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Rtu unidad 3 - tema 4

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Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Automatización y Control de Procesos Industriales
Estrategias para la Automatización Industrial
Unidad III
Comunicación Industrial - Protocolos industriales.
(PROFIBUS)
Tema 4
Facilitador (a):
Judith Devia
Equipo RTU
Bachilleres:
Narváez Mosqueda, Italo Giovanny
C.I.: 18.079.046
Villalba Espinoza, César Rafael C.I.:
19.718.934
Maturín, abril de 2015
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN....................................................................................................................3
MARCO TEÓRICO..................................................................................................................4
COMUNICACIONES INDUSTRIALES.........................................................................................4
TIPOS DE REDES ...................................................................................................................4
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN........................................................................................4
TIPOS DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES ..........................................................................5
BUS DE CAMPO – PROFIBUS..................................................................................................5
PERFILES DE PROFIBUS .........................................................................................................6
FUNCIONAMIENTO DE PROFIBUS..........................................................................................7
VENTAJAS DE PROFIBUS........................................................................................................7
DISCUSIÓN...........................................................................................................................8
CONCLUSIONES..................................................................................................................10
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................11
3
INTRODUCCIÓN
Los buses de campo se usan en la actualidad de forma prioritaria como
un sistema de comunicación para el intercambio de información entre sistemas
de automatización y sistemas de campo distribuidos. Miles de pruebas
satisfactorias han demostrado de manera impresionante que el uso de la
tecnología de los buses de campo puede ahorrar un 40% en costes por
cableado, mantenimiento, etc.
Si lo comparamos con las tecnologías tradicionales. Solamente se usan
dos líneas para transmitir toda lainformación relevante (es decir, datos de
entrada y salida, parámetros, diagnósticos, programas y modos de operación
para distintos dispositivos de campo).
En el pasado era muy normal la utilización de buses de campo
incompatibles entre marcas. Afortunadamente en la actualidad todos los
sistemas responden a unas características standards. Por tanto, el usuario no
está “atado” a un único vendedor y es capaz de seleccionar el producto que
mejor se adapte a sus necesidades dentro de una amplia gama.
En la siguiente investigación ahondaremos un poco a lo referente al
campo de la comunicación industrial, específicamente al protocolo de
comunicación PROFIBUS (PROcessField BUS).
4
MARCO TEÓRICO
COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Las comunicaciones industriales pueden definirse como el área de la
tecnología que estudia la transmisión de información entre circuitos y sistemas
electrónicos utilizados para llevar a cabo tareas de control y gestión de ciclo de
vida de los productos industriales.
TIPOS DE REDES
En la industria, es posible hacer referencia a dos tipos de redes, de
control y de datos.
El principal objetivo de las redes de datos es el de transmitir gran
información, con un gran ancho de banda para así, permitir el envío de la
misma, mientras que las redes de control, se enfrentan a un tráfico formado por
pequeños paquetes, los cuales intercambian los diferentes elementos que
componen una red industrial.
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
Son un conjunto de reglas que permiten el intercambio de información
entre diferentes elementos que componen una red industrial, estos elementos
bien puedes ser PLC’s, interfaces electrónicas, sensores, actuadores, entre
otros; con la central remota, la cual será la encargada de procesar la
información para la realización de algún proceso en la industria.
Los protocolos industriales de comunicación han tenido un proceso
gradual de evolución a medida que la tecnología electrónica ha avanzado y
especialmente en lo que se refiere a los microprocesadores.
La aparición de los microprocesadores en la industria han posibilitado su
integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre las cuales
destaca:
*Mayor precisión derivada de la integración de tecnología digital en las
mediciones.
*Mayor y mejor disponibilidad de información de los dispositivos de campo.
*Diagnóstico remoto de componentes.
5
TIPOS DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Es posible evidenciar tres gamas de productos de comunicación
industrial. Esta son las siguientes:
*Redes Industriales: Se fusionan autómatas programables y ofimática,
estableciendo como base para la comunicación o estándares con el
Ethernet Industrial o soluciones propias.
*Buses de campo: Usados para el control de dispositivos de
maquinaria y controladores, especificados normalmente sobre sistema
de bus abierto tal como: ComporBusD, DeviceNet, ModBus o como el
caso de PROFIBUS
*Bus de dispositivos: Bus alternativo más económico que el anterior y
de fácil integración. El objetivo de este bus es simplemente la
simplificación de la conexión de sensores y actuadores, reduciendo el
cableado. Estos buses suelen ser propios de cada fabricante y de
protocolo no libre.
BUS DE CAMPO – PROFIBUS
La base de la especificación del estándar Profibús fue un proyecto
de investigación (1987-1990) llevado a cabo por los siguientes
fabricantes: ABB, AEG, Bosch, Honeywell, Moeller, Landis & Gyr,
Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus, Siemens y cinco
institutos alemanes de investigación. Hubo además una pequeña
esponsorización por parte del gobierno alemán. El resultado de este
proyecto fue el primer borrador de la norma DIN 19245, el estándar
Profibús, partes 1 y 2. La parte 3, Profibús-DP, se definió en 1993.
Profibús es uno de los buses de campo abiertos que cumple con
todos los requerimientos en un rango muy amplio de aplicaciones. Es
también la norma de comunicaciones favorita en el continente europeo y
presume de tener el mayor número de instalaciones operando en el
mundo. Además de ser abierto, no pertenece a ningún fabricante en
particular, está certificado y es a todas luces un producto orientado a
satisfacer las necesidades de automatización y control de procesos en
las próximas décadas. Es abierto, porque permite que los dispositivos de
los diversos fabricantes certificados en este bus se comuniquen entre
ellos sin necesidad de utilizar interfases. Las principales normalizaciones
derivan de los estándares europeos EN 50170 y DIN 19245.
El protocolo no pertenece a ningún proveedor en particular,
aunque al principio fue un desarrollo mayoritariamente alemán,
últimamente, para garantizar una mayor apertura y evolución, se
cedieron los derechos de uso, evolución y promoción del mismo a
organismos independientes.
6
PERFILES DE PROFIBUS
Profibús cumple con los requerimientos de automatización y
control mediante tres perfiles del protocolo que son compatibles entre sí:
Profibús-FMS, Profibús-DP y Profibús-PA.
Los dos primeros constituyen los perfiles típicos de comunicación
de Profibús mientras que el último es un perfil de aplicación, construido a
través de la combinación del perfil de comunicación DP con un conjunto
de funciones adicionales. Estas adiciones proveen a PA con tecnología
de transmisión y alimentación de dispositivos por medio del bus,
cubriendo así las necesidades de los dispositivos de campo.
Profibus-FMS, Fieldbus Message Specification: Es el perfil de
comunicación capaz de manejar todas las tareas intensivas de
transferencia de datos muy comunes en las comunicaciones industriales,
por lo que se le considera la solución universal para la transferencia de
información en el nivel superior y de campo del modelo jerárquico de
automatización.
Profibus-DP, Decentralized Periphery: Está optimizado para
ofrecer mayor velocidad, eficiencia y bajo costo de conexiones porque
fue diseñado específicamente para establecer la comunicación crítica
entre los sistemas de automatización y los equipos periféricos.
Profibus-PA, Process Automation: se utiliza la tecnología de
transmisión especificada en IEC 1158-2. Es una transmisión síncrona a
31.2 kbits/seg que satisface requerimientos muy importantes en las
industrias química y petroquímica: seguridad intrínseca y suministro de
energía a los dispositivos a través del bus mediante el simple uso de
cable de cobre de dos hilos.
Fuente: http://www.smar.com/en/profibus

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  • 1. Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Cursos Especiales de Grado Automatización y Control de Procesos Industriales Estrategias para la Automatización Industrial Unidad III Comunicación Industrial - Protocolos industriales. (PROFIBUS) Tema 4 Facilitador (a): Judith Devia Equipo RTU Bachilleres: Narváez Mosqueda, Italo Giovanny C.I.: 18.079.046 Villalba Espinoza, César Rafael C.I.: 19.718.934 Maturín, abril de 2015
  • 2. ÍNDICE INTRODUCCIÓN....................................................................................................................3 MARCO TEÓRICO..................................................................................................................4 COMUNICACIONES INDUSTRIALES.........................................................................................4 TIPOS DE REDES ...................................................................................................................4 PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN........................................................................................4 TIPOS DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES ..........................................................................5 BUS DE CAMPO – PROFIBUS..................................................................................................5 PERFILES DE PROFIBUS .........................................................................................................6 FUNCIONAMIENTO DE PROFIBUS..........................................................................................7 VENTAJAS DE PROFIBUS........................................................................................................7 DISCUSIÓN...........................................................................................................................8 CONCLUSIONES..................................................................................................................10 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................11
  • 3. 3 INTRODUCCIÓN Los buses de campo se usan en la actualidad de forma prioritaria como un sistema de comunicación para el intercambio de información entre sistemas de automatización y sistemas de campo distribuidos. Miles de pruebas satisfactorias han demostrado de manera impresionante que el uso de la tecnología de los buses de campo puede ahorrar un 40% en costes por cableado, mantenimiento, etc. Si lo comparamos con las tecnologías tradicionales. Solamente se usan dos líneas para transmitir toda lainformación relevante (es decir, datos de entrada y salida, parámetros, diagnósticos, programas y modos de operación para distintos dispositivos de campo). En el pasado era muy normal la utilización de buses de campo incompatibles entre marcas. Afortunadamente en la actualidad todos los sistemas responden a unas características standards. Por tanto, el usuario no está “atado” a un único vendedor y es capaz de seleccionar el producto que mejor se adapte a sus necesidades dentro de una amplia gama. En la siguiente investigación ahondaremos un poco a lo referente al campo de la comunicación industrial, específicamente al protocolo de comunicación PROFIBUS (PROcessField BUS).
  • 4. 4 MARCO TEÓRICO COMUNICACIONES INDUSTRIALES Las comunicaciones industriales pueden definirse como el área de la tecnología que estudia la transmisión de información entre circuitos y sistemas electrónicos utilizados para llevar a cabo tareas de control y gestión de ciclo de vida de los productos industriales. TIPOS DE REDES En la industria, es posible hacer referencia a dos tipos de redes, de control y de datos. El principal objetivo de las redes de datos es el de transmitir gran información, con un gran ancho de banda para así, permitir el envío de la misma, mientras que las redes de control, se enfrentan a un tráfico formado por pequeños paquetes, los cuales intercambian los diferentes elementos que componen una red industrial. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN Son un conjunto de reglas que permiten el intercambio de información entre diferentes elementos que componen una red industrial, estos elementos bien puedes ser PLC’s, interfaces electrónicas, sensores, actuadores, entre otros; con la central remota, la cual será la encargada de procesar la información para la realización de algún proceso en la industria. Los protocolos industriales de comunicación han tenido un proceso gradual de evolución a medida que la tecnología electrónica ha avanzado y especialmente en lo que se refiere a los microprocesadores. La aparición de los microprocesadores en la industria han posibilitado su integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre las cuales destaca: *Mayor precisión derivada de la integración de tecnología digital en las mediciones. *Mayor y mejor disponibilidad de información de los dispositivos de campo. *Diagnóstico remoto de componentes.
  • 5. 5 TIPOS DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES Es posible evidenciar tres gamas de productos de comunicación industrial. Esta son las siguientes: *Redes Industriales: Se fusionan autómatas programables y ofimática, estableciendo como base para la comunicación o estándares con el Ethernet Industrial o soluciones propias. *Buses de campo: Usados para el control de dispositivos de maquinaria y controladores, especificados normalmente sobre sistema de bus abierto tal como: ComporBusD, DeviceNet, ModBus o como el caso de PROFIBUS *Bus de dispositivos: Bus alternativo más económico que el anterior y de fácil integración. El objetivo de este bus es simplemente la simplificación de la conexión de sensores y actuadores, reduciendo el cableado. Estos buses suelen ser propios de cada fabricante y de protocolo no libre. BUS DE CAMPO – PROFIBUS La base de la especificación del estándar Profibús fue un proyecto de investigación (1987-1990) llevado a cabo por los siguientes fabricantes: ABB, AEG, Bosch, Honeywell, Moeller, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus, Siemens y cinco institutos alemanes de investigación. Hubo además una pequeña esponsorización por parte del gobierno alemán. El resultado de este proyecto fue el primer borrador de la norma DIN 19245, el estándar Profibús, partes 1 y 2. La parte 3, Profibús-DP, se definió en 1993. Profibús es uno de los buses de campo abiertos que cumple con todos los requerimientos en un rango muy amplio de aplicaciones. Es también la norma de comunicaciones favorita en el continente europeo y presume de tener el mayor número de instalaciones operando en el mundo. Además de ser abierto, no pertenece a ningún fabricante en particular, está certificado y es a todas luces un producto orientado a satisfacer las necesidades de automatización y control de procesos en las próximas décadas. Es abierto, porque permite que los dispositivos de los diversos fabricantes certificados en este bus se comuniquen entre ellos sin necesidad de utilizar interfases. Las principales normalizaciones derivan de los estándares europeos EN 50170 y DIN 19245. El protocolo no pertenece a ningún proveedor en particular, aunque al principio fue un desarrollo mayoritariamente alemán, últimamente, para garantizar una mayor apertura y evolución, se cedieron los derechos de uso, evolución y promoción del mismo a organismos independientes.
  • 6. 6 PERFILES DE PROFIBUS Profibús cumple con los requerimientos de automatización y control mediante tres perfiles del protocolo que son compatibles entre sí: Profibús-FMS, Profibús-DP y Profibús-PA. Los dos primeros constituyen los perfiles típicos de comunicación de Profibús mientras que el último es un perfil de aplicación, construido a través de la combinación del perfil de comunicación DP con un conjunto de funciones adicionales. Estas adiciones proveen a PA con tecnología de transmisión y alimentación de dispositivos por medio del bus, cubriendo así las necesidades de los dispositivos de campo. Profibus-FMS, Fieldbus Message Specification: Es el perfil de comunicación capaz de manejar todas las tareas intensivas de transferencia de datos muy comunes en las comunicaciones industriales, por lo que se le considera la solución universal para la transferencia de información en el nivel superior y de campo del modelo jerárquico de automatización. Profibus-DP, Decentralized Periphery: Está optimizado para ofrecer mayor velocidad, eficiencia y bajo costo de conexiones porque fue diseñado específicamente para establecer la comunicación crítica entre los sistemas de automatización y los equipos periféricos. Profibus-PA, Process Automation: se utiliza la tecnología de transmisión especificada en IEC 1158-2. Es una transmisión síncrona a 31.2 kbits/seg que satisface requerimientos muy importantes en las industrias química y petroquímica: seguridad intrínseca y suministro de energía a los dispositivos a través del bus mediante el simple uso de cable de cobre de dos hilos. Fuente: http://www.smar.com/en/profibus
  • 7. 7 FUNCIONAMIENTO DE PROFIBUS En el protocolo Profibus se establecen las características de comunicación de un sistema de bus de campo serie. Puede ser un sistema multimaestro que permite la operación conjunta de varios sistemas de automatización. Hay dos tipos de dispositivos que caracterizan a Profibus: Dispositivo Maestro y Dispositivo Esclavo, también llamados dispositivos activos y pasivos. Los dispositivos maestros, pueden enviar y solicitar datos a otras estaciones, siempre que mantengan el derecho de acceso (token) al bus. Los dispositivos esclavos sólo pueden enviar datos cuando un participante maestro se los ha solicitado. VENTAJAS DE PROFIBUS *Trasmite pequeñas cantidades de datos *Cubre necesidad de tiempo real *Número reducido de estaciones *Bajos costos de conexión y cableado *Fácil configuración
  • 8. 8 DISCUSIÓN En el pasado, existían muchas diferencias en cuanto al tema de la comunicación industrial. Pues bien, con el desarrollo de nuevas tecnologías de automatización, cada fabricante era independiente de crear diferentes artefactos de automatización y sus reglas o protocolos de comunicación eran únicos para cada fabricante. Al no tener una serie de estándares que rigieran la fabricación y la comunicación de los dispositivos, existía el inconveniente de que cada empresa solo se regía por el fabricante al cual compraba sus productos, y esto suponía que no se abrieran a incursionar en nuevas tecnologías. Pues no tenían alternativas a la hora de adquirir la tecnología del momento, ya que si compraban a otro proveedor, la comunicación entre los dispositivas sería incompatible y se producirían pérdidas para el negocio. Gracias a estos inconvenientes, empresas de alto rango como siemens, Bosch, KlöcknerMöeller, y varios investigadores alemanes en esta materia, crearon lo que hoy por hoy se conoce como el protocolo profibus. Una serie de estándares, que gracias al auge y a la aceptación de las empresas, ha tomado fuerza en el mercado de los protocolos de comunicación. Profibus es un bus de campo standard que acoge un amplio rango de aplicaciones en fabricación, procesado y automatización. La independencia y franqueza de los vendedores está garantizada por la norma EN 50170. Con profibus los componentes de distintos fabricantes pueden comunicarse sin necesidad de ajustes especiales de interfaces. PROFIBUS puede ser usado para transmisión crítica en el tiempo de datos a alta velocidad y para tareas de comunicación extensas y complejas. Algunas de las características más sobresalientes de estas versiones se exponen a continuación: PROFIBUS PA:  Diseñado para automatización de procesos.  Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus comúnincluso en áreas especialmente protegidas.  Permite la comunicación de datos y energía en el bus mediante el uso de 2 tecnologías (norma IEC 1158-2). PROFIBUS DP:  Optimizado para alta velocidad.  Conexiones sencillas y baratas.  Diseñada especialmente para la comunicación entre los sistemas de control de automatismos y las entradas/salidas distribuidas.
  • 9. 9 PROFIBUS FMS:  Solución general para tareas de comunicación a nivel de célula.  Gran rango de aplicaciones y flexibilidad.  Posibilidad de uso en tareas de comunicaciones complejas y extensas.
  • 10. 10 CONCLUSIONES PROFIBUS ha alcanzado una aceptación progresiva (en un principio en Alemania para después implantarse por Europa y abrir su mercado al resto del mundo). Los precursores fueron fabricantes como ABB, AEG, Bosch, Honeywell, Moeller, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus, Siemens, llegando en la actualidad a ofrecer un elevado número de productos compatibles y exhibiciones conjuntas que demuestran que la red es capaz de integrar y gestionar productos de diferentes marcas bajo un bus de comunicaciones gestionado con un software único. Las ventajas más importantes de PROFIBUS comparado con otros buses de campo son la existencia de una norma estable EN 50170 y sus características universales que cubren una amplia gama de aplicaciones en fabricación, procesado y automatización de procesos.
  • 11. 11 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Armesto, José. Instalación de Sistemas de Comuncación y Datos. Document en línea. Disponible en: http://tv.uvigo.es/uploads/material/Video/1567/ISAD_Tema6.pdf [Consulta 2015, Abril, 12] Profibus. Documento en línea. Disponible en: http://www.etitudela.com/entrenadorcomunicaciones/downloads/profibust eoria.pdf [Consulta: 2015, Abril 12] Protocolos de comunicación, Interfaz Hombre Maquina. Documento en línea. Disponible en: http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/171/4/Cap%203.pdf [Consulta: 2015, Abril 12] Protocolos de Comunicación Industrial. Documento en línea. Disponible en: http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=562&edi=7 [Consultado 2015, Abril, 12]