ES_TECNOLOGIA_FIELDBUS

5/9/2018 ES_TECNOLOGIA_FIELDBUS - slidepdf.com

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Tecnología de bus de campo

burkertFluid Control Systems

La elección más inteligente en Sistemas de Control de Fluidos





Contenido

Introducción

Tecnología de campo inteligente Página 6

1. Tecnología

1.1. Función de la tecnología de bus de campo Página 8

1.2. Automatización con la tecnología de bus de campo Página 10

1.3. Ventajas de la tecnología de bus de campo Página 131.4. Requisitos industriales del bus de campo Página 14

2. PROFIBUS

2.1. Modo de operación Página 16

2.2. PROFIBUS como “sistema modular”· Página 17

2.3. Sistemas de transmisión Página 18

2.4. Sistema de comunicaciones: el protocolo PROFIBUS Página 21

2.5. Perfiles de aplicación Página 22

2.6. Sistema de integración Página 23

3. Fieldbus Foundation

3.1. Inteligencia distribuida Página 26

3.2. El control está en la red Página 27

3.3. Programador activo de enlace (LAS) Página 28

3.4. La aplicación se genera a partir de bloques funcionales Página 29

3.5. Descripción e integración de los dispositivos de bus de campo Página 29



4

4. Ethernet


Topología Página 30

4.2. Capacidad en tiempo real Página 31

4.3. Normas de automatización Página 32

4.3.1. PROFInet Página 32

4.3.2. Powerlink Página 34

4.3.3. Ehternet/IP Página 36

4.3.4. IDA Página 38

4.3.5. Ethernet de alta velocidad Página 40

5. CAN (CANopen/DeviceNet)


5.2. Topología Página 42

5.3. Procedimientos de acceso al bus Página 43

5.4. Estandarización internacional: CANopen y DeviceNet Página 44

Características de CAN Página 45

6. INTERBUS

6.1. Topología de INTERBUS Página 47

6.2. Lazo de INTERBUS Página 47

6.3. Ventajas de INTERBUS Página 47



5

7. Interfaz AS


7.2. Topología Página 48

7.3. Fiabilidad de la transmisión e inmunidad por interferencia Página 48

7.4. Seguridad laboral Página 49

7.5. Datos básicos del ASi-bus Página 49

8. HART

8.1. Cableado Página 51

8.2. Comandos HART Página 51

9. Unidades de campo de Bürkert compatiblescon comunicaciones

Unidades de control para válvulas de proceso neumáticas Página 52

Acoplamientos de válvulas Página 52

Islas de válvulas Página 53

Sensores Página 53Controladores/medidores de caudal másico (MFC/MFM) Página 53

Otros dispositivos de bus de campo Página 53

10.Lista de palabras clave Página 54



6

La decada de los ochenta fue unaépoca en que la tecnología deautomatización dio un tremendo saltocualitativo. El cableado en paraleloutilizado hasta entonces era contrarioa la necesidad de una comunicaciónmás compleja con un númerocreciente de unidades digitalizadas,que implicaban una mayor inteligencia

en los componentes distribuidos encampo. Gradualmente las solucionesconvencionales fueron siendodesplazadas por una tecnología másavanzada de buses de campo.

En busca decompatibilidad

y universalidad

Como suele ocurrir con toda innova-ción original, también en la tecnologíade bus de campo empezó a desarro-llarse una competencia entre solucio-nes vinculadas a componentes propiosde distintos fabricantes. Las posibilida-des reales no siempre coincidían conel potencial y el dinamismo de lo quedebería ser, en principio, una tecnolo- gía “abierta”. Escoger el bus correctose convirtió en una cuestión esencial,cuestión a la que Bürkert respondiócon un enfoque orientado al cliente y con una estandarización que resultasepráctica. El objetivo era tan simple

como elemental: unidades de distintosfabricantes debían ser capaces de ser operadas por un mismo sistema bus.

Tecnología de campo inteligente

El status quo:estandarización de

sistemas específicospara aplicaciones.

Como tecnología clave enautomatización, la tecnología de busde campo ofrece ahora una gama desistemas estandar de buses que se han

especializado y optimizado paraindustrias y aplicaciones muy específicas.

Trasladar al cliente esta tecnologíainteligente con una eficiencia óptima,no deja de ser un reto , buscado y agradecido, para nuestros equipos deingenieros, quienes , con toda laexperiencia acumulada como pione-ros en la materia, poseen los conoci-mientos cruciales para el desarrollocon éxito de nuevas soluciones

futuras. ¿Qué puede motivar más aingenieros altamente cualificados sinoun problema no resuelto ? El hechode que Bürkert tenga los “tickets”para el bus de campo con las tecnolo- gías del futuro, hacen que la elecciónresulte muy fácil para nuestrosclientes, por “complicada” queparezca para nuestros expertos,siempre deseosos de afrontar nuevosretos.



7

No equivocarse de“bus”

La “evolución” de la tecnología deredes ha pasado desde un principio decentralización hacia una inteligenciadescentralizada. Lógicamente estaevolución necesita componentes quepuedan cumplir esta nueva

“estructura de mando”.Disponibilidad máxima y tiemposmuertos mínimos son los dosaspectos clave de una operatividadmás avanzada, y por tanto máseficiente, en un sistema o instalaciónbasados en una tecnología de buspreparada para el futuro. Vale la pena,ciertamente, optar por un líder en tecnología que ha estado involucradodesde el inicio y que puede aportar lasolución más apropiada para cualquier problema en sistemas integrados. Con

Bürkert, usted conduce el bus hacia elfuturo.

Trabajo en red:

información sobre elfuturo de la

tecnología de redes

Existen distintas asociaciones deusuarios que realizan un seguimientodel desarrollo de los distintos sistemasbus. Puede encontrar la informaciónmás reciente en los siguientes web:

Asociación AS-International: www.as-interface.netCANopen: www.can-cia.deDeviceNet: www.odva.orgEthernet: www.iaona-eu.com www.ida-group.org www.odva.org www.profibus.com

Fieldbus Foundation: www.fieldbus.orgHART Communication Foundation: www.hartcomm.orgClub INTERBUS: www.interbusclub.comPROFIBUS International (PI): www.profibus.com



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1. Tecnología

1.1.

Función de la

tecnología de bus decampo

1.1.1. ComunicaciónLos buses de campo permiten elfuncionamiento en red de sistemas decontrol en lazo abierto , de sensores

y de actuadores. El intercambio dedatos se realiza tantohorizontalmente, entre losdispositivos de un mismo nivel, como verticalmente, con los sistemassituados en el siguiente nivel de lajerarquía.

Para establecer una clasificación decarácter práctico, las estructuras decomunicación de la ingeniería deautomatización se dividen en distintosniveles de aplicación (Figura 1).

El nivel de coordinación supervisa elnivel más alto de control de la planta,mientras que el nivel deautomatización controla los procesosen sí. La prioridad consiste en que las transmisiones sean fiables, inclusocuando se trate de mensajes muy largos (transferencia de archivos). A nivel de campo, la transmisión dedatos de valores medidos y de variables manipuladas, es cíclica enmuchos casos, y necesita unaeficiencia lo más alta posible para no

afectar las características en tiempo-real en un control por lazo-abierto.En estas conexiones solemos hablar de comunicación orientada a datos. Adicionalmente, los buses de campo también dan soporte al acceso aunidades de campo situadas enniveles superiores, como , por ejemplo, a estaciones de ingeniería,desde el nivel de automatización o decoordinación. Se pueden leer datosde proceso e información de estado, y se pueden sacar y añadir

parámetros. En algunos casos, el

usuario puede incluso bajar software einiciar rutinas de programas para laconfiguración, operación, supervisión y comprobación. Esta forma deintercambio de datos no cíclico esconocida como comunicación

orientada a mensaje.

Figura 1: Niveles deaplicación de la tecnología de

la automatización



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1.1.2. Topologías de redTodos los buses de campo estánbasados en la misma idea de que todos los dispositivos direccionablesutilicen un medio de transmisióncomún. La topología de la red no sólodescribe la extensión espacial de unared de bus de campo, sino también laorganización lógica de los dispositivos

durante la comunicación.

LinealLa estructura de bus lineal es muy clara y entraña muy pocacomplejidad, ya que todos losusuarios se comunican a través deuna línea común. Los dispositivos seconectan con o sin ramales cortos,lo que en ocasiones conduce acableados algo engorrosos.

ÁrbolLa estructura en árbol es similar a lalineal con la única diferencia de que varios ramales pueden converger en los nodos. Esta estructurapermite conectar en red de zonasmuy amplias de una manera másfácil y más flexible.

AnilloSi se construye un anillo físico con varias conexiones de dos-puntos, sedenomina estructura en anillo. Losmensajes se transmiten de unusuario al siguiente. El hecho deque la señal se amplíe cada vez quese transmite el mensaje permite aéste recorrer grandes distancias.

EstrellaUna estación central está conectadaa todos los usuarios medianteconexiones a dos-puntos formandouna estructura en estrella. Estaestación central puede actuar comoMaster y ser responsable delcontrol de la red, o actuar como

“acoplador en estrella” ,estableciendo simplemente laconexión entre el emisor y elreceptor.

Con frecuencia, las estructuras de redcomplejas se componen de variassubredes independientes. Cada unade estas subredes puede funcionar con topologías distintas y protocolosde comunicación diferentes.



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Figura 2: Modelo ISO

1.1.3. Estandarización

Es necesario definir normas comunespara todos los elementos queparticipan en la comunicación, paraque ésta sea eficaz y no se produzcanmalos entendidos entre los distintosusuarios y niveles jerárquicos de lared. Esto se consigue con el modeloISO (Figura 2) , que describe todoslos elementos requeridos para lacomunicación, como el tipo de cableo el modo físico de transmisión demensajes. El modelo está compuestopor siete capas , unas sobre otras,cada una de las cuales describe una tarea específica.

El modelo ISO también ha quedadoestablecido como una representaciónestándar virtual para implementar servicios de comunicación que nada tienen que ver con la tecnología debus de campo, ya quefundamentalmente describe lasecuencia de comunicación. En casode que el sistema de comunicación yano requiera algunos serviciosespecíficos (capas), dichas capas

permanecen vacías. Por norma

general, cuando se especifican las

redes de bus de campo sólo sedefinen completamente las capas uno y dos, mientras que el propio procesode la aplicación o la capa subordinadanúmero siete maneja los demásservicios.

La capa uno define la manera enque se lleva a cabo físicamente la transmisión de datos, ya seaeléctricamente o mecánicamente.Incluye, por ejemplo, el método decodificación (ej. NRZ) y el estándar de transmisión utilizado (ej RS 485).La capa dos tiene la tarea de pro-porcionar información integral, ej.sin errores. Debe detectar cual-quier error que haya podido ocurrir en la capa uno y arreglar ese error por medio de adecuadas subrutinasde error.La capa siete constituye la interfazcon el programa de aplicación y contiene todas las funciones con lasque el usuario, normalmente unprograma informático, puedeacceder a las funciones de

comunicación.

1.2.

Automatización con

la tecnología de busde campo

1.2.1. Niveles jerárquicosde las redes de bus decampoDebido a las diferentes opciones y

características técnicas de los sistemasindividuales de bus de campo, esposible que se produzcandiscontinuidades en la instalación si losusuarios emplean diferentes sistemasde bus o variantes de un mismosistema de bus; por ejemplo, si paraacceder a una zona con riesgo deexplosión se utiliza PROFIBUS PA a través de PROFIBUS DP. La conexiónen red de los componentes utilizadoses tan importante como vincularloscon los niveles inferiores y superiores

de la estructura de red. Para ello, sepueden utilizar “gateways”(convertidores de protocolos) quepermiten la transición entre distintossistemas de bus.

Por ejemplo, mediante el uso de un gateway , el sistema AS-i,especialmente indicado para elintercambio de datos en el nivel E/S(nivel de entrada/salida utilizadonormalmente con sistemas sencillosde sensores y actuadores), puedeintegrarse en un bus de campo de

nivel superior, por ejemploINTERBUS o PROFIBUS, con mayor capacidad técnica en los niveles decampo y de proceso.

A su vez, los buses del nivel de campopueden interactuar con Ethernet paracomunicarse con redes de nivelsuperior. De este modo sedireccionan procesos y parámetros,permitiendo la integración vertical dela aplicación.



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Figura 3: Niveles jerárquicos de la ingeniería de automatización

Incluso hoy en día, Ethernet siguedesempeñando un papel fundamentalen las estructuras de alto nivel. Con laintegración vertical real se consigue lapresentación universal y laaccesibilidad de los datos de proceso y estados del sistema. Si los equipos y sistemas interactúan con Ethernet (a través de estructuras de bussubordinadas), el funcionamiento delsistema central y el mantenimientoremoto resultantes confieren alusuario un gran potencial de ahorro.

1.2.2. Dinámicas de lacomunicación mediantebus de campoSi en lugar del clásico sistema de busde campo se utiliza Ethernet para la tecnología de automatización, lacapacidad en tiempo real (“hard”)resulta especialmente significativa.

Básicamente, el término “tiemporeal” es una cuestión de definición. Enel caso de la sincronización deunidades o actuadores, el “tiemporeal” puede equivaler amicrosegundos; sin embargo, en lasaplicaciones de tecnología deprocesos resulta más adecuado hablar de segundos.

Si comparamos los distintos sistemasde bus de campo y Ethernet en lo quese refiere a la eficacia de la transmisión de datos, Ethernet saldríamal parada. Esto se debe a que elprocedimiento CSMA/CD utilizado(véase el apartado 4.1.) funciona conuna longitud mínima de telegramabastante larga debido a la detecciónde colisiones incondicional y segura.No obstante, esta desventaja se vecompensada por la alta velocidad de transmisión, que puede alcanzar hasta

100 Mbit/s.

Esta altísima velocidad de transmisiónsolo puede mejorarse estableciendouna conexión punto a punto entre lasunidades, algo que, aparte deEthernet, sólo es posible con elsistema INTERBUS.

En los sistemas con velocidad de transmisión variable, como por ejemplo, PROFIBUS o CAN, laextensión máxima posible de la red sereduce a medida que se incrementa la velocidad de transmisión. Cuantomayor es la velocidad, menor es lalongitud de la línea, lo que podría dar lugar a que el enlace de comunicación tenga una longitud de tan solo unospocos metros, algo que no tiene por qué suponer una desventaja en el casode sistemas cerrados o secciones desistemas.



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Figura 4: Programa operativo de gestión de recursos

1.2.3. Optimizaciónoperativa mediante lagestión de recursosEl objetivo de la gestión de losrecursos en la automatización escontrolar y optimizar el uso de losequipos y los sistemas. Esto incluye,por ejemplo, la posibilidad deplanificar el mantenimiento necesario,minimizar la frecuencia de errores,mejorar el diagnóstico y la supervisiónde los procesos así como identificar y utilizar las funciones de reserva.

Para ello es necesario disponer de unainformación compleja, que se obtienedel sistema de automatización general. Para una correcta gestión delos recursos se requiere la interacciónde unidades de campo inteligentes,una estructura de comunicación

altamente desarrollada y un sistemaoperativo adecuado. Así, por ejemplo,la información de diagnóstico se envía

a través del bus de campo desde elnivel de campo hasta la estación de gestión de recursos correspondiente,donde se evalúa.

La gestión de los recursos orientada alsistema no sólo se ocupa delmantenimiento de un sistemaexistente sino que está implantada enel diseño de los propios componentes tecnológicos del sistema de controlde procesos. Incluye funciones comoprogramar y configurar las unidadesde campo, y abrir accesos a ladocumentación del sistema y alentorno operativo de la instalación.

Desde el punto de vista del ciclo de vida de una instalación, elmantenimiento y, más concretamente,el análisis del estado de las unidades

de campo y de otros componentesdel sistema, resultan cruciales. Pararealizar estas tareas, el sistema de

gestión de recursos (AMS, del inglés Asset Management System) analiza los valores que caracterizan el estado delos equipos basándose encaracterísticas o modelos, y establece tendencias o, combina de maneracentralizada estos valores con losprocedentes de otros sistemas deinformación.

Como base de la toma de decisionesen las tareas de mantenimiento, el AMS también debe ofrecer acceso adocumentos tales como los registrosde cambios, la documentación delsistema y sistemas CAE, además deinformación sobre el estado actual.

En lo que se refiere a las distintassoluciones de gestión de recursos, hay unrequisito fundamental: todas las actividades

que garantizan el correcto funcionamiento técnico deben poder realizarse desde unaúnica estación de trabajo.



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1.2.4. Gestión centralizadade dispositivosSi se construye una red de bus decampo empleando dispositivos de unmismo fabricante y todos ellospueden operarse de manera similar,se puede utilizar un paquete desoftware específico de un únicofabricante como interfaz de usuario.

No obstante, una instalación mediapuede estar compuesta por más de100 tipos de unidades de campodiferentes procedentes de diez o másfabricantes distintos, lo que confrecuencia también implica que paraconfigurar y programar las unidadesde campo sean necesarios diez o mássistemas operativos. Para simplificar esta situación, al menos parcialmente,se han desarrollado las descripcionespropietarias (lenguajes) basadas en loslenguajes de descripción dedispositivos estándar (DDL, del inglésStandard Device Description

Languages). Sin embargo, cada uno de

estos lenguajes está orientado a unsistema de comunicación específico,por lo que cada herramienta deconfiguración y nivel de bus de campoha implementado su propio lenguajede descripción o, como poco, utilizaun dialecto de la descripción dedispositivos HART, que fue unas de lasprimeras en desarrollarse. Los

métodos operativos para PROFIBUS(GSD, EDD, DTM), dispositivosHART (DD), DeviceNet (EDS) y losdispositivos del Fieldbus Foundation(DD, DTM) son ejemplos que ilustranesta situación.

Mediante la creación de unaplataforma de comunicaciones abierta y normalizada, al menos con respectoal sistema pertinente, es posibleintegrar fácilmente las unidades decampo en la estructura de un sistema

de control e instrumentación dado y controlarlo de manera centralizadamediante una herramienta técnicacomún.

1.3.

Ventajas de la

tecnología de bus decampo

El coste total de una solución deautomatización incluye la inversiónnecesaria para adquirir un MCR o reléMaster de control. Igualmente

importante resulta calcular los gastosasociados a la puesta en marcha y a laposterior ampliación y conversión delsistema durante su ciclo de vida. A raíz de este análisis ha surgido el término “coste total de propiedad”.

Sistema de cableadoEl uso de un bus de campo reduceconsiderablemente el coste,esfuerzo y complejidad delcableado. En la tecnologíaconvencional, para conectar el MCR

con el campo se utilizabanenmarañados montajes de cables;sin embargo, la tecnología de busde campo permite integrar lasmismas entradas y salidas utilizandoun único par de conductores. Esta ventaja también se traduce enahorros en las cajas de conexiones,armarios de control, sistemas deprotección contra rayos y barrerasde explosión.

Figura 5: Funcionamiento delequipo



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Para el usuario, el potencial deahorro es enorme en lo que serefiere a los requisitos de espacio y a los gastos del cableado completodel MCR.Otra importante ventaja es que lareducción del trabajo y los costesdel cableado se traducen en unareducción similar del gasto en la

documentación relacionada con losdiagramas en escalera y decableado eléctrico.

FlexibilidadLa posibilidad de añadir una nuevaunidad en cualquier punto del busde campo sin tener que instalar unalínea de cable independiente facilitaenormemente las modificaciones y ampliaciones posteriores. Esto esespecialmente cierto en el caso deun sistema de dos hilos en el quelos datos y la alimentación eléctricase transfieren por un único cable.Puesta en marchaEn lo que se refiere a la duración dela puesta en marcha, las ventajasson significativas. La tecnologíamoderna es sinónimo de una másrápida integración de loscomponentes de campo(comprobación y calibración enlazo) en el sistema de control deprocesos. La simplicidad delcableado reduce el número deerrores y, si aún así surgen

dificultades en la estructura de lared, los sistemas de verificación y supervisión del bus las diagnosticanrápidamente.

MantenimientoLas señales de aviso y de error delos dispositivos del procesoinforman constantemente aloperario del estado defuncionamiento del sistema. Así, eloperario puede evaluar conprecisión la situación y adoptar lasmedidas necesarias.

Por ejemplo, si se produce unproblema de funcionamiento en elcircuito de medición de una válvulade control, se informa al personalde mantenimiento del error oavería detectado. Mediante elacceso a la unidad de campo a través del sistema operativo, los técnicos de mantenimiento reciben

información detallada sobre laavería o error, lo que les permitecorregirlo del modo adecuado y enmuy poco tiempo.

Disponibilidad del sistemaOtra fuente sustancial de reducciónde costes es la reducción de los tiempos de inactividad, comoconsecuencia del diagnósticopreciso de las unidades de campo,que redunda en una mayor disponibilidad de las máquinas y sistemas. Las unidades de campointeligentes generan descripcionesde fallos o errores muy exhaustivasque envían al operario del sistema,e incluso pueden señalizar los fallosantes de que ocurran(mantenimiento preventivo).

UniversalidadEs posible acceder desde cualquier ubicación a todos los datos deprocesos, dispositivos o gestión a través de una estructura decomunicación universal, e incluso

desde el exterior del sistema, víaInternet. De este modo se consigueuna gestión centralizada y distribuida tanto del funcionamientocomo de la parte técnica. La gestiónexhaustiva y centralizada de losdatos forma la base para optimizar las operaciones de cualquier sistema.

1.4.

Requisitos

industriales del busde campo

A la hora de elegir el sistema de busde campo que va a utilizarse, deben tenerse en cuenta varios factores. Por supuesto, los requisitos que la

aplicación impone al bus de campo tienen una importancia decisiva. Por sus características técnicas, cada unode los sistemas existentes se adaptaparticularmente bien a determinadosrequisitos. Por ello, ciertos sistemasde bus de campo tienen cuotas demercado muy altas en determinadasindustrias.

Industria de producciónLa Industria de producción secaracteriza por el tamaño de los lotes

y por la ejecución de pasosrepetitivos, con frecuenciamutuamente independientes. El gradode descentralización de una planta deproducción es bajo.

Los requisitos de la comunicaciónentre el controlador lógicoprogramable (PLC) y las unidades decampo son muy restrictivos. Enmuchos sectores, como la robótica, la tecnología de medición y la tecnologíade ensayo e inspección, las exigenciasde tiempo real son muy estrictas, con

ciclos inferiores a 20 milisegundos.Con frecuencia, la tecnología deactuador recurre a la transmisión dedatos equidistante, por ejemplo, parala interpolación de ejes.

Por el contrario, los requisitos deseguridad frente a fallos del sistemano son tan exigentes. En muchoscasos, cuesta menos detener laproducción en caso de fallo de undispositivo que diseñar todo unsistema cien por cien redundante. Por

supuesto, los requisitos de seguridad



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a prueba de fallos son mayores en laszonas en que puede existir riesgopara las personas, por ejemplo,controles de quemadores, prensas, tornos, etc.

Industria de procesosNormalmente, la producción por lotes se aplica en las industrias

alimentaria, química y farmacéutica,así como en la industria de procesos y en la tecnología de procesos.

Por regla general, la industria deprocesos utiliza instalaciones muy complejas, altamente descentralizadase implantadas en áreas muy extensasen forma de sistemas distribuidos. El volumen de los datos de proyecto dedichas instalaciones puede abarcar varios cientos de miles de puntos deentrada de datos. Esto significa que

los requisitos para los sistemas decontrol de los procesos se centranante todo en la manipulación de grandes volúmenes de datos. Encontraste, el aspecto temporal resulta

menos crítico y, en muchos casos, seencuentra en el rango de segundos.

Un criterio fundamental en laindustria de procesos es la altadisponibilidad. Los sistemas no sedesconectan debido a lo complejo einterminable de los procedimientosde puesta en marcha de los procesos

continuos que, con frecuencia,pueden llegar a durar varias horas.Para evitar fallos o errores quepuedan interrumpir el proceso, serecurre a costosos diseñosredundantes con equipos de reservaen hot standby. También los requisitosde mantenimiento y puesta en marchason muy exigentes ya que debe ser posible convertir o ampliar el sistemasin interrumpir la operación.

En las atmósferas potencialmente

explosivas existen requisitos deseguridad adicionales, como es el casode las industrias petroquímica y de gases. La totalidad del sistema decampo MCR debe cumplir los

requisitos legales de seguridad, por ejemplo la directiva ATEX.Dependiendo del nivel de peligro oriesgo se aplica una clasificación que varía desde la zona 0 a la 2 lo que, asu vez permite aplicar conceptos deautomatización específicos, incluido el tipo de comunicaciones utilizadas.

En la figura siguiente se muestran lossistemas de bus de campo másextendidos en base a sus aplicacionesprincipales. Los sistemas situados a laizquierda están más enfocados a laindustria de producción. Se haasignado un papel especial a Ethernet,por conectar la red industrial con laadministrativa. Los buses deautomatización de procesos, que también satisfacen los requisitos de laszonas con protección contraexplosiones, aparecen a la derecha.

PROFIBUS y AS-Interface poseencaracterísticas de aplicaciónintersectorial.

Figura 6: Principales aplicaciones industriales de los distintos tipos de bus de campo



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2. PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess Field BUS) esun sistema de comunicación universal,abierto y digital. Está abierto aaplicaciones muy diversas, desdeautomatización de producción hastaautomatización de procesos.PROFIBUS resulta idóneo para tareasde comunicación rápidas y complejas,en las que el tiempo sea un parámetro

crítico.

2.1.

Modo de operación

Las comunicaciones de PROFIBUSconsisten en un intercambio cíclico dedatos. Cada unidad de campo (slave)intercambia los valores obtenidos y los valores de consigna con elcontrolador programable, un Master de Clase 1 (PLC, controlador), conuna frecuencia establecida

(determinista). Este tipo decomunicación master-slave, en la queel servicio de las unidades de campoestá centralizado y es consecutivo, sedenomina interrogación secuencial( polling).

Además del controlador programablese requiere un sistema de

visualización (Master Clase 2) para elcontrol y funcionamiento del sistema.El Master Clase 2 es responsable delas funciones de puesta en marcha,programación y control de unidadesde campo modernas. Si es necesario,se intercambian datos relacionados, esdecir, que el Master Clase 2 puedeutilizar servicios de comunicaciónacíclica.

Figura 7: Red PROFIBUS con dispositivos Master y slave

Las funciones maestras estánasignadas a este sistema multi-master en una secuencia fija: elprocedimiento de paso de testigo.Este procedimiento consiste en queun mensaje especial, el “testigo”, se transmite de un Master activo alsiguiente dentro de un anillo lógico.

Este tipo de acceso al bus compuestopor procedimientos master- slave y de paso de testigo recibe el nombrede acceso híbrido.



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2.2.

PROFIBUS COMO

“SISTEMA MODULAR”

El diseño de PROFIBUS está basadoen un principio modular debido a lautilización de distintas tecnologías de transmisión, a la versatilidad de suprotocolo de comunicación y a los

numerosos perfiles de aplicaciónposibles. El sistema modular PROFIBUS describe las posibilidades tecnológicas de este tipo de bus decampo como un todo que abarcadiferentes aplicaciones y requisitosespecíficos:

Universalidad horizontal: tecnologíade automatización estándar aptapara distintas aplicaciones y sectores industriales en un únicosistema (ascendente, principal y

descendente),Universalidad vertical: desde elnivel de campo hasta el nivelcorporativo.

Desde un punto de vista tecnológico,la estructura del sistema PROFIBUSse basa en el modelo de referenciaISO (véase también el aparatado1.1.3., Estandarización) y consiste enuna serie de especificaciones de lossiguientes elementos básicos:

Tecnología de transmisión

Definición y descripción del hardware(sistema físico de transmisión)

Medio de transmisión: cobre, cablede fibra óptica o guía de ondas,radiofrecuencia;Nivel de señal: RS-485, MBP;Topología: lineal, modular, enestrella; Velocidad de transmisión: tasa debaudios (variable y fija).

Tecnología de comunicación

Definición del protocolo PROFIBUSDP en función del tipo decomunicación que se establece entrelos usuarios del bus, que en este casopueden ser tres:

DP V0: intercambio cíclico de datos(datos de proceso)DP V1 (incluido V0): intercambioacíclico de datos (datos útiles)DP V2 (incluido V1): serviciosadicionales (específicos de la tecnología de actuador).

Perfiles de aplicación

Definiciones de distintos fabricantesde características, prestaciones y comportamiento de los dispositivos,por ejemplo:

Dispositivos PA: definición de lasfunciones y parámetros de losdispositivos de proceso en la tecnología de procesos,PROFIsave: perfil para lasaplicaciones orientadas a laseguridad (SIL),PROFIdrive: definición del

comportamiento del dispositivo y del procedimiento de acceso a losmandos y actuadores.

Figura 8: Sistema modular PROFIBUS



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Tecnología de integraciónDescripción de la integración de lasunidades de campo en los sistemas decontrol de procesos y lasherramientas de configuración:

GSD (obligatorio): hoja de datoselectrónicos (comunicación cíclica),EDD (opcional): descripción textual

de los dispositivos (comunicaciónacíclica),DTM/FDT (opcional): sistemaoperativo del dispositivo(comunicación acíclica a través de lainterfaz normalizada FDT).

Elementos modulares dePROFIBUSDesde el punto de vista del usuario,del sistema modular PROFIBUS sólose tienen en cuenta los elementosnecesarios para las tareas que se

desea automatizar, es decir:El medio o topología de transmisiónadecuado: sistema de transmisión,El protocolo de clasificaciónnecesario: sistema decomunicación,El perfil (opcional) de aplicación, y Los sistemas de integración dedispositivos obligatorio y opcional:sistema de integración.

Por lo tanto, PROFIBUS se definecomo la combinación de los distintos

puntos focales específicos de unaaplicación que tienen una definiciónpermanente pero que handemostrado ser prácticos enaplicaciones frecuentes. Cada uno delos puntos focales se obtiene a partir de una combinación típica establecida(aunque no obligatoria) de loselementos modulares de dichos grupos especificados. Los siguientesejemplos ilustran esta definición.

PROFIBUS DP

PROFIBUS DP es la variante paraautomatización de la producción, quenormalmente se compone de:

Sistema de transmisión RS-485,Protocolo de comunicaciones DP,con sus clases de clasificación,aunque normalmente se utiliza elDP V0,uno o más perfiles de aplicación típicos de la automatización de laproducción, por ejemplo, sistemasde identificación o PROFIdrive,

sistema de integración GSDúnicamente para comunicacionespuramente cíclicas.

2.3.

Sistemas de

transmisión

RS-485El sistema de transmisión RS-485,sencillo y económico, se aplicaprincipalmente a tareas que requieren

una velocidad de transmisión alta sinseguridad intrínseca. Para ello seutiliza un cable de acero trenzado y apantallado con un par deconductores. La estructura del buspermite acoplar y desacoplar demanera no retroactiva las estacioneso, la puesta en marcha del sistemapaso a paso. En consecuencia, lasampliaciones sucesivas no afectan a lasestaciones que están operativasdentro de los límites definidos.

Topología de red RS-485Todos los dispositivos estánconectados a una estructura de bus(lineal). Es posible seleccionar una velocidad de transmisión entre 9,6Kbit/s y 12 Mbit/s, que se definecomo uniforme para todos losdispositivos durante la puesta enmarcha del sistema. Admite hasta 32usuarios conectados por segmento y la longitud máxima de la líneadepende de la velocidad de transmisión. La tabla 1 muestra esta

correspondencia.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA es la variante dePROFIBUS para automatización deprocesos, que normalmente secompone de:

sistema de transmisión MBP,protocolo de comunicación DP V1,perfil de aplicación de dispositivosPA,

GSD para la transmisión de datoscíclicos, por ejemplo, tecnologíaEDD para la transmisión de datosacíclicos.

Tabla 1: RS-485



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Figura 9: Topología PROFIBUS

Los dos extremos de cada segmentoestán equipados con una terminaciónde bus activa. Para que no seproduzcan perturbaciones en elfuncionamiento, ambas terminacionesdeben recibir un alimentacióneléctrica constante.

En el caso de que existan más de 32estaciones o de que se amplíe laextensión de la red, se deben utilizar repetidores para conectar segmentos

de bus individuales. No obstante, sepueden conectar como máximo 126dispositivos (master o slave) al bus(espacio específico de direcciones: 0-125)

MBPEl sistema de transmisión MBP( Manchester Coded, Bus Powered,anteriormente “IEC 61158-2 Capafísica”) puede utilizarse enaplicaciones de automatización deprocesos que requieran un bus paradispositivos intrínsecamente seguros.El cableado sigue un principio de doshilos, lo que significa que tanto lacomunicación del bus como laalimentación eléctrica de las unidadesde campo utilizan un par de hilos trenzados, el cable del bus. Elconcepto de bus intrínsecamenteseguro (FISCO, en sus siglas en inglés; véase el siguiente apartado)desarrollado específicamente para lainterconexión de dispositivos de busde campo intrínsecamente seguros,

simplifica considerablemente el

diseño e instalación de una estructurade bus en comparación con elprocedimiento que se utilizabaanteriormente.

Topología de red MBPMBP utiliza una transmisión sincrónicacon una velocidad estable de 31,25kbit/s, y el sistema de codificaciónManchestser-II.

En general, admite topologías lineales,

lineales con ramales o en estrella,además de la posibilidad decombinarlas todas. Debe tenerse encuenta que los ramales no puedensuperar 30 m de longitud enaplicaciones intrínsecamente seguras.La longitud máxima por segmento esde 1.900 m, aunque depende del áreade aplicación (grupo de explosiones y categoría) y de la sección transversalde la línea. En una aplicación típica,con una instrumentación con clase deprotección EEx ia/ib IIC, la longitudmáxima del cable sería deaproximadamente 1.000 m.

El número de usuarios que puedenconectarse a un segmento estálimitado a 32. Sin embargo, lalimitación viene impuesta por el tipode protección elegida, situándosenormalmente entre 6 y 9 dispositivosen el caso de aplicacionesintrínsecamente seguras. Comomedio de transmisión se utiliza uncable de dos hilos apantallado. Elcable principal del bus lleva una

terminación de línea pasiva en ambos

extremos. La terminación del bus seencuentra permanentementeintegrada en el acoplador delsegmento o en el enlace. La conexiónde unidades de campo con polaridadinversa al sistema MBP no afecta alfuncionamiento del bus ya que,normalmente, estos dispositivos soncapaces de detectar automáticamentela polaridad.

Información adicional sobre elcableado para MBP

Normalmente, el uso del sistema de transmisión intrínsecamente seguroMBP está restringido a subsegmentosespecíficos (unidades de campo enzonas potencialmente explosivas) deun sistema, que después se conectana otro segmento RS-485 medianteconectores de segmentos o enlaces(Figura 8).

Los conectores de segmentos sonconvertidores de señales que adaptanlas señales RS-485 a los niveles deseñal MBP y viceversa y que, desde elpunto de vista del protocolo de bus,son transparentes. Por el contrario,los enlaces tienen su propia lógica.Trazan el mapa de todas las unidadesde campo conectadas al segmentoMBP ascendente como si fuese unúnico dispositivo esclavo delsegmento RS-485, y actúa como undispositivo master en sentidodescendente.



20

MBP RS-485 RS-485-IS Fibra óptica

Transmisión de datos Digital, codificaciónManchester de bit síncrono

Digital, señales diferenciales aRS-485

NRZ

Digital, señales diferenciales aRS-485

NRZ

ÓpticaDigital

NRZ

Velocidad de transmisión 31,25 kbit/s 9,6 a 12,000 kbit/s 9,5 a 1.500 kbit/s 9,5 a 12.000 kbit/s

Integridad de los datos Sincronización inicial,delimitadores de inicio y finalización a prueba de fallos

HD = 4, bit de paridad,delimitadores de inicio y finalización



Tipos de protección Seguridad intrínseca (EEx ia/ib) Ninguno Seguridad intrínseca (EEx ia/ib) Ninguno

Topología Lineal y en árbol, también combinadacon terminaciones

Lineal con terminación Lineal con terminación Tipología de estrella y de anilloPosible tipología lineal

Alimentación eléctricaremota

Opcionalmente a través de loshilos de señal

Posible a través de los hilos deseñal

Posible a través de los hilos deseñal

Posible a través de una líneahíbrida

Cable Trenzado, apantalladolínea de dos hilos

Trenzado, apantalladolínea de dos hiloscable tipo A

Trenzado, apantalladolínea de dos hiloscable tipo A

Fibra de vidrio multimodal y demodo único,fibra plástica de PVC

Número de usuarios Hasta 32 usuarios por segmento. 136 como máximoen la red

Hasta 32 usuarios por segmento sin repetidor.

Máximo 126 por redHasta 32 usuarios por segmento. 136 como máximoen la red

Máximo de 26 usuarios por red

Número de repetidores Máximo 4 Máx. 4 con regeneración deseñal

Máx. 9 con regeneración deseñal

Ilimitado con regeneración deseñal (en función del tiempo depropagación de la señal)

Tabla 2: Sistemas de transmisión PROFIBUS

El modelo FISCO

El modelo FISCO (concepto de bus decampo intrínsecamente seguro) suponeuna importante simplificación en laplanificación, el cableado y la ampliaciónde las redes PROFIBUS en zonaspotencialmente explosivas. Este modelofue desarrollado en Alemania por elPhysikalisch Technische Bundesanstalt

(Laboratorio nacional de Estandarización– PTB) y hoy en día sigue estandoreconocido, incluso a nivel internacional,como el modelo básico defuncionamiento de buses de campo enzonas potencialmente explosivas.

Si se utilizan dispositivos conhomologación FISCO no sólo esposible operar varios dispositivos enuna misma línea, sino que tambiénpueden sustituirse, incluso en plenofuncionamiento, por dispositivos deotros fabricantes, o realizarseampliaciones de la red. Todo ello sinnecesidad de cálculos complejos y sin

un una certificación del sistema. Estosignifica dispositivos plug & play parazonas potencialmente explosivas. Lo

único que hay que tener en cuentason las Normas para seleccionar lasfuentes de alimentación eléctrica, lalongitud de la línea y las terminacionesdel bus. La transmisión conforme almodelo MBP y FISCO aplica lossiguientes principios:

Todos los dispositivos deben contar con homologación FISCO.En cada segmento sólo hay unafuente de entrada: el conector desegmento o enlace.Cada unidad de campo consume uncorriente constante básica de almenos 10 mA.La longitud de cable no puede ser superior a 1.000 m (tipo deprotección i, categoría a) o 1.900 m(tipo de protección i, categoría b).Todas las combinaciones entrefuentes de alimentación y unidadesde campo deben garantizar que las variables de entrada permitidaspara cada unidad de campo (Ui, Ii, y

Pi) sean superiores a las variablesde salida máximas (U0, I0 y P0) dela fuente de alimentación que

pueden producirse y estánpermitidas en caso de fallo.

Además, y por razones relacionadasde fiabilidad operativa, debe garantizarse que todas las unidades decampo dispongan de una alimentacióneléctrica adecuada. La suma delconsumo de corriente de todas lasunidades de campo y del valor FDEdebe situarse por debajo de lacorriente de alimentación máxima dela unidad de alimentación (conector oenlace), para lo cual y en caso dedistintas unidades de alimentación,debe considerarse una corrientesuperior a 9 mA para la modulaciónde la señal de los datos.

El valor FDE (del inglés Fault

Disconnection Equipment) garantizaque, incluso en el caso de que seproduzca un cortocircuito en unaunidad, no se interrumpirá lacomunicación de todo el segmento.

En los cálculos, debe tenerse encuenta el valor de la unidad de campocon el máximo valor FDE.



21

RS-485-ISLos usuarios han mostrado un graninterés por aplicar RS-485 y su alta velocidad de transmisión en zonaspotencialmente explosivas. Laasociación PROFIBUS International seha puesto manos a la obra y haelaborado una guía sobre planificaciónde proyectos basados en soluciones

RS-485 intrínsecamente seguras, conintercambiabilidad sencilla dedispositivos. Las investigaciones encurso realizadas por el laboratorio deensayos permiten avanzar que, al igualque en el caso de la versión estándar,en un circuito de bus intrínsecamenteseguro se pueden conectar hasta 32usuarios.

Guías de onda ópticasEn ciertas condiciones, los buses de

campo con sistemas de transmisiónpor cable tienen serias limitaciones,por ejemplo en entornos sometidos afuertes interferencias o en distanciasespecialmente grandes. En estoscasos, es posible recurrir a la transmisión óptica con guías de ondaópticas.

Debido a las características de la transmisión, las topologías típicas sonen estrella y en anillo, aunque tambiénes posible la topología lineal. En elcaso más sencillo, la implantación de

una red de guía de onda óptica serealiza utilizando un transductor electro-óptico conectado aldispositivo a través de una interfazRS-485, así como a la guía de ondaóptica. De este modo también resultaposible conmutar entre transmisiónRS-485 y por guía de onda óptica,dependiendo de la situación.

2.4.

Sistema decomunicaciones :el protocolo

PROFIBUS DP

El protocolo de comunicacionesPROFIBUS DP (periféricosdescentralizados) está pensado para elintercambio rápido de datos en el

nivel de campo. Es allí donde loscontroladores programables, tipoPLC, PC o sistemas de control deprocesos, se comunican a través deuna conexión en serie rápida con lasunidades de campo distribuidas, por ejemplo, de E/S, controladores oactuadores, válvulas, transductores oanalizadores. El intercambio de datosentre las unidades se efectúaprincipalmente de manera cíclica. Lasfunciones básicas DP (clasificación DP V0) definen las funciones de

comunicación necesarias.

Además de estas funciones básicas,DP se ha ido enriqueciendo gradualmente con funcionesespeciales adaptadas a los requisitosespecíficos de las distintas zonas deaplicación, y hoy en día se encuentradisponible en tres categorías: DP V0,DP V1 y DP V2, cada una de ellasenfocada a una función específica.Esta clasificación refleja ante todo lasecuencia temporal del trabajo deespecificación, consecuencia de lasexigencias cada vez mayoresimpuestas por las aplicaciones. Lasclasificaciones V0 y V1 incluyen tanto

“características” (obligatorias para laimplementación) como opciones; por contra, la clasificación V2 sóloespecifica opciones. El contenido másimportante de las tres clasificacioneses el siguiente:

DP VOPosibilita las funciones básicas del DP,

es decir, intercambios de datoscíclicos y diagnosis específica deestaciones, módulos y canales.

DP V1Ofrece suplementos adaptados a laautomatización de procesos,principalmente el intercambio acíclicode datos para la programación, elfuncionamiento, la observación y larecuperación en caso de alarma deunidades de campo inteligentes, junto

con el intercambio cíclico de datosútiles. Permite el acceso en línea a losusuarios del bus medianteherramientas técnicas. Además, DP V1 incluye alarmas como, por ejemplo, las de estado, deactualización y alarmas específicas defabricantes.

DP V2Suplementos adicionales adaptadossobre todo a los requisitos de la tecnología de actuador. Por sufuncionalidad adicional, DP V2 también puede utilizarse como un busde mando para supervisar secuencias

Figura 10: Funcionalidad de lascategorías de PROFIBUS DP



22

rápidas de movimiento en ejes demando. Entre otros servicios, incluyelos siguientes:

Comunicación esclavo-esclavo(DXB). Esta función permite lacomunicación directa y, por lo tanto, más rápida entre dispositivosesclavos mediante emisión sin pasar

por el master.Modo isócrono. Esta funciónpermite efectuar un control dereloj síncrono en los dispositivosesclavos y masters,independientemente de la carga delbus.Control de reloj. Sincroniza todoslos usuarios del bus con la hora delsistema.

2.5.

Perfiles de aplicación

Los perfiles son especificacionesdefinidas por los fabricantes y usuariossobre las características concretas, lasfunciones y el comportamiento de losdispositivos y sistemas. El objetivo delas especificaciones de los perfiles esque se utilicen dispositivos y sistemasque pertenezcan a una misma familiade perfiles basados en un diseño“compatible con el perfil”, en lainteroperabilidad de un bus y, hastacierto punto, en la intercambiabilidad.Los perfiles ofrecen recursos decontrol y de integración (tecnología)para las aplicaciones y las cuestionesespeciales específicas de las unidadesde campo. Los más importantes sonlos siguientes:

Dispositivos PA El perfil de dispositivos PA definebloques de parámetros y de funcionespara las unidades de campo de laautomatización de procesos, por

ejemplo, posicionadores digitales, transmisores y cajas de E/S. Permitenla interoperabilidad y el intercambio

de unidades de campo de distintosfabricantes (intercambiabilidad). Elperfil de los dispositivos PA estádisponible en la versión 3.0.

PROFIsafePROFIsafe define cómo se produceuna comunicación fiable entre los

dispositivos relacionados con laseguridad (botones de parada deemergencia, indicadores luminosos,

protección contra exceso de llenado,etc.) y los controles de seguridad a través de PROFIBUS permitiendo suuso en tareas de automatizaciónrelacionadas con la seguridad hasta lacategoría 4, conforme a las NormasEN954, AK6 o SIL3 (Safety Integrity

Level). Permite una comunicaciónsegura a través de un perfil, es decir,

mediante un formato de datos útilesespecial y un protocolo de alto nivelespecial.

Tabla 3: Perfiles de aplicación(específicos) Denominación Contenido del perfil Estado actual de

la Directiva PUO

PROFIdrive Especifica el comportamiento de los

dispositivos y los procedimientos de acceso alos datos de los mandos y actuadoreseléctricos de velocidad variable conPROFIBUS.

Dispositivos PA Detalla las características de los dispositivosde ingeniería de procesos para laautomatización de procesos con PROFIBUS.

Robots/NC Describe el modo en que PROFIBUScontrola los robots manipuladores y demontaje.

Dispositivos de panel Especifica la conexión de dispositivosfuncionales sencillos y los dispositivos deobservación (HMI) con componentes de

automatización de nivel superior.

Codificador Describe el acoplamiento de loscodificadores de rotación, angulares y lineales con resolución de giro único omúltiple.

Transmisión de energíamediante fluidos

Especifica el control de mandos y actuadoreshidráulicos mediante PROFIBUS. Encolaboración con VDMA.

SEMI Características de los dispositivos empleadosen fabricación de semiconductores conPROFIBUS (protocolo SEMI).

Equipos deconmutación de baja

tensión

Describe el intercambio de datos dedispositivos de conmutación de baja tensión

(conmutadores, interruptores, arrancadoresde motores, etc.) con PROFIBUS.

Dosificación / Pesaje Especifica la utilización e los sistemas depesaje y dosificación con PROFIBUS DP.

Sistemas deidentificación

Describe la comunicación entre los distintosdispositivos de identificación (código debarras y transpondedores.

Bombas para líquidos Define el uso de bombas para líquidos conPROFIBUS DP. En cooperación con VDMA.

E/S remotas paradispositivos PA

Debido al lugar especial que ocupan enrelación con el funcionamiento del bus, las E/S remotas disponen de un modelo de

dispositivo diferente y de tipos de datosdistintos en comparación con los dispositivosPROFIBUS PA.

V2 3.072 V3 3.172

V3.0 3.042

V1.0 3.052

V1.0D 3.082

V1.1 3.062

V1.5 3.122

3.152

3.122

3.162

3.142

3.172

3.132



23

Figura 11: Sistemas de integración PROFIBUS

HART con PROFIBUS DPEn vista del gran número dedispositivos HART instalados en elcampo, su integración con lossistemas PROFIBUS existentes onuevos es una prioridad para lamayoría de usuarios. El perfil HARTcon PROFIBUS DP ofrece unasolución abierta a esta problemática.

PROFIdriveEl perfil PROFIdrive define el

comportamiento del dispositivo y losprocedimientos de acceso a los datosde las unidades o actuadoreseléctricos de PROFIBUS, desdeconvertidores de frecuencia sencilloshasta los servomandos mássofisticados.

2.6.Sistema deintegración

Las unidades de campo modernasproporcionan una información muy variada y realizan funciones que hastaahora eran exclusivas de los PLC y lossistemas de control de procesos. Por ello, para permitir controles en lazoabierto o que el sistema de control deprocesos efectúe un intercambiofluido de datos cíclicos con las

unidades de campo, es necesariodeclarar (“integrar”) los parámetrosespecíficos y los formatos de datosque utilizarán las unidades de campo.

Los programas operativos para lapuesta en marcha, mantenimiento,ingeniería y programación de estosdispositivos requieren una descripción

detallada y completa de lascaracterísticas del dispositivo. Esdecir, de las funciones y datos de losdispositivos como, por ejemplo, el tipo de aplicación, los parámetros deconfiguración, las unidades demedición, los intervalos de los valores, los valores límite, los valorespor defecto, etc.

PROFIBUS establece los métodos quepermiten normalizar la gestión de losdispositivos con vistas a su

descripción. La gama de servicios deestos métodos se ha optimizado paraincluir tareas específicas, de ahí el usofrecuente del término “integraciónestructurada de dispositivos”.



24

Hoja de datos electrónicos (GSD)La GSD es el “pasaporte” obligatoriode todos los dispositivos PROFIBUS.Contiene las características deldispositivo, información sobre susposibilidades de comunicación y sobrelos valores de diagnosis, entre otros.La GSD basta por sí sola para integrar el intercambio cíclico de variables y

las variables de control entre unaunidad de campo y un controlador programable.

La GSD esuna hoja de datos electrónicosproporcionada por el fabricante deldispositivo,una sencilla descripción de texto delas características del dispositivorelativas a las comunicacionesPROFIBUS,

la descripción básica de cada unode los dispositivos PROFIBUS queel sistema de ingeniería requierepara la configuración de una redPROFIBUS de comunicación cíclicacon el dispositivo master PROFIBUS.

Descripción de dispositivoselectrónicos

(EDD)Por sí sola, la GSD no basta paradescribir las funciones específicas deuna aplicación y los parámetros deunidades de campo complejas. Serequiere un lenguaje más potentepara detallar la configuración,

programación, puesta en marcha,mantenimiento y diagnosis de losdispositivos del sistema. Para ello,PROFIBUS ha desarrollo el lenguajede descripción de dispositivoselectrónicos (EDDL), normalizadomediante la norma IEC 61804-2 y utilizado para la elaboración de lasEDD.

Una EDD es:un texto que describe un

dispositivo con independencia delsistema operativo del sistema deingeniería,la descripción de las funciones decomunicación acíclica deldispositivo, incluidas las

funcionalidades gráficas. Asimismo,contiene información sobre eldispositivo del tipo de datos depedidos, materiales,mantenimiento, etc.,un archivo desarrollado y proporcionado por el fabricante deldispositivo, que se utiliza junto conla GSD,

la base utilizada por el intérpreteEDD para la ejecución y presentación.

El intérprete EDD proporciona losdatos necesarios para una visualización estándar del sistemaoperativo, independientemente deldispositivo o el fabricante. Se podríacomparar con un explorador deInternet que interpreta el códigofuente de una página HTML paramostrarla en la pantalla. En laactualidad, Siemens ofrece unintérprete junto con el administrador de dispositivos de proceso Process

Device Manager (PDM).

Figura 12: Intérprete EDD



25

Gestor de tipos de dispositivo(DTM) e interfaz de las

herramientas de dispositivos decampo A diferencia de las tecnologías GSD y EDD, basadas en descripciones, la tecnología FDT/DTM (del inglés Field

Device Tool y Device Type Manager

respectivamente), es un método

basado en un software de integraciónde dispositivos. DTM es unaaplicación de gestión de dispositivosque se comunica con el sistema deingeniería a través de la interfaz FDT.Estas dos utilidades aportan másflexibilidad y un mayor grado delibertad a la hora de elegir el softwareque se utilizará para la integración dedispositivos a lo largo de todo el ciclode vida del sistema.

Un DTM

es un programa que permite utilizar la funcionalidad (Device DTM) y lasposibilidades de comunicación(Communication DTM) de losdispositivos,aplica la interfaz FDT normalizada(Field Device Tool) a un sistema deingeniería,

es comparable a un controlador deimpresora: puede ejecutarse encualquier aplicación FDT y estáprogramado por el fabricante enbase al dispositivo específico,dispone de una interfaz de usuarioindividual para cada dispositivo,se utiliza junto con la GSD.

La interfaz FDTse trata de una especificación deinterfaz abierta adaptable a distintosfabricantes (a pesar de lo quesugiere su nombre en inglés, no esuna “herramienta”),su finalidad es la integración abierta,mediante los DTM, de unidades decampo de distintos fabricantes enprogramas operativos e, incluso, ensistemas de control de procesos,define la interacción entre los DTM y una interfaz FDT en la

herramienta operativa o sistema deingeniería.

Nota: Parte de la informaciónofrecida sobre PROFIBUS procede dedocumentación publicada por la PUO,(Organización de usuarios dePROFIBUS). Si desea obtener información más detallada, visite www.profibus.com.

Figura 13: Interfaz FDT



26

3. Fieldbus Foundation

El bus de campo Fieldbus Foundationestá adaptado específicamente a lasnecesidades de la automatización deprocesos (por ejemplo, las industriasquímica y petroquímica y la ingenieríade procesos), y tiene el mismoenfoque que PROFIBUS PA.

3.1.

Inteligenciadistribuida

Las funciones de control en lazoabierto y en lazo cerrado seimplementan conjuntamente en loscontroladores y en las unidades decampo; dicho de otro modo: elprograma de aplicación estádistribuido entre los controladores(controles en lazo abierto) y lasunidades de campo inteligentes. Elprograma de aplicación se escribe

combinando bloques funcionales quese ejecutan tanto en los controladorescomo directamente en las unidadesde campo inteligentes que, a su vez,disponen de módulos deprocesamiento de señales analógicas y digitales, como temporizadores,algoritmos de control PID, etc.

Los dispositivos Fieldbus Foundationestán conectados a enlaces H1. Lanorma IEC 61158 describe susespecificaciones físicas (por ejemplo,una velocidad de transmisión de 31,25kbit/s). En septiembre de 2001 seincorporó el modelo FISCO(concepto de bus de campointrínsecamente seguro, véase el

apartado 2.3.) a las especificacionesdel perfil de la capa física de FieldbusFoundation. Con este sistema esposible utilizar aplicacionesintrínsecamente seguras enatmósferas potencialmenteexplosivas.

Para definir la aplicación es posible,aunque no absolutamente necesario,cerrar un lazo de control en un enlaceH1. De este modo, el lazo es capazde, por ejemplo, activarse de manera

independiente o en paralelo a otrasacciones, lo que conlleva unareducción de los tiempos de puestaen marcha. Es posible conectar variossegmentos H1 a una red de altorendimiento HSE (Ethernet de alta velocidad) con una tasa de baudios de100 Mbit/s. Las especificaciones también permiten conectar directamente los dispositivos a la redHSE.

Figura 14: Lazo de controlcompleto basado en FieldbusFoundation



27

Figura 15: Transmisión de datos sincronizada con respecto auna lista de transmisión

3.2.

El control está en lared

A diferencia de las redes PROFIBUS,las redes Fieldbus Foundation norequieren un master de bus de campoexplícito (por ejemplo, un PLC). Eldispositivo master de enlace (Link

Master Device) que actúa comoprogramador activo de enlace (LAS,del inglés Link Active Scheduler) garantiza que los bloques funcionalesse ejecutan siguiendo la secuencia temporal correcta (programación). Elprogramador ajusta previamente elreloj del enlace correspondiente.

Existen tres mecanismos decomunicación entre los distintosenlaces:

Editor / subscriptor Cliente / servidor Distribución de informes

Editor / Subscriptor

La memoria de este mecanismo es de1 a n. En este caso, sólo lainformación relevante más reciente se

encuentra disponible en la red, ya quelos datos nuevos reemplazan a losantiguos. Este tipo de conexión seutiliza en unidades de campo de transferencia de datos cíclicos, por ejemplo, para el intercambio deseñales entre la entrada y la salida delos bloques funcionales.

Cliente / ServidorEl mecanismo cliente / servidor seutiliza en comunicaciones acíclicas 1:1

entre los dispositivos iniciadas por elusuario. Ejemplos típicos son lasfunciones de ajuste de puntos deconsigna, reconocimiento de alarmas, y carga y descarga de archivos deconfiguración.

Distribución de informesLa especificación en sí describe el tipode comunicaciones de la distribuciónde informes. Se utiliza paraintercambiar datos acíclicosorientados a la aplicación en unarelación de 1 a n. Un ejemplo de estemecanismo lo constituyen losinformes de tendencias o las funciones

de registro de alarmas.

Análogamente, la especificación de la tecnología Fieldbus Foundationdescribe tres tipos de dispositivos:

Dispositivos básicos,Dispositivos master de enlace, y Dispositivos de enlace, que admitenun diseño redundante para garantizar una mayor disponibilidad.

A diferencia de los dispositivos

básicos, los dispositivos master deenlace son capaces de asumir el papeldel LAS. Un enlace H1 consta de varios dispositivos básicos y dispositivos master de enlace. Estosúltimos enlazan los segmentos H1individuales al eje vertebral HSEpermitiendo así que la aplicación sedistribuya por los diferentes enlacesH1 (reedición)



28

3.3.

Programador activode enlace (LAS)

El LAS controla el intercambio dedatos cíclicos de enlace de FieldbusFoundation y genera los impulsos delsegmento H1. Para poder desempeñar esta tarea, el LAS recibe

una lista de las velocidades de transmisión de todos los datos cíclicos y la información sobre los tiempos deprocesamiento de los bloquesfuncionales de los dispositivosconectados. Estos tiempos, sumados alos bloques de tiempo adicionalesreservados para la comunicaciónacíclica, determinan el macrociclo(configurable) de la aplicación.

El LAS envía la solicitud de transmisión de los datos de losdispositivos de forma consecutiva acada usuario. A continuación, undispositivo envía su información(valores de salida de los bloquesfuncionales) como un mensaje dedifusión general al bus. El resto de losdispositivos pueden recibir y procesar

estos datos. Además del intercambiode datos cíclicos (comunicacióncíclica), es posible realizar unintercambio de datos acíclicos(comunicación acíclica) con la ayudadel mecanismo editor-subscriptor, por ejemplo, para la lectura y escritura deparámetros. Normalmente, este tipode comunicación recurre almecanismo cliente-servidor. Ladistribución de informes se utilizapara el envío de grandes cantidadesde datos.

El LAS también mantiene una lista,llamada Live List, de todos losdispositivos conectados al bus. Dadoque en cualquier momento es posibleincorporar o quitar dispositivos delbus, esta lista se actualizaautomáticamente. El LAS asume la tarea de sincronización propia del bus y para ello, envía cíclicamente marcas

temporales. Todos los dispositivosdeben disponer de las mismas marcas temporales, ya que constituyenprecisamente la base para la transferencia de datos cíclicos y laejecución de los bloques funcionalesde la aplicación.

Figura 16: Acciones sincronizadas y comunicación no

sincronizada



29

3.4.

La aplicación se

genera a partir debloques funcionales

Como es habitual en la programaciónde PLC, la aplicación estádeterminada por la combinación delos bloques funcionales y por el enlace

de las entradas y salidas. Confrecuencia, el PLC utiliza distintos tipos de buses de campo para, por ejemplo, conectar las señales deentradas y salidas, los datosprocedentes de unidades de campointeligentes conectadas a sistemasPROFIBUS, HART, o los sistemas AS-ia sus propios bloques funcionales.

El bloque funcional específico “Bloquefuncional flexible” (FFB, tambiéndenominado bloque funcional definido

por el usuario) puede utilizarse paraconectar la lógica de procesamiento,es decir, los bloques funcionales delPLC, a los bloques funcionales delsistema Fieldbus Foundation. Existendos tipos de bloques: por un lado, losFFB preconfigurados con un número y tipo estipulados de parámetros deentrada y salida, en los que sólo esposible programar el algoritmo. Por otro, los FFB completamenteprogramables, que se utilizan enaplicaciones complejas ya quepermiten tanto la configuración de

distintos parámetros y tipos deentrada y salida como la configuraciónde algoritmos. Es decir, permiten

integrar distintas estrategias decontrol, como el control de laadquisición de datos, elprocesamiento por lotes, loscontroles secuenciales del PLC, la gestión de quemadores, el controlcoordinado de unidades y actuadores, y las interfaces de E/S incluidos los gateways a otras redes de dispositivos

de la instalación.

Este tipo de aplicación por bloquesfuncionales se utiliza en las dos variantes de la tecnología FieldbusFoundation, la H1 y la HSE.

3.5.

Descripción eintegración de los

dispositivos de busde campo

El objetivo de las descripciones dedispositivos consiste en ofrecer unadescripción transparente de lafuncionalidad de una unidad decampo. Describen los parámetros delos bloques funcionales de losdispositivos asociados además de garantizar la existencia de textos deayuda y de relaciones entre losparámetros. El contenido de lasdescripciones de objetos se inserta enlínea y se archiva en el diccionario deobjetos (OD).

Los datos sólo están disponibles una vez que se han combinado los OD enlos dispositivos de campo virtuales(VFD, del inglés Virtual Field Devices). Así, los VFD constituyen la visualización de los datos locales deldispositivo. Es posible acceder enlínea a la funcionalidad real de undispositivo, por ejemplo, el número

de veces que puede generarse paraun bloque funcional o, sin necesidadde conectarse a la red, consultar losarchivos que incluyen esafuncionalidad. La herramienta deconfiguración lee esta información y ofrece el entorno de programación típico para la definición de laaplicación.

Nota: Parte de la informaciónanterior sobre Fieldbus Foundationprocede de publicaciones de Martina

Walzer.



30

4. Ethernet

Hoy en día, Ethernet Industrial es unode los temas de debate másrecurrentes de la ingeniera deautomatización y procesos: ¿acabarásustituyendo Ethernet a los buses decampo tradicionales o sólo loscomplementará?

En realidad, Ethernet no está

diseñado para establecer una red enel nivel de campo. Para ello existenexcelentes buses de campo con undiseño optimizado adaptado a losrequisitos propios de lascomunicaciones de campo. Entonces,¿por qué existe una demanda tanimportante de Ethernet Industrial? Lasrazones son las siguientes:

Costes reducidos y ampliaaceptaciónEthernet es un protocolo

ampliamente aceptado que cuentacon el apoyo de la IEEE y de loscomités internacionales deEstandarización. Además, Ethernetcuenta con una importante difusiónen aplicaciones ofimáticas.

VelocidadLos últimos avances en tecnologíaEthernet incluyen Fast Ethernet y Gigabit Ethernet. Fast Ethernet (100Mbit/s) es actualmente una tecnología de vanguardia. GigabitEthernet, con sus 1000 Mbit/s, seconsidera la tecnología del futuro.

Integración con Internet/ IntranetTodas las redes Ethernet instaladas soncompatibles con protocolos decomunicaciones que implican unasofisticada transferencia de datos y lascaracterísticas propias de laadministración de redes. El másextendido es el protocolo TCP/IP, debidoa sus posibilidades de conexión a Internet y a intranets corporativas. Las “islas” decontrol son, por lo tanto, una reliquia delpasado. Ethernet permite implantar una

comunicación universal desde el nivel decampo hasta el nivel de gestión, e inclusoabarcar todo el mundo.

4.1.

Modo de operación

Originalmente, Ethernet se basaba enel procedimiento CSMA/CD (delinglés Carrier Sense Múltiple Access/

Collision Detection), lo que implicaba lanecesidad de que el usuario quedeseaba enviar algo observase la red einiciase el envío cuando ésta estuvieselibre. Podía ocurrir que varios usuariosdesearan iniciar un envíosimultáneamente, si todosconsideraban que la red estaba libre.Cuando se detectaba esta colisión, los

usuarios se veían obligados a detener la transmisión y volver a intentarlo trasun tiempo de espera controlado demanera aleatoria, lo que contribuía aevitar otra futura colisión con unelevado grado de probabilidad. Este tipo de acceso tiene un principio nodeterminista que, en el mejor de loscasos, permite obtener estadísticassobre las opciones de acceso a la red.Con estos antecedentes, Ethernetadquirió fama de resultar inadecuadopara aplicaciones en tiempo real

(véase también el apartado 4.2.Capacidad en tiempo real).

Topología

Estructura linealRaras veces se utiliza debido a que,en caso de fallo de un elemento deconexión o enlace, se interrumpe lacomunicación entre usuarios oequipos individuales.Estructura en estrellaEsta topología está mucho másextendida pero debe tenerse encuenta que en caso de fallo delelemento de conexión central(switch) se interrumpe lacomunicación en red. Esteinconveniente sólo puede

eliminarse mediante un diseñoredundante del elemento deconexión central.Estructura en anilloEsta estructura se utiliza confrecuencia para obtener una mayor disponibilidad. Desde 1990, con laaparición de la norma IEEE 802.1D,denominada “árbol de expansión”,esta estructura puede aplicarse enla conexión de enlacesredundantes.

Figura 17: Colisión en la comunicación Ethernet



31

4.2.

Capacidad en tiempo

real

Si el sistema de comunicacionessatisface los requisitos temporales deuna aplicación específica, se consideraque las comunicaciones son en tiemporeal (desde el punto de vista de dicha

aplicación). En ese caso, se entiendeque los mensajes llegarán en una ventana de tiempo específica y, por lo tanto, que la aplicación puedecontrolarse con una precisiónadecuada (tiempo real flexible). Por otro lado, si se requiere que lascomunicaciones esténobligatoriamente garantizadas y quese realicen en un instante específicopreciso, se habla de tiempo realestricto.

A continuación se demuestra que,incluso hoy en día, Ethernet puede garantizar un tiempo de propagaciónmáximo y, en ese sentido,considerarse determinista.

Probabilidad de colisiónSi se produce poco intercambio dedatos en la red, la probabilidad decolisión es muy baja. No obstante,esta probabilidad aumentaexponencialmente con el incrementodel intercambio de datos. Muchos

enfoques asumen que con unautilización de la red inferior al 10% sepueden evitar las colisiones. Sinembargo, el problema reside en que,por un lado y de todos modos, sepueden producir colisiones aunque laprobabilidad sea muy pequeña, y por otro, que el ancho de banda utilizadopor Ethernet sigue siendo muy bajo.Esta forma de resolver el problemano representa en absoluto unamanera adecuada de adaptarse a losrequisitos de la automatización.

Segmentación mediante

switchesLa segmentación, es decir, dividir lasredes mediante switches, constituyeun enfoque totalmente diferente yaque permite evitar por completo lascolisiones. Cada usuario de la red seconecta a través de un switch, esdecir, sólo existen conexiones casipunto a punto, que se denominan“dominios de colisión”.Independientemente del coste, unaspecto fundamental es que losswitches son inteligentes, analizan lospaquetes de datos entrantes y los

direccionan exclusivamente de lamanera estipulada. De este modo seconsigue una latencia mucho mayor que con los concentradores purosque, además, están sujetos afluctuaciones que se traducen endesviaciones temporales pulsadas.

Organización de las

comunicacionesEl intercambio de datos entre lasestaciones se organiza en base al tiempo, para evitar así las colisiones y hacer el mejor uso posible del anchode banda Ethernet existente.

Figura 18: Topologías con comunicaciones Ethernet

Figura 19: Switch Ethernet



32

Procedimiento de la ventana detiempoComunicación cien por ciensíncrona, con ventanas de tiempoestipuladas y con una ventana de tiempo fija para cada elemento deinformación y para cada dispositivo.La comunicación asíncrona como,por ejemplo, la TCP/IP, no es

posible en este caso porque, deserlo, no se podrían garantizar los tiempos de muestreo. Este tipo dered debe independizarse totalmente, ya que no permiteningún tipo de intercambio dedatos asíncrono.Sincronización temporalComunicación síncrona y asíncronaque detecta y compensa lasdesviaciones. Asigna un paquete dedatos a un instante y permite lacomunicación TCP/IP. El principioen el que se basa esta soluciónEthernet-TCP/IP es unprocedimiento de sincronización derelojes. Los datos útiles se transfieren de manera asíncronaimprimiéndoles una marca de tiempo. Por su parte, estos datos sesincronizan con el instante demuestreo relevante en base al tiempo sincronizado.

4.3.

Normas de

automatización

La disponibilidad de soluciones en tiempo real resultará crucial para queEthernet gane aceptación en el sector de la automatización. Actualmente,este requisito está contemplado en

cinco protocolos, algunos de loscuales se encuentran recogidos bajo elparaguas de la asociación IAONA. A continuación se describen losprotocolos:

PROFInet(asociación de usuarios dePROFIBUS)Powerlink (grupo empresarial: B&R,Hirschmann, Lenze, Kuka, ZHW)Ehternet/IP

(ODVA)IDA (asociación de usuarios de IDA)HSE(Fieldbus Foundation)

4.3.1. PROFInetPROFInet se desarrolló con elobjetivo de favorecer un proceso deconvergencia entre la automatizaciónindustrial y la plataforma de tecnología de la información de gestión corporativa y redes globalesde las empresas. PROFInet se aplica alos sistemas de automatización

distribuida basados en Ethernet queintegran los sistemas de bus de campoexistentes, por ejemplo PROFIBUS,sin modificarlos.

PROFInet

Es una solución de automatizacióndistribuida: el modelo decomponentes PROFInet divide elsistema general en módulos tecnológicos.El modelo de E/S de PROFInet

contribuye a la integración deperiféricos sencillos distribuidos. Eneste caso se mantiene la visualización de datos de entrada y salida de PROFIBUS.PROFInet Visualización de componentes Visualización de datos de E/S

Figura 20: PROFInet



33

Dependiendo de los requisitosconcretos, PROFInet ofrece tresmodelos de comunicación condistintas prestaciones:

Modelo TCP/IP y DCOM paraaplicaciones en las que el tiempo noes crítico,Tiempo real flexible (SRT, del inglés

Soft Real Time) para aplicaciones típicas de automatización en tiemporeal (ciclo de tiempo de 10 ms),Tiempo real isócrono (IRT) paraaplicaciones de control demovimiento (ciclos de 1 ms).

La aceptación de PROFInet en elmercado depende, entre otras cosas,de si los sistemas de bus de campoexistentes pueden o no ampliarse conPROFInet sin incurrir en grandescostes. Los sistemas de bus de campo

(PROFIBUS, por ejemplo) puedenintegrarse de dos formas distintas(Figura 21).

Integración de unidades de busde campo a través de proxies:

cada unidad de campo representaun componente PROFInetindependiente cuya comunicación

con otros componentes seconfigura mediante el editor deconexiones de PROFInet. En estecaso, el proxy representa a todaslas unidades de campo de lacomunicación Ethernet.Integración de aplicaciones debus de campo: el segmento de un

bus de campo representa uncomponente de PROFInetindependiente y cuyo proxy (por ejemplo, un control) incluye unainterfaz PROFInet. De este modose dispone de todas las funcionesdel bus de campo subordinadocomo si se tratase de uncomponente de Ethernet.

Modelo de componentesNormalmente, los sistemas secomponen de varias subunidades que,en tanto que módulos tecnológicos,funcionan de manera bastanteautónoma y se coordinan entre sí mediante un número gestionable deseñales de sincronización, control de

secuencia e intercambio deinformación.

El modelo de componentes dePROFInet se basa en este tipo demódulos tecnológicos compuestos deuna combinación de sistemasmecánicos, electrónicos y programasde usuario, es decir, las partes propiasde una unidad inteligente (véase laFigura 22).

Externamente, la interfaz delcomponente tecnológico se define de

modo que pueda comunicarse conotros componentes pertenecientes alsistema distribuido. Desde la interfazsólo se puede acceder a las variablesnecesarias para interactuar con otroscomponentes. En el caso de laingeniería de sistemas, lacomunicación entre los componentes y sus dispositivos está definida por lainterconexión entre las interfaces delos componentes y la aplicaciónespecífica.

Figura 21: Arquitectura PROFInet

Figura 22: Visualización de componentes



34

Los componentes PROFInet generados se interconectan con unaaplicación a través del editor deconexiones de PROFInet, con sólopulsar con el ratón en una librería.Esta interconexión sustituye ladificultosa programación de lasrelaciones de comunicación por unasencilla configuración gráfica.

PROFInet I/OEl modelo de componentes PROFInetresulta adecuado para unidades decampo inteligentes y controladoresprogramables. Al igual que conPROFIBUS, la visualización de lasentradas y salidas de PROFINETpermite acceder a la descripción delas unidades de campo, con lo que,además, se integran los periféricosdistribuidos en PROFInet. La principalfunción de esta integración es que el

programa usuario PLC procese losdatos de entrada y salida de lasunidades de campo distribuidas.

PROFInet I/O ofrece elementos deprotocolo para las funcionessiguientes:

Transmisión cíclica de datosproductivosTransmisión acíclica de alarmasTransmisión acíclica de datos deproceso y de diagnóstico

La definición de PROFInet I/O se basa

en la norma IEC 61158 de modelos dedispositivos. Esta especificación admitelos siguientes requisitos: conversiónsencilla de un dispositivo PROFIBUSDP contemporáneo (master o slave) aun dispositivo PROFInet I/O(controlador de E/S o dispositivo de E/S) y, siempre que sea posible,manteniendo la misma visualización delos dispositivos de E/S que la disponibleen la actualidad con dispositivosesclavos de PROFIBUS DP (desde elpunto de vista técnico, HMI, programa

de usuario, servidor OPC...).

Comunicación en tiempo realTiempo real flexible (SRT). Parapoder satisfacer las exigencias de tiempo real de la automatización en tiempos de ciclo inferiores a 10 ms, la versión 2 de PROFInet especificó uncanal de comunicaciones en tiemporeal optimizado basado en Ethernet(Capa 2). Esta solución reduce los

tiempos de ejecución de la pila decomunicación y mejora el rendimientoen lo que se refiere a la velocidad deactualización de los datos deautomatización.

El tiempo real isócrono (IRT) estádisponible en la versión 3 dePROFInet. PROFInet responderá así alos requisitos de tiempo real estrictode las aplicaciones de control demovimiento (150 ejes con tiempos deciclo de 1 ms y pulsaciones de 1 µs).

4.3.2 PowerlinkEl objetivo del desarrollo de EthernetPowerlink consistió en aplicar la tecnología Ethernet estándar a laingeniería de automatización, encondiciones de tiempo real adversas. Además de utilizar los componentescomercialmente disponibles y de garantizar un intercambio de datos transparente en todos los niveles dered, se pretendía garantizar unarespuesta predecible en el tiempopara las comunicaciones entre las

diferentes secciones del sistema.

El concepto consiste en conectar todos los dispositivos a la red, desdeel control en lazo abierto hasta lossistemas de control y actuador altamente dinámicos, pasando por elnivel de entradas y salidas, medianteuna conexión Ethernet estándar encondiciones de tiempo críticas oconvencionales. En ambos casos debeexistir compatibilidad con los serviciosde Internet más extendidos, como

navegadores o intercambio dearchivos vía ftp.

ImplementaciónEl uso deseado de Ethernet Powerlink en la automatización de equipos y sistemas permite considerar elintercambio de datos prioritarios enuna red local de manera aislada. Laconexión a la red empresarial tradicional puede realizarse medianteun puente. Con esta separación se

evitan colisiones imprevisibles condispositivos que no disponen deEthernet Powerlink. En los casos enlos que se opera con un tiempo realreducido, los dispositivos EthernetPowerlink también pueden funcionar en red sin esta separación.

Protocolo

El intercambio de datos se organizade manera estricta medianteprocedimientos de ventanas

temporales oSlot Communication

Network Management (SCNM).

Las pilas de comunicación delprotocolo TCP/UDP/IP se sustituyenpor las pilas en tiempo real dePowerlink. Una de las estaciones de lared Ethernet Powerlink asume lafunción de administrador, controlandolas comunicaciones y determina lahora de reloj para la sincronización de todos los usuarios. El resto de lasestaciones (controladores) sólopueden realizar envíos si reciben

autorización del administrador. Todaslas demás estaciones pueden recibir los datos (emisión).

El intercambio de datos en la red serealiza de manera deterministamediante ciclos isócronos. Eladministrador puede configurar el tiempo del ciclo.

Con la SCNM, el número de usuariosque como máximo puedenconectarse a la red Ethernet



35

Powerlink depende del tiempo deciclo establecido. No obstante, nosuele ser necesario que todos losusuarios envíen datos prioritarios encada ciclo. Por ejemplo, en el caso deuna conexión controlador/actuador, eleje master transmite las variables deposición y referencia de cada cicloque, normalmente, serán recibidas

por un eje esclavo que sóloocasionalmente necesitará enviar suspropia información de estado. Por lo tanto, en Ethernet Powerlink sedefinen dos tipos de usuarios:

Clase 1, cíclico: el usuario realiza unenvío en cada ciclo,Clase 2, preescalado: el usuariorealiza un envío cada n ciclos. Esposible programar el númeromáximo de intervalos de clase 2por ciclo que está condicionado por

el ciclo de tiempo y el número deestaciones de clase 1. Por estemotivo, el resultado es un ciclo“preescalado”.

Ethernet Powerlink en unsistema conectado en red a

través de InternetEl uso de Ethernet en laautomatización tiene como principalfinalidad aportar flexibilidad y comunicación universal desde el nivelde coordinación al de E/S, sinlimitaciones geográficas o de sistema

y mediante el uso del protocolo deInternet (IP). La implementación deEthernet Powerlink también respondea los siguientes requisitos:

comunicación cíclica y acíclicamediante Ethernet Powerlink transmisión y recepción transparentes de la parte acíclica delas tramas estándar de Ethernet, demodo que todos los protocolos y aplicaciones de alto nivel, comoTCP o UDP puedan utilizarlo sin

modificaciones. Además, puede

utilizarse una estación EthernetPowerlink a través de un redEthernet convencional mediante lamisma conexión en el modo básicode Ethernet. Esto resulta útil en elcaso de aplicaciones no prioritarias,como la programación, la asignaciónde parámetros y las pruebas de losdispositivos. Actualmente se está trabajando en un modo EthernetPowerlink adaptado a condicionesde tiempo real menos exigentes.

Topologías

En el caso de Ethernet Powerlink, esposible aplicar las mismas topologíasque con Fast Ethernet, es decir, unmáximo de 100 m para la longitud delos segmentos y cable deinterconexión Cat. 5. También esposible utilizar guías de ondas ópticas.

Las topologías de red se crean con laayuda de concentradores. No serequiere detección de colisiones, yaque en una red Ethernet Powerlink nose producen, y si los concentradoresse instalan en cascada no hay ningún tipo de restricción en la topología.

Ethernet Powerlink específica unmáximo de diez concentradores enuna ruta de comunicación.Normalmente, las unidades de campodisponen de un concentrador

integrado que simplifica la estructura.

Uso y Estandarización

El hecho de que Ethernet puedautilizarse incluso en condiciones de tiempo real adversas ha quedadodemostrado en varias aplicacionesindustriales que abarcan desdemáquinas de moldeo por inyección de tres ejes y ciclos de 400 µs, amáquinas empaquetadoras de 19 ejes y ciclos de 800 µs, pasando por instalaciones a gran escala quesincronizan 50 ejes y 50 estaciones deE/S con ciclos de 2,4 ms. La utilidadde los nuevos protocolos decomunicación sólo se pondrá demanifiesto en la medida en que selleven a la práctica; por esta razónB&R (Bernecker + Rainer) hapublicado el código fuente delprotocolo Ethernet Powerlink.Instituciones independientes como la

Escuela Técnica Winterthur de Zurich(Züricher Hochschule Winterthur –ZHW) y compañías comoHirschmann, KUKA Roboter o Lenzeestán colaborando con los comités deEstandarización internacionales paraavanzar en la Estandarización. Elobjetivo es comercializar tantosdispositivos terminales de diferentesfabricantes adaptados a EthernetPowerlink como sea posible en unbreve plazo de tiempo.

Figura 23: Estructura del sistema Powerlink



36

4.3.3 Ethernet/IP A principios de 1998 un grupo deinterés especial de ControlNetInternational definió unprocedimiento para el uso enEthernet del protocolo de aplicaciónCIP (véase la Sección 5.4.,DeviceNet), publicado anteriormenteen el marco de ControlNet y

DeviceNet. Basándose en esta tecnología, en marzo de 2000ControlNet International (CI) y laOpen DeviceNet Vendor Association(ODVA) presentaron Ethernet/IP, conla asistencia de la Industrial Ethernet Association (IEA).

Ethernet/IP es una red abierta

debido a que:está basada en la normativa IEEE802.3

es compatible con la popular familiade protocolos TCP/IPpermite el uso de aplicaciones decontrol con el protocolo de controle información CIP, utilizado comoprotocolo de aplicación para E/S en tiempo real.

El protocolo CIP ofrece una amplia gama de servicios estándar paraacceder a los datos y controlar losdispositivos conectados a la red a través de mensajes “implícitos” y “explícitos”.

CIP utiliza mensajes implícitos pararegular el intercambio de datoscíclicos en los que la estacionesimplicadas están al tanto de losdatos que se esperan: bloques dedatos puros muy compactos conmuy poca cabecera, datos típicos deE/S a través de conexiones de E/S.Todos los mensajes individuales quese envían una única vez utilizan el tipo explícito asociado, por ejemplo, todos los mensajespregunta-respuesta entre el cliente

y el servidor.

Fundamentalmente, Ethernet/IPpuede considerarse como laampliación industrial de EthernetTCP/IP, puesto que los mensajes CIPde la capa de aplicación se“empaquetan”, medianteencapsulación, en las tramas TCP/IPcomo datos de usuario . De estemodo, una aplicación puede enviar sus

datos a otra aplicación a través deEthernet; en caso necesario, laaplicación genera automáticamente unmensaje CIP y lo encapsula paraconvertirlo en un paquete TCP/IP,algo similar a introducir una carta enun sobre. Este mensaje empaquetadose envía a través de Ethernet hasta eldispositivo de destino en el que, una vez recibido, el protocolo TCP/IP lo vuelve a enviar al protocolo deencapsulación para “desempaquetar”el mensaje original CIP (sacarlo delsobre) y volver a enviarlo, a través delprotocolo CIP, hasta la aplicaciónreceptora. En principio, es posibleestablecer este tipo de enlace deaplicación entre todos los usuarios delprotocolo de aplicación CIP, incluso siproceden de distintos fabricantes oestán ubicados en redes diferentes.Esto significa que a través de TCP/IP,

Ethernet/IP puede enviar “mensajesexplícitos”, que es el nombre quereciben los mensajes a modo de telegramas que contienen informacióne instrucciones sobre el protocolopreciso para su posterior utilizaciónen el campo de datos. El receptor debe interpretar los mensajesexplícitos como instrucciones,

ejecutarlas y generar una respuesta.Este modo versátil de intercambio dedatos se utiliza, por ejemplo, para laconfiguración, programación y diagnóstico de dispositivos concantidades variables de datos. En tanto que protocolo de transferenciaorientado a la conexión, TCP tambiénresulta muy adecuado para dichasaplicaciones.

Figura 24: Estructura del sistema Ethernet/IP

No obstante, la comunicación en tiempo real impone requisitos algodistintos. En ese caso, Ethernet/IP noutiliza el protocolo TCP sino UDP víaIP (Internet Protocol). Básicamente,este protocolo resulta más compacto,por lo que es compatible con losdenominados mensajes“multidifusión” (recepción simultáneapor varios usuarios) y puede ser utilizado por Ethernet/IP para el envío



37

de los denominados “mensajesimplícitos”. En este tipo de mensajes telegráficos, los campos de datos yano incluyen la información deprotocolo sino sólo datos de entrada y salida en tiempo real. La aplicaciónreceptora ya conoce cómo debeinterpretar estos datos, puesto que yalo ha negociado durante la

configuración de la conexión. Es decir,que los telegramas implícitos seenvían a través de un conexión virtualexistente entre los usuarios y seactualizan de manera constante y cíclica en cortos intervalos de tiempocon señales de E/S y datos recientes y actualizados. En este caso la cabeceraes mínima, a fin de que los mensajesse procesen muy rápidamente y conprioridad (ese es justamente elrequisito de las tareas de control enlas que el tiempo es crítico).

En consecuencia, Ethernet/IP combinael protocolo TCP/IP y los telegramasde datos UDP/IP para el transportede paquetes de mensajes explícitos eimplícitos, lo que significa que, en estecaso, tanto los datos de entrada y salida en tiempo real para las tareasde control prioritarias (UDP) comolos datos de información (TCP) deuna red pueden utilizarse en paralelo.Por consiguiente, Ethernet/IP resultaideal para las tareas de control de E/S,configuración y diagnóstico, y para la

adquisición de datos en entornosindustriales, especialmente si se tieneen cuenta la interoperabilidad eintercambiabilidad de un protocolointernacional de automatización.

Dado que ControlNet, DeviceNet y Ethernet/IP utilizan el mismoprotocolo de aplicación, tambiénpueden acceder a perfiles dedispositivos y librerías de objetoscompartidos. Gracias a estos objetoses posible la interoperabilidad plug &

play de dispositivos complejos defabricantes diferentes. Las

definiciones de los objetos soncompatibles con la transmisión en tiempo real de mensajes de E/S, laconfiguración, el diagnóstico y laadquisición de datos a través de unamisma red. Así, el usuario puedeestablecer fácilmente enlaces decomunicación con dispositivosinteligentes, tipo unidad/actuador y controles de robots, lectores decódigos de barras, sistemas de pesaje,etc., sin tener que recurrir aherramientas de software específicas.El resultado es una mayor rapidez enlínea y una completa compatibilidadde diagnosis.

Asimismo, Ethernet/IP permitecombinar la transmisión de datosacíclicos (mensajes explícitos) con losdatos de control transmitidoscíclicamente (mensajes implícitos).Gracias a las características fabricante-consumidor que garantiza elprotocolo de control e informaciónCIP, ahora Ethernet/IP es compatiblecon los principales mecanismos de

comunicación para la conexión en unared de dispositivos, desde lainterrogación secuencial hasta laactivación en función del tiempo o deun evento, pasando por lamultidifusión o las conexiones punto apunto para el acoplamiento de datos.

Por último, también es importante laaceptación de ControlNet y DeviceNet, relativamente grande, yaque en la actualidad cerca de 400fabricantes de todo el mundo handesarrollado más de 500 productosinteroperables diferentes para una deestas redes. La combinación y complementación de estas redes

produce prácticamente un únicosistema universal (misma capa deaplicación), además del considerableapoyo de este grupo de fabricantes aEthernet/IP.



38

4.3.4. IDA El protocolo de la interfaz deautomatización distribuida (IDA, delinglés Interface for Distributed

Automation) se aplica en el campo dela inteligencia distribuida de laingeniería de automatización. Elobjetivo es conseguir una interacciónde herramientas y dispositivos en una

red no jerarquizada en la que cadausuario pueda comunicarselibremente y en tiempo real concualquier otro usuario. IDA integra:

el protocolo Ethernet TCP/IP y tecnologías Web, todos los servicios e interfaces decomunicación para dispositivos y software,interoperabilidad entre unaamplísima gama de fabricantes dedispositivos,

integración horizontal:comunicación sin interfaces y sinnecesidad de programación,integración vertical: acceso a laproducción desde la TI corporativae Internet, y seguridad en el diseño de Ethernet.

El protocolo IDA abarca el software,el hardware (dispositivos y descripciones de sus características) y la comunicación. IDA incluye todoslos controladores programables y nosólo se limita a la TI corporativa.

Siempre que es posible el uso deprotocolos, IDA los integra en supropia especificación. Este es el caso,por ejemplo, con los protocolos FTP y http de Internet, entre otros, así como el OPC de las plataformas deautomatización.

La finalidad es utilizar software y dispositivos de una amplia gama defabricantes en una red común coninteligencia distribuida, y la posibilidadde integrarlo en la red mediante unamera conexión.

Son muchos los dispositivoscompatibles, PLC, Soft PLC,

controladores de mandos, dispositivosde E/S y de mando remotos. Esposible programar cualquier herramienta compatible con IDA. Lamayoría de los dispositivos utilizados

en todo el mundo se comunican a través de una Ethernet industrialmediante el protocolo Modbus TCP/IP. El grupo IDA ha optado por unaestrecha cooperación con el grupo deusuarios de Modbus para hacer delprotocolo IDA el protocolo estándar para la comunicación vía Ethernet enel campo de la ingeniería de

automatización. Las beneficios queaporta IDA al usuario son muchos y fácilmente identificables con las ventajas de la integración horizontal y vertical.

Figura 25: Inteligencia distribuida

Figura 26: Estructura de sistema de IDA



39

Ventajas de la integraciónhorizontal:

Modularidad del sistemaLa distribución de inteligencia entrelos dispositivos, las distintas topologías posibles y la distribucióndel programa del sistema entre losusuarios de la red ofrece

posibilidades de modularización delsistema completamente nuevas.

Integración de dispositivosTodas las descripciones dedispositivos se almacenan en lospropios dispositivos, lo que facilitala integración de las herramientasde software. No es necesarioefectuar configuraciones manualespara intercambiar dispositivos.

ProgramaciónNo se requiere programar lasrelaciones de comunicación entrelos dispositivos. Dado que todos loscomponentes implicados secomunican entre sí en tiempo real,se puede ignorar la organizaciónfísica de las distintas funciones a lahora de escribir el programa.

Puesta en marcha y mantenimientoEl conjunto del sistema puedesupervisarse desde cualquier lugar de la instalación que tenga acceso a

la red. Este sistema facilitaenormemente la detección defallos.

Seguridad del sistemaNo se requiere una infraestructurade seguridad especial. Los sensores y actuadores relacionados con laseguridad pueden comunicarseentre sí directamente, ya que elPLC de seguridad está distribuidoentre estos componentes. Se hasuperado con éxito una revisión del

diseño realizada por un organismoalemán de inspección técnica (TÜV)de conformidad con las NormasCategory 4 y SIL 3.

IntegraciónLos sistemas IDA puedeninteractuar con los buses de campoexistentes sin necesidad de unalarga adaptación a través de unacapa de enlace de datosindependiente de la red.

Esfuerzo de desarrollo y gastosLos fabricantes de dispositivos yano se distinguen por su tecnologíade red o por sus protocolos, sinopor las características de losdispositivos y las herramientas desoftware. No hay razón paradesarrollar distintos componentesde bus de campo con una extensa variedad de protocolos. Laintegración de la comunicaciónindustrial de la TI corporativa esuna demanda justa, puesto quesupone importantes ventajas para el

usuario:

TransparenciaCada uno de los dispositivosinteligentes dispone de su propiapágina de inicio. En caso de que nose pudiese utilizar correctamente ode que no se dispusiese decapacidad de almacenamiento, losdispositivos se integran en el diseñoIDA a través del servidor. De este

modo, las alarmas, la interrogaciónsecuencial de los datos deproducción y el funcionamiento de todo el sistema podría realizarseutilizando cualquier explorador Web estándar.

Acceso remotoEs posible acceder a todos losdispositivos, programas y parámetros del sistema medianteun explorador Web estándar. Todala información resulta accesible

mediante el protocolo estándar deInternet FTP.

UniversalidadCada aplicación y tarea puedeacceder directamente a la base dedatos corporativa para leer y escribir los datos de producción.Esto supone la creación de unpuente al software empresarial gracias a la interacción de lossistemas ERP y MES.



40

4.3.5. Ethernet de altavelocidad(véase el apartado 3“Fieldbus Foundation”)

En 1994 se inició el trabajo deespecificación de Fieldbus Foundation(FF) orientado a buses de campo paraautomatización de procesos. En un

primer momento se implementó la variante H1 que, con su velocidad de31,25 kbit/s, resultaba muy lenta,pero era suficiente para la zonaorientada al proceso.

No obstante, a la luz de los debatesen torno a la cuestión de la redEthernet industrial, en 1998 sedecidió realizar la especificacióncomplementaria de un protocolobasado en Ethernet que fuesecompatible con las redes construidas

a partir del H1, pero que tambiénpudiese funcionar como bus decampo basado en Ethernet: así nacióEthernet de alta velocidad (HSE, delinglés High-Speed Ethernet).

Sistemas y principios defuncionamientoFieldbus Foundation no es un merobus de campo, se trata de unaarquitectura de sistemas deautomatización distribuidaespecíficamente diseñada para la

automatización de procesos. HSEpermite la transferencia rápida deinformación con dispositivos de E/Sremotos entre PLC, PC y sistemas decontrol de procesos. Además, sepuede utilizar para acoplar variossegmentos H1.

Las unidades de campo se consideranbloques funcionales con unascaracterísticas en el nivel de aplicacióndefinidas de manera permanente. Elmodelo Fieldbus Foundation se

encuadra en este nivel. Su misión esinterconectar, programar y administrar bloques funcionales que

no están concentrados en una únicaunidad, como puede ser un PLC, sino

que están distribuidos entre distintosdispositivos del sistema.

A partir de este principio es posiblederivar las funciones y característicasde arquitectura que se detallan acontinuación:

La distribución de las funciones dela aplicación entre diferentesdispositivos requiere no sólo laEstandarización de lascomunicaciones, sino también delas funciones estándar más

frecuentemente utilizadas comobloques funcionales. De este modose garantiza la interoperabilidad eintercambiabilidad de losdispositivos.Los bloques funcionales distribuidosdeben disponer de enlaces decomunicación acordes con suinterconexión lógica.Los bloques funcionales distribuidosdeben iniciarse y sincronizarse deacuerdo con la secuencia deejecución correcta desde el punto

de vista lógico dentro de un ciclo global. Para ello se requierenfunciones de sincronización del

tiempo y de distribución deprogramas que permitan

sincronizar en toda la reda la transmisión de los datos y laejecución de los bloquesfuncionales.La ingeniería de los procesoscontinuos que no puedendesconectarse fácilmente exigemétodos de modificaciónincremental sin interrumpir elfuncionamiento. Para ello, sedispone de las funciones deadministración del sistema y de lared. Durante la especificación deHSE, se intentó hacer el mayor uso

posible de los protocolosexistentes, razón por la que seutilizaron muchos protocolos de lafamilia TCP/IP, por ejemplo el TCP y el UDP, como protocolos de transporte, IP como protocolo dered, SNTP para la sincronización y SNMP para la administración de losdispositivos Ethernet. Esto se traduce en que la red de Ethernetde alta velocidad, hasta la capa 4(véase también el apartado 1.1.3.“Estandarización”) no difiere de

otros diseños de automatizaciónbasados en Ethernet, como es elcaso de PROFInet o Ethernet/IP.

Figura 27: Estructuradel sistema HSE



41

Topología y clases dedispositivos

La topología de Ethernet de alta velocidad FF depende de la topologíadel sistema y del principio dearquitectura con que las unidades decampo (especialmente en la zonaintrínsecamente segura) operan ensegmentos de bus H1 conectados a

Ethernet mediante gateways. Estoscondicionantes se traducen en cuatroclases de dispositivos:

los dispositivos host son PC osistemas de control de procesoscon una conexión Ethernet, que nodisponen de bloques funcionales uobjetos de administración conformea la especificación FF, pero que soncapaces de comunicarse con losdispositivos HSE a través deEthernet. Además, pueden contar

con un editor de tiempo (Time

Publisher) que distribuya la hora de todo el sistema utilizando elprotocolo SNTP.las unidades (de campo) conectadasdirectamente a Ethernet, que sedenominan “dispositivos Ethernet”.Los bloques funcionalespredefinidos antes mencionadospueden utilizarse como aplicacionesnormalizadas de dichos dispositivos.No obstante, también existe unbloque funcional flexible que puedeprogramarse libremente conforme

a la norma IEC 61131, y que resultaespecialmente interesante para lared Ethernet de alta velocidad: unPLC como componente deEthernet en la red HSE.las redes FF interactúan con lasredes H1 mediante dispositivos deenlace. Es posible conectar busesde campo “de terceros” a través de gateways de E/S externos.

Capacidad en tiempo realEl debate sobre la capacidad en tiempo real de una red Ethernet dealta velocidad FF no son tan intensoscomo en el sector de automatizaciónde la producción En primer lugar, enla automatización de procesos losciclos de tiempo son relativamentelentos (> 100 ms) y, en segundo, el

ancho de banda de una HSE (200Mbit/s) es 3.000 mayor que el de unaH1, lo que resulta suficiente paraconectar en red muchos segmentosH1 vía Ethernet. Por último, elintercambio de datos de producción a través de la HSE está vinculado a laejecución cíclica de los bloques dedatos y, por lo tanto, su planificaciónestá centralizada. Esto supone unareducción considerable de laprobabilidad de que se produzcancolisiones, ya que su funcionamientoes similar al de un protocolosubordinado de ventanas de tiempo.

Con FF HSE, las funciones de gestiónde sistemas y gestión de redes de FFH1, cont rastadas a lo largo del tiempo, también se encuentrandisponibles, lo que permite efectuar en línea ajustes de ingeniería en todoslos dispositivos existentes en elsistema. Fieldbus Foundation va másallá de la mera comunicación y

normaliza la aplicación en forma debloques funcionales: bloques derecursos, bloques funcionales y bloques de transductores.

Cada dispositivo ejecuta un bloque derecursos con parámetros específicosde dicho dispositivo, por ejemplo, elfabricante y tipo de dispositivo. Losbloques funcionales representanfunciones de aplicación modulares tales como entradas y salidasanalógicas o controladores PID. Tanto

sus interfaces como sucomportamiento se encuentrannormalizados. La interconexión debloques funcionales se realizamediante una aplicación distribuida.

En el caso de funciones de aplicaciónnecesarias que todavía no estánincluidas en el juego de bloquesfuncionales FF, es posible definir dispositivos programables, como loscontroles en lazo abierto, a modo debloques funcionales flexiblesintegrados en la red FF.



42

5. CANCANopen / DeviceNet

El bus CAN fue desarrollado encooperación por las empresas RobertBosch e INTEL Semiconductor. Doceaños después de la creación delprimer protocolo CAN, vieron la luzlos primeros chips controladores(INTEL 82526) y, desde entonces, lautilización de CAN en todas las áreasde aplicación no ha dejado de crecer a

buen ritmo. Además de su uso en turismos y vehículos comerciales, y en todo tipo de sistemas móviles (por ejemplo, vehículos de transportepúblico, ascensores, barcos, trenes, vehículos especiales, aviones, etc.), elprotocolo Controller Area Network

(CAN) se ha extendido aprácticamente todos los sectores dela ingeniera de automatizaciónindustrial para unidades de controlprogramables conectadas en red condispositivos de entrada y salidainteligentes, sensores y actuadores. Además, se aplica a distintasaplicaciones especiales, como en tecnología médica.

La importancia de CAN ha crecido,sobre todo, desde que el protocolocuenta con mejores perfiles y Normaspara CANopen y DeviceNet. Estassoluciones tienen una funcionalidadsimilar y proporcionan aplicacionesdistribuidas y normalizadas para laimplantación de sistemas. Losmecanismos de comunicación

normalizados, la asignación deidentificadores, las funciones deadministración de la red y los perfilesde los dispositivos permiten lainteroperabilidad e intercambiabilidadde dispositivos de distintosfabricantes.

La asociación de usuarios CAN-in-

Automation (CiA) se encargó de laespecificación de CANopen, y laempresa Rockwell Automation de lade DeviceNet. Por este motivo,

CANopen se utiliza principalmente enEuropa y DeviceNet en EstadosUnidos y Asia.

5.1.

Modo de operación

CAN es una red de múltiples masters

en la que todos los usuarios puedenacceder de forma activa al bus con lamisma prioridad. A diferencia deotros protocolos, CAN utiliza undireccionamiento orientado al objeto.Los usuarios no tienen una dirección,pero el mensaje transferido seidentifica mediante un identificador,definido para toda la red, que actúa amodo de dirección de origen. Cadausuario debe filtrar el caudal demensajes del bus para obtener aquellos que le interesan.

El identificador contiene el nombredel mensaje en forma codificada, por ejemplo, un valor medido de“temperatura del motor”, y tambiénincluye la prioridad del mensaje. Seaplica la regla siguiente: cuanto menor es el identificador, mayor es laprioridad. El acceso al se controla conarreglo a esta prioridad.

5.2.

Topología

El sistema de bus está diseñado con

una estructura lineal. La velocidad de transmisión que puede alcanzar depende de la extensión de la red y tiene un límite de 1 Mbit/s con 40 mde longitud de bus. Por otro lado, esposible instalar hasta 1.000 m decable a 50 kbit/s (véase la figura 28).La longitud máxima de un ramal delínea (adaptador) es de 0,3 m.

El número de nodos de una redpuede variar entre 2 y 30, aunquedependiendo del diseño de la interfaz

del bus puede ser superior a 32. La transmisión de datos se realizaprincipalmente a través de una líneade doble hilo trenzado. La Figura 29muestra la estructura básica de unared CAN.

Figura 28: Red CAN aplicada a un ejemplo de ingeniería deautomoción

Figura 29: Estructura básicade una red CAN



43

5.3.

Procedimientos de

acceso al bus

Todos los usuarios gozan de la mismaprioridad y pueden iniciar la transmisión de un mensaje tan prontocomo el bus deje de estar ocupadocon otros telegramas. Es decir, el

acceso al bus mediante el protocoloCAN es aleatorio y no estádeterminado por secuencias decomunicación definidas (paso de testigo o interrogación secuencial).

Esto significa que varios usuariospueden solicitar acceso al bussimultáneamente. En otrosprocedimientos de acceso aleatorio albus, este intento de accesosimultáneo destruye los mensajesconectados debido a la superposición

de los telegramas, y todos los usuariosque desean enviar un mensaje debenreintentar el acceso al bus después deun breve tiempo de espera.

Sin embargo, el protocolo CAN garantiza que los mensajes con laprioridad más alta prevalecen sobreotros mensajes competidores menosprioritarios. En caso de que dos o másusuarios deseen utilizar el bussimultáneamente, una fase deselección (arbitraje de bits seriados)decide cuál de ellos puede enviar su

mensaje. El resto de nodos quedesean enviar abortan el mensaje y vuelven a intentarlo pasado un tiempode espera (procedimiento CSMA/CA).

La Figura 30 ilustra el principio delarbitraje del bus. Todos los usuariosmonitorizan el nivel de señal del busdurante la fase de arbitraje. Esta faseconsiste en la transmisión de unidentificador de mensajes y del bitRTR. Si un nodo de la red detecta unnivel de bus dominante (bitdominante), cuando dicho nodo ha

enviado un nivel recesivo (bitrecesivo), aborta inmediatamente laoperación de envío, ya que esto indicaque se está enviandosimultáneamente un mensaje demayor prioridad, y vuelve al estado derecepción. La intervención delarbitraje del bus garantiza un acceso albus “libre de pérdidas”.

Figura 30: Procedimientos de acceso al bus



44

5.4.

Estandarización

internacional:CANopen y DeviceNet

El protocolo CAN se ajusta al modelode capas ISO 7 (véase el apartado1.1.3. “Estandarización”) y ,principalmente, especifica la capa 2.

La norma describe sólo elprocedimiento dominante/recesivodel enlace de transmisión y laconexión física del bus, por lo quepara su implementación específicaexisten diferentes variantes:

CANopen: CAL (del inglés, CAN

Application Layer), del grupo deusuarios CAN-in-Automation (CiA)DeviceNet, de Rockwell Automation

CANopenLa familia de perfiles CANopen hapermitido definir una aplicaciónnormalizada de sistemas deautomatización industrial distribuidabasados en los protocolos decomunicación CAN y CAL. CANopenes un protocolo desarrollado por laasociación CAN-in-Automation (CiA)cuyo uso se ha generalizadorápidamente. En Europa, CANopenes el protocolo más implantado parala implementación de soluciones desistemas basadas en CAN.

La familia de perfiles CAN se basa enun “perfil de comunicación” queespecifica los mecanismos decomunicación subyacentes y sudescripción. Los “perfiles dedispositivos” describen los tipos dedispositivos más utilizados en laingeniería de automatizaciónindustrial, por ejemplo, los módulosde entrada y salida digitales y analógicos, mandos, actuadores,dispositivos funcionales,

controladores, controladores

Al semejanza del resto de sistemas debus de campo, CANopen distingueentre dos mecanismos de transmisiónde datos fundamentales: elintercambio rápido de datos deproceso cortos a través de los“objetos de datos de proceso” (PDO,del inglés Process Data Objects) y, elacceso a las entradas del directorio deobjetos mediante los “objetos dedatos de servicio” (SDO, del inglés

Service Data Objects).

Este último sirve básicamente para la transmisión de parámetros durante laconfiguración del dispositivo y, demanera general, para la transmisiónde grandes volúmenes de datos.Normalmente, la transmisión de losobjetos de los datos de proceso estáorientada al evento y se producecíclicamente o previa solicitud, al igualque los objetos emitidos sin cabecerade protocolo adicional.

DeviceNetDeviceNet fue desarrollado por Rockwell Automation como unprotocolo de bus de campo abiertobasado en el protocolo CAN.Diseñado como un protocolo de altasprestaciones para la ingeniería deautomatización, hoy en día ocupa unaposición de liderazgo en EstadosUnidos y Asia. También en Europa seimplementan cada vez más solucionesde sistemas con DeviceNet.

Figura 31: Interfaz de comunicación

programables o codificadores. Losperfiles de dispositivos determinan lafuncionalidad de los dispositivosestándar de cada tipo.

La posibilidad de configurar losdispositivos a través del bus es la basedel compromiso de la familia deperfiles con la independencia respectode los fabricantes.

El elemento central del protocoloCANopen es la descripción de lafuncionalidad del dispositivo a travésde un “directorio de objetos” (OD).Este directorio está subdividido enáreas que contienen información general sobre el dispositivo, por ejemplo, la identificación, el nombredel fabricante, etc., los parámetros decomunicación y una parte quedescribe la funcionalidad deldispositivo específico.

Es posible utilizar el formato ASCII

para describir la funcionalidad y lascaracterísticas del dispositivoCANopen mediante una hoja de datoselectrónicos (EDS). En este caso, laEDS debe considerarse como un tipode formulario. La configuración realdel dispositivo se describe con elarchivo de configuración deldispositivo (DCF, del inglés Device

Configuration File). Tanto la EDS comoel DCF pueden estar disponibles enforma de soporte de datos y recuperarse a través de Internet o

guardarse en un dispositivo.



45

La principal área de aplicación deDeviceNet es la automatización de laproducción. Comparado conCANopen, DeviceNet ofreceprácticamente las mismas funciones,aunque haciendo más hincapié enaspectos distintos.

Por ejemplo, con DeviceNet la

administración de la red se realiza deforma distribuida en cada nodo, demodo que cada nodo monitorice alresto. En el caso de CANopen, existeun dispositivo centralizado que seocupa de esto, el master NMT. Losmecanismos de comunicación deCANopen son más sencillos y, por lo tanto, los dispositivos no son tancomplejos. Por el contrario,DeviceNet ofrece mayor fiabilidad enla aplicación del protocolo pero también exige más recursos.

Características de CANestructura lineal, su extensióndepende de la velocidad de transmisión (40 m a 1Mbit/s; 1.000m a 50 kbit/s) transmisión de datos de alta velocidad, hasta 1 Mbit/sfunción multi-master mensajes orientados a objetos,multidifusión y emisión con controlde aceptaciónarbitraje de bits seriados y control

de prioridad mediante acceso al busCSMA/CA breves tiempos de respuesta, tiempo real para los usuarios que,en cada caso, gocen de prioridadnúmero de usuarios limitado por elrendimiento de los módulos delcontrolador gran integridad de los datos,consistencia de los datos en toda lared y desactivación de lasestaciones defectuosas.

La ODVA, en su calidad de asociaciónde todos los usuarios de DeviceNet,es responsable de especificar y actualizar el protocolo DeviceNet. Asimismo, la ODVA trabaja en ladivulgación internacional de esteprotocolo. La versión disponible eneste momento, la 2.0, contienealgunas ampliaciones y correccionesfuncionales.

DeviceNet es un protocolo abierto.Dentro de cada uno de los grupos deinterés especial (SIG, en sus siglas eninglés), todos los miembros de ODVA pueden cooperar en su desarrollo.DeviceNet es uno de los tresprotocolos de red abiertos(DeviceNetTM, ControlNetTM y Ehternet/IP) que utilizan una capa deaplicación común (ISO capa 7): elprotocolo de control e información(CIP). En el futuro, esta capa deaplicación común, así como lasinterfaces de software y hardware,permitirán la conexión a Internetuniversal de los componentes deautomatización del nivel de campo. Laparte de control del CIP define elintercambio de datos de entrada y salida en tiempo real a través demensajes E/S (Mensajería E/S oMensajería implícita). La porción de“información” del CIP define elintercambio de datos generales parala configuración, diagnóstico y administración a través de mensajesexplícitos (Mensajería explícita).

Gracias a estos dos tipos de mensajesse consigue una comunicación óptimapara los controles industriales. Elprotocolo CIP proporciona al usuariocuatro funciones básicas:

servicios de control estándar servicios de comunicación estándar distribución estándar de mensajesbase de conocimiento común

El protocolo DeviceNet está diseñadocomo un sencillo protocolo de altasprestaciones y bajo coste para el nivelinferior del bus de campo, es decir,para la conexión en red de sensores,actuadores y los controles en lazoabierto asociados.

La gama de dispositivos que puedenconectarse a través de DeviceNet seextiende desde la simple barrera deluz hasta una compleja bomba de vacío del tipo empleado en lafabricación de semiconductores.

La red DeviceNet permite utilizar hasta 64 nodos con una velocidad de transmisión media de 125, 250 ó 500kbp. Los dispositivos puedenalimentarse a través del busDeviceNet o disponer de su propiafuente de alimentación.

Figura 32: Estructura de sistema de DeviceNet



46

INTERBUS es un bus rápidoespecialmente adecuado paraaplicaciones de automatización de laproducción.

INTERBUS funciona con unprocedimiento de acceso master-slaveen el que el master del busimplementa simultáneamente la

conexión del control de nivel más altoo sistema de bus. Desde el punto de vista de la topología, INTERBUS es unsistema en anillo, es decir, todos losusuarios están conectados de maneraactiva mediante una trayectoria de transmisión autocontenida. Es posiblecrear subanillos para estructurar elsistema general mediante terminalesde bus en el anillo principalprocedentes del master.

Un aspecto específico de INTERBUS

en comparación con otros sistemas enanillo es que el direccionamiento tanto de la línea de salida de datoscomo de la de retorno se realiza conun cable que recorre todos losusuarios. La apariencia, por tanto, esla de una topología lineal o en árbol.La capa física más extendida delsistema INTERBUS está basada en elprotocolo RS-422 con líneas de par trenzado. El cable INTERBUSrequiere cinco hilos para conectar dosdispositivos, debido a la estructura enanillo y al hecho de que también

existe una línea de compensación.

Debido a la transmisión punto a puntoRS-422, es admisible una distancia de400 m entre dispositivos para una velocidad de transmisión de 500 kbit.Gracias a que cada usuario actúacomo un repetidor integrado, elsistema INTERBUS puede alcanzar una extensión total de 13 km y admitela conexión a la red de 512 usuarios.

6. INTERBUS

Figura 33: Topología INTERBUS (topológicamente: sistema enanillo; físicamente: estructura de bus en árbol)



47

6.1.

Topología de

INTERBUS

Debido a la estructura punto a punto,es posible cambiar el cable de cobrepor una guía de ondas ópticamediante convertidores estándar encualquier punto a lo largo de la línea

de bus (RS-422). Al igual que otrossistemas de bus, esto hace innecesarioel autocontrol del repetidor y losconvertidores. Y, a diferencia de otrossistemas de bus, INTERBUS tienedispositivos esclavos activos.

El uso de la estructura en anillo ofrecedos ventajas fundamentales al sistema.En primer lugar, el anillo, a diferenciade la estructura lineal, permite la transmisión y recepción simultánea dedatos (bidireccionalidad simultánea o

full duplex). En segundo, se puedemejorar notablemente laautodiagnosis. En el caso de sistemaslineales con “conexiones multidrop”para los usuarios, todos losdispositivos se conectan de manerapasiva al bus (multi drop = conexiónen paralelo de los usuarios al bus, esdecir, todos los usuarios estánconectados en paralelo a través de lamisma línea de bus física). Noobstante, la pasividad de los usuariosestá limitada sólo al funcionamientolibre de errores o si se interrumpe la

interfaz de bus del usuario. Encambio, si se produce un fallo en lainterfaz del bus de un usuario queprovoca un cortocircuito en la líneadel bus, o si la línea se interrumpe enun punto exterior al usuario, lacomunicación deja de ser posible eneste tipo de sistema. En este caso, siel sistema es lineal, las funciones dediagnóstico automático de la red nopueden determinar en qué punto seha producido el fallo.

Por el contrario, el principio delsistema en anillo con conexión activade usuarios permite segmentar la redde comunicación en seccioneseléctricamente independientes. Encaso de que se produzca un falloactivo en un usuario y se cortocircuiteo interrumpa la línea de bus, lacomunicación sólo se interrumpirá en

el punto en el que ha tenido lugar elfallo. La ubicación del fallo puedelocalizarse por medio de las funcionesde administración de red del master del bus, para después adoptar lasmedidas adecuadas. Lo mismo ocurreen el caso de perturbacionesesporádicas de la transmisión, comolas producidas por fuentes deinterferencias electromagnéticas opor un cableado defectuoso. A consecuencia de estos fallos, en unsistema lineal los telegramas sedestruyen de manera aleatoria.

La posibilidad de crear sistemaslocales de subanillo en la redINTERBUS permite la conexión y desconexión no-retroactiva deusuarios. Mediante los elementos deconexión entre los segmentos de buses posible conectar y desconectar elsubsistema, controlado por el master central del bus. De este modo, resultaposible hacer manipulaciones en elsubsistema sin afectar de maneraretroactiva al resto del sistema. Los

datos de los usuarios individuales nose asignan, como en otros sistemas,mediante la asignación de direccionesde buses a los usuarios, sino a travésde la ubicación física de los usuariosen el sistema de anillo.

6.2.

Lazo INTERBUS

Asimismo, es posible integrar directamente sensores y actuadoresen el campo mediante el lazoINTERBUS. Es posible conectar ramales directamente al lazoINTERBUS a través de un “ramal de

bus local”. Los datos y la tensión se transmiten mediante una línea típicade dos cables. La topología es unaestructura de anillo genuina, tantodesde el punto de vista físico comológico. Los datos básicos son lossiguientes:

línea de doble cable sinapantallamiento para los datos y lacorriente (2 × 1,5 mm

2)

32 usuarios como máximomáximo de 10 m entre 2 usuarios

longitud máxima de 100 mno se requiere una fuente dealimentación especial

6.3.

Ventajas de INTERBUS

INTERBUS permite una transmisiónrapidísima de los datos de losusuarios (en un ciclo de tiempo delbus) con una velocidad de transmisión (física) baja (512 kb ó 2Mb) debido a la topología y a la alta

eficiencia del protocolo.buenas opciones de diagnóstico delbus y los dispositivos esclavos.no existe dependencia entre lalongitud de línea y el ciclo de tiempo.excelentes posibilidades deampliación.



48

El ASi-bus (del inglés Actuator-Sensor

Interface) es un sistema de transmisión serie utilizado en el nivelde campo más bajo de la jerarquía deautomatización. El ASi-bus se diseñóen un primer momento como unsistema económico de control deactuadores y sensores binarios, pero,mediante ampliaciones, también es

posible conectar unidades de campoanalógicas. El ASi-bus puede entonces transformarse en un subsistema o“bus de alimentación” para unajerarquía superior del sistema de busde campo. Esta estructura se muestraen la figura. Existen gateways oconectores disponibles para losprincipales buses de campo.

7.1.

Modo de operación

El ASi-bus es un sistema master-slavecon interrogación secuencial cíclica,que utiliza un master por red que seencarga de llamar cíclicamente a losusuarios de los dispositivos periféricos(esclavos) utilizando sus direcciones.El procedimiento de interrogaciónsecuencial es estrictamentedeterminista. Los telegramas AS-i sonbreves, tienen una estructura sencilla y una longitud definida. Entre cadadispositivo master y cada dispositivoesclavo se intercambian cuatro bits dedatos utilizables en cada ciclo. La

información más larga, como es elcaso de los datos analógicos o deprogramación, se transmiteautomáticamente, distribuyéndose en varios ciclos. El ciclo de tiempo del ASi-bus, en un sistema con plenacapacidad y 31 (versión 2.0) ó 62(versión 2.1) dispositivos esclavos, esde aproximadamente 5 ó 10 ms.Dependiendo del módulo dealimentación (30 V), es posible transmitir hasta 8 amperios en la líneade bus. Además, puede utilizarse una

línea de alimentación auxiliar (negra,perfilada).

7.2.

Topología

La topología de una red AS-i puedeadaptarse a necesidades concretas, loque facilita enormemente laplanificación de los proyectos. Puedeamoldarse completamente a losrequisitos locales, puede dársele unestructura de estrella, radial o lineal, oincorporarle adaptadores o ramalescomo en la estructura en árbol. No serequieren resistencias de terminaciónde la línea; la única restricción es unalongitud total de cómo máximo 100m, incluida la longitud total de la línea y la longitud de los adaptadores. Esposible utilizar hasta dos repetidoressiempre que sea necesario abarcar

distancias mayores. Para la conexiónen red mediante ASi-bus puedeutilizarse prácticamente cualquier tipode cable, sin apantallamiento, sin trenzado ni requisitos especiales, etc.,lo que hace innecesario cualquier cableado especial. No obstante, es

7. Asi-bus

Figura 34: Estructura del sistema

Figura 35

preferible utilizar el cable amarillo del ASi-bus ya que facilita un contactosencillo y admite sistemas deconexión simples. Se trata de un cablede cinta codificado protegido contrala polaridad inversa y que puedeutilizarse para la conexión de módulosesclavos o pasivos en cualquier puntomediante un sencillo sistema deperforación tipo vampiro (véase laFigura 34). Este cable se regenera demanera espontánea, es decir,recupera la protección IP 67 cuandose retiran los módulos de conexión.

7.3.

Fiabilidad de la

transmisión e

inmunidad porinterferencias

El receptor controla el bit de paridad,los de inicio y detección, lacodificación Manchester y los erroresde superación de los tiempos muertos y de pausa de todos los telegramasdel ASi-bus. Además, se detecta la trasgresión de la longitud del telegrama permitida. De este modose garantiza una detección de erroresmuy fiable siempre que la distancia de

hamming sea 5. La distancia dehamming se utiliza como unidad demedición de la fiabilidad de la



49

Figura 36: Topologías posibles para El ASi-bus

transmisión en los sistemas decomunicación digital. Su valor numérico indica la cantidad de erroresque pueden producirse en un telegrama sin que ello afecte a lafiabilidad de la detección. Si sedetecta un error, el telegrama que loincluye se repite inmediatamente. Elreenvío de un telegrama se produce

en 150 µs, un tiempo que ya estáincluido en el ciclo de 5 ms (v2.0.) ó10 ms (v2.1.)

Gracias a un método de modulaciónespecífico, denominado modulaciónalterna de impulsos, el ASi-bus puedeinstalarse en entornos conimportantes interferenciaselectrostáticas o electromagnéticas(por ejemplo, junto a los sistemas desoldadura o convertidores defrecuencia), independientemente de

que se empleen o no cables de busapantallados.

Tabla 4: Datos básicos del ASi-bus

7.4.

Seguridad laboral

Con su función de seguridad laboral,el ASi-bus ofrece la posibilidad de transmitir datos estándar y datosrelacionados con la seguridad a travésde un mismo cable. Esto permite, por ejemplo, implementar un cableado deparada de emergencia en un equipo osistema y reducir el desgaste y loscostes de la instalación.

7.5.

Datos básicos del ASi-bus

Las prestaciones del ASi-bus han idomejorado a la vez que el desarrollo dela tecnología, especialmente en términos del número máximo deusuarios permitido. Estasmodificaciones se implementaron enla versión 2.1. de la especificación dela interfaz. Desde principios de 2001existen unidades de campo adaptadasa esta especificación.



50

HART significa Highway Addressable

Remote Transducer y es un protocolopara unidades de campo direccionadoa través del bus. No se trata de unbus de campo sino más bien de una variante de la comunicación de campodigital que incluye muchasfuncionalidades propias de los busesde campo.

En el caso de la comunicación HART,las unidades de campo se conectan demanera convencional a través de lazosde corriente de 4....20 mA (señalestándar), o se conectan acontroladores y sistemas de controlen lazo abierto con esa salida de señalestándar. Los valores de consigna (por ejemplo, los posicionadores digitales)o los valores reales (de los transductores) se transmitenmediante una señal estándar.

Además de la transmisión de señales,con sistemas de doble hilo, estasseñales de corriente tambiénalimentan a las unidades de campo.Una señal digital (2200 Hz = 0,1200Hz = 1) se modula sobre esta señalanáloga utilizando el método MDF(Modulación por Desplazamiento deFrecuencia). Este método también

permite transmitir los datos demediciones, de posicionamiento y dedispositivos sin afectar a la señalanalógica. El tiempo de respuesta por unidad de campo es deaproximadamente 500 ms. Además,el protocolo HART permite laintegración extensiva de unidades decampo en herramientas de ingeniería y sistemas de control de procesos.Los seccionadores intrínsecamenteseguros HART también puedenutilizarse en áreas potencialmenteexplosivas. La topología estándar esuna conexión punto a punto conretención de la señal analógica,

La topología HART puede ademásdiseñarse en modo multi drop, lo quepermite conectar a un par de hiloscomún hasta 15 usuarios, cantidadsimilar a la de un bus de campo. Noobstante, en el modo multi drop nopuede utilizarse la señal 4....20 mA;sólo se encuentra disponible unacorriente básica de 4 mA para

alimentar los dispositivos. Los valoresde consigna y los valores reales se transmiten digitalmente. Las ciclos de tiempo son largos (hasta variossegundos dependiendo del númerode usuarios), lo que limitaconsiderablemente las ventajasprácticas de esta variante.

8 HART

Figura 37: Señal analógicaestándar (4...20 mA) con señaldigital modulada

Figura 38: Topologías HART, conexión punto a punto



51

8.1.

Cableado

Los cables siguientes son adecuadospara comunicaciones HART:

líneas de doble hilo no apantalladoen los enlaces cortospares de hilos trenzados (0,2 mm

2),

con apantallamiento individual hasta

un máximo de 1.500 mpares de hilos trenzados (0,5 mm2),con apantallamiento individual hastaun máximo de 3.000 m

8.2.

Comandos HART

La comunicación HART se componede tres clases de comandosdiferentes:

comandos universales: compatiblescon todas las unidades de campoHART (por ejemplo, valor medido, valor de la salida de corriente,

límites del rango de medición)comandos prácticos comunes:abarcan funciones que soncompatibles con la mayoría de lasunidades de campo, pero no con todas. En conjunto forman unabiblioteca de las funcioneshabituales en la mayoría deunidades de campocomandos específicos dedispositivos: incluyen funciones queestán limitadas a un modelo dedispositivo, por ejemplo, puesta enmarcha y configuración del

dispositivo

Figura 39: Topologías HART, modo multi drop



52

9. Unidades de campo Bürkertcompatibles con comunicaciones



53



54

10. Lista de palabras clave

A

Arbitraje Página 43 Área potencialmente explosiva Página 19 Asi-bus Página 10

B

Bloque funcional flexible Página 41Bus de campo Página 8

C

CAL Página 44CAN Página 11CANopen Página 42CIP Página 36Comunicación Página 35Comunicación acíclica Página 16Comunicación cíclica Página 18Conmutación Página 31CSMA/CD Página 11

D

Descripción de dispositivo (DD) Página 13Determinista Página 48DeviceNet Página 13Distancia hamming Página 48DP V0, V1, V2 Página 17

DTM Página 18



55

E

EDD Página 18Editor Página 27Estructura de anillo Página 9Estructura de estrella Página 9Estructura en árbol Página 9Estructura lineal Página 9Ethernet Página 11

Ethernet/IP Página 32

F

FDE Página 20FDT Página 18Fieldbus Foundation (FF) Página 13FISCO Página 19

G

Gestión de recursos Página 12GSD Página 18Guía de onda óptica Página 17



56

H

H1 Página 26HART Página 13Hoja de datos electrónicos (GSD) Página 18HSE Página 26

I

IAONA Página 32IDA Página 32Industria de proceso Página 15Industria de producción Página 14Integración de dispositivos Página 25INTERBUS Página 46

L

LAS Página 27Lazo INTERBUS Página 47



57

M

Master Página 16MBP Página 17Modelo de bloque funcional Página 29Modelo de componente Página 33Modelo ISO Página 10Modelo OSI Página 10Multi drop Página 47

Multiplexor Página 50

N

Nivel de campo Página 8Niveles de automatización Página 8

O

ODVA Página 36

P

PA Página 17PDM Página 24Perfiles Página 17Powerlink Página 32Procedimiento de interrogación secuencial Página 48Procedimiento de paso de testigo Página 16Procedimiento master-slave Página 16PROFIBUS Página 11

PROFInet I/O Página 32PROFInet Página 32



58

R

Ramales Página 17Requisitos industriales Página 14RS-422 Página 46RS-485 Página 17RS-485-IS Página 20

S

Sistema modular Página 17Subscriptor Página 27

T

Tiempo real Página 11Topología de red Página 9Topología Página 9



59

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SuizaBurkert-Contromatic AG SchweizBösch 71

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TaiwánBurkert Contromatic Taiwan Ltd.3F, No. 475, Kuang-Fu South RoadTaipei, TaiwanTel. +886 (0) 2 2758 3199Fax +886 (0) 2 2758 2499

TurquíaBurkert Contromatic AkiskanKontrol Sistemleri Ticaret A.S.1203/8 Sok. No 2-E Yenisehir, Izmir Tel. +90 (0) 232 459 53 95Fax +90 (0) 232 459 76 94



La información allana el camino hacia la solución adecuada. Le ofrecemos cinco

niveles de acceso a la información, los productos y los servicios para que pueda

encontrar sin dificultad la información que le permita elegir correctamente.

Folleto de servicios

Un resumen metódico de la gama de

productos y servicios de Bürkert. Una

completa red de soluciones y

servicios coordinados.

Folletos de competenciaInformación esencial destinada a

las personas que planifican los

lazos de control y los sistemas de

bus de campo, y que precisan

conocimientos imprescindibles

para estructurar y seleccionar los

componentes de estos sistemas.

Folletos de aplicaciones

Ejemplos de aplicaciones que le

ayudarán a seleccionar la soluciónadecuada. Complementado con

información acerca de las ventajas

para los productos y usuarios, así

como el programa de productos

disponibles específicamente.

Catálogos de sistemas

Información de base sobre la

tecnología de los productos, con

un resumen actualizado de la

oferta actual. Incluye informaciónque le ayudará a seleccionar la

mejor aplicación.

Hojas de datos técnicos

Información técnica detallada para

comprobar si el producto se

adapta a sus necesidades, y todos

los datos necesarios para realizar

el pedido.





burkertFluid Control Systems

Bürkert Fluid Control Systems, Christian-Bürkert-Straße 13–17, 74653 Ingelfingen, Alemania

Tel. +49(0)7940/10-0, fax +49(0)7940/10-204, [email protected], www.buerkert.com

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