Protocolos De Comunicacón Industrial

Protocolos de Comunicación Industrial.

Un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas que permiten la transferencia e intercambio de datos entre los distintos dispositivos que conforman una red. Estos han tenido un proceso de evolución gradual a medida que la tecnología electrónica ha avanzado y muy en especial en lo que se refiere a los microprocesadores.

Un importante número de empresas en nuestro país presentan la existencia de islas automatizadas (células de trabajo sin comunicación entre sí), siendo en estos casos las redes y los protocolos de comunicación Industrial indispensables para realizar un enlace entre las distintas etapas que conforman el proceso. La irrupción de los microprocesadores en la industria han posibilitado su integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre las cuales figuran:

• Mayor precisión derivada de la integración de tecnología digital en las mediciones.

• Mayor y mejor disponibilidad de información de los dispositivos de campo.

• Diagnóstico remoto de componentes.

En este documento haré referencia a los protocolos de comunicación más usados en la industria.

Los buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización de procesos son los que se enlistan a continuación:

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Protocolo de comunicación HART.

Este protocolo proporciona comunicación digital bidireccional con dispositivos de campo inteligentes mientras conserva la compatibilidad y familiaridad de los tradicionales sistemas 4-20mA. Su protocolo utiliza la norma Bell 200 que permite la superposición simultánea a niveles bajos de una señal de comunicaciones digital (el “1” lógico es representado por 1.200 Hz, mientras el “0” lógico corresponde a 2200 Hz) en la parte superior de la señal analógica 4-20mA. Ya que HART fue diseñado para ampliar las comunicaciones con los instrumentos de medición y control que tradicionalmente se comunican con señales de 4-20 mA, es aplicable a todo tipo de industrial de proceso. Por tratarse de una superposición de un sistema existente, HART ofrece una solución amplia con dispositivos inteligentes.

Protocolo de comunicación DEVICENET.

Este orientado a los niveles de automatización medio-bajo, es decir, dentro de la pirámide de automatización se encuadra en el nivel de planta, y en algunos casos ene el nivel de célula. Originalmente fue desarrollado por el fabricante de autómatas y elementos de automatización norteamericano Allen-Bradley en 1984, aunque actualmente es un sistema abierto en el que numerosos fabricantes basan sus elementos de red.

Este protocolo es adecuado para conectar dispositivos simples como sensores fotoeléctricos, sensores magnéticos, pulsadores, etc. y dispositivos de alto nivel (PLC, controladores, computadores). Provee información adicional sobre el estado de la red para las interfaces del usuario.

Características:

•Permite hasta 64 nodos por red en topología de bus con derivaciones.

• Distancia máxima de 100 a 500 m. y hasta 6 km con repetidores, y en velocidades de 125, 250 y 500 Kbps.

•Emplea dos pares trenzados: control y alimentación, con alimentación en 24 Vdc, con opción de redundancia.

•Transmisión basada en el modelo productor/consumidor con un empleo eficiente de ancho de banda y con mensajes desde 1 byte hasta largos ilimitados.

•Reemplazo automático de nodos, no requiere de programación y elevado nivel de diagnósticos.

DeviceNet emplea las especificaciones del bus CAN (la capa 2 de DeviceNet es íntegramente CAN), por lo que son aplicables en gran parte de las características de robustez CAN, y añade las especificaciones eléctricas de RS485.

Protocolos de comunicación CAN OPEN y SDS

Son protocolos muy parecidos al DeviceNET, y su semejanza es porque emplean el bus CAN como base de su funcionamiento.

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Protocolo de comunicación COMPOBUS.

Está orientado a la sustitución del cableado tradicional y los múltiples. Para pequeños sistemas o incluso para cableado de máquinas, Omron ha ideado Compobus S, una solución que tiene a la flexibilidad y la sencillez como principales argumentos de uso. Compobus S permite distribuir un número limitado de E/S (256) utilizando un sistema de comunicación a dos hilos. Las especificaciones técnicas del sistemas se han visto mejoras recientemente de tal forma que es posible conectare módulos de E/S analógica y trabajar con distancias de bus de hasta 500 m. puede elegirse el método de conexión (cable o par trenzado) así como seleccionar la velocidad de comunicación en función del tamaño del bus. Compobus S no necesita de configuración alguna. Simplemente, de monta la unidad maestra, se seleccionan los números de nodos de los terminales esclavos y se cablean.

Protocolo de comunicación MODBUS.

Modbus es un protocolo de transmisión desarrollado por la Gould Modicon para sistemas de control y supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado. Utilizando este protocolo, una Estación Maestra (MTU) puede comunicarse con una o varias Estaciones Remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de campo para la supervisión y control de un proceso.

Se utiliza en comunicaciones vía móden-radio, para cubrir grandes distancia a los dispositivos de medición y control, como el caso de pozos de petróleo, gas y agua. Velocidad a 1200 baudios por radio y mayores por cable.

En Modbus los datos pueden intercambiarse en dos modos de transmisión:

• Modo RTU.

• Modo ASCII.

El Modo RTU, algunas veces denominado Modbus-B (por Modbus Binario), es el tipo más común.

Características (Modo RTU) :

• Control por conteo de caracteres.

• Transmisión asincrónica.

• Carácter básico NRZ de ocho dígitos de información (transmitidos como dos caracteres hexadecimales de cuatro dígitos), un dígito de arranque, un dígito de paridad y un dígito de parada.

• Un maestro puede controlar hasta 247 Esclavos.

• Operación en Modo de Respuesta Normal (NRM).

• Topología en Estrella.

• Interfaces de capa física: RS-232D, RS-422A, RS-485, o lazo de 4-20 mA.

• Velocidades de transmisión: 1.2 a 19.2 Kbps.

• Medios de transmisión: par trenzado, cable coaxial, radio.

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Protocolo de comunicación PROFIBUS.

La base para el desarrollo de este protocolo fue un proyecto de investigación de varias empresas y cinco institutos de investigación alemanes. Actualmente, Profibus en sus 3 versiones FMS, DP y PA son estándar europeo EN50170 desde 1996, aunque sus actividades comenzaron alrededor de 1987. Existen más de dos millones de dispositivos Profibus instalados, con aproximadamente 250 fabricantes de productos Profibus en todo el mundo. Son dos las asociaciones principales que organizan las actividades encaminadas a la mejora de este bus: Pi (Profibus Internacional) y PNO (Organización de usuarios de Profibus).

La familia Profibus consiste en tres versiones compatibles:

Profibus-DP

Está diseñado para la comunicación con sensores y actuadores, donde importa la velocidad sobre la cantidad de datos (Tiempo de ciclo del bus < 10 ms.). En una red DP un controlador central como PLC o PC se comunica con los dispositivos de campo

Tiene definido los niveles 1 y 2 del modelo OSI, pero no los nivele 3 al 7. Tiene definido el Nivel de Usuario y dispone de un servicio de intercomunicación con el Nivel 2. Para el Nivel 1 dispone soporte de fibra óptica en RS-485.

Prpfibus-PA

Está diseñado específicamente para procesos de automatización, utilizando la norma IEC 1158.2 para el Nivel

Físico el mismo bus suministra energía a los dispositivos de campo Utiliza el mismo protocolo de transmisión que el DP, ambos pueden ser integrados en la red con el uso de un segmento acoplador.

Profibus-FMS

Es la más completa y está diseñada para proveer facilidades de comunicación entre varios controladores programables como PLCs y PCs ( Red de Celdas) y acceder también a dispositivos de campo (Tiempo de ciclo del bus < 100 ms.) Este servicio permite acceder a variables, transmitir programas y ejecutar programas de control tan pronto ocurra un evento.

Tiene definido los niveles 1, 2 y 7. Mediante el FDL (Fielbus Data Link ) se realiza el control y acceso al bus correspondiente al Nivel 2. Con el FMS Fieldbus Message Specifications se implementa el Nivel 7 vinculando el usuario con el Nivel 2. Para el Nivel dispone soporte de fibra óptica en RS-485.

Protocolo de comunicación FOUNDATION FIELDBUS (FF).

Foundation Fieldbus (FF) es un protocolo para redes industriales, específicamente para aplicaciones de control distribuido. Puede comunicar grandes volúmenes de información, ideal para aplicaciones con varios lazos complejos de control de procesos y automatización, orientado sobre todo a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo.

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