COMUNICACIONES Y REDES Apunte Complementario 3

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Es necesario utilizar una arquitectura de red adaptada a las características particulares de este tipo de tráfico, como así también a los diferentes protocolos utilizados, la interoperabilidad, la topología y la facilidad de administración.

Red de datos Red de control

Tamaño grande de paquetes Tamaño pequeño de paquete

Baja tasa de paquetes Alta tasa de paquetes

Área extensa Requisitos de tiempo real

INTERFACE DE RED INTERFACE DE RED

Procesador Procesador

PC PC

Estación de trabajo Microcontrolador

Mainframe Microprocesador

Entrada/Salida Entrada/Salida

Terminal Sensor

Impresora, etc. Actuador

Por lo tanto en las redes de control se pueden distinguir dos tipos de redes según la información que transporten:

Redes basadas en comandos

La información consiste en una orden emanada de un nodo para el control de funcionamiento de otro nodo. El problema que se presenta, es que si se dispone de un amplio conjunto de nodos diferentes, habrá un aumento exponencial del número de comandos y sobrecargad e procesamiento.

Redes basadas en estado

En este caso la funcionalidad de un nodo no depende de otro, cada uno enviara mensajes en los que indicara a los demás nodos el estado en que se encuentra, por lo tanto los nodos que reciban estos mensajes, modificaran su estado en función de la nueva información.

BUS DE CAMPO

Para empezar a hablar de buses de campo debemos nombrar sus principales características y su función.

Se pueden clasificar en 2 tipos, de propietario y tipo abierto cuya diferencia es que el primero sólo permite la comunicación entre los dispositivos del mismo fabricante por lo tanto se está restringido a este. Y en el bus de campo abierto se pueden instalar dispositivos de cualquier fabricante.

Las 3 características primordiales en un bus de campo son:

Interconectividad: Los equipos de diversos fabricantes pueden ser conectados en forma segura al bus.

Interoperabilidad: Es la habilidad para la conexión de diversos elementos de diversos fabricantes

Intercambio: Los equipos de un fabricante pueden ser reemplazados con una funcionalidad equivalente por equipos de otros fabricantes.

Las ventajas a destacar de los buses de campo es en primer lugar la reducción de costes, esto se debe a una reducción del cableado y por lo tanto también planos eléctricos más sencillos, instalaciones más simples y modificaciones para añadir, quitar o mantener elementos de manera más rápida y sin interrumpir el proceso en general. Otra ventaja de gran importancia es que se logra gran velocidad en la transmisión de datos.

Para ejemplificar el uso de los buses de campo se pueden presentar los más utilizados desde la base de la pirámide CIM hasta la parte más alta de esta.

Para la comunicación de campo tenemos una interacción entre AS-I y Profibus, pero Profibus, con sus variantes, también es utilizado en la comunicación de datos en la parte media de la pirámide, y finalmente en el nivel de fábrica es decir en la comunicación multimedia tenemos Ethernet.

Ethernet:

Una LAN consiste en un router y diferentes computadoras, conectadas o bien con WiFi o con Ethernet. Cuando se instala correctamente, las otras computadoras y sus archivos se ven como dispositivos compartibles.

Ethernet es una de las más difundidas, utiliza un mecanismo conocido como CSMA/CD. Esto significa que cada equipo conectado sólo puede utilizar el cable cuando ningún otro equipo lo está utilizando. Si hay algún conflicto, el equipo que está intentando establecer la conexión la anula y efectúa un nuevo intento más tarde. Ethernet transfiere datos a 10 Mbits/s, lo suficientemente rápido para hacer inapreciable la distancia entre los diversos equipos y dar la impresión de que están conectados directamente a su destino. Hay tipologías muy diversas (bus, estrella, anillo) y diferentes protocolos de acceso. En el sector industrial, las transmisiones de datos se han basado tradicionalmente en la tecnología de bus de campo. Existen muchos tipos y estándares diferentes, por lo que la interoperabilidad resulta complicada y cara; esta es la razón principal por la que se empezó a considerar la posibilidad de utilizar la tecnología Ethernet en las aplicaciones industriales.

Industrial Ethernet es un sistema de bus, basado en IEEE 802.3, apto para la industria. Diseñada para la industria, esta red se caracteriza por:

- Conexión de sistemas de automatización entre sí y con PC y Workstations para lograr una comunicación homogénea y heterogénea.

- Posibilidad de realizar amplias soluciones mediante redes abiertas.

- Elevado rendimiento de transmisión

- Diferentes soportes de transmisión (cable triaxial, par trenzado industrial, cable de fibra óptica)

Debido a la falta de estándares, cada empresa ha desarrollado diferentes soluciones, orientadas a diversos campos de aplicación y prestaciones, las cuales se podrían dividir en los siguientes grupos:

BUSES DE ALTA VELOCIDAD Y BAJA FUNCIONALIDAD

Estos fueron desarrollados para poder integrar dispositivos simples como por ejemplo: finales de carrera, fotocélulas, relés y actuadores, funcionando en tiempo real, y ubicados en la zona de proceso a nivel de máquina. Trabajan en la capa física y de enlace de datos del modelo OSI, manejando señales de patrones de BIT de las tramas.

Redes sensor-actuador: AS-i

La interfaz actuador/sensor (AS-i) es un sistema de bus inteligente diseñado para el nivel más bajo de la pirámide CIM, que conecta al nivel superior todos los sensores y actuadores del nivel