-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
1/24
ANALISIS DEL ESTADO DEL ARTE DELOS BUSES DE CAMPO APLICADOS
AL
CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES
RESUMEN
El desarrollo del control distribuido que est formado poruna
gran variada de campos va paralelo al de lascomunicaciones. Esto
esta evocado a diferentes nivelesde abstraccin sobre integracin y
produccin deacuerdo a la filosofa de la "Computer
lntegratedManufacturing" -CIM. Cada vez es ms necesario
disponer de dispositivos inteligentes para realizar elcontrol o
la supervisin remota. Un bus de campotransfiere informacin
secuencial y serial por un nmerolimitados de lneas o cables. Hay
muchos tiposdiferentes de buses en uso y muchos son
altamentedependientes de las aplicaciones. Este artculo seanaliza
el estado de avance en la tecnologa de lacomunicacin de los buses
de campo aplicados alcontrol de procesos industriales.
1. INTRODUCCIN
Un bus de campo es un sistema de transmisin deinformacin (datos)
que simplifica enormemente lainstalacin y operacin de mquinas y
equipamientosindustriales utilizados en procesos de produccin.
Elobjetivo de un bus de campo es sustituir las conexionespunto a
punto entre los elementos de campo y el equipode control a travs
del tradicional bucle de corriente de4-20mA. Tpicamente son redes
digitales,
bidireccionales, multipunto, montadas sobre un busserie, que
conectan dispositivos de campo como PLCs,transductores, actuadores
y sensores. Cada dispositivode campo incorpora cierta capacidad de
proceso, que loconvierte en un dispositivo inteligente,
manteniendo
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
2/24
siempre un costo bajo. Cada uno de estos elementosser capaz de
ejecutar funciones simples de diagnstico,control o mantenimiento,
as como de comunicarsebidireccionalmente a travs del bus.
El objetivo es reemplazar los sistemas de controlcentralizados
por redes de control distribuido mediante elcual permita mejorar la
calidad del producto, reducir loscostos y mejorar la eficiencia.
Para ello se basa en quela informacin que envan y/o reciben los
dispositivos decampo es digital, lo que resulta mucho ms preciso
quesi se recurre a mtodos analgicos. Adems, cadadispositivo de
campo es un dispositivo inteligente ypuede llevar a cabo funciones
propias de control,mantenimiento y diagnstico. De esta forma, cada
nodo
de la red puede informar en caso de fallo del
dispositivoasociado, y en general sobre cualquier anomalaasociada
al dispositivo. Esta monitorizacin permiteaumentar la eficiencia
del sistema y reducir la cantidadde horas de mantenimiento
necesarias.
2. VENTAJAS DE LOS BUSES DE CAMPO
La principal ventaja que ofrecen los buses de campo, y
la que los hace ms atractivos a los usuarios finales, esla
reduccin de costos. El ahorro provienefundamentalmente de tres
fuentes: ahorro en costo deinstalacin, ahorro en el costo de
mantenimiento yahorros derivados de la mejora del funcionamiento
delsistema. Una de las principales caractersticas de losbuses de
campo es su significativa reduccin en elcableado necesario para el
control de una instalacin.Cada componente slo requiere un cable
para laconexin de los diversos nodos. Se estima que puedeofrecer
una reduccin de 5 a 1 en los costos decableado. En comparacin con
otros tipos de redes,dispone de herramientas de administracin del
bus quepermiten la reduccin del nmero de horas necesariaspara la
instalacin y puesta en marcha.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
3/24
El hecho de que los buses de campo sean ms sencillosque otras
redes de uso industrial como por ejemploMAP, hace que las
necesidades de mantenimiento de laredsean menores, de modo que la
fiabilidad del sistemaa largo plazo aumenta. Adems, los buses de
campopermiten a los operadores monitorizar todos losdispositivos
que integran el sistema e interpretarfcilmente las interacciones
entre ellos. De esta forma,la deteccin de las fuentes de problemas
en la planta ysu correccin resulta mucho ms sencilla, reduciendo
loscostos de mantenimiento y el tiempo de parada de laplanta.
Los buses de campo ofrecen mayor flexibilidad alusuario en el
diseo del sistema. Algunos algoritmos yprocedimientos de control
que con sistemas decomunicacin tradicionales deban incluirse en
lospropios algoritmos de control, radican ahora en lospropios
dispositivos de campo, simplificando el sistemade control y sus
posibles ampliaciones.
Tambin hay que tener en cuenta que las prestacionesdel sistema
mejoran con el uso de la tecnologa de losbuses de campo debido a la
simplificacinen la formade obtener informacin de la planta desde
los distintossensores. Las mediciones de los distintos elementos
dela red estn disponibles para todos los demsdispositivos. La
simplificacin en la obtencin de datospermitir el diseo de sistemas
de control mseficientes.
Con la tecnologa de los buses de campo, se permite lacomunicacin
bidireccional entre los dispositivos decampo y los sistemas de
control, pero tambin entre lospropios dispositivos de campo.
Otra ventaja de los buses de campo es que slo incluyen3 capas
(Fsica, Enlace y Aplicacin), y un conjunto deservicios de
administracin. El usuario no tiene que
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
4/24
preocuparse de las capas de enlace o de aplicacin.Slo necesita
saber cual es funcionalidad. Al usuarioslo se le exige tener un
conocimiento mnimo de losservicios de administracin de la red, ya
que parte de lainformacin generada por dichos servicios puede
ser
necesaria para la reparacin de averas en el sistema.De hecho,
prcticamente, el usuario slo debepreocuparse de la capa fsica y la
capa de usuario.
3. BUSES DE CAMPO EXISTENTES
Debido a la falta de estndares, diferentes compaashan
desarrollado diferentes soluciones, cada una deellas con diferentes
prestaciones y campos deaplicacin. En una primera clasificacin
tenemos los
siguientes grupos:
3.1. Buses de alta velocidad y baja funcionalidad
Estn diseados para integrar dispositivos simples comofinales de
carrera, fotoclulas, rels y actuadoressimples, funcionando en
aplicaciones de tiempo real, yagrupados en una pequea zona de la
planta,tpicamente una mquina. Bsicamente comprenden lascapas fsica
y de enlace del modelo OSI, es decir,
seales fsicas y patrones de bits de las tramas.Algunos ejemplos
son:
CAN: Diseado originalmente para su aplicacin envehculos.
SDS: Bus para la integracin de sensores yactuadores, basado en
CAN
ASI: Bus serie diseado por Siemens para laintegracin de sensores
y actuadores.
3.2. Buses de alta velocidad y funcionalidad media
Se basan en el diseo de una capa de enlace para elenvo eficiente
de bloques de datos de tamao medio.Estos mensajes permiten que el
dispositivo tenga mayor
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
5/24
funcionalidad de modo que permite incluir aspectoscomo la
configuracin, calibracin o programacin deldispositivo. Son buses
capaces de controlar dispositivosde campo complejos, de forma
eficiente y a bajo costo.Normalmente incluyen la especificacin
completa de la
capa de aplicacin, lo que significa que se dispone defunciones
utilizables desde programas basados en PCspara acceder, cambiar y
controlar los diversosdispositivos que constituyen el sistema.
Algunosincluyen funciones estndar para distintos tipos
dedispositivos (perfiles) que facilitan la inter-operbilidad
dedispositivos de distintos fabricantes. Algunos ejemplosson:
DeviceNet: Desarrollado por Allen-Bradley, utiliza
como base el bus CAN, e incorpora una capa deaplicacin orientada
a objetos.
LONWorks: Red desarrollada por Echelon. BitBus: Red desarrollada
por INTEL. DIN MessBus: Estndar alemn de bus de
instrumentacin, basado en comunicacin RS-232. InterBus-S: Bus de
campo alemn de uso comn en
aplicaciones medias.
3.2. Buses de altas prestaciones
Son capaces de soportar comunicaciones a nivel detodos los
niveles de la produccin CIM. Aunque sebasan en buses de alta
velocidad, algunos presentanproblemas debido a la sobrecarga
necesaria paraalcanzar las caractersticas funcionales y de
seguridadque se les exigen. La capa de aplicacin tiene un grannmero
de servicios a la capa de usuario, habitualmenteun subconjunto del
estndar MMS (ManufacturingMessage Specification). Entre sus
caractersticasincluyen:
Redes multi-maestro con redundancia. Comunicacin maestro-esclavo
segn el esquema
pregunta-respuesta.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
6/24
Recuperacin de datos desde el esclavo con un lmitemximo de
tiempo
Capacidad de direccionamiento unicast, multicast ybroadcast,
Peticin de servicios a los esclavos basada en
eventos. Comunicacin de variables y bloques de datos
orientada a objetos. Descarga y ejecucin remota de programas.
Altos niveles de seguridad de la red, opcionalmente
con procedimientos de autentificacin. Conjunto completo de
funciones de administracin de
la red.
Algunos ejemplos son: Profibus WorldFIP Fieldbus Foundation
3.4. Buses para reas de seguridad intrnseca
Incluyen modificaciones en la capa fsica para cumplircon los
requisitos especficos de seguridad intrnseca enambientes con
atmsferas explosivas. La seguridadintrnseca es un tipo de proteccin
por la que elcomponente en cuestin no tiene posibilidad de
provocaruna explosin en la atmsfera circundante. Un
circuitoelctrico o una parte de un circuito tienen
seguridadintrnseca, cuando alguna chispa o efecto trmico eneste
circuito producidos en las condiciones de pruebaestablecidas por un
estndar (dentro del cual figuran lascondiciones de operacin normal
y de fallo especficas)no puede ocasionar una ignicin. Algunos
ejemplos sonHART, Profibus PA o WorldFIP.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
7/24
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
8/24
cableados de instrumentacin 4-20 mA) y para el nivelde proceso
se tiende a la utilizacin de Ethernet.Tambin se contempla la
utilizacin de enlaces de fibraptica. Existen puentes para enlace
entre diferentesmedios, adems de gateways que permiten el
enlace
entre perfiles y con otros protocolos.
Se distingue entre dispositivos tipo maestro ydispositivos
esclavo. El acceso al medio entre maestrosse arbitra por paso de
testigo, el acceso a los esclavosdesde un maestro es un proceso de
interrogacin cclico(polling). Se pueden configurar sistemas
multimaestro osistemas ms simples maestro-esclavo.
En Profibus DP se distingue entre: maestro clase 1
(estaciones de monitorizacin y diagnstico), maestroclase 2
(elementos centralizadores de informacin comoPLCS, PCs, etc.),
esclavo (sensores, actuadores).
El transporte en Profibus-DP se realiza por medio detramas segn
IEC 870-5-1. La comunicacin se realizapor medio de datagramas en
modo broadcast omulticast. Se utiliza comunicacin serie asncrona
por loque es utilizable una UART genrica.
Profibus DP prescinde de los niveles ISO 3 a 6 y la capade
aplicacin ofrece una amplia gama de servicios dediagnstico,
seguridad, protecciones etc. Es una capade aplicacin relativamente
compleja debido a lanecesidad de mantener la integridad en el
proceso depaso de testigo (un y slo un testigo)
Profibus FMS es una compleja capa de aplicacin quepermite la
gestin distribuida de procesos al nivel derelacin entre clulas don
posibilidad de acceso aobjetos, ejecucin remota de procesos etc.
Losdispositivos de definen como dispositivos de campovirtuales,
cada uno incluye un diccionario de objetos queenumera los objetos
de comunicacin. Los serviciosdisponibles son un subconjunto de los
definidos en MMS
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
9/24
(ISO 9506)
Las plataformas hardware utilizadas para soportarProfibus se
basan en microprocesadores de 16 bits msprocesadores de
comunicaciones especializados o
circuitos ASIC como el LSPM2 de Siemens. La PNO seencarga de
comprobar y certificar el cumplimiento de lasespecificaciones
PROFIBUS.
Entre sus perspectivas de futuro se encuentra laintegracin sobre
la base de redes Ethernet al nivel deplanta y la utilizacin de
conceptos de tiempo real yfilosofa productor-consumidor en la
comunicacin entredispositivos de campo.
Las distancias potenciales de bus van de 100 m a 24 Km(con
repetidores y fibra ptica). La velocidad decomunicacin puede ir de
9600 bps a 12 Mbps. Utilizamensajes de hasta 244 bytes de
datos.
Profibus se ha difundido ampliamente en Europa ytambin tiene un
mercado importante en Amrica y Asia.El conjunto Profibus DP-
Profibus PA cubre laautomatizacin de plantas de proceso discontinuo
yproceso continuo cubriendo normas de seguridad
intrnseca.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
10/24
4.2. INTERBUS
Protocolo propietario, inicialmente, de la empresaPhoenix
Conctact GmbH, aunque posteriormente ha sido
abierta su especificacin. Normalizado bajo DIN 19258,norma
europea EN 50 254. Fue introducido en el ao1984.
Utiliza una topologa en anillo y comunicacin medianteun registro
de desplazamiento en cada nodo. Sepueden enlazar buses perifricos
al principal.
Capa fsica basada en RS-485. Cada dispositivo actacomo
repetidor. As se puede alcanzar una distancia
entre nodos de 400 m para 500Kbps y una distancia totalde 12 KM.
Es posible utilizar tambin enlaces de fibraptica.
Capa de transporte basada en una trama nica quecircula por el
anillo (trama de suma)
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
11/24
La informacin de direccionamiento no se incluye en losmensajes,
los datos se hacen circular por la red. Altaeficiencia. Para
aplicaciones de pocos nodos y unpequeo conjunto de entradas/salidas
por nodo, pocos
buses pueden ser tan rpidos y eficientes comoINTERBUS.
Fsicamente tiene la impresin de seguir una topologaen estrella,
pero realmente cada nodo tiene un punto deentrada y otro de salida
hacia el siguiente nodo.
Es muy sensible a corte completo de comunicacin alabrirse el
anillo en cualquiera de los nodos. Por otraparte, la estructura en
anillo permite una fcil
localizacin de fallos y diagnstico.
Es muy apropiado para comunicacin determinista a altavelocidad,
es muy difcil una filosofa de comunicacinorientada a evento.
4.3. DeviceNet
Bus basado en CAN. Su capa fsica y capa de enlacese basan en ISO
11898, y en la especificacin de Bosh
2.0. DeviceNet define una de las ms sofisticadas capasde
aplicaciones industriales sobre bus CAN.
DeviceNet fue desarrollado por Allen-Bradley amediados de los
noventa, posteriormente pas a ser unaespecificacin abierta
soportada en la ODVA (OpenDeviceNet Vendor Association), Cualquier
fabricantepuede asociarse a esta organizacin y
obtenerespecificaciones, homologar productos, etc.
Es posible la conexin de hasta 64 nodos convelocidades de 125
Kbps a 500 Kbps en distancias de100 a 500 m.
Utiliza una definicin basada en orientacin a objetos
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
12/24
para modelar los servicios de comunicacin y elcomportamiento
externo de los nodos. Define mensajesy conexiones para
funcionamiento maestro-esclavo,interrogacin cclica, "strobing" o
lanzamiento deinterrogacin general de dispositivos, mensajes
espontneos de cambio de estado, comunicacin uno-uno, modelo
productor-consumidor, carga y descarga debloques de datos y
ficheros etc.
DeviceNet ha conseguido una significativa cuota demercado.
Existen ms de 300 productos homologados yse indica que el nmero de
nodos instalados superabalos 300.000 en 1998, Est soportado por
numerososfabricantes: Allen-Bradley, ABB, Danfoss, Crouzet,Bosh,
Control Techniques, Festo, Omron, .etc.
4.4. FOUNDATION FIELDBUS
Un bus orientado sobre todo a la interconexin de
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
13/24
dispositivos en industrias de proceso continuo. Sudesarrollo ha
sido apoyado por importantes fabricantesde instrumentacin
(Fisher-Rosemount, Foxboro,...). Enla actualidad existe una
asociacin de fabricantes queutilizan este bus, que gestiona el
esfuerzo normalizador,
la Fieldbus Foundation. Normalizado como ISA SP50,IEC-ISO 61158
(ISA es la asociacin internacional defabricantes de dispositivos de
instrumentacin deproceso).
En su nivel H1 (uno) de la capa fsica sigue la normaIEC 11158-2
para comunicacin a 31,25 Kbps, es portanto, compatible con Profibs
PA, su principalcontendiente. Presta especial atencin a las
versionesque cumplen normas de seguridad intrnseca para
industrias de proceso en ambientes combustibles oexplosivos. Se
soporta sobre par trenzado y es posiblela reutilizacin de los
antiguos cableados deinstrumentacin analgica 4-20 mA. Se
utilizacomunicacin sncrona con codificacin ManchesterBifase-L.
La capa de aplicacin utiliza un protocolo sofisticado,orientado
a objetos con mltiples formatos de mensaje.Distingue entre
dispositivos con capacidad de arbitracin
(Link Master) y normales. En cada momento un soloLink master
arbitra el bus, puede ser sustituido por otroen caso de fallo.
Utiliza diversos mensajes paragestionar comunicacin por paso de
testigo,comunicacin cliente-servidor, modelo productor-consumidor
etc. Existen servicios para configuracin,gestin de diccionario de
objetos en nodos, acceso avariables, eventos, carga descarga de
ficheros yaplicaciones, ejecucin de aplicaciones, etc.
Lacodificacin de mensajes se define segn ASN.1
El nivel H2 (dos) est basado en Ethernet de altavelocidad (100
Mbps) y orientado al nivel de control de lared industrial.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
14/24
4.5. FIP- WorldFIP
Desarrollado en Francia a finales de los ochenta ynormalizado
por EN 50170, que tambin cubre Profibus.Sus capas fsica y de
aplicacin son anlogas a las de
Foundation Fieldbus H1 y Profibus PA. La divisinNorteamrica de
WorldFIP se uni a mediados de losnoventa a la Fieldbus Foundation
en el esfuerzo por lanormalizacin de un bus industrial comn.
Utiliza un modelo productor-consumidor con gestin devariables
cclicas, eventos y mensajes genricos.
4.6. LONWORKS
La empresa Echelon, localizada en California, fuefundada en
1988. Comercializa el bus de campoLonWorks basado en el protocolo
LonTalk y soportadosobre el NeuronChip. Alrededor de estas marcas
haconstruido toda una estructura de productos y servicios,hbilmente
comercializados, dirigidos al mercado delcontrol distribuido en
domtica, edificios inteligentes,
control industrial etc. Asegura que varios miles deempresas
trabajan con LonWorks, que cientos deempresas comercializan
productos basados en su bus yque se han instalado millones de
nodos.
El protocolo LonTalk cubre todas las capas OSI. Elprotocolo se
soporta en hardware y firmware sobre elNeuronChip. Se trata de un
microcontrolador queincluye el controlador de comunicaciones y toda
unacapa de firmware que, adems de implementar elprotocolo, ofrece
una serie de servicios que permiten eldesarrollo de aplicaciones en
el lenguaje Neuron C, unavariante de ANSI C. Motorola y Toshiba
fabrican elNeuronChip, adems Echelon ofrece la posibilidad deabrir
la implementacin de LonWorks a otros
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
15/24
procesadores.
La red Lonworks ofrece una variada seleccin de mediosfsicos y
topologas de red: par trenzado en bus, anillo ytopologa libre,
fibra ptica, radio, transmisin sobre red
elctrica etc. El soporte ms usual es par trenzado a 38o 78 Kbps.
Se ofrece una amplia gama de servicios dered que permiten la
construccin de extensasarquitecturas con multitud de nodos,
dominios y grupos,tpicas de grandes edificios inteligentes.
El mtodo de comparacin de medio es acceso CSMApredictivo e
incluye servicios de prioridad de mensajes.
Echelon ofrece herramientas de desarrollo, formacin,
documentacin y soporte tcnico. Echelon basa sunegocio en la
comercializacin del bus, medios,herramientas y soporte,
4.7. SDS
SDS ("Smart Distributed System") es, junto conDeviceNet y
CANOpen, uno de los buses de campobasados en CAN ms extendidos. Fue
desarrollado porel fabricante de sensores industriales Honeywell
en
1989.
Se ha utilizado sobre todo en aplicaciones de sistemasde
almacenamiento, empaquetado y clasificacinautomtica. Se define una
capa fsica que incluyealimentacin de dispositivos en las
conexiones. La capade aplicacin define autodiagnstico de
nodos,comunicacin por eventos y prioridades de altavelocidad.
4.8. CANOpen
Bus de campo basado en CAN. Fue el resultado de unproyecto de
investigacin financiado por la Comunidad
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
16/24
Europea y se est extendiendo de forma importanteentre
fabricantes de maquinaria e integradores de clulade proceso. Est
soportado por la organizacin CiA(CAN In Automation), organizacin de
fabricantes yusuarios de CAN que tambin apoya DeviceNet, SDS
etc. Al final de este trabajo se describir con ms detalleeste
bus, como ejemplo de bus de campo normalizadosoportado sobre
CAN.
4.9.- MODBUS
En su definicin inicial Modbus era una especificacin detramas,
mensajes y funciones utilizada para lacomunicacin con los PLCs
Modicon. Modbus puede
implementarse sobre cualquier lnea de comunicacinserie y permite
la comunicacin por medio de tramasbinarias o ASCII con un proceso
interrogacin-respuestasimple. Debido a que fue incluido en los PLCs
de laprestigiosa firma Modicon en 1979, ha resultado unestndar de
facto para el enlace serie entre dispositivosindustriales.
Modbus Plus define un completo bus de campo basadoen tcnica de
paso de testigo. Se utiliza como soporte
fsico el par-trenzado o fibra ptica.
En la actualidad Modbus es soportado por el grupo
deautomatizacin Schneider (Telemechanique,Modicon,...).
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
17/24
4.10.- INDUSTRIAL ETHERNET
La norma IEEE 802.3 basada en la red Ethernet deXerox se ha
convertido en el mtodo ms extendidopara interconexin de
computadores personales en
redes de proceso de datos. En la actualidad se vive unaautntica
revolucin en cuanto a su desplazamientohacia las redes
industriales. Es indudable esapenetracin. Diversos buses de campo
establecidoscomo Profibus, Modbus etc. han adoptado Ethernetcomo la
red apropiada para los niveles superiores. Entodo caso se buscan
soluciones a los principalesinconvenientes de Ethernet como soporte
paracomunicaciones industriales:
El intrnseco indeterminismo de Ethernet se abordapor medio de
topologas basadas en conmutadores.En todo caso esas opciones no son
gratuitas.
Se han de aplicar normas especiales paraconectores, blindajes,
rangos de temperatura etc. La
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
18/24
tarjeta adaptadora Ethernet empieza a encarecersecuando se la
dota de robustez para un entornoindustrial
Parece difcil que Ethernet tenga futuro a nivel de
sensor, aunque puede aplicarse en nodos que englobanconexiones
mltiples de entrada-salida.
Como conclusin Ethernet est ocupando un reaimportante entre las
opciones para redes industriales,pero parece aventurado afirmar,
como se ha llegado ahacer, que pueda llegar a penetrar en los
niveles bajosde la pirmide CIM.
4.11. ASI
AS-I (Actuator Sensor Interface) es un bus de campodesarrollado
inicialmente por Siemens, para lainterconexin de actuadores y
sensores binarios.
Actualmente est recogido por el estndar IEC TG 17B.
A nivel fsico, la red puede adoptar cualquier tipo detopologa:
estructura en bus, en rbol, en estrella o enanillo. Permite la
interconexin de un mximo de 31esclavos. La longitud mxima de cada
segmento es de
100 metros. Dispone de repetidores que permiten launin de hasta
tres segmentos, y de puentes haciaredes Profibus. Como medio fsico
de transmisin,emplea un nico cable que permite tanto la
transmisinde datos como la alimentacin de los
dispositivosconectados a la red. Su diseo evita errores depolaridad
al conectar nuevos dispositivos a la red. Laincorporacin o
eliminacin de elementos de la red norequiere la modificacin del
cable.
El cable consta de dos hilos sin apantallamiento. Paralograr
inmunidad al ruido, la transmisin se hacebasndose en una
codificacin Manchester
Cada esclavo dispone de hasta 4 entradas/salidas, lo
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
19/24
que hace que la red pueda controlar hasta 124 E/Sdigitales. La
comunicacin sigue un esquema maestro -esclavo, en la cual el
maestro interroga a las estacionesenvindoles mensajes (llamados
telegramas) de 14 bitsy el esclavo responde con un mensaje de 7
bits. La
duracin de cada ciclo pregunta respuesta es de 150 s.En cada
ciclo de comunicacin se deben consultar todoslos esclavos, aadiendo
dos ciclos extras paraoperaciones de administracin del bus
(deteccin defallos). El resultado es un tiempo de ciclo mximo
de-5ms.
4.12 BITBUS
Introducido por Intel a principios de los 80. Es un
busmaestro-esclavo soportado sobre RS485 y normalizadoen IEEE-
1118. Debido a su sencillez ha sido adoptadoen redes de pequeos
fabricantes o integradores. En sucapa de aplicacin se contempla la
gestin de tareasdistribuidas, es decir es, en cierto modo, un
sistemamultitarea distribuido. Existe una organizacin europeade
soporte (Bitbus European User's Group).
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
20/24
4.13 ARCNet
Originalmente desarrollada como red para proceso dedatos en los
aos 70 ARCNet ha encontrado aplicacin
en el mundo industrial. Su tcnica de paso de testigohace que sea
predecible, determinista y robusta. Estnormalizada como ANSI/ATA
878. 1. La velocidad decomunicacin es de 2,5 Mbps con paquetes del
0 a 512bytes. Soporta topologa en bus y estrella y diversosmedios
fsicos (cable coaxial, par trenzado, fibra ptica).
Es una red muy apropiada para un nivel intermedio en lajerarqua
CIM. Algunos fabricantes proponen comojerarqua ideal para control
industrial una basada en
Ethernet en el nivel superior, ArcNET en el intermedio yCAN al
nivel de celda de fabricacin.
4.14 CONTROLNET
Bus de alta velocidad (5 Mbps) y distancia (hasta 5 Km),muy
seguro y robusto promovido por Allen-Bradley.Utiliza cable RG6/U
(utilizado en televisin por cable) yse basa en un controlador ASIC
de Rockwell.
No es soportado por muchos fabricantes y resulta deelevado
precio por nodo. Se ha utilizado parainterconexin de redes de PLCs
y computadoresindustriales en aplicaciones de alta velocidad
yambientes muy crticos.
4.15. HART
Es un protocolo para bus de campo soportado por laHART
Communication Foundation y la FieldbusFoundation, Su campo de
aplicacin bsico es lacomunicacin digital sobre las lneas analgicas
clsicasde los sistemas de instrumentacin, manteniendo stasen
servicio. Sus prestaciones como bus de campo sonreducidas.
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
21/24
Utiliza el bus analgico estndar 4-20 mA sobre el quetransmite
una seal digital modulada en frecuencia(modulacin FSK 1200-2200
Hz). Transmite a 1200 bpsmanteniendo compatibilidad con la
aplicacin analgica
inicial y sobre distancias de hasta 3 Km.
Normalmente funciona en modo maestro-esclavo.
5. LA GUERRA DE LOS BUSES.
Ante la variedad de opciones existente, parecerazonable pensar
que fabricantes y usuarios hicieran unesfuerzo en la bsqueda de
normativas comunes para lainterconexin de sistemas
industriales.
Lo que ha venido llamndose "la guerra de los buses"tiene que ver
con la permanente confusin reinante enlos entornos normalizadores
en los que se debate laespecificacin del supuesto "bus de campo
universal".Desde mediados de los aos 80 la Comisin
Electrotcnica Internacional (IEC-CEI) y la Sociedad
deInstrumentacin Americana (ISA) ha sido escenario delsupuesto
esfuerzo de los fabricantes para lograr elestablecimiento de una
norma nica de bus de campode uso general. En 1992 surgieron dos
grupos, el ISP(Interoperable Systems Project) y WorldFIP cada
uno
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
22/24
promoviendo su propia versin del bus de campo. En elprimer grupo
estaban fabricantes como Siemens, Fisher-Rosemount, Foxboro y
Yokogawa. En el segundo Allen-Bradley, HoneyWell, Square D y
diversas empresasfrancesa. En 1994 ambos grupos se unieron en
la
Fieldbus Foundation. El debate se traslad luego, ycontinua en la
actualidad, a la conjuncin de Fieldbus yel mundo Profibus. Los aos
pasan, la norma delsupuesto bus universal nunca se acaba de
generary enel camino aparecen nuevas opciones como CAN,LonWorks,
Ethernet. Incluso el debate es confuso ytotalmente incomprensible,
otras empresas participantesen el debate generaban en paralelo
soluciones propias,es el caso de Allen-Bradley con DeviceNet y
HoneyWellcon SDS. La realidad es que slo los usuarios estn
realmente interesados en la obtencin de normas de usogeneral.
Los fabricantes luchan por su cuota demercado y, en general, slo
estn a favor de una normacuando sta recoge las caractersticas de su
propiaopcin, lo cual es comprensible dadas las fuertesinversiones
necesarias para el desarrollo de un busindustrial normalizado. El
debate sigue abierto.
6. CONCLUSIONES
Se han presentado algunas caractersticas funcionalesde los Buses
de Campo detallando algunos de mayoruso en diferentes modalidades
de ambiente de trabajo.
Adems, se incluyeron criterios tiles de laestructuracin dentro
del concepto CIM-OSI. Estosantecedentes pueden ayudar a los
profesionales paraencontrar soluciones racionales y bien
encaminadaspara los problemas de comunicaciones a los niveles
deproduccin, a pesar la falta de normas internacionalesdefinitivas,
dentro de la gama de buses de campoexistentes.
BIBLIOGRAFIA
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
23/24
[1] Tindell K, Calculating CAN response times,University of
York, England 1995.
[2] Mc Farlane Andy, Tutorial: Fieldbus review, SensorReview,
Vol 17, Num 3, 1997.
[3] Sirgo J.A., Redes locales en entornos industriales:Buses de
campo, Universidad de Oviedo, 1997.
[4] Quezada J., Bus CAN: Estado de buses industrialesy
aplicaciones Escuela Tcnica Superior deIngenieros Industriales,
1999.
[5] www.fieldbus,org, Fieldbus Organization.[6]
www.bosh.de/KB/can, Pgina de la Bosh dedicada a
CAN.[7] www.Kvaser.se. .KingDom CAN apllications.
UNIVERSIDADNACIONAL
http://www.bosh.de/KB/canhttp://www.kvaser.se/http://www.bosh.de/KB/canhttp://www.kvaser.se/
-
7/31/2019 43394412 Buses de Campo
24/24
FEDERICO
VILLARREAL
TEMA: ESTUDIO YAPRENDISAJE DE LOSBUSES DE USOINDUSTRIAL
CURSO: INSTRUMENTACIONINDUSTRILA
ALUMNO: EDGARDO MIGUEL SATOCARHUANINA
2010
