Ensamblaje y configuración de la red de datos y comunicación para

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
ENSAMBLAJE Y CONFIGURACIÓN DE LA RED DE DATOS Y COMUNICACIÓN
PARA EL SISTEMA DE CONTROL 800XA DE LA PLANTA POLINTER LINEAL PEQUIVEN EL TABLAZO
Por
Carlos Eduardo Delgado Gómez
Sartenejas, Febrero de 2006
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
ENSAMBLAJE Y CONFIGURACIÓN DE LA RED DE DATOS Y COMUNICACIÓN
PARA EL SISTEMA DE CONTROL 800XA DE LA PLANTA POLINTER LINEAL PEQUIVEN EL TABLAZO
Por
Carlos Eduardo Delgado Gómez
Realizado con la Asesoría de
Tutor Académico: Juan Carlos Grieco
Tutor Industrial: Carlos Quiñones
INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico
Sartenejas, Febrero de 2006
A mi familia, a mis amigos, a mis colegas, a los que creyeron en mí y a los que no:
El esfuerzo se recompensa con creces, y nada en el mundo supera esa sensación
AGRADECIMIENTOS
Aprovecho estas líneas para agradecer a todas las personas que, de una u otra forma,
influyeron en la realización del libro que se encuentran leyendo:
A mis padres, por tener las palabras adecuadas en el momento adecuado.
A mi hermano Héctor, por servirme de apoyo y de guía
A mi hermano Jesús, por evitar que este libro lo fuera todo.
A mi abuela Matilde, para que vea que sí lo logró.
A Tadeo Armenta y Jean Carlo Landa, por hacer de ésta una época inigualable.
A Juan Carlos Grieco, por facilitar el tránsito por este camino, a pesar de los baches.
A Luis Contreras, Ricardo Marrero, Carlos Quiñones y Aldo Tavano, porque se aprende es de
la experiencia.
Al resto del grupo ATPA, porque un ambiente ameno genera mejores resultados.
A mis amigos, y punto.
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
ENSAMBLAJE Y CONFIGURACIÓN DE LA RED DE DATOS Y COMUNICACIÓN
PARA EL SISTEMA DE CONTROL 800XA DE LA PLANTA POLINTER LINEAL PEQUIVEN EL TABLAZO
INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN
presentado por
Carlos Eduardo Delgado Gómez
REALIZADO CON LA ASESORIA DE:
Tutor Académico: Juan Carlos Grieco
Tutor Industrial: Carlos Quiñones
RESUMEN
La Planta Polinter Lineal – PEQUIVEN El Tablazo desea evolucionar su sistema de
control actual al sistema IndustrialIT 800xA, un sistema moderno que posee características y
funcionalidades que le permiten una gran capacidad de expansión e integración, y la reducción
de costos asociados al mantenimiento. En una primera fase, se busca la evolución de la
plataforma de supervisión y operación de la planta. Esta nueva plataforma requiere la
implementación de una red de comunicaciones como base del sistema. El presente proyecto
muestra todos los pasos realizados para el ensamblaje y configuración de dicha red.
Estos pasos comprenden la instalación física de la red, la creación del dominio del
sistema, la configuración de los modelos de redundancia y la verificación del funcionamiento
adecuado de la plataforma. El trabajo incluyó el diseño de diagramas de equipamiento y
topología de red, planos de conexión y alimentación; y la elaboración de los protocolos de
prueba.
La red implementada utiliza equipos estandarizados y arreglos que garantizan la
rapidez, disponibilidad y eficiencia exigidas a cualquier sistema de control en la actualidad, y
sirve como base para iniciar la configuración de la aplicación supervisora de la planta, con lo
que se completaría la primera fase del proyecto de evolución al nuevo sistema.
PALABRAS CLAVES
Redes de computadoras, Redundancia, Servidores, Dominio, Interfaz
Sartenejas, Febrero de 2006
ÍNDICE GENERAL
INDICE DE TABLAS
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
viii
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
xi
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
1.1. El Control de Procesos en la Actualidad
1
1.2. Requerimientos de la Planta Polinter Lineal
1
1.3. La Empresa: ABB – Asea Brown Boveri S.A.
2
1.3.1. ABB Venezuela
3
1.3.1.1. Misión y Visión
4
1.3.1.2. Estructura Organizacional de la Empresa
4
1.3.1.3. División Automation Technology
5
1.4. Objetivo General
6
1.5. Objetivos Específicos
6
1.6. Sinopsis
6
CAPÍTULO II: REDES DE COMPUTADORAS
2.1. Tipos de Redes
9
2.2. Componentes de una Red
10
2.3. Transmisión de Datos
11
2.4. Topología
13
2.5. Formatos de Información
17
2.6. Modelo de Referencia OSI
19
2.7. Protocolos de Comunicación
23
2.7.1. Token Ring
24
2.7.2. Ethernet
26
2.7.3. TCP/IP
28
2.7.3.1. TCP
29
2.7.3.2. IP
31
v
CAPÍTULO III: SISTEMA ADVANT/MOD 300
3.1. Funcionalidad del Sistema
35
3.2. Arquitectura del Sistema
37
3.2.1. Estación Advant Serie 500
38
3.2.2. Controladores
40
3.2.3. Comunicación
41
CAPÍTULO V: SISTEMA INDUSTRIALIT 800XA
4.1. Aspect ObjectsTM
42
4.2. Funcionalidad del Sistema
43
4.3. Arquitectura del Sistema
49
4.3.1. Domain Server
50
4.3.1.1. Servicio DNS
51
4.3.2. Aspect Server
52
4.3.3. Connectivity Server
52
4.3.4. Application Servers
53
4.3.5. Clientes
53
4.3.6. Controladores
54
4.3.6.1. 800xA para MOD 300
54
4.3.7. Comunicación
54
4.3.8. Protocolos
55
4.3.8.1. Redundant Network Routing Protocol
55
4.3.8.2. Manufacturing Message Specification
58
CAPÍTULO V: PLANTA POLINTER LINEAL
5.1. Proceso de Producción de Polietileno Lineal
59
5.2. Red Actual del Sistema de Control
64
vi
CAPÍTULO VI: ENSAMBLAJE Y CONFIGURACIÓN DE LA RED PARA
POLINTER LINEAL
6.1. Arquitectura
69
6.2. Instalación de Infraestructura LAN
72
6.3. Direccionamiento IP
72
6.4. Configuración de los equipos
75
6.4.1. Conmutadores
75
6.4.2. Tarjetas de Red
77
6.5. Configuración de Dominio y DNS
6.5.1. Configuración de los Controladores de Dominio
78
78
6.5.1.1. Usuarios y Grupos
80
6.5.1.2. Nodos
81
6.5.2. Configuración del DNS
84
6.5.2.1. Servidor DNS
85
6.5.2.2. Nodos
86
6.5.3. Consideraciones Especiales
87
6.5.4. Configuración Final
88
6.6. Configuración de Red y RNRP
88
6.6.1. Parámetros RNRP
88
6.6.2. Configuración de Parámetros
91
6.7. Verificación y Pruebas
92
6.7.1. Pruebas FAT
92
6.7.2. Resultados
94
6.8. Actividades y Trabajo Adicional
99
CONCLUSIONES
101
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
102
vii
INDICE DE TABLAS
Tabla 1
Arquitectura en capas de TCP/IP, y su equivalencia con el modelo OSI
29
Tabla 2
Rangos de valores para el número de nodo
74
Tabla 3
Bits que conforman la dirección IP de un nodo
74
Tabla 4
Asignación de dirección IP a cada nodo de la red cliente servidor
76
Tabla 5
Definición de usuarios y grupos de usuario
81
Tabla 6
Política de privilegios establecida en cada nodo del sistema
83
Tabla 7
Configuración DNS final
89
Tabla 8
Parámetros base para la configuración del RNRP.
90
Tabla 9
Parámetros RNRP que pueden ser especificados en cada interfaz de red
91
Tabla 10
Valores escogidos para los parámetros de configuración del RNRP
92
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1
Organigrama de ABB Venezuela
5
Figura 2
Cable Coaxial
11
Figura 3
Par Trenzado Apantallado
12
Figura 4
Par Trenzado No Apantallado
12
Figura 5
Fibra Óptica
13
Figura 6
Topología en Bus
14
Figura 7
Topología en Anillo
15
Figura 8
Topología en Estrella
16
Figura 9
Topología en Árbol
16
Figura 10
Topología en Malla
17
Figura 11
Estructura de una trama
18
Figura 12
Estructura de un paquete
18
Figura 13
Estructura de un segmento
19
Figura 14
Capas del modelo OSI
20
Figura 15
Subdivisión de la Capa de Enlace de Datos
21
Figura 16
Conexión Física de las redes Token Ring
24
Figura 17
Formato de la trama de datos/comando y del token del protocolo
Token Ring
25
Figura 18
Formato de la trama Ethernet estándar
28
Figura 19
3-Way Handshake
30
Figura 20
Formato del encabezado TCP
31
Figura 21
Formato de una dirección IP
32
ix
Figura 22
Clases de dirección IP
33
Figura 23
Formato del encabezado IP
33
Figura 24
Arquitectura general del sistema
37
Figura 25
Estructura típica de una red DCN
38
Figura 26
Tarjeta RTA
40
Figura 27
Conexión del T-box a la red DCN
40
Figura 28
Ejemplos de diferentes aspectos de un objeto
43
Figura 29
Visión global del sistema
44
Figura 30
Faceplates
45
Figura 31
Gráfico de tendencias
46
Figura 32
Lista de alarmas y eventos
46
Figura 33
Arquitectura general del sistema
50
Figura 34
Área de Red
56
Figura 35
Ejemplo de área de red con fallas
57
Figura 36
Proceso de producción de polietileno en Polinter Lineal
60
Figura 37
Arquitectura del Sistema MOD 300 actual.
66
Figura 38
Arquitectura de los sistemas DCS
65
Figura 39
Arquitectura de los sistemas modernos de control
67
Figura 40
Arquitectura del sistema 800xA a implementar
71
Figura 41
Ventana de configuración de propiedades TCP/IP en las tarjetas de red
77
Figura 42
Ventana de administración del DNS
79
Figura 43
Ventana de Directorio Activo de Usuarios y Computadoras
82
Figura 44
Ventana de Usuarios locales y grupos
83
x
Figura 45
Ventana de Directiva de seguridad local
84
Figura 46
Petición de forward lookup
95
Figura 47
Petición de reverse lookup
95
Figura 48
Petición de forward lookup con ambos servidores DNS activos
96
Figura 49
Petición de forward lookup con el Domain Cotroller I desactivado
96
Figura 50
Monitor del OWP2, con la interfaz primaria de red desconectada
97
Figura 51
Monitor del AS1, donde se muestra la caída del nodo OWP2
98
Figura 52
Monitor del CS2, donde se observa que no hay conexión con OWP2
a través de la red primaria
98
Figura 53
Monitor del AS1, cuando es reconectado OWP2 a la red primaria
99
Figura 54
Ejemplo de workplace de operador diseñado y configurado para el
sistema 800xA
100
xi
LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
ABB
Asea Brown Boveri
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection – Sentido de Portador con
Acceso Múltiple / Detección de Colisión
DCN
Distributed Communications Network – Red de Comunicaciones Distribuidas
DCS
Distributed Control System – Sistema de Control Distribuido
DNS
Domain Name Service – Servicio de Nombre de Dominio
FAT
Factory Acceptance Test – Prueba de Aceptación en Fábrica
IP
Internet Protocol – Protocolo de Internet
IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers – Instituto de Ingenieros
Electricistas y Electrónicos
ISO
Internacional Organization for Standardization - Organización Internacional
de Normalización
LAN
Local Area Network – Red de Área Local
LLC
Logical Link Control – Control de Enlace Lógico
MAC
Media Access Control – Control de Acceso al Medio
NetBIOS
Network Basic Input Output System – Sistema Básico de Entrada y Salida de
Red
NIC
Network Interface Card – Tarjeta para Interfaz de Red
OSI
Open System Interconection – Interconexión de Sistema Abierto
RNRP
Redundant Network Routing Protocol – Protocolo de Enrutamiento para Red
Redundante
RTA
Real Time Accelerator – Acelerador en Tiempo Real
STP
Shielded Twisted Pair – Par Trenzado Apantallado
TCP
Transmission Control Protocol - Protocolo de Control de Transmisión
UTP
Unshielded Twisted Pair – Par Trenzado No Apantallado
WAN
Wide Area Network – Red de Área Amplia
CAPÍTULO I
1INTRODUCCIÓN
1.1
El Control de Procesos en la Actualidad
Los avances tecnológicos en el área de monitoreo, control y automatización de
procesos han contribuido al aumento de la producción en prácticamente todas las industrias
manufactureras alrededor del mundo. Aunque todavía el 90% de la producción global posee
instrumentación analógica, todos los proyectos de expansión y actualización de sistemas de
automatización son sistemas de control DCS con redes digitales.
Un DCS es un sistema de control que recolecta datos de campo y maneja esa
información en función de las aplicaciones que la necesiten. Actualmente, es posible
conectarse a un sistema a través de una computadora o una laptop, ya sea alámbrica o
inalámbricamente, y tener acceso a despliegues, tendencias y cualquier información que
pertenezca a la red DCS. Además, estos sistemas ofrecen modelaje y simulación de procesos
que facilitan el entrenamiento y el manejo de la planta por parte de los operadores,
permitiendo la realización de ensayos y configuraciones sin peligro para el proceso y los que
laboran sobre él.
Con la última generación de sistemas DCS, es posible lograr una alta disponibilidad de
información en cualquier planta, y la integración de esta información con la mayor parte de las
aplicaciones que rigen al sistema. Esta es la meta de cualquier modelo de automatización
moderno.
1.2
Requerimientos de la Planta Polinter Lineal
Actualmente, Polinter Lineal – PEQUIVEN El Tablazo, Edo. Zulia, posee un sistema
de control distribuido MOD 300 con interfaz MultiBus para operación y monitoreo de su
planta. Debido a la obsolescencia del producto MultiBus con respecto a otras tecnologías para
sistemas DCS, Polinter ha tomado la decisión de evolucionar su sistema de control hacia una
plataforma más moderna, que permita utilizar la última tecnología disponible en el mercado.
CAPÍTULO I
2
El proyecto se definió en dos fases, siendo la primera la Evolución al sistema IndustrialIT
800xA de la plataforma de operación y supervisión de la planta.
Este proyecto consiste en dimensionar, ensamblar y posteriormente configurar la nueva
red de datos que proveerá al sistema IndustrialIT 800xA, lo que forma parte del inicio de la
primera fase del proyecto de evolución. Dicha red consta de un conjunto de servidores (datos
en tiempo real, aspectos y datos históricos) los cuales conforman el sistema de operación y
supervisión que permiten manipular, visualizar y almacenar la data proveniente de los
distintos instrumentos de medición de campo.
Esta red es la columna vertebral del nuevo sistema de control al que se desea
evolucionar. Se requiere que sea rápida, fácilmente configurable, confiable y con una alta
disponibilidad, ya que a través de ella se transmitirán y organizarán todos los datos necesarios
para el control y supervisión de cada uno de los procesos que se llevan a cabo en la Planta
Polinter Lineal – Pequiven El Tablazo.
1.3
La Empresa: ABB – Asea Brown Boveri S.A.
Asea Brown Boveri (ABB) nace de la fusión de las empresas Asea y Brown Boveri
Company en 1988. Es una corporación global de ingeniería y tecnología que provee a sus
clientes soluciones en los campos de transmisión y distribución de energía eléctrica,
automatización, petróleo, gas y petroquímica, seguridad industrial, productos industriales e
instalaciones y servicios financieros.
Con sede en Zurich, Suiza, como casa matriz, ABB es una organización unificada que
agrupa diferentes culturas y unidades de negocios. A través de su presencia global y el
conocimiento de los mercados locales, ABB proporciona los más altos estándares de servicio y
calidad del producto a sus clientes.
Una fuerza laboral de mas de 160.000 empleados en casi 1000 compañías, situadas en
mas de 100 países, hace de ABB una de las corporaciones trasnacionales culturalmente más
diversificadas en todo el mundo. Estas compañías se clasifican en 2 divisiones principales:
Power Technologies y Automation Technologies.
CAPÍTULO I
3
ABB Power Technologies, proporciona soluciones a empresas de servicio
eléctrico, de gas y agua, así como clientes industriales y comerciales, con una
amplia gama de productos, sistemas y servicios para transmisión, distribución y
automatización de energía eléctrica. Esto incluye transformadores, equipos de
alta tensión, interruptores de generador, condensadores, cables, así como
sistemas de alta tensión, subestaciones encapsuladas o aisladas en aire, sistemas
de compensación SC (Compensación en Serie), SVC (Compensación en
Paralelo), y los servicios y soporte tecnológicos aplicables en alta tensión.
ABB Automation Technologies, unifica productos y servicios con experticia
hacia el cliente y presencia global, para brindar soluciones para control,
movimiento, protección e integración de la planta a través del completo rango
de industrias de proceso y servicio. La automatización en todas sus facetas es el
campo de actividad de la División Automation Technologies (AT). Desde el
diseño y fabricación de componentes y sistemas, hasta la instalación y servicio
de sistemas complejos, motores, accionamientos, material de baja tensión,
instrumentación, equipos de control, robótica en su más alto nivel, sistemas
para las industrias básicas: papel y pasta, metales, cemento, productos de
consumo y fabricación en general, equipos para la Marina.
Además de las actividades que ABB Automation Technologies dirige a las industrias
del crudo y gas, existe un segmento denominado ABB Lummus Global el cual se encarga de
diseñar y suplir facilidades de producción, refinerías y plantas petroquímicas.
1.3.1
ABB Venezuela
Asea Brown Boveri esta presente en Venezuela desde el año 1956 y desde entonces ha
contribuido de manera importante a la creación de una infraestructura tecnológica en las áreas
de generación, transmisión, distribución e industrialización de la energía eléctrica en el país.
Actualmente ABB Venezuela es el resultado de la fusión de las empresas ABB y SVECA
SADE y de la participación de otras organizaciones internacionales. ABB Venezuela coordina
CAPÍTULO I
4
obras en Venezuela, Centroamérica y el Caribe, contando con 650 empleados fijos a nivel
nacional, y un similar numero de empleados temporales en obras en ejecución. Su oficina
principal esta ubicada en Caracas y posee oficinas regionales en los estados Zulia, Anzoátegui,
Bolívar y Carabobo. Posee además dos plantas:
Planta de Fabricación de estructuras metálicas para torres de transmisión,
ubicada en San Francisco de Yare, Edo. Miranda.
Planta de Fabricación de tableros de media y baja tensión, ubicada en Cagua,
Edo. Aragua.
1.3.1.1 Misión y Visión
La misión es ser líder a nivel nacional en ofrecer productos, soluciones y servicios de
calidad para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica, procesos
industriales, transporte eléctrico y control ambiental, que reúnan las necesidades y
requerimientos de los clientes y de esta forma contribuir con su éxito. La experiencia
ampliamente comprobada, el acceso a la más avanzada tecnología de todas partes del mundo y
la sólida presencia local, permiten dar soporte integral en todas las fases de la vida de una
instalación: ingeniería, construcción, suministro, puesta en marcha, entrenamiento, operación,
mantenimiento y optimización de procesos, para así poder satisfacer las más altas exigencias
requeridas por el cliente
1.3.1.2 Estructura Organizacional de la Empresa
El organigrama ilustrativo de la estructura organizacional de ABB Venezuela se
encuentra en la Figura 1.
5
CAPÍTULO I
Figura 1. Organigrama de ABB Venezuela
1.3.1.3 División Automation Technology
La automatización en todas sus facetas es el campo de actividad de la División
Automation Technologies (AT). Desde el diseño y fabricación de componentes y sistemas
hasta la instalación y servicio de sistemas complejos. Motores, accionamientos, material de
Baja Tensión, instrumentación, equipo de control. Robótica en su más alto nivel. Sistemas
para las industrias básicas: papel y pasta, metales, cemento y de productos de consumo y
fabricación en general.
Dentro de esta división de encuentra el área de negocios Process Automation. Esta área
se encarga del desarrollo de sistemas de control, desde la ingeniería conceptual, pasando por la
programación de hardware y software, instalación de dispositivos y puesta en marcha de
sistemas de control de procesos en planta.
CAPÍTULO I
1.4
6
Objetivo General
El objetivo general del presente proyecto es configurar e implementar la red de datos
requerida por el sistema IndustrialIT 800xA para proporcionar los servicios y funcionalidades
que ofrece como sistema de control.
1.5
Objetivos Específicos
Dimensionamiento de la red según los requerimientos del sistema 800xA.
Instalación y ensamblaje de la arquitectura de red.
Configuración de la red y los nodos del sistema.
Desarrollo de protocolos de prueba de comunicación, redundancia y
disponibilidad de los servicios.
1.6
Sinopsis
El presente trabajo está dividido en 7 capítulos. El primero es un capítulo
introductorio, donde se plantea al problema general y los objetivos a lograr durante la
realización del proyecto. Allí también se introduce a ABB como empresa, y su misión y visión
en Venezuela.
El Capítulo II se centra en el tema de las redes de computadora., tocando tópicos como
tipos de red, topologías, el modelo de referencia OSI y protocolos de comunicación.
Los sistemas de control de ABB se muestran en los dos capítulos siguientes. En el
Capítulo III se trata con el sistema Advant/Mod 300, y en él se indican sus funcionalidades y
su arquitectura estándar de red. El Capítulo IV introduce al sistema IndustrialIT 800xA, los
servicios que proporciona como sistema de control y la arquitectura de red en la que basa su
funcionamiento.
En el Capítulo V se encuentra el sistema implementado actualmente en la Planta
Polinter Lineal. Allí se muestra el proceso que realiza la planta para la obtención del
CAPÍTULO I
7
polietileno lineal, y se indica la configuración de la red del sistema Advant/Mod 300 que
posee. También se estudian las razones para evolucionar a un nuevo sistema de control.
El Capítulo VI contiene todas las actividades llevadas a cabo para la implementación
de la nueva red de soporte para el sistema 800xA, que incluyen la instalación de la
infraestructura de red, la configuración del dominio, usuarios y redundancia, y las pruebas que
se realizaron sobre el sistema.
Por último, en el Capítulo VII se encuentran las conclusiones obtenidas de la
realización del proyecto.
CAPÍTULO II
2REDES DE COMPUTADORAS
Se conoce como red de computadoras a un grupo de computadoras conectadas entre sí,
con la capacidad de compartir información y recursos, cada una estando consciente de la
existencia de las otras.
Las primeras redes de computadoras surgieron como solución al problema de
velocidad de procesamiento que era necesaria para realizar los cómputos que requerían las
investigaciones científicas en aquel entonces. A programas como ARPANET (Advanced
Research Projects Agency NETwork – Red de la Agencia para Investigación de Proyectos
Avanzados) y empresas como IBM, con su SNA (System Networks Architecture – Sistema de
Arquitectura de Redes), se les atribuyen las primeras redes de datos implementadas con éxito.
Ambos fueron precursores de esta tecnología, que fue transformando paulatinamente su
función netamente científica y militar a una de comunicación, con orientación al usuario.
Con la aparición del módem (contracción de las palabras inglesas modulatedemodulate, o modula-demodula), dispositivo que se encarga de modular las señales digitales
con las que trabajan las computadoras para realizar su transmisión a través de señales
analógicas, se abrió la posibilidad para el público en general de instalar sus propias redes,
tanto LAN (Local Area Network – Red de Área Local) como WAN (Wide Area Network –
Red de Área Amplia) [1].
Las redes evolucionaron como solución a tres problemas, principalmente: LANs
aisladas, duplicación de los recursos y falta de gestión de redes [2]. El aislamiento de las
LANs hacia imposible la comunicación entre diferentes oficinas departamentos o cuartos. La
duplicación de recursos significaba aumento del costo por equipos y por personal que había
que colocar en cada una de las LANs; y la falta de gestión de redes conllevaba la inexistencia
de métodos de manejo adecuado y verificación de problemas en las redes. Además, el aumento
sostenido del ancho de banda posible a través del cable telefónico no pudo contener la
demanda tanto de velocidad como de capacidad que se requería para ese entonces. Todo esto
ocasionó la aparición de nuevos dispositivos, como las NICs (Network Interface Card –
Tarjeta para Interfaz de Red), y estándares como Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data
Interface – Interfaz de Datos Distribuida por Fibra) e Ethernet, que suplían adecuadamente las
CAPÍTULO II
9
necesidades de los usuarios, facilitando el manejo de las redes y abaratando los costos
asociados a ellas.
En la actualidad, la velocidad de transmisión por Ethernet está sobrepasando la barrera
de los 10Gb, y el estándar Wi-Fi continúa ganado adeptos que alaban su capacidad para
prescindir de los cables a la hora de la implementación de LANs
2.1
Tipos de Redes
De acuerdo al lugar y al espacio que ocupen, las redes de computadoras pueden ser
clasificadas en:
LAN (Local Area Network): la Red de Área Local es un tipo de red que se
expande en un área relativamente pequeña. La mayoría de las LANs se
encuentran dentro de un solo edificio, o un grupo de ellos. Cada nodo
(computadora individual) en una LAN tiene su propio CPU con el que ejecuta
los programas. También puede acceder a cualquier dispositivo en cualquier
sitio de la LAN, lo que permite a varios usuarios compartir el mismo recurso,
así como intercambiar datos y archivos. La red también puede ser utilizada
como medio de comunicación entre los usuarios, a través de servicios de correo
electrónico o sesiones de Chat.
WAN (Wide Area Network): Es una red compuesta por varias LANs
interconectadas, y ocupa un área geográfica de tamaño amplio. La
interconexión entre las LANs ser realiza a través de líneas telefónicas, fibra
óptica o enlaces aéreos (microondas, satélites, etc.). El mejor ejemplo de una
red WAN se encuentra en la Internet, la red mundial de información a la que se
conectan miles de redes LAN, desde universidades hasta institutos de
investigación y organizaciones gubernamentales [3].
10
CAPÍTULO II
2.2
Componentes de una Red
En su esquema básico, una red de computadoras está compuesta por los siguientes
elementos:
Servidor: el servidor es la máquina principal de la red, que se encarga del flujo
de la información y la administración de los recursos. En muchos casos, los
servidores son dedicados, es decir, se encargan de realizar una tarea específica,
como por ejemplo, la administración de las impresiones, o el flujo de datos
entre las máquinas. Tienen que ser máquinas de alto rendimiento con respecto a
la velocidad y el procesamiento; además deben poseer uno o varios discos
duros de gran capacidad, y métodos de almacenamiento alternativos.
Estación de Trabajo: Es una computadora que se encuentra físicamente
conectada a la red. Se maneja bajo su propio sistema operativo, y se agrega
como miembro de la red luego de ser configurada por separado.
Sistema Operativo de Red: Es el software encargado de la administración y el
control general de la red. Se caracteriza por tener soporte de múltiples usuarios,
como Unix y Windows NT, por ejemplo.
Recursos: Son todos los dispositivos y servicios que se encuentran disponible
para el uso de los usuarios. En la mayoría de los casos se trata de equipos cuyo
costo hace poco fiable su colocación en todas las estaciones de trabajo
(impresoras,
plotters,
scanners,
etc.),
También
pueden
compartirse
componentes de programación o software, colocándolos en un File Server o
servidor de archivos, para evitar su instalación en todas las estaciones de la red.
Dispositivos de Red: Son todos los equipos que se utilizan para las conexiones
en la red. Van desde las NICs (Network Interface Card – Tarjeta para Interfaz
11
CAPÍTULO II
de Red), pasando por los hubs (concentradores), switches (conmutadores) y
routers (enrutadores); hasta el cableado utilizado para conectar todos los
equipos [3].
2.3
Transmisión de Datos
La transmisión de los datos en las redes se puede dar a través de dos medios: los
aéreos, que transmiten y reciben las señales a través de ondas electromagnéticas; y los
terrestres, que utilizan un conductor físico para el transporte de la señal. Entre éstos tenemos:
Cable Coaxial: es un cable eléctrico que consta de un conductor de cobre
interno rodeado por un material aislante cilíndrico, a su vez rodeado por una
pantalla conductora, y envuelto finalmente por una capa de material aislante
[4]. Idealmente, existe campo eléctrico en el espacio entre los dos conductores
solamente, por lo que se reduce en gran medida el efecto de la interferencia
electromagnética. En la Figura 2 vemos la composición de un cable coaxial.
Figura 2. Cable Coaxial (http://new-phone.com/soluciones/wired.html)
Hay diversos tipos de cables coaxiales, dependiendo de la función que
van a cumplir (TV, Ethernet, Cable, etc.). El cable coaxial admite mayores
distancias que el UTP y el STP, pero su rigidez hace difícil su instalación.
Además, posee requisitos específicos de impedancia que lo hacen muy sensible
a defectos mecánicos en los conectores y empalmes. Actualmente su uso en
LANs es muy reducido.
12
CAPÍTULO II
Existe también un cable coaxial conocido como “twinaxial”, que posee
dos conductores aislados en el centro del cable, en vez de uno. Se utiliza
mayormente en redes Token Ring (ver Protocolos de Comunicación).
Twisted Pair (Par Trenzado): Utilizado comúnmente para los cables
telefónicos, consiste en cuatro pares de filamentos de cobre, cubierto cada uno
por plástico aislante, y entrelazados el uno con el otro. Existen dos tipos de par
trenzados: el STP (Shielded Twisted Pair – Par Trenzado Apantallado), donde
cada par es envuelto en una cobertura metálica, para luego ser recubiertos por
otra superficie, también metálica, que finalmente es cubierta por el material
aislante (ver Figura 3); y el UTP (Unshielded Twisted Pair – Par Trenzado No
Apantallado), que sólo posee el aislante plástico de los filamentos (ver Figura
4).
Figura 3. Par Trenzado Apantallado (http://new-phone.com/soluciones/wired.html)
Figura 4. Par Trenzado No Apantallado (http://new-phone.com/soluciones/wired.html)
El par trenzado ha desplazado al cable coaxial como principal medio
utilizado en redes de computadoras. En ambos casos, UTP y STP, se tiene un
medio delgado, de fácil instalación, y rápido, aunque el UTP es el menos
13
CAPÍTULO II
resistente de todos los medios de transmisión a las interferencias
electromagnéticas. Con el STP se logra mayor inmunidad, pero es más costoso
y más rígido, haciendo su instalación más difícil [5].
Fibra Óptica: utiliza como medio de transmisión la luz modulada, por lo que
es inmune a la interferencia electromagnética. Está formado por dos filamentos
o núcleos de vidrio, recubiertos ambos por un material de menor índice de
refracción, con el fin de lograr que el haz quede atrapado en cada filamento. La
Figura 5 muestra esta composición.
Figura 5. Fibra Óptica (http://new-phone.com/soluciones/wired.html)
Podemos encontrar dos tipos de fibra óptica: las multimodo, sobre las
cuales se hace incidir el haz en distintos ángulos, y el viaje se realiza a través
de rebotes en las paredes del núcleo; y las monomodo, en las que el haz viaja
en el eje del cable, por lo que se evita la dispersión y aumenta la velocidad de
transmisión.
La fibra óptica es el medio más rápido, más delgado, y el que permite la
transmisión a distancias mayores. Pero es más costoso en comparación con los
otros medios, y debe ser manipulado cuidadosamente debido a su delicadeza
[5].
2.4
Topología
La topología de una red es el patrón de interconexión entre los nodos y el servidor.
Existen seis topologías diferentes, y su selección dependerá principalmente del número de
14
CAPÍTULO II
nodos a incluir en la red, el medio físico a utilizar para la transmisión de datos y la distancia
entre cada estación:
Topología en Bus: en esta topología los nodos de la red están conectados a un
cable
central
o
backbone,
cuyos
extremos
están
delimitados
por
concentradores o conmutadores [6]. En la Figura 6 se muestra el diagrama de
esta topología.
Figura 6. Topología en Bus (http://mx.geocities.com/alfonsoaraujocardenas/topologias.html)
Este modo de conexión permite la comunicación directa entre todos los
nodos de la red. Además, se puede agregar un nodo con facilidad, y la cantidad
de cable necesaria para su implementación es menor, en comparación con las
demás topologías. La desventaja principal que posee es que, si se presenta una
ruptura en el cable central, la comunicación se detiene, y se hace muy difícil
averiguar dónde se produjo la falla.
Topología en Anillo: está conformada por un solo anillo cerrado formado por
nodos y enlaces, donde cada nodo está conectado únicamente con sus nodos
adyacentes (ver Figura 7). Los mensajes viajan unidireccionalmente a través
del anillo, y son recibidos sólo por el nodo al que corresponden.
La topología en anillo acepta distancias mayores que otras topologías,
porque los mensajes son regenerados en cada nodo. Pero son más caras y
15
CAPÍTULO II
Figura 7. Topología en Anillo (http://mx.geocities.com/alfonsoaraujocardenas/topologias.html)
difíciles de instalar que la topología bus y, en el caso de presentarse una ruptura en cualquier
conexión, la red detiene su funcionamiento [7].
Topología en Estrella: la topología en estrella está compuesta por un
concentrador central al que se conectan todos los nodos de la red, y sobre el
cual pasa toda la información manejada. Se puede observar esta configuración
en la Figura 8
Este tipo de topología es fácil de instalar y cablear, y permite la
inclusión o remoción de un nodo sin perturbar la actividad de la red. En caso de
rupturas, sólo se bloquea la comunicación a un solo nodo, y se puede encontrar
fácilmente el origen de la falla. Pero si ésta ocurre en el concentrador, toda la
red queda deshabilitada. Otra desventaja con respecto a la topología bus es que
se necesita más cableado, por lo que es más cara.
Topología en Árbol: aquí se combinan las características de las topologías en
estrella y en bus. Se tiene un cable central (backbone, el “tronco”) al que se
conectan nodos establecidos en redes en estrella (las “hojas”). La Figura 9
muestra gráficamente esta topología.
16
CAPÍTULO II
Figura 8. Topología en Estrella (http://mx.geocities.com/alfonsoaraujocardenas/topologias.html)
Figura 9. Topología en Árbol (http://mx.geocities.com/alfonsoaraujocardenas/topologias.html)
Es una de las topologías más aceptadas por los fabricantes de hardware
y software, a pesar de ser más difícil su configuración. Su estructura es
jerárquica, y no hay repetición de los mensajes por parte de los nodos. De igual
modo que sus topologías de origen, pueden presentarse fallas a nivel nodal,
siendo fácil su detección, y fallas troncales, en donde se aísla un segmento
completo de la red, y son más difíciles de detectar [7].
17
CAPÍTULO II
Topología en Malla: Como su nombre lo indica, esta topología se caracteriza
por la interconexión de todos los nodos, unos con otros, como aparece en la
Figura 10.
Figura 10. Topología en Malla (http://mx.geocities.com/alfonsoaraujocardenas/topologias.html)
En este caso, el efecto de una falla en una vía de comunicación se
minimiza, ya que existen múltiples caminos para la transmisión de información
de un nodo a otro. Generalmente, se utiliza en redes con un número reducido de
nodos; en caso contrario, las conexiones y la cantidad de medios se tornaría
abrumadora. Por esta razón llega a ser costosa.
Topología Irregular: En esta topología no hay un patrón definido de
conexiones ni de estructura de nodos.; no existe un número regular de enlaces,
y los nodos pueden estar conectados de manera irregular a otros nodos [6]. La
configuración de la red se hace más difícil que en los otros tipos de topología,
y puede llegar a ser más costosa su implementación, dependiendo del número
de nodos y cuáles conexiones vayan a realizarse.
2.5
Formatos de Información
La información de datos y de control que se transmite a través de una red puede tomar
una variedad de formas. Los formatos más comunes de información son las tramas, paquetes,
CAPÍTULO II
18
segmentos y mensajes. Varios de estos son exclusivos a ciertas capas del Modelo de
Referencia OSI; más adelante se profundizará sobre el mismo.
Una trama es una unidad de información cuyo origen y destino son entidades de la
capa de enlace. Está compuesta por una cabecera (y, muchas veces, una cola) y datos de la
capa superior (un paquete). La cabecera y la cola contienen información de control destinada a
la entidad de capa de enlace en el sistema receptor; los datos de la capa superior son
encapsulados entre ambas [2]. La Figura 11 ilustra los componentes básicos de una trama de la
capa de enlace.
Figura 11. Estructura de una trama (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm)
Un paquete es una unidad de información cuya fuente y destino son entidades de la
capa de red. Su estructura es similar a la de la trama, pero la cabecera y la cola están dirigidas
a la capa de red del sistema de destino, y los datos que encierran entre sí forman un segmento.
En la Figura 12 se observa la estructura de un paquete.
Figura 12. Estructura de un paquete (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm)
Un segmento continúa el patrón de las otras dos unidades, es decir, tiene su origen y
destino en la capa de transporte, posee cabecera y posiblemente cola, y es lo que un paquete
llama “datos de la capa superior”. Su estructura se puede encontrar en la Figura 13.
CAPÍTULO II
19
Figura 13. Estructura de un segmento (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm)
Por último, un mensaje se refiere a una unidad de información cuya fuente y destino
reside en cualquiera de las tres capas superiores del modelo OSI; generalmente, la de
aplicación.
2.6
Modelo de Referencia OSI
El modelo de referencia OSI (Open System Interconection – Interconexión de Sistema
Abierto) describe la manera en la que la información que viene de un programa de aplicación
viaja a través de un medio de red hasta llegar a un programa de aplicación en otra
computadora. Es un modelo conceptual formado por siete capas diferentes, cada una
especificando una función de red. Fue desarrollado en 1984 por la Organización Internacional
de Normalización (ISO), y es actualmente considerado el modelo principal para la arquitectura
de las comunicaciones entre computadoras.
El modelo OSI divide las actividades involucradas en la transferencia de información
entre computadoras conectadas en red en siete grupos más manejables. Uno de estos grupos es
asignado a cada una de las siete capas OSI, que son lo suficientemente independientes para
poder realizar sus actividades sin afectar al resto; esto permite actualizar y mejorar las
actividades que realiza cada capa sin desequilibrar el proceso [2]. La Figura 14 muestra un
diagrama de las capas del modelo OSI
Las tres capas superiores manejan todo lo concerniente a las aplicaciones, y se
implementan en software. Las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de los datos, y
sus funciones utilizan tanto hardware como software. A continuación se describen cada una de
las capas que conforman el modelo:
20
CAPÍTULO II
Figura 14. Capas del modelo OSI (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm)
Capa Física.
La capa física define todas las especificaciones físicas y eléctricas de
los dispositivos responsables de activar, mantener y desactivar el enlace entre
los sistemas que establecen una comunicación. Es el medio por el cual viaja el
flujo de bits que transmite la información Las especificaciones de esta capa
determinan características como niveles de tensión, tasas de datos, distancias
máximas de transmisión y conectores [2].
RS-232 y 10BASE-T son ejemplos de estándares que rigen esta capa.
Capa de Enlace.
La capa de enlace provee los procedimientos y funciones para transferir
datos entre entidades de red y detectar errores que hubieran podido ocurrir en
la capa física [8]. En esta capa se definen diferentes características de la red,
como el direccionamiento físico, topología de la red, notificación de errores,
entramado, y control de flujo. El direccionamiento físico define cómo serán
direccionados los dispositivos en la capa de enlace. La topología de la red
especifica cómo es la conexión física de los equipos; por ejemplo, en bus o en
estrella. La notificación de errores alerta a los protocolos de capas superiores
que ha ocurrido un error de transmisión, y el entramado reordena las tramas
que fueron transmitidas fuera de secuencia. Finalmente, el control de flujo
modera la transmisión de datos para mantener un flujo manejable por el
dispositivo receptor [2].
21
CAPÍTULO II
El Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (IEEE)
subdividió la capa de enlace en dos subcapas: LLC (Logical Link Control –
Control de Enlace Lógico) y MAC (Media Access Control – Control de
Acceso al Medio). Esta subdivisión puede ser observada en la Figura 15.
Figura 15. Subdivisión de la Capa de Enlace de Datos
(http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm)
La subcapa LLC es la más alta de las dos subcapas. Se encarga del
manejo del control de errores, el control de flujo, el entramado, y el
direccionamiento de subcapa MAC. Ésta es la subcapa inferior, y administra el
acceso a los medios compartidos.
Además del estándar IEEE802.2, que rige el funcionamiento de la
subcapa LLC, para la capa de enlace de datos podemos encontrar otros
estándares como Ethernet, Token Ring y Frame Relay.
Capa de Red.
Esta capa es la responsable del direccionamiento lógico, es decir, las
funciones de conmutación y enrutamiento de la información, proporcionando
los procedimientos necesarios para el intercambio de datos entre el sistema de
origen y destino. Por ello debe conocer la topología de la red, con el fin de
determinar la ruta más adecuada.
Aquí se realiza el enrutamiento de red, control de flujo, segmentación y
desegmentación, y control de errores. Por ser un esquema de direccionamiento
lógico, los valores y las direcciones de red son escogidos por el ingeniero
encargado de la red, no por los fabricantes de los dispositivos [8].
22
CAPÍTULO II
El protocolo IP es el mejor ejemplo de un estándar que reside en esta
capa. Junto con el protocolo TCP (capa de transporte), es el responsable del
funcionamiento de Internet.
Capa de Transporte.
La capa de transporte acepta datos de la capa de sesión y los segmenta
para transportarlos a través de la red. Provee una transferencia transparente
entre los usuarios, con lo que se evita cargar a las capas superiores con asuntos
referentes al chequeo y verificación de la información. Generalmente, esta capa
es la responsable de asegurar el envío de los datos sin errores y en secuencia;
además, se controla el flujo de información para garantizar que el dispositivo
receptor procese todo lo que reciba. También multiplexa todos los datos que
recibe de diferentes aplicaciones para enviarlos por un medio físico único
[2][8].
TCP es el protocolo más característico de esta capa.
Capa de Sesión.
La capa de sesión establece, gestiona y finaliza sesiones de
comunicación. Las sesiones de comunicación consisten en petición y respuestas
de servicio que ocurren entre aplicaciones que están localizadas en diferentes
dispositivos de red. Éstas son coordinadas por protocolos especiales para esta
capa, como NetBIOS.
Puede realizar operaciones tanto duplex (comunicación bidireccional, y
al mismo tiempo) como half-duplex (comunicación bidireccional, pero en un
solo sentido a la vez). Utiliza checkpoints, o marcadores, para retomar la
transferencia de datos justo en el sitio donde se encuentra en el momento de un
cierre de sesión, y maneja los tokens, objetos abstractos que son utilizados en
estándares como Token Ring para controlar las acciones de los participantes de
la comunicación.
23
CAPÍTULO II
Capa de Presentación.
La capa de presentación es la responsable de aplicar conversión y
codificación a los datos que vienen de la capa de aplicación, con el fin de
hacerla entendible a la capa de aplicación del sistema receptor. Su tarea
principal es transformar los formatos particulares de datos (ASCII, MPEG,
MIDI, etc.) en un formato común de red, listo para ser enviado y comprendido
por todos los sistemas. También define la estructura de los datos a transmitir, y
los comprime y encripta si se desea [2].
Capa de Aplicación.
La capa de aplicación es la capa OSI más cercana al usuario, y está
relacionada con las funciones de más alto nivel, proporcionando soporte a las
aplicaciones o actividades del sistema, suministrando servicios de red a las
aplicaciones del usuario y definiendo los protocolos utilizados por cada
aplicación individual. Aplicaciones como el correo electrónico y la
transferencia de archivos utilizan la capa de aplicación para iniciar la
comunicación entre usuarios.
Es a través de esta capa que las aplicaciones acceden a la comunicación
por red; aquí se identifican los sistemas con los que se tiene conexión, se
determina la disponibilidad de los recursos y se sincroniza la comunicación.
2.7
Protocolos de Comunicación
El modelo OSI establece un esquema conceptual para la comunicación entre
computadoras, pero en sí no es un método de comunicación. Son los protocolos los que se
encargan del verdadero establecimiento del enlace entre varios sistemas. A nivel de redes, un
protocolo es un grupo de reglas y convenciones que gestionan el proceso de intercambio de
información a través de un medio de red, e implementan funciones de una o más capas del
modelo OSI.
24
CAPÍTULO II
Existen protocolos para manejo de LANs, que trabajan en las capas física y de enlace;
protocolos WAN, que también utilizan la capa de red; protocolos de enrutamiento, exclusivos
de esta misma capa, y ciertos protocolos que manejan todo lo concerniente a las capas
superiores.
2.7.1
Token Ring
Token Ring es un estándar de comunicación que se implementa en la capa de enlace.
Se caracteriza por tener una topología híbrida (redes estrella conectadas en anillo), y por
controlar el acceso al medio a través de la utilización de tokens. Las primeras redes Token
Ring fueron diseñadas por IBM en los años 70, y fueron tomadas como base para que la IEEE
dictara las especificaciones que definen su propio estándar, el IEEE 802.5.
El estándar trabaja a velocidades de 4 a 16Mbps. Las estaciones de red están
conectadas directamente a unas MSAUs (MultiStation Access Unit – Unidades de Accesos a
Múltiples Estaciones), que se conectan entre ellas para formar el anillo, como se observa en la
Figura 16.
Figura 16. Conexión Física de las redes Token Ring
(http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/tokenrng.htm)
CAPÍTULO II
25
Como se mencionó anteriormente, este tipo de red utiliza una pequeña trama llamada
token para dar acceso a la comunicación. El token circula a través de toda la red. Una estación
puede transmitir si posee el token y éste está vacío; si no desea realizar ninguna acción o se
sobrepasa el tiempo máximo de posesión, lo envía a la estación siguiente. En caso de querer
realizar una transmisión, se modifica un bit del token para convertirlo en una trama de inicio
de secuencia, a la que se le adjuntan los datos que se desean enviar y la dirección de destino.
Toda la trama es enviada de estación en estación, hasta que llega a su destino final, donde es
tomada, copiada y modificada por la estación. Se retorna la trama modificada a la red, y sigue
su recorrido a través de las estaciones hasta que retorna a la estación de origen, que la analiza
para verificar que la información fue recibida con éxito. Durante todo este tiempo, no existe
ningún otro token circulando por la red, por lo que no puede haber otra transmisión ocurriendo
al mismo tiempo. Esto hace imposible la ocurrencia de colisiones en las redes Token Ring [9].
A diferencia de las redes Ethernet, que se explicarán más adelante, esta red es
determinística, es decir, es posible calcular el tiempo máximo necesario para que cualquier
estación pueda realizar una transmisión. Para redes en las que el retardo debe ser conocido y
específico, es una opción muy valiosa, y es la principal ventaja de esta configuración.
El formato de las tramas es diferente para los tokens y para el paquete, Ambos pueden
ser vistos en la Figura 17.
Figura 17. Formato de la trama de datos/comando y del token del protocolo Token Ring
(http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/tokenrng.htm)
El Delimitador de Inicio alerta a las estaciones de la llegada de un token o de una
trama de información. Su estructura viola las leyes de codificación utilizadas por el sistema
para poder reconocerlo.
CAPÍTULO II
26
El byte de Control de Acceso define 3 bits de prioridad (algunas estaciones son
favorecidas para el acceso a la red), 3 bits de reserva (es posible reservar el próximo token si la
prioridad es lo suficientemente alta), un bit de token, con el que se determina si la trama es un
token o información, y un bit de monitoreo, que indica si la trama circula sin destino por la
red.
Con el Control de Trama se indica si la trama contiene información de datos o de
control; en el segundo caso, también se indica que tipo.
Los campos de Dirección de Origen y Destino identifican las estaciones que deben
establecer un enlace.
Los Datos son de longitud variable, y depende del tiempo máximo que la estación
pueda mantener la propiedad del token.
El campo de FCS (Frame-Check Secuence – Secuencia de Chequeo de Trama) es
calculado por la estación de origen en base a la información que lleva la trama, y es
recalculado por la de destino. Si no son iguales, la trama es desechada.
El Delimitador de Final indica el fin del token o de la trama. También muestra si la
trama fue desechada, e identifica la última trama transmitida en la secuencia.
Por último, el Estatus de Trama es exclusivo de la trama de información, e indica si
el paquete llego a su destino, y si fue copiado con éxito [9].
2.7.2
Ethernet
Ethernet es otro estándar cuyo dominio es la capa de enlace. Fue competidor directo
con Token Ring por la aceptación de los usuarios, pero es una batalla que ha sido ganada en
los últimos años: más del 85% de las redes instaladas en el mundo trabajan bajo el estándar
Ethernet. Son varias las ventajas que le han permitido obtener la delantera en cuanto a
preferencia se refiere: es fácil de comprender, instalar, manejar y mantener; permite bajos
costos en las aplicaciones de red; provee una gran flexibilidad con respecto a la topología de
instalación de la red; y garantiza la interconexión y la operación de cualquier dispositivo
apegado al estándar, sin importar quién sea el fabricante.
CAPÍTULO II
27
El origen de Ethernet se remonta a los años 70, cuando la Corporación Xerox realizó
pruebas exitosas a 3Mbps con la implementación sobre una LAN del protocolo CSMA/CD.
Luego de lograrse con éxito tasas de 10Mbps, en 1985 de define el estándar IEEE 802.3,
basado en esa misma versión. Se han logrado mejoras en la velocidad (100Mbps, 1Gbps,
10Gbps), pero el estándar ha cambiado muy poco desde su publicación oficial.
Las primeras redes Ethernet se encontraban conectadas en topología bus, pero en la
actualidad la mayoría utiliza una configuración tipo estrella, con un conmutador como
dispositivo de enlace, o una tipo árbol. El protocolo base de funcionamiento, como vimos
anteriormente, es el CSMA/CD, que busca compartir el medio entre dos o más estaciones sin
necesidad de un arbitraje central, un token o asignación fija de tiempos. A diferencia del Token
Ring, tiene un comportamiento estocástico, y se maneja a base de probabilidades. Sus siglas
definen adecuadamente su funcionamiento, a saber:
Carrier Sense (Sentido de Portador): todas las estaciones en la red observan el
tráfico en el medio para determinar los momentos en que no ocurre ninguna
transmisión.
Mutiple Access (Acceso Múltiple): cualquier estación puede iniciar una
transmisión si detectan que no hay tráfico en la red.
Collision Detection (Detección de Colisión): si dos estaciones en la misma red
comienzan a transmitir aproximadamente al mismo tiempo, los flujos de bits
de ambas señales se encontrarán e interferirán entre ellos, haciendo imposible
su comprensión. Los sistemas de origen deben ser capaces de detectar que una
colisión ha ocurrido antes de terminar el envío de la señal. Deben detener la
transmisión, y esperar un tiempo semi-aleatorio para intentar la retransmisión
[10].
El formato básico de la trama Ethernet se muestra en la Figura 18. El Preámbulo es un
patrón alternante de unos y ceros que indica al receptor que se acerca una transmisión, y
permite sincronizar el área receptora de la capa física con el flujo de bits que se van a recibir.
28
CAPÍTULO II
Figura 18. Formato de la trama Ethernet estándar
(http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/tokenrng.htm)
El Delimitador de Inicio de Trama también es un patrón alternante de unos y ceros,
pero finaliza en dos unos consecutivos para indicar que el próximo bit es el más significativo
del campo de dirección de destino.
En Dirección de Destino se encuentra la dirección de la estación a la que se envía la
trama. El bit más significativo indica si se trata de una dirección individual (“0”) o de grupo
(“1”). El segundo indica si es una red administrada globalmente (“0”) o localmente (“1”). El
resto de los valores definen la ubicación lógica de cada nodo.
La Dirección de Origen contiene la dirección del nodo fuente. El bit más significativo
siempre es “0”.
En Longitud/Tipo se puede indicar el número de bytes de datos contenidos en el
campo de datos de la trama, o la identificación del tipo de trama en caso de que haya sido
ensamblada en un formato opcional.
El campo de Datos contiene la información de las capas superiores. En caso de que el
número de bytes sea menor de 46, se rellena para alcanzar ese valor.
La Secuencia de Chequeo de Trama se utiliza para verificar el estado de la trama en
el receptor [10].
2.7.3
TCP/IP
TCP/IP es el protocolo común que utilizan todas las computadoras conectadas a
Internet para comunicarse entre sí. El término TCP/IP agrupa todo un grupo de protocolos que
29
CAPÍTULO II
cubren las distintas capas del modelo OSI [11]. En la Tabla 1 se puede ver la arquitectura en
capas de TCP/IP, y su equivalencia con este modelo.
Capa TCP/IP
Capas modelo OSI
Aplicación
Aplicación y Presentación
Transporte
Sesión y Transporte
Internet
Red
Enlace
Enlace y Física
Ejemplos
HTTP, SMTP,SMPP SNMP,
FTP, Telnet, NFS, NTP,
XDR, SSL, TLS
TCP, UDP, RTP, SCTP
IP, ICMP, IPsec, ARP, RIP,
BGP
Ninguno
Tabla 1. Arquitectura en capas de TCP/IP, y su equivalencia con el modelo OSI
Los protocolos más importantes de TCP/IP son, precisamente, TCP e IP, que actúan en
capas contiguas del modelo OSI y complementan su función para lograr la comunicación a
través de Internet.
2.7.3.1 TCP
El Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión) es un
protocolo que permite establecer conexiones entre nodos de una red, a través de las cuales se
intercambia información, garantizando un envío de los datos confiable y ordenado. Actúa de
intermediario entre una aplicación y el protocolo IP, cumpliendo las funciones de la capa de
transporte del modelo OSI [12].
Las aplicaciones envían un flujo de bytes a TCP para su transmisión a través de la red.
El protocolo lo divide en segmentos, que son tomados por el protocolo IP para su envío al
módulo TCP de la entidad de destino. TCP le asigna un número de secuencia a cada paquete
para asegurar que el receptor reciba los datos en orden, y no se pierda ningún paquete en el
camino. El módulo receptor envía un acknoledgment para indicar la recepción con éxito de un
paquete; en caso de no recibir uno durante un tiempo específico, se producirá un timeout en el
módulo de origen, que lo retransmitirá.
CAPÍTULO II
30
La conexión se establece a través del llamado 3-way handshake. Uno de los nodos abre
su canal de comunicación a la espera de recibir información (lado servidor). Cuando algún
otro nodo (lado cliente) desea iniciar una transmisión, envía un segmento SYN hacia el lado
servidor. Éste lo recibe y transmite un segmento SYN/ACK de vuelta. Finalmente, el emisor
envía un segmento ACK para indicar la recepción exitosa del segmento y se inicia la fase de
comunicación [12]. Este proceso puede ser visto en la Figura 19.
Figura 19. 3-Way Handshake (http://es.wikipedia.org/wiki/TCP)
TCP utiliza un mecanismo conocido como sliding window, o ventana deslizante, para
implementar el control de flujo. Cada vez que el emisor recibe un ACK, también recibe la
información de cuántos bytes disponibles restan en el buffer de datos del receptor. Esto le
permite modificar el número de bytes a enviar para no sobrepasar el límite de este buffer y así
evitar el congestionamiento de la red.
El formato del encabezado TCP se encuentra en la Figura 20. El Puerto de Origen y
Puerto de Destino son números de 16bits que identifican las aplicaciones que están siendo
enlazadas. Por ejemplo, FTP utiliza el puerto 21 y HTTP el 80.
El Número de Secuencia especifica el número asignado al primer byte de datos que se
está enviando en el paquete.
El Número de Acknowledgement indica al emisor el número de secuencia del paquete
que debe enviar al receptor.
El Offset de Datos contiene el número de palabras de 32bits en el encabezado TCP.
La zona Reservada está destinada a funciones futuras.
CAPÍTULO II
31
Figura 20. Formato del encabezado TCP (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ip.htm)
Las Banderas llevan información de control, que va desde los segmentos de SYN y
ACK para establecer la conexión, o el segmento FIN para su término.
En el campo de Ventana se indica el tamaño restante en el buffer de datos del
receptor.
El Checksum se utiliza para la detección de errores.
El Apuntador Urgente apunta al primer byte de datos urgente en el paquete.
En Opciones se colocan diversas opciones TCP.
Los Datos contienen la información que viene de las capas superiores.
2.7.3.2 IP
El protocolo IP (Internet Protocol – Protocolo de Internet) es un protocolo de capa de
red que provee información de direccionamiento y control que permite el enrutamiento de los
paquetes en la red. El servicio provisto por el protocolo es conocido como best-effort, o mejor
esfuerzo: no se asegura la integridad del paquete, ni el orden de la secuencia; es posible que se
duplique o se pierda. Son los protocolos de capas superiores los que se encargan de garantizar
una transmisión confiable [13].
CAPÍTULO II
32
El trabajo del IP se basa en el direccionamiento y enrutamiento. El primero se refiere a
la asignación de direcciones IP a los nodos de una red y la manera de agruparlos en subredes.
El segundo ayuda a la toma de decisiones con respecto a la ruta a tomar para el envío de
paquetes entre varias redes IP.
Las direcciones IP son el elemento más importante en el protocolo IP. A cada nodo en
una red TCP/IP se le asigna una dirección lógica de 32bits (en el caso de IPv4; para IPv6, la
dirección es de 128bits). Esta dirección está dividida en dos partes, el número de red (NetID) y
el número de nodo (HostID). El número de red identifica a una red y debe ser asignado por la
InterNIC (Internet Network Information Center – Centro de Información de la Red Internet)
en caso de que vaya a formar parte de Internet. El número de nodo identifica a un nodo en la
red y es asignado por el administrador de la red [14].
Una dirección IP está formada por cuatro bytes separados por un punto; cada octeto
puede tener un valor de 0 a 255. En la Figura 21 se encuentra un diagrama de este formato.
Figura 21. Formato de una dirección IP (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ip.htm)
Dependiendo de cuántos bytes formen parte del NetID, las direcciones de red pueden
ser clasificadas en A, B, C, D y E. comercialmente sólo se utilizan las redes tipo A, B, y C,
que pueden ser vistas en la Figura 22
El tipo de red define también la máscara de subred que posee. Ésta permite obtener el
NetID de una red a partir de cualquier dirección IP que pertenezca a ella. Utiliza el mismo
formato que las direcciones IP, pero todos los bits que pertenecen al NetID se encuentran en
“1” y el resto en “0”. Por ejemplo, la máscara de subred de una dirección IP clase A es
33
CAPÍTULO II
Figura 22. Clases de dirección IP
255.0.0.0, ya que su NetID se encuentra en el primer byte de la misma. Al realizar una
operación lógica AND con la dirección IP de un nodo, se anulan los bits que identifican al
nodo, arrojando como resultado la dirección base de la red.
La Figura 23 muestra el formato del encabezado IP
Figura 23. Formato del encabezado IP (http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ip.htm)
El campo de Versión indica la versión de IP utilizada.
La Longitud del Header IP contiene el tamaño del encabezado en palabras de 32bits.
CAPÍTULO II
34
El Tipo de Servicio especifica cómo quiere la aplicación que se maneje el paquete, y
le asigna a cada uno un grado de importancia.
La Longitud Total muestra el tamaño del paquete completo (encabezado y datos).
En Identificación se encuentra un entero que identifica al paquete. Se utiliza para
rearmar los paquetes que han sido divididos.
Banderas es un campo de 3bits que controla la fragmentación de los paquetes. El
menos significativo especifica si el paquete puede ser fragmentado. El bit central indica si el
paquete es el último en una serie de paquetes fragmentados. El bit más significativo no se
utiliza.
El Offset de Fragmento indica la posición del fragmento de datos con respecto al
inicio de los datos en el paquete original, lo que permite la reconstrucción del paquete original.
En Tiempo de Vida se encuentra un contador que decrece con el tiempo. Cuando
llegue a cero, el paquete es descartado para evitar que cicle indefinidamente por la red.
Protocolo indica cuál protocolo de capa superior recibirá el paquete luego del
procesamiento IP.
El Checksum de Encabezado se utiliza para comprobar la integridad del encabezado.
La Dirección de Origen y dirección de Destino especifican las direcciones de los
nodos a comunicar.
Las Opciones permiten al IP el soporte de varias funciones; por ejemplo, seguridad.
Finalmente, en Datos se encuentra la información que envían las capas superiores.
CAPÍTULO III
3SISTEMA ADVANT/MOD 300
El sistema de control Advant OCS (Open Control System – Sistema de Control
Abierto) con Software MOD 300 es un sistema abierto integrado y distribuido para la
automatización de procesos. Se compone principalmente de computadoras y unidades
microprocesadores conectadas en red, y puede ser utilizado en aplicaciones que van desde el
control de pequeñas maquinarias hasta la automatización de plantas industriales [15].
3.1
Funcionalidad del Sistema
Las características del sistema Advant/MOD 300 como sistema de control vienen
dadas por sus funcionalidades, que van desde el control de procesos, pasando por la
interacción con los operadores y los ingenieros, hasta la recopilación de información histórica.
Control de Procesos.
El sistema ofrece diversas características que cubren todos los aspectos
que intervienen en el control de procesos. Posee la capacidad de programación
de lógicas de control en tres lenguajes diferentes, dependiendo de la aplicación
que se desea controlar. Se tiene el CCF (Configurable Control Functions –
Funciones de Control Configurables) que utiliza funciones de control
preprogramadas para implementar la lógica deseada (de control continuo, por
ejemplo), con bloques predeterminados (PI, PID, etc.) y una aproximación
gráfica para el diseño del control del proceso. También se encuentra el TCL
(Taylor Control Language – Lenguaje de Control Taylor), un lenguaje
estructurado y de alto nivel, ideal para controles secuenciales y por lotes, así
como funciones aritméticas y lógicas complejas. Por último, está el TTL
(Taylor Ladder Logic – Lógica de Escalera Taylor), lenguaje estándar de alta
velocidad para el control de procesos, que puede ser programado directamente
en el sistema, eliminando la necesidad de otros controles programables [15].
CAPÍTULO III
36
Existen también diversos subsistemas que realizan funciones específicas
requeridas por el usuario para cierta aplicación, como la redundancia. El
sistema también soporta distintas opciones en cuanto a módulos I/O se refiere,
independientemente de las técnicas de control utilizadas, lo que permite la
utilización de otros criterios para su selección (costos, disponibilidad el
sistema, etc.)
Interfaz de Operador.
Para establecer la interfaz entre el proceso y el operador, el sistema
Advant/MOD 300 provee funciones de nexo entre ambos, que incluyen
presentación de los despliegues del proceso, ya sean estándares o definidos para
usuarios específicos, así como tendencias, reportes y listas diversas con
información de la planta. También permite el control manual por parte del
operador, a través de despliegues de lazos de control y pantallas de diálogo
definidas para este fin. Por otra parte, se tiene el despliegue de las alarmas y
eventos, con capacidad para su gestión y manejo. Se proporciona también
acceso a ciertas aplicaciones de red y a información de otros sistemas, y por
último, se manejan herramientas de auto-diagnóstico y despliegues del estatus
del sistema.
Ingeniería.
El sistema Advant/MOD 300 provee diversos paquetes que cubren una
gran variedad de aspectos de la ingeniería: estructuración del proyecto,
programación gráfica, diseño de despliegues, documentación, modificación en
línea y rastreo de fallas [15].
Gestión de Información.
Una parte integral del sistema Advant/MOD 300 es el manejo de la
información del proceso y la producción de la planta. Las funciones que provee
el sistema se basan en la utilización de estándares de la industria, con el fin de
CAPÍTULO III
37
tener una plataforma abierta que utilice las aplicaciones externas y el software
propietario necesario para soportarlas. Entre estas funciones se encuentran:
3.2
-
Plataforma UNIX para aplicaciones externas o propietarias.
-
Ambiente de programación basado en estándares de la industria.
-
Integración de la información a través de SQL.
-
Recolección, almacenamiento y recuperación de información histórica.
-
Reportes.
-
Acceso seguro a la red.
Arquitectura del Sistema
La arquitectura del sistema Advant/MOD 300 se basa en dos redes principales, en las
que se interconectan las estaciones de trabajo Advant Serie 500, y los controladores. En la
Figura 24 se puede ver la arquitectura general del sistema.
Figura 24. Arquitectura general del sistema (“Advant OCS with MOD 300 Software: Product Guide”, pag. 1-3)
38
CAPÍTULO III
La red de planta (plant network) se encarga de la interconexión entre estaciones Advant
Serie 500, y de la comunicación con dispositivos externos para realizar funciones como
conexión a base de datos y respaldo de archivos [15]. Está diseñada con topología en bus, y
utiliza cable twinaxial como medio físico de transmisión.
La red de control (control network) conecta las estaciones de trabajo con los
controladores y otras subredes. Se conoce como una DCN (Distributed Communications
Network – Red de Comunicaciones Distribuidas) y es un anillo redundante que puede utilizar
tanto fibra óptica como cable twinaxial. La Figura 25 muestra la estructura típica de una DCN
Figura 25. Estructura típica de una red DCN
(“Advant OCS with MOD 300 Software: Product Guide”, pag. 2-136)
3.2.1
Estación Advant Serie 500
Las Estaciones Advant Serie 500 son estaciones de trabajo basadas en arquitecturas
RISC que poseen conexión de red y trabajan bajo el sistema operativo UNIX. Junto con el
paquete de software Advant, las estaciones manejan las diferentes funcionalidades del sistema,
desde la ingeniería hasta la gestión de información. El paquete Advant incluye las siguientes
aplicaciones:
CAPÍTULO III
39
AdvaCommand: esta aplicación maneja y controla la cantidad de información
con la que el operador debe tratar durante condiciones normales y anormales de
operación en la planta. Esta información es provista en interfaces estándares,
que pueden ser personalizadas para los diferentes operadores, y es desplegada
en una sola ventana en la que se pueden observar valores que van desde
dispositivos en campo hasta alarmas activas.
La aplicación utiliza una serie de menús y cuadros de diálogo para
facilitar la navegación del operador. Permite también diseñar nuevos
despliegues del proceso en caso de ser necesario, e incluye ciertos despliegues
de diagnósticos para monitorear el estado del sistema [15].
AdvaBuild: con Advabuild se integran herramientas CAD, configuración de
base de datos para controles DCS y generación de documentación del proceso
en una sola aplicación de ingeniería. Esto permite el diseño de diagramas (salas
de control, P&ID, gabinetes, etc) requeridos para la ingeniería del proceso, y la
creación de la base de datos de la planta de una manera eficiente, con
documentación actualizada incluida.
También provee un editor de TCL y las funciones necesarias para
conexiones remotas entre estaciones de ingeniería.
AdvaInform: la aplicación AdvaInform combina varias funciones referentes al
manejo de los datos del proceso, tanto actuales como históricos. Permite el
acceso a todos los datos del sistema a través de SQL (Structured Query
Language), un lenguaje estándar para el manejo de base de datos; se encarga de
la generación de reportes, y el registro de datos, alarmas y eventos para su
análisis futuro [15].
Las estaciones Advant Serie 500 vienen equipadas con una tarjeta RTA (Real Time
Accelerator – Acelerador en Tiempo Real), un procesador esclavo necesario para la conexión
a la DCN. En la Figura 26 se encuentra una de estas tarjetas.
40
CAPÍTULO III
Figura 26. Tarjeta RTA (“Advant OCS with MOD 300 Software: Product Guide”, pag. 3-9)
Su principal función es realizar tareas como manejo de base de datos en tiempo real y
comunicación a través de la DCN, con el fin de aligerar la carga en el procesador principal de
la estación. Está compuesta por una tarjeta madre, y un módulo de comunicación para DCN
con dos puertos de comunicación [15].
La conexión entre la RTA y la DCN se realiza a través de un Terminal Box (T-box),
que permite el enlace entre los dos medios. Este enlace puede observarse en la Figura 27
Figura 27. Conexión del T-box a la red DCN
(“Advant OCS with MOD 300 Software: Product Guide”, pag. 3-60)
3.2.2
Controladores
El sistema utiliza controladores Advant de la Serie 400. El controlador Advant 460
puede ser utilizado en diferentes situaciones que requieran redundancia. El Advant 410 se usa
en aplicaciones medianas o pequeñas que no la necesiten. Estos controladores son compatibles
con instalaciones existentes; junto con la Serie 6000 y los controladores SC, pueden coexistir
en la misma DCN y compartir datos de manera transparente [15].
CAPÍTULO III
3.2.3
41
Comunicación
La red de planta es una red Ethernet que utiliza TCP/IP como protocolo de
comunicación entre sus nodos.
La DCN, como se vio anteriormente, está estructurada en forma de anillo. El método
de control de acceso utilizado es Token Ring, pero es posible reducir el tiempo de respuesta
del sistema hasta un 50% debido a la redundancia de la red [15]. Mientras ambos anillos estén
disponibles, se comparte la carga entre ellos. En el caso de una falla, se utiliza la red
disponible. La detección de fallas es realizada por los mismos nodos de la red, que cada dos
segundos envían un mensaje corto para indicar al resto que se encuentran activos. Si algún
nodo no recibe el mensaje, significa que hay una falla en la ruta de transmisión, que es
registrada con el fin de aislar el problema y determinar una nueva ruta mientras no sea
corregida.
CAPÍTULO IV
4SISTEMA INDUSTRIALIT 800XA
El sistema de control IndustrialIT 800xA es un sistema de automatización de procesos,
que permite la operación y configuración de aplicaciones para el manejo de procesos tanto
continuos como por lote. La base de este sistema se encuentra en el concepto de Aspect
ObjectsTM, un principio que unifica la navegación y utilización de la gama completa de
aplicaciones que intervienen en el correcto funcionamiento de una planta de procesos
La información se encuentra en un ambiente integrado, que trabaja bajo la plataforma
Windows, y puede ser configurado para diversos usuarios, ya sean éstos usuarios generales, o
con funciones específicas como el personal de control, de mantenimiento o de producción.
Con esto se logra una operación más eficiente de la planta, ya que se trabaja en un ambiente
con funciones conocidas y se filtra la información más importante para cada usuario,
reduciendo el esfuerzo requerido y disminuyendo el tiempo de respuesta de sus acciones.
El sistema está compuesto por diversas áreas funcionales, tales como Ingeniería,
Operaciones y Gerencia de Producción, que cubren por completo el manejo de la planta, y
puede utilizarse con toda la gama de controladores ABB (AC 800M, Advant Mod300, etc.).
4.1
Aspect ObjectsTM
El requerimiento actual de cualquier planta de procesos es que su sistema de control
sea capaz de integrar, manejar y dar acceso a toda la información de las entidades que
componen al proceso y a la misma planta. Estas entidades son objetos que existen en el mundo
real, desde válvulas, bombas, reactores; hasta cuentas de usuario, lotes, etc.
Se conocen como Aspects (Aspectos) a todas las características que definen a estos
objetos. Éstas vienen dadas por la descripción del objeto bajo distintas perspectivas, que
definen una información específica del mismo, y por una serie de funciones que permiten el
manejo de esa información [16]. En la Figura 28 se tienen ejemplos de aspectos de un objeto.
CAPÍTULO IV
43
Figura 28. Ejemplos de diferentes aspectos de un objeto (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 17)
Se desean implementar estos aspectos en diversas aplicaciones, sin tener que modificar
la información del objeto para que cada una de ellas sea capaz de manejarlo. Entramos
entonces al concepto de Aspect ObjectsTM, que engloba al objeto no como una entidad física,
sino como un grupo de aspectos separados que, al verse en conjunto, lo conforman. Con este
enfoque se logra que cada aplicación tome exclusivamente el aspecto del objeto que le
compete, sin necesidad de manipular el objeto de ningún modo.
4.2
Funcionalidad del Sistema
La funcionalidad del sistema 800xA está dividida en un sistema central y una serie de
opciones cuyo uso dependerá de los requerimientos del proceso a controlar. Estas opciones
son agrupadas en áreas funcionales, con el fin de facilitar una visión global de todo el sistema.
Estas áreas funcionales pueden ser vistas en la Figura 29, y se describen a continuación:
DCS Core System (Sistema DCS Central).
La funcionalidad base del sistema 800xA está compuesta por un
Sistema DCS Central formado por:
-
El Plant Explorer (Explorador de Planta), para la creación y manejo de
Aspect Objects, y de estructuras de objetos de acuerdo con su función,
localización, etc.
CAPÍTULO IV
44
Figura 29. Visión global del sistema (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 35)
-
Manejo de alarmas y eventos para su detección, generación y registro.
-
Visualización de tendencias y gráficos del proceso.
-
Seguridad, para el manejo de permisos de usuario y autoridad en el
sistema de control.
-
Sincronización del tiempo en todos los nodos que conforman el sistema,
tanto computadoras como controladores.
-
Diversos esquemas de redundancia.
-
Sincronización del sistema, para asegurar concurrencia en la ingeniería
y configuración.
-
Herramienta de Back-up y Restore, para la creación y recuperación de
respaldos tanto de Windows como del sistema 800xA.
-
Importación y exportación de los datos de la aplicación.
-
Soporte para otros idiomas.
-
Integración con los controladores, proveyendo acceso a datos en tiempo
real, datos históricos y alarmas y eventos de cualquier controlador
ABB.
45
CAPÍTULO IV
Safety (Seguridad).
Para cumplir con los requerimientos de seguridad exigidos por los
procesos más críticos en la industria, es necesario ofrecer equipos confiables
que se manejen bajo ciertos
estándares
mínimos de seguridad
y
funcionamiento. La serie de controladores AC 800M ofrece opciones que
cumplen con el estándar IEC-61508, utilizado para la calificación de los
equipos que garantizan aplicaciones seguras de control para los procesos que lo
necesiten [16].
Operations (Operaciones):
El sistema 800xA ofrece para su operación el Operator Wokplace, una
interfaz de operador que provee al usuario funciones que permiten la
visualización integral del proceso. La presentación de los gráficos utiliza
librerías de componentes ActiveX para la dinamización del proceso en la
pantalla. Se tienen objetos especiales llamados Faceplates que muestran el
estado de lazos de control específicos, y permiten la manipulación de valores
como el set-point. En la Figura 30 vemos los tres tipos de Faceplates que
existen.
Figura 30. Faceplates (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 81)
46
CAPÍTULO IV
También se pueden ver gráficos de tendencia de cualquier lazo (ver
Figura 31) tanto de datos en tiempo real como datos históricos.
Figura 31. Gráfico de tendencias (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 85)
Además, una lista de alarmas y eventos se muestra claramente en
pantalla para su rápido reconocimiento, como aparece en la Figura 32.
Figura 32. Lista de alarmas y eventos (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 84)
CAPÍTULO IV
47
Existen dos tipos de clientes para el Operator Workplace: el normal y el
remoto; este último puede conectarse desde cualquier computadora que no
tenga instalado ningún software de ABB.
Batch Management (Gestión por Lotes).
La funcionalidad de Batch Management se encarga del manejo de la
producción por lotes de ciertas industrias. Entre sus funciones principales se
encuentra la operación por lotes, la gestión de recursos, el registro de datos
históricos de la producción por lote, la configuración de los equipos y la gestión
de recetas. Soporta diversas configuraciones para recetas y equipos por lote;
programación monitoreo y control de lotes para producción multiproductos y
multicaminos; y otras aplicaciones de control por procedimiento [16].
Esta funcionalidad se encuentra integrada con el sistema a través de la
navegación en una interfaz unificada, con capacidad para gestión de alarmas y
eventos, y reconocimiento y configuración de usuarios.
Information Management (Gestión de Información).
Con Information Management, el sistema 800xA proporciona al
personal de la planta funciones de visualización y acceso a datos que le
permiten tomar decisiones favorables para el desarrollo del proceso. Los
Servidores Históricos están conectados a nivel lógico en toda la planta para
tener acceso a los datos desde cualquier punto de la red. Las funciones de
almacenamiento, transformación y presentación proporcionadas utilizan la
misma configuración, administración e ingeniería del sistema. Entre ellas
encontramos: presentación de información, programación de tareas, reportes,
transformación de datos, almacenamiento de información, configuración y
administración, e integración con sistemas externos a través de SQL.
Control e I/O.
Esta área funcional trata con los controladores y el manejo de señales
por los módulos de entrada/salida. Está conformada por el controlador AC
CAPÍTULO IV
48
800M, los módulos de entrada/salida S800, el software de control para el AC
800M y su paquete de integración con otras aplicaciones. También incluye el
SoftController, un programa que permite la simulación de señales cuando no
existen señales reales disponibles [16].
Engineering (Ingeniería).
El área de Engineering ofrece una serie de herramientas para proveer el
máximo desempeño con respecto a la ingeniería del sistema. Todas trabajan
bajo el esquema de Aspect Objects, y van desde herramientas estándares de
configuración de control hasta paquetes de desarrollo de software. Pueden ser
aplicadas durante toda la vida de la planta, desde la fase de diseño hasta la
operación y mantenimiento.
Estas herramientas pueden ser agrupadas en tres campos diferentes. El
primero es Herramientas Estándares, para la implementación y servicio de la
configuración de control ya existente. Entre estás está el Control Builder M,
para la configuración de hardware y software de control, y el Graphics
Builder, para el diseño de despliegues del proceso. El segundo campo es
Herramientas Profesionales, para la optimización y desarrollo de aplicaciones
con Visual Basic. Aquí encontramos programas como el Script Manager
Professional, con sus capacidades avanzadas de edición y revisión de scripts.
El último es Herramientas de Desarrollador, donde se encuentran funciones que
son aplicadas al sistema por desarrolladores con conocimientos en lenguajes de
programación avanzados.
Asset Optimization (Optimización de Activos).
El Asset Optimization lleva la gestión de mantenimiento al ambiente del
operador, y lo provee de una ventana única para todas las operaciones de
gestión de activos. Esto permite al personal de la planta recolectar, comparar y
monitorear los datos de los activos para evaluar en tiempo real el estado de los
equipos, que van desde dispositivos de campo y sistemas de control, hasta
generadores y hornos. Se registra información del desempeño del activo
CAPÍTULO IV
49
durante toda su vida útil; cuando son sustituidos, esta información es utilizada
para predecir fallas y problemas que puedan requerir reparación, con el fin de
programarla con anterioridad. Así se evitan paradas inesperadas de planta, con
lo que se realiza efectivamente un mantenimiento preventivo.
Field Buses (Buses de Campo).
Los dispositivos de campo son parte integral de cualquier sistema de
control. Field Bus está basado en estándares de la industria como OPC y FDT,
y los protocolos FOUNDATION y PROFIBUS. También cubre dispositivos
HART, ofreciendo a las empresas la capacidad de escoger la tecnología que
más se adapte a sus necesidades [16].
4.3
Arquitectura del Sistema
La arquitectura general del sistema puede observarse en la Figura 33. Está compuesta
por cuatro redes diferentes, en donde se conectan los controladores, los servidores y los
workplaces; todos serán explicados con detalle más adelante en el capitulo. También se
encuentran conectados a la red los dispositivos de campo.
La red de planta puede ser una red corporativa o de oficina a la que se quiere conectar
el resto de la red de control. Debe hacerse a través de un dispositivo aislante de red, y, en el
caso de requerir una conexión a Internet, deben implementarse medidas de seguridad, como
los firewalls, para no comprometer la integridad de la red [16].
La red cliente/servidor es una red LAN tipo bus o estrella, optimizada para una alta
confiabilidad. En ella se maneja la información entre los servidores y los workplaces. El tipo
de medio que utiliza depende del ambiente donde se realice la implementación: si éste es
industrial, se usa fibra óptica; si es un gabinete o una sala de control, un par trenzado resulta
adecuado.
La red de control es un bus por el que circulan las señales de control, y donde se
CAPÍTULO IV
50
Figura 33. Arquitectura general del sistema (“IndustrialIT System 800xA: System Guide”, pag. 257)
conectan los servidores con los controladores. Similarmente a la red cliente/servidor, la
utilización de fibra óptica o par trenzado dependerá del ambiente donde se va a realizar la
instalación de la red.
El bus de campo interconecta a los controladores con los dispositivos de campo. Aquí
se manejan las señales de medición y de control sobre el proceso.
Todas las redes soportan configuraciones redundantes.
4.3.1
Domain Server
El Domain Server, o Servidor de Dominio, es una máquina que se encarga del control
y manejo del dominio bajo el que se encuentra el sistema.
CAPÍTULO IV
51
Un dominio es un grupo de computadoras que son parte de una red y comparten una
misma base de directorios [17]. Se maneja bajo un objeto de Política de Grupo, el cual
establece la manera en que los recursos pueden ser accesados, configurados y utilizados. Cada
dominio tiene su propia política, para consolidar su gestión de recursos y de seguridad.
Todo dominio debe tener un Domain Controller (Controlador de Dominio), que
contiene copias de todas las cuentas de usuario que pertenecen a él. Se utiliza para registrar y
manejar la información referente a las credenciales de usuario y derechos de acceso, tanto para
personas como para sistemas.
En el sistema 800xA, el Servidor de Dominio contiene al Controlador de Dominio, y
provee el servicio de Directorio Activo que controla el acceso de los usuarios a la red, desde el
logon y la autenticación, hasta el acceso a los archivos y recursos compartidos. Para
incrementar la confiabilidad del sistema, pueden colocarse dos Servidores de Dominio en
configuración redundante.
Si el sistema no es lo suficientemente grande, es posible utilizar un Workgroup o
Grupo de Trabajo para el control de los recursos en la red. Esto requiere la configuración de
todos los usuarios y grupos de usuarios en cada computadora que forme parte del sistema. Para
configuraciones con más de 10 nodos o 5 usuarios, se hace más fácil el control de acceso a
través de un dominio, pero la decisión queda a juicio del los responsables de la planta.
4.3.1.1 Servicio DNS
El DNS (Domain Name Service – Servicio de Nombre de Dominio) es un servicio
jerárquico de nombres para dominios y direcciones IP, que permite a los nodos del sistema
registrar e identificar los nombres del dominio al que pertenecen. Los nodos son identificados
no sólo por su dirección IP, sino también por su nombre; el servicio DNS se utiliza para
conseguir la correspondencia entre ambos [17].
Los nombres y las direcciones IP de cada nodo son registradas en una base de datos
DNS. Parte de esta base de datos se almacena en un Servidor DNS, que maneja las peticiones
de identificación DNS de los clientes. Estas peticiones pueden ser de dos tipos: las Forward
Lookup, donde se tiene el nombre del nodo y se quiere la dirección IP, y las Reverse Lookup,
CAPÍTULO IV
52
en las que se busca el nombre de un nodo del que se conoce la dirección IP. Para facilitar la
búsqueda, la base de datos DNS está dividida en Zonas de Forward Lookup y Zonas de
Reverse Lookup. También se mantiene en caché la información obtenida en búsquedas
anteriores, para evitar en lo posible efectuar peticiones directamente al servidor.
Generalmente, el Servidor DNS se encuentra en el mismo nodo que el Controlador de
Dominio. En el caso de Servidor de Dominio redundante, se puede distribuir la base de datos
DNS para mejorar la disponibilidad.
4.3.2
Aspect Server
El Aspect Server (Servidor de Aspecto) es el corazón del sistema, donde se encuentra
el directorio de aspectos y otros servicios relacionados con el manejo de objetos, nombres,
seguridad, etc. Contiene la mayor parte de la configuración del sistema, por lo que es
imprescindible para mantener su funcionalidad. Entre los servicios que proporciona tenemos el
Directorio de Aspectos, como se mencionó anteriormente; el SNS (Structure and Name
Server – Servidor de Estructura y Nombre) y el servicio de referencias cruzadas (XRef) [16].
Existen dos esquemas de redundancia para los servidores de aspecto. El primero es el
1oo2, en el que se tiene dos servidores, y se realiza el acceso al servidor principal mientras el
sistema se encuentre en condiciones normales. El segundo es el 2oo3, donde se tiene tres
servidores, de los cuales dos están activos en condiciones normales. En ambos casos, los
servidores de respaldo únicamente actualizan los cambios que se estén haciendo en el sistema,
para mantener la misma configuración del servidor principal; y entran en funcionamiento
completo sólo en caso de fallas.
4.3.3
Connectivity Server
Este servidor (Servidor de Conectividad) permite el acceso a los controladores y otras
fuentes de datos. Puede haber diferentes servidores de conectividad, uno para cada fuente de la
que se esté obteniendo información. Los servicios OPC (DA, AE y HDA), por ejemplo, son
CAPÍTULO IV
53
proporcionados por estos servidores. También actúan como enrutadores entre la red de control
y la red cliente/servidor [16].
Con respecto a la redundancia, existe una configuración única, la 1oo2, pero a
diferencia de los servidores de aspecto, ambos servidores de conectividad están en completo
funcionamiento, trabajando en paralelo. Esto es para garantizar el flujo continuo y sin pérdida
de datos en caso de fallas, inclusive cuando se realiza el cambio (fail-over) de un servidor a
otro.
4.3.4
Application Servers
En los Application Servers, o Servidores de Aplicación, corren los diversos tipos de
aplicaciones del sistema, como la Gestión de Lotes, Optimización de Activos y la Gestión de
Información.
La redundancia en este caso dependerá de la aplicación que maneje el servidor; por
ejemplo, la Gestión de Lotes permite una configuración 1oo2, mientras que la Gestión de
Información puede mantener registros en diferentes máquinas, pero éstas no se actualizarán
para mantenerse en las mismas condiciones.
4.3.5
Clientes
Los Clientes, o Workplaces, son los nodos en los que corre el Operator Workplace,
con todas las funciones que esto conlleva. Los clientes remotos poseen capacidad limitada de
configuración, pero a nivel de operación manejan las mismas funciones que los clientes
normales.
La redundancia de clientes se da sólo en los clientes remotos, y significa una
duplicación total de la estación.
CAPÍTULO IV
4.3.6
54
Controladores
Ya se vio anteriormente que el sistema 800xA soporta paquetes de integración para
una gran gama de controladores ABB. El AC 800M es el controlador por defecto del sistema,
y su funcionalidad está integrada al Sistema Central [16]. El esquema de redundancia
soportado es el 1oo2, y se implementa por cada controlador que se encuentre originalmente
instalado.
Los PLC también tienen cabida dentro del sistema, y utilizan el paquete PLC Connect
para su integración. En el caso de los controladores OCS, cada uno requiere un paquete de
integración diferente para lograr las mismas funcionalidades que poseían en su sistema
original.
4.3.6.1 800xA para MOD 300
El paquete 800xA para MOD 300 utiliza el Operator Workplace para el acceso a las
funciones específicas del MOD 300, que incluyen el monitoreo y control del sistema
utilizando CCF, TCL, TTL, despliegues del sistema y faceplates.
Los valores de los parámetros de los lazos de control se muestran en forma gráfica y
numérica. Los operadores pueden cambiar estos valores (salidas, setpoints, etc.) desde su
workplace. Las alarmas son desplegadas en su pantalla, y ciertos parámetros de la
configuración del sistema pueden ser sintonizados mientras esté operativo
4.3.7
Comunicación
La red de planta no requiere características especiales de comunicación para el
funcionamiento del 800xA, así que sus necesidades y requerimientos quedan acondicionados a
los requerimientos del cliente.
CAPÍTULO IV
55
La red cliente/servidor utiliza TCP/IP sobre Ethernet de 100Mbps, y el protocolo de
enrutamiento aplicado es el RNRP, propietario de ABB. Más adelante en el capítulo, en la
sección de Protocolos, se profundizará sobre el mismo.
La red de control también es una red Ethernet, pero trabaja a 10Mbps y utiliza el
protocolo MMS para el transporte de los datos (ver Protocolos).
El bus de campo varía de acuerdo a la tecnología que se esté usando en los dispositivos
de campo. Se tiene el protocolo HART, que establece una comunicación digital de dos vías
sobre la señal de 4-20mA, típica de las mediciones en la industria. Están los dos tipos de
FOUNDATION Fieldbus: H1, un bus de comunicación serial, de dos vías y totalmente digital
de 31.25kbps; y HSE, un bus Ethernet de 100Mbps. Por último, se encuentran los dos tipos de
PROFIBUS: DP, un bus con tasas de transmisión variables de hasta 12Mbps; y PA, un bus
serial de dos vías a 31.25kbps.
4.3.8
Protocolos
Las redes del sistema 800xA funcionan bajo protocolos específicos de comunicación,
importantes para lograr el cumplimiento de las características que lo definen. Específicamente,
para la red cliente/servidor se tiene el RNRP, y para la red de control se utiliza el MMS.
4.3.8.1 Redundant Network Routing Protocol
El Protocolo de Enrutamiento para Red Redundante, o RNRP, en un protocolo de
enrutamiento para IPv4 desarrollado por ABB. Está diseñado para redes que necesitan
garantizar una alta disponibilidad, pero tienen topología limitada [17]. Entre las características
que ofrece están:
Redundancia de Red: el protocolo soporta redundancia total de red.
Periódicamente, se envían mensajes a todas las redes; en caso de ocurrir un
error de comunicación, el protocolo actualiza en un periodo de envío la Tabla
CAPÍTULO IV
56
de Enrutamiento IP con las mejores rutas que se adecuen a la condición de la
red. Por defecto, el período de envío es de un segundo.
Enrutamiento entre áreas de red: Cada nodo posee una Tabla de Enrutamiento
IP, donde se mantienen y actualizan las rutas a todos los nodos y subredes
adyacentes. Cualquier nodo con RNRP puede funcionar como un enrutador IP
y enviar mensajes al nodo de destino a través de la mejor ruta. Este
enrutamiento funciona únicamente para transmisiones nodo a nodo (Unicast).
Supervisión de Nodos y de Red: el protocolo detecta si algún nodo o una
subred se encuentra caído, y envía esta información a todas las aplicaciones que
dependen del estatus del RNRP. Esta información se usa para detectar si un
servidor redundante no está disponible, o si es posible conectarse a uno nuevo.
El protocolo funciona con los dispositivos estándares de red, como conmutadores y
enrutadores, y no necesita ninguna tarjeta de interfaz especial. Permite la integración de redes
con diferentes tipos de enlaces, y puede configurarse para acomodar redes que trabajan a
velocidades diferentes.
El RNRP trabaja en base a áreas de red. Un área de red es una zona de red sin
enrutadores, como puede observarse en la Figura 34.
Figura 34. Área de Red (“IndustrialIT System 800xA: Automation System Network”, pag. 51)
57
CAPÍTULO IV
Un área de red redundante contiene dos redes IP independientes con la misma
capacidad, y a cada una se le asigna un Path Number, o número de camino (en general, la red
principal es el camino “0” y la de respaldo es el “1”). El protocolo identifica a los nodos a
través de su área de red (0 a 31) y su número (1 a 500). Es posible integrar nodos que posean
tanto interfaces redundantes, como una interfaz simple.
En caso de error en la red primaria, el protocolo desvía la información a la red
secundaria sin el uso de aplicación alguna. Es por ello que los nodos con interfaz simple deben
conectarse siempre a la red principal.
Dentro de una misma área de red, el protocolo es capaz de manejar fallas en todas las
conexiones nodo a nodo. Tomando el ejemplo de la Figura 35, vemos que se han producido
fallas en la conexión del nodo A a la red primaria y del nodo B a la red secundaria.
Figura 35. Ejemplo de área de red con fallas
(“IndustrialIT System 800xA: Automation System Network”, pag. 52)
El nodo A puede comunicarse con los nodos C, D y E a través de la red secundaria. El
nodo B tiene la misma capacidad pero a través de la red primaria. Ahora, la comunicación
entre ellos es imposible, porque ninguno tiene acceso a la misma red.
CAPÍTULO IV
58
4.3.8.2 Manufacturing Message Specification
El protocolo de Especificación de Mensaje de Fabricación, o MMS, es un estándar
(ISO-9506) para la transmisión de información entre aplicaciones industriales. Provee una
serie de funciones importantes en lo referente al control industrial, como son:
Descarga de códigos ejecutables, desde una estación de programación a un
controlador, por ejemplo.
Crear, borrar, iniciar y detener aplicaciones a través de la red.
Leer y escribir variables y archivos por la red.
Obtener información acerca del estatus, capacidades, revisión y versión de
aplicaciones remotas.
Manejo de alarmas.
CAPÍTULO V
5PLANTA POLINTER LINEAL
5.1
Proceso de Producción de Polietileno Lineal
La empresa Poliolefinas Internacionales, C.A (POLINTER) es una empresa dedicada a
la producción y comercialización de Polietilenos. Produce 370.000 TM/AÑO de polietilenos
de los tipos Alta Densidad (PEAD), Baja Densidad Convencional (PEBD), Lineal de Baja
Densidad (PELBD) y mezcla de polietilenos, insumos básicos y de gran demanda en la
industria del plástico por su calidad y posibilidad de aplicaciones, comercializados con la
marca Venelene.
Los polietilenos Lineales Venelene, se obtienen mediante el proceso SCLAIRTECH de
polimerización en solución y son resinas diseñadas para alcanzar el máximo de beneficio en
cada aplicación.
El proceso y el sistema catalítico utilizado permiten producir polietilenos lineales, con
diferentes combinaciones de índices de fluidez y distribución de pesos moleculares a lo largo
de todo el espectro de densidades. Permite también el uso de los comonómeros 1-Buteno y 1Octeno, dependiendo de la aplicación a la que va dirigida la resina. Además la versatilidad y la
flexibilidad de la tecnología SCLAIRTECH permiten la incorporación de aditivos al proceso
de manera sencilla y eficiente [18].
El sistema de Automatización suministrado por ABB permitirá el Control y monitoreo
de todos los equipos involucrados en este proceso. La Figura 36 presenta una visión general
del mismo.
A continuación se muestran las etapas que componen el proceso:
Purificación.
Esta etapa consiste en la eliminación de impurezas del ciclohexano y
del etileno, las cuales pueden desactivar el catalizador.
El Etileno es purificado, haciéndolo pasar por un equipo empacado con
60
CAPÍTULO V
Figura 36. Proceso de producción de polietileno en Polinter Lineal
un tamiz molecular y bolas de cerámica, en un sistema de dos etapas. El
ciclohexano se hace pasar por un sistema purificador empacado con alumina
activada y silica gel; éstos absorben el agua, pentanodiona, cetonas y demás
impurezas.
Absorción.
Se inyecta el etileno a la corriente de comonómero/ciclohexano, justo
antes de entrar al enfriador/absorbedor, y se absorbe en la solución hasta en un
20%. Después, esta corriente pasa a la sección empacada, y el calor generado es
retirado por el agua. Posteriormente se almacenan en tanques tanto el etileno
como el comonómero.
61
CAPÍTULO V
Reacción.
En esta etapa se produce el polietileno mediante la reacción del etileno
y el comonómero en presencia de un catalizador.
El reactor es alimentado por un sistema de bombeo compuesto por dos
bombas, la primera es una bomba centrífuga que absorbe la solución del tanque
de almacenamiento y alimenta a la segunda, otra bomba centrífuga multietapas,
la cual alimenta el reactor.
El sistema catalítico es Ziegler Natta del tipo complejo coordinado. Se
utiliza como catalizador una mezcla constituida por dos metales de transición,
en una concentración de 35% tetracloruro de titanio y 65% Oxitricloruro de
Vanadio y como co-catalizador se utilizan el cloruro dietil aluminio, etoxido
dietil aluminio y el tri-isobutil aluminio, dependiendo de la resina a producir.
Deben controlarse 2 variables para una producción efectiva del
polietileno:
-
La temperatura de la solución que alimenta el reactor. Previo al reactor,
la
solución
pasa
por
un
sistema
calentador/enfriador,
cuyas
proporciones deben ser manipuladas para obtener una temperatura de
solución adecuada para la reacción.
-
La reacción entre el etileno y el comonómero para controlar la densidad
del polietileno producido.
Existen 3 modos de reacción, con el fin de obtener polietilenos de
distintos rangos de peso molecular.
1. Modo de reactor #1: Se utiliza para la producción de polietilenos
cuyos pesos moleculares estén comprendidos en un rango estrecho.
El agitador esta formado por cinco paletas angulares con
igual separación entre si, La alimentación es inyectada desde el
fondo o lateralmente, dependiendo del peso molecular del
polietileno que se desea. Con ambas alimentaciones se puede
62
CAPÍTULO V
controlar el gradiente de la temperatura entre 5 y 30 grados lo que
influye directamente en el peso molecular del polietileno producido.
El catalizador es inyectado en el reactor #1 por una boquilla
situada cerca de la ultima paleta del agitador, de esta manera se
evita taponamiento de la entrada y se suministra una buena mezcla
de catalizador a la reacción.
2. Modo de reactor #3: Se utiliza para la producción de polietilenos
cuyos pesos moleculares estén comprendidos en un rango amplio.
En este proceso, se inyecta el catalizador en diversos puntos
del reactor 3, mientras el agitador del reactor 1 se encuentra
apagado. La mayor parte de la reacción ocurre en el reactor 3 y se
completa en el reactor 1.
3. Modo de reactor 3+1: Se utiliza para la producción de polietilenos
cuyos pesos moleculares estén comprendidos en un rango
comprendido entre los 2 primeros modos.
A la salida del reactor principal son inyectados los
desactivados del catalizador residual, ellos son el PD o
pentanodiona que solubiliza el polímero para facilitar su paso por
los tubos del calentador y desactivando el catalizador. A la salida
del calentador se le agrega el PG o ácido pelargónico, que desactiva
el resto de los catalizadores y aumenta de nuevo la viscosidad de la
resina aglomerándola para facilitar que los catalizadores y cocatalizadores queden atrapados en los lechos de alúmina. De lo
contrario, pasarían al resto del proceso afectando el color y las
propiedades mecánicas de la resina.
63
CAPÍTULO V
Precalentamiento.
Esta etapa es para facilitar la vaporización de los componentes volátiles
en la etapa de separación y mejorar la adsorción de los restos de catalizadores
desactivados en los adsorvedores de solución.
Adsorciòn.
Se desactivan los residuos del catalizador desactivado y solvente del
polímero. Para ello se introduce la mezcla precalentada en un tanque de
alúmina activada.
Separación.
A la solución de polímero fundido se le baja la presión utilizando un
Separador de presión Intermedia (SPI). Aquí, los reactivos ligeros son
separados de los pesados, se extrae el etileno sin reaccionar, la mayoría del
ciclohexano, buteno y otros reactivos por la parte superior del separador.
La corriente inferior pasa a un Separador de presión Baja (SPB) en 2
etapas, con sólo 10% de solvente donde se realiza el proceso restante de
separación por caída de presión en una primera etapa, pasa a una segunda etapa
a través de un plato perforado que permite que caiga en forma de fideos. Los
vapores de solvente son enfriados para hacerlos condensar, pasando luego un
decantador donde se separa el agua del solvente, se lleva a cabo el
despojamiento del solvente mediante la inyección de vapor y así el polímero de
fondo es inyectado en la extrusora.
Extrusión.
Es alimentada por el SPB, la cual suministra polietileno lineal en una
solución de ciclohexano, aquí es presurizado y enviado hacia la cortadora
peletizadora, obteniéndose como resultados los gránulos o pellets.
64
CAPÍTULO V
Despojamiento.
Luego de pasar por la peletizadora, los gránulos son transportados en
una corriente de agua hacia un separador/clasificador, de ahí una mezcla
agua/pellets (1:3) es bombeada hacia el despojador para eliminar los volátiles
de resina. Luego los gránulos pasan a través de un secador centrifugo, el cual
les quita el agua y los envía por un sistema neumático a los mezcladores.
Homogenización.
Es un sistema que comprende 5 mezcladores de 105 toneladas cada uno,
y 13 silos de almacenamiento de igual capacidad. De aquí salen los pellets
homogenizados listos para ser empacados.
Recuperación y destilación.
Está compuesto por un sistema de tratamiento de residuos de manera
que estos sean separados y puedan ser reutilizados en el proceso de producción
de polietileno.
5.2
Red Actual del Sistema de Control
En la planta de polímeros lineales de Polinter se encuentra actualmente instalado un
Sistema de Control Distribuido Advant/MOD 300. El mismo está compuesto por una (1)
Estación de Ingeniería Advant, cuatro (4) Consolas de Operación, una (1) Consola Gateway y
una (1) IMS (Enterprise Historian) para el manejo de data histórica y conexión al sistema de
Manejo de Información Info Plus vía TCP/IP. Adicionalmente se encuentra instalado un panel
el cual contiene el control a través de MOD 300 para todos los lazos del reactor. Todo el I/O
que viene de campo entra al sistema MOD 300 a través de cinco (5) controladores modelo B,
un (1) controlador modelo SC que tiene como función la comunicación con un (1) PLC Allen
Bradley y dos (2) High Density Modules (Módulos de Alta Densidad), que se encargan de
manipular un gran número de señales de entrada y salida.
CAPÍTULO V
65
La Figura 37 muestra la arquitectura del sistema. Todos los nodos del sistema se
comunican en una red de anillos duales y redundantes utilizando el protocolo Token Ring sin
director de tráfico.
Como sistema de control, el Advant/MOD 300, con sus características y las
funcionalidades que ofrece, continúa siendo en la actualidad un sistema lo suficientemente
robusto para el control de la planta Polinter Lineal, pero su capacidad de expansión y
actualización está altamente reducida. Su arquitectura DCS (ver Figura 38) proporciona
flexibilidad y eficiencia a la hora del manejo de la información, ya que tanto los controladores
como las aplicaciones HMI (Human-Machine Interface – Interfaz Hombre-Máquina) utilizan
la misma definición de objetos y formato de información, lo que les permite compartir una
misma base de datos. Pero la integración con aplicaciones externas requiere la definición de
una nueva base de datos que duplique la información del sistema en un formato soportado por
ellas. Como se mencionó al inicio del párrafo, ésto dificulta la expansión del sistema y la
inclusión de nuevas aplicaciones que mejoren su desempeño.
Figura 37. Arquitectura de los sistemas DCS (“Course T300, Engineering an 800xA System”, pag. 2-5)
Los sistemas modernos de automatización buscan maximizar esta integración
Figura 38. Arquitectura del Sistema MOD 300 actual.
67
CAPÍTULO V
trabajando con una estructura tal que se comparta la definición de los objetos de la planta, y
cada aplicación tome sólo la información que le compete (ver Figura 39), lográndose mantener
una base de datos única para todos los niveles del sistema y facilitando la disponibilidad de
estos datos para el control del proceso. Ésta es una de las razones por la que se desea
actualizar el sistema de control en Polinter Lineal.
Figura 39. Arquitectura de los sistemas modernos de control
(“Course T300, Engineering an 800xA System”, pag. 2-6)
Otro motivo para realizar la evolución es el costo del mantenimiento del sistema
Advant/MOD 300. Siendo un sistema antiguo, la probabilidad de falla en su hardware es
mayor, y los componentes requeridos para su reparación o sustitución son difíciles de
conseguir hoy en día, lo que los hace muy costosos. Mantener al sistema en óptimo estado es
más difícil con el paso del tiempo, por lo que una actualización se hace cada vez más
necesaria.
Con IndustrialIT 800xA y su visión de objetos y aspectos, se obtienen las características
de integración que se desean en todo sistema de control moderno. Además, la plataforma
Windows que utiliza como base es soportada por la mayoría de las aplicaciones desarrolladas
CAPÍTULO V
68
en la actualidad, haciendo al sistema mucho más abierto en comparación con el MOD 300 y su
plataforma UNIX.
Por último, los costos asociados al mantenimiento se reducen en gran medida, porque
el sistema 800xA utiliza hardware estandarizado que puede ser adquirido fácilmente.
CAPÍTULO VI
6ENSAMBLAJE Y CONFIGURACIÓN DE LA RED PARA POLINTER LINEAL
La evolución al sistema IndustrialIT 800xA requiere la implementación de una
infraestructura de red que pueda soportar las características que ofrece como sistema de
control, además de proveer una alta confiabilidad y disponibilidad, necesarias para la
automatización de procesos. En los párrafos siguientes se muestra la metodología seguida para
lograr con éxito esta implementación.
El proceso se llevó a cabo en tres etapas: instalación de la infraestructura LAN,
configuración de los nodos del sistema, y realización de pruebas.
6.1
Arquitectura
La base del sistema está compuesta por dos redes principales: la red de control y la red
cliente/servidor. El sistema se encuentra aislado de la planta, pero es posible incluirlo en ella si
se tienen en consideración las medidas de seguridad mencionadas en la sección de
Arquitectura del Capítulo IV, dedicado al Sistema IndustrialIT 800xA.
La red DCN de control no sufre cambios en esta etapa de la evolución al 800xA. Se
mantienen los controladores, los módulos I/O, y Token Ring como protocolo de comunicación.
La red cliente/Servidor es una red Ethernet TCP/IP de 100Mbps en estrella redundante,
conformada por:
1 Domain Controller en configuración redundante (2 Estaciones de Trabajo):
Dell Optiplex GX280, CPU Intel Pentium 4 de 2.8GHz, 512MB de
RAM, 40GB de Disco Duro. Windows Server 2003 en inglés como
sistema operativo.
1 Aspect Server en configuración redundante (2 Estaciones de Trabajo):
Dell Poweredge 2850, CPU Intel Xenon de 2.8GHz, 2GB de RAM,
69GB de Disco Duro. Windows Server 2003 en inglés como sistema
operativo.
1 Connectivity Server en configuración redundante (2 Estaciones de Trabajo):
CAPÍTULO VI
70
Dell Poweredge 2850, CPU Intel Xenon de 2.8GHz, 2GB de RAM,
60GB de Disco Duro. Tarjeta RTA PU512V1 instalada. Windows
Server 2003 en inglés como sistema operativo.
1 Aplication Server (Information Management, 1 Estación de Trabajo):
Dell Poweredge 2850, CPU Intel Xenon de 2.8GHz, 3GB de RAM,
260GB de Disco Duro. Windows Server 2003 como sistema operativo.
4 Operator Workplaces (4 Estaciones de Trabajo).
Dell Precision 370, CPU Intel Pentium 4 de 2.8GHz, 2GB de RAM,
69GB de Disco Duro. Windows XP Professional en inglés como
sistema operativo. Tres monitores LCD 19” por cada estación.
1 Estación de Ingeniería (1 Estación de Trabajo), utilizada para realizar la
importación de la base de datos del sistema MOD 300 al 800xA.
Se utiliza UTP categoría 5 como medio de transmisión, ya que el gabinete de
servidores y los Workplaces estarán en una sala de control.
La configuración redundante es utilizada para incrementar la disponibilidad del
sistema, factor importante en el control de cualquier planta de procesos químicos Para
establecer la redundancia, cada máquina tiene instalada dos tarjetas de red Ethernet
independientes, una para la red primaria y la otra para la red secundaria. Cada red tiene su
propio conmutador Cisco 2950 de 24 puertos al que se conectan los nodos Se escogió este
modelo para dejar puertos libres en caso de expansiones futuras del sistema.
La comunicación entre las redes del sistema se realiza a través de los Connectivity
Servers, los cuales se comunican vía OPC en la red de control y TCP/IP en la red
cliente/servidor. Los Connectivity Servers se encuentran conectados a la DCN a través de Tboxes.
La arquitectura del sistema puede observarse en la Figura 40
Figura 40. Arquitectura del sistema 800xA a implementar
CAPÍTULO VI
6.2
72
Instalación de Infraestructura LAN
La etapa de instalación de la infraestructura de la red LAN busca la implementación
física de la red cliente/servidor para posteriormente realizar la configuración y las pruebas
sobre ella, antes de llevar el sistema a campo y conectarlo con la DCN en planta.
Las computadoras del sistema vienen con todo el hardware necesario de fábrica; los
únicos equipos que requirieron trabajo extra fueron los servidores a utilizarse como
Connectivity Servers, ya que se debían instalar las tarjetas RTA para la conexión con la DCN.
Los planos y diagramas de conexión pueden ser vistos en los documentos que se
encuentran dentro de la carpeta Planos – Polinter Lineal en el CD anexo. Allí se encuentra el
Diagrama de Cableado Estructurado bajo el que se instaló el sistema (Anexo A), el Diagrama
de Conexión a los Switches o Conmutadores (Anexo B) y el Diagrama de Conexión a los
Patch Panels para ambos caminos (Anexo C y Anexo D).
También están los Planos del Gabinete de Servidores, tanto interno (Anexo E) como
externo (Anexo F), el Diagrama de Conexión al Switch KVM (Anexo G) y el Diagrama
Eléctrico de Conexión 120VAC (Anexo H). La instalación bajo estos planos se realizará
cuando el sistema sea llevado a campo.
6.3
Direccionamiento IP
La elección de direcciones IP es fundamental para el funcionamiento del sistema.
Aparte de ser el identificador a nivel lógico de los nodos, influencian de manera directa el
proceso de configuración del protocolo RNRP, y, por lo tanto, la disponibilidad del sistema.
Para obtener la dirección IP de un nodo, se siguen los siguientes pasos:
Se definen los parámetros de dirección del RNRP
Se escoge la dirección base de la red (N1.N2.0.0, con los dos bits menos
significativos de N2 en 0). No importa cuál se escoja, debe ser igual en todo el
sistema.
73
CAPÍTULO VI
Se calcula la dirección IP basada en los parámetros de configuración del
RNRP.
Se utiliza la máscara de subred 255.255.252.0
Estos pasos permiten realizar una configuración implícita del RNRP; es decir, al elegir
direcciones que cumplan con los criterios antes mencionados, no es necesario elegir ciertos
parámetros de configuración del RNRP, porque el sistema los establece por defecto.
Los parámetros de dirección del RNRP son utilizados por el protocolo, en conjunto con
la dirección IP y la máscara de subred, para establecer la interfaz del nodo con la red. Éstos se
presentan a continuación:
Área de red
0-31
Bandera Local
0=Área normal de red
1=Área local de red. No hay enrutamiento hacia esta área
Número de nodo
1-500
Número de camino
0-1
Los rangos de estos parámetros están determinados por el protocolo. Con respecto al
número de nodo, se toman como base los valores de la Tabla 2
Una vez definidos estos parámetros para cada nodo, se debe elegir la dirección base de
la red. Como no existe conexión a Internet en el sistema, no es necesario realizar una
aplicación para obtener la licencia de uso de la dirección escogida, por lo que es posible
seleccionar cualquier dirección base que cumpla con la característica N1.N2.0.0 antes
mencionada. Esto limita el rango a direcciones IP que pertenezcan a la clase B (máscara de
subred 255.255.0.0). Para este proyecto, se escogió como dirección base 172.16.0.0.
A continuación, se obtiene la dirección IP de los nodos. El manejo de los parámetros
de dirección del RNRP para este fin se rige bajo las siguientes reglas:
El número de nodo debe ser igual que el HostID
Para todos los nodos en un mismo sistema, el NetID debe corresponder
únicamente a un camino de un área de red. Esto quiere decir todos los nodos de
un mismo camino en una misma área de red deben poseer la misma dirección
de red (una subred).
74
CAPÍTULO VI
Nodo
Número de Nodo
Domain y DNS servers
1-10
Aspect servers
11-20
Connectivity servers
21-50
Aplication servers
51-70
Workplace Clients
71-150
Controladores
151-255
CPUs de respaldo para controladores
redundantes
663-767
Conmutadores, Gateways, Firewalls
(501-511)
(no son direcciones RNRP)
(1013-1022)
Direcciones RNRP sin utilizar
256-500
Sobrante
(512-662)
(no son direcciones RNRP)
(768-1012)
Tabla 2. Rangos de valores para el número de nodo
.
La dirección se halla utilizando un método que determina la dirección final con los
parámetros de configuración en formato binario. El esquema a seguir es el siguiente:
XXXXXXXX.XXXXXXPP.LAAAAANN.NNNNNNNN
En la Tabla 3 se muestran los bits que conforman la dirección IP.
XXXXXXXX.XXXXXX
XXXXXX.XXXXX00.00000000.00000000
es la dirección base de la red
PP
Número de camino
L
Bandera lógica
AAAAA
Número de área de red
NN.NNNNNNNN
Número de nodo
Tabla 3. Bits que conforman la dirección IP de un nodo
CAPÍTULO VI
75
Se puede observar que, con la utilización de 255.255.252.0 como máscara de subred,
se cumple con las reglas establecidas para el manejo de los parámetros de dirección, logrando
que la NetID sea diferente para cada camino y área de red, y que el número de nodo represente
el HostID.
En la Tabla 4 se encuentran los parámetros y la dirección final de cada nodo
perteneciente a la red cliente/servidor. Para ver un diagrama del direccionamiento IP sobre la
arquitectura del sistema, refiérase al Anexo I.
6.4
Configuración de los equipos
Los equipos que necesitan configuración previa antes del comienzo del trabajo con los
nodos son los conmutadores y las tarjetas de red. Con este proceso se finaliza la primera etapa
en la implantación de la red del sistema.
6.4.1
Conmutadores
La configuración de los switches o conmutadores busca garantizar que la
comunicación en la red se realice de manera regular, a la misma velocidad y con capacidad
full duplex. Además, se quiere habilitar la opción de configuración telnet, que permite el
acceso al conmutador desde cualquier nodo del sistema que se encuentre conectado a él.
Para lograr el acceso telnet, se ingresa al conmutador en modo de configuración global,
y se utiliza el comando ipaddress para asignarle una dirección IP. En este caso, como el
número de nodo del conmutador se designó 501, la dirección IP es 172.16.5.245 para el
conmutador de la red primaria, y 172.17.5.245 para el de la red secundaria, con máscara de
subred 255.255.252.0. Luego, se levanta el servicio con el comando no shutdown. Para
acceder al conmutador, se utiliza el comando telnet seguido de su dirección en una ventana
de comandos DOS.
76
CAPÍTULO VI
Área de
Bandera
No de
No de
red
local
nodo
camino
Domain Controller I
1
0
1
Domain Controller II
1
0
2
Aspect Server I
1
0
11
Aspect Server II
1
0
12
Connectivity Server I
1
0
21
Connectivity Server II
1
0
22
IM Server
1
0
51
Workplace I
1
0
71
Workplace II
1
0
72
Workplace III
1
0
73
Workplace IV
1
0
74
Engineering Station
1
0
261
Nodo
Dirección IP
0
172.16.4.1
1
172.17.4.1
0
172.16.4.2
1
172.17.4.2
0
172.16.4.11
1
172.17.4.11
0
172.16.4.12
1
172.17.4.12
0
172.16.4.21
1
172.17.4.21
0
172.16.4.22
1
172.17.4.22
0
172.16.4.51
1
172.17.4.51
0
172.16.4.71
1
172.17.4.71
0
172.16.4.72
1
172.17.4.72
0
172.16.4.73
1
172.17.4.73
0
172.16.4.74
1
172.17.4.74
0
172.16.5.5
Tabla 4. Asignación de dirección IP a cada nodo de la red cliente servidor
Los puertos del conmutador se configuran utilizando el comando interface range faste
0/1 - 24, con el que se accede a todos los puertos al mismo tiempo, y permite el ingreso de un
CAPÍTULO VI
77
comando para configurarlos todos a la vez. En este caso, se utilizaron los comandos speed 100
y duplex full para establecer una comunicación full duplex a 100Mbps, y garantizar el
handshaking con las tarjetas de red.
6.4.2
Tarjetas de Red
Para configurar las tarjetas de red es necesario definir sus propiedades TCP/IP; esto
debe hacerse para cada tarjeta en todos los nodos con el fin de establecer la comunicación
Ethernet en el sistema. Se requiere entonces la dirección IP del nodo (que depende de cuál red
está conectada a la tarjeta), la máscara de subred, y la dirección IP del servidor DNS, tanto el
primario como el secundario. En la Figura 41 se puede observar la ventana de configuración.
Figura 41. Ventana de configuración de propiedades TCP/IP en las tarjetas de red
CAPÍTULO VI
78
En todos los casos, es necesario definir la dirección de un servidor DNS “preferido” y
un servidor “alternativo”, para asegurar el acceso al respaldo de la base de datos DNS. Todas
las tarjetas que se conectan al la red primaria, utilizan como servidor “preferido” al Domain
Controller I, y como servidor “alternativo” al Domain Controller II. Para las tarjetas que se
conectan a la red secundaria, se invierte esta configuración. Además, en este caso se modifican
dos parámetros avanzados como parte de la configuración: se debe deshabilitar el registro de
las conexiones de esta red al DNS, y se debe desactivar el NetBIOS sobre TCP/IP. Se
profundizará sobre ambos aspectos en al apartado Configuración del DNS.
6.5
Configuración de Dominio y DNS
La segunda etapa en la implantación de la red se inicia con la configuración del
Servidor de Dominio. En el apartado de arquitectura se vio que la red cliente/servidor está
formada por 12 nodos, por lo que se escogió utilizar un dominio, y no un workgroup, para
facilitar la configuración y el manejo del control de acceso al sistema. Se requiere entonces la
instalación y configuración del controlador de dominio en ambos nodos redundantes, la
definición de los usuarios y grupos de usuarios, y la configuración del servidor y los clientes
DNS.
6.5.1
Configuración de los Controladores de Dominio
El controlador de dominio se encuentra en una máquina cuyo sistema operativo es
Windows 2003 Server, lo que habilita funciones de servidor inexistentes en Windows XP. Una
de ellas es la capacidad de configurar la máquina como servidor, opción que forma parte de las
Herramientas Administrativas de Windows. Para establecer el controlador de dominio
primario, durante la configuración del Directorio Activo se define al equipo como un
controlador de dominio para un nuevo dominio. Como el dominio no existe todavía, es
necesario crear un nuevo árbol de dominio y crear un nuevo bosque de árboles de
dominio. Debido a su aislamiento de Internet y de otros dominios en la planta, se utiliza la
79
CAPÍTULO VI
extensión .local después de su nombre. Se escogió para este proyecto “polinterlineal.local”
como nombre de dominio y “POLINTERLINEAL” como nombre NetBIOS.
El sistema detecta la falta de un servidor DNS, por lo que instala el servicio en el
controlador de dominio como una de las Herramientas Administrativa. Durante esta
instalación, se pide el ingreso de una clave; esta será la clave del Administrador Local,
necesaria para el ingreso al dominio de nodos, usuarios y grupos, por lo que es importante
recordarla. Luego de finalizada la instalación, es necesario agregar la Zona de Reverse
Lookup en el servidor DNS, ya que sólo la Zona de Forward Lookup es creada. Se deben
agregar dos zonas distintas: una para al red primaria (172.16.4.0) y otra para la secundaria
(172.17.4.0). En la Figura 42 se encuentra la ventana del DNS, donde pueden observarse las
dos zonas de peticiones.
Figura 42. Ventana de administración del DNS
Ya lista la configuración del controlador de dominio primario, el proceso a realizar
para el secundario es el mismo, pero se debe definir al equipo como un controlador de
dominio adicional para un dominio existente.
CAPÍTULO VI
80
6.5.1.1 Usuarios y Grupos
La administración, configuración y seguridad del sistema está basada en el concepto de
derechos de usuario. El acceso al sistema y las funciones disponibles al personal dependen del
tipo de usuario que desee ingresar al mismo, por lo que es necesario definirlos y configurarlos
dentro del dominio antes de hacerlo en el sistema como tal.
En primer lugar, se requieren dos cuentas con privilegios de administrador. La primera
es una cuenta de instalador, creada para finalizar los procedimientos de instalación y postinstalación del sistema. La segunda es una cuenta de servicio, que tiene reservado el uso de los
servicios del 800xA sin capacidad para instalación, administración o configuración. También
se necesita una cuenta de usuario para los operadores de la planta, que les permita el acceso y
el uso de los Workplaces.
La configuración de los usuarios se realiza en Directorio Activo de Usuarios y
Computadoras en las Herramientas Activas del sistema. El procedimiento se inicia con la
creación de una unidad organizacional, bajo la que se encontrarán los grupos y usuarios a
definir. En el sistema implementado, el nombre de esta unidad es “IndustrialIT”.
Dentro de “IndustrialIT”, se crean los grupos; éstos son unidades que agrupan a
usuarios que poseen los mismos privilegios, con el fin de establecer una configuración común
de seguridad y evitar hacerla por cada uno de ellos. Para la configuración del sistema
definieron los siguientes grupos:
IndustrialITAdmin: los administradores del sistema.
IndustrialITApplicationEngineers: ingenieros de aplicaciones.
IndustrialITSystemEngineers: ingenieros del sistema.
IndustrialITUser: todos los usuarios del sistema.
Operators: las cuentas con capacidad de operación
Se debe establecer el alcance de los grupos como Global, y el tipo como Seguridad.
Con los grupos de usuario definidos, se procede a crear los usuarios. Siguiendo los
requerimientos mencionados al principio de este apartado, se crearon tres usuarios diferentes:
“800xAInstaller”, para la configuración del sistema; “800xAService”, para el funcionamiento
81
CAPÍTULO VI
de los servicios; y “ABB 800xA Operator”, para el uso del sistema como operador. Estos
usuarios fueron incluidos en los grupos de acuerdo a los privilegios deseados para cada uno,
quedando finalmente la configuración mostrada en la Tabla 5. Para lograr ésto, en las
propiedades de cada grupo aparece la opción de Miembros, donde se permite Ingresar al
grupo cualquier usuario previamente definido.
Unidad Organizacional
IndustrialIT
Grupo de Usuario
IndustrialITAdmin
Cuenta de Usuario
800xAInstaller
800xAService
IndustrialITApplicationEngineers 800xAInstaller
800xAService
IndustrialITSystemEngineers
800xAInstaller
800xAService
IndustrialITUser
800xAInstaller
800xAService
ABB 800xA Operator
Operators
ABB 800xA Operator
Tabla 5. Definición de usuarios y grupos de usuario
La figura 43 contiene la ventana de Directorio Activo de Usuarios y Computadoras.
Allí se observa la definición actual de usuarios y grupos en el sistema, incluyendo varios que
fueron agregados como parte de la configuración del sistema 800xA.
6.5.1.2 Nodos
La configuración de los nodos del sistema como parte del dominio consta de tres
actividades principalmente: la inclusión del nodo al dominio, la definición de las cuentas de
administración localmente y el establecimiento de los privilegios.
Los nodos son ingresados al dominio por la cuenta de Administrador creada al
CAPÍTULO VI
82
Figura 43. Ventana de Directorio Activo de Usuarios y Computadoras
momento de configurar el controlador de dominio primario, única con este privilegio. Para
hacerlo, se utiliza la opción de ID de red en el apartado Nombre de equipo de Sistemas, en
Panel de Control.
Las cuentas de administración se definen en cada nodo porque los privilegios y
derechos de usuario requeridos por el sistema con respecto a la red son establecidos
localmente. Esto se debe a que el sistema posee un único dominio, por lo que no se requiere
definir una política de derechos especial que controle el acceso y los privilegios de otros
dominios sobre él. A nivel de operación, la configuración de privilegios es realizada a través
del software del sistema (Process Portal A), lo que no forma parte del alcance de este
proyecto.
El grupo de Administradores locales (“Administrators”) en cada nodo debe incluir los
administradores del dominio; en este caso, “800xAService” y “800xAInstaller”. Éstos son
agregados en las propiedades del grupo en Usuarios locales y grupos, que se encuentra en la
opción de Administrar en cada máquina. La ventana de Usuarios locales y grupos puede
verse en la Figura 44
No deben crearse ni utilizarse cuentas de usuario locales en ninguno de los nodos de
cliente, ya que el sistema de credencial de usuarios del 800xA está basado en dominios. La
conexión al sistema de los clientes se realiza a través de las cuentas creadas en el servidor de
dominio.
83
CAPÍTULO VI
Figura 44. Ventana de Usuarios locales y grupos
Los privilegios establecidos se encuentran en la Tabla 6. Esta es parte de la
configuración de derechos que requiere el sistema para su operación.
Política de seguridad local
Tener acceso a este equipo desde la red
Administrators
IndustrialITAdmin
IndustrialITUser
Permitir el inicio de sesión local (Windows 2003)
Administrators
IndustrialITAdmin
Cambiar la hora del sistema
Administrators
IndustrialITAdmin
Iniciar sesión como proceso por lotes
800xAService
Iniciar sesión como servicio
800xAService
Inicio de sesión local (Windows XP)
Administrators
IndustrialITAdmin
Representar al cliente después de la autenticación
Administrators
Tabla 6. Política de privilegios establecida en cada nodo del sistema
84
CAPÍTULO VI
Para acceder a ellos, se utiliza la Herramienta Administrativa Directiva de seguridad
local, en la Asignación de derechos de usuario dentro de Directivas locales. Estas opciones
pueden verse en la ventana mostrada en la Figura 45
Figura 45. Ventana de Directiva de seguridad local
6.5.2
Configuración del DNS
El sistema 800xA requiere de ciertas características especiales en el servicio DNS que
diferencian su configuración de la que se realiza en otros casos. Algunas de éstas son:
La administración de la configuración DNS debe ser lo más fácil posible, por
lo que los nodos deben registrar sus nombres y direcciones IP en el Servidor
DNS automáticamente.
Las peticiones de reverse lookup deben proporcionar el nombre exacto del
nodo al que pertenece la dirección enviada. Esto significa que debe haber una
Zona de Reverse Lookup tanto para la red primaria como para la red
secundaría.
CAPÍTULO VI
85
Las peticiones de forward lookup deben devolver una dirección IP única, sin
importar el estado del cableado o cuál servidor DNS esté activo.
El servicio DNS debe trabajar lo más rápidamente posible, incluso en el caso
de que esté en funcionamiento un servidor DNS solamente.
Todos los nodos que forman parte de la red cliente/servidor utilizan el servicio DNS,
ya que los programas y servicios compartidos utilizan los nombres de los nodos para su
identificación. Esto hace necesario que se configure el servicio tanto en el Servidor DNS como
en los demás nodos del sistema.
6.5.2.1 Servidor DNS
La redundancia del sistema con respecto a los controladores de dominio determina el
modo en el que se distribuye y configura el servidor DNS. Anteriormente, en el apartado de
Configuración de Equipos, se vio que las tarjetas de red requieren el ingreso de las
direcciones IP del servidor DNS “preferido” y “alternativo”. Se sabe entonces que El Domain
Controller I es el servidor “preferido” de los nodos de la red primaria, y el “alternativo” de la
red secundaria; mientras que el Domain Controller II invierte esa configuración. Esto permite
predecir más fácilmente el comportamiento del sistema en caso de fallas, y garantiza la
actualización del registro DNS en ambos servidores.
Para verificar la configuración del servidor DNS, se debe comprobar que:
El servidor de dominio en el que se encuentra pertenezca efectivamente al
dominio. Esto puede verificarse en la descripción de sistema, en el Panel de
Control del equipo donde se encuentra el servidor.
El servicio DNS esté en funcionamiento y que exista una zona de lookup por
cada camino en cada área de red que pertenezca al dominio y posea conexión a
computadoras.
Las zonas de lookup estén integradas al Directorio Activo y permitan la
actualización de registros de los nodos que ingresen al sistema. Se debe
asegurar que la opción de Actualizaciones Dinámicas esté configurada para
CAPÍTULO VI
86
Seguras y no seguras. Esta opción se encuentra en las propiedades de cada
zona lookup.
Las peticiones de forward lookup sólo provean la dirección IP de la interfaz de
red primaria del nodo solicitado. Esto se logra colocando en falso la opción
avanzada de configuración de las tarjetas de red secundarias que dice Registrar
las direcciones de esta conexión en DNS, e ingresando manualmente la
dirección en la zona de reverse lookup del DNS.
Este último punto es importante porque, de existir registro de ambas direcciones IP en
la zona de forward lookup, al realizarse una petición su respuesta serían las dos direcciones IP
del nodo y sin un orden constante, lo cual no es aceptable. Permitir que la respuesta sólo sea la
dirección del nodo en la red primaria evita inconsistencias y asegura que, en caso de fallas, sea
el RNRP quién proporcione la nueva ruta hacia el nodo.
6.5.2.2 Nodos
La configuración del resto de los nodos del sistema se comprueba siguiendo los
siguientes puntos:
El sufijo DNS primario del nodo debe ser el nombre del dominio. Por ejemplo,
para el Aspect Server I el nombre DNS debe ser “as1.polinterlineal.local”,
siendo as1 el nombre del nodo. En la visualización de sistema, en Panel de
Control, se puede comprobar esta condición.
El Servidor DNS primario debe configurarse como el servidor “preferido” de
todas las interfaces de red que se conecten a la red primaria.
El Servidor DNS secundario debe configurarse como el servidor “preferido” de
todas las interfaces de red que se conecten a la red secundaria.
En ambos casos, debe configurarse como servidor DNS “alternativo” el
servidor DNS que no sea el “preferido”, para asegurar que ambas interfaces de
red están registradas en los servidores.
CAPÍTULO VI
87
La opción de Registrar las direcciones de esta conexión en DNS debe estar
activada en las interfaces de red primarias, y desactivada en las interfaces
secundarias.
El NetBIOS sólo debe estar activo en la red primaria. Debe desactivarse
manualmente en las demás interfaces. Para hacerlo, se desactiva la opción de
NetBIOS sobre TCP/IP en la configuración avanzada de las tarjetas de red
secundarias.
El orden de las interfaces de red debe comprobarse, para asegurarse de que las
peticiones DNS están siendo enviadas al servidor “preferido”. Para visualizar el
orden de las interfaces se necesita ingresar en las opciones avanzadas de
Conexiones de red en el Panel de Control de cada nodo.
6.5.3
Consideraciones Especiales
Al momento de realizar la configuración del servidor de dominio, hay que tener en
cuenta ciertas consideraciones con respecto al NetBIOS y la sincronización de tiempo.
El NetBIOS es un protocolo creado por Microsoft para la comunicación entre
computadoras con Windows como sistema operativo. El desarrollo del DNS ha desplazado al
NetBIOS en cuanto a las funciones de identificación de nodos, pero todavía es utilizado en
algunas situaciones, como por ejemplo para navegar en otras computadoras de la red a través
del Explorador de Windows (“My Network Places”). Pero en equipos con interfaces a más de
una red, como un controlador de dominio redundante, NetBIOS no funciona consistentemente.
Es por ello que se mantiene activo en la red primaria, pero se deshabilita en la red secundaria.
Con respecto a la sincronización de tiempo, es necesario que se mantenga en todos los
nodos del dominio. El sistema está configurado con el Windows Time Service o Servicio de
Tiempo de Windows (W32Time), un servicio que utiliza el protocolo NTP (Network Time
Protocol – Protocolo de Tiempo de Red) para lograr la sincronización de los tiempos del
sistema. Uno de los controladores de dominio actúa como servidor NTP, distribuyendo el
tiempo a los demás nodos de la red (clientes NTP). Por defecto, el controlador de dominio no
permite el ingreso al sistema de un nodo con más de 5 minutos de diferencia con la hora
CAPÍTULO VI
88
manejada por el servidor; esto debe tenerse en cuanta cuando se quiera incluir un nodo en el
dominio. Los cambios de tiempo en el servidor son actualizados cada 8 horas en los nodos,
pero se recomienda utilizar el comando w32tm /resync en una ventana de comandos DOS
para realizar la actualización manual en cada nodo si el cambio es mayor a 1 o 2 minutos.
6.5.4
Configuración Final
La Tabla 7 muestra la configuración final de los parámetros DNS.
6.6
Configuración de Red y RNRP
El siguiente paso para la implantación de la red es la instalación y configuración del
protocolo RNRP para el control de tráfico en el sistema. Se necesita definir e introducir los
valores de los parámetros de configuración RNRP para que el protocolo inicie su operación
adaptada a la infraestructura que se quiere implantar, y puedan establecerse los esquemas de
redundancia.
La instalación del protocolo se realiza automáticamente al instalar en los equipos
Process Portal A, la aplicación central del sistema 800xA. Todos los nodos del sistema la
requieren (excepto los controladores de dominio); en el caso de los servidores de conectividad,
también se debe instalar la aplicación 800xA for MOD 300, para permitir la importación y el
manejo de la base de datos existente en la planta. Para los controladores de dominio se puede
instalar el protocolo independientemente a través del DVD del Sistema 800xA.
6.6.1
Parámetros RNRP
El RNRP tiene dos grupos de parámetro de configuración. El primero reúne
parámetros comunes para todas las interfaces de red de un nodo (ver Tabla 8), y el segundo
contiene valores que deben ser establecidos en cada interfaz en caso de que no sea posible
Nodo
Domain Controller I
Domain Controller II
Aspect Server I
Aspect Server II
Connectivity Server I
Connectivity Server II
IM Server
Workplace I
Workplace II
Workplace III
Workplace IV
Engineering Station
Camino
Dirección
0
Servidor DNS
Autoregistro
Preferido
Alternativo
DNS
172.16.4.1
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
1
172.17.4.1
172.16.4.2
172.16.4.1
0
172.16.4.2
172.16.4.1
1
172.17.4.2
0
NetBIOS
Zona de Lookup
Forward
Reverse
Sí
Sí
Sí
No
No
No
Sí, manual
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
172.16.4.11
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.11
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.12
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.12
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.21
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.21
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.22
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.22
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.51
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.51
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.71
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.71
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.72
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.72
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.73
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.73
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.4.74
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
1
172.17.4.74
172.16.4.2
172.16.4.1
No
No
No
Sí, manual
0
172.16.5.5
172.16.4.1
172.16.4.2
Sí
Sí
Sí
Sí
Tabla 7. Configuración DNS final
90
CAPÍTULO VI
elegir direcciones IP con las condiciones expuestas en el apartado de Direccionamiento IP
(ver Tabla 9).
Parámetro
Rango
Número máximo de áreas de
red propias
Número máximo de áreas de
red remotas
Identidad de la red
1-8
0-35
A.B.0.0
Descripción
Número máximo de áreas de red que pueden se
instaladas en el nodo
Número máximo de áreas remotas a las que puede
ser conectado el nodo
Dirección base para la configuración del RNRP
Tiempo en segundos para el multicasting de los
Período de envío
1-60
mensajes de enrutamiento. También es el tiempo
mínimo de fail-over en una red redundante
Número de mensajes que deben perderse antes de
Número máximo de mensajes
perdidos
1-10
inhabilitar un camino hacia un nodo.
Tiempo para detección de nodo caído = período
de envío*(No máximo de mens. perd.+1)
Número máximo de saltos
1-5
Multicast activado
0-1
Tipo de Sistema
1-127
Número de direcciones
explícitas
Activar redireccionamientos
ICMP
0-8
0-1
Desactivar media sensing
0-1
Activar el TC/IP forwarding
0-1
Número máximo aceptado de enrutadores en la
red
Bandera que activada hace que el protocolo utilice
multicasting y no broadcasting
Tipo de sistema que va a mostrar el monitor
RNRP (1-70: controladores, 71-127: PCs)
Número de direcciones especificadas
explícitamente al protocolo
Bandera que activa el redireccionamiento ICMP
Controla el DHCP Media sensing, que detecta el
estado de la conexión física con el medio.
Bandera que es activada para que el nodo sea un
enrutador.
Tabla 8. Parámetros base para la configuración del RNRP.
91
CAPÍTULO VI
Parámetro
Rango
Descripción
Dirección IP
A.B.C.D
Submáscara de red IP
X.Y.Z.W Máscara IP utilizada en la interfaz
Área de red
Dirección IP de la interfaz
0-31
Número de área de red en esta interfaz
32-35
Número de áreas túnel
Área de red local
0-1
Número de camino
0-1
Es 1 si la interfaz se encuentra en un área de red
local
Número del camino en el que se encuentra la
interfaz
Número de nodo
1-500
N
Periodo de envío
1-60
Número del nodo donde se encuentra la interfaz
Número de mensajes que deben perderse antes de
Número máximo de mensajes
perdidos
1-10
inhabilitar un camino hacia un nodo.
Tiempo para detección de nodo caído = período
de envío*(No máximo de mens. perd.+1)
Nodo de destino punto-apunto
0-500
Enrutador proxy
A.B.C.D.
Dirección de destino
A.B.C.D.
Destinado para enlaces punto-a-punto
Dirección IP del enrutador que se utiliza como
túnel entre dos áreas RNRP
Dirección IP del nodo que se encuentra después
del túnel.
Tabla 9. Parámetros RNRP que pueden ser especificados en cada interfaz de red
6.6.2
Configuración de Parámetros
Anteriormente fue posible obtener direcciones IP que cumplieran con las condiciones
exigidas por el RNRP para evitar una configuración explícita en cada interfaz de red, por lo
que sólo se definieron los valores para la configuración base. Éstos se encuentran en la Tabla
10.
92
CAPÍTULO VI
Parámetro
Valor
Número máximo de áreas de red propias
3, permitir una sobrante
Número máximo de áreas de red remotas
5, permitir sobrantes
Identidad de la red
Período de envío
172.16.0.0
1s, valor del tiempo de reenvío en TCP/IP
Número máximo de mensajes perdidos
3
Número máximo de saltos
3
Multicast activado
1, no debe cambiar
Tipo de Sistema
Número de direcciones explícitas
127
0, todas cumplen las condiciones implícitas
Activar redireccionamientos ICMP
0, desactivado y no debe cambiar
Desactivar media sensing
1, desactivado y no debe cambiar
Activar el TCP/IP forwarding
0, excepto en el servidor de conectividad
Tabla 10. Valores escogidos para los parámetros de configuración del RNRP
6.7
Verificación y Pruebas
La última etapa para la implementación de la red se lleva a cabo con la realización de
las pruebas sobre el sistema. Se debe demostrar el funcionamiento adecuado de la red; para
ello, se diseñó un protocolo de prueba conocido como Protocolo de Pruebas FAT (Factory
Acceptance Test – Prueba de Aceptación en Fábrica).
6.7.1
Pruebas FAT
Las pruebas FAT cubren todos los aspectos del sistema que pueden ser evaluados antes
de su implementación en campo, incluyendo pruebas que verifican su funcionamiento a nivel
de operación (ver apartado Actividades y Trabajo Adicional). Su función original es ratificar
el funcionamiento del sistema a la empresa contratante, en este caso Polinter Lineal, pero
también son útiles para la comprobación por parte de los desarrolladores.
93
CAPÍTULO VI
El protocolo comienza con una inspección física general del gabinete y de los equipos.
En la prueba metalmecánica se evalúa el estado del gabinete de servidores. Se observan
características del gabinete como la pintura y el acabado, las cerraduras y las llaves, protección
en filos bordes cortantes, y se comparan las dimensiones medidas con las que indica el plano.
La prueba de equipamiento verifica el estado y la disposición de los equipos que conforman
el sistema. Se comprueba la instalación de los equipos de acuerdo a los planos y los
documentos de ingeniería, el estado del cableado y los terminales de conexión, y la puesta a
tierra de los equipos.
La siguiente prueba es la inspección de cableado de energización, donde se verifica
la alimentación y aterramiento del gabinete de servidores, tratando tópicos como el cable
utilizado, las conexiones de acuerdo a los planos y el estado de los contactos.
A continuación se encuentra la inspección de cableado de comunicación. En ella se
comprueba el tipo y el estado del cable, y se verifica que se hayan hecho las conexiones según
los planos. Todo esto para asegurar que a nivel físico no hay problemas con la comunicación
del sistema.
En las pruebas de energización de equipos se muestra el procedimiento adecuado para
energizar el sistema, con el fin de comprobar que ha sido encendido sin problemas (orden de
energización). En el caso de los conmutadores Cisco, en la prueba de switches se especifican
los diferentes LEDs en el dispositivo que permiten verificar una activación exitosa.
La inspección de comunicación consta de dos pruebas: inspección de comunicación
(switches) y servicio DNS. En la primera se comprueba la configuración y el establecimiento
de la comunicación en los puertos del conmutador, mientras que en la segunda se busca
demostrar la capacidad de los servidores DNS para responder adecuadamente las peticiones
que le sean realizadas en diferentes condiciones.
El
protocolo
continúa
con
las
pruebas
sobre
la
plataforma
IndustrialIT.
Específicamente, en la prueba de redundancia TCP/IP (Protocolo RNRP) se verifica el
funcionamiento de la red bajo diversas condiciones y fallas, y en la prueba de redundancia de
los aspect/connectivity servers se quiere comprobar el estado de los servicios que corren en
estos servidores en caso de la caída de uno de ellos.
Finalmente, se tienen las pruebas de software. Con ellas se demuestra el
funcionamiento de los workplaces en las estaciones cliente (Funcionalidad del Workplace).
CAPÍTULO VI
94
También se incluye la prueba de correspondencia de despliegues, en la que se verifica que
todas las señales y enlaces que se encuentran en los despliegues del sistema MOD 300 estén
en los nuevos despliegues realizados sobre el sistema 800xA.
El protocolo en su totalidad se encuentra en el CD anexo, dentro de la carpeta que lleva
el nombre Protocolos de Pruebas FAT - Polinter Lineal.
6.7.2
Resultados
Debido a la imposibilidad de la realización del protocolo con representantes de la
empresa Polinter Lineal para el momento de la culminación del período de pasantía, los
resultados presentados a continuación sólo cubren lo referente a las pruebas de inspección de
comunicación y pruebas sobre la Plataforma IndustrialIT. Éstas son suficientes para
demostrar el funcionamiento del sistema, y permiten confirmar una configuración adecuada de
la red.
Inspeccion de Comunicación (Switches):
Esta prueba tiene como función comprobar que existe comunicación en
los puertos del conmutador utilizados por el sistema, y que ésta está
configurada para 100Mbps full-duplex.
En los conmutadores Cisco 2950 utilizados en el sistema existen tres
modos de operación diferentes, seleccionados a través de un botón en el
dispositivo, que permiten determinar si se ha establecido comunicación a través
de un puerto, y bajo qué condiciones fue establecida esta comunicación. Para el
sistema implementado, en el modo STAT los LEDs de estatus de puerto deben
estar en verde y titilando, lo que indica la presencia de transmisión de datos en
el puerto. En el modo DUPLX, estos LEDs deben encontrarse verdes para
indicar que la comunicación es full-duplex. Por último, en el modo SPEED los
LEDs también deben ser verdes, indicando una velocidad de transmisión de
100Mbps.
95
CAPÍTULO VI
Durante la prueba, se hizo operar al conmutador en estos tres modos, y
se confirmó que en cada uno de ellos los puertos conectados tenían el
comportamiento esperado.
Servicio DNS y NetBIOS:
Esta prueba busca verificar la configuración de los servicios DNS en los
controladores de dominio.
Se comienza ejecutando forward (ver Figura 46) y reverse lookups (ver
Figura 47) con el comando nslookup en una ventana de comandos DOS. Esto
para comprobar que el sistema resuelve nombres y direcciones IP sin errores.
Figura 46. Petición de forward lookup
Figura 47. Petición de reverse lookup
Este procedimiento se realizó con los nombres y direcciones IP de cada
nodo, y no hubo equivocaciones por parte del sistema.
CAPÍTULO VI
96
Acto seguido, se verificó que los forward lookups devolvieran una sola
dirección IP. Para ello, se desconectó la interfaz primaria para separar al nodo
de la red principal, se ejecutó un forward lookup, se conectó de nuevo la
interfaz, y se realizó nuevamente un forward lookup. Se comprobó que la
petición arroja como resultado una única dirección en todos los casos.
Para finalizar, se desactiva uno de los servidores DNS para confirmar
que todavía es posible obtener respuesta sin errores a las peticiones. En la
Figura 48 se muestra una petición hecha con los dos servidores activos, y en la
Figura 49 se realiza la petición con el Domain Controller I desactivado.
Figura 48. Petición de forward lookup con ambos servidores DNS activos
Figura 49. Petición de forward lookup con el Domain Controller I desactivado
Se observa que, al fallar uno de los servidores, el otro toma
inmediatamente sus funciones. Esto confirma la redundancia en el servicio
DNS, y culmina con éxito las pruebas sobre el mismo.
Redundancia TCP/IP (Protocolo RNRP):
En esta prueba se quiere verificar la redundancia en la red del sistema.
Se utiliza el Network Event Monitor, un servicio que proporciona el RNRP,
CAPÍTULO VI
97
para monitorear la conexión de los nodos a la red, y comprobar que se mantiene
la disponibilidad.
Se selecciona un nodo, se desconecta cualquiera de las dos interfaces de
red y se observa si el evento es registrado en los demás nodos. Se escogió el
Operator Workplace II (nodo 72) y se desconectó la interfaz primaria. La
Figura 50 muestra el Monitor de esta máquina, la Figura 51 el del Aspect
Server I y la Figura 52 el del Connectivity Server II.
Figura 50. Monitor del OWP2, con la interfaz primaria de red desconectada
El evento es registrado por el Monitor, y es actualizado en todos los
nodos del sistema. Al reconectar la interfaz a la red, la información es
transmitida y se actualizan de nuevo las tablas. En la Figura 53 se encuentra el
Monitor del Aspect Server I, y puede verse que la reconexión de la interfaz
aparece como un evento.
CAPÍTULO VI
98
Figura 51. Monitor del AS1, donde se muestra la caída del nodo OWP2
Figura 52. Monitor del CS2, donde se observa que no hay conexión con OWP2 a través de la red primaria
Se comprueba que el protocolo RNRP es capaz de establecer y
mantener la conectividad de un nodo con el resto de la red en caso de una falla,
y que el evento queda registrado en el sistema.
CAPÍTULO VI
99
Figura 53. Monitor del AS1, cuando es reconectado OWP2 a la red primaria
6.8
Actividades y Trabajo Adicional
El trabajo requerido para la evolución de la plataforma de operación y supervisión de
de la planta Polinter Lineal al sistema IndustrialIT 800xA continúa luego de haber
implementado con éxito la red de transmisión. El equipo encargado de llevar a cabo esta
evolución trató en lo posible de integrarse en la mayor parte de las tareas ejecutadas, para
tener una visión más amplia del proyecto y adquirir habilidades y experiencias más allá de las
necesarias para cumplir sus objetivos personales. A continuación se muestran algunas de estas
actividades.
Una vez establecido el soporte de red, fue necesario configurar y activar los servicios
que ofrece el sistema al personal de la planta. Se realizó la migración de la base de datos del
MOD 300 a los servidores del 800xA, con lo que se pudo comenzar el trabajo sobre la interfaz
del operador. Tomando como base las especificaciones dadas por la empresa, se diseñaron los
despliegues del proceso utilizando una versión personalizada para ABB de Visual Basic, y
librerías especiales para procesos químicos, que incluyen objetos animados como válvulas,
CAPÍTULO VI
100
tanques, tuberías, etc. Para facilitar el trabajo de monitoreo a los operadores, todos los
despliegues en el sistema original poseían animaciones relacionadas directamente con el
estado de una señal, ya fuera de control o de indicación. El trabajo incluyó la programación de
estas animaciones en los nuevos despliegues y la configuración de los Faceplates para
permitir el control del proceso.
En la Figura 54 se muestra el workplace de un usuario general con uno de los
despliegues desarrollado para el proyecto.
Figura 54. Ejemplo de workplace de operador diseñado y configurado para el sistema 800xA
También se configuraron las alarmas y eventos, cuya lista e indicadores aparece
directamente en pantalla; las tendencias de señales con datos en tiempo real e históricos, el
control de acceso y diversos workplaces de operador, para diferenciar a los usuarios con
distintos privilegios.
CAPÍTULO VII
7CONCLUSIONES
Los requerimientos actuales de la industria manufacturera en cuanto a eficiencia y
costos de producción hacen que las exigencias sobre el desempeño de los sistemas de control
sean cada vez mayores. La Planta Polinter Lineal – PEQUIVEN El Tablazo utiliza un sistema
de control propietario de ABB, el Advant MOD 300, para la automatización del proceso de
producción de polietileno lineal que se lleva a cabo en sus instalaciones. Debido a los costos
de mantenimiento por obsolescencia del sistema y su reducida capacidad de expansión, se
decidió evolucionar el control de la planta a la nueva plataforma de ABB, IndustrialIT 800xA.
Esta evolución requiere de una red de datos capaz de soportar todas las características y
funcionalidades que el 800xA ofrece como sistema de control.
El presente trabajo agrupa todas las actividades llevadas a cabo para el ensamblaje y la
configuración de esta nueva red, que fue implementada con éxito. Su arquitectura está basada
en modelos de redundancia de red y nodos que cubren las necesidades de disponibilidad y
rapidez de la planta. El esquema de direccionamiento IP utilizado facilita el manejo y
monitoreo de la red, debido al uso de parámetros que permiten la configuración implícita del
protocolo RNRP. Con el servidor de dominio, que incluye al controlador de dominio y al
servidor DNS, se estableció el control de acceso y la gestión de comunicación entre los nodos.
Finalmente, a través de los protocolos de pruebas FAT diseñados se logró verificar el
funcionamiento y la integridad del sistema.
La implementación del 800xA permite a Polinter Lineal cumplir las metas que
establecieron para el sistema de control que sustituiría al MOD 300: la red instalada permite la
reducción de gastos de mantenimiento, ya que la tecnología Ethernet es el estándar actual en
lo que a redes de computadoras se refiere; ésto reduce el costo de los equipos e incrementa su
disponibilidad en el mercado. Por otro lado, la filosofía de control del 800xA, con su concepto
de Aspect ObjectsTM y bases de datos compartidas, se encuentra más próxima a la meta de
expansibilidad e integración que se exige en los sistemas modernos para el incremento de la
eficiencia en la producción y operación de una planta.
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