Este documento presenta una discusión sobre los principales protocolos de comunicación industrial conocidos como buses de campo. Explica brevemente qué son los buses de campo y sus ventajas, y clasifica los principales tipos. Luego discute en mayor profundidad cuatro de los protocolos más utilizados: PROFIBUS, Foundation Fieldbus, Modbus y DeviceNet. Finalmente, concluye que los buses de campo permitieron optimizar los procesos industriales al facilitar un flujo de información más eficiente.

1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO MONAGAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS
CURSO ESPECIAL DE GRADO
“INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL”
Tutor de Seminario Equipo MODBUS:
Ing. Edgar Goncalves Juan Carlos Ascanio Carvajal
C.I: 20.139.269
Carlos Luis Oronoz Cabello
C.I: 19.446.901
Maturín, Marzo de 2014

2. ii
INDICE
INTRODUCCION ................................................................................. 3
MARCO TEORICO............................................................................... 4
Protocolos de comunicación industrial.............................................. 4
Bus de Campo.................................................................................. 4
Ventajas de los buses de campo ...................................................... 5
Clasificación de los buses de campo................................................ 5
Buses de alta velocidad y baja funcionalidad................................ 6
Buses de alta velocidad y funcionalidad media............................. 6
Buses de altas Prestaciones......................................................... 6
Buses para áreas de seguridad intrínsecas .................................. 7
DISCUSION ......................................................................................... 8
PROFIBUS ....................................................................................... 8
FOUNDATION FIELDBUS................................................................ 8
MODBUS.......................................................................................... 9
DEVICENET ..................................................................................... 9
CONCLUSION ................................................................................... 10
BIBLIOGRAFIA .................................................................................. 11
ANEXOS ............................................................................................ 12

3. 3
INTRODUCCION
Cuando se creó el procesador digital en la década de los años 70, las
computadoras empezaron a ser usadas con funciones de monitoreo y control del
sistema desde un punto central, en los 80 inició la era del control digital y
surgieron problemas de integración entre los distintos componentes.
Debido a la falta de un estándar, cada empresa fabricante desarrollo sus
propios métodos de comunicación, lo que originó la gran variedad de protocolos
de comunicaciones que conocemos hoy en día.
Esto se nota con los buses de campo, que son los protocolos de
comunicación que serán estudiados a continuación.

4. 4
MARCO TEORICO
Protocolos de comunicación industrial
En principio, un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas que
permiten la transferencia e intercambio de datos entre los distintos dispositivos
que conforman una red.
Los protocolos de comunicación industrial son aquellos que permiten el
intercambio de información entre los diferentes elementos que conforman una red
industrial, estos elementos pueden ser PLC´s, variadores de frecuencia, interfaces
electrónicas, sensores, actuadores, etc. Con la central remota, la cual será la
encargada de procesar la información para realizar algún proceso dentro de la
industria.
Bus de Campo
Un bus de campo es un término genérico que describe un conjunto de
redes de comunicación para uso industrial, cuyo objetivo 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 PLC´s, 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.
El objetivo es reemplazar los sistemas de control centralizado por redes
para control distribuido con las que mejorar la calidad del producto, reducir costos
y mejorar la eficiencia. Para ello se basan en que la información que envían y/o
reciben los dispositivos de campo es digital, lo que resulta más preciso que si se
recurre a métodos analógicos. Además, cada dispositivo de campo es un
dispositivo inteligente y puede llevar a cabo funciones propias de control,
mantenimiento y diagnóstico. De esta forma, cada nodo de la red puede informar
en caso de fallo del dispositivo asociado, y en general sobre cualquier anomalía
asociada al dispositivo. Esta monitorización permite aumentar la eficiencia del
sistema y reducir la cantidad de horas de mantenimiento necesarias.

5. 5
Ventajas de los buses de campo
En primer lugar, está la reducción de costos. El ahorro proviene
fundamentalmente de tres fuentes: ahorro en costos de instalación, ahorro en los
costos de mantenimiento y ahorros derivados de la mejora del funcionamiento del
sistema.
Necesidades de mantenimiento de red menores. Los buses de campo
son más sencillos de implementar que otras redes de uso industrial, como por
ejemplo, MAP. De modo que la fiabilidad del sistema a largo plazo aumenta.
Además los buses de campo permiten a los operadores monitorizar todos los
dispositivos que integran el sistema e interpretar fácilmente las interacciones entre
ellos. De esta forma, la detección de las fuentes de problemas en la planta y su
corrección resulta más sencilla, reduciendo los costos de mantenimiento y el
tiempo de parada de la planta.
Mayor flexibilidad. Los buses de campo frecen mayor flexibilidad al
usuario en el diseño del sistema. Algunos algoritmos y procedimientos de control
que con sistemas de control tradicionales debían incluirse en los propios
algoritmos de control, radican ahora en los mismos dispositivos de campo,
simplificando el sistema de control y sus posibles ampliaciones.
Simplificación. Las prestaciones del sistema mejoran con el uso de las
tecnologías de bus de campo debido a la simplificación en la forma de obtener
información de la planta desde los distintos sensores. Las mediciones de los
distintos elementos de la red están disponibles para todos los demás dispositivos.
La simplificación en la obtención de datos permitirá el diseño de sistemas de
control más eficientes.
Con la tecnología de los buses de campo, se permite la comunicación
bidireccional entre los dispositivos de campo y los sistemas de control, pero
también entre los propios dispositivos de campo.
Clasificación de los buses de campo
Debido a la falta de estándares, diferentes compañías han desarrollado
diferentes soluciones, cada una de ellas con diferentes prestaciones y campos de
aplicación. En una primera clasificación, los buses de campo se podrían dividir en
los siguientes grupos:

6. 6
Buses de alta velocidad y baja funcionalidad
Diseñados para integrar dispositivos simples como finales de carrera,
fotocélulas, relés y actuadores simples, funcionando en aplicaciones en tiempo
real, y agrupaos en una pequeña zona de la planta, típicamente una máquina.
Suelen especificar las capas física y de enlace del modelo OSI, es decir, señales
físicas y patrones de bit en las tramas. Algunos ejemplos son:
CAN: Diseñado originalmente para su aplicación en vehículos.
SDS: Bus para la integración de sensores y actuadores, basado en CAN.
ASI: Bus serie diseñado por Siemens para la integración de sensores y
actuadores.
Buses de alta velocidad y funcionalidad media
Son buses capaces de controlar dispositivos de campo complejos, de forma
eficiente y a bajo coste. Normalmente dispone de funciones utilizables desde
programas basados en PC´s para acceder, cambiar y controlar los diversos
dispositivos que constituyen el sistema. Algunos incluyen funciones estándar para
distintos tipos de dispositivos (perfiles) que facilitan la interoperabilidad de
dispositivos de distintos fabricantes. Algunos ejemplos son:
DeviceNet: Desarrollado por Allen-Bradley, utiliza como base el bus CAN, e
incorpora una capa de aplicación orientada a objetos.
LONWorks: la cual es una red desarrollada por Echelon.
BitBus: red desarrollada por INTEL.
DIN MessBus: estándar Alemán de bus de instrumentación, basado en
comunicación RS-232.
InterBus-S: bus de campo Alemán de uso común en aplicaciones mediad.
Buses de altas Prestaciones
Son capaces de soportar comunicaciones a nivel de toda la factoría, en
diversos tipos de aplicaciones. Aunque se basan en buses de alta velocidad,
algunos presentan problemas debido a la sobrecarga necesaria para alcanzar las
características funcionales y de seguridad que se le exigen. Algunos ejemplos son:
PROFIBUS
FIP

7. 7
Foundation Fieldbus
Buses para áreas de seguridad intrínsecas
Incluyen modificaciones en la capa física para cumplir con los requisitos
específicos de seguridad intrínseca en ambientes con atmósferas explosivas. La
seguridad Intrínseca es un tipo de protección por la que el aparato en cuestión no
tiene posibilidad de provocar una explosión en la atmosfera circundante. Un
circuito eléctrico o una parte de un circuito tienen seguridad intrínseca, cuando
alguna chispa o efecto térmico en este circuito producido en las condiciones de
prueba establecidas por un estándar no puede ocasionar una ignición. Algunos
ejemplos: HART, Profibus PA o FIT.

8. 8
DISCUSION
En la industria se hayan protocolos de comunicación más difundidos en
relación a otros, a continuación serán descritos los más conocidos.
PROFIBUS
(Process Field Bus) Norma internacional de bus de campo de alta velocidad
para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170.
Existen tres perfiles:
 Profibus DP (DecentralizedPeriphery). Orientado a
sensores/actuadores enlazados a procesadores (PLCs) o
terminales.
 Profibus PA (ProcessAutomation). Para control de proceso, cumple
normas especiales de seguridad para la industria química (IEC 1 1
15 8-2, seguridad intrínseca).
 Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). Para comunicación
entre células de proceso o equipos de automatización.
FOUNDATION FIELDBUS
FoundationFieldbus (FF) es un protocolo de comunicación digital para redes
industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido.
Puede comunicar grandes volúmenes de información, ideal para aplicaciones con
varios lazos complejos de control de procesos y automatización.
Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en
industrias de proceso continuo. Los dispositivos de campo son alimentados a
través del bus Fieldbus cuando la potencia requerida para el funcionamiento lo
permite.
Otros protocolos ampliamente usados aunque de menor alcance son:
• Modbus
• DeviceNet

9. 9
MODBUS
Modbus es un protocolo de transmisión para sistemas de control y
supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado, puede comunicarse
con una o varias Estaciones Remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de
campo para la supervisión y control de un proceso.
Las Interfaces de Capa Física pueden estar configurada en: RS-232, RS-
422, RS-485.
DEVICENET
Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como
sensores fotoeléctricos, sensores magnéticos, pulsadores, etc y dispositivos de
alto nivel (PLC, controladores, computadores, HMI, entre otros). Provee
información adicional sobre el estado de la red, cuyos datos serán desplegados en
la interfaz del usuario.
En la figura 1 (ver anexos), se muestra una comparacion entre algunos de
los protocolos que se tienen hoy en dia.

10. 10
CONCLUSION
La comunicación a través de los buses de campos permitió que en la
industria de la automatización se alcancen niveles de optimización jamás vistos,
estos permitieron obtener un flujo de información más eficiente, a un menor costo
y con una carga de mantenimiento mucho menor, con lo que rápidamente ganaron
protagonismo entre las organizaciones que automatizaban sus procesos.
Aunque no se ha llegado a un estándar o un protocolo unificado, se están
realizando esfuerzos para que a nivel mundial se obtenga un estándar que permita
romper con la desorganización en cuanto a la cantidad de protocolos que existen
actualmente en la industria.

11. 11
BIBLIOGRAFIA
AIE. Protocolos de Comunicaciones Industriales. [En Línea] Link:
http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf. Visitado el 25 de
Marzo de 2014.
ISA. Universidad de Oviedo. Redes Locales en Entornos Industriales. Buses
de Campo. [En Línea] Link:
http://www.isa.uniovi.es/docencia/redes/Apuntes/tema9.pdf. Visitado el 27 de
Marzo de 2014.

12. 12
ANEXOS

13. 13
Figura 1. Comparación entre buses de campo. Fuente:
http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf.