Comunicaciones en Redes Industriales

Conceptos Básicos de Comunicaciones

Transmisor: Genera y prepara la información para que viaje por el canal. Modulador (analógica). Codificador (digital).

Receptor: Recupera la información y la interpreta.

Canal: Medio por el que viaja la información. Puede ser guiado o no guiado.

Los elementos transmisores y receptores se llaman NODOS.

El conjunto de reglas para comunicarse se llama PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN.

Las alteraciones que modifican la señal y que hacen que el mensaje recibido no sea igual al recibido se llaman PERTURBACIONES:

-Distorsión: Alteración de señal (amplitud, fase o frecuencia) debido a imperfecciones del sistema de comunicación.

-Interferencia: Contaminación por señales externas. Constructiva (+amplitud) o Destructiva (-amplitud).

-Diafonía: Transferencia indeseada de energía de una señal a otra. Producida por acoplamiento magnético de cables pegados.

-Ruido: Mezcla de la señal que se transmite con otras señales aleatorias eléctricas. Deterioran la información útil que se quiere enviar. La calidad de estos sistemas se mide por la capacidad de reducir la incidencia del ruido.

MEDIOS GUIADOS

-Conexión BNC o cable coax. monofilar

• Técnica más asequible y antigua para hacer una red.
• Conexión parecida a antena Tv, pero cable con diámetro inferior.
• Núcleo formado por hilo en el que van los datos. El hilo va cubierto con un material dieléctrico y una malla después para hacer de blindaje contra el ruido.
• Externamente el cable va recubierto de plástico. En los extremos van los conectores.
• Estandarizados en notación RG. Transmisión de datos digital (cable coax. de banda base): RG-58 y RG-11 (50Ohm.) Transmisión de datos analógica (cable coax. de banda ancha): RG-59 (75Ohm.)

-Cable Multifilar

• Conector RJ-45 o Western
• Menos susceptibles a ruidos mecánicos que los BNC.
• 4 pares hilos trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares pegados (diafonía)

3 tipos de cables

UTP: + habitual; Bajo coste y buen manejo; Mayor tasa de error y limitaciones para mucha distancia.

FTP: Cada par se trenza uniformemente al fabricarse; Elimina la mayoría de interferencia entre cables.; No lleva malla metálica entre cables.; Los pares se protegen con una malla global externa.

STP: Cada par se cubre con una malla metálica; Los pares se cubren con una lámina apantallante.

-Fibra Óptica

• Guía cilíndrica de sílice (núcleo), recubierta con una capa concéntrica de sílice (revestimiento) y rodeada por una cubierta protectora.
• El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento.
• La fibra realmente es una guía de onda y la señal luminosa va por el núcleo. Hay dos tipos: Monomodo (SMF) o Multimodo (MMF).

MEDIOS NO GUIADOS

-Comunicaciones vía radio (terrestre o satélite)

• La información viaja por ondas de radio.
• Son portadoras sobre las que va la información. Los datos se superponen a la portadora (modulación) y al llegar al receptor se demodulan.
• Las ondas de radio son sensibles a las interferencias y al multicamino.

-Comunicaciones ópticas en el espacio libre (láser, led, luz e infrarrojo)

• Se propagan en línea recta y no pueden atravesar objetos opacos.
• Imprescindible visión libre de obstáculos.
• Inmunes a interferencias de frecuencias de radio.
• Enlaces punto a punto.
• IrDA: Sistema de baja velocidad y poca distancia por infrarrojo.

ESTRUCTURA DE RED DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL

-Control centralizado: Un único controlador; sistemas no muy grandes ni complejos; fácil de mantener, sin problemas de compatibilidad entre dispositivos; Su inconveniente es la poca tolerancia a fallos al tener solo un controlador.

-Control distribuido: Varios controladores conectados con líneas de comunicación llamadas buses de campo; Para sistemas más grandes y complejos. Su ventaja principal es la capacidad de expansión y su flexibilidad.

Buses de Campo:

*Reducen los tiempos de puesta en marcha, modificación y mantenimiento de los sistemas automáticos.

*Permiten ubicar los elementos en cualquier lugar.

*Simplifican la identificación de los elementos.

*Mejoran la detección de errores.

*Compatibilizan dispositivos de distintos fabricantes al usar protocolos estandarizados.

PIRÁMIDE CIM

La pirámide CIM consiste en un modelo jerárquico para implantar sistemas automatizados. Sus objetivos son:

• Aumentar flexibilidad
• Mejorar la calidad
• Responder más rápido a la demanda
• Reducir costes
• Mejorar el sistema de inventario, logística y distribución.
• Reducir el tiempo y el número de pasos en la fabricación.
• Aumentar la fiabilidad del sistema.

5 (Nivel de Control de Empresa): Operaciones de gestión de la empresa, políticas de producción en función de los recursos y los costes del mercado. Redes: LAN, WAN e INTERNET

4 (Nivel de Control de Planta): Operaciones de la planificación de la producción del conjunto de la factoría. Diseño de productos y elaboración de programas. Redes: LAN e INTERNET

3 (Nivel de Control de Célula): Operaciones de coordinación de máquinas y operaciones. Redes: Buses de campo y LAN industrial

2 (Nivel de Control de Campo): Control de operaciones de los dispositivos de fabricación. Redes: Buses de campo

1 (Nivel de Control de Proceso): Aquí están los sensores y actuadores. Redes: Sistemas cableados, buses de sensores/actuadores y buses de campo

Hay un flujo de información horizontal (dentro de cada nivel) y otro vertical (a nivel superior o inferior).

Flujo de información vertical: Órdenes y peticiones del nivel superior al inferior e informes sobre la ejecución de las peticiones del nivel superior. El intercambio de información se hace por puentes o pasarelas.

Flujo de información horizontal: Intercambio de información entre entidades de un mismo nivel, a través de las redes de cada nivel.

En el CIM no se puede comunicar entre niveles, solo de manera vertical.

A medida que subimos en la pirámide tenemos menos velocidad pero más volumen de información.

COMUNICACIONES

El modelo en capas es jerárquico, cada capa atiende solamente las peticiones de la inmediatamente superior y pedirá tareas a la inmediatamente inferior.

OSI (Creado por ISO en 1984)

TCP/IP(Protocolo control de transmisión/Protocolo Internet)

PRIMITIVAS: Son las operaciones que pueden realizarse con los servicios ofrecidos entre capas.

• Request: La usa la entidad de capa superior para solicitar un servicio a la capa inferior. Incorpora los parámetros necesarios para realizar el servicio.
• Indication: La genera la entidad suministradora del servicio para indicarle a la superior que ha solicitado un servicio.
• Response: Emite la entidad superior para confirmar que ha pedido un servicio.
• Confirmation: La emite la capa inferior para confirmar el servicio solicitado.

Hay servicios confirmados y no confirmados. Los no confirmados solo usan las dos primeras primitivas.

SDU(Service Data Unit): Son los datos que una entidad superior pasa a una inferior.

PDU(Protocol Data Unit): La información que esa entidad pasa a su par)

PCI + SDU = PDU

|| Esto pasa a la siguiente capa como SDU

PCI + SDU

DATOS MODELO TCP / IP