Universidad de la Fuerzas Armadas ESPE - ING MECATRÓNICA Redes Industriales Industriales
TIPOS DE BUSES EN REDES INDUSTRIALES Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
Sistema Distribuido inteligente (SDS)
Define la capa física y la capa de aplicación (basada en CAN) para una interfaz orientada a eventos
SDS se introdujo en 1995, por Honeywell
Es un sistema de comunicación para redes de sensores y actuadores formado por: Bus de campo “AS“AS-i” (Actuator Sensor Interface)
Diseñado en 1990 en Maestro AS-i: Coordina las Alemania por un transacciones a nivel inferior y superior. consorcio de Esclavo AS-i: Están constituidos por empresas sensores o actuadores exitosas. (ASChip AS-i: Alimentación desde el bus y International Association) Puertos configurables para I / O
Cable de 4 hilos (2-Power, 2Datos) Trabaja con 64 nudos, máximo 126 12 6 direcciones. La impedancia de bus es de 120 ohmios ± 10 por ciento. Velocidad de transmisión de 125 kbits/s. Longitud máxima 460m Conexión de sensores y actuadores actuadores a PLCs y PCs. 31 esclavos con un maestro. Hasta 124 entradas binarias y 124 salidas binarias Posibilidad de E/S analógicas. Cable auto-regenerable. auto-regenerable. Estructura de red flexible (anillo, árbol, estrella.) Máximo 5 ms para 31 esclavos Longitud máxima 100 m (300 m con repetidores)
Ventajas
Fácil de Instalar Alta confiabilidad, Robustez Se utiliza para conectar sensores y actuadores inteligentes.
Desventajas
Simplicidad: Requiere un único cable Desempeño: Proporcionan una integración perfecta entre las tecnologías existentes. Costo: reducen el costo de cableado a un 50%
Costoso y bajo nivel de soporte Tamaño máximo del paquete de información 108 bits Tamaño de red 480 m
Posee un único cable ante una avería se pierde toda la comunicación
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
DeviceNet (red de dispositivos)
Son redes digitales, bidireccionales, mul-tipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs, transductores, actuadores y sensores y dispositivos inteligentes
Desarrollado por Rockwell Automation en 1993
BUSES DE CAMPO – HART
HART (Highway Addressable Remote Transducer), es un protocolo abierto de uso común en los sistemas de control, Fue desarrollado que se emplea para la configuración por Rosemount remota y supervisión de datos con Inc en 1980 instrumentos de campo.
Capacidad de Diagnostico, control o mantenimiento funcionamiento habitual maestro/esclavo Alimentación de 24 v (Cable negro y rojo) Máximo de nodos 64 Distancia máxima: 100 m a 500 m. y hasta 6 km Con repetidores Velocidades de 125, 250 y 500 Kbps. Reemplazo Automático de nodos, no requiere de programación Comunicación MaestroEsclavo HART permite la transmisión de la señal analógica y digital simultáneamente Conexión sensores Permite usarlo en ambientes hostiles Comunica instrumento de campo sobre un lazo de corriente 4-20 mA. Velocidad es de 1200 bps Permite soportar hasta 256 variables (25 bytes) Tamaño de red 3000 m
Ventajas
Fácil de Instalar Alta Confiabilidad Reduce costos de Cableado Medio de comunicación aceptado universalmente en la mayoría de los dispositivos empleados en el primer nivel de la planta.
Desventajas
Entrega una alternativa económica de comunicación digital. Implica un ahorro considerable en materiales eléctricos en las instalaciones multipunto. configuración de dispositivo, calibración, y la información de diagnóstico es al mismo tiempo
Costoso Capacidad de Nodos
limitada
Limitación de conectarse con 15 aparatos (PLC, PCs, etc.) Limite de equipos dependiendo de la calidad de la señal, puede producirse degradación de la señal Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallas Ocupa Mucho Espacio
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
Red ControlNet
Es una red de control abierta que satisface las demandas de aplicaciones en tiempo real de alto rendimiento efectivo. Admite enclavamiento de controlador a controlador y control en tiempo real de E/S.
Creado por ControlNet Internacional, pero en 2008 el soporte y administración de ControlNet Define una única capa física basada fue transferido en cable coaxial RG-6 con conectores a ODVA BNC
ARC-NET (Attached Resource Computer NETwork)
Es un protocolo de la red de área local (LAN), concebida para ser adecuada a aplicaciones de control en tiempo real. Además el ARCNET cubre las capas de soporte físico y enlace de datos
Desarrollada por Datapoint Corporation en el año 1977
Admite un máximo de 99 nodos, sin distancia mínima entre nodos Acceso de red desde cualquier nodo para programación y resolución de problemas de controladores Eficiencia mejorada de la red con multidifusión de entradas y datos entre dispositivos similares
Topología estrella, árbol y anillo La distancia máxima depende del número de nodos en la red incluyen tarjetas adaptadoras de red, cables, conectores, concentradores y hasta la computadora misma incorpora un protocolo de paso de testigo Transmite 2 megabits por segundo soporta longitudes de hasta 600 metros El cable utiliza un conector BNC giratorio
Ventajas
Desventajas
Recolección de datos Red de E/S de alta velocidad Configuración de dispositivos Usa repetidores para agregar mas nodos
Requiere que el diseño del medio sea robusto y su mantenimiento meticuloso Una avería en el medio causa que el programa en ejecución se detenga y a menudo provoca fallos en el procesador
Este esquema evita las colisiones El diseñador puede predecir exactamente el tiempo que le lleva a una determinada estación acceder a la red y mandar un mensaje Todas las estaciones se consideran iguales y ninguna consume todo el ancho de banda,
sólo se puede enviar un paquete de datos a cada paso de testigo
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
Bus de campo WorldFIP ( World Factory Instrumentation Protocol)
Es un protocolo de red de bus de campo que se diseñó para proporcionar enlaces y conexiones entre el nivel cero (sensores y actuadores) y el nivel uno (Autómatas programables, PC controladores, etc.) en sistemas de automatización
Lanzado en 1991 por la unión de varias empresas francesas que hoy en día es CENELEC
Interfaz de SERCOS ( “SErial Real-time COmmunication System”)
Es una interface digital abierta globalmente estandarizada para la comunicación entre controles industriales, dispositivos de movimiento (motion devices), y dispositivos de entradas/salidas (I/O),
Creado en 1987 por VDW/ZVEI Joint Committee
Velocidades de 31.25kbit/sec, 1 Mbit/sec or 2.5 Mbit/sec sobre pares de cobre arrollados y 5 Mbit/sec en fibra óptica. 64 nodos por segmento de cable, hasta 4 segmentos a través de repetidores. Longitud de Segmento: 1 Km o más dependiendo de la velocidad Tamaño de las variables entre 2 bytes y 127 bytes. tamaño de mensajes de 256 bytes. impedancia de los cables es de 150 ohm. Soporta 511 dispositivos esclavos en una sola red Detección de una caída de una conexión física dentro de 25 µsec Hot plugging: inserción y configuración de dispositivos en una red mientras la comunicación cíclica está activa Topología línea y anillo
Ventajas
Comunicación descentralizada Estaciones principales y secundarias Sincronismo en los datos de entrada y salida
Comunicación libre de colisiones mediante el uso de un mecanismo de tiempo de ranura Protocolo de comunicación altamente eficiente Capacidad de controlar, 70 ejes de movimiento en 250 microsegundos
Desventajas
El cable troncal requiere un impedancia terminadora en cada extremo
Los dispositivos deben soportar la dirección MAC de Ethernet, más la dirección de SERCOS III
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
SERIPLEX
Es un bus de control que interconecta sensores simples de red y dispositivos de control .
SERIPLEX fue introducida por Automated Process Control, Inc. (APC), en Jackson, Mississippi, en 1987
FIELDBUS (Bus de Campo)
Es una red informática utilizada para redes de control industrial en tiempo real, trabaja en estructuras de red de topologías de red en cadena, estrella, anillo, ramas, árboles
Creado por un consorcio de industrias que se denominaron
“Fieldbus Foundation”
en
1995 y fue presentada en Octubre de 1996
un solo cable para interconectar todos los dispositivos independientemente del nivel de complejidad transmite los datos multiplexados en serie en un cable de vídeo compuesto blindado la opción de comunicación de modo igual / igual y maestro / esclavo velocidad máxima de la red es de 200 kbps un máximo de 500 nodos y una distancia máxima de 5000 pies Hay dos partes en la arquitectura: interconexión y aplicación Tiene un máxima velocidad de 2.5 Mbit/s Distancia Máxima de 1900m a una velocidad de 31.25 kbit/s
Ventajas
reducir la instalación del sistema de control en general y los costos de mantenimiento en un 50-70% Se basa en una operación simple y de tecnología robusta
Desventajas
Baja Confiabilidad de Comunicación Pobre capacidad de diagnóstico
está protegido por una histéresis grande Bajo Costo Puede funcionar en ambientes industriales y/o peligrosos. Lleva la energía por el mismo cable. Puede reutilizar cables existentes. Control deterministico. Mantiene informado
son más complejos, así que El precio de los componentes del fieldbus es más altos.
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al usuario.
Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
LONWORKS (Local Operating Network)
Lonworks se basa en un microcontrolador especial llamado Creada en 1990 Neuron chip, soportando múltiples por Echelon canaales de comunicación
Los nodos se comunican por medio de mensajes Puede contener hasta 32.385 nodos Medios físicos: par trenzado, transformador acoplado, radiofrecuencia, coaxial, infrarrojo, fibra óptica El número de nodos en un canal, determina la distancia máxima entre nodos.
Ventajas
Lonworks soporta topologías en estrella, anillo y en bus Existen hardware (módulos OEM) para integrar cualquier aparato dentro de una red Lonworks hay un ancho de banda o slots de tiempo dedicados en la red para paquetes con prioridad.
Desventajas
Cada nodo de un canal de red está limitado a realizar una transacción saliente simple a la vez
CAN-BUS (Controller Area Network)
para cubrir la necesidad de Diseñado por la comunicación entre varios de los firma Bosch en sistemas que conforman el 1983 funcionamiento de un automóvil
La información que circula son paquetes de bits 0 y 1. Todas las unidades de mando pueden ser transmisoras o receptoras. Una unidad de mando puede introducir un mensaje en el bus con la condición de que esté libre Tiene dos cables trenzados que unen las unidades de
permite trabajar con buses y separa las tareas de control como transmisión y la unidad de control usa en tareas de Automatización bajo costo en controladores y procesadores CAN.
Para transmitir el mensaje el bus debe estar libre o tener una prioridad mayor.
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicasy la control del sistema, información
Ventajas
Desventajas
Puede ser de tres tipos ProfibusFMS (Fieldbus Message Specification): transferencia de
gran volumen de datos Profibus
DP
(Distributed
Peripheral): intercambio a gran
velocidad de un volumen medio Profibus
PA
(Process
Puede unir en una misma red distintos dispositivos de automatización de diferentes fabricantes
Automation): para trabajar en los
Es un bus de campo abierto y transparente para unir en una misma PROFIBUS red distintos dispositivos de (PROces FIeld automatización de diferentes Bus ) fabricantes, el cual fue desarrollado en base al modelo ISO/OSI
Creado por varias fabricantes alemanes entre ellos Siemens en el año de 1987
ámbitos de control de procesos,
Método de acceso: Paso por testigo con maestro-esclavo Velocidad de Transmisión: 9,6
kbit/s – 12 Mbit/s Maximo N de Nodos 32 estaciones por segmento hasta 127 Distancia Máxima 9.6 km y 150 km (depende de la velocidad) Topología de conexión estrella, anillo , anillo redundante
Capacidad de ser diagnosticado ante algún error producido en la red Inmunidad a las posibles interferencias en su entorno Facilidad en su configuración, manejo y construcción
El profibus FMS no es adecuado para trabajar a nivel de campo, por no ser elevado el volumen de datos a enviar
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Nombre
Definición
Año de Creación
Características Técnicas
Ventajas
InterBus
Principal bus de campo en los sistemas de automatización en la industria y está totalmente Standarizado de acuerdo al European Standard EN 50254 y IEC 61158.
Creado por Phonex Contact en 1983, y está disponible en el mercado desde 1987
GENIUS
Es un sistema de entradas/salidas distribuidas destinado a una amplia gama de aplicaciones desde la industria Introducido en petroquímica y farmacéutica hasta el 1985 por GE Fanuc manipuleo de materiales . Automation
Se puede conectar con todos los controladores de uso en general. Un cable serial conecta sensores y actuadores, máquinas y sistemas. Conecta sistemas de niveles superiores. Velocidad del sistema 500Kbit/s Tamaño de red hasta 12500 [m] Control determinístico en tiempo real 31 esclavos con un maestro. Cable de bus tipo Daisy, par trenzado plus shield o Twinax, fibra óptica y módem. Transmisión Configurable a 153.6 Kbaud estándar, 153.6 Kbaud extendida, 76.8Kbaud o 38.4 kbaud Longitud de 2.2 km a 38.4 kbaud, 1.3 km a 76.8 kbaud, 1,1 km a 153.6kbaud.
Fácil de Instal Fácil instalación (sistema de configuración automática) Amplio rango de utilización y disponibilidad Protocolos de alta eficiencia. Transmisión de datos muy confiable Tecnología robusta con una superior integridad de datos. Inmunidad a la interferencia. Tecnología de entradas/salidas distribuidas permite simplificar el cableado de control Provee automáticamente información de diagnóstico.
Desventajas
Costoso Poca instalada
base
Terminadores 75, 100, 120, 1510 ohm en ambos fines del cable. Comunicación de datos mediante token bus, no es soportado la configuración estrella o T
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Soporta 32 dispositivos excepto para 38.4kbaud que soporta un máximo de 16 dispositivo
cableado de campo permiten reducir en mucho el tiempo de ajuste
