COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES BUSES DE CAMPO COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES BUSES DE CAMPO COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES ÍNDICE Objetivos 1. Scada 2. Redes de comunicación industrial 3. Buses de campo: Modbus, DeviceNet, Profibus, Ethernet/IP 4. Profibus Bibliografía COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES CAPACIDADES • • • • Reconocer la arquitectura de un sistema Scada Reconocer los buses de campo de una red industrial Analizar el Bus Profibus Aplicar Profibus DP COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES 1. SCADA • SCADA, acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos). • Es un sistema completo que incluye HMIs y además es capaz de registrar datos, generar alarmas y administrar un sistema de control distribuido a través de una red de hardware (usualmente PLCs y PACs) COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA Estos sistemas están formados por los siguientes elementos básicos: • • • • Interfase Hombre-Máquina (HMI) Unidad Central Unidad Remota Sistema de Comunicaciones COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA INTERFASE HOMBRE-MÁQUINA (HMI, MMI) Comprende los sinópticos de control y los sistemas de presentación gráfica. La función de un Panel Sinóptico es la de representar, de forma simplificada, el sistema bajo control (un sistema de aprovisionamiento de agua, una red de distribución eléctrica, una factoría). COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA SISTEMA DE COMUNICACIÓN Los servidores de datos interrogan de manera cíclica a los elementos de campo (polling), recopilando los datos generados por registradores, autómatas, reguladores de proceso, etc. Buses especiales de comunicación proporcionan al operador la posibilidad de comunicarse con cualquier punto, local o remoto, de la planta en tiempo real. Gracias a los controladores y a su compatibilidad con la mayoría de estándares de comunicación existentes (buses de campo), es posible establecer cualquier tipo de comunicación entre un servidor de datos y cualquier elemento de campo. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA SISTEMA DE COMUNICACIÓN el enlace entre los diferentes elementos de la red: • • • • • Línea telefónica, dedicada o no. Cable coaxial. Fibra óptica. Telefonía celular (GPRS, UMTS). Radio (enlaces de radio VHF, UHF, Microondas). COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA Múltiples Unidades de Terminal Remota: Se conectan al equipo físico. Leen los datos de un interruptor o válvula, o mediciones como temperatura, flujo, o presión. Pueden realizar control automatizado. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA • Estación Maestra/ Computadoras HMI: Presenta la información al operador. Incluye monitoreo, control de lazo abierto, generación de alarmas, registro de datos, históricos, seguridad • Infraestructura de Comunicación: Medio físico que conecta a las diferentes terminales remotas y las estaciones en el sistema. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES 2. REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL • La comunicación de las plantas industriales se ha hecho imprescindible en la industria moderna. Muchos sistemas pertenecen a diferentes fabricantes y funcionan en diferentes niveles de automatización. El objetivo principal es la comunicación totalmente integrada en el sistema, esto reporta flexibilidad y permite integrar sin problemas productos de otros fabricantes a través de interfaces de software estandarizados, esta integración total se conoce como CIM (Computer Integrated Manufacturing) COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES VENTAJAS DE UNA RED INDUSTRIAL Las ventajas que se aporta con una red industrial son las siguientes: • • • • • Visualización y supervisión de todo el proceso productivo Toma de datos del proceso mas rápida e instantánea Mejora del rendimiento general de todo el proceso Posibilidad de intercambio de datos entre sectores del proceso y entre departamentos Programación a distancia sin necesidad de estar presente en la fabrica. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PIRÁMIDE DE AUTOMATIZACIÓN COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES 3. BUSES DE CAMPO “Bus de campo” es un termino genérico que describe un conjunto de redes de comunicación para uso industrial, cuyo propósito es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de tensión o de corriente de 4 a 20 mA. Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un Bus serie, conectan dispositivos de campo como PLC, transductores, actuadores y sensores. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES BUSES DE CAMPO BUSES DE ALTA VELOCIDAD Y BAJA FUNCIONALIDAD CAN, SDS, AS-I Buses de alta velocidad y baja funcionalidad DeviceNet, LonWorks, BitBus, DIN MessBus, InterBus-S, UNI-TELWAY, Modbus. BUSES DE ALTAS PRESTACIONES Son capaces de presentar comunicaciones en toda la plante, en diferentes tipos de aplicaciones. ProfiBus, FieldBus, FIP(factory instrumentation Bus) COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES 4. PROFIBUS PROFIBUS es un sistema de bus para la comunicación de procesos y de campo en redes de célula con pocas estaciones y equipos de campo y para la comunicación de datos según IEC 61158/EN 50 170. Los dispositivos de automatización, tales como PLC, PC, equipos HMI, sensores o actuadores, pueden comunicarse a través de un bus unificado. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES CARACTERÍSTICAS PROFIBUS es un sistema de bus potente, abierto y robusto que brinda una comunicación sin perturbaciones • Es un sistema completamente normalizado que permite conectar de forma sencilla componentes normalizados de diferentes fabricantes • La configuración, la puesta en marcha y la búsqueda de averías se pueden realizar desde cualquier punto. Así, las relaciones de comunicación de libre elección son muy flexibles y fáciles de aplicar en la práctica y de modificar. • Seguridad para las inversiones gracias a desarrollos y perfeccionamientos compatibles • Componentes de red para el uso en entorno industrial rudo • Conectorizado y puesta en marcha rápidos a pie de máquina mediante el sistema de cableado FastConnect COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROTOCOLOS PROFIBUS PROFIBUS DP (PERIFERIA DESCENTRALIZADA) sirve para conectar E/S remotas, p. ej. SIMATIC ET 200, con unos tiempos de reacción muy rápidos según la norma IEC 61158/EN 50170. PROFIBUS PA (Process Automation) amplía PROFIBUS DP con la transmisión de seguridad intrínseca según la norma IEC 61158-2. PROFIBUS FMS (FIELDBUS MESSAGE SPECIFICATION) para la comunicación de datos de sistemas de automatización de distintos fabricantes. Permite solucionar también, de forma descentralizada y precisa, tareas generales de regulación y medición, además de las tareas de control de movimiento. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS DP Sirve para conectar unidades de campo descentralizadas, p. ej. SIMATIC ET 200, o accionamientos con tiempos de reacción muy cortos. PROFIBUS DP se utiliza cuando los actuadores/ sensores de la máquina o instalación (p. ej., nivel de campo) están distribuidos. Los actuadores/sensores se conectan a los equipos de campo. Éstos son abastecidos con datos de salida según el procedimiento de maestro/esclavo y suministran los datos de entrada al PLC o al PC. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS DP COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE RED Componentes de red pasivos: Cables de bus de cobre Cables de bus ópticos Componentes de red activos: Red de cobre Conector de bus Terminales de bus Terminador activo Repetidor RS 485 Componentes de red activos: Red óptica Optical Link Module OLM COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES COMPONENTES DE RED COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES RED PROFIBUS RED ELÉCTRICA: Cable de par trenzado y apantallado (RS 485) Cable de par trenzado para áreas sujetas a riesgos de explosión(IEC 1158-2) RED ÓPTICA: Fibra óptica de cristal Fibra óptica de plástico u Red sin hilos con el módulos de enlace infrarojos. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS ELÉCTRICO COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROFIBUS DP ÓPTICO COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES MÓDULOS DE COMUNICACIONES Los procesadores de comunicaciones de SIMATIC NET se pueden utilizar para aplicaciones en automatización manufacturera o en automatización de procesos. Sus interfaces abiertas por cumplimiento de estándares industriales permite la interacción de diferentes componentes. Se caracterizan especialmente por su resistencia en entornos industriales. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES MÓDULOS DE COMUNICACIONES CP PARA S7-300 Y S7-400 Los procesadores de comunicaciones CP 342-5, CP 342-5 FO y CP 343-5 forman la conexión a PROFIBUS para SIMATIC S7-300 o el SIMATIC C7, y CP 443-5 Basic y Extended forman la conexión a PROFIBUS para SIMATIC S7-400. Son maestros o esclavos PROFIBUS DP o maestros PROFIBUS FMS con puerto eléctrico u óptico hasta 12 Mbits/s. Los procesadores de comunicaciones son fáciles de configurar y pueden programarse vía PROFIBUS. Gracias a la función S7-Routing permiten una comunicación desde la programadora salvando límites de red; también pueden reemplazarse sin necesidad de enchufar la programadora. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PROCESADORES DE COMUNICACIONES PARA SIMATIC COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PASARELA DE DATOS PARA REDES INDUSTRIALES El Communicator es un "convertidor de protocolo" (pasarela de datos) inteligente que proporciona una conectividad instantánea a Profibus u otro Bus de Campo a Modbus RTU ó a Allen Bradley DF1, ó ASCII. Mediante la utilización del Anybus Communicator todos estos dispositivos se pueden integrar fácilmente en sistemas modernos de automatización basados en Profibus y PLC, como es el caso de Siemens, Schneider y ABB. El Anybus Communicator de HMS Industrial Networks es un pequeño dispositivo autónomo con montaje sobre carril DIN. Se alimenta a través de una fuente de alimentación industrial de 24 V y tiene un consumo típico de sólo 100 mA. COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES PASARELA COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES BIBLIOGRAFÍA • Tomasi, Wayne (2003) Sistemas de comunicaciones electrónicas. México D.F.: Prentice Hall. (621.382/T69/2003) • Mariño, Perfecto (1995) Las comunicaciones en la empresa. Madrid: RAMA. (004.67R/M26) • Roldán Martínez, David (2005) Comunicaciones inalámbricas. México D.F.: Alfaomega 2005. (004.67R/R79) COMUNICACIÓN DE DATOS INDUSTRIALES FIN DE LA UNIDAD
