Fundamentos de Protocolos de Comunicación y Redes Industriales

Definición y Funciones de un Protocolo de Comunicación

TEMA 4 - Un protocolo puede definirse como un conjunto de reglas y formatos que gobiernan las comunicaciones entre dispositivos que ejecutan funciones a un mismo nivel en diferentes sistemas abiertos. El protocolo fija las normas para elaborar los paquetes o tramas que contienen la información total a transmitir.

Estructura General de los Paquetes o Tramas

La estructura de los paquetes o tramas consta, en general, de tres partes:

• Cabecera: contiene información relativa al control y funcionalidad del mensaje.
• Datos.
• Control de error.

El Modelo OSI para la Interconexión de Sistemas

El modelo OSI es un modelo para la interconexión de equipos diferentes entre sí. Este modelo dispone de una gran flexibilidad e integración, hace posible el diseño de redes de una forma sencilla, con la ventaja de poder añadir productos de diferentes fabricantes que funcionan de forma homogénea.

Los Siete Niveles del Modelo OSI

1. Físico
2. Enlace
3. Red
4. Transporte
5. Sesión
6. Presentación
7. Aplicación

Modelo de Tres Niveles

• 1º. Nivel de aplicación: Supondría la elaboración de la información a enviar a nivel de software.
• 2º. Nivel de transporte: Se trata de añadir la información necesaria para asegurar el intercambio de datos (control de errores, control de ordenación de los paquetes en los que se ha dividido la información, etc.).
• 3º. Nivel de acceso a la red: Parte física de enlace a la red (tarjetas de red, conectores, etc.), en la que pueden añadirse la dirección del destinatario o la gestión de prioridades y seguridad.

Ejemplos de Protocolos Industriales

• Protocolos propietarios: CampoBus/S, de Omron; Uni-Telway, de Schneider.
• Protocolos propietarios pero cedidos al público: Bitbus, de Intel; MAP, de General Motors.
• Protocolos no propietarios, compartidos por varios fabricantes: Profibus; AS-i.
• Protocolos no propietarios, originarios de un país: WorldFip (Francia); P-Net (Dinamarca).
• Estándares abiertos: TCP/IP en Ethernet industrial (Ethernet).

Interconexión de Redes mediante Micro-gateways

Las empresas utilizan los micro-gateways para interconectar redes que trabajen con protocolos diferentes. Estos actúan recibiendo la información por un puerto en un protocolo determinado y enviándola por otro puerto en otro protocolo diferente. Estos dispositivos sirven de pasarela entre los protocolos de redes Modbus y redes de Ethernet industrial.

Características de un Protocolo Industrial

Un protocolo debe contemplar algunos requisitos comunes a los demás protocolos de comunicación, pero debe añadir otros propios de la aplicación a la que se destine dentro de la industria, que además pueden ser diversos desde el nivel de campo hasta el de gestión.

Además de las funciones genéricas de un protocolo indicadas, habría que añadir algunos requerimientos específicos de un protocolo industrial:

Requerimientos Específicos de un Protocolo Industrial

• Basados en el modelo OSI.
• Sencillez: posibilidad de simplificar los siete niveles de OSI.
• Estándar abierto (ideal), sistema no propietario (deseable), sistema propietario.
• Posibilidad de que datos y alimentación compartan el medio.
• Posibilidad de diagnóstico desde cualquier punto de la red.
• Servicios especiales, como telegramas prioritarios, etc.

Estructura de las Tramas en Profibus-DP

Estructura de las tramas de un mensaje de petición de diagnóstico maestro-esclavo según el protocolo industrial Profibus-DP:

• SD: Delimitador inicial.
• LE: Longitud de la trama.
• LEr: Repetición de la longitud de la trama.
• DA: Dirección de destino.
• SA: Dirección de origen (fuente).
• FC: Código de función.
• DSAP: Punto de acceso al servicio destino.
• SSAP: Punto de acceso al servicio origen.
• FCS: Secuencia de comprobación de trama.
• ED: Delimitador final.