LECTURA 1
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL
Durante los
últimos 30 años se ha migrado de control centralizado a control descentralizado
(sin buses de campo, imagen izquierda) y por último el control distribuido (con
buses de campo, imagen derecha).
Se pueden definir las Comunicaciones
Industriales como: “Área de la tecnología que estudia la transmisión de
información entre circuitos y sistemas electrónicos utilizados para llevar a
cabo tareas de control y gestión del ciclo de vida de los productos
industriales”.
Deben resolver la problemática de la
transferencia de información entre los equipos de control del mismo nivel y
entre los correspondientes a los niveles contiguos de la pirámide CIM (Computer
Integrated Manufacturing).
Necesidad:
En los niveles superiores de la pirámide CIM
se trabaja frecuentemente con grandes volúmenes de datos, aunque el tiempo de
respuesta no es en general crítico y se sitúa entre pocos segundos hasta minutos
o incluso horas.
Por el contrario, los sistemas electrónicos
de control utilizados en los niveles inferiores de las fases de producción
trabajan en tiempo real y debido a ello se requiere tiempos de transmisión
mucho más rápidos.
Open System Interconnection (OSI)(Modelo de
interconexión de sistemas abiertos), que es la propuesta que hizo la
Organización Internacional para la Estandarización (ISO) para estandarizar la
interconexión de sistemas abiertos.
LECTURA 2
Redes
de empresa y fábrica.
En
este nivel se ejecutan, entre otras, las siguientes aplicaciones informáticas:
- Programas ERP (Enterprise
Resource Planning)
- Programas MES (Manufacturing
Execution Systems)
- Programas CAD/CAM/CAE (Computer
Aided Design /Manufacturing / Engineering)
- Herramientas
de aplicación general que permiten el trabajo en grupo
- (Groupware) del personal de todas las áreas
de la empresa
Redes de célula.
Las
redes de empresa no han sido diseñadas, al menos inicialmente, para satisfacer
determinados requisitos que son propios del ambiente industrial, entre los que destacan:
- Funcionamiento en ambientes hostiles (perturbaciones FEM,
temperaturas extremas, polvo y suciedad, entre otros)
- Gran seguridad en el intercambio de datos en un intervalo
cuyo límite superior se fija con exactitud (“determinismo”) para poder trabajar
correctamente en “tiempo real”.
- Elevada fiabilidad y disponibilidad de la redes de comunicación,
mediante la utilización de dispositivos electrónicos, medios físicos
redundantes y/o protocolos de comunicación que dispongan de mecanismos avanzados
para detección y corrección de errores.
- Surgen
las conocidas como redes Industrial Ethernet, cuya capa de enlace está basada
en la técnica Ethernet y cuyos protocolos básicos de comunicación se fundamentan
en TCP/IP.
Como respuesta a la creciente presión que se está
observando en la competencia internacional, hoy en día es más importante que
nunca aprovechar al máximo todos los potenciales de optimización que se
presentan durante todo el ciclo de vida de una máquina o instalación. Los
procesos optimizados permiten reducir el coste total de propiedad, reducir el
plazo de lanzamiento al mercado y mejorar la calidad. Este equilibrio perfecto
entre calidad, tiempo y costes, hoy más que nunca, es el factor decisivo para
tener éxito en el ámbito industrial.
LECTURA 3
PROTOCOLOS
INDUSTRIALES
En lo que respecta a los protocolos de la
capa de aplicación que se debe utilizar en las redes Industrial Ethernet en
combinación con los protocolos de las capas inferiores, no existe actualmente
una solución única normalizada y están propuestas diferentes soluciones como:
Redes de control:
Suelen recibir el nombre genérico de buses de campo (Fieldbuses). Las redes
de control resuelven los problemas de comunicación en los niveles inferiores de
la pirámide CIM. Se utilizan, por tanto, para comunicar entre ellos sistemas de control industrial y/o con
dispositivos de campo.
Este tipo de redes de control están diseñadas
para realizar la comunicación de varios sistemas electrónicos de control PLC´s,
CNC´s, robots, entre otros) entre sí. Son, por lo general, redes de área local
de tipo principal-subordinado (master-slave)
o productor-consumidor (producer-consumer)
que poseen varios nodos principales (Multimaster Networks, redes con múltiples
maestros).
Redes
de sensores-actuadores:
En este grupo se encuentran las redes de
campo diseñados con el objetivo específico de intercomunicar los sistemas electrónicos
de control con los dispositivos de campo conectados al proceso.
Funcionan en aplicaciones de tiempo real
estricto en una pequeña zona de la planta (típicamente una máquina o célula).
Los fabricantes suelen denominarlas redes de periferia distribuida (distributed
periphery).
Redes
de sensores-actuadores de capacidad limitada:
Las redes de sensores-actuadores de capacidad
funcional limitada han sido diseñadas para integrar principalmente dispositivos
todo-nada (fin de carrera, fotocélula, relé, entre otros)
AS-i(Actuator Sensor
Interface).
LECTURA 4
PANORAMA GENERAL DE LOS
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN INDSUTRIAL
Localización de diversos buses de campo
dependiendo de diversas características como su complejidad, nivel de
transferencia de datos por mensaje, costo y funcionalidad.
CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES SITEMAS DE
COMUNICACIÓN
Industrial Ethernet (IEEE 802.3).
El estándar internacional para la
interconexión en redes de áreas, actualmente es, con una cuota de más del 90%,
el número uno en todo el mundo entre las redes LAN. A través de Industrial
Ethernet se pueden construir redes de comunicación de gran extensión y alto
rendimiento. Sobre la base de estándares inalámbricos utilizados en todo el
mundo, p. ej., IEEE 802.11(a, b, g), GSM, UMTS o GPRS, es posible construir
redes inalámbricas fiables en el entorno industrial.
PROFINET
(IEC 61158/61784).
Este estándar internacional utiliza
Industrial Ethernet y permite la comunicación en tiempo real hasta el nivel de
campo. Aprovechando plenamente los estándares actuales de las tecnologías de la
información, PROFINET permite implementar potentes aplicaciones de control de
movimiento y una ingeniería eficaz y no propietaria; además contribuye a lograr
alta disponibilidad en las máquinas e instalaciones conectadas a Industrial
Ethernet. Por su flexibilidad, PROFINET ofrece nuevas posibilidades a la hora
de concebir la planta o instalación, empleando, por ejemplo, cualquier
topología y conexiones de seguridad, también inalámbricas.
El estándar internacional para el nivel de
campo es el líder mundial del mercado de buses de campo. Es el único bus de
campo que permite la comunicación tanto en aplicaciones de automatización manufacturera
como de procesos.
El estándar internacional que, ofreciendo una
alternativa económica a grandes cantidades de cables, conecta sensores y
actuadores a través de un cable bifilar.
IO-Link.
Como respuesta a la creciente presión que se está
observando en la competencia internacional, hoy en día es más importante que
nunca aprovechar al máximo todos los potenciales de optimización que se
presentan durante todo el ciclo de vida de una máquina o instalación. Los
procesos optimizados permiten reducir el coste total de propiedad, reducir el
plazo de lanzamiento al mercado y mejorar la calidad. Este equilibrio perfecto
entre calidad, tiempo y costes, hoy más que nunca, es el factor decisivo para
tener éxito en el ámbito industrial.
LECTURA 3
PROTOCOLOS
INDUSTRIALES
En lo que respecta a los protocolos de la
capa de aplicación que se debe utilizar en las redes Industrial Ethernet en
combinación con los protocolos de las capas inferiores, no existe actualmente
una solución única normalizada y están propuestas diferentes soluciones como:
• ModbusTCP
• EtherNet/IP
• PROFINet
• EtherCat
• Powerlink
• Entre otras
Redes de control:
Suelen recibir el nombre genérico de buses de campo (Fieldbuses). Las redes
de control resuelven los problemas de comunicación en los niveles inferiores de
la pirámide CIM. Se utilizan, por tanto, para comunicar entre ellos sistemas de control industrial y/o con
dispositivos de campo.
Se
clasifican en:
•Redes
de controladores
•Redes
de sensores-actuadores
Este tipo de redes de control están diseñadas
para realizar la comunicación de varios sistemas electrónicos de control PLC´s,
CNC´s, robots, entre otros) entre sí. Son, por lo general, redes de área local
de tipo principal-subordinado (master-slave)
o productor-consumidor (producer-consumer)
que poseen varios nodos principales (Multimaster Networks, redes con múltiples
maestros).
Los servicios de comunicación que
proporcionan permiten no sólo el intercambio estructurado de información sino también
llevar a cabo las tareas de diagnóstico, programación, carga, descarga y ejecución
y depuración de los programas ejecutados en ellos.
Redes
de sensores-actuadores:
En este grupo se encuentran las redes de
campo diseñados con el objetivo específico de intercomunicar los sistemas electrónicos
de control con los dispositivos de campo conectados al proceso.
Funcionan en aplicaciones de tiempo real
estricto en una pequeña zona de la planta (típicamente una máquina o célula).
Los fabricantes suelen denominarlas redes de periferia distribuida (distributed
periphery).
Redes
de sensores-actuadores de capacidad limitada:
Las redes de sensores-actuadores de capacidad
funcional limitada han sido diseñadas para integrar principalmente dispositivos
todo-nada (fin de carrera, fotocélula, relé, entre otros)
AS-i(Actuator Sensor
Interface).
LECTURA 4
PANORAMA GENERAL DE LOS
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN INDSUTRIAL
Localización de diversos buses de campo
dependiendo de diversas características como su complejidad, nivel de
transferencia de datos por mensaje, costo y funcionalidad.
CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES SITEMAS DE
COMUNICACIÓN
Industrial Ethernet (IEEE 802.3).
El estándar internacional para la
interconexión en redes de áreas, actualmente es, con una cuota de más del 90%,
el número uno en todo el mundo entre las redes LAN. A través de Industrial
Ethernet se pueden construir redes de comunicación de gran extensión y alto
rendimiento. Sobre la base de estándares inalámbricos utilizados en todo el
mundo, p. ej., IEEE 802.11(a, b, g), GSM, UMTS o GPRS, es posible construir
redes inalámbricas fiables en el entorno industrial.
PROFINET
(IEC 61158/61784).
Este estándar internacional utiliza
Industrial Ethernet y permite la comunicación en tiempo real hasta el nivel de
campo. Aprovechando plenamente los estándares actuales de las tecnologías de la
información, PROFINET permite implementar potentes aplicaciones de control de
movimiento y una ingeniería eficaz y no propietaria; además contribuye a lograr
alta disponibilidad en las máquinas e instalaciones conectadas a Industrial
Ethernet. Por su flexibilidad, PROFINET ofrece nuevas posibilidades a la hora
de concebir la planta o instalación, empleando, por ejemplo, cualquier
topología y conexiones de seguridad, también inalámbricas.
PROFIBUS
(IEC 61158/61784).
El estándar internacional para el nivel de
campo es el líder mundial del mercado de buses de campo. Es el único bus de
campo que permite la comunicación tanto en aplicaciones de automatización manufacturera
como de procesos.
AS-Interface
(IEC 62026/EN 50295).
El estándar internacional que, ofreciendo una
alternativa económica a grandes cantidades de cables, conecta sensores y
actuadores a través de un cable bifilar.
IO-Link.
El
estándar para la integración inteligente de sensores y actuadores desde el
nivel de campo hasta el nivel de gestión.
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