Unidad 2_estructura Plc

7/27/2019 Unidad 2_estructura Plc

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UNIDAD 2:Estructura de los PLC



• Un Controlador Lógico Programable es un equipo electrónicode control con un cableado interno (hardware) independientedel proceso a controlar, que se adapta a dicho procesomediante un programa específico ( software) que contiene lasecuencia de operaciones a realizar. Dicha secuencia deoperaciones se define en función de las señales de entrada ysalida cableadas al PLC.

PLC: DEFINICIÓN



• Inicios Mecánicos: Contactores y Relevadores.

• Operadores especializados: Conocedores altamenteespecializados en la operación, modificación, diseño e instalacióndel equipo y sus elementos.

•

Gran Esfuerzo técnico: Diseño e Instalación, modificación física.• Gran Costo Monetario: Gasto de mano de obra especializada,

gasto en hardware no reutilizable y en el nuevo hardware, etc.Esta es la principal razón para la creación de los PLC modulares.

HISTORIA (1960)• Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la

automatización de la industria automotriz norteamericana por elingeniero Estadounidense Dick Morley.

PLC: ANTECEDENTES



• El control, las secuenciación, y la lógica para la manufactura deautomóviles era realizada utilizando relés, contadores, ycontroladores dedicados.

• En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisiones automáticasde General Motors ofertó un concurso para una propuesta delreemplazo electrónico de los sistemas cableados.

• La propuesta ganadora vino de Bedford Associates de Boston,Masachusets. El primer PLC, fue designado 084, debido a que fueel proyecto ochenta y cuatro de Bedford Associates. BedfordAssociates creo una nueva compañía dedicada al desarrollo,

manufactura, venta y servicio para este nuevo producto: Modicon(MOdular DIgital CONtroller o Controlador Digital Modular).(actualmente es el grupo Schneider Electric)

PLC: ANTECEDENTES



• 1960’s : Se introduce el primer PLC, Berdford Associates propusoel controlador Digital Modular. Modicon 084:1er PLC comercial.

• Control automático Autónomo.

• No eran programables sino dedicados (1 sola aplicación).

• Cambia la producción requerida cambia el PLC• Reto de Diseño en la interconexión mecánica.

PLC: ANTECEDENTES



• 1970’s : Los PLC empiezan a ser maquinas de estadosecuenciales. Modicon con AMD 2901 y 2903

• CPU con registros de desplazamiento.

• 1973 aparecen las capacidades de intercomunicación (Bus)

entre PLC’s

PLC: ANTECEDENTES



• 1980’s : Se estandarizan las intercomunicaciones con elprotocolo MAP (Manufacturing Automation Protocol, red decomputo estandarizada) en GeneralMotor’s.

• Empieza la programación simbólica por terminales de interfaz

PLC: ANTECEDENTES



• 1990’s : Se depuran los protocolos para redes de PLC y seestablecen estándares internacionales como el IEC 1131-3 paraunificar el sistema de programación del PLC.

• Con las innovaciones de comunicaciones, micros y

automatización, la terminar y el CPU del PLC son sustituidos por computadoras.

PLC: ANTECEDENTES



• 2000’s a la fecha : Los procesos Mecánicos que se digitalizaroncon el tiempo (TV, comunicaciones, iluminación, etc) hanpermitido que ordenes de procesamiento se realicen ya no demanera física sino, digital.

PLC: ANTECEDENTES

• Terminales Touch Screen

• Velocidad de proceso• Eficiencia en Tiempos de

producción

• Menor Costo

• Mayor Calidad

• Convergencia en tecnologías:inalámbrica, internet, óptica,

semiconductora.



• Un Controlador Lógico Programable es empleado para controlar procesos automatizables, tanto en la producción de servicioscomo de productos.

• El costo de un PLC oscila entre $50.00 dlls hasta más de $500.00 dllsúnicamente por la unidad de control.

• Su precio se encarece a razón de las capacidades de proceso, elabanico de aplicaciones, y la conectorización de elementos.

• Algunos criterios para seleccionar la aplicación son:

PLC: CAMPOS DE APLICACIÓN

• Espacio reducido.• Procesos de producción periódicamente cambiantes.• Maquinaria de procesos variables.• Instalación de procesos complejos y amplios.• Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.



• Su uso se da en:• Maniobra de máquinas

• Maquinaria industrial de plástico

• Máquinas transfer

• Maquinaria de embalajes

• Maniobra de instalaciones:• Instalación de aire acondicionado, calefacción.

• Instalaciones de seguridad

• Señalización y control:

• Chequeo de programas

•

Señalización del estado de procesos




• Ejemplos de Aplicaciones de Un PLC• A) Maniobras de Máquinas

• Maquinaria industrial del mueble y la madera.

• Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.

• Maquinaria en la industria del plástico.

• Maquinas-herramientas complejas.• Maquinaria de ensamblaje.

• Maquinas de transferencia.

• B) Maniobra de Instalaciones• Instalaciones de aire acondicionado y calefacción.

• Instalaciones de seguridad.• Instalaciones de almacenamiento y transporte.

• Instalaciones de plantas embotelladoras.

• Instalaciones en la industria automotriz

• Instalación de tratamientos térmicos.

• Instalaciones de la industria azucarera.




• C) Automóvil• Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc.• Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras,

etc.

• D) Plantas químicas y petroquímicas• Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc.).• Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de

aguas residuales, etc.• E) Metalurgia

• Control de hornos, laminado, fundición, soldadura, forja,grúas,

• F) Alimentación• Envasado, empaquetado, embotellado, almacenaje,

llenado de botellas, etc.•

G) Papeleras y madereras• Control de procesos, serradoras, producción deconglomerados y de laminados, etc.

• H) Producción de energía• Centrales eléctricas, turbinas, transporte de combustible,

energía solar, etc.




• I) Tráfico• Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc.

• J) Domótica• Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti

robo, etc.

• K) Fabricación de Neumáticos• Control de calderas, sistemas de refrigeración,

prensas que vulcanizan los neumáticos.

• Control de las máquinas para el armado de lascubiertas, extrusoras de goma.

•

Control de las máquinas para mezclar goma.




VENTAJAS DESVENTAJASControl más preciso. Mano de obra especializada.

Mayor rapidez de respuesta. Centraliza el proceso.

Flexibilidad Control de procesos complejos. Condiciones ambientales apropiadas.

Facilidad de Instalación y de programación. Mayor costo para controlar tareas sencillas

Seguridad en el proceso. Mayor Costo para controlar tareas pequeñas

Empleo de poco espacio. Gran espacio del CPU en comparación con PLD.

Menos consumo de energía. Mayor costo individual en comparación con el PLD

Mejor monitoreo del funcionamiento. Instalaciones adyacentes: electricas, hidraulicas, etc.

Menor mantenimiento. Conectorización de las instalaciones adyacentes.

Detección rápida de averías y tiempos muertos.

Menor tiempo en la elaboración de proyectos.

Posibilidad de añadir modificaciones sin elevar

costos.

Menor costo de instalación, operación y

mantenimiento.

Posibilidad de gobernar varios actuadores con el

mismo autómata.



PLC: CLASIFICACIÓN

SistemasAutómatas por eltipo de señalesque emplean

Analógicos

Digitales

Híbridos

Señales físicas, continuas

Señales Lógicas (1,0)Señales Digitales (bytes, 2^n)

Subsistema Analógico

Subsistema Lógico

Subsistema Digital

Sistemas Autómatas por su capacidad

COMPACTOS MODULAR



PLC: CLASIFICACIÓN

Un solo bloque con:- CPU- Fuente de alimentación- Interfaz de in/out- Puerto de comunicación

Este PLC se usa cuando el proceso escomplejo pero no requiere muchasvariables i/o o de algún móduloespecial.

COMPACTOS Se divide en:- Estructura Americana.-interface in/out separada del PLC.- Estructura Europea.-Cada módulo realiza una función

específica. (CPU, i/o, fuente,comunicación)

Ambos pueden tener módulos(Estructura Modular) o el PLC (EstructuraCompacta) en rieles normalizados.

MODULAR



• Según su clasificación nos encontramos con estas dosestructuras físicas

PLC: ESTRUCTURA FÍSICA

ESTRUCTURADEL PLC

COMPACTO

PLC ESTRUCTURA FÍSICA



PLC: ESTRUCTURA FÍSICA

ESTRUCTURA DEL PLC MODULAR

1. Rack 2. Barra decompensación depotencial

3. Tarjetas de entradas ysalidas

4. Tarjetas decomunicación

5. C.P.U.6. Tarjeta de memoria7. Tarjeta de fuente de

alimentación



• Cualquier autómata consta de:• Fuente de alimentación

• CPU

• Módulos de entrada

• Módulos de salida

• Terminal de Programación• Periféricos de comunicaciones

• Y estas secciones pueden estar tanto en un solo modulo oseparadas, dependiendo si se trata de PLC’s Compactos oModulares o inclusive una red de PLC’sModulares.

PLC: CONFIGURACIÓN INTERNA



CPU

PLC: CONFIGURACIÓN INTERNA

PLC CONFIGURACI N INTERNA



• La Unidad Central de Procesos es el Cerebro del sistema. Consulta el estado de

las entradas y recoge de la memoria de programa la secuencia deinstrucciones a ejecutar, elaborando a partir de ellas las señales de salida a loselementos que realizaran el proceso.

• Se encarga también de actualizar automáticamente temporizadores ycontadores independientes y los dependientes del programa.

PLC: CPUPLC: CONFIGURACI N INTERNA

PLC CONFIGURACI N INTERNA CPU



PLC: CONFIGURACI N INTERNA - CPU

• ALU.- Unidad lógica Aritméticarealiza todas las operaciones lógicasy aritméticas del CPU

• Acumulador.- Almacena el ultimoresultado del la ALU

• Flags.- indicadores de alarmas,desbordamientos, resultado cero,números negativos, estos sonespecificados en el programa.

• Contador de programa.- pautador

de ejecución de la secuencia delprograma, modificable mediantesaltos.

• Registros de Pila.- almacenaparcialmente datos de operacionesen lo que se les asigna salida.

• Decodificador de instrucciones ysecuenciador.- es la entidad

encargada de la interpretación deprotocolos de comunicación ycontrol.

• Programa ROM, Monitor delsistema.- Almacena los programasde los procesos de producción, así como rutinas de prueba y

correctores de error.• ROM extendida.- que contendría

nuevas codificaciones ydecodificaciones para interpretar.

Las técnicas de Coprocesadores (Cores) y Control Distribuido hacen alCPU mas eficiente y rápido




• Conjunto de líneas y conexiones que permiten la unión eléctrica entre la

unidad de control, las memorias y las interfaces de entrada y salida.• El tráfico en el bus es coordinado por la unidad de control CPU, ya que la

intercomunicación se realiza mayoritariamente de forma serial, altamentesincronizada. Lo anterior para reducir el número de cables y pistas de cobre,simplificando así el circuito.

PLC: BUS DE DATOSPLC: CONFIGURACI N INTERNA

3 Buses principales:- Bus de Direcciones

de memoria y periféricos- Bus de Control

Habilitación y sincronía- Bus de Datos

Pueden extenderse hasta

los módulos extras del PLC.




• La memoria ROM (read only memory) del autómata contiene todos los datos e

instrucciones que necesita para ejecutar la tarea de control.• La memoria interna RAM (random access memory) es la encargada de

almacenar datos intermedios de cálculo y variables internas que no aparecendirectamente sobre las salidas, así como un reflejo o imagen de los últimosestados leídos sobre las señales de entrada o enviados a las señales de salida.

PLC: MEMORIASPLC: CONFIGURACI N INTERNA

• La memoria RAM de

programa contiene lasecuencia deoperaciones que debende realizarse sobre lasseñales de entradapara obtener las señalesde salida, así como los

parámetros deconfiguración delautómata. Si seintroduce algunavariación se hace aquí.




• La memoria interna RAM .- Almacena todas lasvariables internas que maneja el autómata y susestados presentes. (salidas y reles de 1 bit, registros,contadores y temporizadores de 16 bits, etc.)

• La memoria imagen retiene los datos que entraron ylos que saldrán durante el tiempo que se cumpleuna secuencia. Al siguiente turno los datos seactualizan.

• El Procesamiento de datos en las memorias serealiza de la siguiente manera:

• El dato de la interfaz de entrada pasa a la memoriaimagen.

• Una vez ahí el CPU toma el programa y los datos decontadores, parámetros programados y relojes para

calcular el proceso y generar la accióncorrespondiente.• Por último este resultado se coloca en la memoria

imagen de salida y el sistema queda listo para unnuevo ciclo.





• La memoria RAM de programa contiene varias secciones donde por estándar ydependiendo de sus capacidades de acomoda la información correspondientea cada sección para facilitar su direccionamiento. Para establecer estassecciones se diseña un MAPA DE MEMORIA.


• Los puntos E/S, son lasdirecciones de memoriadedicadas para entradas y

salidas.• Las dimensiones del mapa

de memoria están limitadasa la capacidad de lamemoria.

• La memoria de programapuede crecer en el PLC,añadiéndole otra RAMexterna para ese propósito.

• El Programador Diseña lamemoria de programa.

PLC: CONFIGURACI N INTERNA



• Son el medio físico para la comunicación del autómata con la “planta” (sistema de producción). Se conectan con las señales de los elementos delproceso a través de bornes e internamente por medio un bus.

• Además adapta y acondiciona las señales que se manejan en el proceso.

• De la misma forma a nivel interno, se encargar de intercambiar, condicionar ydecodificar las señales que interactúan con el CPU.

PLC: INTERFACES DE ENTRADA Y SALIDA


Clasificación

de lasinterfaces

Por el tipo deSEÑAL

Por la TENSIÓN deAlimentación

Por elAISLAMIENTO

Por la forma deCOMUNICACIÓN

Por la UBICACIÓN

lógicas 1 bit

Digitales varios bits

Analógicas

24/110Vcc

Ic de untransistor

60/110/220Vac

Salidas por relé 0V.

Con separación Galvanica (optoaopladores)

Con acoplamiento directo

Comunicación Serie

Comunicación paralelo

Locales

Remotos




• Partiendo de un Voltaje exterior, proporciona las tensiones necesarias para elfuncionamiento de los circuitos internos y en ocasiones para el accionamientode algunos puertos menores.

PLC: FUENTE DE ALIMENTACIÓNPLC: CONFIGURACI N INTERNA

• Emplea mínimo dos

alimentaciones:• 12/24/48 Vcc, para CPU,

memorias e interfaces.

• 48/110/220 Vac para salidasy distribución.

1 sola

fuente

Varias fuentes




• El empleo de baterías también es común para mantener los estados deregistros y relés en caso de la ausencia de energía

• Esta sometida a diferentes manejos de tensiones y diferentes fuentes de ruido,por lo que monitorear la compatibilidad de alimentación entre terminales esimportante.

PLC: FUENTE DE ALIMENTACIÓNPLC: CONFIGURACI N INTERNA



• Anteriormente hablamos en forma general del direccionamiento dedispositivos en el PLC, así como direccionamiento de memorias yterminales.

• Existen dos tipos de direccionamiento: directo e indirecto• Los direccionamientos directos e indirectos se subdividen por el tipo de

señal que manejan y los estándares en codificadores y protocolos.

PLC: DIRECCIONAMIENTO DEELEMENTOS INTERNOS



• Requerimos saber que vamos a direccionar.• En las diferentes memorias de datos y elementos, podemos definir

algunas áreas y objetos, a los cuales llamaremos “indicadores”:




• DIRECCIONAMIENTO DIRECTO• Es aquel direccionamiento que contiene la dirección especifica del elemento

a direccionar y no recurre a información adicional para apuntar a su destino.• Ejemplo: el direccionamiento “byte. bit” • Formato : identificador de área [Dirección del byte]. [Dirección del bit]




• DIRECCIONAMIENTO DIRECTO• Direccionamiento “byte. bit”

• Ejemplos:


PLC: DIRECCIONAMIENTO DE ELEMENTOS INTERNOS



• DIRECCIONAMIENTO DIRECTO• Direccionamiento “byte. palabra o palabra doble”.• Formato : Identificador de área [Tamaño] [Dirección del byte

inicial]• Ejemplo:

• V B 100• El identificador corresponde al área de memoria variable (V), en formato de byte

(B) cuya dirección inicial es 100.

PLC: DIRECCIONAMIENTO DE ELEMENTOS INTERNOS



• DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO• Es aquel tipo de direccionamiento que no contiene la dirección

especifica sino que hace uso de un puntero para alcanzar eldestino indirectamente.

• Las áreas de memoria que pueden direccionarse en formaindirecta son:• I (imagen entrada)• Q(imagen salida) • V(variables) • M(marcas o flags) • S(símbolos especiales)

• y los valores actuales de :•

T(temporizadores) • C(contadores)

• No se pueden direccionarlos valores analógicos ni los bitsindividuales.




• DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO• Los punteros son valores de palabra doble que señalan a una dirección

de memoria, para ello se usan direcciones de memoria V o L (memorialocal) o acumuladores (AC1, AC2, AC3).

• Para crear un puntero se emplea la operación transferir palabra doble(MOVD). El operando de entrada va precedido de &, el cual indica que loque se transfiere es la dirección y no su contenido.

• Ejemplo:• MOVD&VB100,VD200• Se crea el puntero VB100 cuya dirección del byte inicial de transfiere a VD200. (en este

caso se traslado a una dirección de memoria pero pueden emplearse acumuladores oregistros para mantener este dato, dependiendo de la operación que se desee).


Como se coloca el dato indirectamente



• DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO

• Para acceder a los datos mediante un puntero es necesario primeroidentificar al puntero, lo cual se efectúa mediante un asterisco (*)colocando delante del operando y luego, mediante la operación MOVDse efectúa la transferencia del valor, por ejemplo:• MOVD&VB200, AC1• Se crea el puntero VB200 cuya dirección del byte inicial se transfiere a AC1

• MOVW*AC1,AC2• El valor de la palabra que señala el puntero AC1 se transfiere a AC2


Como se saca el dato indirectamente

VB200 AC1

AC2

AC1 VB200

dato



• El sistema CIM.-Computer integratedManufacturing es unsistema estandarizadoque emplea el Map(mapeo) de los

diferentes elementos queconstituyen una redindustrial de producción.

• Cada tipo deproducción requiere unCIM diferente, sinembargo dado que se

compone de elementossimilares, cuenta con laventaja de ser modular.

PLC: INTRODUCCIÓN A REDES DECOMUNICACIÓN ENTRE AUTÓMATAS



•

Ventajas:• La ventaja de este sistema modular esque podemos sustituir cualquier secciónque no necesitemos o en caso de unanueva producción modificar loselementos pertinentes reutilizandoaquellos que no requieran cambio,economizando así la producción.

• Podemos depurar fallas al manejar cada aspecto del sistema de formaindividual.

• La estandarización de lascomunicaciones, tanto internas comoHombre-maquina.

• Empleo de lenguajes de alto nivel quepermitan el eficiente uso de recursos dehardware y software.

• Las instalaciones eléctricas y de redpueden mantenerse intactas, mientrasse cambian los elementos reduciendola mano de obra especializada.

• Se minimiza la intervención humana.


•

Desventajas:• La inversión inicial es cuantiosa.• Requiere conocimientos

especializados en su instalacióninicial.

• Requiere un clarodimensionamiento de las metasde producción a alcanzar parala optima inversión inicial. (a largoplazo comprar un equipoexpandible podría resultar viablesi la empresa pretende ampliar suabanico de productos).

PLC: INTRODUCCIÓN A REDES DE COMUNICACIÓN ENTRE AUTÓMATAS



• Siguiendo con el estándar ISO las redes de PLC se rigen por el modelo OSI (open systeminterconection) que describe todos los niveles de comunicación que se deben deconsiderar en un sistema.

• Nivel de Aplicación: Software o terminal, (monitoreo, dedicado, comunicación,

producción).• Nivel de Presentación: Modo de interacción (visual, programable, el medio de interacción

con la aplicación)

• Nivel de Sesión: Se establece la interconexión en la comunicación entre elementos,mediante el control de la comunicación.

• Nivel de Transporte:establece los medios

físicos o digitales para lacomunicación del dato.• Nivel de Red: Se encarga

del direccionamientológico, enroutado,asignación de IP, dentrode la nube.

• Nivel de Enlace: Seencarga deldireccionamiento físico,

fuera de la nube (MACaddress, detección deerror, integridad depaquetes.

• Nivel físico: establece losmedios físicos para la red,cable, conectorización,inalámbrica, etc.



• WAN.- Para las comunicacionesentre diferentes empresas, o entredependencias distantes de la mismaempresa, las redes de áreaextendida (Wide Area Network:WAN) proporcionan el soporte

adecuado.• Teniendo como objetivo expreso la

comunicación de datos y no de voz,surgieron las redes de conmutaciónde paquetes, en las que lainformación a transmitir, se divide enbloques o paquetes de un tamaño

determinado que son los elementosque de manera individual sontransmitidos por la red.


• LAN.- Dentro de un área próxima,como puede ser la sede de unaempresa o de una industria, lacomunicación entre sistemasinformáticos se resuelve mediantelas denominadas redes de árealocal (Local Area Network: LAN).

• La utilidad de la comunicaciónestablecida por esta red va desdela posibilidad de compartir información y recursos, hasta la derepartir las funciones de mando ocontrol entre las diferentesmáquinas.

•

La aplicación de las redes de árealocal en el entorno de fabricaciónobliga a que éstas respondan a lasnecesidades de comunicación entiempo real.




• Tomando en cuenta el modelo anterior la integración de redes entre “islas automatizadas” se divide en 3 niveles:

• Nivel de bus de campo: es el mas cercano al proceso y se encarga de laintegración de pequeños automatismos en “células de producción” dentro dela “islas”, la “célula” regularmente se trata de un solo PLC con su sistema deproducción completo, pero de producción independiente al resto, ejemplo:fabricación del producto.

• Se trata de Captadores, sensores y actuadores. Las comunicaciones a este

nivel son en general a nivel de señales analógicas (0-20 ma, 0 24 v, p.e), conconexión punto a punto, si bien la aparición de los buses de campo y de losdenominados buses sensor actuador han cambiado esta situación,incorporando sensores y actuadores capaces de comunicaciones máselaboradas.

Niveles de Comunicación

• A este nivel las

comunicaciones son rápidas,normalmente cíclicas, salvoalarmas gestionadas por interrupción.




• Nivel de LAN o Nivel de Celula: es el nivel por encima del nivel de bus decampo, y se encarga de la comunicación física de las “células” en sistemas

mas grandes, se trata de automatismos de gama alta y control computarizadode todo el proceso no solo de una sección. Ejemplo: fabricación,empaquetado y etiquetado del producto.

• Cuenta con equipos con capacidad de decisión (PLC, controladores de robotso CNC, etc.) asignados a una célula de producción. La información a transmitir hace referencia a órdenes de sincronización entre procesos, órdenes deproducción, programas a ser ejecutados por CNC, robots, etc.


• Se pueden incluir también eneste nivel las operaciones deSupervisión y Mando,destinadas al control globaldel proceso (pudiendoabarca una o varias células),a su supervisión e realizar lainterfaz con el operador.

• Utilizan redes localesadaptadas lo mejor posibleal entorno industrial comoMAP o Ethernet.




• Nivel de LAN/WAN o Nivel de Planta (gestión y documentación): Se trata del

nivel que integra la producción del producto con todo el resto de los aspectoslogísticos y comerciales del mismo. Ejemplo: Son consolas de control ycomputadoras que vinculan el producto, fabricado, etiquetado yempaquetado con el resto de la producción, su inventariado y almacenaje, suenvío a los comercios, etc. Etc.


• Este nivel está desarrollado medianteordenadores de gestión. Su misión es lagestión de la producción,manteniendo información sobre elcontrol de la producción, el diseño, dela calidad, los stocks, etc.

• Los datos a comunicar tienen unvolumen importante, pero se

transmiten de manera esporádica, nosiendo importante el tiempo empleadoen la comunicación. Pueden hacer usode redes de área local (LAN) o deredes de área extensa (WAN).




Estrella Anillo Bus lineal Árbol

• Al interconectar diferentes equipos informáticos es preciso establecer la

disposición geométrica de esta conexión. Esta disposición geométrica sedenomina topología. (esto influye en la velocidad de los datos, en que tan fácil sería un cambio en la línea y que tanto afectaría un error en la misma).

Topología de Redes

Control eintercomunicación

centralizada, por loque su trafico ycarga de dato esalta, facilita loscambios yvariabilidad deproductos.

Recorridomonodirecciona

l, c/nodo recibetodo mensaje yentiende si esdirigido a él.Un solo control ovarios (team)Errores afectan

todo (serial).

Una línea común.Comunicación serial,control de sincronía encaso de que el buseste ocupado.Facilidad de cambios ycontrol centralizado.

Optimización del busde línea,

ramificaciones debuses, controlcentralizado

eficiente, calculo decapacidades,disminución de

errores (la planta

sigue trabajando)




• La comunicación entre tipologías y la naturaleza del bus dependen de las

características, capacidades y tipo de puerto a usar para la comunicación.Necesitamos varios medios físicos.

Medio Físico

Medio tipos características

Par trenzado telefónico Cat 3

Max:150mts Red Cat 5 y 6

Coaxial Varia en sus capacidades Malla trenzada: contra corrientes

Dieléctricas y aislamientos Aluminio: contra RF y magnetismo

Fibra óptica Multimodo Varias señales, mas lenta

Max: 1.5 Km Monomodo Una sola señal, mas vemos

Inalámbrica RF Max 3KHz

10Km, FM Microondas terrestres Menor a 300 GHz.

Punto a punto Microondas satelitales Mayor a 300 GHz. Menor a 300 GHz.




• ISO (Organización Internacional de Normalización): Establece un modelo de

referencia para la interconexión de sistemas abiertos OSI (open systeminterconnection).

• EIA (Electrical Industries Association) ha establecido diferentes normas relativasal medio físico como son entre otras:• RS-232 comunicación serie unipolar

• RS-485 comunicación en serie con señales diferenciales

•

CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico):recomendaciones para los niveles físico e interfases:• Conexión y cableado de interfases V24, V.28, X.21,etc.

• Redes de conmutación de paquetes X.25

• Modelo OSI = X.200

• IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos)• Norma 802.1 que introduce las siguiente y las enmarca dentro del modelo OSI

• Norma 802.2 que especifica el control del nivel de enlace mediante el control deenlace lógico (Logical Link Control: LLC)

• Norma 802.3 especifica el control de acceso al medio mediante CSMA/CD

• Norma 802.4 especifica el control de acceso al medio mediante Token Bus

• Norma 802.5 especifica el control de acceso al medio mediante Token Ring

Normativas




• Los buses de campo han venido a simplificar las comunicaciones entre

elementos de campo (sensores, actuadores y controladores) disminuyendonotoriamente el cableado.

• Básicamente son redes de comunicación orientadas específicamente alintercambio de datos entre los elementos de campo (sensores, actuadores) ylos elementos de control mas inmediatos (PLC, controladores autónomos tipoPID, PC industriales, etc,.

• Cubren los niveles 1 (físico), 2 (enlace) y 7(aplicación) de la arquitectura OSI. Elnivel físico admite las diferentes alternativas existentes (cable, fibra,radioenlace). En el nivel enlace se utiliza una estructura maestro-esclavo, en laque las comunicaciones se producen solo a petición de las estaciones“maestro”.

BUSES DE CAMPO:




• Bus AS-i• Específicamente concebido para la

comunicación entre Actuadores y Sensoresde tipo binario

• Utiliza un solo cable de dos hilos para latransmisión de señales y la alimentación delos equipos.

• Admite topologías de bus, anillo, árbol y

estrella, con un máximo de 31 nodosesclavos.

• Direcciona en cada nodo esclavo 4 bits deentradas y 4 de salidas.

• Se pueden conectar sensores de tipoanalógico de más bits realizando la lecturao escritura en varios ciclos.

• El bus ASi está definido y mantenido por elcomité AS-International, entre sus miembrosestán: Festo KG, Leuze, Pepperl Fuchs ,Siemens, Allen Bradley, Carlo Gavazzi,Honeywell, Omron, etc.

BUSES DE CAMPO:




• Modbus Modicon (Schneider

Electric)• Es un protocolo para buses, de

los primeros buses de campoexistentes, (años 80’s).

• Protocolo de comunicacionesestructura maestro – esclavo,(nivel 2 OSI Enlace)

•

Admite diferentesespecificaciones del nivel físico(bus semiduplex y fullduplex) yposibilidades del nivel aplicación.

• Transmite datos codificados enbinario o en Ascii, de cuatroeslabones : ID del eclavodestinatario, el código de laoperación, los datos asociados ala operación o aspectosparticulares de esta y un controlde errores (CRC).

• Una variante del Modbus es elJbus, desarrollado por la firmaAPRIL

BUSES DE CAMPO:




• BITBUS•

Desarrollado por INTEL como un bussíncrono controlado por elmicrocontrolador 8044, lo que facilita sudesarrollo y aplicación en diferentesequipos.

• Este microcontrolador incorpora enfirmware de su ROM el protocolo delbus.

• Su característica de bus síncrono, lepermite velocidades de comunicaciónsuperiores a otros buses. El númeromáximo de nodos es de 28 sinrepetidores, con velocidades de hasta375 kbits/segundo (2.4 mbits/segundoen modo síncrono haciendo uso de 2

pares trenzados) y distancias de hasta1200 metros.

• La topología básica es bus lineal conestructura maestro esclavo.

BUSES DE CAMPO:




• Profibus•

Este es uno de los buses más extendidos en la actualidad. Desarrollado entre 1987-1990por empresas y universidades alemanas, es en la actualidad estándar europeo (EN50170), estando en proceso su estandarización por la ISO

• Utiliza una Topología de tipo bus (también anillo o estrella), con hasta 127 nodos con unmáximo de 32 activos (maestros).

• Admite todos los medios físicos (cable, fibra óptica, radio, infrarrojos, etc.) y soportavelocidades de hasta 12 Mb

BUSES DE CAMPO:




• Profibus•

Dentro de Profibus se definen 3 tipos o niveles, cada uno de aplicación en diferentescontextos:

• Profibus DP: para intercomunicar PLC y estos con E/S remotas

• Profibus FMS: Comunicaciones a nivel de célula

• Profibus PA: Para industria de procesos. Admite sensores y actuadores. El bus puedecompartir datos y alimentación.

BUSES DE CAMPO:

Unidad 2_estructura Plc

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