Topología de Redes Industriales

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Topologa de Redes Industriales

Topologa de Redes IndustrialesNstor Gutirrez HuamnTopologa de RedesLa topologa de las redes es el aspecto fsico que forman los equipos y el cableado de los mismos. Se pueden encontrar sistemas industriales con las siguientes topologas:Punto a punto.Bus.rbol.Anillo.Estrella.

Punto a punto

Es la ms sencilla, se basa en la conexin directa de dos equipos. Sus principales caractersticas son: Se pueden llegar a comunicar mediante sistemas Half-Duplex (RS-485) o Full-Du-plex (RS-422). En este ltimo caso tambin es innecesario el tema del acceso al medio, ya que se pueden comunicar bidireccionalmente y de forma simultnea.El sistema de cableado utilizado es sencillo y a veces sin necesidad de adaptadores de red (interfaces).Ventajas:Topologa simple en su instalacin.Fcil control de acceso a la red.Si un nodo falla, el resto puede funcionar.Inconvenientes:Vlido para pocos nodos, por su complejidad en el cableado.Mltiples tarjetas de comunicaciones.

Punto a punto

MPI "Message Passing Interface Interfaz de Paso de MensajesQu es MPI?Es una librera de comunicaciones que puede ser utilizada desde programas escritos en lenguaje C o FORTRAN. Estos programas deben ser compilados con los compiladores ordinarios para estos lenguajes y enlazados con la librera de MPI. MPI est basada en el modelo de pase de mensajes, i.e. un clculo es una coleccin de procesos que se comunican a travs de mensajes. MPI representa un esfuerzo de la comunidad de programacin paralela por estandarizar las subrutinas de comunicacin en computadores de cmputo masivo.BusUna nica lnea, compartida por todos los nodos de la red.Al ser un bus compartido, antes de enviar un mensaje cada nodo ha de averiguar si el bus est libre.Tan slo un mensaje puede circular por el canal en cada momento.Si una estacin emite su mensaje mientras otro mensaje est en la red, se produce una colisin.Ventajas:Coste de la instalacin bajo.El fallo de un nodo no afecta al funcionamiento del resto de la red.Control del flujo sencillo.Todos los nodos pueden comunicarse entre s directamente.La ampliacin de nuevas estaciones o nodos es sencilla.

BusInconvenientes: Limitado en la distancia (10 km), necesidad de repetidores por problemas de atenuacin.Posibilidad elevada de colisiones en la red.Acaparamiento del medio cuando un nodo establece una comunicacin muy larga.Dependencia total del canal. Si ste falla, la red se paraliza.Aplicaciones:Redes industriales.Redes LAN Ethernet (obsoleto).

Bus

ArbolEst formado por un grupo de buses conectados entre s, dando lugar a una estructura de arbol. Con este sistema se consigue mayor alcance que el proporcionado por un bus simple, aunque se incrementa el problema de la atenuacin.Este tipo de red puede aplicarse para dotar de una red por departamentos o zonas independientes dentro de una empresa.

Arbol

AnilloEs un caso especial de la conexin en bus, en el que los dos extremos se unen para formar un bus cerrado en forma de anillo. Sus caractersticas principales son:La informacin fluye en un nico sentido.El mecanismo de transmisin es dejar el mensaje y ste circula por el anillo hasta llegar al receptor.Puede circular ms de un mensaje por el anillo.La insercin de un nuevo equipo al anillo es fcil, tan slo es necesario conectarlo fsicamente al medio de transmisin.El rendimiento de la red puede ser muy elevado, la velocidad la marca el equipo ms lento.El control es bastante simple desde el punto de vista hardware y software.

AnilloVentajas:No existen problemas de encaminamiento, todos los mensajes circulan por el mismo camino.La insercin de un nuevo nodo es fcil.No se producen colisiones.El rendimiento es alto, aunque la velocidad la marca el nodo ms lento.No hay problemas de atenuacin, cada nodo acta como repetidor de la seal.Inconvenientes:El fallo de un equipo deja el anillo fuera de servicio y por tanto la red deja de funcionar.IBM lanz al mercado la red tipo "TOKEN RING" que hace que cuando un equipo falle, ste se cortocircuite provocando que la red siga funcionando.Es vlido para distancias cortas.

Anillo

EstrellaTodos los puestos de trabajo estn conectados a un mismo nodo de la red, llamado concentrador o HUB (repetidor de la informacin).Este nodo central es el que controla toda la transferencia de informacin, con lo cual se crea una dependencia total de este elemento, puesto que si falla dicho elemento, cae con l toda la red.Ventajas:Mayor rendimiento, ya que la informacin va directamente del emisor al receptor sin pasar por nodos intermedios (excepto el HUB).Podemos aadir o suprimir nodos con suma facilidad.Fcil conexionado y mantenimiento.Admite diferentes velocidades.

EstrellaInconvenientes:Dependencia total del HUB; si ste falla, la red no funciona.Si el HUB no es suficientemente potente, se pueden producir retardos importantes que pueden llevar a paralizar la red (efecto "cuello de botella").Aplicaciones:Redes LAN, Ethernet y Fast Ethernet

Estrella

Interconexin de RedesCuando se disea un tipo de red, en sta se incorporan todos los dispositivos necesarios para un correcto funcionamiento de sta, pero es posible que esta red con el tiempo deba ser ampliada, deba poderse conectar a otras redes del mismo o diferente tipo, etc. Para cubrir estas necesidades existen una serie de dispositivos auxiliares para que la red pueda alcanzar esos objetivos de interconexin, elementos como:El repetidor.El puente o bridge.El encaminador o router.La pasarela o gateway.

RepetidorRepetidor es la regeneracin de las seales elctricas y garantizar las conexiones entre los elementos de una red. Operan en el nivel 1, fsico del modelo OSI, dado que tan slo vuelven a acondicionar los valores de las seales elctricas y no intervienen ni en el control de acceso ni en la topologa.Pero hay otros aspectos que impiden un gran nmero de repetidores, como es la longitud mxima que se puede alcanzar en cada tipo de red. A modo de ejemplo una red tipo AS-i, en el que podemos alcanzar mximo los 300 metros colocando 2 repetidores, uno cada 100 metros, por lo que se tendran 3 segmentos de 100 metros cada uno.RepetidorUn repetidor adems se puede aprovechar para convertir la norma fsica (RS-232, RS-422, RS-485, etc.) o bien el sistema de cableado (Coaxial, Par trenzado UTP o FTP, FO, etc.).Los repetidores son bidireccionales, en donde podemos encontrar diferentes tipos de repetidor, como:Repetidor de continuacin: Es el ms simple, consta de dos puertos.Repetidor modular: Es ms sofisticado, est formado por diferentes tarjetas en un bus y cada una de ellas puede distribuir un tipo de seal, 10 Base T, 10 Base 2, 100 Base T...,etc.Hubs o concentradores: Son repetidores que se utilizan para una red en estrella.Repetidor apilable: Una serie de hubs que se pueden conectar entre s a travs de un bus externo.Ventajas:Facilidad de operacin.No requiere ningn tipo de configuracin especial al operar en el nivel fsico.Limitaciones:No atiende a las direcciones de red, se limita a repetir la seal.No resuelve los problemas de trfico. Si ha habido una colisin, l transporta esa informacin errnea al resto de estaciones.

Repetidor

Puente o bridgeEs una mquina de red que posee alguna inteligencia y realiza una serie de operaciones bsicas en la red. Son capaces de almacenar y reenviar las tramas recibidas en funcin del contenido de las mismas. Su principal aplicacin es la de unir dos redes del mismo tipo, estructura y protocolo.Los puentes o bridge operan en capa de enlace (OSI) nivel 2, es decir, su unidad de operacin es la trama de red. Cuando un puente o bridge debe pasar una trama de una red a otra ejecuta las siguientes fases:Almacena en memoria la trama recibida, para su posterior anlisis.Comprueba el campo de control de errores. Si hay error, elimina las tramas de la red.Si no hay errores, reenva la trama al destinatario.

Puente o bridge

Encaminador o RouterSon dispositivos software o hardware que se pueden configurar para encaminar o convertir paquetes entre sus distintos puertos utilizando la direccin lgica correspondiente (p. ej, 255.255.0.9).El encaminador o router opera en el nivel 3 (OSI) de red. Lo que hace es unir dos redes de diferente configuracin o estructura pero que trabajen con el mismo protocolo.Un router que encamina o convierta a TCP/IP no sirve para otro protocolo.

Pasarela o gatewayUna pasarela es una puerta de enlace con una red. Lo que hace es unir dos redes que puedan tener diferente estructura (bus, anillo, estrella, etc.), tipo (Ethernet, Token-Ring, Master/Slave, etc.) y protocolo (TCP/IP, NetBeui, IPX/SPX, Profibus, AS-i, etc.).Las pasarelas son mquinas de red inteligentes y flexibles. La mayor parte de su operatividad est implementada a nivel de software.Las funciones de una pasarela son:Reconocimiento y almacenamiento de los mensajes correspondientes a las estaciones de la red origen. Estos mensajes se desensamblan en el nivel de transporte.Adaptacin de los formatos de datos de la red destino.Envo del mensaje a la red y estacin destino.Conexin fsica de cada uno de los tipos de la red conectados.

Pasarela o gateway

Comunicacin PROFIBUS-ETHERNET

NETLink WLAN, PROFIBUS Ethernet WLAN WiFiProgramacin flexible inalmbrica mediante el modo ad-hoc o de infraestructura. The NETLink WLAN es una puerta de enlace Ethernet con interfaz WLAN (Wi-Fi) integrada. Como alternativa a la toma RJ45, el Ad-hoc o modo de infraestructura se puede parametrizar a travs de la interfaz web. WEP, WPA y WPA2 son soportados. La potencia es suministrada por la CPI de la unidad de automatizacin por una fuente externa de 24VDC. El cable de 1.2 m. Es un cable activo, por lo tanto no influye en todos los dems participantes instalados en el sistema de BUS. NETLink WLAN, PROFIBUS Ethernet WLAN

PROFIBUS Ethernet WLAN Generalmente una conexin a cada interfaz del bus MPI/PROFIBUS es posible. Una conexin directa a las interfaces activas o pasivas de los dispositivos del bus es ahora factible. La carcasa cuenta con un conector PG integrado, que permite la conexin de dispositivos adicionales.The NETLink permite la conversin de TCP/IP para MPI/PPI/PROFIBUS con un mximo de 32 enlaces simultaneos y es compatible con la comunicacin a los participantes pasivos mediante la activacin del Switch de funcin Single-Maestro. La integracin de SCADA, HMI y las aplicaciones OPC pueden ser realizadas a travs del amplio protocolo ISO sobre TCP (RFC 1006) y el NETLink WiFi detecta y reenva las solicitudes de forma automtica. La interfaz web integrada ofrece ahora aun ms la parametrizacion, diagnstico y las caractersticas de seguridad. Funciones adicionales en el futuro se pueden actualizar de forma independiente por el usuario en cualquier momento. Para ello, ofrecemos un software e diagnostico SHTools libre.Comunicacin PROFIBUS

Caractersticas- RFC 1006 (norma ISO sobre TCP)- Comunicacin CPU a CPU- Interfaz desplazable WLAN (802.11 b/g) con un mximo de 54 Mbps- Compatibilidad con todas las herramientas comunes de ingeniera S7- Asignacin de direccionamiento dinmico con DHCP- Funciones de seguridad para garantizar el acceso TCP/IP- CPU adicional de proteccin contra escritura- Para S7-200, S7-300, S7-400- Hasta 16 conexiones TCP- Hasta 32 enlaces de MPI/PROFIBUS- Configuracin sencilla a travs de la interfaz web- Borrar pagina de diagnstico en la interfaz web- Monitoreo de variables en la ventana del navegador- Apoyo a la parametrizacin de esclavos- Aislamiento elctrico a la red MPI/PPI/PROFIBUS- MPI/PPI/PROFIBUS de 9.6 kbps hasta 12 Mbps

PSI-Bluetooth-PROFIBUS-SET El nuevo PSI-Bluetooth-PROFIBUS-SET est disponible para un inicio ms rpido de rutas PROFIBUS inalmbricos. El conjunto configurable contiene antenas omnidireccionales y PSI convertidor Bluetooth y est listo para la operacin en alrededor de un minuto gracias a Plug & Play. Los convertidores Bluetooth PSI se conectan automticamente despus de la instalacin. cada SET PROFIBUS Bluetooth requiere una contrasea individual para la creacin automtica de una conexin y permite un funcionamiento sin problemas de varios juegos. Configuracin completa de los dispositivos Bluetooth que es necesario para una conexin inalmbrica segura y por lo tanto ya no es necesario. El requisito de seguridad para la transmisin sin hilos individual garantiza una conexin Bluetooth protegida por contrasea e invisible. Esta conexin es inalmbrica toda protocolo-transparente y por lo tanto los convertidores Bluetooth PSI no son visibles como los dispositivos en la red PROFIBUS. Additional programming cost for integration into the PROFIBUS network is no longer required. Ya no se requiere programacin coste adicional para la integracin en la red PROFIBUS.PSI-Bluetooth-PROFIBUS-SET

Caracteristicas PSI-Bluetooth-PROFIBUS-SET El transceptor de alto rendimiento sobre la base de la tecnologa Bluetooth 2.0 garantiza no slo un funcionamiento libre de problemas cerca de otros sistemas inalmbricos, como WLAN, sino tambin conexiones inalmbricas con 150 m varas o ms formas de conexin realizadas con el sistema.El grfico de barras de diagnstico integrado simplifica as no slo la configuracin de la conexin inalmbrica, pero da informacin acerca de la calidad de la transmisin alcanzada.