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Tema 12: Sistemas de control distribuido

Índice ¾ z z z

Introducción. Control integral jerarquizado. Características de un SCD. Redes industriales. z z

Redes locales (LANs). Buses de campo.

Automatización de Procesos Industriales

M.G. Ortega

Introducción z

Control centralizado con computador

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Computadora central Instalación costosa. Cableado. Poca fiabilidad. Redundancia muy costosa. Computadora de reserva o paneles controladores. Difícil extensibilidad.

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Automatización de Procesos Industriales

M.G. Ortega

Introducción z

Control distribuido con computador

z

Sistema de control distribuido (SCD) Implementación física o geográfica de los elementos centralizada o distribuida. Mayor rapidez de procesamiento y respuesta. Mayor fiabilidad y seguridad ante fallos. Mayor flexibilidad. Fácil extensibilidad. Instalación más barata.

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Automatización de Procesos Industriales

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Índice z ¾ z z

Introducción. Control integral jerarquizado. Características de un SCD. Redes industriales. z z

Redes locales (LANs). Buses de campo.

Automatización de Procesos Industriales

M.G. Ortega

Control Integral Jerarquizado z

Pirámide de la automatización

Automatización de Procesos Industriales

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Control Integral Jerarquizado z

Control jerárquico

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Nivel 6: Dirección general. Producción. Mercado. Coste. Recursos. EMPRESA Nivel 5: Coordinación entre (gerencia) PLANTA Departamentos. Aprovisionamiento, (gestión) Proyectos, Stocks, etc. SECCIÓN Nivel 4: Coordinación entre (control de departamento) ÁREA unidades y optimización. (coordinación de unidades funcionales) Nivel 3: Supervisión de ESTACIÓN unidades productivas funcionales. (reguladores, PLCs, robots) Nivel 2: Control digital directo. EQUIPO (instrumentación, actuadores, enclavamientos, …) Nivel 1: Instrumentación, …

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Automatización de Procesos Industriales

M.G. Ortega

Control Integral Jerarquizado z

Control jerárquico

EMPRESA PLANTA SECCIÓN ÁREA ESTACIÓN EQUIPO

Automatización de Procesos Industriales

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Índice z z

Introducción. Control integral jerarquizado. ¾ Características de un SCD. z Redes industriales. z z

Redes locales (LANs). Buses de campo.

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Características de un SCD z

Modularidad

z

Reconfigurabilidad

z

Extensibilidad

z

Compatibilidad

z

Fiabilidad o Seguridad de funcionamiento

z

Mantenibilidad

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Índice z z

Introducción. Control integral jerarquizado. z Características de un SCD. ¾ Redes industriales. z z

Redes locales (LANs) Buses de campo.

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Redes Industriales z

Islas automatizadas: equipos automatizados aislados entre sí (PLCs, robots, ordenadores, …)

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Redes industriales: industriales permiten la integración de las islas automatizadas.

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Niveles de las redes industriales: z z z

Nivel LAN/WAN Nivel LAN Nivel bus de campo.

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Redes Industriales z

Nivel bus de campo: z z z

z

Nivel de LAN: z z

z

Nivel de red más próximo al proceso Integración de pequeños automatismos (PLCs locales, controladores PID, equipos de medida, …) Forma células de fabricación. Enlaza células de fabricación. Formado por PLCs de gama alta y ordenadores para control de calidad.

Nivel de LAN/WAN: z z z

Nivel próximo al área de gestión. Integra a los anteriores, a nivel de fábrica y/o múltiples factorías. Formado por ordenadores y redes de ordenadores.

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Redes Industriales z

Pirámide de la automatización

LAN/WAN LAN/WAN

LAN

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Índice z z z z

Introducción. Control integral jerarquizado. Características de un SCD. Redes industriales. ¾ z

Redes locales (LANs) Buses de campo.

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Redes locales (Local Area Networks) z

Características:

z

Alcance y velocidad:

z

Modo de transmisión:

-

Distancia: 10m – 10 Km Velocidad: 100 Kb/s – 100 Mb/s

-

Simplex, Half-duplex, Full-duplex

z

Medio de transmisión:

z

Topología:

-

-

Bus, Anillo, Estrella, Arbol, Completa

Par trenzado. Coaxial. Banda base. Banda ancha. Fibra óptica.

z

Protocolo de acceso:

z

Seguridad:

-

Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) Comando/respuesta (polling) Paso de testigo (token-passing) Acceso aleatorio con detección de colisión (CSMA/CD: carrier sense multiple access/colision detection)

-

Ambiente industrial. Redundancia. Código de chequeo (BCH, LRC, CRC, …)

-

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Redes locales (Local Area Networks) z

Topologías básicas:

Completa Árbol

Estrella

Bus

Anillo

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Redes locales (Local Area Networks) z

Comparación de los protocolos de acceso:

PROTOCOLO

TOPOLOGÍA

VENTAJAS

DESVENTAJAS

TDMA

Bus

Simple

No muy efectivo para tráfico alto. Master redundante.

Comando/respuesta

Bus o anillo

Simple. Más eficiente que TDMA. Determinista

Master redundante. Acceso lento.

Paso testigo (token-passing)

Bus o anillo

Determinista. No requiere master. Redes extensas

Eficiencia disminuye con la distancia. Tiempo de acceso probabilístico.

CSMA/CD

Bus

Implementación simple. No Eficiencia disminuye con requiere master. Buen la distancia. Tiempo de funcionamiento con tráfico acceso probabilístico. alto.

(polling)

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Índice z z z z

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Redes locales (LANs) Buses de campo.

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Bus de campo z z z

Nivel más simple y próximo al proceso. Los más modernos permiten la integración com buses jerárquicamente superiores. Buses de campos más extendidos: z

Modbus Modicon, de GOULD INC. z z

z

Protocolo de comunicación maestro-esclavo. No reconocido por ninguna norma internacional.

BITBUS, de Intel z z

z

De bajo coste y altas prestaciones. Bus asíncrono, con protocolo gestionado por microcontrolador 8044. Cedido a dominio público por Intel (protocolo abierto), y reconocido en IEE 1118.

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Bus de campo z

Buses de campos más extendidos: z

Profibus, de principales fabricantes alemanes z z

z

CAN (Controller Area Network), de Robert Bosh GmbH. z

z

z

El protocolo es un subjuego de MINIMAP. Protocolo abierto, y recogido en norma DIN 19.245.

Muy utilizados en automóviles.

MIL-STD-1553B, adoptado por algunos fabricantes en USA. …

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