Este documento clasifica y describe los principales protocolos de comunicación industrial y buses de campo. Brevemente, introduce los conceptos de protocolos de comunicación industrial y buses de campo, y luego clasifica los buses de campo en cuatro categorías: buses de alta velocidad y baja funcionalidad, buses de alta velocidad y funcionalidad media, buses de altas prestaciones y buses para áreas de seguridad intrínsecas. Da ejemplos representativos de cada categoría y resume brevemente sus características.

1. Universidad de Oriente
Núcleo Monagas
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Área: Automatización y Control de Procesos Industriales
Instrumentación y Control Industrial (ICI)
Protocolos de comunicación para PLCs (buses de campo y de
comunicación)
Unidad V - PLC
Tutor de Seminario: Integrantes:
Ing. Edgar Goncalves Marcano Spréa, Estefani Carolina
C.I.: 20 646 564
Paris Acuña, Iliana Gabriela
C.I.: 22 968 567
Equipo OPC
Maturín, Marzo de 2016

2. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3
MARCO TEÓRICO ...............................................................................................................4
1. Protocolos de comunicación industrial........................................................................4
2. Bus de Campo..............................................................................................................4
3. Ventajas de los buses de campo...................................................................................4
4. Desventajas de los Buses de Campo............................................................................5
5. Clasificación de los buses de campo ...........................................................................6
5.1. Buses de alta velocidad y baja funcionalidad .......................................................6
5.2. Buses de alta velocidad y funcionalidad media....................................................6
5.3. Buses de altas Prestaciones ..................................................................................7
5.4. Buses para áreas de seguridad intrínsecas ............................................................8
DISCUSIÓN ...........................................................................................................................9
CONCLUSIONES................................................................................................................11
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................12

3. INTRODUCCIÓN
La necesidad de conexión de los elementos que conforman el proceso productivo
industria ha llevado a las industrias a requerir la implementación de protocolos de
comunicación que permitan la conectividad entre los dispositivos que actúan directamente
en el proceso y los dispositivos que permitirán el control de los mismos para que se cumpla
con los objetivos.
En la actualidad existe una cantidad considerable de protocolos industriales que
permiten la conexión a través de buses de campo a fin de, no solo disminuir costos y
espacio, sino también de optimizar el proceso. Igualmente se deben clasificar los mismos
ya que los costos de instalación pueden ser muy elevados y empresas pequeñas no pueden
costear su financiamiento debido a que su capital no lo permite. Es por ello que dentro de
esta presentación sedará explicación de los diferentes buses de campo que se pueden
encontrar en la industria y que permiten la comunicación entre los dispositivos o elementos
que se encuentran directamente en el proceso y un elemento como el PLC.

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MARCO TEÓRICO
1. 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 PLCs, 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. [1]
2. 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 PLCs,
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. [2]
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. [2]
3. Ventajas de los buses de campo
 Menor Costo de Ingeniería: Los Buses de Campo permiten una mayor flexibilidad
al usuario que está diseñando, de esta manera se simplifica el sistema de control y
frente a posibles ampliaciones futuras. [3]
 Menor Cantidad de Cableado: La comunicación con los buses de campo es de
manera serial, utilizando solo un troncal para las conexiones de los dispositivos
hacia el controlador, de esta manera se elimina el cableado punto a punto y la
cantidad de conductor a utilizar disminuye al igual que los costos de este. [3]

5. 5
 Menor área ocupada en Salas de Control: Esto se debe a la posibilidad de
distribución de ciertas funciones de control y de entrada / salida a los dispositivos de
campo. [3]
 Menor cantidad de cajas de conexión: En los Buses de campo a diferencia de las
redes analógicas convencionales ya no requiere una caja de conexión por
dispositivo, sino que una caja de conexión puede conectar más de un dispositivo. [3]
 Menor costo de Instalación: Los buses de campo poseen herramientas de
administración del Bus que permiten ahorrar horas en la instalación y puesta en
marcha del sistema. [3]
 Diagnostico de estado de los equipos en forma remota: El diagnóstico permite
monitorear constantemente y en tiempo real los dispositivos que componen un
sistema y de esta forma se reducen los costos y tiempo de mantenimiento. [3]
 Menor tiempo de Comisionamiento: Antiguamente cuando no existían los buses
de campo y solo existían las conexiones punto a punto, el comisionamiento de los
equipos se realizaba en forma individual. Con la tecnología de los buses de campo
ahora se puede tener un segmento con varios dispositivos y realizar el
comisionamiento se puede realizar con el segmento completo ahorrando tiempo en
la labor de comisionar equipos. [3]
 Menor costo de Mantención: El hecho que las redes de buses de campo sean más
sencillas en comparación a otras redes Industriales hace que la mantención de la red
sea más sencilla y genere menos costos de mantenimiento. [3]
 Distancias operativas mayores al cableado tradicional: La posibilidad de utilizar
repetidores en los buses Fieldbus nos permite tener cableado de hasta 9,5 km. En
total. [3]
 Comunicación entre dispositivos: Los Buses de Campo permiten una
comunicación bidireccional entre los dispositivos de campo y de control, pero
además permiten comunicación entre los dispositivos de campo. [3]
4. Desventajas de los Buses de Campo.
 Necesidad de conocimientos avanzados: La instalación, puesta en marcha y
mantenimiento de una red con buses de campo requiere personal con grandes
conocimientos en buses de campo, actualmente con el gran desarrollo Industrial y
tecnológico que se está logrando ya no es difícil encontrar gente capacitada en
tecnología de buses de campo. [3]
 Falla de un cable troncal se traduce en falla del segmento completo: En el caso
de que un cable troncal de una red con bus de datos sufra una falla, el segmento
completo asociado a ese troncal sufrirá los problemas de comunicación
correspondientes. [3]

6. 6
 Dificultad de resolver problemas en terreno: Cuando existe alguna falla de un
dispositivo en un segmento se vuelve complicado en terreno verificar cual de todos
los equipos es el que está teniendo problemas. [3]
5. 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 [2]:
5.1. 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 [2]:
CAN (Control Área Network): Este protocolo se basa en topología bus para transmitir
mensajes en ambientes distribuidos. Originalmente fue diseñado para ser utilizado en
automóviles. [2] [3]
SDS (Smart Distributed System): Este bus de datos está basado en el protocolo CAN y
es utilizado para la conexión de sensores y actuadores. [2] [3]
AS-I (AS Interface): Bus diseñado por Siemens que se utiliza para conectar redes,
sensores y actuadores. AS-I tiene una interfaz de dos cables (uno para datos y otro para
Poder). [2] [3]
5.2.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
[2]:
DeviceNet: Desarrollado por Allen-Bradley, utiliza como base el bus CAN, e incorpora
una capa de aplicación orientada a objetos. Es una 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. [2] [3]

7. 7
LONWorks (Local Operating Network): Red desarrolla por Echelon que utiliza
ANSI/EIA 709.1-A-1999 como la especificación de protocolo, y en algunos casos RS- 485
como especificación eléctrica. [2] [3]
BitBus: Red creada por Intel utilizada principalmente para conectar PLCs y el
Controlador Principal en aplicaciones manufactureras. [2] [3]
DIN MessBus: Estándar alemán de bus de instrumentación, basado en comunicación
RS-232. [2] [3]
InterBus-S: Desarrollado por Phoenix Contact utiliza los siguientes estándares DIN
19258, EN 50.254 y EIA-485 para la interfaz eléctrica. [2] [3]
MODBUS: Es uno de los protocolos más veteranos, apareció en 1979 para transmitir y
recibir datos de control entre los controladores y los sensores a través del puerto RS-232
(comunicación punto a punto), con un alcance máximo de 350 metros. No ha sido
estandarizado por ninguna entidad, pero sus especificaciones están disponibles. Funciona
mediante el sistema maestro/esclavo, y posee dos modos esenciales de funcionamiento,
modo ASCII, enviando dos caracteres (2 bytes) para cada mensaje, pudiendo haber hasta 1
segundo de tiempo de diferencia entre ellos, y modo RTU (Remote Terminal Unit), donde
se envían 4 caracteres hexadecimales (4 bits cada uno) para cada mensaje. Existe la versión
MODBUS plus donde se emplea el puerto RS485 para permitir hasta 32 nodos y cubrir
distancias de hasta 1500 metros con técnica de transmisión de paso de testigo. [2] [3]
5.3.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 [2]:
PROFIBUS (Process Field Bus): Norma internacional de bus de campo de alta
velocidad para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170. [2] [3]
Existen tres perfiles:
 Profibus DP (Decentralized Periphery). Orientado a sensores/actuadores enlazados a
procesadores (PLCs) o terminales.
 Profibus PA (Process Automation). 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. [2] [3]

8. 8
Fieldbus Foundation: 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. [2] [3]
WorldFIP (Flux Information Processbus): Utiliza el estándar europeo EN-50170, es
compatible con el estándar IEC 1158-2 para velocidades sobre 2,5 Mbps (en la practica 1
Mbps) sobre cable de par trenzado y fibra óptica. [2] [3]
5.4.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. [2]
HART: Creado a fines de la década de los 80, el protocolo HART (Highway
Addressable Remote Transducer) es uno de los estándares líderes en la comunicación con
instrumentación inteligente de campo. El protocolo de comunicación HART está basado en
el sistema de comunicación telefónica estándar BELL 202 y opera usando el principio del
Cambio Codificado de Frecuencia (FSK). La señal digital está construida de dos
frecuencias principales, 1200 Hz y 2200 Hz, representando los Bits 1 y 0 (cero),
respectivamente. Las ondas seno de estas dos frecuencias están súper impuestas en la señal
de corriente continua análoga de 4-20 mA DC. Con esto, cables de comunicación con
señales análogas transportan a la vez comunicación análoga y digital. [2] [3]
Los beneficios de la comunicación HART
 Mejora las operaciones en planta.
 Otorga mayor flexibilidad operacional.
 Entrega una alternativa económica de comunicación digital.
 Implica un ahorro considerable en materiales eléctricos en las instalaciones
Multipunto. [2] [3]
PROFIBUS-PA: Se utiliza para la automatización de procesos en recintos expuestos a
los peligros de explosiones (áreas clasificadas). El proceso de transmisión cumple la norma
internacional IEC 1158-2, el perfil de protocolo es PROFIBUS FMS (Siemens, Catálogo
IK 10, 1997). [2] [3]
Fieldbus Foundation: Además de ser un bus que presenta altas funcionalidades posee
características de seguridad intrínseca. [3]

9. 9
DISCUSIÓN
Independientemente de si se va a usar un dispositivo o varios dispositivos PLC dentro
del diseño de un sistema de supervisión y control automatizado para la unidad de ahumado
de carnes animal, se debe observar si es rentable el uso de los buses de campo
mencionados. Debido a que el proceso conlleva una serie de elementos y el mismo es
amplio y largo, donde la información debe llegar en el tiempo requerido, la implementación
de algunos de estos buses puede resultar beneficiosa a la hora de diseñar el mismo.
Cabe recalcar que aun desconociendo cuales dispositivos se van a tomar en cuenta con
respecto al diseño resulta difícil mencionar que tipo de bus de campo sería el más adecuado
para el proceso, igualmente no es claro si se va a implementar un PLC. De igual forma el
uso de un PLC no se debe descartar por completo, pues aun no se ha realizado un análisis
de costos y es por ello que no se han definido los componentes.
Respecto a los buses de campo, se deben tomar muchos aspectos a tomar en cuenta,
entre ellos el costo, la funcionalidad dentro del proceso y la disponibilidad que existen de
los mismos dentro del país, donde HART resulta ser más conveniente respecto al aspecto
de disponibilidad, pero estos van más basados a trabajar en comunicaciones donde existe
siempre un riesgo de explosión debido al proceso mismo, y si nos basamos más en el costo
AS-I podría también ser una opción a considerar, sin olvidar tampoco a DeviceNet. Los
anteriormente mencionados pueden ser los más convenientes dentro de la propuesta del
proceso a diseñar.
Realmente no se puede obviar dentro de ninguna propuesta la forma de comunicación de
los elementos y dispositivos que deberán interactuar en el proceso, es por ello que a lo
mejor ninguno de estos buses mencionados sea la solución y se deba recurrir al cableado
tradicional. Pero no por ello se puede ignorar la necesidad que puede generar el uso de
estos buses de campos en procesos y producción amplios que realizan empresas grandes y
conocidas.
Pero sin dudas la definición de los dispositivos nos permitirá saber realmente si es
necesario el uso de estos buses de campos en nuestros diseños, igualmente tener un
conocimiento de los mismos y de cómo funcionan dentro el proceso nos puede brindar las

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ideas para nosotros mismos plantear una solución más adecuada para los proyectos a
diseñar, ya que no todos requieren de las mismas necesidades y presupuesto; pero sin dudas
la implementación de los mismos le daría un plus a la propuesta puesto que se brinda una
solución innovadora para los distintos procesos que se han planteado.

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CONCLUSIONES
 Cada uno de los buses de campo mencionados, se clasifican de la manera explicada
debido a que sus características varían dependiendo mucho de las funciones que
pueden realizar cada uno de ellos para cumplir su objetivo.
 Es necesario utilizar un bus de campo o algún sistema de cableado que permita la
comunicación entre los elementos que forman parte del proceso y los dispositivos
como PLC, HMI, entre otros.
 Debido a los avances tecnológicos, los buses de campo también deben seguir
adelante ya que se deben cubrir las necesidades que permiten que la automatización
de procesos sea un ente fundamental dentro de toda industria productiva.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] AIE. Protocolos de Comunicaciones Industriales. [Página web en línea] Disponible
en: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf. [Consulta: 2016, Marzo
4].
[2] ISA. Universidad de Oviedo. Redes Locales en Entornos Industriales. Buses de
Campo. [Página web en línea] Disponible en:
http://www.isa.uniovi.es/docencia/redes/Apuntes/tema9.pdf. [Consulta: 2016, Marzo 4].
[3] HERNANDEZ, G. (2010). ELABORACIÓN GUIA DE SOLUCIONES PARA
PROBLEMAS DE COMUNICACIÓN EN SEGMENTOS FIELDBUS EN AREA
ELECTROCONTROL LICOR CELULOSA ARAUCO Y CONSTITUCION S.A. Trabajo
de Grado presentado en la Universidad Austral de Chile para la obtención del título de
Ingeniero Electrónico.