1 Modulo Redes-Esp Automatizacion 2014

© J. Duque - UTB 2014

Schutzvermerk / Copyright-Vermerk

Comunicaciones

y Redes Industriales

Facultad de Ingeniería – Cartagena de Indias, 2014

© Universidad Tecnológica de Bolívar

MSc. Jorge Duque

Especialización en Automatización y Control de Procesos Industriales

Introducción

© J. Duque - UTB 2014Slide 2

1. Introducción

2. Comunicaciones en una fábrica

3. Clasificación de las redes

4. Capa física

5. Topologías

6. Métodos de acceso al medio

Comunicaciones Industriales


1. Introducción a las comunicaciones Industriales

Definición (1/2)

Emisor y

receptor

Equipos: PLC, PC,

Controlador

Canal Medio físico: cables,

FO,aire

Mensaje Datos: Tramas

Protocolo Código: Modbus, Profibus,

etc..

Interferencias Ruido eléctrico

CANAL:

• Cables

• Fibra Óptica

• Aire

RESPUESTA

EMISOR RECEPTOR

Codifica

Codifica

Decodifica

Decodifica

RUIDO

RUIDO

Comunicación

Proceso de intercambio de datos de

cuyo análisis posterior se obtiene la

información.

Elementos de la comunicación

PROTOCOLO PROTOCOLO

PROTOCOLO PROTOCOLOMENSAJE



Definición (1/2)

Formato de la trama (Frame)

Ejemplo de una trama Modbus ASCII:



Definición (2/2)


Tecnologías empleadas para la

transmisión de información entre los

sistemas electrónicos utilizados en el

control y la gestión de procesos

industriales.

Conjunto de métodos, sistemas y

herramientas que posibilitan el

intercambio de información entre

diferentes componentes industriales

Herramienta: NetPro Método: Token-ring

Tecnologías: FF, Hart,..



Necesidad

El entorno industrial

El entorno industrial condiciona el diseño de

los sistemas de comunicación y los

diferencia de las redes de datos o redes

ofimáticas.

Slide 6



Necesidad


Condiciones ambientales severas: temperaturas

muy altas o muy bajas, cambios en el clima,

partículas abrasivas, contaminación, áreas

clasificadas e interferencias electromagnéticas

Slide 7



Necesidad


Los instrumentos están dispersos en

grandes áreas o en zonas de difícil acceso

Slide 8



Tendencias

Utilización de navegadores para visualizar procesos:

Interfaces intuitivas y fáciles de utilizar y se aprovecha la base instalada de PCs

h

Slide 9

The TRACE MODE Data Center provides remote web

based and wireless access to real-time information

using web-browser via Internet/Intranet or wireless

n etworks (GSM, GPRS, Wi-Fi, Bluetooth)



Tendencias

Medidas de seguridad:

Encriptación (protección de datos),Cortafuegos y Control de acceso para evitar

modificaciones no deseadas

Slide 10



Tendencias

Influencia creciente de las nuevas tecnologías de comunicación :

Incremento en la utilización de Wireless para aplicaciones industriales

Slide 11


1. Introducción



4. Topologías


6. Capa física




Pirámide CIM

Concepto

Desde el punto de vista empresarial, las

comunicaciones industriales no se restringen sólo

a la producción, sino que otros los departamentos

de las empresa participan en una red de

comunicaciones para el control global del sistema.

En los 90s se estableció un modelo de sistema

jerarquizado que delimitaba las labores específicas

de cada nivel, denominado: Computer Integrated

Manufacturing

Slide 13

Pirámide C.I.M.



Pirámide CIM

Slide 14

Implementación de la pirámide CIM

Nivel de empresa

Nivel de supervisión

Nivel de control

Proceso productivo

Computador de gestión

Autómatas programables

Computador industrial o PLC de gama alta

Dispositivos de campo

Nivel de sensado y actuación

• Gestión e integración de todos los niveles.

• Palnificación a mediano y largo plazo.

• Objetivos estratégicos.

• Adquisición de datos y alarmas

• Mantenimiento correctivo /predictivo

• Control de calidad

• Seguimiento órdenes de trabajo• Dispositivos lógicos de control

• PLCs y computadores industriales

• Elementos de mando y control de

maquinaria

• Maquinaria en general

• Sensores y actuadores

• Operaciones elementales de

producción

• Seguimiento de tareas

• Administración de recursos

• Planificación y control de la producción

Nivel de fábrica

Computador industrial o PLC de gama alta


2. Comunicaciones en un fábrica

Pirámide CIM

En los niveles superiores de la pirámide

CIM se trabaja con grandes volúmenes de

datos, aunque el tiempo de respuesta no

es crítico y se sitúa entre pocos segundos

hasta minutos o incluso horas.

En los niveles inferiores de las fases de

producción se trabaja en tiempo real y

debido a ello los tiempos de transmisión

son mucho más rápidos y se exige un

comportamiento determinista de las

comunicaciones, aunque los volúmenes de

información a transmitir son menos

elevados.

Tiempos de respuesta vs volumen de información


2. Comunicaciones en un fábrica

Pirámide CIM

Parámetros de tiempo: exigencias de las redes industriales


1. Introducción



4. Capa física

5. Topologías




3. Clasificación de las redes industriales

Buses de campo

Uso de las señales de proceso

Durante las pasadas décadas las

comunicaciones industriales han

evolucionado hasta la consolidación de

la tecnología de buses de campo y

dispositivos HART.

Neumática: 3 – 15 psi

Analógica: 4-20 mA

Digital + Analógica: HART

Digital : Bus de campo

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2011

Wireless



Buses de campo

Definición de Fieldbus

La tecnología (bus de campo) es un protocolo de comunicaciones digital de alta

velocidad creada para remplazar la clásica señal de 4-20 mA utilizada en los

sistemas DCS (Sistema de Control Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos

Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control.

http://es.wikipedia.org/wiki/DCS

http://es.wikipedia.org/wiki/PLC



Buses de campo

Objetivos de un bus de campo:

Dividir el proceso en subprocesos asignados a dispositivos de automatización más

pequeños

Los equipos independientes se coordinan a través de controladores de mayor gama

integrados al proceso a través de un bus.

Las entradas o salidas ya no se conectan directamente a los módulos del

controlador central.

Se hallan distribuidas en módulos de E/S conectados al bus de campo.


Slide 21


Buses de campo

Planta tÍpica hoy en día



Buses de campo

Planta con bus de campo



Buses de campo

Ventajas de los buses de campo

Programación más simple a través de programas más pequeños

Minimización de los costes de cableado .

Estructuras simples para gestión de fallos.

Expansiones y modificaciones simples.

Aumento de flexibilidad gracias a la periferia distribuida.

Monitoreo y diagnóstico de errores en la transmisión de datos.

Bus de campo con

sensores y actuadoresCableado paralelo de sensores y

actuadores



Buses de campo

Ejemplo de modernización con bus de campo Profibus

Antes: Instalación tradicional Después: Instalación con bus de campo

Cortesía Hendres and Hausser



Buses de campo

Sistemas abiertos

Nacen de la necesidad de no

depender de un solo fabricante

Cualquier fabricante puede

suministrar los equipos

Deben cumplir normas para ser

compatibles

Sistemas cerrados

Sistemas de comunicación de un solo

fabricante

Sencillez de puesta a punto

Limitados a un solo proveedor



Buses de campo

Equipos simples Equipos complejos

Co

ntr

ol L

óg

ico

C

on

tro

l d

e p

roc

es

os

SENSORBUS

- Asi

- LonWorks

- Seriplex

DEVICEBUS

- CAN

- Modbus

- DeviceNet

- Profibus DP

CONTROLBUS

- HSE High Speed

Ethernet.

- Profinet

- ControlNet

Clasificación de los buses de campo

Según su capacidad

FIELDBUS

- Foundation

- Profibus PA



Buses de campo


Co

ntr

ol L

óg

ico

C

on

tro

l d

e p

roc

es

os

Redes de sensores-actuadores (SENSORBUS)

Integran dispositivos simples: finales de carrera, fotocélulas,

relés, actuadores simples, etc.

Aplicaciones en tiempo real.

Agrupados en una pequeña zona de la planta: una máquina.

Instrumentos Multiplexados en un solo nodo.

Implementan:

Capa Física + Capa de Enlace

SENSORBUS

- Asi

- LonWorks

- Seriplex



Buses de campo


Co

ntr

ol L

óg

ico

C

on

tro

l d

e p

roc

es

os

Buses de Alta Velocidad y Funcionalidad Media (DEVICEBUS)

Capa de Enlace preparada para enviar eficientemente bloques de datos detamaño medio.

Mayor funcionalidad: configuración, calibración o programación del dispositivo.

Incluyen capa de aplicación: funciones utilizables desde un PC para acceder,cambiar y controlar los diversos dispositivos.

Suelen incluir perfiles: funciones estándar para distintos tipos de dispositivos

DEVICEBUS

- CAN

- DeviceNet

- Profibus DP

Implementan:

Capa Física + Capa de Enlace + Capa

de aplicación



Buses de campoC

on

tro

l L

óg

ico

C

on

tro

l d

e p

roc

es

os

Buses de Altas prestaciones (FIELDBUS & CONTROLBUS)

Soportan comunicaciones a nivel de toda la fábrica.

Se basan en buses de alta velocidad.

La capa de aplicación presenta un gran número de

servicios a la capa de usuario.

CONTROLBUS

- HSE High Speed

Ethernet

- ControlNet

FIELDBUS

- Foundation

- Profibus PA


Implementan:

Capa Física + Capa de

Enlace + Capa de aplicación



Buses de campo

Niveles OSI

De las siete capas del modelo OSI la mayor parte de los buses de campo implementan:

1. Capa Física

Especificaciones físicas

2. Capa de enlace

Métodos de acceso a red

y direccionamiento

7. Capa de Aplicación

Implementa funciones de

usuario y la información a

transmitir.


1. Introducción



4. Topologías


6. Capa física



4. Topologías de las redes industriales

TIPO BUS

Red de tipo distribuido y elevada velocidad

de transmisión

Todos los dispositivos son conectados a

una misma línea de datos, llamada bus

La caída de un equipo no afecta al resto

La comunicación es bidireccional (todos los

equipos pueden transmitir según la

necesidad)

La cantidad de cableado necesario es

pequeño y se pueden agregar nuevos

dispositivos sin problema.



TIPO ANILLO

El medio de transmisión forma un circuito

cerrado con conexiones punto a punto.

El modo de transmisión se organiza

mediante el paso de un permiso de un

dispositivo al siguiente (paso de testigo o

token passing)

Sistema maestro esclavo y tiempo de

transmisión fijo

La caída de un equipo no afecta el resto

Muy extendido el uso de fibra óptica

(redundancia)



TIPO ESTRELLA

Toda la información es canalizada a través de un

nodo central.

El intercambio de datos entre periféricos

inicialmente centralizado o desde la periferia, es

siempre manejado vía el nodo central.

Esta topología tiene la ventaja de que si una de las

líneas está sujeta a interferencias, solo el

dispositivo conectado a ella es afectado.

Las líneas pueden ser conmutadas a encendidas o

apagadas durante la operación normal.

Si falla el nodo central toda la red falla.



TIPO ÁRBOL

Red de tipo distribuido

Mezcla las características de bus y

estrella

Se encuentra en los buses tipo

sensor-actuador (As-i, interbus, etc)



TIPO MALLA ( MESH)

Cada nodo está conectado a uno o más de los

otros nodos. De esta manera es posible llevar

los mensajes de un nodo a otro por diferentes

caminos.

Si la red de malla está completamente

conectada no habrá ninguna interrupción en las

comunicaciones. Cada nodo tiene sus propias

conexiones con todos los demás nodos.

Se encuentra en comunicaciones tipo

inalámbricas (p.ej..Wireless Hart)



COMPARACIÓN DE LAS TOPOLOGÍAS DE REDES

Característica Estrella Anillo Bus Malla

Disponibilidad Control centralizado, acceso

regulado por una

inteligencia central

Tiene control descentralizado, el

acceso es pasado dedispositivo a

dispositivo

Son posibles tanto uncontrol centralizado o

descentralizado

No requiere de un

servidor o nodo

central.

Redundancia Si la inteligencia central

falla, la red falla. No son

críticas líneas individuales

Si la línea falla, la red falla. Se hace

necesario colocar interruptores de

bypass si la falla del dispositivo no

afecta la función de la red

Depende del modode control de bus que

se adopte. Para control centralizado es

estrella, para control descentralizado,

anillo

ofrece una

redundancia y

fiabilidad

superiores

Expandibilidad Limitado al númerode

conexiones al

controlador central

Ilimitado; sin embargo, el tiempo

de rotación token, fija un límite

práctico pues gobierna el tiempo

de respuesta

Ilimitado ; pero el tiempode encuesta

(polling) de todos los dispositivos es un

límite práctico

Ilimitado

Requerimientos

decables

Cable apantallado La línea debe estar libre de

cualquier interferencia; se

usa cable coaxial u otro cable

confiable

La línea debe estar libre de cualquier

interferencia; se usa cable apantallado u

otro confiable

Se implementa

wireless

Requerimientos de

interfaz

Suficiente RS-232C La interfaz debe proveer una

transmisión inmune a las

interferencias

La interfaz debe proveer una transmisión

inmune a las interferencias

IEEE 802.15


1. Introducción



4. Topologías


6. Capa física



RESPUESTA

MASTER

PETICIÓN

SLAVE

1SLAVE

2

SLAVE

3

SLAVE

4

SLAVE

5Slide 39


METODOS DE SONDEO Y SELECCIÓN (POLLING)

Se utiliza en redes maestro/esclavo

Polling: La estación central (Master) interroga al resto de estaciones en forma

secuencial una tras otras (poll). Cuando una estación Slave tiene el «poll» es

cuando se le permite transmitir.

Selección: El Master envía un «select» a la estación Slave para pedirle

información. Si está preparada le envía el mensaje UTILIZADO POR:

DP



MÉTODO DE PASO DE TESTIGO EN BUS IEEE 802.4 (TOKEN BUS)

Necesita la configuración de la red antes de su puesta en marcha, ya que ha de

determinar el orden lógico de las estaciones para la circulación del testigo.

Solamente una estación puede transmitir en un momento dado y será la encargada de

poner en circulación la trama testigo, la cual irá recorriendo cada una de las estaciones

según la lista de direcciones.

UTILIZADO POR:

UTILIZADO POR:

FMS



MÉTODO DE PASO DE TESTIGO EN ANILLO IEEE 802.5 (TOKEN RING)

Se aplica a sistemas que no tienen prioridad en las estaciones y cualquier estación

puede poner en circulación la trama testigo.

La información es pasada de dispositivo a dispositivo. No hay un control central en el

anillo, en vez de esto, cada dispositivo asume el rol de controlador a intervalos

estrictamente definidos.

UTILIZADO POR:



MÉTODO DE ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISION DE TIEMPO (TDMA)

Time Division Multiple Access o TDMA es una técnica de multiplexación en la cual el

ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una

fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

En este método cada estación envía una trama de longitud definida en un momento

determinado.

UTILIZADO POR:1

2

3

4MUX

Línea

compartida

time



Acceso Múltiple por Detección de Portadora con

Detección de Colisiones

En el método de acceso CSMA/CD, los dispositivos

de red que tienen datos para transmitir funcionan en

el modo "escuchar antes de transmitir".

Esto significa que cuando un nodo desea enviar

datos, primero debe determinar si los medios de red

están ocupados o no.

UTILIZADO POR:

ACCESO TIPO CONTIENDA IEEE 802.3 (CSMA/CD)



ACCESO TIPO CONTIENDA IEEE 802.3 (CSMA/CD)

MULTIPLE ACCESS

CARRIER SENSE

COLLISION

DETECTION


1. Introducción



4. Topologías de red


6. Capa física



6. Capa física

Medios de transmisión

Guiados

No guiados

Par trenzado (twisted pair)

Par no trenzado (untwisted pair)

Coaxial

Fibra óptica

Infrarrojo

Ondas de radio

Microondas

Satélite

Medios de

transmisión

Monomodo

Multimodo

Single

Multipar

VHF (30-300MHz)

UHF (300 MHz-3GHz)

ISM*

Bluetooth 2.45 GHz

IEEE 802.11/WiFi 2.45 MHz &

5.8GHz

WirelessHart: 2.4-2.4835 GHz

*(Industrial, Scientific and Medical)


6. Capa física


PAR TRENZADO

UTP: Par trenzado sin malla. Se utiliza en redes de baja

velocidad y bajo costo.

STP: Par trenzado con malla. Es el medio más adecuado

para comunicaciones digitales en banda base. Trabaja

correctamente hasta 300Mbps.

FTP: Par trenzado con malla y foil de aluminio. Disminuye

aún más la interferencia exterior como la radiación

emitida por el propio par.


6. Capa física


PAR TRENZADO - ( NORMAS ISO/IEC 11801 & EIA/TIA-568 )

Las norma ISO/IEC 11801 y EIA/TIA -568 especifican sistemas de cableado para

telecomunicación, de multipropósito y cableado estructurado que se utilizan en un amplio

rango de aplicaciones (análogas y de telefonía ISDN, varios estándares de comunicación

de datos, construcción de sistemas de control, y automatización de fabricas).

TIA and ISO Equivalent Classifications

Frequency

Bandwidth

TIA

(Components)TIA (Cabling)

ISO

(Components)

ISO

(Cabling)

1 - 100 MHz Category 5e Category 5e Category 5e Class D

1 - 250 MHz Category 6 Category 6 Category 6 Class E

1 - 500 MHz Category 6A Category 6A Category 6A Class EA

1 - 600 MHz n/s n/s Category 7 Class F

1 - 1,000 MHz n/s n/s Category 7A Class FA

Cat5

Cat7

Cat6

EIA/TIA: United States Electronic Industries Association/Telecommunications Industries Association


6. Capa física


FIBRA ÓPTICA

La información (datos) se transporta por la luz que

se propaga en el interior de la fibra.

Los rayos luminosos rebotan en el borde de la

vaina (cladding).

En la fibra monomodo, la luz sigue una sola

trayectoria, siendo utilizada para grandes

distancias.

La fibra multimodo guía la luz en múltiples

trayectorias. Se distinguen dos tipos: de índice de

refracción escalonado y de índice de refracción

gradual.


6. Capa física


ESTRUCTURA DE LA FIBRA ÓPTICA

La norma ISO 11801 clasifica las fibras multimodo

según su ancho de banda:

OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit

Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet

(1 Gbit/s), usan LED como emisores

OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit

Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.


6. Capa física


SC MTRJ

FC LC

ST

FIBRA ÓPTICA - CONECTORES

FC: transmisión de datos y comunicaciones. Monomodo

LC y MT-Array alta densidad de datos. Buen desempeño

en Monomodo. El MT puede contener hasta 72 fibras en

un solo punto

SC y SC-Dúplex: conector de propósito general se utilizan

para la transmisión de datos. Utilizado en monomodo

ST o BFOC: redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Uno de los más utilizados por su gran desempeño.

MT-RJ: conector dúplex con ambas fibras en una

sola vaina de polímero. Multimodo únicamente.

Para nuevas instalaciones la norma ISO 11801 recomienda

el conector SC.

MT


6. Capa física


CABLES PARA BUSES DE CAMPO

PROFIBUS FOUNDATION DEVICENET INTERBUSINDUSTRIAL

ETHERNETMODBUS

A: Green

B : Red

+: Orange

- : Blue

+24V : Red

- 24V : Black

CAN High : White

CAN Low : Blue

Pairs:

Brown/white

green/yellow,

pink/grey

White/blue, blue

White/orange,

orange

White/green, green

White/brown, brown


6. Capa física


CABLES PARA BUSES DE CAMPO

Foundation Fieldbus

Profibus

Devicenet

AS-Interface


6. Capa física


CABLES PARA BUSES - CONECTORES

Ethernet industrialProfibus

PROFINET

Foundation Fieldbus Devicenet


6. Capa física


MEDIOS DE TRANSMISIÓN UTLIZADOS EN BUSES DE CAMPO

Slide 55


6. Capa física

Modos de transmisión

Dependiendo del flujo de información entre el emisor y el receptor la transmisión es:

Simplex: Comunicación unidireccional

Half-duplex: Bilateral no simultánea

Full-duplex: Bilateral simultánea


6. Capa física

Modos de transmisión

La comunicación entre equipos se puede realizar de dos maneras:

Síncrona: Todo el mensaje o trama de

datos se transmite como una cadena de

bits contiguos, y el receptor debe

mantener la sincronía en cada bit hasta el

final de la trama.

Asíncrona: Los relojes son

independientes y el receptor se

resincroniza al principio de cada

carácter recibido.


6. Capa física

Sincronización de trama

En la sincronización de trama; el receptor debe saber cuándo comienza y termina la

trama, compuesta por una serie de caracteres consecutivos.

Para ello, es habitual utilizar un carácter de inicio de trama STX que indique dónde

comienza el bloque, y un carácter de fin ETX para delimitar el final.

Trama de Modbus ASCII


Los errores en la transmisión se detectan

utilizando uno o varios bis de paridad. Existen

cuatro tipos de control de paridad:

Par (Even): El número de bits de datos a ‘1’

lógico más el bit de paridad debe ser par.

Impar (Odd): El número de bits de datos a

‘1’ lógico más el bit de paridad debe ser

impar.

Marca (Mark): El bit de paridad siempre

vale ‘1’.

Espacio: El bit de paridad siempre vale ‘0’.

Paridad par

6. Capa física

Control de paridad


6. Capa física

Normas de interfaz

NORMAS DE INTERFAZ

Conjunto de especificaciones que describen cómo debe ser la

interconexión de equipos para el intercambio de datos obtenidas por

comités de estandarización (EIA, ISO, etc..). Las normas incluyen

especificaciones:

Mecánicas: Cables y conectores.

Eléctricas: Codificación, niveles de voltaje y corriente.

Funcionales: Serial, paralelo, half-duplex, full‐duplex, síncrona o

asíncrona.

Slide 60


6. Capa física

Normas de interfaz

NORMA DE INTERFAZ RS-232 C

Definida originalmente para conectar un equipo terminal de

datos (DTE) p.e. un PC a un equipo de comunicación de

datos (DCE), típicamente un Módem.

Actualmente se utiliza para conectar PLCs, instrumentos y

periféricos al PC.

Slide 61


6. Capa física

Normas de interfaz

NORMA RS-232 – ESPECIFICACIONES MECÁNICAS

Slide 62


6. Capa física

Normas de interfaz

Slide 63

RS-232 – ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS

Los dispositivos de salida deben poder sostener un

cortocircuito entre sus terminales con una corriente de

0.5 A máx.

Se define una señal de MARCA o ”1” lógico si su tensión

es < -3 Volt respecto de masa.

Se define una señal de ESPACIO o ”0” lógico si su

tensión es > +3 Volt respecto de masa. La región entre -3

y +3 Volt es indefinida.

Las tensiones están referenciadas a tierra (tensión

simple).

Las conexiones son punto a punto, no permite

configuraciones multipunto.


6. Capa física

Normas de interfaz

En transmisión asíncrona para cada carácter se envía:

1 bit de inicio o arranque, representado por un 0 lógico.

7 u 8 bits de datos, comenzando por el bit de menor peso hasta el de mayor peso.

0 o 1 bit de paridad para control de errores. La paridad puede ser de tres tipos:

o Marca: el bit siempre está a 1.

o Espacio: el bit siempre está a 0.

o Par: el número total de 1’s es par (incluy. Bit de paridad)

o Impar: el número total de 1´s es impar (inc. Bit de paridad)

1, 1.5 o 2 bits de parada, representado por un 1 lógico.

Slide 64

NORMA RS-232 – ESPECIFICACIONES FUNCIONALES


6. Capa física

Normas de interfaz

Slide 65

NORMA RS-232 – ESPECIFICACIONES FUNCIONALES

Señal del carácter ‘A’ (41H) enviado a través de RS-232


6. Capa física

Normas de interfaz

Las principales limitaciones de EIA/TIA 232 son:

La longitud del cable: A medida que aumenta la

longitud, aumenta la capacitancia del cable y la línea

es un filtro pasabajo. Esto significa pérdida de flancos,

bit de inicio, parada, etc..

Las perturbaciones eléctricas: Debido a que las

tensiones están referenciadas con respecto a tierra es

muy susceptible al ruido eléctrico en modo común.

La velocidad de transmisión: Implica acortar la

duración del bit y como consecuencia menor tolerancia

a la deformación de la onda y al ruido en la línea.

Slide 66

NORMA RS-232 – LIMITACIONES


6. Capa física

Normas de interfaz

Slide 67

NORMA RS-232 – CONEXIONES

NULL-MODEM


6. Capa física

Normas de interfaz

Slide 68

NORMA RS-232 – CONEXIONES

DTE – DCE (STRAIGHT CABLE)


6. Capa física

Normas de interfaz

La norma TIA/EIA-485, conocida como RS485, describe una interfaz de comunicación que utiliza la

transmisión de datos balanceada en uno o dos pares de cables para establecer la comunicación hasta 32

dispositivos.

Características:

Utiliza transmisión diferencial balanceada.

Permite conexión multipunto

Alimentación única de +5V.

Hasta 32 estaciones.

Velocidad máxima de 10 Mbps ( a 12 m)

Longitud máxima de alcance de 1.200 m (a 100 Kbps)

Rango de bus de ‐7V a +12V

Slide 69

NORMA RS-485


6. Capa física

Normas de interfaz

Los transmisores RS485 ponen a disposición bajo carga un nivel de salida > ±2V entre las dos salidas; los

módulos de recepción reconocen el nivel de ±200mV como señal válida.

Slide 70

NORMA RS-485 NIVELES DE SEÑAL

Mark

(1)

Positive Voltages

(B-A > +200 mV)

Space

(0)

negative voltages

(B-A < -200 mV)

1

0RT

‘1’

+1.5

-1.5

-6

+6

‘0’

VBA Transmisor

B

A

C

VBA

‘1’

‘0’

-6V

+6V

+200mV

-200mV

B

A

C

Receptor


6. Capa física

Normas de interfaz

Slide 71

NORMAS RS-485 y RS-232 NIVELES DE SEÑAL


6. Capa física

Normas de interfaz

NORMA RS-485 RESISTENCIAS DE TERMINACIÓN

La teoría de las comunicaciones establece que una línea de transmisión debe terminarse con una

impedancia igual a la impedancia característica de la línea. Una terminación adecuada atenúa las

reflexiones de señal que degradan los datos transmitidos debido al aumento de la longitud

máxima permitido por cable y/o la velocidad de transmisión.

Slide 72

También reducen la sensibilidad al ruido eléctrico debido a la impedancia más baja.

El valor de cada resistencia de terminación debe ser igual a la impedancia del cable (normalmente,

120 ohmios para pares trenzados).


6. Capa física

Normas de interfaz

NORMA RS-485 CONEXIÓN DE LOS TERMINADORES


6. Capa física

Normas de interfaz

CUADRO COMPARATIVO

Slide 74

RS232 RS423 RS422 RS485

Differential no no yes yes

Max number of driversMax number of receivers

11

110

110

3232

Modes of operationhalf duplexfull duplex

half duplex half duplex half duplex

Network topology point-to-point multidrop multidrop multipoint

Max distance (acc. standard)

15 m 1200 m 1200 m 1200 m

Max speed at 12 mMax speed at 1200 m

20 kbs(1 kbs)

100 kbs1 kbs

10 Mbs100 kbs

35 Mbs100 kbs

Max slew rate 30 V/μs adjustable n/a n/a

Receiver input resistance 3..7 kΩ ≧ 4 kΩ ≧ 4 kΩ ≧ 12 kΩ

Driver load impedance 3..7 kΩ ≧ 450 Ω 100 Ω 54 Ω

Receiver input sensitivity ±3 V ±200 mV ±200 mV ±200 mV

Receiver input range ±15 V ±12 V ±10 V –7..12 V

Max driver output voltage ±25 V ±6 V ±6 V –7..12 V

Min driver output voltage (with load)

±5 V ±3.6 V ±2.0 V ±1.5 V


6. Capa física

Normas de interfaz

Cuando se usan cables simétricos, especialmente cuando no sabe su impedancia, el

valor de los terminadores se seleccionan de forma empírica. Para ello, se debe

instalar el osciloscopio en el segmento medio de la red. Al controlar la forma de pulsos

rectangulares transmitidos por uno de los conductores se puede seleccionar la

resistencia terminal

Red inconsistente RS-485 (sin el

terminador) y su forma de onda

resultante (izquierda) comparado con la

señal recibida en una red correctamente

terminada (derecha)

Instrumento conectado en

una derivación de 3m a un

segmento de la red RS-485

Terminador se ha

instalado en la mitad

del segmento de la

red RS-485

NORMA RS-485 – COMISIONAMIENTO


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1 Modulo Redes-Esp Automatizacion 2014

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