INGENIERÍA MECATRONICA

Redes de Comunicación

José Alfredo Hernández Nuñez

RESUMEN

Protocolos

Alumno:

Iván Isidoro Esparza Martínez

Grupo: 9.1

17 de Agosto del 2015

Protocolo HART:

El protocolo HART fue desarrollado a mediados de la década de 1980 por

Rosemount Inc. Para usar con una gama de instrumentos de medición inteligente.

Originalmente para uso personal de su propietario, el protocolo fue pronto

publicado para uso libre por cualquier persona. El 1993, la marca registrada y

todos los derechos del protocolo fueron trasladados a la Fundación de

Comunicación HART. El protocolo sigue siendo libre y gratuito para el uso de

todos sin necesidad de pago de regalías.

HART (Transductor remoto direccionable de alta velocidad) es un protocolo de

comunicación diseñado para aplicaciones de medición y control de procesos

industriales. Se llama protocolo hibrido porque combina comunicación analógica y

digital. Puede comunicar una sola variable usando una señal analógica de 4-20

mA, mientras comunica también información agregada sobre una señal digital. La

información digital es transportada por una modulación de bajo nivel superpuesta

en un lazo de corriente estándar de 4 a 20 mA.

La señal digital no afecta la lectura analógica porque se remueve de la señal

analógica mediante técnicas estándar de filtrado.

Este es un protocolo bidireccional de comunicación que suministra acceso de

datos entre instrumentos inteligentes de campo y sistemas centrales.

El protocolo Hart hace uso del protocolo de Bell 202 Frecuency Shift Keying (FSK)

estándar para superponer señales de comunicación digitales de bajo nivel encima

de las señales 4-20mA.

Los mensajes de Hart son codificados como series de 8 bits, es decir bytes. Estos

se transmiten de modo serial, utilizando una UART convencional para serializar

cada byte, añadiendo un bit de inicio, un bit de paridad impar y un bit de fin.

Este protocolo es del tipo Half Duplex, ya que los datos pueden viajar en una u

otra dirección, pero solo durante un determinado periodo de tiempo.

Algunas de las características principales del protocolo son:

Control por conteo de bytes.

Transmisión Asincrónica HDX, punto a punto y multipunto.

Un maestro puede controlar hasta 15 Remotos.

Permite hasta 250 variables en cada dispositivo de campo.

Medio de transmisión: par trenzado y el lazo de corriente de 4-20mA

Interfaces asociadas RS-232D y RS-485

Protocolo PROFIBUS.

PROFIBUS es un estándar de red de campo abierto e independiente de

proveedores, donde la interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos,

fabricación y automatización predial. Este estándar es garantizado según los

estándares EN 50170 y EN 50254. Desde enero de 2000, el PROFIBUS está

fuertemente establecido con el IEC 61158, al lado de siete otros fieldbuses. El IEC

61158 se divide en siete partes, de números 61158-1 a 61158-6, con las

especificaciones del modelo OSI. Esa versión, que fue ampliada, incluyó el DPV-

2.

La transmisión RS486 es la tecnología de transmisión más utilizada en el

PROFIBUS, aunque la fibra óptica pueda usarse en largas distancias (más de 80

km). Enseguida vienen las principales características:

Transmisión asíncrona NRZ.

Baud rates de 9.6 kBit/s a 12 Mbit/s, seleccionable.

Par torcido con blindaje.

32 estaciones por sección, máx. 127 estaciones.

Distancia según la tasa de transmisión (tabla 1).

12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s = 1000 m.

Distancia extensible hasta 10 km con el uso de repetidoras.

Conector D-Sub de 9 Pinos.

En casos de más de 32 estaciones o redes densas, deben utilizarse repetidoras.

Lo largo máximo de cableado depende de la velocidad de transmisión, según la

tabla 1.

El PROFIBUS utiliza subconjuntos diferentes de servicios del nivel 2 en cada perfil

(DP, FMS, PA).

Protocolo FIELDBUS.

Fieldbus (Bus de Campo) es el nombre de una familia de protocolos industriales

de redes informáticas utilizados para redes de control industrial en tiempo real,

estandarizado como norma IEC 61158. Es una manera de conectar los

instrumentos en una planta de fabricación. Fieldbus puede trabajar

en estructuras de red que normalmente permite la conexión de topologías de red

en cadena, estrella, anillo, ramas, árboles.

FOUNDATION fieldbus soporta hasta 32 dispositivos, sin embargo lo típico

(limitaciones de voltaje y corriente) es de 16 dispositivos.

Ventajas de protocolo:

Fue concebido para el Control de procesos

• Puede funcionar en ambientes industriales y/o peligrosos

• Lleva la energía por el mismo cable

• Puede reutilizar cables existentes

• Soporta Seguridad intrínseca

• Control determinístico

• Mantiene informado al usuario

Protocolo MODUS.

El MODBUS es un protocolo de comunicación serial basado en el modelo

maestro/esclavo, a la fecha es un estándar de facto, es público, muy seguro, no

requiere licencias y su implementación es relativamente fácil en dispositivos

electrónicos, por ejemplo nuestros ingenieros, usan el microcontrolador

PIC16F648A programado para responder comandos MODBUS, esas son algunas

de las razones por las que goza de muchísima aceptación, además de que tiene

más de 30 años en la industria.

Comunicación Maestro-Esclavo en MODBUS

El MODBUS siempre funciona con un maestro y uno o más esclavos, siendo el

maestro quién controla en todo momento el inicio de la comunicación con los

esclavos, que según la especificación pueden ser hasta 247 en una misma red. El

esclavo por otro lado se limita a retornar los datos solicitados por el maestro, así

de simple es la comunicación usando el MODBUS, el maestro envía los mensajes

y el respectivo esclavo los responde.

Representación de datos en MODBUS

El protocolo MODBUS usa el concepto de tablas de datos para almacenar la

información en un esclavo, una tabla de datos no es más que un bloque de

memoria usado para almacenar datos en el esclavo, las tablas de datos que usa

en MODUS son cuatro y se muestran en la siguiente tabla:

Protocolo DEVICENET

DeviceNet está orientado a los niveles de automatización medio-bajo, es decir,

dentro de la pirámide de automatización se encuadra en el nivel de planta, y en

algunos casos en el nivel de célula. Originalmente fue desarrollado por el

fabricante de autómatas y elementos de automatización Allen – Bradley en 1994,

aunque actualmente es un sistema abierto en él numerosos fabricantes basan sus

elementos de red.

DeviceNet es un protocolo versátil en el área de buses de campo, ha sido

diseñado para satisfacer al menos el 80% de las necesidades de comunicación a

nivel de célula.

Una estructura típica de los elementos que componen a la red DeviceNet puede

observarse en la figura 150 a continuación:

Las características principales de DeviceNet son:

Número máximo de nodos: 64

Distancia máxima: entre 100 m y 500 m.

Velocidad de transferencia de datos: 125, 250 y 500 kbit/s (dependiendo de

la velocidad varia la distancia máxima).

Estructura de comunicaciones en bus con una línea principal y posibilidad

de bifurcación de la línea hacía los nodos (mayor número de bifurcaciones

implica menor velocidad y distancia admisible).

Requiere terminación de línea con impedancia de 120 OHMIOS

aproximadamente.

Emplea dos pares trenzados (un par para alimentación hasta 8 A y otro par

para datos hasta 3 A).

Tamaño máximo del mensaje: 8 bytes para cada nodo (igual que CAN).

El sistema de transmisión está basado en un modelo productor/consumidor,

por ello, admite modelo maestro/esclavo, multimaestro, de igual a igual,

etc., que se traduce en la transmisión de mensajes mediante diferentes

métodos tales como sondeo, envío cíclico, etc.

DeviceNet emplea las especificaciones del bus CAN (la capa 2 de DeviceNet es

íntegramente CAN), por lo que son aplicables gran parte de las características de

robustez de CAN, y añade las especificaciones eléctricas de RS485. Es de señalar

que CAN no incorpora la capa de aplicación pues se trata de un protocolo de

mensajes de bajo nivel implementado en circuitos integrados de bajo costo, por lo

que DeviceNet aprovecha esta situación para no desarrollar sus propios circuitos

integrados. Por tanto, al protocolo CAN se le añade nuevas capas dentro de los

niveles ISO/OSI. De manera sencilla, puede pensarse en DeviceNet como un

conjunto de funciones o “macros” de alto nivel que incluyen mensajes CAN, donde

dichas funciones están orientadas a facilitar las comunicaciones necesarias en

procesos de automatización. Análogamente, CAN-open y SDS son protocolos

similares a DeviceNet en el sentido de emplear CAN como base de

funcionamiento.

Se puede observar la distribución de la capas ISO/OSI de DeviceNet.

Bibliografia:

http://www.smar.com/espanol/profibus

sp.hartcomm.org/hcp/tech/aboutprotocol/aboutprotocol_how.html https://en.wikipedia.org/wiki/Fieldbus http://www.tecdigitaldelbajio.com/blog/27-modbus-parte-iii-que-es-el-modbus.html http://datateca.unad.edu.co/contenidos/2150513/Contenidolinea/leccin_40_protocolo_devicenet.html

Este resumen lo pueden realizar en Word y enviarlo como formato PDF al mail:

goodboyway@gmail.com a más tardar el próximo lunes 17 de Agosto.