COMUNICACIONES INDUSTRIALES

INTRODUCCIÓN

Nayibe Chio Cho

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Proceso de comunicación

EMISOR RECEPTORMedio de transmisión

EMISOR RECEPTOR

Medio de transmisión

• EMISOR : fuente generadora de la información• MEDIO DE TRANSMISION : por el que se emite la información• RECEPTOR : recibe la información

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Sistema de comunicación industrial

Computador Autómata programable

Autómata programable Instrumentos del proceso

• Comunicación basada en señales analógicas• Neumáticas 3 a 15 psi• Electrónicas 4 a 20 mA

• Cada variable se transmite por un par de hilos

• Conexión de gran número de controladores y componentes + distancias elevadas + supervisión, control, explotación y almacenamiento de la información, aumenta la información , las variables se transmiten por medio de un cable de comunicación llamado BUS

• Control de la planta o la explotación de los datos el medio utilizado es el computador y las tarjetas específicas de control y comunicación (Hardware)

• En software se utiliza el SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) : supervisión, control y adquisición de datos, basados en redes de comunicaciones de datos y base de datos

SistemaSCADA

Instrumentos

Pantallas de operador

Sistemas de seguridad

Controladores

Sensores

Equipos de transmisión

Forma del control de

PROCESOS DISTRIBUIDOS

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Entorno CIM

• CIM : Computer Integrated manufacturing, Fabricación integrada por computador

• Tiene definidos tres grupos :– Procesos de fabricación integrados por medio de

tecnologías– Distribución de jerarquías : dispositivos distribuidos en

niveles según sus tareas– Agrupamiento, procesamiento, control y difusión de la

información

TECNOLOGIAS DESCRIPCION

Electrónica Se hace control por computador jerarquizado y distribuido.

Mecánica Se realiza el ensamblado de distintas partes de los productos de producción, para llegar a un producto,

Información La información llega por distintas partes de la fábrica : gerencia, ingeniería, contabilidad, almacén, compras, planta etc.

Integración en un sistema CIM

• Las tecnologías en el entorno CIM son :

Diseño asistido por computador (CAD/CAE : Computer Aided Design/Computer Aided Engineering)

Fabricación asistida por computador (CAM : Computer Aided Manufacturing)

Control numérico (CNC) y Robótica

Instalaciones industriales

Sistemas de planificación, supervisión y control de la fabricación

Manipulación y transformación automática en materiales

Informática y computadores

Telecomunicaciones

• El objetivo al aplicar un sistema CIM es :

Mínimos costes

Instalaciones flexibles

Gestión de almacenamientoRápidos y sencillos cambios en la producción

Centralización de datos

Distribución de tareasMantenimiento

• Se busca que el flujo de información llegue desde el sensor el cual se encuentra conectado a una máquina, hasta el nivel más alto de dirección en la fábrica

• Los niveles de integración en el entorno CIM son :

NIVEL DESCRIPCION

Empresa Los datos de nivel inferior ayudan a realizar los procesos automáticos de productividad, planificación (plazos de entrega, costos, gestión administrativa, recursos humanos e investigación y desarrollo).Coordinación de la corporación.

Fábrica Control operativo de la productividad de la planta o fábrica (datos de producción, estadísticas, compras, mantenimiento, inventario, ventas).Computadoras con alto rendimento

Área Coordinación de los elementos de control del local. Almacena variables de proceso. Coordina transporte, programas de fabricación. órdenes de trabajo, líneas en curso y calidad. PLC de gama alta. CNC y robots.

Local Elementos que realizan el mando y control de una máquina. Se agrupan en este nivel : PLC, instrumentación, HMI.

Máquina Máquinas y elementos productivos y elementos básicos del mando control y accionamiento (Sensores – actuadores).

GATEWAY

SENSORES -ACTUADORES

Ethernet con TCP/IP(Oficina)

Bus de campoProfibus, FIP,(Celda)

Bus sensor actuador: CAN, Interbus-S, (Máquina)

Ethernet con TCP/IP o MAP

(Fábrica)

PUENTE

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Redes de comunicación

• Elementos de una red– Líneas de transmisión : transporta la

información entre los elementos– Estaciones : elementos conectado a la red de

comunicación– Nodos : cada estación unida a otra subred por

medio de un nodo. Encargado del encaminamiento o conmutación de la información a través de la red

ANILLO

ESTRELLA

BUS

ARBOL

MALLA

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Modelo OSI

• Modelo OSI : Opening System Interconnection, conexión de sistemas abiertos. Planteado por la ISO (International Standards Organization)– Organización en niveles o capas– Utilización de un protocolo para la

comunicación entre niveles

Número Nivel Objetivo

1 Físico Transmisión de bits. Características eléctricas y mecánicas. Métodos para especificar los flujos de intercambio de bits en el medio físico RS232,RS422,RS485

2 Enlace de datos Formato de trama. Mantenimiento del enlace (establecimiento, liberación y transferencia de datos). Detección de errores.

3 Red Encaminamiento de datos por una red. Prestaciones de la red a los datos que se transmiten. Resolución de la congestión

4 Transporte Intercambio de datos entre extremos. Optimiza la calidad de los servicios del nivel de red

5 Sesión Control del diálogo entre las aplicaciones de los extremos

6 Presentación Formato y transformación de datos entre las aplicaciones

7 Aplicación Aplicaciones distribuidos específicas y su gestión

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Niveles de comunicación industrial

• Los niveles básicos son :

NIVEL DESCRIPCION

FABRICA Gestión de producción y procesos. Supervisión y control

CELDA Grupos de máquinas, manipuladores, CNC, robots, coordinación, supervisión y control

CAMPO Máquina aislada : coordinación, sensores, actuadores, control

• El bus de campo :

– Comunicación de máquina (redes de dispositivos accionador y sensor)

– Cuando se trata sobre una red o sistema de control con comunicación industrial que compone los dispositivos que realizan el control y los dispositivos insertados en máquina (sensores y accionadores)

– Redes industriales : incluyen el nivel de campo y celda

CONTENIDO

• Proceso de comunicación• Sistema de comunicación industrial• Entorno CIM• Redes de comunicación• Modelo OSI• Niveles de comunicación industrial• Normatización

Normatización

• ANSI : American National Standards Institute. Instituto para la normalización. Miembro del ISO

• EIA : Electronics Industries Asociates– RS232C : comunicación serie– RS422A : características eléctricas de circuitos

de interfaz de tensión equilibrada

– RS485 : estándar para la comunicación entre dispositivos y terminales de datos, que utilizan comunicación serie a dos hilos, permiten enlace multipunto e incluyen circuitos de interfaz digital de tensión equilibrada. Es uno de los estándares de conexión utilizando en el bus de campo PROFIBUS

• IEEE : Institut of electrical and electronic engineers, instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos. – IEEE-488 : bus industrial. Interconexión e

integración de instrumentos (monitores, controladores)

• Norma Internacional– 1985 Formación comitès : ISA SP50,IEC

TC65/SC65C , objetivo creación de standard fieldbus

• CENELEC (TC65CX) y CEN TC 310– 1996 norma EN 50170 compuesta por un conjunto

de perfiles sin compatibilidad entre si :• Parte 1 :. P – Net• Parte 2 : Profibus• Parte 3 : FIP• Parte 4 : FOUNDATION (BS)

– EN 50254• High Efficiency Comunnications Suybsytems for

small data packets• Incluye Asi, Interbus, Profibus DP, DWF (Device

World FIP)

• Tipos de norma IEC– Foundation Fielbus– ControlNet (ControlNet, Ethernet/IP)– Profibus (DP y FMS)– P-NET (multipoint, point to point)– Foundation Fielbus HSE– SwiftNet (OpenAL, real Time AL)– WorldFIP (mpsY mcs, SUBSETmms, part of

MPS)– Interbus (generic, extended, reduced 6/2)

nchio@unab.edu.co