REDES INDUSTRIALES

Redes industrialesTipos de redesTopología de redesComponentesClasificación de redesBuses de campo Protocolos

REDES INDUSTRIALES.

Una red de comunicación industrial es un protocolo de comunicación para la medición y el control de procesos donde todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.

REDES INDUSTRIALES

Esto incluye una amplia gama de controladores, sensores, transmisores de campo y equipos auxiliares que serán utilizados para recolectar información acerca de las variables físicas que intervienen en el proceso productivo.

TIPOS DE ESTRUCTURAS DE REDES.

PAN (Personal Area Network) es una red de área personal. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal.

LAN (Local Area Network) es una red de área local. Antiguamente su extensión estaba limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros, que con repetidores podía llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro.

CAN (Campus Area Network) es una red que conecta redes de área local a través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, o una base militar.

MAN (Metropolitan Area Network) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado (MAN BUCLE), la tecnología de pares de cobre se posiciona como la red más grande del mundo una excelente alternativa para la creación de redes metropolitanas, por su baja latencia (entre 1 y 50 ms), gran estabilidad y la carencia de interferencias radioeléctricas.

WAN (Wide Area Network)  es una red que abarca varias ubicaciones físicas, proveyendo servicio a una zona, un país, incluso varios continentes.

TOPOLOGÍA DE REDES.

Los sistemas industriales usualmente consisten de dos o mas dispositivos, como un sistema industrial puede ser bastante grande debe considerarse la topología de la red; las topologías más comunes son: Red bus Red estrella Red anillo Red malla Red híbrida o de Árbol

Red bus

Red hibrida o de Árbol

Red estrella

Red tipo anillo

Red tipo Malla

Tipos de Redes

COMPONENTES DE UNA RED INDUSTRIALRepetidor (amplificador de seña)El repetidor o amplificador es un dispositivo que intensifica las señales eléctricas para que puedan viajar grandes distancias entre nodos.Con este dispositivo se pueden conectar un gran numero de nodos a la red; además se pueden adaptar a diferentes medios físicos como cable coaxial o fibra óptica.

EnrutadoresEs un switch "Enrutador" de paquetes de comunicación entre diferentes segmentos de red que definen la ruta.

COMPONENTES DE UNA RED INDUSTRIALBridgeCon un puente la conexión entre dos diferentes secciones de red, puede tener diferentes características eléctricas y protocolos; además puede enlazar dos redes diferentes.

GatewayUn Gateway es similar a un puente ya que suministra interoperabilidad entre buses y diferentes tipos de protocolos y además las aplicaciones pueden comunicarse a través de él.

COMPONENTES DE UNA RED INDUSTRIALElementos de entrada y de salida (sensores y actuadores)<Son los elementos tales como sensores de presencia, interruptores, termostatos, etc. Que recaban información y la transmiten al sistema de control por medio de señales de entradaEl sistema reacciona en base a esta información y envía una o varias señales de salida por medio de un actuador, por ejemplo, un foco, un ventilador, un motor, etc.

CLASIFICACIÓN DE LAS REDES INDUSTRIALES

Buses actuadores y sensores:Inicialmente es usado un sensor y un bus actuador en conexión simple, dispositivos discretos con inteligencia limitada o una válvula solenoide, controladores y consolas terminales.

Buses de campo y dispositivos: Estas redes se distinguen por la forma como manejan el tamaño del mensaje y el tiempo de respuesta. Ofrecen altos niveles de diagnóstico y capacidad de configuración, generalmente al nivel del poder de procesamiento de los dispositivos más inteligentes.

Bases de control: Son usados para coordinar y sincronizar el control entre unidades de producción

BUSES DE CAMPO

Un bus de campo es un sistema de transmisión de información que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de producción.El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de corriente de 4-20mA.Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs/PACs, transductores, actuadores y sensores. Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso, que lo convierte en un dispositivo inteligente, manteniendo siempre un costo bajo. Cada uno de estos elementos será capaz de ejecutar funciones simples de diagnóstico, control o mantenimiento, así como de comunicarse bidireccionalmente a través del bus.Ejemplos: Modbus y Profibus

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

Son aquellos en el cual el usuario puede interactuar con el sistema

Modelo TCP/IPHTTP (hyper text transport protocol)FTP (file transport protocol)SMTP (simple mail transport protocol)POP (post office protocol)DNS (domain name system)TELNET (telecommunication network)TFTP (trivial file transport protocol)LDAP (lightweight directory access protocol)HTTPS (hyper text transport protocol secure)

PIRÁMIDE DE LA AUTOMATIZACIÓN

Para poder gestionar en una empresa las enormes y complejas cantidades de información, se dispone de una jerarquía de diferentes niveles dentro del rango de la automatización. El intercambio de información tiene lugar dentro y entre los diferentes niveles de la pirámide de la automatización.

Los tres entornos de red utilizados son:1. El nivel de sensores y actuadores, también llamado el nivel de

campo2. El nivel intermedio también conocido como nivel de célula, de

proceso o de fabricación3. El nivel superior o de gestión

NIVELES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL

NIVELES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIALNivel inferiorEste es el nivel de Bus de campo, también llamado nivel de sensores y actuadores, es el más próximo al proceso y se encarga de la integración de pequeños automatismos (PLC compactos, multiplexores de entradas y salidas, controladores PID, equipos de medición, etc). Generalmente, en el nivel más alto de estas redes, se suelen encontrar uno o varios PLC´s modulares de gama alta, que pueden actuar como maestro de la red o en estructuras de maestro flotante. Una gran cantidad de los dispositivos conectados suministra o necesita señales binarias.La cantidad de datos necesaria en este nivel no es muy elevada, sin embargo, la velocidad y la frecuencia de transmisión debe ser muy grande. El conjunto constituye lo que suele llamarse célula de fabricación. 

NIVELES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIALNivel medio de fabricaciónEste nivel se encuentra jerárquicamente encima del anterior y se encarga normalmente de enlazar células de fabricación  en grupos más grandes. En este nivel se suelen encontrar los autómatas de gama alta. máquinas de control numérico y computadoras dedicadas a las tareas de diseño, control de calidad, etc.

Nivel alto o de gestiónEn este nivel, se conectan entre sí las PC´s y las estaciones de trabajo de la instalación. A veces, incluso se conectan PC´s de diferentes instalaciones o se conectan PC´s con estaciones de trabajo remotas. Todos estos equipos se encargan de supervisar y gestionar todo el proceso. El volumen de datos se mueve en el entorno de mega bites, la velocidad de transmisión es muy alta, pero normalmente la frecuencia de transmisión no es muy elevada.

INTEGRACIÓN DE RED INDUSTRIAL (ETHERNET)