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REDES INDUSTRIALES Parte II

En la actualidad, la rentabilidad de una instalación de producción ya no se evalúa por el gasto en los componentes individuales sino, en una importante medida, por la perfecta acción conjunta de todos los componentes del sistema.

En la actualidad, la rentabilidad de una instalación de producción ya no se evalúa por el gasto en los componentes individuales sino, en una importante medida, por la perfecta acción conjunta de todos los componentes del sistema.

Terminología de redes industriales RS-232 RS-422 RS-485 DH+ DeviceNet ModBus+ ProfiBus Ethernet

¿Qué significan estos terminos?

Terminología de redes industriales RS-232 RS-422 RS-485 DH+ DeviceNet ModBus+ ProfiBus

Conexiones Eléctricas

Protocolos (lenguajes)

En toda comunicación deben coincidir las conexiones eléctricas y los protocolos para establecer comunicación entre dos dispositivos.

Un ejemplo de comunicación es  una llamada telefónica...

LIMA

EEUU

Comunicación 

EEUU

LIMA

La conexión es hecha cuando la persona contesta

Comunicación 

EEUU

INGLÉS

LIMA

COMMS

ESPAÑOL

LA COMUNICACIÓN NO SE ESTABLECE PORQUE NO SE

Comunicación 

EEUU

ESPAÑOL

LIMA

COMUNICACIÓN 

ESPAÑOL

LA COMUNICACIÓN SE ESTABLECE PORQUE EXISTE LA CONEXIÓN ELÉCTRICA Y SE HABLA EL MISMO IDIOMA

Ejemplo de una red de comunicaciones  Adaptador de señal eléctrica  AIC+

DH-485 PanelView 600 ALLEN-BRADLEY

PanelView 550

Micrologix 1000

RS-232 RS-485

RS-232

Todos los equipos comparten el mismo protocolo de comunicación: DH485 (Allen Bradley)

Punto a Punto (DF1) ALLEN-BRADLEY

PanelVie550

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

< -

F1

F2

F3

F4

F6

F7

F8

F9

F5

^ <

F1 0

-

< - - - - - - - -- -- - - - - - - '

> v

Para aplicaciones en que la comunicación RS-232 es necesaria.  Es un protocolo con capacidad para transmisiones simultáneas entre dos dispositivos en ambas direcciones. 

Punto a Punto (DF1) Los dispositivos pueden enviar y recibir mensajes.  Todos los dispositivos son tratados por igual para intercambiar datos entre ellos. 

Fuente - destino Aplicación •Lectura de dispositivos E/S •Escritura a PV

Tráfico de datos requerido 4 Lecturas y 1 Escritura

5

1

2

3

4

Ejemplos de Tecnología antigua de Redes RIO, DH+, Profibus, Interbus S

Maestro - esclavo (1)

Maestro - esclavo (2)

PanelVie550

ALLEN-BRADLEY

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

< -

-

< - - - - - - -- -- - - - - - - - '

-

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F1 0

^ <

> v

 Un Maestro con múltiples esclavos.  La comunicación se realiza en una sola dirección a la vez.  El maestro inicia toda la comunicación “encuestando”  a cada esclavo.

Maestro - esclavo (3)  El esclavo solamente puede transmitir datos cuando es encuestado por el maestro.  Es responsabilidad del maestro encuestar  cada esclavo de manera sistemática y secuencial para recolectar datos.  Durante una encuesta, el maestro encuesta un esclavo repetidamente hasta que el esclavo indique que ya no tiene que transmitir.

Maestro - esclavo (4)

 Luego el maestro transmite los paquetes de datos por dicho esclavo.  Mensajes implícitos frecuentemente usados.

son

las

más

Multimaestros (1)

Multimaestros (2)

ALLEN-BRADLEY

PanelVie550

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

< -

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F1 0

-

< - - - - - - - - -- -- - - - - - '

^ <

> v



Más de un maestro.



Cada maestro maneja un set de esclavos.

 Los

esclavos sólo cambian información con su maestro.

Protocolo DH-485 Maestro-1

(1)

Maestro-2

Red DH-485

ALLEN-BRADLEY

Esclavo-1

PanelVie550

Esclavo-2

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

< -

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F1 0

-

< - - - - - - - - -- -- - - - - - '

^ <

>

Esclavo-3

v



Interconexión con 32 dispositivos.



Capacidad de maestros múltiples.



Control de acceso de paso de testigo.

Protocolo DH-485  Longitud de red

(2)

máxima 1219 mts.

 Capacidad

de añadir o eliminar nodos sin perturbar la red.

 Un

nodo que retiene el testigo se convierte en maestro y puede enviar datos válidos a la red.

 Después

que un nodo envía un paquete de mensajes, intenta dar el testigo a su sucesor.

Protocolo DH-485 Plus

Nodo-1

Nodo-2

(1)

Nodo-3

Red DH-485 +

 La

comunicación es entre dispositivos semejantes.  Utiliza el sistema para el control de acceso paso de testigo para rotar el maestro.

Protocolo DH-485 Plus 

(2)

Interconexión hasta con 64 dispositivos.

 Velocidad

de comunicación de 57,6

Kbaud.  Programación

remota de los procesadores PLC-2,3,5 y SLC 5/4,5.

 Reconfiguración

y expansión fácil si se desea añadir más nodos en el futuro.

Comunicando la hora y el estado del tiempo a 20 personas en un ambiente Modelo Fuente / Destino  Una

persona fuente  informa a otra persona destino  una a la vez, el estado del tiempo (dato ).  Algunas personas pueden elegir escuchar, otras pueden ignorar esfuerzo perdido  .  El tiempo pasa porque la fuente comunica uno a uno. - El dato inicial puede haber cambiado al llegar a la última persona datos desactualizados  . - Ajustes posteriores deben ser hechos por la fuente a cada uno de los destinatarios a fin de sincronizar la data.  El tiempo de despacho de la información cambia con el número de participantes.  “

 “

” 

” 

 “

 “

” 

” 

Modelos de Red Fuente / Destino (punto a punto) Sincronizar la acción de los nodos es muy difícil ya que los datos llegan en diferente tiempo a cada nodo.  Pérdida del ancho de banda para enviar el mismo dato a diferente nodos 

FUENTE DESTINO

DATA

CRC

Comunicando la hora y el estado del tiempo a 20 personas en un ambiente Modelo productor/Consumidor  Una

persona  productor  informa del estado del tiempo una vez (dato ).  Las veinte personas escuchan la información simultáneamente.  Algunas personas pueden elegir escuchar consumidores  la información (ajustar sus relojes, vestimenta, etc.)  Otros pueden elegir ignorar no consumidor  la información.  Altamente eficiente (dato producido sólo una vez; no es necesarios ajustes posteriores).  El tiempo de despacho de la información es la misma para 5 que para 30 personas.  “

 “

” 

” 

 “

” 

Productor-consumidor Aplicación •Lectura de dispositivos E/S •Escritura a PV

Tráfico de datos Requerido 1 Transación con una PC

5 veces más eficiente Consume

Produce

Produce Consume

Ejemplo de Tecnología AVANZADA de Redes DeviceNet, ControlNet, FieldBus

Modelos de Red Productor / Consumidor  (el dato es identificado) Múltiples nodos pueden consumir la misma información al mismo tiempo desde un solo nodo productor.  Los nodos pueden ser sincronizados.  Mayor eficiencia al uso del ancho de banda 

IDENTIFICADOR 

DATA

CRC

Productor / consumidor -

Punto a punto

Cualquiera de las estaciones (productor ) envía mensajes en la red y cualquier estación (consumidor ), reconociendo el mensaje, puede consumir este.

Productor / consumidor -

Multireparto

Metódo para intercambiar datos con un grupo definido de dispositivos simultáneamente. Con el modelo Maestro-Esclavo e s

imposible para dispositivos “No maestro”, porque el maestro debe polear a un esclavo específico.

Multicast

Productor / consumidor Multireparto generalizado Intercambio de datos generalizado a todos los dispositivos conectados a la red.

Broadcast

Productor / consumidor CTLR1

ALLEN-BRADLEY

CTLR2

PanelVie 550

HMI

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

-

< -

v

 Este sistema pueden ser Maestro/Esclavo, Multimaestro, o

punto a punto.  Sistemas híbridos son permitidos (cualquier combinación de maestro/esclavo, multimaestro y punto a punto).  Cualquier combinación de tipos de mensaje son permitidos (mensajes explícitos, I/O data)  Para la configuración del sistema y los dispositivos, se necesita un set de aplicación.

Modelo productor/consumidor  Permite mayor

funcionalidad.  Incrementa el flujo de información.  Permite migraciones futuras . . . todo permitiendo reducir el tráfico en la red.

Menor THROUGHPUT  y mayor performance = ALTA  PRODUCTIVIDAD

El modelo Productor-Consumidor es el único modelo que ofrece cada uno de los modos de intercambio de datos. Change-of-State Cyclic

Polling

CTLR2

CTLR1

ALLEN-BRADLEY

Pane lVie

7

8

9

4

5

6

1

2

3

.

0

-

550

HMI

< -

< - - - - - - - - - - - - -

-

F1

F2

F3

F4

F6

F7

F8

F9

F5

^ <

Sensor 

Drive1

Drive2

Peer to Peer  Broadcast

Multicast

Drive3

F1 0

> v

- - - - '

Throughput (1)  Es el tiempo que toma desde la detección de un evento (sensor=ON) hasta el momento en que se actúa sobre un dispositivo basado en una lógica (Actuador=ON)

Throughput (2) 

Throughput

Características principales que afectan la efectividad del Throughput



Modelo de la red.



Velocidad de comunicación.



Eficiencia del protocolo.