Tipos de Buses en Redes Industriales

Universidad de la Fuerzas Armadas ESPE - ING MECATRÓNICA Redes Industriales Industriales

TIPOS DE BUSES EN REDES INDUSTRIALES Nombre

Definición

Año de Creación

Características Técnicas

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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

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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

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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

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Fácil de Instalar Alta confiabilidad, Robustez Se utiliza para conectar sensores y actuadores inteligentes.

Desventajas

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Simplicidad: Requiere un único cable Desempeño: Proporcionan una integración perfecta entre las tecnologías existentes. Costo: reducen el costo de cableado a un 50%

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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 

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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

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Desarrollado por Rockwell Automation en 1993

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Recolección de datos Red de E/S de alta velocidad Configuración de dispositivos Usa repetidores para agregar mas nodos

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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,

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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

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Lanzado en 1991 por la unión de varias empresas francesas que hoy en día es CENELEC

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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),

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Creado en 1987 por VDW/ZVEI Joint Committee

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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

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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

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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

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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

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“Fieldbus Foundation”

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en

1995 y fue presentada en Octubre de 1996

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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

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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

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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

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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 

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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 

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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

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Cada nodo de un canal de red está limitado a realizar una transacción saliente simple a la vez

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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

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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

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 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.

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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 

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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

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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

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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.

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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

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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

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cableado de campo  permiten reducir en mucho el tiempo de ajuste