CI-Tema1-Introduccion a Sistemas Comunicaciones Industrial

C o m u n i c a c i o n e s I n d u s t r i al al e s I.E.S. HIMILCE – LINARES - Departamen to de Electricidad -Electrónica Pro fes or: Jo séMaría Hu rtad o Torres

TEMA 1

TEMA 1. 1. Introd Introd ucc ión a los Sistem as de Comu nicación Industr ial

DEFINICIONES Comunicación

Actividad asociada con el intercambio de información. información . Deriva del latín communicare , que significa hacerlo común, compartir, compartir, dar a conocer. conocer.

Telecomunicación

Actividad de comunicación a distancia distancia.. Deriva del griego tele que que significa lejos, a distancia, y de comunicación .

Telecomunicaciones

Disciplina que trata la transmisión y recepción de información que se desee Disciplina comunicar a cierta distancia (datos, sonidos, imágenes,etc.).

Teleinformática o Telemática

Disciplina o campo de la técnica que estudia la transmisión y recepción de Disciplina información (telecomunicaciones) y el tratamiento de dicha información (informática).

Comunicaciones Industriales

Disciplina o campo de las telecomunicaciones dedicada al estudio del Disciplina intercambio de información (datos) entre equipos y dispositivos utilizados para las tareas de control de productos y procesos industriales.

APLICACIÓN DEL COMPUTADOR A LAS TAREAS DE CONTROL Y GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN

EVOLUCIÓN DE LAS COMUNICACIONES DIGITALES

Funciones básicas:  Tareas

de control y gestión de la producción.

 Intercambio  Control

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

y transferencia de datos entre equipos.

de las comunicaciones digitales.

 Coordinación

y control de la producción.

 Monitorización

de los procesos.


Antecedentes Históricos


El Sistema CIM (Com puter Integrated Integrated Manufacturin Manufacturin g) El sistema CIM podemos definirlo como un sistema de fabricación que pretende la integración e interrelación de todas las áreas de una empresa, mediante la aplicación de las últimas tecnologías informáticas y de comunicaciones. Este sistema pretende la integración de las técnicas CAE, CAD y CAM, sin olvidar otro aspectos como la comercialización, la distribución, servicio, control de calidad, etc.

Sistema de fabricación tradicional t radicional

AYER Diseño Servicio Descentralizado Control de calidad Almacenamiento

Proceso Fabricación

Planificación

Logistica Inventario

Sistema de fabricación integral

HOY Total integración de todas las áreas de la empresa


Objetivos del sistema CIM

Tecnologías aplicadas en el entorno CIM:



Instalaciones flexibles.

 Ingeniería



Gestión actualizada de almacenamiento. almacenamiento.

 Diseño



Rápidos y sencillos cambios cambios en la producción.



Gestión y control de compras optimizada. optimizada.



Distribución óptima de tareas.



Gestión y control total de la calidad.

asistida por ordenador (CAE).

asistido por ordenador (CAD).

 Fabricación asistida por  Control

numérico (CNC) y Robótica.

 Instalaciones



Generación de diseños y proyectos proyectos integrada.



Procesos de de fabricación integrados.



Centralización de la información. información.



Distribución de procesos jerarquizada.



Gestión y control total de los procesos.



Reducción de actuaciones en mantenimiento. mantenimiento.



Reducción de costes.

ordenador (CAM).

 Sistemas

industriales de todo tipo.

de supervisión y control de la fabricación.

 Mecánica,

Electricidad y Electrónica.


Pirámide CIM Niveles EMPRESA

FÁBRICA

ÁREA

CELDA

Planificación, gestión de recursos, I+D, estudio de costes, gestión administrativa, compras, ventas, comercialización, coordinación, productividad, planificación, etc.

Gestión de fábrica y administración de recursos: Control de datos, gestión del mantenimiento, inventario, ingenierías, etc.

Control y supervisión de niveles inferiores, coordinación de celdas de fabricación, transportes, control de líneas de fabricación, control de calidad, ensamblado, etc.

Coordinación y control de elementos de los niveles inferiores. Celdas de fabricación.

ESTACIÓN

Mando y control de máquinas, control nivel inferior, información para niveles superiores.

MÁQUINA

Obtención de datos A/D para niveles superiores. Dispositivos de campo:


Pirámide CIM. Niveles para automatización.

Fabrica

Planta

Célula

Campo

Proceso

Ordenadores, Servidores, redes LAN/WAN, Internet Gran volumen de datos. Velocidad de respuesta pequeña. Ethernet. PCs, Servidores, redes LAN, Internet. Gran volumen de datos. Red de Datos Velocidad de respuesta mediana. LAN Industrial (PROFINET), Ethernet y Sistemas SCADA PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Velocidad de respuesta Grande. PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Red de Control Velocidad de respuesta Alta. PLCs, PC, HMI, sensores, actuadores. Buses de campo y de dispositivos. Volumen pequeño de datos.


Pirámide CIM. Niveles de comunicación industrial. Otras redes, Internet

RED DE DA DATOS TOS

NIVEL DE FABRICA

Comunicaciones de factoría, factoría-celdas y otras redes

Gestión Gestión d e produ cción Supervisión Supervisión y Control de procesos.

NIVEL DE CELDA

CNC

DCS

Comunicaciones de celda, celda-factoría. Controladores.

Intercomunicación. Superv isión. Contr ol. Manipu lador es, Robo ts, CNC, Grupos de máquinas. PLC’s.

NIVEL DE CAMPO Máqu ina aislad a. Contr ol y Coordinación.

RED DE CONTROLADORES

PLC BUS DE CAMPO

Comunicaciones de campo: sensores y actuadores M

Trans-

Field device


Redes y Buses industriales REDES INDUSTRIALES Ofi m átic a. Gest ión d e prod ucción y Procesos Procesos . Supervisión y Contro C ontro l

BUSES DE CAMPO

Intercomunicación. Supervisión. Control.

Tipos: Redes LAN y WAN Ethernet, Ethernet industrial, PROFINET Equipos: Ordenadores, PLC, Servidores, etc.

Tipos: CompoBus D, Profibus, Profibus, Interbus-S, Interbus-S, WorldFip, ModCon, Profinet, Modbus.

Equipos: PC, PLC, Máquinas, Tarjetas, panales HMI y SCADA, Robots, CNC, Instrumentación, etc.

BUSES DE DISPOSITIV D ISPOSITIVO O Simplificación d e cableado. cableado. Conexión de Senso Se nso res y Actuadores

Tipos: CompoBus-S, AS-Interface, AS-Interface, DeviceNet , CANopen, Profibus DP, InterBus-S Equipos: PLC, HMI, Sensores, Actuadores, Actuadores, accionamientos.


Redes y Buses industriales. Posicionamiento.


Redes y Buses industriales. Comparativa.


Redes y Buses industriales de SIEMENS.


Redes y Buses industriales de SIEMENS.


Panorámica EQUIPOS SIEMENS.

S7-1500 S5-95U S7-200 S7-400

PLC Logo

S7-300 HMI S7-1200

KTP-600

PC card


Panorámica PLCs otros fabricantes.

TSX17 de telemecanique CQM de Omron

PLC09 de Schneider CP1H de Omron


Elementos necesarios para la comunicación

Emisor/receptor

Suministro y recepción de la información. En comunicaciones electrónicas son los equipos emisores y receptores de la señal.

Canal de comunicación

Medio o soporte físico capaz de propagar la información. En las comunicaciones electrónicas se utilizan medios capaces de propagar señales eléctricas (cable, aire, fibra óptica, infrarrojos, etc.).

Mensajes

Contienen la Información que se transfieren entre emisor y receptor (sonidos, datos, imágenes, etc.)

Protocolo

Conjunto de normas y reglas comunes que posibiliten la comunicación.

Código


Sistemas electrónicos de comunicación

1. Fuente 1. Fuente de información. información . Donde se genera la información y se transforma en mensaje. 2. Transductor (de entrada). Convierte el mensaje en una señal eléctri ca (voltaje o corriente). 3. Transmisor 3. Transmisor. Adapta la señal de entrada al medio de transmisión (cable, aire, F.O., F.O., etc.) 4. Medio. 4. Medio. Medio físico que une el transmisor con el receptor. La señal toma la forma de ondas electromagnéticas, electromagnéticas, las cuales se deterioran debido al ruido, distorsión y atenuación.

5. Receptor 5. Receptor.. Recupera la señal del medio y realiza las operaciones inversas i nversas del transmisor. transmisor. 6. Transductor 6. Transductor (de salida). Convierte la señal de salida en un mensaje para el destinatario. 7. Destinatario 7. Destinatario.. Destinatario de la información.


Sistema telemático simplificado

Equipos emisores o receptores de termin ale aless de d atos (DTE, (DTE, Data Terminal Terminal Equ ipm ent): datos y que realizan el control de la transmisión (control de errores, codificación, etc.). En este apartado se encuentran los PCs, PLCs, HMI, Sistemas Scada, etc.  Equipo s

Equipos hardware de com unic ació ación n de datos (DCE, ( DCE, Data Com m unicatio ns Equip ment ): que tratan la señal de los DTE para realizar la adecuación de la señal y la coordinación de la comunicación a través del medio físico. Son dispositivos interface como los modem, tarjetas de red, switch, hardware E/S, pararelas, router, adaptadores de norma, etc.). etc.).  E Equip quip os

Soporte o medio físico que une a los DCE. Este Línea d e tr ans m isi ón (LT, (LT, Trans m isi ón L in e): puede ser guiado o no guiado: (cable, F.O, infrarrojos, radiofrecuencia, etc.) 


Dudas y cuestiones que se plantean:

Temas que hay que abordar:

 ¿Q u éi n f o r m ac i o n es s e i n t er c am b i ar án ?



Señ ales : ti po s y c arac ter ís ti ca s.

 ¿ Q u ém o d o d e c o m u n i c ac i ón u t i l i za r em o s ?



Medio s de tran sm isi ón. Caract eríst icas .

 ¿C óm o s e g es t i o n ar ád i c h a i n f o r m ac i ón ?



Perturbaciones en la trans misión.

 ¿Q u él e n g u a j e u t i l i za r em o s ?



Mé to do s d e tr an s m is ión d e las s eñ ale s .

n y c óm o c o m i en za el d i ál o g o ?  ¿Q u i é



Modos de com unicación.



Modos de sincro nización. nización.



Mé to do s de detec ción de erro res .



Parámetr os de la t ransm isión d e dato s.



Tipos de redes de com unicación.



Estructura de las Redes de com unicación.



Normativa de las com unicaciones.



Etc.

 ¿C óm o r ea l i za r e l i n t er c am b i o d e i n f o r m ac i ón ?  ¿Q u éel em en t o s u t i l i za r em o s ?

al u t i l i za r em o s ?  ¿ Q u éf o r m at o d e s eñ n p u ed e t r an s m i t i r en ca d a m o m en t o ?  ¿Q u i é  ¿C óm o em p ez ar áy t er m i n ar ál a c o m u n i c ac i ón ?

s i c o u t i l i za r em o s ?  ¿Q u ém ed i o f í  ¿Q u ép r o b l em a s n o s en c o n t r ar em o s ?  ¿Q u én o r m at i v as ut i l i za r e m o s ? 

Etc.


Organismos de normalización


Normas que afectan a las comunicaciones industriales industriales


El modelo OSI

El Modelo OSI (Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos) , creado por la ISO, es un estándar formado por 7 capas, y define las fases por las que deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro en una red de comunicaciones.

Funcionamiento del modelo OSI: Queremos enviar un fichero «datos» desde el equipo «Transmisión» al equipo «Recepción». El fichero «datos» entra en la capa de «Aplicación», donde se añade la cabecera y aumenta el tamaño; a continuación pasa a la capa de «Presentación» y se añade otra cabecera más, y así sucesivamente hasta la capa «Físico», que conecta con el equipo «Recepción». El fichero «datos» es ahora bastante más grande. Ahora el fichero «datos» entra al equipo «Recepción» por la capa «Físico» y se suprime la cabecera correspondiente a esa capa; a continuación, en la capa de «Enlace» se suprime su cabecera, y así


El modelo OSI. Niveles o Capas S O L O C O T O R P S E N O I C A C I L P A S E D E R S O T A D E D O J U L F

Nivel 7. APLICACIÓN: Utilización de los datos. Nivel 6. PRESENTACIÓN : Representación y encriptación de los datos.

Nivel 5. SESIÓN: Para el control del inicio y finalización de la conexión.

Nivel 4. TRANSPORTE : División de los datos en paquetes de envío. Protocolos TCP en Ethernet.

Nivel 3. RED: Interviene en el direccionamiento de paquetes de datos cuando hay varias redes. Protocolos IP en Ethernet. Buses de campo y Profinet.

Nivel 2. ENLACE : Estructuración del paquete o trama de datos y envío a la capa Física. Control y detección de errores. Control de acceso al medio.

Nivel 1. FÍSICA: Se encarga de la transmisión de bit de datos al canal de comunicación. Define los niveles de la señal eléctrica según la norma utilizada. Adecúa la señal al medio utilizado (cable, FO, radiofrecuencia, etc.). Codificación y decodificación de datos. Controla la velocidad de transmisión.

O P M A C E D S E S U B S O L E D N Ó I C A U T C A E D A E R

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