexión entre DTE, identificando el emisor y elreceptor asegurando que todos los mensajes se transfieran correctamente controlando toda latransferencia de información.

Figura 11-2


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• Los modos de operación, la estructura de los mensajes, los tipos de órdenes y respuestas,constituyen las diferentes piezas constructivas de un protocolo.

El teléfono, las conexiones, los cables repetidoras...... ( soporte físico) permiten el enlace de datos• El objetivo del protocolo es establecer una conexión entre DTE, identificando el emisor y el

receptor asegurando que todos los mensajes se transfieran correctamente, sin errores,controlando toda secuencia de transferencia de información.

• Los modos de operación, la estructura de los mensajes, los tipos de ordenes y respuestas,constituyen las diferentes piezas constructivas del protocolo.

• La fase de comunicación puede resumirse en el caso de un servicio de comunicación conconfirmación ( hay servicios sin confirmación).

• Pueden definirse 4 funciones básicas o primitivas de un servicio de comunicación:

I. RESQUEST: Un servicio es solicitado por ente usuario.II. INDICATION: Un ente es notificado de la ocurrencia de un evento.III. RESPONSE: Un ente responde a un evento.IV. CONFIRM: Un ente informa sobre un requerimiento anterior.

Figura 11-3

• Podemos distinguir “niveles” o “Capas” que reciben o solicitan servicios de niveles superioresy/o inferiores.


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Las funciones básicas o primitivas de servicio de un nivel se indican en la figura.

Figura 11-4

Ej: servicio de correo con aviso de retorno. El mensaje es la carta. El retorno puede ser un mensajesiemple de retorno o bien puede ser otro mensaje.

Los mensajes deben estructurarse en base a una unidad de información que manipula cada nivelpara el intercambio de mensajes: CUADRO, BLOQUE, DATAGRAMA

FIGURA 11-5

La problemática de protocolos se estudia como cascada de enlaces, entre diferentes niveles, queintercambian unidades de información.La presencia de ruido en los canales de comunicación obliga a detectar y corregir errores.

Figura 11-6


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• Campo delimitador: Indica inicio y fin de un cuadro (sincro...)• Campo de control: Información del tipo de cuadro, número de secuencia, destino/ origen,

código de Request/confirmación de otros bloques.• Información: Contiene la información a ser transportada.Verificación de errores: Implementación de técnicas para detectar errores de transmición. Hay tresmétodos muy utilizados para detectar errores.1. Control de redundancia vertical (VRC): consiste en el cálculo de paridad ( par/impar) para cada

carácter o byte que se transmite.2. Control de redundancia horizontal (HRC): consiste en el cálculo de la paridad horizontal de

todos los caracteres ( Ej: realizar OR-exclusivo).3. Control de redundancia cíclica (CRC): o Cyclic Redundancy Check en transmición sincrónica.

El mensaje es tratado como una función ponderada

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1 ... aXaXaXaXa nn

nn +•+•++•+• −

−

Los coeficientes a0, a1, ..... an corresponde 0 o 1 según la estructura binaria del mensaje.Si m= 10101110Luego :

12357)(` XXXXXxD ++++=Donde D(x): polinomio de información

Este polinomio se divide por otro polinomio G(x) normalizado:

CRC-16 (ANSI) : X16+X15+X5+1 CrC( CciTT) : X16+X12+X5+1 CRC-12 : X12+X11+X3+1Luego se dividen D(x)/G(x)=R(x)/G(x)+Q(x)Q(x)= Polinomio CocienteR(x)= Polinomio remanente o resto.El remanente, normalmente es de 16 bit, y se denomina CRC, se agrega al bloque, es transmitido.El receptor realiza la operación inversa y compara el CRC calculado con el recibido, generando uncódigo de error o no, que será enviado como acuse recibo al emisor.Ej: Xmodem (asincrónico) à CRC-CCITT

Estructura de los Mensajes

Según la estructura de la información para su transmición, los protocolos utilizan dos estructurasdiferentes: orientada a caracteres y orientada a bit.

Protocolos orientados a caracteres:

Está basado en el uso del CÓDIGO ASCII, usado en transimición asincrónica. La transmición secontrola por los códigos de control ASCII o EBDIC.


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Codigo Símbolo Función10010110 SYN Desocupado, estable sincronismo10000001 SOH Inico del mensaje o bloque10000010 STX Comienzo del texto00000011 ETX Terminación del mensaje10000100 EOT Terminación de la transmisión00000110 ACK Reconocimiento Afirmativo10010101 NAK Reconocimiento Negativo00000101 ENQ Indica si el terminal esta en ON00010111 ETB Fin de transmisión de bloques10010000 DLE Escape de enlace

El carácter SYN sirve como agente de sincronización entre TX y RX, tiene la propiedad que en unarotación circular no se repite a si mismo, hasta después de un ciclo compreto de 8 bit. El receptorverifica de a 87 bit para encontrar un SYNm subi coincide, recibe nuevo bit y descarga unoanterior, verificando nuevamente. Una vez que detecta 2 SYN consecutivos, empieza a reconocercaracteres del mensaje.Ej BYSINC ( Binary SYNchonous Comunication) (IBM 1968)

Normalizado por : Organización Internacional de Estandarización (ISO) en 1975, equivalente aANSI3.28 (USA)Comprende 3 fases:

• Establecimiento del enlace.• Transferencia de la información.• Liberación del enlace.

Figura 11-07

Desventajas:• Utiliza varios tipos de bloque que dificulta el soft/hard• Códigos de control con solo control de paridad• Depende del alfabeto (ASCII,EBCDIC, CCITT, etc)

Tiende a ser reemplazado por estructuras orientadas al bit.


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Protocolos Orientados a BIT:

Se caracterizan por :• Independencia de códigos y/o alfabetos.• Actividad bidireccional.• Alta fiabilidad.• Formato único.

La ISO normalizó el HDLC ( HIGH LEVEL DATA LINK CONTROL) en 1976 ( IBM lanzó en1973 el SDLC, Synchonous Data Link control, también apareció BDLC de Burrough y VDLC deUNIVAC.

Figura 11-09

• Las tramas con error de CRC, son descartadas, como si no se transmitieron.• Si el remitente quiere finalizar la transimisión, envía una trama con 7 unos consecutivos en el

GUIÓN, si quiere pasar a reposo o ceder su derecho a seguir transmitiendo envía una trama con15 unos consecutivos, la reaparición del guión, indica que el remitente abandona el estado dereposo.

Estrategias para Control de errores

a-) Parada y espera: el remitente guarda una copia, parando la tranmisión hasta que llegue unaconfirmación o rechazo (ACK/NACK). Con NACK se repite la trama (3 veces), muy usado enasincrónico (carácter).b-), c-) Envío continuo: En b) se retransmite la trama rechazada y todas las siguientes hasta larecepción de rechazo, En c) se retransmite exclusivamente la trama rechazada. Los controladoresson más complejos, los bloques pueden desordenarse. Muy usado en transmición sincrónica (bit).


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Figura 11-09

• En a) el canal de comunicación puede ser “simplex”• En b), c) el canal debe ser “duplex”, para permitir la recepción de asentamiento mientras se

envía información• El rendimiento ( cadencia Eficaz), se define como :

Nro. Bit del bloqueCe=---------------------------------------------

Tiempo de ocupación del circuito

• Toda estrategia pretende conseguir un enlace fiable, coordinado y de alto rendimiento. Lasestrategias comerciales de los fabricantes, generalmente dificultan estos objetivos y hacenconvivir protocolos antiguos y nuevos.

• La aparición de nuevos medios y sistemas de comunicación, redes locales, redesmetropolitanas, redes digitales de servicios integrados, etc. Ponen en evidencia la necesidad deafirmar la normalización de los protocolos orientados a bit.

ESTANDARIZACIÓN DE PROTOCOLOS

• Hay múltiples standares, pero se aceptan aquellos que responden a la arquitectura propuesta porISO y es la OSI ( Open Systems Interconection), la que fue una respuesta de estandarización ala interconexión de equipos. Se trata de una estructura en caps o niveles (siete).

• A una determinada CAPA no le interesa como implementan sus servicios las demas capas.• Hay independencia entre capas. El nivel N solo se preocupa de utilizar los servicios de (N-1) y

realizar los servicios para (N+1). Una capa o nivel puede cambiar su estructura interna, pero nolos servicios que recibe y entrega.


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Ej: ( Analogía tomada del libro de Tanebaun “Computer Network”)Se trata de dos Zootécnicos, uno en Brazil y el otro en Quebec. Ambos contratan traductores, quedialogarán con Ing. Comunicaciones Ingleses.• Cada capa tiene su propio protocolo de comunicaciones y es independiente de las otras.• Los traductores pueden reeplazarse por otros.• Los Zootécnicos o los traductores creen que hablan entre si, pero en realidad el contacto físico

directo se lleva a cabo en el nivel de la CAPA 1 ( soporte Físico)

FIGURA 11-10

• La arquitectura OSI fue desarrollada a partir de 3 elementos básicos.

1-Procesos de Aplicación2-Conexiones que unen las aplicaciones y sus transferencias.3-Sistemas

• En 1980 el IEEE propuso normas ( Proyecto IEEE 802) unificando lo existente dividiendo lacapa 2 en dos subniveles: LLC y MAC ( control de enlace lógico y control de acceso almedio). Para MAC se adoptan 2 protocolos de acceso al medio

+ CSMA/CD: Cada interfaz “escucha” al medio de transmición y lo ocupan si esta libre. Si haycolisión esperan un cierto tiempo que se duplica se se colisiona con el paquete.

+ TOKEN: se pasa una “fichas” de estación siguiendo un orden. Cada interfaz solo transmitecuando tiene la “ficha” la topología puede ser en anillo o en línea (BUS)


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Figura 11-11

Referencias:

LLC: Logical Link Control ( control lógico de línea)

MAC: Media Access Control (control de acceso al medio)

CSMA/CD: Carrier sense Multiple Access/Collision detect (Mecanismo de acceso múltiple consensado de Portadora)

-Norma IEEE 802.3: Líneas con CSMA/CD

-Norma IEEE 802.4: Línea con transf. De “ficha”

-Norma IEEE 802.5: Anillo con transf. De “ficha”


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MODELO OSI

El modelo OSI especifica un modelo de comunicaciones dividido en siete niveles. Cada niveldefine un cojunto de funciones que son necesarias para comunicar con otros sistemas similares. Secomunican únicamente con los sistemas adyacentes. Cada uno añade valor a los niveles anteriores,hasta que, el nivel superior ofrece un abanico completo de sevicios para las aplicaciones decomunicación.

Nivel 1- Físico: se refiere a conexiones eléctricas y señales que permiten interconectar loscomponentes diversos de una red: cable coaxil ( fino/grueso), fibra óptica, par trenzado, etc.

Nivel 2 – Enlace: Se ocupa de las técnicas para “colocar” y “ recoger” los datos en el cable deinterconexión. Se subdivide en:

IEEE Subnivel-LLC ( logical link control) se refiere al control lógico sobre la línea.

802 Subnivel-MCA ( Media Access Control) se refiere al modo de Acceso a la línea ycomprende tres sistemas en vigencia CSMA/CD /TOKEN BUS /TOKEN RING

Nivel 3- Red : Se ocupa de direccionar y enviar los paquetes de información y redireccionarlosentre redes y/o hardwares similares, seleccionando el camino en base a prioridades y tipo de red.

Nivel 4 – Transporte: Proporciona el transporte fiable de los datos garantizando el envío depaquetes, controlando el formato, orden de salida y llegada de los paquetes, independiente delhardware.

Nivel 5 – Sesión: Administra las comunicaciones entre dos entidades y comprende:establecimiento, mantenimiento y finalización de sesiones, manejando convenciones de nombres ydirecciones de red.

Nivel 6 – Presentación: Reformatear los datos en su paso hacia y desde la red, compatibilizandoficheros, impresoras, plotters, etc.

Por ejemplo, interpretar los códigos de control, efectuar las conversaciones ASCII/ EBCDIC, sicorresponde.

Nivel 7 – Aplicación: Presta servicios al usuario, comprende la interacción directa con los procesosde aplicación, manejando las transferencias de ficheros, base de datos, correo electrónico, etc.

Recomendaciones vitales para tener en cuenta:

1) Para el nivel 1 la velocidad de transmición entre estaciones debe ser elevada, por cuanto setransfieren programas, datos, y otros mensajes de longitud considerable, un (1) millón de bitspor segundo (Mbps) sería la velocidad mínima.

2) El cableado entre estaciones ha de ser razonable.


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3) La fiabilidad y distancia han de ser altas. A velocidades superiores a 1 Mbps, debenconsiderarse como medios aceptables el cable coaxil, la fibra óptica, el par trenzado (apantallado y de calidad), los infrarrojos, las microondas e incluso la radio frecuencia.

4) El esquema de cableado ( topología) ha de ofecer versatilidad.

Para el nivel 2, los puntos vitales se centran en el protocolo de acceso al cable y en el diseño de lospaquetes de información.

1- El protocolo de acceso a cable a de ser efectivo, permitiendo el acceso al canal en todas lasestaciones de la red, garantizando respuestas razonables más allá de comunicar dos elementosentre sí, con múltiples comunicaciones en un solo conductor.

2- Este mismo protocolo ha de ser efectivo en cuanto a respuesta total, dado que si carga en excesoel canal de comunicación, nos encontraremos con que, aun cuando la velocidad de transferencia<<pura>> sea alta, el resultado fianl en bits de datos efectivo por segundo, o rendimiento real,será bajo.

Proyecto IEEE 802

El Institute of Electrical and Electonic Engineers (IEEE) ha desarrollado estandares describiendo elcableado, topología física y esquemas de acceso a los que se ciñen la mayoría de los fabricantes yque son los siguientes:

802.3 (CSMA/CD) / 802.4 ( Token Bus) / 802.5 (Token Ring)

802.3 ( CSMA/CD)

El método de acceso CSMA/CD ( carrier sense multiple Access with collision detectiones o Accesomúlotiple por tanteos de línea con detección de colisiones). Su funcionamiento consiste en que cadaestación que desea transmitir u paquete de información <<escucha>> primero el cable, paradetectar si hay alguien utilizándolo y espera a que el cable esté libre para el envio.

Si se produce una colisión, bien por sus propios medios o bien por no recibir respuesta al paquete,esperan un tiempo determinado, diferente para cada estación, y re- envían el paquete. De repetirseuna segunda colisión, aumentaría el timepo de espera y re – intenta.

Este sistema es muy eficiente para redes muy pequeñas, o con una intensidad de tráfico; muy baja.Si el tráfico es intenso, la cantidad de colisiones se dispara, con lo que la respuesta efectiva de lared decrece con rapidez. Este sistema de acceso es probabilístico y no se garantiza un tiempo derespuesta, válido para entornos de gestión y ofimáticos, no siendo adecuado para automatización deprocesos (Ethernet).


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802.4 (TOKEN BUS)

En esta conexión, las estaciones acceden al cable por turnos, esto es, se establece una secuenciaentre las estaciones contestadas en la red representada por un TOKEN o << billete>> que es unasecuencia de bits determinada. Cuando una estación desea enviar un paquete de información y pasael billete a la siguiente estación. Es deterministico, ya que todas las estaciones tienen garantizadoun torno dentro del cable. Se supone una mayor burocracia con un número reducido de estaciones,pero a medida que aumenta el tráfico, la respuesta de la red no decae tan rápidamente. Esteesquema de acceso al cable, facilita procesos de control y también ofimaticos (Arcnet).

802.5 (TOKEN RING)

Idéntico al anterior en cuanto a la lógica de acceso, pero la topología del cable es un anillo en elque cada estación recibe los cables de entrada y salida. Luego, cada estación recibe los paquetes yTOKENS y en el caso de no desear enviar información, retransmiten lo recibido a la siguienteestación. En caso de quere enviar un paquete y recibir el billete correspondiente, intercala elmensaje pasandoselo a la siguiente estación.

Cuando recibe un paquete dirigido a ella, lo sustituye por el billete << en blanco>> y lo envía.

La respuesta del sistema es muy alta ( conviven varios mensajes a la vez en la red), pero podría serel más crítico en cuanto a fiabilidad y cableado. Este sistema soluciona el caso de falla decualquiera de las estaciones, cortocircuitandola, dejando el anillo siempre cerrado. Más aun,normalmente se cablea con doble anillo que garantiza un camino para paquetes, practicamente encualquier situación.

Aparte de ser la más indicada para procesos de automatización y de ser la de mejor respuestaglobal, se esta convirtiendo en el estandar <<de facto>> (IBM-TOKEN RING)

FORMATO DE TRAMA Y BLOQUE

El comité IEEE 802 ha normalizado una versión de Ethernet, conocida como norma IEEE 802.3cuya trama es:

Figura 11-12

Polinomio generador:

G(x)= X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1


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Cuatro variantes de la norma:

-10 Base 5 ( Vt= 10 Mbit/s, banda base, hasta 500 mts)

-10 Base 2 ( Vt= 10 Mbit/s, banda base, hasta 185 mts)

-10 Base T ( Vt= 10 Mbit/s, banda base,par trenzado, hasta 150 mts)

-10 Base 36 ( Vt= 10 Mbit/s, banda ancha, hasta 3600 mts)

En estudio –10 Base F, para fibra óptica.

Se define velocidad de trama: vt

ÚÄ

³ST= separación entre

³Tramas (~9,6 useg)1 ³TT=tamaño de trama (bit)

Vt=-----------------------------------(Tramas/seg) ³VTDR= VelocidadST+(TT+64) ³ Transimición VTDR ³ (10Mbit/seg)

ÀÄEj: TT= 256 byteVt=4,528 (tramas/seg)Ej: TT=1024 Byete à Vt=1197 (tramas /seg)

Modelo Para Automatización Industrial:

Definida por Iso, es una estructura jerarquica de 6 niveles, que cubre todas las funciones de laempresa, creando un ambiente de fabricación con computación integrada (CIM: ComputerIntegrated Manufacturing)

Empresa AplicaciónPlanta PresentaciónSección SesiónCélula TransporteEstación RedEquipo Enlace de datos

FísicoModelo ISO industrial Modelo ISO Abierto

MAP (Manufacturing Automation Protocol)Liderado por General Motor ( 1979) resulta de aplicar LAN en una planta, líneas de producciónindustrial. Permite que las estaciones transmitan mensajes de producción en intervalos de tiempocalculados estadisticamente. Se ajusta a IEEE 802.4 Token Bus, en Banda Ancha, modulación enfase, velocidad 5Mbit/seg.


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TOP Technical Office Protocol)Liderada por Boring Company (1983) resulta de aplicar LAN a la automatización del trabajo deoficinas. Las estaciones transmiten información en forma variable. Se ajusta a IEEE 802.3CSMA/CD, en Banda Base.

Field Bus (Bus de Campo)

La evolución tecnológica digital está impactando los sitemas tradicionales de instrumentación ysensores en la industria.El sistema FIELD BUS propone sustituir los enlaces punto a punto, de tipo analógicos por ladigitalización en el mismo sensor ( medición digital distribuida), luego multiplexando,estableciendo una conexión mediante un método físico común ( RS 485 de 2 hilos).Hay varios proyectos para estandarización de un bus de Campo, sobre todo la IEC ( InternationalElectrotechnical Commission) y la ISA ( Instrumentation Society of America).

Figura 11-13


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SENSOR +TRANSDUCTOR+ MICROPROCESADOR= TRANSMISOR INTELIGENTE

Figura 11-13-1

Figura 11-14

Incorporación del Microprocesador

La incorporación del microprocesador ( más RAM, ROM, EPROM, PORT I/O) y el softwareasociado, hacen posible un tratamiento de señal avanzado y específico en el origen de la medición(por ej: en un transmisor inteligente de presión diferencial, se filtra la señal, extrae la raiz cuadrada,compensa por temperatura, compensa el error por variación del nro. De Reynolds, totaliza el flujo ylo controla con una función PID incorporada en el mismo uP.

• La señal digital está superpuesta con el lazo 4-20 mA.• Existen varios protocolos que son tipo bus de campo, pero son “propietarios”y estan en vía de

normalizarse, según el ISP (Interoperable System Proyect) liderado por : FISCHER CONTROLINC, ROSEMOUNT INC, SIEMENS Y YOKOGAWA ELECTRIC CORP.

HART ( ROSEMOUNT) WORLDFIP ( HONEYWELL)PROFIBUS (SIEMENS) PHOEBUS (SUIZA)FIP (FRANCIA)


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Figura 11-14Transmisor inteligente

PROTOCOLOS PROPIETARIOS

DEVICE DRIVERS AVAILABLE IN TAURUS SYSTEM (V2.22)(all drivers are included in te package at no extra charge)

EDMOBUS Gould Modicon Protocol Emulator DriverFIPCX344 IPCx344 inteligent Bitbus InterfaceFSILE Graph Silec PLC DriverHIMPSAT IMPSAT Proprietary Satellital LAN Driver for HostHMODBUSB Modbus (RTU) Network Driver for Host MachinesNETBIOS Network Driver Host MachinesHNETWORK Proprietary Network Driver for Host MachinesSIMPSAT IMPSAT Proprietary Satellital LAN Driver for Slave MachinesHMODBUSB Modbus (RTU) Network Driver for Slave MachinesSNETBIOS Network Driver for Slave MachinesSNETWORK Proprietary Network Driver for Slave MachinesTUNITELW Telemecanique UNI-TELWAY Network slave driverUUTICOR Uticor Display RS-422 DriverWACTION External Driver for ACTION Instruments boardsWADTECH External Driver for ADVANTECH boardsWAXIAL External Driver for AXIAL electronica boardsWDATATRL External Driver for DATA TRANSLATION boardsWINTER External Driver for INTERTEK modulesWITK External Driver for Intelektron boardsWPEC External Driver for PEC electrónica boards


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WPMK External Driver for PMK devicesWSINGFUL External Driver for SINGULAR boardsWTECMO External Driver for TECMOCONTROL boardsXABBT200 External Driver for procontic T200XFOX761 External Driver for FOXBORO 761 cna/761 csa/760 seriesXFPMOD FISCHER & PORTER modular controller drivesXIEARING External Driver for IEA Ring devicesXIMPACC IMPACC System communications DriverXIZUMIFA IZUMI FA-1/1 j/2/2j peer to peer driveXIZUMINT IZUMI FA-1/1 j/2/2j Network communication driverXMODBUSA Gould Modicon Modbus ASCII Protocol DriverXMODBUSB Gould Modicon Modbus RTU Protocol DriverXMP90 Master Piece 90 Device DriverXOMROM OMROM Sysmac C20H/C28H/C40H Protocol DriverXOPTOMUX External Driver for OPTOMUX DEVICES (opto 22)XPEC PEC Electrónica RTU communications DriverXROC300 FISCHER ROC 300 Protocol communications DriverXSCOOTER Scooter Devices Interface DriverXS5CP521 SIEMENS Simatic S5-90U/S5-100U Protocol DriverXS5CP524 SIEMENS Simatic S5-11U/S5-155U Protocol DriverXSAIAPCA External Driver for SAIA PCA SeriesXSAIAPCD External Driver for SAIA PCD SeriesXSAMI ABB Drives SAMI point to point ProtocolXSCD80 CAIPE SCD 80 Programmable Controller DriverXSCOOTER Scooter Devices Interface DriverXTIS305 External Driver for TI-305 PLC SeriesXTIS405 External Driver for TI-405 PLC SeriesXTIS505 External Driver for TI-505 PLC SeriesXTXM TECPET Automacao de Terminais S.A. TXM DriverXUCTRL Microcontrol PLC Series Communication DriverXUDC3000 External Driver for HONEYWELL UDC3000 controllersXYOKOUT Yokowaga UT- Series Controller Interface DriverXYOKS100 Yokowaga YS100- Series Controller Interface DriverYMORETTI Moretti weight measurement DriverYINTCOD SERVO-POWER INTERCOD model weight measurement driverYSERAC SERAC Intelligent measurement driverYSPOWER Servo-Power Weight measurement DriverYTECMES TECMES DIG-02 weather station Driver

• El FIELD BUS es una red local de medidores, adquisidores, controladores y PC.• El acceso al medio de transmisión se realiza como una forma de interrogación distribuída, en

las que todas las estaciones intervienen en la circulación de un paquete especial de información:Testigo (Token).

• Con la red con tipología en bus ( Token – Bus) las estaciones tienen asignada una posiciónlógica en una secuencia ordenada y circular. Cada estación conoce la identidad de su antecesora


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y de su sucesor dentro de un anillo lógico, la ordenación física es independiente de laordenación lógica.

• Las estaciones que solo reciben pueden excluirse del anillo lógico.• También puede incluirse un esquema simple de Maestro-esclavo , entre la estación maestra y

una o varias estaciones Esclavas.En este esquema el maestro tiene el control del acceso al medio, existiendo dos posibilidades: o esel maestro el que ocupa el medio físico, o la escva que fue consultada por la maestra, que y estarespondiendo.• Las esclavas solo envian mensajes cuando la maestra asi se lo solicita. Hay dos tipos de

transacciones

Consulta –respuesta (Query-response): Cada esclava tiene una dirección (adress )única.Difusión sin respuesta (broadcast/no response) Todas reciben y ninguna contesta.

Figura 11-14-5

INTEGRACIÓN DE REDESUna red industrial de medición y control debe conectarse con otras redes propias de la informática,todas diferentes. Las redes aumentan su capacidad, tanto de interoperatividad, como de coberturapara adaptarse a las diferentes capas del modelo OSI.

REPETIDOR: Permite amplificar y retransmitir la señal original, repitiendo la secuencia de bit,adaptando diferentes capas físicas ( Pasan de cable coaxil a fibra óptica).PUENTE: Permite interconectar redes que utilizan diferentes medios de accesos ( interconectar unred IEEE 802.3 con una IEEE 802.4).

ENCAMINADOR: Permite el ruteo de mensajes en redes de caminos múltiples.

PASARELA: Permite la interconexión entre redes de distinta arquitectura.


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Figura 11-14--6

PROTOCOLOS INDUSTRIALES

No hay normas, como ejemplo se describen MOD-BUS (AEG/GOULD)

Cuando una estación remota (RTU) detecta un error responde con un mensaje de “excepción”poniendo “1” en el bit más significativo del código de función. Un código de excepción:

01 Función ilegal (la función requerida no es soportada por la estación remota)02 Dirección ilegal (la dirección del dato requerido no es válida)03 Dato ilegal (el valor del dato recibido no es válido)


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Figura 11-15Ejemplos:*Se pretende leer un registro, cuya dirección es 1000H (no válida)

Figura 11-16


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*Leer desde la salida digital Nro. 15 a 25, de la estación Nro. 2

Figura 11-17

*Leer el estado de entradas digitales (Alarmas ON-OFF) de estación Nro. 8 desde 0 a 20.


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Figura 11-18

SISTEMAS SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ADQUISITION)

Se aplica a sistemas de control con procesos dispersos en una amplia superficie geográfica. Constade 3 partes fundamentales:

Unidades Remotas o Remote Terminal Unit (RTU), ubicadas en el campo a las cuales seconectan sensores simples, transmisores 4-20 o transmisores inteligentes.

Estación maestra o Master Terminal Unit (MTU), desde donde se establece la comunicacióncon las RTU ( interrogación periódica dentro de un esquema Maestro- Esclavo, en simplex oduples.)

Sistema de comunicación, para el enlace entre la MTU con las diferentes RTU. Puede ser porcable o radio frecuencia (VHF, UHF, microondas).

Sistema de adquisición de datos control a distancia ( figura 11-19)


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Estación Remota de adquisición de datos y control (Figura 11-20)

Sistema de comunicación UHF (figura 11-21)


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Microcontrolador (fig 11-22)

Estación Remota basada en microcontroladores (fig 11-23)

Fin del tema 11

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