Tecnología de bus de campo

burkertFluid Control Systems

La elección más inteligente en Sistemas de Control de Fluidos

Contenido

IntroducciónTecnología de campo inteligente Página 6

1. Tecnología1.1. Función de la tecnología de bus de campo Página 8

1.2. Automatización con la tecnología de bus de campo Página 10

1.3. Ventajas de la tecnología de bus de campo Página 13

1.4. Requisitos industriales del bus de campo Página 14

2. PROFIBUS2.1. Modo de operación Página 16

2.2. PROFIBUS como “sistema modular”· Página 172.3. Sistemas de transmisión Página 18

2.4. Sistema de comunicaciones: el protocolo PROFIBUS Página 21

2.5. Perfiles de aplicación Página 222.6. Sistema de integración Página 23

3. Fieldbus Foundation3.1. Inteligencia distribuida Página 263.2. El control está en la red Página 27

3.3. Programador activo de enlace (LAS) Página 28

3.4. La aplicación se genera a partir de bloques funcionales Página 29

3.5. Descripción e integración de los dispositivos de bus de campo Página 29

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4. Ethernet4.1. Modo de operación Página 30

Topología Página 30

4.2. Capacidad en tiempo real Página 31

4.3. Normas de automatización Página 324.3.1. PROFInet Página 32

4.3.2. Powerlink Página 34

4.3.3. Ehternet/IP Página 36

4.3.4. IDA Página 384.3.5. Ethernet de alta velocidad Página 40

5. CAN (CANopen/DeviceNet)5.1. Modo de operación Página 42

5.2. Topología Página 42

5.3. Procedimientos de acceso al bus Página 43

5.4. Estandarización internacional: CANopen y DeviceNet Página 44Características de CAN Página 45

6. INTERBUS6.1. Topología de INTERBUS Página 47

6.2. Lazo de INTERBUS Página 47

6.3. Ventajas de INTERBUS Página 47

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7. Interfaz AS7.1. Modo de operación Página 48

7.2. Topología Página 48

7.3. Fiabilidad de la transmisión e inmunidad por interferencia Página 48

7.4. Seguridad laboral Página 497.5. Datos básicos del ASi-bus Página 49

8. HART8.1. Cableado Página 51

8.2. Comandos HART Página 51

9. Unidades de campo de Bürkert compatiblescon comunicacionesUnidades de control para válvulas de proceso neumáticas Página 52

Acoplamientos de válvulas Página 52

Islas de válvulas Página 53Sensores Página 53

Controladores/medidores de caudal másico (MFC/MFM) Página 53

Otros dispositivos de bus de campo Página 53

10.Lista de palabras clave Página 54

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La decada de los ochenta fue unaépoca en que la tecnología deautomatización dio un tremendo saltocualitativo. El cableado en paraleloutilizado hasta entonces era contrarioa la necesidad de una comunicaciónmás compleja con un númerocreciente de unidades digitalizadas,que implicaban una mayor inteligenciaen los componentes distribuidos encampo. Gradualmente las solucionesconvencionales fueron siendodesplazadas por una tecnología másavanzada de buses de campo.

En busca decompatibilidady universalidad

Como suele ocurrir con toda innova-ción original, también en la tecnologíade bus de campo empezó a desarro-llarse una competencia entre solucio-nes vinculadas a componentes propiosde distintos fabricantes. Las posibilida-des reales no siempre coincidían conel potencial y el dinamismo de lo quedebería ser, en principio, una tecnolo-gía “abierta”. Escoger el bus correctose convirtió en una cuestión esencial,cuestión a la que Bürkert respondiócon un enfoque orientado al cliente ycon una estandarización que resultasepráctica. El objetivo era tan simplecomo elemental: unidades de distintosfabricantes debían ser capaces de seroperadas por un mismo sistema bus.

Tecnología de campo inteligente

El status quo:estandarización desistemas específicospara aplicaciones.

Como tecnología clave enautomatización, la tecnología de busde campo ofrece ahora una gama desistemas estandar de buses que se hanespecializado y optimizado paraindustrias y aplicaciones muyespecíficas.

Trasladar al cliente esta tecnologíainteligente con una eficiencia óptima,no deja de ser un reto , buscado yagradecido, para nuestros equipos deingenieros, quienes , con toda laexperiencia acumulada como pione-ros en la materia, poseen los conoci-mientos cruciales para el desarrollocon éxito de nuevas solucionesfuturas. ¿Qué puede motivar más aingenieros altamente cualificados sinoun problema no resuelto ? El hechode que Bürkert tenga los “tickets”para el bus de campo con las tecnolo-gías del futuro, hacen que la elecciónresulte muy fácil para nuestrosclientes, por “complicada” queparezca para nuestros expertos,siempre deseosos de afrontar nuevosretos.

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No equivocarse de“bus”

La “evolución” de la tecnología deredes ha pasado desde un principio decentralización hacia una inteligenciadescentralizada. Lógicamente estaevolución necesita componentes quepuedan cumplir esta nueva“estructura de mando”.Disponibilidad máxima y tiemposmuertos mínimos son los dosaspectos clave de una operatividadmás avanzada, y por tanto máseficiente, en un sistema o instalaciónbasados en una tecnología de buspreparada para el futuro. Vale la pena,ciertamente, optar por un líder entecnología que ha estado involucradodesde el inicio y que puede aportar lasolución más apropiada para cualquierproblema en sistemas integrados. ConBürkert, usted conduce el bus hacia elfuturo.

Trabajo en red:información sobre elfuturo de latecnología de redes

Existen distintas asociaciones deusuarios que realizan un seguimientodel desarrollo de los distintos sistemasbus. Puede encontrar la informaciónmás reciente en los siguientes web:

Asociación AS-International:www.as-interface.netCANopen:www.can-cia.deDeviceNet:www.odva.orgEthernet:www.iaona-eu.comwww.ida-group.orgwww.odva.orgwww.profibus.com

Fieldbus Foundation:www.fieldbus.orgHART Communication Foundation:www.hartcomm.orgClub INTERBUS:www.interbusclub.comPROFIBUS International (PI):www.profibus.com

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1. Tecnología

1.1.Función de latecnología de bus decampo

1.1.1. ComunicaciónLos buses de campo permiten elfuncionamiento en red de sistemas decontrol en lazo abierto , de sensoresy de actuadores. El intercambio dedatos se realiza tantohorizontalmente, entre losdispositivos de un mismo nivel, comoverticalmente, con los sistemassituados en el siguiente nivel de lajerarquía.

Para establecer una clasificación decarácter práctico, las estructuras decomunicación de la ingeniería deautomatización se dividen en distintosniveles de aplicación (Figura 1).

El nivel de coordinación supervisa elnivel más alto de control de la planta,mientras que el nivel deautomatización controla los procesosen sí. La prioridad consiste en que lastransmisiones sean fiables, inclusocuando se trate de mensajes muylargos (transferencia de archivos). Anivel de campo, la transmisión dedatos de valores medidos y devariables manipuladas, es cíclica enmuchos casos, y necesita unaeficiencia lo más alta posible para noafectar las características en tiempo-real en un control por lazo-abierto.En estas conexiones solemos hablarde comunicación orientada a datos.Adicionalmente, los buses de campotambién dan soporte al acceso aunidades de campo situadas enniveles superiores, como , porejemplo, a estaciones de ingeniería,desde el nivel de automatización o decoordinación. Se pueden leer datosde proceso e información de estado,y se pueden sacar y añadirparámetros. En algunos casos, el

usuario puede incluso bajar software einiciar rutinas de programas para laconfiguración, operación, supervisióny comprobación. Esta forma deintercambio de datos no cíclico esconocida como comunicaciónorientada a mensaje.

Figura 1: Niveles deaplicación de la tecnología de

la automatización

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1.1.2. Topologías de redTodos los buses de campo estánbasados en la misma idea de quetodos los dispositivos direccionablesutilicen un medio de transmisióncomún. La topología de la red no sólodescribe la extensión espacial de unared de bus de campo, sino también laorganización lógica de los dispositivosdurante la comunicación.

LinealLa estructura de bus lineal es muyclara y entraña muy pocacomplejidad, ya que todos losusuarios se comunican a través deuna línea común. Los dispositivos seconectan con o sin ramales cortos,lo que en ocasiones conduce acableados algo engorrosos.

ÁrbolLa estructura en árbol es similar a lalineal con la única diferencia de quevarios ramales pueden convergeren los nodos. Esta estructurapermite conectar en red de zonasmuy amplias de una manera másfácil y más flexible.

AnilloSi se construye un anillo físico convarias conexiones de dos-puntos, sedenomina estructura en anillo. Losmensajes se transmiten de unusuario al siguiente. El hecho deque la señal se amplíe cada vez quese transmite el mensaje permite aéste recorrer grandes distancias.

EstrellaUna estación central está conectadaa todos los usuarios medianteconexiones a dos-puntos formandouna estructura en estrella. Estaestación central puede actuar comoMaster y ser responsable delcontrol de la red, o actuar como“acoplador en estrella” ,estableciendo simplemente laconexión entre el emisor y elreceptor.

Con frecuencia, las estructuras de redcomplejas se componen de variassubredes independientes. Cada unade estas subredes puede funcionarcon topologías distintas y protocolosde comunicación diferentes.

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Figura 2: Modelo ISO

1.1.3. EstandarizaciónEs necesario definir normas comunespara todos los elementos queparticipan en la comunicación, paraque ésta sea eficaz y no se produzcanmalos entendidos entre los distintosusuarios y niveles jerárquicos de lared. Esto se consigue con el modeloISO (Figura 2) , que describe todoslos elementos requeridos para lacomunicación, como el tipo de cableo el modo físico de transmisión demensajes. El modelo está compuestopor siete capas , unas sobre otras,cada una de las cuales describe unatarea específica.

El modelo ISO también ha quedadoestablecido como una representaciónestándar virtual para implementarservicios de comunicación que nadatienen que ver con la tecnología debus de campo, ya quefundamentalmente describe lasecuencia de comunicación. En casode que el sistema de comunicación yano requiera algunos serviciosespecíficos (capas), dichas capaspermanecen vacías. Por norma

general, cuando se especifican lasredes de bus de campo sólo sedefinen completamente las capas unoy dos, mientras que el propio procesode la aplicación o la capa subordinadanúmero siete maneja los demásservicios.

La capa uno define la manera enque se lleva a cabo físicamente latransmisión de datos, ya seaeléctricamente o mecánicamente.Incluye, por ejemplo, el método decodificación (ej. NRZ) y el estándarde transmisión utilizado (ej RS 485).La capa dos tiene la tarea de pro-porcionar información integral, ej.sin errores. Debe detectar cual-quier error que haya podido ocurriren la capa uno y arreglar ese errorpor medio de adecuadas subrutinasde error.La capa siete constituye la interfazcon el programa de aplicación ycontiene todas las funciones con lasque el usuario, normalmente unprograma informático, puedeacceder a las funciones decomunicación.

1.2.Automatización conla tecnología de busde campo

1.2.1. Niveles jerárquicosde las redes de bus decampoDebido a las diferentes opciones ycaracterísticas técnicas de los sistemasindividuales de bus de campo, esposible que se produzcandiscontinuidades en la instalación si losusuarios emplean diferentes sistemasde bus o variantes de un mismosistema de bus; por ejemplo, si paraacceder a una zona con riesgo deexplosión se utiliza PROFIBUS PA através de PROFIBUS DP. La conexiónen red de los componentes utilizadoses tan importante como vincularloscon los niveles inferiores y superioresde la estructura de red. Para ello, sepueden utilizar “gateways”(convertidores de protocolos) quepermiten la transición entre distintossistemas de bus.

Por ejemplo, mediante el uso de ungateway, el sistema AS-i,especialmente indicado para elintercambio de datos en el nivel E/S(nivel de entrada/salida utilizadonormalmente con sistemas sencillosde sensores y actuadores), puedeintegrarse en un bus de campo denivel superior, por ejemploINTERBUS o PROFIBUS, con mayorcapacidad técnica en los niveles decampo y de proceso.

A su vez, los buses del nivel de campopueden interactuar con Ethernet paracomunicarse con redes de nivelsuperior. De este modo sedireccionan procesos y parámetros,permitiendo la integración vertical dela aplicación.

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Figura 3: Niveles jerárquicos de la ingeniería de automatización

Incluso hoy en día, Ethernet siguedesempeñando un papel fundamentalen las estructuras de alto nivel. Con laintegración vertical real se consigue lapresentación universal y laaccesibilidad de los datos de procesoy estados del sistema. Si los equipos ysistemas interactúan con Ethernet (através de estructuras de bussubordinadas), el funcionamiento delsistema central y el mantenimientoremoto resultantes confieren alusuario un gran potencial de ahorro.

1.2.2. Dinámicas de lacomunicación mediantebus de campoSi en lugar del clásico sistema de busde campo se utiliza Ethernet para latecnología de automatización, lacapacidad en tiempo real (“hard”)resulta especialmente significativa.

Básicamente, el término “tiemporeal” es una cuestión de definición. Enel caso de la sincronización deunidades o actuadores, el “tiemporeal” puede equivaler amicrosegundos; sin embargo, en lasaplicaciones de tecnología deprocesos resulta más adecuado hablarde segundos.

Si comparamos los distintos sistemasde bus de campo y Ethernet en lo quese refiere a la eficacia de latransmisión de datos, Ethernet saldríamal parada. Esto se debe a que elprocedimiento CSMA/CD utilizado(véase el apartado 4.1.) funciona conuna longitud mínima de telegramabastante larga debido a la detecciónde colisiones incondicional y segura.No obstante, esta desventaja se vecompensada por la alta velocidad detransmisión, que puede alcanzar hasta100 Mbit/s.

Esta altísima velocidad de transmisiónsolo puede mejorarse estableciendouna conexión punto a punto entre lasunidades, algo que, aparte deEthernet, sólo es posible con elsistema INTERBUS.

En los sistemas con velocidad detransmisión variable, como porejemplo, PROFIBUS o CAN, laextensión máxima posible de la red sereduce a medida que se incrementa lavelocidad de transmisión. Cuantomayor es la velocidad, menor es lalongitud de la línea, lo que podría darlugar a que el enlace de comunicacióntenga una longitud de tan solo unospocos metros, algo que no tiene porqué suponer una desventaja en el casode sistemas cerrados o secciones desistemas.

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Figura 4: Programa operativo de gestión de recursos

1.2.3. Optimizaciónoperativa mediante lagestión de recursosEl objetivo de la gestión de losrecursos en la automatización escontrolar y optimizar el uso de losequipos y los sistemas. Esto incluye,por ejemplo, la posibilidad deplanificar el mantenimiento necesario,minimizar la frecuencia de errores,mejorar el diagnóstico y la supervisiónde los procesos así como identificar yutilizar las funciones de reserva.

Para ello es necesario disponer de unainformación compleja, que se obtienedel sistema de automatizacióngeneral. Para una correcta gestión delos recursos se requiere la interacciónde unidades de campo inteligentes,una estructura de comunicaciónaltamente desarrollada y un sistemaoperativo adecuado. Así, por ejemplo,la información de diagnóstico se envía

a través del bus de campo desde elnivel de campo hasta la estación degestión de recursos correspondiente,donde se evalúa.

La gestión de los recursos orientada alsistema no sólo se ocupa delmantenimiento de un sistemaexistente sino que está implantada enel diseño de los propios componentestecnológicos del sistema de controlde procesos. Incluye funciones comoprogramar y configurar las unidadesde campo, y abrir accesos a ladocumentación del sistema y alentorno operativo de la instalación.

Desde el punto de vista del ciclo devida de una instalación, elmantenimiento y, más concretamente,el análisis del estado de las unidadesde campo y de otros componentesdel sistema, resultan cruciales. Pararealizar estas tareas, el sistema de

gestión de recursos (AMS, del inglésAsset Management System) analiza losvalores que caracterizan el estado delos equipos basándose encaracterísticas o modelos, y establecetendencias o, combina de maneracentralizada estos valores con losprocedentes de otros sistemas deinformación.

Como base de la toma de decisionesen las tareas de mantenimiento, elAMS también debe ofrecer acceso adocumentos tales como los registrosde cambios, la documentación delsistema y sistemas CAE, además deinformación sobre el estado actual.

En lo que se refiere a las distintassoluciones de gestión de recursos, hay unrequisito fundamental: todas las actividadesque garantizan el correcto funcionamientotécnico deben poder realizarse desde unaúnica estación de trabajo.

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1.2.4. Gestión centralizadade dispositivosSi se construye una red de bus decampo empleando dispositivos de unmismo fabricante y todos ellospueden operarse de manera similar,se puede utilizar un paquete desoftware específico de un únicofabricante como interfaz de usuario.No obstante, una instalación mediapuede estar compuesta por más de100 tipos de unidades de campodiferentes procedentes de diez o másfabricantes distintos, lo que confrecuencia también implica que paraconfigurar y programar las unidadesde campo sean necesarios diez o mássistemas operativos. Para simplificaresta situación, al menos parcialmente,se han desarrollado las descripcionespropietarias (lenguajes) basadas en loslenguajes de descripción dedispositivos estándar (DDL, del inglésStandard Device DescriptionLanguages). Sin embargo, cada uno de

estos lenguajes está orientado a unsistema de comunicación específico,por lo que cada herramienta deconfiguración y nivel de bus de campoha implementado su propio lenguajede descripción o, como poco, utilizaun dialecto de la descripción dedispositivos HART, que fue unas de lasprimeras en desarrollarse. Losmétodos operativos para PROFIBUS(GSD, EDD, DTM), dispositivosHART (DD), DeviceNet (EDS) y losdispositivos del Fieldbus Foundation(DD, DTM) son ejemplos que ilustranesta situación.

Mediante la creación de unaplataforma de comunicaciones abiertay normalizada, al menos con respectoal sistema pertinente, es posibleintegrar fácilmente las unidades decampo en la estructura de un sistemade control e instrumentación dado ycontrolarlo de manera centralizadamediante una herramienta técnicacomún.

1.3.Ventajas de latecnología de bus decampo

El coste total de una solución deautomatización incluye la inversiónnecesaria para adquirir un MCR o reléMaster de control. Igualmenteimportante resulta calcular los gastosasociados a la puesta en marcha y a laposterior ampliación y conversión delsistema durante su ciclo de vida. Araíz de este análisis ha surgido eltérmino “coste total de propiedad”.

Sistema de cableadoEl uso de un bus de campo reduceconsiderablemente el coste,esfuerzo y complejidad delcableado. En la tecnologíaconvencional, para conectar el MCRcon el campo se utilizabanenmarañados montajes de cables;sin embargo, la tecnología de busde campo permite integrar lasmismas entradas y salidas utilizandoun único par de conductores. Estaventaja también se traduce enahorros en las cajas de conexiones,armarios de control, sistemas deprotección contra rayos y barrerasde explosión.

Figura 5: Funcionamiento delequipo

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Para el usuario, el potencial deahorro es enorme en lo que serefiere a los requisitos de espacio ya los gastos del cableado completodel MCR.Otra importante ventaja es que lareducción del trabajo y los costesdel cableado se traducen en unareducción similar del gasto en ladocumentación relacionada con losdiagramas en escalera y decableado eléctrico.

FlexibilidadLa posibilidad de añadir una nuevaunidad en cualquier punto del busde campo sin tener que instalar unalínea de cable independiente facilitaenormemente las modificaciones yampliaciones posteriores. Esto esespecialmente cierto en el caso deun sistema de dos hilos en el quelos datos y la alimentación eléctricase transfieren por un único cable.Puesta en marchaEn lo que se refiere a la duración dela puesta en marcha, las ventajasson significativas. La tecnologíamoderna es sinónimo de una másrápida integración de loscomponentes de campo(comprobación y calibración enlazo) en el sistema de control deprocesos. La simplicidad delcableado reduce el número deerrores y, si aún así surgendificultades en la estructura de lared, los sistemas de verificación ysupervisión del bus las diagnosticanrápidamente.

MantenimientoLas señales de aviso y de error delos dispositivos del procesoinforman constantemente aloperario del estado defuncionamiento del sistema. Así, eloperario puede evaluar conprecisión la situación y adoptar lasmedidas necesarias.

Por ejemplo, si se produce unproblema de funcionamiento en elcircuito de medición de una válvulade control, se informa al personalde mantenimiento del error oavería detectado. Mediante elacceso a la unidad de campo através del sistema operativo, lostécnicos de mantenimiento recibeninformación detallada sobre laavería o error, lo que les permitecorregirlo del modo adecuado y enmuy poco tiempo.

Disponibilidad del sistemaOtra fuente sustancial de reducciónde costes es la reducción de lostiempos de inactividad, comoconsecuencia del diagnósticopreciso de las unidades de campo,que redunda en una mayordisponibilidad de las máquinas ysistemas. Las unidades de campointeligentes generan descripcionesde fallos o errores muy exhaustivasque envían al operario del sistema,e incluso pueden señalizar los fallosantes de que ocurran(mantenimiento preventivo).

UniversalidadEs posible acceder desde cualquierubicación a todos los datos deprocesos, dispositivos o gestión através de una estructura decomunicación universal, e inclusodesde el exterior del sistema, víaInternet. De este modo se consigueuna gestión centralizada ydistribuida tanto del funcionamientocomo de la parte técnica. La gestiónexhaustiva y centralizada de losdatos forma la base para optimizarlas operaciones de cualquiersistema.

1.4.Requisitosindustriales del busde campo

A la hora de elegir el sistema de busde campo que va a utilizarse, debentenerse en cuenta varios factores. Porsupuesto, los requisitos que laaplicación impone al bus de campotienen una importancia decisiva. Porsus características técnicas, cada unode los sistemas existentes se adaptaparticularmente bien a determinadosrequisitos. Por ello, ciertos sistemasde bus de campo tienen cuotas demercado muy altas en determinadasindustrias.

Industria de producciónLa Industria de producción secaracteriza por el tamaño de los lotesy por la ejecución de pasosrepetitivos, con frecuenciamutuamente independientes. El gradode descentralización de una planta deproducción es bajo.

Los requisitos de la comunicaciónentre el controlador lógicoprogramable (PLC) y las unidades decampo son muy restrictivos. Enmuchos sectores, como la robótica, latecnología de medición y la tecnologíade ensayo e inspección, las exigenciasde tiempo real son muy estrictas, conciclos inferiores a 20 milisegundos.Con frecuencia, la tecnología deactuador recurre a la transmisión dedatos equidistante, por ejemplo, parala interpolación de ejes.

Por el contrario, los requisitos deseguridad frente a fallos del sistemano son tan exigentes. En muchoscasos, cuesta menos detener laproducción en caso de fallo de undispositivo que diseñar todo unsistema cien por cien redundante. Porsupuesto, los requisitos de seguridad

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a prueba de fallos son mayores en laszonas en que puede existir riesgopara las personas, por ejemplo,controles de quemadores, prensas,tornos, etc.

Industria de procesosNormalmente, la producción porlotes se aplica en las industriasalimentaria, química y farmacéutica,así como en la industria de procesos yen la tecnología de procesos.

Por regla general, la industria deprocesos utiliza instalaciones muycomplejas, altamente descentralizadase implantadas en áreas muy extensasen forma de sistemas distribuidos. Elvolumen de los datos de proyecto dedichas instalaciones puede abarcarvarios cientos de miles de puntos deentrada de datos. Esto significa quelos requisitos para los sistemas decontrol de los procesos se centranante todo en la manipulación degrandes volúmenes de datos. Encontraste, el aspecto temporal resulta

menos crítico y, en muchos casos, seencuentra en el rango de segundos.

Un criterio fundamental en laindustria de procesos es la altadisponibilidad. Los sistemas no sedesconectan debido a lo complejo einterminable de los procedimientosde puesta en marcha de los procesoscontinuos que, con frecuencia,pueden llegar a durar varias horas.Para evitar fallos o errores quepuedan interrumpir el proceso, serecurre a costosos diseñosredundantes con equipos de reservaen hot standby. También los requisitosde mantenimiento y puesta en marchason muy exigentes ya que debe serposible convertir o ampliar el sistemasin interrumpir la operación.

En las atmósferas potencialmenteexplosivas existen requisitos deseguridad adicionales, como es el casode las industrias petroquímica y degases. La totalidad del sistema decampo MCR debe cumplir los

requisitos legales de seguridad, porejemplo la directiva ATEX.Dependiendo del nivel de peligro oriesgo se aplica una clasificación quevaría desde la zona 0 a la 2 lo que, asu vez permite aplicar conceptos deautomatización específicos, incluido eltipo de comunicaciones utilizadas.

En la figura siguiente se muestran lossistemas de bus de campo másextendidos en base a sus aplicacionesprincipales. Los sistemas situados a laizquierda están más enfocados a laindustria de producción. Se haasignado un papel especial a Ethernet,por conectar la red industrial con laadministrativa. Los buses deautomatización de procesos, quetambién satisfacen los requisitos de laszonas con protección contraexplosiones, aparecen a la derecha.PROFIBUS y AS-Interface poseencaracterísticas de aplicaciónintersectorial.

Figura 6: Principales aplicaciones industriales de los distintos tipos de bus de campo

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2. PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess Field BUS) esun sistema de comunicación universal,abierto y digital. Está abierto aaplicaciones muy diversas, desdeautomatización de producción hastaautomatización de procesos.PROFIBUS resulta idóneo para tareasde comunicación rápidas y complejas,en las que el tiempo sea un parámetrocrítico.

2.1.Modo de operación

Las comunicaciones de PROFIBUSconsisten en un intercambio cíclico dedatos. Cada unidad de campo (slave)intercambia los valores obtenidos ylos valores de consigna con elcontrolador programable, un Masterde Clase 1 (PLC, controlador), conuna frecuencia establecida

(determinista). Este tipo decomunicación master-slave, en la queel servicio de las unidades de campoestá centralizado y es consecutivo, sedenomina interrogación secuencial(polling).

Además del controlador programablese requiere un sistema devisualización (Master Clase 2) para elcontrol y funcionamiento del sistema.El Master Clase 2 es responsable delas funciones de puesta en marcha,programación y control de unidadesde campo modernas. Si es necesario,se intercambian datos relacionados, esdecir, que el Master Clase 2 puedeutilizar servicios de comunicaciónacíclica.

Figura 7: Red PROFIBUS con dispositivos Master y slave

Las funciones maestras estánasignadas a este sistema multi-masteren una secuencia fija: elprocedimiento de paso de testigo.Este procedimiento consiste en queun mensaje especial, el “testigo”, setransmite de un Master activo alsiguiente dentro de un anillo lógico.

Este tipo de acceso al bus compuestopor procedimientos master- slave yde paso de testigo recibe el nombrede acceso híbrido.

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2.2.PROFIBUS COMO“SISTEMA MODULAR”

El diseño de PROFIBUS está basadoen un principio modular debido a lautilización de distintas tecnologías detransmisión, a la versatilidad de suprotocolo de comunicación y a losnumerosos perfiles de aplicaciónposibles. El sistema modularPROFIBUS describe las posibilidadestecnológicas de este tipo de bus decampo como un todo que abarcadiferentes aplicaciones y requisitosespecíficos:

Universalidad horizontal: tecnologíade automatización estándar aptapara distintas aplicaciones ysectores industriales en un únicosistema (ascendente, principal ydescendente),Universalidad vertical: desde elnivel de campo hasta el nivelcorporativo.

Desde un punto de vista tecnológico,la estructura del sistema PROFIBUSse basa en el modelo de referenciaISO (véase también el aparatado1.1.3., Estandarización) y consiste enuna serie de especificaciones de lossiguientes elementos básicos:

Tecnología de transmisiónDefinición y descripción del hardware(sistema físico de transmisión)

Medio de transmisión: cobre, cablede fibra óptica o guía de ondas,radiofrecuencia;Nivel de señal: RS-485, MBP;Topología: lineal, modular, enestrella;Velocidad de transmisión: tasa debaudios (variable y fija).

Tecnología de comunicaciónDefinición del protocolo PROFIBUSDP en función del tipo decomunicación que se establece entrelos usuarios del bus, que en este casopueden ser tres:

DP V0: intercambio cíclico de datos(datos de proceso)DP V1 (incluido V0): intercambioacíclico de datos (datos útiles)DP V2 (incluido V1): serviciosadicionales (específicos de latecnología de actuador).

Perfiles de aplicaciónDefiniciones de distintos fabricantesde características, prestaciones ycomportamiento de los dispositivos,por ejemplo:

Dispositivos PA: definición de lasfunciones y parámetros de losdispositivos de proceso en latecnología de procesos,PROFIsave: perfil para lasaplicaciones orientadas a laseguridad (SIL),PROFIdrive: definición delcomportamiento del dispositivo ydel procedimiento de acceso a losmandos y actuadores.

Figura 8: Sistema modular PROFIBUS

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Tecnología de integraciónDescripción de la integración de lasunidades de campo en los sistemas decontrol de procesos y lasherramientas de configuración:

GSD (obligatorio): hoja de datoselectrónicos (comunicación cíclica),EDD (opcional): descripción textualde los dispositivos (comunicaciónacíclica),DTM/FDT (opcional): sistemaoperativo del dispositivo(comunicación acíclica a través de lainterfaz normalizada FDT).

Elementos modulares dePROFIBUSDesde el punto de vista del usuario,del sistema modular PROFIBUS sólose tienen en cuenta los elementosnecesarios para las tareas que sedesea automatizar, es decir:

El medio o topología de transmisiónadecuado: sistema de transmisión,El protocolo de clasificaciónnecesario: sistema decomunicación,El perfil (opcional) de aplicación, yLos sistemas de integración dedispositivos obligatorio y opcional:sistema de integración.

Por lo tanto, PROFIBUS se definecomo la combinación de los distintospuntos focales específicos de unaaplicación que tienen una definiciónpermanente pero que handemostrado ser prácticos enaplicaciones frecuentes. Cada uno delos puntos focales se obtiene a partirde una combinación típica establecida(aunque no obligatoria) de loselementos modulares de dichosgrupos especificados. Los siguientesejemplos ilustran esta definición.

PROFIBUS DPPROFIBUS DP es la variante paraautomatización de la producción, quenormalmente se compone de:

Sistema de transmisión RS-485,Protocolo de comunicaciones DP,con sus clases de clasificación,aunque normalmente se utiliza elDP V0,uno o más perfiles de aplicacióntípicos de la automatización de laproducción, por ejemplo, sistemasde identificación o PROFIdrive,sistema de integración GSDúnicamente para comunicacionespuramente cíclicas.

2.3.Sistemas detransmisión

RS-485El sistema de transmisión RS-485,sencillo y económico, se aplicaprincipalmente a tareas que requierenuna velocidad de transmisión alta sinseguridad intrínseca. Para ello seutiliza un cable de acero trenzado yapantallado con un par deconductores. La estructura del buspermite acoplar y desacoplar demanera no retroactiva las estacioneso, la puesta en marcha del sistemapaso a paso. En consecuencia, lasampliaciones sucesivas no afectan a lasestaciones que están operativasdentro de los límites definidos.

Topología de red RS-485Todos los dispositivos estánconectados a una estructura de bus(lineal). Es posible seleccionar unavelocidad de transmisión entre 9,6Kbit/s y 12 Mbit/s, que se definecomo uniforme para todos losdispositivos durante la puesta enmarcha del sistema. Admite hasta 32usuarios conectados por segmento yla longitud máxima de la líneadepende de la velocidad detransmisión. La tabla 1 muestra estacorrespondencia.

PROFIBUS PAPROFIBUS PA es la variante dePROFIBUS para automatización deprocesos, que normalmente secompone de:

sistema de transmisión MBP,protocolo de comunicación DP V1,perfil de aplicación de dispositivosPA,GSD para la transmisión de datoscíclicos, por ejemplo, tecnologíaEDD para la transmisión de datosacíclicos.

Tabla 1: RS-485

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Figura 9: Topología PROFIBUS

Los dos extremos de cada segmentoestán equipados con una terminaciónde bus activa. Para que no seproduzcan perturbaciones en elfuncionamiento, ambas terminacionesdeben recibir un alimentacióneléctrica constante.

En el caso de que existan más de 32estaciones o de que se amplíe laextensión de la red, se deben utilizarrepetidores para conectar segmentosde bus individuales. No obstante, sepueden conectar como máximo 126dispositivos (master o slave) al bus(espacio específico de direcciones: 0-125)

MBPEl sistema de transmisión MBP(Manchester Coded, Bus Powered,anteriormente “IEC 61158-2 Capafísica”) puede utilizarse enaplicaciones de automatización deprocesos que requieran un bus paradispositivos intrínsecamente seguros.El cableado sigue un principio de doshilos, lo que significa que tanto lacomunicación del bus como laalimentación eléctrica de las unidadesde campo utilizan un par de hilostrenzados, el cable del bus. Elconcepto de bus intrínsecamenteseguro (FISCO, en sus siglas en inglés;véase el siguiente apartado)desarrollado específicamente para lainterconexión de dispositivos de busde campo intrínsecamente seguros,simplifica considerablemente el

diseño e instalación de una estructurade bus en comparación con elprocedimiento que se utilizabaanteriormente.

Topología de red MBPMBP utiliza una transmisión sincrónicacon una velocidad estable de 31,25kbit/s, y el sistema de codificaciónManchestser-II.

En general, admite topologías lineales,lineales con ramales o en estrella,además de la posibilidad decombinarlas todas. Debe tenerse encuenta que los ramales no puedensuperar 30 m de longitud enaplicaciones intrínsecamente seguras.La longitud máxima por segmento esde 1.900 m, aunque depende del áreade aplicación (grupo de explosiones ycategoría) y de la sección transversalde la línea. En una aplicación típica,con una instrumentación con clase deprotección EEx ia/ib IIC, la longitudmáxima del cable sería deaproximadamente 1.000 m.

El número de usuarios que puedenconectarse a un segmento estálimitado a 32. Sin embargo, lalimitación viene impuesta por el tipode protección elegida, situándosenormalmente entre 6 y 9 dispositivosen el caso de aplicacionesintrínsecamente seguras. Comomedio de transmisión se utiliza uncable de dos hilos apantallado. Elcable principal del bus lleva unaterminación de línea pasiva en ambos

extremos. La terminación del bus seencuentra permanentementeintegrada en el acoplador delsegmento o en el enlace. La conexiónde unidades de campo con polaridadinversa al sistema MBP no afecta alfuncionamiento del bus ya que,normalmente, estos dispositivos soncapaces de detectar automáticamentela polaridad.

Información adicional sobre elcableado para MBPNormalmente, el uso del sistema detransmisión intrínsecamente seguroMBP está restringido a subsegmentosespecíficos (unidades de campo enzonas potencialmente explosivas) deun sistema, que después se conectana otro segmento RS-485 medianteconectores de segmentos o enlaces(Figura 8).

Los conectores de segmentos sonconvertidores de señales que adaptanlas señales RS-485 a los niveles deseñal MBP y viceversa y que, desde elpunto de vista del protocolo de bus,son transparentes. Por el contrario,los enlaces tienen su propia lógica.Trazan el mapa de todas las unidadesde campo conectadas al segmentoMBP ascendente como si fuese unúnico dispositivo esclavo delsegmento RS-485, y actúa como undispositivo master en sentidodescendente.

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MBP RS-485 RS-485-IS Fibra óptica

Transmisión de datos Digital, codificaciónManchester de bit síncrono

Digital, señales diferenciales aRS-485NRZ

Digital, señales diferenciales aRS-485NRZ

ÓpticaDigitalNRZ

Velocidad de transmisión 31,25 kbit/s 9,6 a 12,000 kbit/s 9,5 a 1.500 kbit/s 9,5 a 12.000 kbit/s

Integridad de los datos Sincronización inicial,delimitadores de inicio yfinalización a prueba de fallos

HD = 4, bit de paridad,delimitadores de inicio yfinalización

HD = 4, bit de paridad,delimitadores de inicio yfinalización

HD = 4, bit de paridad,delimitadores de inicio yfinalización

Tipos de protección Seguridad intrínseca (EEx ia/ib) Ninguno Seguridad intrínseca (EEx ia/ib) Ninguno

Topología Lineal y en árbol,también combinadacon terminaciones

Lineal con terminación Lineal con terminación Tipología de estrellay de anilloPosible tipología lineal

Alimentación eléctricaremota

Opcionalmente a través de loshilos de señal

Posible a través de los hilos deseñal

Posible a través de los hilos deseñal

Posible a través de una líneahíbrida

Cable Trenzado, apantalladolínea de dos hilos

Trenzado, apantalladolínea de dos hiloscable tipo A

Trenzado, apantalladolínea de dos hiloscable tipo A

Fibra de vidrio multimodal y demodo único,fibra plástica de PVC

Número de usuarios Hasta 32 usuarios porsegmento. 136 como máximoen la red

Hasta 32 usuarios porsegmento sin repetidor.

Máximo 126 por redHasta 32 usuarios porsegmento. 136 como máximoen la red

Máximo de 26 usuarios por red

Número de repetidores Máximo 4 Máx. 4 con regeneración deseñal

Máx. 9 con regeneración deseñal

Ilimitado con regeneración deseñal (en función del tiempo depropagación de la señal)

Tabla 2: Sistemas de transmisión PROFIBUS

El modelo FISCOEl modelo FISCO (concepto de bus decampo intrínsecamente seguro) suponeuna importante simplificación en laplanificación, el cableado y la ampliaciónde las redes PROFIBUS en zonaspotencialmente explosivas. Este modelofue desarrollado en Alemania por elPhysikalisch Technische Bundesanstalt(Laboratorio nacional de Estandarización– PTB) y hoy en día sigue estandoreconocido, incluso a nivel internacional,como el modelo básico defuncionamiento de buses de campo enzonas potencialmente explosivas.

Si se utilizan dispositivos conhomologación FISCO no sólo esposible operar varios dispositivos enuna misma línea, sino que tambiénpueden sustituirse, incluso en plenofuncionamiento, por dispositivos deotros fabricantes, o realizarseampliaciones de la red. Todo ello sinnecesidad de cálculos complejos y sinun una certificación del sistema. Estosignifica dispositivos plug & play parazonas potencialmente explosivas. Lo

único que hay que tener en cuentason las Normas para seleccionar lasfuentes de alimentación eléctrica, lalongitud de la línea y las terminacionesdel bus. La transmisión conforme almodelo MBP y FISCO aplica lossiguientes principios:

Todos los dispositivos deben contarcon homologación FISCO.En cada segmento sólo hay unafuente de entrada: el conector desegmento o enlace.Cada unidad de campo consume uncorriente constante básica de almenos 10 mA.La longitud de cable no puede sersuperior a 1.000 m (tipo deprotección i, categoría a) o 1.900 m(tipo de protección i, categoría b).Todas las combinaciones entrefuentes de alimentación y unidadesde campo deben garantizar que lasvariables de entrada permitidaspara cada unidad de campo (Ui, Ii, yPi) sean superiores a las variablesde salida máximas (U0, I0 y P0) dela fuente de alimentación que

pueden producirse y estánpermitidas en caso de fallo.

Además, y por razones relacionadasde fiabilidad operativa, debegarantizarse que todas las unidades decampo dispongan de una alimentacióneléctrica adecuada. La suma delconsumo de corriente de todas lasunidades de campo y del valor FDEdebe situarse por debajo de lacorriente de alimentación máxima dela unidad de alimentación (conector oenlace), para lo cual y en caso dedistintas unidades de alimentación,debe considerarse una corrientesuperior a 9 mA para la modulaciónde la señal de los datos.

El valor FDE (del inglés FaultDisconnection Equipment) garantizaque, incluso en el caso de que seproduzca un cortocircuito en unaunidad, no se interrumpirá lacomunicación de todo el segmento.En los cálculos, debe tenerse encuenta el valor de la unidad de campocon el máximo valor FDE.

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RS-485-ISLos usuarios han mostrado un graninterés por aplicar RS-485 y su altavelocidad de transmisión en zonaspotencialmente explosivas. Laasociación PROFIBUS International seha puesto manos a la obra y haelaborado una guía sobre planificaciónde proyectos basados en solucionesRS-485 intrínsecamente seguras, conintercambiabilidad sencilla dedispositivos. Las investigaciones encurso realizadas por el laboratorio deensayos permiten avanzar que, al igualque en el caso de la versión estándar,en un circuito de bus intrínsecamenteseguro se pueden conectar hasta 32usuarios.

Guías de onda ópticasEn ciertas condiciones, los buses decampo con sistemas de transmisiónpor cable tienen serias limitaciones,por ejemplo en entornos sometidos afuertes interferencias o en distanciasespecialmente grandes. En estoscasos, es posible recurrir a latransmisión óptica con guías de ondaópticas.

Debido a las características de latransmisión, las topologías típicas sonen estrella y en anillo, aunque tambiénes posible la topología lineal. En elcaso más sencillo, la implantación deuna red de guía de onda óptica serealiza utilizando un transductorelectro-óptico conectado aldispositivo a través de una interfazRS-485, así como a la guía de ondaóptica. De este modo también resultaposible conmutar entre transmisiónRS-485 y por guía de onda óptica,dependiendo de la situación.

2.4.Sistema decomunicaciones :el protocoloPROFIBUS DP

El protocolo de comunicacionesPROFIBUS DP (periféricosdescentralizados) está pensado para elintercambio rápido de datos en elnivel de campo. Es allí donde loscontroladores programables, tipoPLC, PC o sistemas de control deprocesos, se comunican a través deuna conexión en serie rápida con lasunidades de campo distribuidas, porejemplo, de E/S, controladores oactuadores, válvulas, transductores oanalizadores. El intercambio de datosentre las unidades se efectúaprincipalmente de manera cíclica. Lasfunciones básicas DP (clasificación DPV0) definen las funciones decomunicación necesarias.

Además de estas funciones básicas,DP se ha ido enriqueciendogradualmente con funcionesespeciales adaptadas a los requisitosespecíficos de las distintas zonas deaplicación, y hoy en día se encuentradisponible en tres categorías: DP V0,DP V1 y DP V2, cada una de ellasenfocada a una función específica.Esta clasificación refleja ante todo lasecuencia temporal del trabajo deespecificación, consecuencia de lasexigencias cada vez mayoresimpuestas por las aplicaciones. Lasclasificaciones V0 y V1 incluyen tanto

“características” (obligatorias para laimplementación) como opciones; porcontra, la clasificación V2 sóloespecifica opciones. El contenido másimportante de las tres clasificacioneses el siguiente:

DP VOPosibilita las funciones básicas del DP,es decir, intercambios de datoscíclicos y diagnosis específica deestaciones, módulos y canales.

DP V1Ofrece suplementos adaptados a laautomatización de procesos,principalmente el intercambio acíclicode datos para la programación, elfuncionamiento, la observación y larecuperación en caso de alarma deunidades de campo inteligentes, juntocon el intercambio cíclico de datosútiles. Permite el acceso en línea a losusuarios del bus medianteherramientas técnicas. Además, DPV1 incluye alarmas como, porejemplo, las de estado, deactualización y alarmas específicas defabricantes.

DP V2Suplementos adicionales adaptadossobre todo a los requisitos de latecnología de actuador. Por sufuncionalidad adicional, DP V2también puede utilizarse como un busde mando para supervisar secuencias

Figura 10: Funcionalidad de lascategorías de PROFIBUS DP

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rápidas de movimiento en ejes demando. Entre otros servicios, incluyelos siguientes:

Comunicación esclavo-esclavo(DXB). Esta función permite lacomunicación directa y, por lotanto, más rápida entre dispositivosesclavos mediante emisión sin pasarpor el master.Modo isócrono. Esta funciónpermite efectuar un control dereloj síncrono en los dispositivosesclavos y masters,independientemente de la carga delbus.Control de reloj. Sincroniza todoslos usuarios del bus con la hora delsistema.

2.5.Perfiles de aplicación

Los perfiles son especificacionesdefinidas por los fabricantes y usuariossobre las características concretas, lasfunciones y el comportamiento de losdispositivos y sistemas. El objetivo delas especificaciones de los perfiles esque se utilicen dispositivos y sistemasque pertenezcan a una misma familiade perfiles basados en un diseño“compatible con el perfil”, en lainteroperabilidad de un bus y, hastacierto punto, en la intercambiabilidad.Los perfiles ofrecen recursos decontrol y de integración (tecnología)para las aplicaciones y las cuestionesespeciales específicas de las unidadesde campo. Los más importantes sonlos siguientes:

Dispositivos PAEl perfil de dispositivos PA definebloques de parámetros y de funcionespara las unidades de campo de laautomatización de procesos, porejemplo, posicionadores digitales,transmisores y cajas de E/S. Permitenla interoperabilidad y el intercambio

de unidades de campo de distintosfabricantes (intercambiabilidad). Elperfil de los dispositivos PA estádisponible en la versión 3.0.

PROFIsafePROFIsafe define cómo se produceuna comunicación fiable entre losdispositivos relacionados con laseguridad (botones de parada deemergencia, indicadores luminosos,

protección contra exceso de llenado,etc.) y los controles de seguridad através de PROFIBUS permitiendo suuso en tareas de automatizaciónrelacionadas con la seguridad hasta lacategoría 4, conforme a las NormasEN954, AK6 o SIL3 (Safety IntegrityLevel). Permite una comunicaciónsegura a través de un perfil, es decir,mediante un formato de datos útilesespecial y un protocolo de alto nivelespecial.

Tabla 3: Perfiles de aplicación(específicos) Denominación Contenido del perfil Estado actual de

la Directiva PUO

PROFIdrive Especifica el comportamiento de losdispositivos y los procedimientos de acceso alos datos de los mandos y actuadoreseléctricos de velocidad variable conPROFIBUS.

Dispositivos PA Detalla las características de los dispositivosde ingeniería de procesos para laautomatización de procesos con PROFIBUS.

Robots/NC Describe el modo en que PROFIBUScontrola los robots manipuladores y demontaje.

Dispositivos de panel Especifica la conexión de dispositivosfuncionales sencillos y los dispositivos deobservación (HMI) con componentes deautomatización de nivel superior.

Codificador Describe el acoplamiento de loscodificadores de rotación, angulares ylineales con resolución de giro único omúltiple.

Transmisión de energíamediante fluidos

Especifica el control de mandos y actuadoreshidráulicos mediante PROFIBUS. Encolaboración con VDMA.

SEMI Características de los dispositivos empleadosen fabricación de semiconductores conPROFIBUS (protocolo SEMI).

Equipos deconmutación de bajatensión

Describe el intercambio de datos dedispositivos de conmutación de baja tensión(conmutadores, interruptores, arrancadoresde motores, etc.) con PROFIBUS.

Dosificación / Pesaje Especifica la utilización e los sistemas depesaje y dosificación con PROFIBUS DP.

Sistemas deidentificación

Describe la comunicación entre los distintosdispositivos de identificación (código debarras y transpondedores.

Bombas para líquidos Define el uso de bombas para líquidos conPROFIBUS DP. En cooperación con VDMA.

E/S remotas paradispositivos PA

Debido al lugar especial que ocupan enrelación con el funcionamiento del bus, las E/S remotas disponen de un modelo dedispositivo diferente y de tipos de datosdistintos en comparación con los dispositivosPROFIBUS PA.

V2 3.072V3 3.172

V3.0 3.042

V1.0 3.052

V1.0D 3.082

V1.1 3.062

V1.5 3.122

3.152

3.122

3.162

3.142

3.172

3.132

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Figura 11: Sistemas de integración PROFIBUS

HART con PROFIBUS DPEn vista del gran número dedispositivos HART instalados en elcampo, su integración con lossistemas PROFIBUS existentes onuevos es una prioridad para lamayoría de usuarios. El perfil HARTcon PROFIBUS DP ofrece unasolución abierta a esta problemática.

PROFIdriveEl perfil PROFIdrive define elcomportamiento del dispositivo y losprocedimientos de acceso a los datosde las unidades o actuadoreseléctricos de PROFIBUS, desdeconvertidores de frecuencia sencilloshasta los servomandos mássofisticados.

2.6.Sistema deintegración

Las unidades de campo modernasproporcionan una información muyvariada y realizan funciones que hastaahora eran exclusivas de los PLC y lossistemas de control de procesos. Porello, para permitir controles en lazoabierto o que el sistema de control deprocesos efectúe un intercambiofluido de datos cíclicos con lasunidades de campo, es necesariodeclarar (“integrar”) los parámetrosespecíficos y los formatos de datosque utilizarán las unidades de campo.

Los programas operativos para lapuesta en marcha, mantenimiento,ingeniería y programación de estosdispositivos requieren una descripción

detallada y completa de lascaracterísticas del dispositivo. Esdecir, de las funciones y datos de losdispositivos como, por ejemplo, eltipo de aplicación, los parámetros deconfiguración, las unidades demedición, los intervalos de losvalores, los valores límite, los valorespor defecto, etc.

PROFIBUS establece los métodos quepermiten normalizar la gestión de losdispositivos con vistas a sudescripción. La gama de servicios deestos métodos se ha optimizado paraincluir tareas específicas, de ahí el usofrecuente del término “integraciónestructurada de dispositivos”.

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Hoja de datos electrónicos (GSD)La GSD es el “pasaporte” obligatoriode todos los dispositivos PROFIBUS.Contiene las características deldispositivo, información sobre susposibilidades de comunicación y sobrelos valores de diagnosis, entre otros.La GSD basta por sí sola para integrarel intercambio cíclico de variables ylas variables de control entre unaunidad de campo y un controladorprogramable.

La GSD esuna hoja de datos electrónicosproporcionada por el fabricante deldispositivo,una sencilla descripción de texto delas características del dispositivorelativas a las comunicacionesPROFIBUS,la descripción básica de cada unode los dispositivos PROFIBUS queel sistema de ingeniería requierepara la configuración de una redPROFIBUS de comunicación cíclicacon el dispositivo masterPROFIBUS.

Descripción de dispositivoselectrónicos(EDD)Por sí sola, la GSD no basta paradescribir las funciones específicas deuna aplicación y los parámetros deunidades de campo complejas. Serequiere un lenguaje más potentepara detallar la configuración,programación, puesta en marcha,mantenimiento y diagnosis de losdispositivos del sistema. Para ello,PROFIBUS ha desarrollo el lenguajede descripción de dispositivoselectrónicos (EDDL), normalizadomediante la norma IEC 61804-2 yutilizado para la elaboración de lasEDD.

Una EDD es:un texto que describe undispositivo con independencia delsistema operativo del sistema deingeniería,la descripción de las funciones decomunicación acíclica deldispositivo, incluidas las

funcionalidades gráficas. Asimismo,contiene información sobre eldispositivo del tipo de datos depedidos, materiales,mantenimiento, etc.,un archivo desarrollado yproporcionado por el fabricante deldispositivo, que se utiliza junto conla GSD,la base utilizada por el intérpreteEDD para la ejecución ypresentación.

El intérprete EDD proporciona losdatos necesarios para unavisualización estándar del sistemaoperativo, independientemente deldispositivo o el fabricante. Se podríacomparar con un explorador deInternet que interpreta el códigofuente de una página HTML paramostrarla en la pantalla. En laactualidad, Siemens ofrece unintérprete junto con el administradorde dispositivos de proceso ProcessDevice Manager (PDM).

Figura 12: Intérprete EDD

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Gestor de tipos de dispositivo(DTM) e interfaz de lasherramientas de dispositivos decampoA diferencia de las tecnologías GSD yEDD, basadas en descripciones, latecnología FDT/DTM (del inglés FieldDevice Tool y Device Type Managerrespectivamente), es un métodobasado en un software de integraciónde dispositivos. DTM es unaaplicación de gestión de dispositivosque se comunica con el sistema deingeniería a través de la interfaz FDT.Estas dos utilidades aportan másflexibilidad y un mayor grado delibertad a la hora de elegir el softwareque se utilizará para la integración dedispositivos a lo largo de todo el ciclode vida del sistema.

Un DTMes un programa que permite utilizarla funcionalidad (Device DTM) y lasposibilidades de comunicación(Communication DTM) de losdispositivos,aplica la interfaz FDT normalizada(Field Device Tool) a un sistema deingeniería,

es comparable a un controlador deimpresora: puede ejecutarse encualquier aplicación FDT y estáprogramado por el fabricante enbase al dispositivo específico,dispone de una interfaz de usuarioindividual para cada dispositivo,se utiliza junto con la GSD.

La interfaz FDTse trata de una especificación deinterfaz abierta adaptable a distintosfabricantes (a pesar de lo quesugiere su nombre en inglés, no esuna “herramienta”),su finalidad es la integración abierta,mediante los DTM, de unidades decampo de distintos fabricantes enprogramas operativos e, incluso, ensistemas de control de procesos,define la interacción entre los DTMy una interfaz FDT en laherramienta operativa o sistema deingeniería.

Nota: Parte de la informaciónofrecida sobre PROFIBUS procede dedocumentación publicada por la PUO,(Organización de usuarios dePROFIBUS). Si desea obtenerinformación más detallada, visitewww.profibus.com.

Figura 13: Interfaz FDT

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3. Fieldbus Foundation

El bus de campo Fieldbus Foundationestá adaptado específicamente a lasnecesidades de la automatización deprocesos (por ejemplo, las industriasquímica y petroquímica y la ingenieríade procesos), y tiene el mismoenfoque que PROFIBUS PA.

3.1.Inteligenciadistribuida

Las funciones de control en lazoabierto y en lazo cerrado seimplementan conjuntamente en loscontroladores y en las unidades decampo; dicho de otro modo: elprograma de aplicación estádistribuido entre los controladores(controles en lazo abierto) y lasunidades de campo inteligentes. Elprograma de aplicación se escribecombinando bloques funcionales quese ejecutan tanto en los controladorescomo directamente en las unidadesde campo inteligentes que, a su vez,disponen de módulos deprocesamiento de señales analógicas ydigitales, como temporizadores,algoritmos de control PID, etc.

Los dispositivos Fieldbus Foundationestán conectados a enlaces H1. Lanorma IEC 61158 describe susespecificaciones físicas (por ejemplo,una velocidad de transmisión de 31,25kbit/s). En septiembre de 2001 seincorporó el modelo FISCO(concepto de bus de campointrínsecamente seguro, véase elapartado 2.3.) a las especificacionesdel perfil de la capa física de FieldbusFoundation. Con este sistema esposible utilizar aplicacionesintrínsecamente seguras enatmósferas potencialmenteexplosivas.

Para definir la aplicación es posible,aunque no absolutamente necesario,cerrar un lazo de control en un enlaceH1. De este modo, el lazo es capazde, por ejemplo, activarse de maneraindependiente o en paralelo a otrasacciones, lo que conlleva unareducción de los tiempos de puestaen marcha. Es posible conectar variossegmentos H1 a una red de altorendimiento HSE (Ethernet de altavelocidad) con una tasa de baudios de100 Mbit/s. Las especificacionestambién permiten conectardirectamente los dispositivos a la redHSE.

Figura 14: Lazo de controlcompleto basado en FieldbusFoundation

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Figura 15: Transmisión de datos sincronizada con respecto auna lista de transmisión

3.2.El control está en lared

A diferencia de las redes PROFIBUS,las redes Fieldbus Foundation norequieren un master de bus de campoexplícito (por ejemplo, un PLC). Eldispositivo master de enlace (LinkMaster Device) que actúa comoprogramador activo de enlace (LAS,del inglés Link Active Scheduler)garantiza que los bloques funcionalesse ejecutan siguiendo la secuenciatemporal correcta (programación). Elprogramador ajusta previamente elreloj del enlace correspondiente.

Existen tres mecanismos decomunicación entre los distintosenlaces:

Editor / subscriptorCliente / servidorDistribución de informes

Editor / SubscriptorLa memoria de este mecanismo es de1 a n. En este caso, sólo lainformación relevante más reciente seencuentra disponible en la red, ya quelos datos nuevos reemplazan a losantiguos. Este tipo de conexión seutiliza en unidades de campo detransferencia de datos cíclicos, porejemplo, para el intercambio deseñales entre la entrada y la salida delos bloques funcionales.

Cliente / ServidorEl mecanismo cliente / servidor seutiliza en comunicaciones acíclicas 1:1entre los dispositivos iniciadas por elusuario. Ejemplos típicos son lasfunciones de ajuste de puntos deconsigna, reconocimiento de alarmas,y carga y descarga de archivos deconfiguración.

Distribución de informesLa especificación en sí describe el tipode comunicaciones de la distribuciónde informes. Se utiliza paraintercambiar datos acíclicosorientados a la aplicación en unarelación de 1 a n. Un ejemplo de estemecanismo lo constituyen losinformes de tendencias o las funcionesde registro de alarmas.

Análogamente, la especificación de latecnología Fieldbus Foundationdescribe tres tipos de dispositivos:

Dispositivos básicos,Dispositivos master de enlace, yDispositivos de enlace, que admitenun diseño redundante paragarantizar una mayor disponibilidad.

A diferencia de los dispositivosbásicos, los dispositivos master deenlace son capaces de asumir el papeldel LAS. Un enlace H1 consta devarios dispositivos básicos ydispositivos master de enlace. Estosúltimos enlazan los segmentos H1individuales al eje vertebral HSEpermitiendo así que la aplicación sedistribuya por los diferentes enlacesH1 (reedición)

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3.3.Programador activode enlace (LAS)

El LAS controla el intercambio dedatos cíclicos de enlace de FieldbusFoundation y genera los impulsos delsegmento H1. Para poderdesempeñar esta tarea, el LAS recibeuna lista de las velocidades detransmisión de todos los datos cíclicosy la información sobre los tiempos deprocesamiento de los bloquesfuncionales de los dispositivosconectados. Estos tiempos, sumados alos bloques de tiempo adicionalesreservados para la comunicaciónacíclica, determinan el macrociclo(configurable) de la aplicación.

El LAS envía la solicitud detransmisión de los datos de losdispositivos de forma consecutiva acada usuario. A continuación, undispositivo envía su información(valores de salida de los bloquesfuncionales) como un mensaje dedifusión general al bus. El resto de losdispositivos pueden recibir y procesarestos datos. Además del intercambiode datos cíclicos (comunicacióncíclica), es posible realizar unintercambio de datos acíclicos(comunicación acíclica) con la ayudadel mecanismo editor-subscriptor, porejemplo, para la lectura y escritura deparámetros. Normalmente, este tipode comunicación recurre almecanismo cliente-servidor. Ladistribución de informes se utilizapara el envío de grandes cantidadesde datos.

El LAS también mantiene una lista,llamada Live List, de todos losdispositivos conectados al bus. Dadoque en cualquier momento es posibleincorporar o quitar dispositivos delbus, esta lista se actualizaautomáticamente. El LAS asume latarea de sincronización propia del busy para ello, envía cíclicamente marcastemporales. Todos los dispositivosdeben disponer de las mismas marcastemporales, ya que constituyenprecisamente la base para latransferencia de datos cíclicos y laejecución de los bloques funcionalesde la aplicación.

Figura 16: Acciones sincronizadas y comunicación nosincronizada

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3.4.La aplicación segenera a partir debloques funcionales

Como es habitual en la programaciónde PLC, la aplicación estádeterminada por la combinación delos bloques funcionales y por el enlacede las entradas y salidas. Confrecuencia, el PLC utiliza distintostipos de buses de campo para, porejemplo, conectar las señales deentradas y salidas, los datosprocedentes de unidades de campointeligentes conectadas a sistemasPROFIBUS, HART, o los sistemas AS-ia sus propios bloques funcionales.

El bloque funcional específico “Bloquefuncional flexible” (FFB, tambiéndenominado bloque funcional definidopor el usuario) puede utilizarse paraconectar la lógica de procesamiento,es decir, los bloques funcionales delPLC, a los bloques funcionales delsistema Fieldbus Foundation. Existendos tipos de bloques: por un lado, losFFB preconfigurados con un número ytipo estipulados de parámetros deentrada y salida, en los que sólo esposible programar el algoritmo. Porotro, los FFB completamenteprogramables, que se utilizan enaplicaciones complejas ya quepermiten tanto la configuración dedistintos parámetros y tipos deentrada y salida como la configuraciónde algoritmos. Es decir, permiten

integrar distintas estrategias decontrol, como el control de laadquisición de datos, elprocesamiento por lotes, loscontroles secuenciales del PLC, lagestión de quemadores, el controlcoordinado de unidades y actuadores,y las interfaces de E/S incluidos losgateways a otras redes de dispositivosde la instalación.

Este tipo de aplicación por bloquesfuncionales se utiliza en las dosvariantes de la tecnología FieldbusFoundation, la H1 y la HSE.

3.5.Descripción eintegración de losdispositivos de busde campo

El objetivo de las descripciones dedispositivos consiste en ofrecer unadescripción transparente de lafuncionalidad de una unidad decampo. Describen los parámetros delos bloques funcionales de losdispositivos asociados además degarantizar la existencia de textos deayuda y de relaciones entre losparámetros. El contenido de lasdescripciones de objetos se inserta enlínea y se archiva en el diccionario deobjetos (OD).

Los datos sólo están disponibles unavez que se han combinado los OD enlos dispositivos de campo virtuales(VFD, del inglés Virtual Field Devices).Así, los VFD constituyen lavisualización de los datos locales deldispositivo. Es posible acceder enlínea a la funcionalidad real de undispositivo, por ejemplo, el númerode veces que puede generarse paraun bloque funcional o, sin necesidadde conectarse a la red, consultar losarchivos que incluyen esafuncionalidad. La herramienta deconfiguración lee esta información yofrece el entorno de programacióntípico para la definición de laaplicación.

Nota: Parte de la informaciónanterior sobre Fieldbus Foundationprocede de publicaciones de MartinaWalzer.

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4. Ethernet

Hoy en día, Ethernet Industrial es unode los temas de debate másrecurrentes de la ingeniera deautomatización y procesos: ¿acabarásustituyendo Ethernet a los buses decampo tradicionales o sólo loscomplementará?

En realidad, Ethernet no estádiseñado para establecer una red enel nivel de campo. Para ello existenexcelentes buses de campo con undiseño optimizado adaptado a losrequisitos propios de lascomunicaciones de campo. Entonces,¿por qué existe una demanda tanimportante de Ethernet Industrial? Lasrazones son las siguientes:

Costes reducidos y ampliaaceptaciónEthernet es un protocoloampliamente aceptado que cuentacon el apoyo de la IEEE y de loscomités internacionales deEstandarización. Además, Ethernetcuenta con una importante difusiónen aplicaciones ofimáticas.VelocidadLos últimos avances en tecnologíaEthernet incluyen Fast Ethernet yGigabit Ethernet. Fast Ethernet (100Mbit/s) es actualmente unatecnología de vanguardia. GigabitEthernet, con sus 1000 Mbit/s, seconsidera la tecnología del futuro.Integración con Internet/IntranetTodas las redes Ethernet instaladas soncompatibles con protocolos decomunicaciones que implican unasofisticada transferencia de datos y lascaracterísticas propias de laadministración de redes. El másextendido es el protocolo TCP/IP, debidoa sus posibilidades de conexión a Internety a intranets corporativas. Las “islas” decontrol son, por lo tanto, una reliquia delpasado. Ethernet permite implantar unacomunicación universal desde el nivel decampo hasta el nivel de gestión, e inclusoabarcar todo el mundo.

4.1.Modo de operación

Originalmente, Ethernet se basaba enel procedimiento CSMA/CD (delinglés Carrier Sense Múltiple Access/Collision Detection), lo que implicaba lanecesidad de que el usuario quedeseaba enviar algo observase la red einiciase el envío cuando ésta estuvieselibre. Podía ocurrir que varios usuariosdesearan iniciar un envíosimultáneamente, si todosconsideraban que la red estaba libre.Cuando se detectaba esta colisión, losusuarios se veían obligados a detenerla transmisión y volver a intentarlo trasun tiempo de espera controlado demanera aleatoria, lo que contribuía aevitar otra futura colisión con unelevado grado de probabilidad. Estetipo de acceso tiene un principio nodeterminista que, en el mejor de loscasos, permite obtener estadísticassobre las opciones de acceso a la red.Con estos antecedentes, Ethernetadquirió fama de resultar inadecuadopara aplicaciones en tiempo real(véase también el apartado 4.2.Capacidad en tiempo real).

TopologíaEstructura linealRaras veces se utiliza debido a que,en caso de fallo de un elemento deconexión o enlace, se interrumpe lacomunicación entre usuarios oequipos individuales.Estructura en estrellaEsta topología está mucho másextendida pero debe tenerse encuenta que en caso de fallo delelemento de conexión central(switch) se interrumpe lacomunicación en red. Esteinconveniente sólo puedeeliminarse mediante un diseñoredundante del elemento deconexión central.Estructura en anilloEsta estructura se utiliza confrecuencia para obtener una mayordisponibilidad. Desde 1990, con laaparición de la norma IEEE 802.1D,denominada “árbol de expansión”,esta estructura puede aplicarse enla conexión de enlacesredundantes.

Figura 17: Colisión en la comunicación Ethernet

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4.2.Capacidad en tiemporeal

Si el sistema de comunicacionessatisface los requisitos temporales deuna aplicación específica, se consideraque las comunicaciones son en tiemporeal (desde el punto de vista de dichaaplicación). En ese caso, se entiendeque los mensajes llegarán en unaventana de tiempo específica y, por lotanto, que la aplicación puedecontrolarse con una precisiónadecuada (tiempo real flexible). Porotro lado, si se requiere que lascomunicaciones esténobligatoriamente garantizadas y quese realicen en un instante específicopreciso, se habla de tiempo realestricto.

A continuación se demuestra que,incluso hoy en día, Ethernet puedegarantizar un tiempo de propagaciónmáximo y, en ese sentido,considerarse determinista.

Probabilidad de colisiónSi se produce poco intercambio dedatos en la red, la probabilidad decolisión es muy baja. No obstante,esta probabilidad aumentaexponencialmente con el incrementodel intercambio de datos. Muchosenfoques asumen que con unautilización de la red inferior al 10% sepueden evitar las colisiones. Sinembargo, el problema reside en que,por un lado y de todos modos, sepueden producir colisiones aunque laprobabilidad sea muy pequeña, y porotro, que el ancho de banda utilizadopor Ethernet sigue siendo muy bajo.Esta forma de resolver el problemano representa en absoluto unamanera adecuada de adaptarse a losrequisitos de la automatización.

Segmentación medianteswitchesLa segmentación, es decir, dividir lasredes mediante switches, constituyeun enfoque totalmente diferente yaque permite evitar por completo lascolisiones. Cada usuario de la red seconecta a través de un switch, esdecir, sólo existen conexiones casipunto a punto, que se denominan“dominios de colisión”.Independientemente del coste, unaspecto fundamental es que losswitches son inteligentes, analizan lospaquetes de datos entrantes y losdireccionan exclusivamente de lamanera estipulada. De este modo seconsigue una latencia mucho mayorque con los concentradores purosque, además, están sujetos afluctuaciones que se traducen endesviaciones temporales pulsadas.

Organización de lascomunicacionesEl intercambio de datos entre lasestaciones se organiza en base altiempo, para evitar así las colisiones yhacer el mejor uso posible del anchode banda Ethernet existente.

Figura 18: Topologías con comunicaciones Ethernet

Figura 19: Switch Ethernet

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Procedimiento de la ventana detiempoComunicación cien por ciensíncrona, con ventanas de tiempoestipuladas y con una ventana detiempo fija para cada elemento deinformación y para cada dispositivo.La comunicación asíncrona como,por ejemplo, la TCP/IP, no esposible en este caso porque, deserlo, no se podrían garantizar lostiempos de muestreo. Este tipo dered debe independizarsetotalmente, ya que no permiteningún tipo de intercambio dedatos asíncrono.Sincronización temporalComunicación síncrona y asíncronaque detecta y compensa lasdesviaciones. Asigna un paquete dedatos a un instante y permite lacomunicación TCP/IP. El principioen el que se basa esta soluciónEthernet-TCP/IP es unprocedimiento de sincronización derelojes. Los datos útiles setransfieren de manera asíncronaimprimiéndoles una marca detiempo. Por su parte, estos datos sesincronizan con el instante demuestreo relevante en base altiempo sincronizado.

4.3.Normas deautomatización

La disponibilidad de soluciones entiempo real resultará crucial para queEthernet gane aceptación en el sectorde la automatización. Actualmente,este requisito está contemplado encinco protocolos, algunos de loscuales se encuentran recogidos bajo elparaguas de la asociación IAONA. Acontinuación se describen losprotocolos:

PROFInet(asociación de usuarios dePROFIBUS)Powerlink(grupo empresarial: B&R,Hirschmann, Lenze, Kuka, ZHW)Ehternet/IP(ODVA)IDA(asociación de usuarios de IDA)HSE(Fieldbus Foundation)

4.3.1. PROFInetPROFInet se desarrolló con elobjetivo de favorecer un proceso deconvergencia entre la automatizaciónindustrial y la plataforma detecnología de la información degestión corporativa y redes globalesde las empresas. PROFInet se aplica alos sistemas de automatizacióndistribuida basados en Ethernet queintegran los sistemas de bus de campoexistentes, por ejemplo PROFIBUS,sin modificarlos.

PROFInetEs una solución de automatizacióndistribuida: el modelo decomponentes PROFInet divide elsistema general en módulostecnológicos.El modelo de E/S de PROFInetcontribuye a la integración deperiféricos sencillos distribuidos. Eneste caso se mantiene lavisualización de datos de entrada ysalida de PROFIBUS.PROFInetVisualización de componentesVisualización de datos de E/S

Figura 20: PROFInet

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Dependiendo de los requisitosconcretos, PROFInet ofrece tresmodelos de comunicación condistintas prestaciones:

Modelo TCP/IP y DCOM paraaplicaciones en las que el tiempo noes crítico,Tiempo real flexible (SRT, del inglésSoft Real Time) para aplicacionestípicas de automatización en tiemporeal (ciclo de tiempo de 10 ms),Tiempo real isócrono (IRT) paraaplicaciones de control demovimiento (ciclos de 1 ms).

La aceptación de PROFInet en elmercado depende, entre otras cosas,de si los sistemas de bus de campoexistentes pueden o no ampliarse conPROFInet sin incurrir en grandescostes. Los sistemas de bus de campo(PROFIBUS, por ejemplo) puedenintegrarse de dos formas distintas(Figura 21).

Integración de unidades de busde campo a través de proxies:cada unidad de campo representaun componente PROFInetindependiente cuya comunicación

con otros componentes seconfigura mediante el editor deconexiones de PROFInet. En estecaso, el proxy representa a todaslas unidades de campo de lacomunicación Ethernet.Integración de aplicaciones debus de campo: el segmento de unbus de campo representa uncomponente de PROFInetindependiente y cuyo proxy (porejemplo, un control) incluye unainterfaz PROFInet. De este modose dispone de todas las funcionesdel bus de campo subordinadocomo si se tratase de uncomponente de Ethernet.

Modelo de componentesNormalmente, los sistemas secomponen de varias subunidades que,en tanto que módulos tecnológicos,funcionan de manera bastanteautónoma y se coordinan entre símediante un número gestionable deseñales de sincronización, control desecuencia e intercambio deinformación.

El modelo de componentes dePROFInet se basa en este tipo demódulos tecnológicos compuestos deuna combinación de sistemasmecánicos, electrónicos y programasde usuario, es decir, las partes propiasde una unidad inteligente (véase laFigura 22).

Externamente, la interfaz delcomponente tecnológico se define demodo que pueda comunicarse conotros componentes pertenecientes alsistema distribuido. Desde la interfazsólo se puede acceder a las variablesnecesarias para interactuar con otroscomponentes. En el caso de laingeniería de sistemas, lacomunicación entre los componentesy sus dispositivos está definida por lainterconexión entre las interfaces delos componentes y la aplicaciónespecífica.

Figura 21: Arquitectura PROFInet

Figura 22: Visualización de componentes

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Los componentes PROFInetgenerados se interconectan con unaaplicación a través del editor deconexiones de PROFInet, con sólopulsar con el ratón en una librería.Esta interconexión sustituye ladificultosa programación de lasrelaciones de comunicación por unasencilla configuración gráfica.

PROFInet I/OEl modelo de componentes PROFInetresulta adecuado para unidades decampo inteligentes y controladoresprogramables. Al igual que conPROFIBUS, la visualización de lasentradas y salidas de PROFINETpermite acceder a la descripción delas unidades de campo, con lo que,además, se integran los periféricosdistribuidos en PROFInet. La principalfunción de esta integración es que elprograma usuario PLC procese losdatos de entrada y salida de lasunidades de campo distribuidas.

PROFInet I/O ofrece elementos deprotocolo para las funcionessiguientes:

Transmisión cíclica de datosproductivosTransmisión acíclica de alarmasTransmisión acíclica de datos deproceso y de diagnóstico

La definición de PROFInet I/O se basaen la norma IEC 61158 de modelos dedispositivos. Esta especificación admitelos siguientes requisitos: conversiónsencilla de un dispositivo PROFIBUSDP contemporáneo (master o slave) aun dispositivo PROFInet I/O(controlador de E/S o dispositivo de E/S) y, siempre que sea posible,manteniendo la misma visualización delos dispositivos de E/S que la disponibleen la actualidad con dispositivosesclavos de PROFIBUS DP (desde elpunto de vista técnico, HMI, programade usuario, servidor OPC...).

Comunicación en tiempo realTiempo real flexible (SRT). Parapoder satisfacer las exigencias detiempo real de la automatización entiempos de ciclo inferiores a 10 ms, laversión 2 de PROFInet especificó uncanal de comunicaciones en tiemporeal optimizado basado en Ethernet(Capa 2). Esta solución reduce lostiempos de ejecución de la pila decomunicación y mejora el rendimientoen lo que se refiere a la velocidad deactualización de los datos deautomatización.

El tiempo real isócrono (IRT) estádisponible en la versión 3 dePROFInet. PROFInet responderá así alos requisitos de tiempo real estrictode las aplicaciones de control demovimiento (150 ejes con tiempos deciclo de 1 ms y pulsaciones de 1 µs).

4.3.2 PowerlinkEl objetivo del desarrollo de EthernetPowerlink consistió en aplicar latecnología Ethernet estándar a laingeniería de automatización, encondiciones de tiempo real adversas.Además de utilizar los componentescomercialmente disponibles y degarantizar un intercambio de datostransparente en todos los niveles dered, se pretendía garantizar unarespuesta predecible en el tiempopara las comunicaciones entre lasdiferentes secciones del sistema.

El concepto consiste en conectartodos los dispositivos a la red, desdeel control en lazo abierto hasta lossistemas de control y actuadoraltamente dinámicos, pasando por elnivel de entradas y salidas, medianteuna conexión Ethernet estándar encondiciones de tiempo críticas oconvencionales. En ambos casos debeexistir compatibilidad con los serviciosde Internet más extendidos, comonavegadores o intercambio dearchivos vía ftp.

ImplementaciónEl uso deseado de Ethernet Powerlinken la automatización de equipos ysistemas permite considerar elintercambio de datos prioritarios enuna red local de manera aislada. Laconexión a la red empresarialtradicional puede realizarse medianteun puente. Con esta separación seevitan colisiones imprevisibles condispositivos que no disponen deEthernet Powerlink. En los casos enlos que se opera con un tiempo realreducido, los dispositivos EthernetPowerlink también pueden funcionaren red sin esta separación.

ProtocoloEl intercambio de datos se organizade manera estricta medianteprocedimientos de ventanastemporales o Slot CommunicationNetwork Management (SCNM).

Las pilas de comunicación delprotocolo TCP/UDP/IP se sustituyenpor las pilas en tiempo real dePowerlink. Una de las estaciones de lared Ethernet Powerlink asume lafunción de administrador, controlandolas comunicaciones y determina lahora de reloj para la sincronización detodos los usuarios. El resto de lasestaciones (controladores) sólopueden realizar envíos si recibenautorización del administrador. Todaslas demás estaciones pueden recibirlos datos (emisión).

El intercambio de datos en la red serealiza de manera deterministamediante ciclos isócronos. Eladministrador puede configurar eltiempo del ciclo.

Con la SCNM, el número de usuariosque como máximo puedenconectarse a la red Ethernet

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Powerlink depende del tiempo deciclo establecido. No obstante, nosuele ser necesario que todos losusuarios envíen datos prioritarios encada ciclo. Por ejemplo, en el caso deuna conexión controlador/actuador, eleje master transmite las variables deposición y referencia de cada cicloque, normalmente, serán recibidaspor un eje esclavo que sóloocasionalmente necesitará enviar suspropia información de estado. Por lotanto, en Ethernet Powerlink sedefinen dos tipos de usuarios:

Clase 1, cíclico: el usuario realiza unenvío en cada ciclo,Clase 2, preescalado: el usuariorealiza un envío cada n ciclos. Esposible programar el númeromáximo de intervalos de clase 2por ciclo que está condicionado porel ciclo de tiempo y el número deestaciones de clase 1. Por estemotivo, el resultado es un ciclo“preescalado”.

Ethernet Powerlink en unsistema conectado en red através de InternetEl uso de Ethernet en laautomatización tiene como principalfinalidad aportar flexibilidad ycomunicación universal desde el nivelde coordinación al de E/S, sinlimitaciones geográficas o de sistemay mediante el uso del protocolo deInternet (IP). La implementación deEthernet Powerlink también respondea los siguientes requisitos:

comunicación cíclica y acíclicamediante Ethernet Powerlinktransmisión y recepcióntransparentes de la parte acíclica delas tramas estándar de Ethernet, demodo que todos los protocolos yaplicaciones de alto nivel, comoTCP o UDP puedan utilizarlo sinmodificaciones. Además, puede

utilizarse una estación EthernetPowerlink a través de un redEthernet convencional mediante lamisma conexión en el modo básicode Ethernet. Esto resulta útil en elcaso de aplicaciones no prioritarias,como la programación, la asignaciónde parámetros y las pruebas de losdispositivos. Actualmente se estátrabajando en un modo EthernetPowerlink adaptado a condicionesde tiempo real menos exigentes.

TopologíasEn el caso de Ethernet Powerlink, esposible aplicar las mismas topologíasque con Fast Ethernet, es decir, unmáximo de 100 m para la longitud delos segmentos y cable deinterconexión Cat. 5. También esposible utilizar guías de ondas ópticas.Las topologías de red se crean con laayuda de concentradores. No serequiere detección de colisiones, yaque en una red Ethernet Powerlink nose producen, y si los concentradoresse instalan en cascada no hay ningúntipo de restricción en la topología.

Ethernet Powerlink específica unmáximo de diez concentradores enuna ruta de comunicación.Normalmente, las unidades de campodisponen de un concentradorintegrado que simplifica la estructura.

Uso y EstandarizaciónEl hecho de que Ethernet puedautilizarse incluso en condiciones detiempo real adversas ha quedadodemostrado en varias aplicacionesindustriales que abarcan desdemáquinas de moldeo por inyección detres ejes y ciclos de 400 µs, amáquinas empaquetadoras de 19 ejesy ciclos de 800 µs, pasando porinstalaciones a gran escala quesincronizan 50 ejes y 50 estaciones deE/S con ciclos de 2,4 ms. La utilidadde los nuevos protocolos decomunicación sólo se pondrá demanifiesto en la medida en que selleven a la práctica; por esta razónB&R (Bernecker + Rainer) hapublicado el código fuente delprotocolo Ethernet Powerlink.Instituciones independientes como laEscuela Técnica Winterthur de Zurich(Züricher Hochschule Winterthur –ZHW) y compañías comoHirschmann, KUKA Roboter o Lenzeestán colaborando con los comités deEstandarización internacionales paraavanzar en la Estandarización. Elobjetivo es comercializar tantosdispositivos terminales de diferentesfabricantes adaptados a EthernetPowerlink como sea posible en unbreve plazo de tiempo.

Figura 23: Estructura del sistema Powerlink

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4.3.3 Ethernet/IPA principios de 1998 un grupo deinterés especial de ControlNetInternational definió unprocedimiento para el uso enEthernet del protocolo de aplicaciónCIP (véase la Sección 5.4.,DeviceNet), publicado anteriormenteen el marco de ControlNet yDeviceNet. Basándose en estatecnología, en marzo de 2000ControlNet International (CI) y laOpen DeviceNet Vendor Association(ODVA) presentaron Ethernet/IP, conla asistencia de la Industrial EthernetAssociation (IEA).

Ethernet/IP es una red abiertadebido a que:

está basada en la normativa IEEE802.3es compatible con la popular familiade protocolos TCP/IPpermite el uso de aplicaciones decontrol con el protocolo de controle información CIP, utilizado comoprotocolo de aplicación para E/S entiempo real.

El protocolo CIP ofrece una ampliagama de servicios estándar paraacceder a los datos y controlar losdispositivos conectados a la red através de mensajes “implícitos” y“explícitos”.

CIP utiliza mensajes implícitos pararegular el intercambio de datoscíclicos en los que la estacionesimplicadas están al tanto de losdatos que se esperan: bloques dedatos puros muy compactos conmuy poca cabecera, datos típicos deE/S a través de conexiones de E/S.Todos los mensajes individuales quese envían una única vez utilizan eltipo explícito asociado, porejemplo, todos los mensajespregunta-respuesta entre el clientey el servidor.

Fundamentalmente, Ethernet/IPpuede considerarse como laampliación industrial de EthernetTCP/IP, puesto que los mensajes CIPde la capa de aplicación se“empaquetan”, medianteencapsulación, en las tramas TCP/IPcomo datos de usuario . De estemodo, una aplicación puede enviar susdatos a otra aplicación a través deEthernet; en caso necesario, laaplicación genera automáticamente unmensaje CIP y lo encapsula paraconvertirlo en un paquete TCP/IP,algo similar a introducir una carta enun sobre. Este mensaje empaquetadose envía a través de Ethernet hasta eldispositivo de destino en el que, unavez recibido, el protocolo TCP/IP lovuelve a enviar al protocolo deencapsulación para “desempaquetar”el mensaje original CIP (sacarlo delsobre) y volver a enviarlo, a través delprotocolo CIP, hasta la aplicaciónreceptora. En principio, es posibleestablecer este tipo de enlace deaplicación entre todos los usuarios delprotocolo de aplicación CIP, incluso siproceden de distintos fabricantes oestán ubicados en redes diferentes.Esto significa que a través de TCP/IP,

Ethernet/IP puede enviar “mensajesexplícitos”, que es el nombre quereciben los mensajes a modo detelegramas que contienen informacióne instrucciones sobre el protocolopreciso para su posterior utilizaciónen el campo de datos. El receptordebe interpretar los mensajesexplícitos como instrucciones,ejecutarlas y generar una respuesta.Este modo versátil de intercambio dedatos se utiliza, por ejemplo, para laconfiguración, programación ydiagnóstico de dispositivos concantidades variables de datos. Entanto que protocolo de transferenciaorientado a la conexión, TCP tambiénresulta muy adecuado para dichasaplicaciones.

Figura 24: Estructura del sistema Ethernet/IP

No obstante, la comunicación entiempo real impone requisitos algodistintos. En ese caso, Ethernet/IP noutiliza el protocolo TCP sino UDP víaIP (Internet Protocol). Básicamente,este protocolo resulta más compacto,por lo que es compatible con losdenominados mensajes“multidifusión” (recepción simultáneapor varios usuarios) y puede serutilizado por Ethernet/IP para el envío

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de los denominados “mensajesimplícitos”. En este tipo de mensajestelegráficos, los campos de datos yano incluyen la información deprotocolo sino sólo datos de entraday salida en tiempo real. La aplicaciónreceptora ya conoce cómo debeinterpretar estos datos, puesto que yalo ha negociado durante laconfiguración de la conexión. Es decir,que los telegramas implícitos seenvían a través de un conexión virtualexistente entre los usuarios y seactualizan de manera constante ycíclica en cortos intervalos de tiempocon señales de E/S y datos recientes yactualizados. En este caso la cabeceraes mínima, a fin de que los mensajesse procesen muy rápidamente y conprioridad (ese es justamente elrequisito de las tareas de control enlas que el tiempo es crítico).

En consecuencia, Ethernet/IP combinael protocolo TCP/IP y los telegramasde datos UDP/IP para el transportede paquetes de mensajes explícitos eimplícitos, lo que significa que, en estecaso, tanto los datos de entrada ysalida en tiempo real para las tareasde control prioritarias (UDP) comolos datos de información (TCP) deuna red pueden utilizarse en paralelo.Por consiguiente, Ethernet/IP resultaideal para las tareas de control de E/S,configuración y diagnóstico, y para laadquisición de datos en entornosindustriales, especialmente si se tieneen cuenta la interoperabilidad eintercambiabilidad de un protocolointernacional de automatización.

Dado que ControlNet, DeviceNet yEthernet/IP utilizan el mismoprotocolo de aplicación, tambiénpueden acceder a perfiles dedispositivos y librerías de objetoscompartidos. Gracias a estos objetoses posible la interoperabilidad plug &play de dispositivos complejos defabricantes diferentes. Lasdefiniciones de los objetos soncompatibles con la transmisión entiempo real de mensajes de E/S, laconfiguración, el diagnóstico y laadquisición de datos a través de unamisma red. Así, el usuario puedeestablecer fácilmente enlaces decomunicación con dispositivosinteligentes, tipo unidad/actuador ycontroles de robots, lectores decódigos de barras, sistemas de pesaje,etc., sin tener que recurrir aherramientas de software específicas.El resultado es una mayor rapidez enlínea y una completa compatibilidadde diagnosis.

Asimismo, Ethernet/IP permitecombinar la transmisión de datosacíclicos (mensajes explícitos) con losdatos de control transmitidoscíclicamente (mensajes implícitos).Gracias a las características fabricante-consumidor que garantiza elprotocolo de control e informaciónCIP, ahora Ethernet/IP es compatiblecon los principales mecanismos decomunicación para la conexión en unared de dispositivos, desde lainterrogación secuencial hasta laactivación en función del tiempo o deun evento, pasando por lamultidifusión o las conexiones punto apunto para el acoplamiento de datos.

Por último, también es importante laaceptación de ControlNet yDeviceNet, relativamente grande, yaque en la actualidad cerca de 400fabricantes de todo el mundo handesarrollado más de 500 productosinteroperables diferentes para una deestas redes. La combinación ycomplementación de estas redesproduce prácticamente un únicosistema universal (misma capa deaplicación), además del considerableapoyo de este grupo de fabricantes aEthernet/IP.

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4.3.4. IDAEl protocolo de la interfaz deautomatización distribuida (IDA, delinglés Interface for DistributedAutomation) se aplica en el campo dela inteligencia distribuida de laingeniería de automatización. Elobjetivo es conseguir una interacciónde herramientas y dispositivos en unared no jerarquizada en la que cadausuario pueda comunicarselibremente y en tiempo real concualquier otro usuario. IDA integra:

el protocolo Ethernet TCP/IP ytecnologías Web,todos los servicios e interfaces decomunicación para dispositivos ysoftware,interoperabilidad entre unaamplísima gama de fabricantes dedispositivos,integración horizontal:comunicación sin interfaces y sinnecesidad de programación,integración vertical: acceso a laproducción desde la TI corporativae Internet, yseguridad en el diseño de Ethernet.

El protocolo IDA abarca el software,el hardware (dispositivos ydescripciones de sus características) yla comunicación. IDA incluye todoslos controladores programables y nosólo se limita a la TI corporativa.Siempre que es posible el uso deprotocolos, IDA los integra en supropia especificación. Este es el caso,por ejemplo, con los protocolos FTPy http de Internet, entre otros, asícomo el OPC de las plataformas deautomatización.

La finalidad es utilizar software ydispositivos de una amplia gama defabricantes en una red común coninteligencia distribuida, y la posibilidadde integrarlo en la red mediante unamera conexión.

Son muchos los dispositivoscompatibles, PLC, Soft PLC,controladores de mandos, dispositivosde E/S y de mando remotos. Esposible programar cualquierherramienta compatible con IDA. Lamayoría de los dispositivos utilizados

en todo el mundo se comunican através de una Ethernet industrialmediante el protocolo Modbus TCP/IP. El grupo IDA ha optado por unaestrecha cooperación con el grupo deusuarios de Modbus para hacer delprotocolo IDA el protocolo estándarpara la comunicación vía Ethernet enel campo de la ingeniería deautomatización. Las beneficios queaporta IDA al usuario son muchos yfácilmente identificables con lasventajas de la integración horizontal yvertical.

Figura 25: Inteligencia distribuida

Figura 26: Estructura de sistema de IDA

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Ventajas de la integraciónhorizontal:

Modularidad del sistemaLa distribución de inteligencia entrelos dispositivos, las distintastopologías posibles y la distribucióndel programa del sistema entre losusuarios de la red ofreceposibilidades de modularización delsistema completamente nuevas.

Integración de dispositivosTodas las descripciones dedispositivos se almacenan en lospropios dispositivos, lo que facilitala integración de las herramientasde software. No es necesarioefectuar configuraciones manualespara intercambiar dispositivos.

ProgramaciónNo se requiere programar lasrelaciones de comunicación entrelos dispositivos. Dado que todos loscomponentes implicados secomunican entre sí en tiempo real,se puede ignorar la organizaciónfísica de las distintas funciones a lahora de escribir el programa.

Puesta en marcha ymantenimientoEl conjunto del sistema puedesupervisarse desde cualquier lugarde la instalación que tenga acceso ala red. Este sistema facilitaenormemente la detección defallos.

Seguridad del sistemaNo se requiere una infraestructurade seguridad especial. Los sensoresy actuadores relacionados con laseguridad pueden comunicarseentre sí directamente, ya que elPLC de seguridad está distribuidoentre estos componentes. Se hasuperado con éxito una revisión deldiseño realizada por un organismoalemán de inspección técnica (TÜV)de conformidad con las NormasCategory 4 y SIL 3.

IntegraciónLos sistemas IDA puedeninteractuar con los buses de campoexistentes sin necesidad de unalarga adaptación a través de unacapa de enlace de datosindependiente de la red.

Esfuerzo de desarrollo y gastosLos fabricantes de dispositivos yano se distinguen por su tecnologíade red o por sus protocolos, sinopor las características de losdispositivos y las herramientas desoftware. No hay razón paradesarrollar distintos componentesde bus de campo con una extensavariedad de protocolos. Laintegración de la comunicaciónindustrial de la TI corporativa esuna demanda justa, puesto quesupone importantes ventajas para elusuario:

TransparenciaCada uno de los dispositivosinteligentes dispone de su propiapágina de inicio. En caso de que nose pudiese utilizar correctamente ode que no se dispusiese decapacidad de almacenamiento, losdispositivos se integran en el diseñoIDA a través del servidor. De estemodo, las alarmas, la interrogaciónsecuencial de los datos deproducción y el funcionamiento detodo el sistema podría realizarseutilizando cualquier exploradorWeb estándar.

Acceso remotoEs posible acceder a todos losdispositivos, programas yparámetros del sistema medianteun explorador Web estándar. Todala información resulta accesiblemediante el protocolo estándar deInternet FTP.

UniversalidadCada aplicación y tarea puedeacceder directamente a la base dedatos corporativa para leer yescribir los datos de producción.Esto supone la creación de unpuente al software empresarialgracias a la interacción de lossistemas ERP y MES.

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4.3.5. Ethernet de altavelocidad(véase el apartado 3“Fieldbus Foundation”)

En 1994 se inició el trabajo deespecificación de Fieldbus Foundation(FF) orientado a buses de campo paraautomatización de procesos. En unprimer momento se implementó lavariante H1 que, con su velocidad de31,25 kbit/s, resultaba muy lenta,pero era suficiente para la zonaorientada al proceso.

No obstante, a la luz de los debatesen torno a la cuestión de la redEthernet industrial, en 1998 sedecidió realizar la especificacióncomplementaria de un protocolobasado en Ethernet que fuesecompatible con las redes construidasa partir del H1, pero que tambiénpudiese funcionar como bus decampo basado en Ethernet: así nacióEthernet de alta velocidad (HSE, delinglés High-Speed Ethernet).

Sistemas y principios defuncionamientoFieldbus Foundation no es un merobus de campo, se trata de unaarquitectura de sistemas deautomatización distribuidaespecíficamente diseñada para laautomatización de procesos. HSEpermite la transferencia rápida deinformación con dispositivos de E/Sremotos entre PLC, PC y sistemas decontrol de procesos. Además, sepuede utilizar para acoplar variossegmentos H1.

Las unidades de campo se consideranbloques funcionales con unascaracterísticas en el nivel de aplicacióndefinidas de manera permanente. Elmodelo Fieldbus Foundation seencuadra en este nivel. Su misión esinterconectar, programar yadministrar bloques funcionales que

no están concentrados en una únicaunidad, como puede ser un PLC, sinoque están distribuidos entre distintosdispositivos del sistema.

A partir de este principio es posiblederivar las funciones y característicasde arquitectura que se detallan acontinuación:

La distribución de las funciones dela aplicación entre diferentesdispositivos requiere no sólo laEstandarización de lascomunicaciones, sino también delas funciones estándar másfrecuentemente utilizadas comobloques funcionales. De este modose garantiza la interoperabilidad eintercambiabilidad de losdispositivos.Los bloques funcionales distribuidosdeben disponer de enlaces decomunicación acordes con suinterconexión lógica.Los bloques funcionales distribuidosdeben iniciarse y sincronizarse deacuerdo con la secuencia deejecución correcta desde el puntode vista lógico dentro de un cicloglobal. Para ello se requierenfunciones de sincronización del

tiempo y de distribución deprogramas que permitansincronizar en toda la reda latransmisión de los datos y laejecución de los bloquesfuncionales.La ingeniería de los procesoscontinuos que no puedendesconectarse fácilmente exigemétodos de modificaciónincremental sin interrumpir elfuncionamiento. Para ello, sedispone de las funciones deadministración del sistema y de lared. Durante la especificación deHSE, se intentó hacer el mayor usoposible de los protocolosexistentes, razón por la que seutilizaron muchos protocolos de lafamilia TCP/IP, por ejemplo el TCPy el UDP, como protocolos detransporte, IP como protocolo dered, SNTP para la sincronización ySNMP para la administración de losdispositivos Ethernet. Esto setraduce en que la red de Ethernetde alta velocidad, hasta la capa 4(véase también el apartado 1.1.3.“Estandarización”) no difiere deotros diseños de automatizaciónbasados en Ethernet, como es elcaso de PROFInet o Ethernet/IP.

Figura 27: Estructuradel sistema HSE

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Topología y clases dedispositivosLa topología de Ethernet de altavelocidad FF depende de la topologíadel sistema y del principio dearquitectura con que las unidades decampo (especialmente en la zonaintrínsecamente segura) operan ensegmentos de bus H1 conectados aEthernet mediante gateways. Estoscondicionantes se traducen en cuatroclases de dispositivos:

los dispositivos host son PC osistemas de control de procesoscon una conexión Ethernet, que nodisponen de bloques funcionales uobjetos de administración conformea la especificación FF, pero que soncapaces de comunicarse con losdispositivos HSE a través deEthernet. Además, pueden contarcon un editor de tiempo (TimePublisher) que distribuya la hora detodo el sistema utilizando elprotocolo SNTP.las unidades (de campo) conectadasdirectamente a Ethernet, que sedenominan “dispositivos Ethernet”.Los bloques funcionalespredefinidos antes mencionadospueden utilizarse como aplicacionesnormalizadas de dichos dispositivos.No obstante, también existe unbloque funcional flexible que puedeprogramarse libremente conformea la norma IEC 61131, y que resultaespecialmente interesante para lared Ethernet de alta velocidad: unPLC como componente deEthernet en la red HSE.las redes FF interactúan con lasredes H1 mediante dispositivos deenlace. Es posible conectar busesde campo “de terceros” a través degateways de E/S externos.

Capacidad en tiempo realEl debate sobre la capacidad entiempo real de una red Ethernet dealta velocidad FF no son tan intensoscomo en el sector de automatizaciónde la producción En primer lugar, enla automatización de procesos losciclos de tiempo son relativamentelentos (> 100 ms) y, en segundo, elancho de banda de una HSE (200Mbit/s) es 3.000 mayor que el de unaH1, lo que resulta suficiente paraconectar en red muchos segmentosH1 vía Ethernet. Por último, elintercambio de datos de producción através de la HSE está vinculado a laejecución cíclica de los bloques dedatos y, por lo tanto, su planificaciónestá centralizada. Esto supone unareducción considerable de laprobabilidad de que se produzcancolisiones, ya que su funcionamientoes similar al de un protocolosubordinado de ventanas de tiempo.

Con FF HSE, las funciones de gestiónde sistemas y gestión de redes de FFH1, cont rastadas a lo largo deltiempo, también se encuentrandisponibles, lo que permite efectuaren línea ajustes de ingeniería en todoslos dispositivos existentes en elsistema. Fieldbus Foundation va másallá de la mera comunicación ynormaliza la aplicación en forma debloques funcionales: bloques derecursos, bloques funcionales ybloques de transductores.

Cada dispositivo ejecuta un bloque derecursos con parámetros específicosde dicho dispositivo, por ejemplo, elfabricante y tipo de dispositivo. Losbloques funcionales representanfunciones de aplicación modularestales como entradas y salidasanalógicas o controladores PID. Tantosus interfaces como sucomportamiento se encuentrannormalizados. La interconexión debloques funcionales se realizamediante una aplicación distribuida.

En el caso de funciones de aplicaciónnecesarias que todavía no estánincluidas en el juego de bloquesfuncionales FF, es posible definirdispositivos programables, como loscontroles en lazo abierto, a modo debloques funcionales flexiblesintegrados en la red FF.

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5. CANCANopen / DeviceNet

El bus CAN fue desarrollado encooperación por las empresas RobertBosch e INTEL Semiconductor. Doceaños después de la creación delprimer protocolo CAN, vieron la luzlos primeros chips controladores(INTEL 82526) y, desde entonces, lautilización de CAN en todas las áreasde aplicación no ha dejado de crecer abuen ritmo. Además de su uso enturismos y vehículos comerciales, y entodo tipo de sistemas móviles (porejemplo, vehículos de transportepúblico, ascensores, barcos, trenes,vehículos especiales, aviones, etc.), elprotocolo Controller Area Network(CAN) se ha extendido aprácticamente todos los sectores dela ingeniera de automatizaciónindustrial para unidades de controlprogramables conectadas en red condispositivos de entrada y salidainteligentes, sensores y actuadores.Además, se aplica a distintasaplicaciones especiales, como entecnología médica.

La importancia de CAN ha crecido,sobre todo, desde que el protocolocuenta con mejores perfiles y Normaspara CANopen y DeviceNet. Estassoluciones tienen una funcionalidadsimilar y proporcionan aplicacionesdistribuidas y normalizadas para laimplantación de sistemas. Losmecanismos de comunicaciónnormalizados, la asignación deidentificadores, las funciones deadministración de la red y los perfilesde los dispositivos permiten lainteroperabilidad e intercambiabilidadde dispositivos de distintosfabricantes.

La asociación de usuarios CAN-in-Automation (CiA) se encargó de laespecificación de CANopen, y laempresa Rockwell Automation de lade DeviceNet. Por este motivo,CANopen se utiliza principalmente enEuropa y DeviceNet en EstadosUnidos y Asia.

5.1.Modo de operación

CAN es una red de múltiples mastersen la que todos los usuarios puedenacceder de forma activa al bus con lamisma prioridad. A diferencia deotros protocolos, CAN utiliza undireccionamiento orientado al objeto.Los usuarios no tienen una dirección,pero el mensaje transferido seidentifica mediante un identificador,definido para toda la red, que actúa amodo de dirección de origen. Cadausuario debe filtrar el caudal demensajes del bus para obteneraquellos que le interesan.

El identificador contiene el nombredel mensaje en forma codificada, porejemplo, un valor medido de“temperatura del motor”, y tambiénincluye la prioridad del mensaje. Seaplica la regla siguiente: cuanto menores el identificador, mayor es laprioridad. El acceso al se controla conarreglo a esta prioridad.

5.2.Topología

El sistema de bus está diseñado conuna estructura lineal. La velocidad detransmisión que puede alcanzardepende de la extensión de la red ytiene un límite de 1 Mbit/s con 40 mde longitud de bus. Por otro lado, esposible instalar hasta 1.000 m decable a 50 kbit/s (véase la figura 28).La longitud máxima de un ramal delínea (adaptador) es de 0,3 m.

El número de nodos de una redpuede variar entre 2 y 30, aunquedependiendo del diseño de la interfazdel bus puede ser superior a 32. Latransmisión de datos se realizaprincipalmente a través de una líneade doble hilo trenzado. La Figura 29muestra la estructura básica de unared CAN.

Figura 28: Red CAN aplicada a un ejemplo de ingeniería deautomoción

Figura 29: Estructura básicade una red CAN

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5.3.Procedimientos deacceso al bus

Todos los usuarios gozan de la mismaprioridad y pueden iniciar latransmisión de un mensaje tan prontocomo el bus deje de estar ocupadocon otros telegramas. Es decir, elacceso al bus mediante el protocoloCAN es aleatorio y no estádeterminado por secuencias decomunicación definidas (paso detestigo o interrogación secuencial).

Esto significa que varios usuariospueden solicitar acceso al bussimultáneamente. En otrosprocedimientos de acceso aleatorio albus, este intento de accesosimultáneo destruye los mensajesconectados debido a la superposiciónde los telegramas, y todos los usuariosque desean enviar un mensaje debenreintentar el acceso al bus después deun breve tiempo de espera.

Sin embargo, el protocolo CANgarantiza que los mensajes con laprioridad más alta prevalecen sobreotros mensajes competidores menosprioritarios. En caso de que dos o másusuarios deseen utilizar el bussimultáneamente, una fase deselección (arbitraje de bits seriados)decide cuál de ellos puede enviar sumensaje. El resto de nodos quedesean enviar abortan el mensaje yvuelven a intentarlo pasado un tiempode espera (procedimiento CSMA/CA).

La Figura 30 ilustra el principio delarbitraje del bus. Todos los usuariosmonitorizan el nivel de señal del busdurante la fase de arbitraje. Esta faseconsiste en la transmisión de unidentificador de mensajes y del bitRTR. Si un nodo de la red detecta unnivel de bus dominante (bitdominante), cuando dicho nodo haenviado un nivel recesivo (bitrecesivo), aborta inmediatamente laoperación de envío, ya que esto indicaque se está enviandosimultáneamente un mensaje demayor prioridad, y vuelve al estado derecepción. La intervención delarbitraje del bus garantiza un acceso albus “libre de pérdidas”.

Figura 30: Procedimientos de acceso al bus

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5.4.Estandarizacióninternacional:CANopen y DeviceNet

El protocolo CAN se ajusta al modelode capas ISO 7 (véase el apartado1.1.3. “Estandarización”) y ,principalmente, especifica la capa 2.La norma describe sólo elprocedimiento dominante/recesivodel enlace de transmisión y laconexión física del bus, por lo quepara su implementación específicaexisten diferentes variantes:

CANopen: CAL (del inglés, CANApplication Layer), del grupo deusuarios CAN-in-Automation (CiA)DeviceNet, de RockwellAutomation

CANopenLa familia de perfiles CANopen hapermitido definir una aplicaciónnormalizada de sistemas deautomatización industrial distribuidabasados en los protocolos decomunicación CAN y CAL. CANopenes un protocolo desarrollado por laasociación CAN-in-Automation (CiA)cuyo uso se ha generalizadorápidamente. En Europa, CANopenes el protocolo más implantado parala implementación de soluciones desistemas basadas en CAN.

La familia de perfiles CAN se basa enun “perfil de comunicación” queespecifica los mecanismos decomunicación subyacentes y sudescripción. Los “perfiles dedispositivos” describen los tipos dedispositivos más utilizados en laingeniería de automatizaciónindustrial, por ejemplo, los módulosde entrada y salida digitales yanalógicos, mandos, actuadores,dispositivos funcionales,controladores, controladores

Al semejanza del resto de sistemas debus de campo, CANopen distingueentre dos mecanismos de transmisiónde datos fundamentales: elintercambio rápido de datos deproceso cortos a través de los“objetos de datos de proceso” (PDO,del inglés Process Data Objects) y, elacceso a las entradas del directorio deobjetos mediante los “objetos dedatos de servicio” (SDO, del inglésService Data Objects).

Este último sirve básicamente para latransmisión de parámetros durante laconfiguración del dispositivo y, demanera general, para la transmisiónde grandes volúmenes de datos.Normalmente, la transmisión de losobjetos de los datos de proceso estáorientada al evento y se producecíclicamente o previa solicitud, al igualque los objetos emitidos sin cabecerade protocolo adicional.

DeviceNetDeviceNet fue desarrollado porRockwell Automation como unprotocolo de bus de campo abiertobasado en el protocolo CAN.Diseñado como un protocolo de altasprestaciones para la ingeniería deautomatización, hoy en día ocupa unaposición de liderazgo en EstadosUnidos y Asia. También en Europa seimplementan cada vez más solucionesde sistemas con DeviceNet.

Figura 31: Interfaz de comunicación

programables o codificadores. Losperfiles de dispositivos determinan lafuncionalidad de los dispositivosestándar de cada tipo.

La posibilidad de configurar losdispositivos a través del bus es la basedel compromiso de la familia deperfiles con la independencia respectode los fabricantes.

El elemento central del protocoloCANopen es la descripción de lafuncionalidad del dispositivo a travésde un “directorio de objetos” (OD).Este directorio está subdividido enáreas que contienen informacióngeneral sobre el dispositivo, porejemplo, la identificación, el nombredel fabricante, etc., los parámetros decomunicación y una parte quedescribe la funcionalidad deldispositivo específico.

Es posible utilizar el formato ASCIIpara describir la funcionalidad y lascaracterísticas del dispositivoCANopen mediante una hoja de datoselectrónicos (EDS). En este caso, laEDS debe considerarse como un tipode formulario. La configuración realdel dispositivo se describe con elarchivo de configuración deldispositivo (DCF, del inglés DeviceConfiguration File). Tanto la EDS comoel DCF pueden estar disponibles enforma de soporte de datos yrecuperarse a través de Internet oguardarse en un dispositivo.

45

La principal área de aplicación deDeviceNet es la automatización de laproducción. Comparado conCANopen, DeviceNet ofreceprácticamente las mismas funciones,aunque haciendo más hincapié enaspectos distintos.

Por ejemplo, con DeviceNet laadministración de la red se realiza deforma distribuida en cada nodo, demodo que cada nodo monitorice alresto. En el caso de CANopen, existeun dispositivo centralizado que seocupa de esto, el master NMT. Losmecanismos de comunicación deCANopen son más sencillos y, por lotanto, los dispositivos no son tancomplejos. Por el contrario,DeviceNet ofrece mayor fiabilidad enla aplicación del protocolo perotambién exige más recursos.

Características de CANestructura lineal, su extensióndepende de la velocidad detransmisión (40 m a 1Mbit/s; 1.000m a 50 kbit/s)transmisión de datos de altavelocidad, hasta 1 Mbit/sfunción multi-mastermensajes orientados a objetos,multidifusión y emisión con controlde aceptaciónarbitraje de bits seriados y controlde prioridad mediante acceso al busCSMA/CAbreves tiempos de respuesta,tiempo real para los usuarios que,en cada caso, gocen de prioridadnúmero de usuarios limitado por elrendimiento de los módulos delcontroladorgran integridad de los datos,consistencia de los datos en toda lared y desactivación de lasestaciones defectuosas.

La ODVA, en su calidad de asociaciónde todos los usuarios de DeviceNet,es responsable de especificar yactualizar el protocolo DeviceNet.Asimismo, la ODVA trabaja en ladivulgación internacional de esteprotocolo. La versión disponible eneste momento, la 2.0, contienealgunas ampliaciones y correccionesfuncionales.

DeviceNet es un protocolo abierto.Dentro de cada uno de los grupos deinterés especial (SIG, en sus siglas eninglés), todos los miembros de ODVApueden cooperar en su desarrollo.DeviceNet es uno de los tresprotocolos de red abiertos(DeviceNetTM, ControlNetTM yEhternet/IP) que utilizan una capa deaplicación común (ISO capa 7): elprotocolo de control e información(CIP). En el futuro, esta capa deaplicación común, así como lasinterfaces de software y hardware,permitirán la conexión a Internetuniversal de los componentes deautomatización del nivel de campo. Laparte de control del CIP define elintercambio de datos de entrada ysalida en tiempo real a través demensajes E/S (Mensajería E/S oMensajería implícita). La porción de“información” del CIP define elintercambio de datos generales parala configuración, diagnóstico yadministración a través de mensajesexplícitos (Mensajería explícita).

Gracias a estos dos tipos de mensajesse consigue una comunicación óptimapara los controles industriales. Elprotocolo CIP proporciona al usuariocuatro funciones básicas:

servicios de control estándarservicios de comunicación estándardistribución estándar de mensajesbase de conocimiento común

El protocolo DeviceNet está diseñadocomo un sencillo protocolo de altasprestaciones y bajo coste para el nivelinferior del bus de campo, es decir,para la conexión en red de sensores,actuadores y los controles en lazoabierto asociados.

La gama de dispositivos que puedenconectarse a través de DeviceNet seextiende desde la simple barrera deluz hasta una compleja bomba devacío del tipo empleado en lafabricación de semiconductores.

La red DeviceNet permite utilizarhasta 64 nodos con una velocidad detransmisión media de 125, 250 ó 500kbp. Los dispositivos puedenalimentarse a través del busDeviceNet o disponer de su propiafuente de alimentación.

Figura 32: Estructura de sistema de DeviceNet

46

INTERBUS es un bus rápidoespecialmente adecuado paraaplicaciones de automatización de laproducción.

INTERBUS funciona con unprocedimiento de acceso master-slaveen el que el master del busimplementa simultáneamente laconexión del control de nivel más altoo sistema de bus. Desde el punto devista de la topología, INTERBUS es unsistema en anillo, es decir, todos losusuarios están conectados de maneraactiva mediante una trayectoria detransmisión autocontenida. Es posiblecrear subanillos para estructurar elsistema general mediante terminalesde bus en el anillo principalprocedentes del master.

Un aspecto específico de INTERBUSen comparación con otros sistemas enanillo es que el direccionamientotanto de la línea de salida de datoscomo de la de retorno se realiza conun cable que recorre todos losusuarios. La apariencia, por tanto, esla de una topología lineal o en árbol.La capa física más extendida delsistema INTERBUS está basada en elprotocolo RS-422 con líneas de partrenzado. El cable INTERBUSrequiere cinco hilos para conectar dosdispositivos, debido a la estructura enanillo y al hecho de que tambiénexiste una línea de compensación.

Debido a la transmisión punto a puntoRS-422, es admisible una distancia de400 m entre dispositivos para unavelocidad de transmisión de 500 kbit.Gracias a que cada usuario actúacomo un repetidor integrado, elsistema INTERBUS puede alcanzaruna extensión total de 13 km y admitela conexión a la red de 512 usuarios.

6. INTERBUS

Figura 33: Topología INTERBUS (topológicamente: sistema enanillo; físicamente: estructura de bus en árbol)

47

6.1.Topología deINTERBUS

Debido a la estructura punto a punto,es posible cambiar el cable de cobrepor una guía de ondas ópticamediante convertidores estándar encualquier punto a lo largo de la líneade bus (RS-422). Al igual que otrossistemas de bus, esto hace innecesarioel autocontrol del repetidor y losconvertidores. Y, a diferencia de otrossistemas de bus, INTERBUS tienedispositivos esclavos activos.

El uso de la estructura en anillo ofrecedos ventajas fundamentales al sistema.En primer lugar, el anillo, a diferenciade la estructura lineal, permite latransmisión y recepción simultánea dedatos (bidireccionalidad simultánea ofull duplex). En segundo, se puedemejorar notablemente laautodiagnosis. En el caso de sistemaslineales con “conexiones multidrop”para los usuarios, todos losdispositivos se conectan de manerapasiva al bus (multi drop = conexiónen paralelo de los usuarios al bus, esdecir, todos los usuarios estánconectados en paralelo a través de lamisma línea de bus física). Noobstante, la pasividad de los usuariosestá limitada sólo al funcionamientolibre de errores o si se interrumpe lainterfaz de bus del usuario. Encambio, si se produce un fallo en lainterfaz del bus de un usuario queprovoca un cortocircuito en la líneadel bus, o si la línea se interrumpe enun punto exterior al usuario, lacomunicación deja de ser posible eneste tipo de sistema. En este caso, siel sistema es lineal, las funciones dediagnóstico automático de la red nopueden determinar en qué punto seha producido el fallo.

Por el contrario, el principio delsistema en anillo con conexión activade usuarios permite segmentar la redde comunicación en seccioneseléctricamente independientes. Encaso de que se produzca un falloactivo en un usuario y se cortocircuiteo interrumpa la línea de bus, lacomunicación sólo se interrumpirá enel punto en el que ha tenido lugar elfallo. La ubicación del fallo puedelocalizarse por medio de las funcionesde administración de red del masterdel bus, para después adoptar lasmedidas adecuadas. Lo mismo ocurreen el caso de perturbacionesesporádicas de la transmisión, comolas producidas por fuentes deinterferencias electromagnéticas opor un cableado defectuoso. Aconsecuencia de estos fallos, en unsistema lineal los telegramas sedestruyen de manera aleatoria.

La posibilidad de crear sistemaslocales de subanillo en la redINTERBUS permite la conexión ydesconexión no-retroactiva deusuarios. Mediante los elementos deconexión entre los segmentos de buses posible conectar y desconectar elsubsistema, controlado por el mastercentral del bus. De este modo, resultaposible hacer manipulaciones en elsubsistema sin afectar de maneraretroactiva al resto del sistema. Losdatos de los usuarios individuales nose asignan, como en otros sistemas,mediante la asignación de direccionesde buses a los usuarios, sino a travésde la ubicación física de los usuariosen el sistema de anillo.

6.2.Lazo INTERBUS

Asimismo, es posible integrardirectamente sensores y actuadoresen el campo mediante el lazoINTERBUS. Es posible conectarramales directamente al lazoINTERBUS a través de un “ramal debus local”. Los datos y la tensión setransmiten mediante una línea típicade dos cables. La topología es unaestructura de anillo genuina, tantodesde el punto de vista físico comológico. Los datos básicos son lossiguientes:

línea de doble cable sinapantallamiento para los datos y lacorriente (2 × 1,5 mm

2)

32 usuarios como máximomáximo de 10 m entre 2 usuarioslongitud máxima de 100 mno se requiere una fuente dealimentación especial

6.3.Ventajas de INTERBUS

INTERBUS permite una transmisiónrapidísima de los datos de losusuarios (en un ciclo de tiempo delbus) con una velocidad detransmisión (física) baja (512 kb ó 2Mb) debido a la topología y a la altaeficiencia del protocolo.buenas opciones de diagnóstico delbus y los dispositivos esclavos.no existe dependencia entre lalongitud de línea y el ciclo detiempo.excelentes posibilidades deampliación.

48

El ASi-bus (del inglés Actuator-SensorInterface) es un sistema detransmisión serie utilizado en el nivelde campo más bajo de la jerarquía deautomatización. El ASi-bus se diseñóen un primer momento como unsistema económico de control deactuadores y sensores binarios, pero,mediante ampliaciones, también esposible conectar unidades de campoanalógicas. El ASi-bus puede entoncestransformarse en un subsistema o“bus de alimentación” para unajerarquía superior del sistema de busde campo. Esta estructura se muestraen la figura. Existen gateways oconectores disponibles para losprincipales buses de campo.

7.1.Modo de operación

El ASi-bus es un sistema master-slavecon interrogación secuencial cíclica,que utiliza un master por red que seencarga de llamar cíclicamente a losusuarios de los dispositivos periféricos(esclavos) utilizando sus direcciones.El procedimiento de interrogaciónsecuencial es estrictamentedeterminista. Los telegramas AS-i sonbreves, tienen una estructura sencillay una longitud definida. Entre cadadispositivo master y cada dispositivoesclavo se intercambian cuatro bits dedatos utilizables en cada ciclo. Lainformación más larga, como es elcaso de los datos analógicos o deprogramación, se transmiteautomáticamente, distribuyéndose envarios ciclos. El ciclo de tiempo delASi-bus, en un sistema con plenacapacidad y 31 (versión 2.0) ó 62(versión 2.1) dispositivos esclavos, esde aproximadamente 5 ó 10 ms.Dependiendo del módulo dealimentación (30 V), es posibletransmitir hasta 8 amperios en la líneade bus. Además, puede utilizarse unalínea de alimentación auxiliar (negra,perfilada).

7.2.Topología

La topología de una red AS-i puedeadaptarse a necesidades concretas, loque facilita enormemente laplanificación de los proyectos. Puedeamoldarse completamente a losrequisitos locales, puede dársele unestructura de estrella, radial o lineal, oincorporarle adaptadores o ramalescomo en la estructura en árbol. No serequieren resistencias de terminaciónde la línea; la única restricción es unalongitud total de cómo máximo 100m, incluida la longitud total de la líneay la longitud de los adaptadores. Esposible utilizar hasta dos repetidoressiempre que sea necesario abarcardistancias mayores. Para la conexiónen red mediante ASi-bus puedeutilizarse prácticamente cualquier tipode cable, sin apantallamiento, sintrenzado ni requisitos especiales, etc.,lo que hace innecesario cualquiercableado especial. No obstante, es

7. Asi-bus

Figura 34: Estructura del sistema

Figura 35

preferible utilizar el cable amarillo delASi-bus ya que facilita un contactosencillo y admite sistemas deconexión simples. Se trata de un cablede cinta codificado protegido contrala polaridad inversa y que puedeutilizarse para la conexión de módulosesclavos o pasivos en cualquier puntomediante un sencillo sistema deperforación tipo vampiro (véase laFigura 34). Este cable se regenera demanera espontánea, es decir,recupera la protección IP 67 cuandose retiran los módulos de conexión.

7.3.Fiabilidad de latransmisión einmunidad porinterferencias

El receptor controla el bit de paridad,los de inicio y detección, lacodificación Manchester y los erroresde superación de los tiempos muertosy de pausa de todos los telegramasdel ASi-bus. Además, se detecta latrasgresión de la longitud deltelegrama permitida. De este modose garantiza una detección de erroresmuy fiable siempre que la distancia dehamming sea 5. La distancia dehamming se utiliza como unidad demedición de la fiabilidad de la

49Figura 36: Topologías posibles para El ASi-bus

transmisión en los sistemas decomunicación digital. Su valornumérico indica la cantidad de erroresque pueden producirse en untelegrama sin que ello afecte a lafiabilidad de la detección. Si sedetecta un error, el telegrama que loincluye se repite inmediatamente. Elreenvío de un telegrama se produceen 150 µs, un tiempo que ya estáincluido en el ciclo de 5 ms (v2.0.) ó10 ms (v2.1.)

Gracias a un método de modulaciónespecífico, denominado modulaciónalterna de impulsos, el ASi-bus puedeinstalarse en entornos conimportantes interferenciaselectrostáticas o electromagnéticas(por ejemplo, junto a los sistemas desoldadura o convertidores defrecuencia), independientemente deque se empleen o no cables de busapantallados.

Tabla 4: Datos básicos del ASi-bus

7.4.Seguridad laboral

Con su función de seguridad laboral,el ASi-bus ofrece la posibilidad detransmitir datos estándar y datosrelacionados con la seguridad a travésde un mismo cable. Esto permite, porejemplo, implementar un cableado deparada de emergencia en un equipo osistema y reducir el desgaste y loscostes de la instalación.

7.5.Datos básicos del ASi-bus

Las prestaciones del ASi-bus han idomejorado a la vez que el desarrollo dela tecnología, especialmente entérminos del número máximo deusuarios permitido. Estasmodificaciones se implementaron enla versión 2.1. de la especificación dela interfaz. Desde principios de 2001existen unidades de campo adaptadasa esta especificación.

50

HART significa Highway AddressableRemote Transducer y es un protocolopara unidades de campo direccionadoa través del bus. No se trata de unbus de campo sino más bien de unavariante de la comunicación de campodigital que incluye muchasfuncionalidades propias de los busesde campo.

En el caso de la comunicación HART,las unidades de campo se conectan demanera convencional a través de lazosde corriente de 4....20 mA (señalestándar), o se conectan acontroladores y sistemas de controlen lazo abierto con esa salida de señalestándar. Los valores de consigna (porejemplo, los posicionadores digitales)o los valores reales (de lostransductores) se transmitenmediante una señal estándar.

Además de la transmisión de señales,con sistemas de doble hilo, estasseñales de corriente tambiénalimentan a las unidades de campo.Una señal digital (2200 Hz = 0,1200Hz = 1) se modula sobre esta señalanáloga utilizando el método MDF(Modulación por Desplazamiento deFrecuencia). Este método tambiénpermite transmitir los datos demediciones, de posicionamiento y dedispositivos sin afectar a la señalanalógica. El tiempo de respuesta porunidad de campo es deaproximadamente 500 ms. Además,el protocolo HART permite laintegración extensiva de unidades decampo en herramientas de ingenieríay sistemas de control de procesos.Los seccionadores intrínsecamenteseguros HART también puedenutilizarse en áreas potencialmenteexplosivas. La topología estándar esuna conexión punto a punto conretención de la señal analógica,

La topología HART puede ademásdiseñarse en modo multi drop, lo quepermite conectar a un par de hiloscomún hasta 15 usuarios, cantidadsimilar a la de un bus de campo. Noobstante, en el modo multi drop nopuede utilizarse la señal 4....20 mA;sólo se encuentra disponible unacorriente básica de 4 mA paraalimentar los dispositivos. Los valoresde consigna y los valores reales setransmiten digitalmente. Las ciclos detiempo son largos (hasta variossegundos dependiendo del númerode usuarios), lo que limitaconsiderablemente las ventajasprácticas de esta variante.

8 HART

Figura 37: Señal analógicaestándar (4...20 mA) con señaldigital modulada

Figura 38: Topologías HART, conexión punto a punto

51

8.1.Cableado

Los cables siguientes son adecuadospara comunicaciones HART:

líneas de doble hilo no apantalladoen los enlaces cortospares de hilos trenzados (0,2 mm

2),

con apantallamiento individual hastaun máximo de 1.500 mpares de hilos trenzados (0,5 mm

2),

con apantallamiento individual hastaun máximo de 3.000 m

8.2.Comandos HART

La comunicación HART se componede tres clases de comandosdiferentes:

comandos universales: compatiblescon todas las unidades de campoHART (por ejemplo, valor medido,valor de la salida de corriente,límites del rango de medición)comandos prácticos comunes:abarcan funciones que soncompatibles con la mayoría de lasunidades de campo, pero no contodas. En conjunto forman unabiblioteca de las funcioneshabituales en la mayoría deunidades de campocomandos específicos dedispositivos: incluyen funciones queestán limitadas a un modelo dedispositivo, por ejemplo, puesta enmarcha y configuración deldispositivo

Figura 39: Topologías HART, modo multi drop

52

9. Unidades de campo Bürkertcompatibles con comunicaciones

53

54

10. Lista de palabras clave

A

Arbitraje Página 43Área potencialmente explosiva Página 19Asi-bus Página 10

B

Bloque funcional flexible Página 41Bus de campo Página 8

C

CAL Página 44CAN Página 11CANopen Página 42CIP Página 36Comunicación Página 35Comunicación acíclica Página 16Comunicación cíclica Página 18Conmutación Página 31CSMA/CD Página 11

D

Descripción de dispositivo (DD) Página 13Determinista Página 48DeviceNet Página 13Distancia hamming Página 48DP V0, V1, V2 Página 17DTM Página 18

55

E

EDD Página 18Editor Página 27Estructura de anillo Página 9Estructura de estrella Página 9Estructura en árbol Página 9Estructura lineal Página 9Ethernet Página 11Ethernet/IP Página 32

F

FDE Página 20FDT Página 18Fieldbus Foundation (FF) Página 13FISCO Página 19

G

Gestión de recursos Página 12GSD Página 18Guía de onda óptica Página 17

56

H

H1 Página 26HART Página 13Hoja de datos electrónicos (GSD) Página 18HSE Página 26

I

IAONA Página 32IDA Página 32Industria de proceso Página 15Industria de producción Página 14Integración de dispositivos Página 25INTERBUS Página 46

L

LAS Página 27Lazo INTERBUS Página 47

57

M

Master Página 16MBP Página 17Modelo de bloque funcional Página 29Modelo de componente Página 33Modelo ISO Página 10Modelo OSI Página 10Multi drop Página 47Multiplexor Página 50

N

Nivel de campo Página 8Niveles de automatización Página 8

O

ODVA Página 36

P

PA Página 17PDM Página 24Perfiles Página 17Powerlink Página 32Procedimiento de interrogación secuencial Página 48Procedimiento de paso de testigo Página 16Procedimiento master-slave Página 16PROFIBUS Página 11PROFInet I/O Página 32PROFInet Página 32

58

R

Ramales Página 17Requisitos industriales Página 14RS-422 Página 46RS-485 Página 17RS-485-IS Página 20

S

Sistema modular Página 17Subscriptor Página 27

T

Tiempo real Página 11Topología de red Página 9Topología Página 9

59

Todos los datos técnicos eran válidosen el momento de su publicación.Debido a la constante evolución denuestros productos, nos reservamosel derecho a realizar modificacionestécnicas. Por desgracia, no podemosdescartar por completo la posibilidadde errores. Se declina cualquierresponsabilidad por los erroresexistentes en la informaciónproporcionada o en las figuras odescripciones incluidas en ella.

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bus de campo, y que precisan

conocimientos imprescindibles

para estructurar y seleccionar los

componentes de estos sistemas.

Folletos de aplicaciones

Ejemplos de aplicaciones que le

ayudarán a seleccionar la solución

adecuada. Complementado con

información acerca de las ventajas

para los productos y usuarios, así

como el programa de productos

disponibles específicamente.

Catálogos de sistemas

Información de base sobre la

tecnología de los productos, con

un resumen actualizado de la

oferta actual. Incluye información

que le ayudará a seleccionar la

mejor aplicación.

Hojas de datos técnicos

Información técnica detallada para

comprobar si el producto se

adapta a sus necesidades, y todos

los datos necesarios para realizarel pedido.

burkertFluid Control Systems

Bürkert Fluid Control Systems, Christian-Bürkert-Straße 13–17, 74653 Ingelfingen, AlemaniaTel. +49(0)7940/10-0, fax +49(0)7940/10-204, info@de.buerkert.com, www.buerkert.com