Conectividad de LabVIEW con Redes IndustrialesIndustriales

Agenda

• Tres métodos para conectar LabVIEW a redes y

dispositivos industriales

• Conectividad a redes industriales basadas en

EthernetEthernet

E/S Digitales

OPC

3 Métodos para Conectar LabVIEW con Dispositivos Industriales

PLCs Dispositivos LabVIEW

Comunicaciones

Industriales

OPC

¿Qué es OPC?

• OLE para Control de

Procesos

• Especificación de

cliente/servidor para

compartir datos

PC basado en Windows

compartir datos

– Servidor específico del

dispositivo

– Cliente común

• Tecnología basada en

Windows

Servidores OPC para Hardware de Terceros

• NI OPC Servers permite la comunicación a

una gran variedad de PLCs – más de 100

controladores para tarjetas de comunicación

• Trabaja con el cliente OPC de LabVIEW DSC

• Versión de evaluación incluida con LabVIEW • Versión de evaluación incluida con LabVIEW

DSC

• Requiere de activación

Windows

Demostración: Conexión de LabVIEW a un PLC MicroLogix

Allen-BradleyMicroLogix PLC

Ethernet

Allen-Bradley DF1 OPC Server

LabVIEW DSCServidor OPC de NI

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

Comunicación via Modbus

• Protocolo de comunicación

a nivel aplicación que

proporciona una

comunicación cliente-

servidor entre dispositivos

• Soporte para Modbus Serial

(RTU y ASCII) y Modbus TCP

• Modbus maestro & Modbus

esclavoservidor entre dispositivos

conectados en diferentes

buses o redes

Opciones Modbus para LabVIEW

VI’s NI Modbus Servidor de E/S Modbus

Demostración: Conectividad a Modbuspor Servidores de I/O

• Comunicación nativa en LabVIEW

CANopenPROFIBUS DeviceNet

FOUNDATION Fieldbus Modbus ControlNet

EtherNetIP Serial Y más…

Comunicaciones Industriales

– Modbus TCP y Serial

– Tarjetas de comunicación

• Gateways

Compatibilidad en Plataformas de CómputoProtocolo PXI PCI CompactRIO PCMCIA USB

CANopen ● ● ○ ● ○

DeviceNet ● ● ●

EtherCAT ● ●

EtherNet/IP ● ● ●

FOUNDATION ● ● ●FOUNDATION

Fieldbus

● ● ●

Modbus Serial y

TCP

● ● ●

PROFIBUS ● ● ●

Conexión a Través de “Gateways” de Terceros – Modbus

• Gran variedad de protocolos de comunicación

• Soportado por todos los PACs LabVIEW Real-Time

• No apto para aplicaciones determinísticas

Modbus TCP

PROFIBUSDeviceNetEthernet/IPControlNet

CONECTIVIDAD A REDES INDUSTRIALES ETHERNET

¿Porqué Protocolos Basados en Ethernet?

Modbus TCP/IP

PROFInetPROFIBUS

DeviceNet EtherNet/IP

Modbus

CANopen EtherCAT

Protocolos Industriales Tradicionales

PROFInetPROFIBUS

Capa Física de Ethernet

Modelo OSI y Ethernet Industrial

7. Aplicación

6. Presentación

5. Sesión

Modbus TCP/IPEthernet/IP, PROFInet, yEtherCAT,

4. Transporte

3. Red

2. Enlace de Datos

1. Física

TCP & UDP

Ethernet

Protocolos Industriales Basados en Ethernet

• Modbus TCP/IP

• PROFINET

• EtherCAT

• Ethernet/IP• Ethernet/IP

Similitudes

• Reutiliza la capa 1 y 2 del modelo OSI

– ¿Qué pasa con las otras 5 capas?

• Define dispositivos maestro (scanner) y esclavo

(adaptador)(adaptador)

• Dirigidos a varios tipos de aplicaciones

– No Tiempo Real

– Tiempo Real

– Tiempo Real Estricto

Objetivos de Aplicación

• No Tiempo Real

– Utiliza TCP/IP o UDP/IP estándar

– Aplicación: PLC a HMI o PLC a SCADA

• Tiempo Real

– Proporciona mayor determinismo con hardware

comercialcomercial

– Aplicación: Datos de control

• Tiempo Real Estricto

– Agrega hardware especifico para proporcionar

determinismo

– Aplicación: Control de movimiento distribuido

¿Dónde se Ubican los Protocolos?

Modbus TCP/IP PROFINET (NRT)* Ethernet/IP

PROFINET (RT)** Ethernet/IP

EtherCAT PROFINET (IRT)** Ethernet/IP CIP Sync

**También PROFINET IO*También PROFINET CBA

Protocolos Industriales Basados en Ethernet

• Modbus TCP/IP

• PROFINET

• EtherCAT

• Ethernet/IP• Ethernet/IP

Descripción de Modbus TCP/IP

• Primer protocolo industrial en Ethernet (creado en 1999)

– Basado en Modbus desarrollado por Modicon en 1979

– Estándar Ethernet ampliamente adoptado y abierto

• Ventajas

– Utiliza Ethernet estándar (hardware y capa de transporte TCP/IP)– Utiliza Ethernet estándar (hardware y capa de transporte TCP/IP)

– Abierto y relativamente simple

• Desventajas

– No es un protocolo de tiempo real estricto

– No proporciona determinismo

Descripción de PROFINET

• Bus dominante de Siemens– Protocolo de aplicación que extiende PROFIBUS a Ethernet

– Administrado por PROFIBUS & PROFINET International (PI)

• Ventajas

– Soporte para tráfico Ethernet estándar y determinístico

– Usa IEEE-1588 y QoS para agregar determinismo

• Desventajas

– Se recomienda un switch administrado con QoS para RT/IRT

– Switch con ASIC especializado llamado ERTEC para aplicaciones

complicadas

• Modbus TCP/IP

• PROFINET

• EtherCAT

• Ethernet/IP

Protocolos Industriales Basados en Ethernet

• Ethernet/IP

Descripción de EtherCAT

• EtherCAT – “Ethernet Control Automation Technology”

– Administrado por EtherCAT Technology Group (ETG)

– Abierto y basado en estándares, i.e. IEC 61158

• Ventajas

– Protocolo industrial de tiempo real estricto– Protocolo industrial de tiempo real estricto

– Extremadamente eficiente

• Desventajas

– No esta diseñado para paquetes TCP/IP estándar

Chasis de Expansión NI 9144

FPGA Programable

$999E/S Distribuidas y Deterministas con Sincronización Estricta

Chasis Robusto de 8 Ranuras para

Módulos de la Serie C

2 Puertos paraConectar en Cascada

CompactRIO PXIControladorIndustrial

(TCP/IP)

Expansión de Sistemas con NI 9144

Computadora Maestra

Controlador Maestro de Tiempo Real

Chasis de Expansión NI 9144

(EtherCAT)

Chasis de CompactRIO

{

Experiencia en LabVIEW

Chasis de ExpansiónNI 9144

{

• Modbus TCP/IP

• PROFINET

• EtherCAT

• Ethernet/IP

Protocolos Industriales Basados en Ethernet

• Ethernet/IP

Descripción de EtherNet /IP

• Bus dominante para Rockwell Automation– Administrado por la Asociación de Vendedores de Dispositivos

Abiertos (ODVA)

– Extiende los conceptos de DeviceNET a Ethernet

• Ventajas• Ventajas

– Utiliza la capa de transporte de Ethernet (TCP y UDP)

• Desventajas

– Puede sobre-cargar las redes con mensajes UDP si no se

configura correctamente

VI’s EtherNet/IP para LabVIEW

• Proporciona VIs para comunicación a las etiquetas “Logix”

del PLC

– Lea y escriba directamente a etiquetas de PLC’s Allen Bradley

ControlLogix y CompactLogix

• Corre en LabVIEW para Windows y LabVIEW Real-Time • Corre en LabVIEW para Windows y LabVIEW Real-Time

(Pharlap y VxWorks)

• Mensajes explícitos

• Bueno para baja cantidad de

etiquetas

Comunicación de LabVIEW a PLC’s por Ethenet/IP

EtherNet/IP

Disponible para descarga desde NI Labs en ni.com/labs

VI’s EtherNet/IP para LabVIEW• Ventajas

– Método simple para comunicarse con PLCs Rockwell

– Comunicación iniciada por LabVIEW (no es necesario cambiar

código en el PLC)

– Bueno para comunicar bajos números de etiquetas

– Usa TCP/IP y no requiere de monitoreo de IGMP para prevenir

saturación de la redsaturación de la red

• Desventajas

– No recomendado para gran cantidad de etiquetas

• Empaquetado ineficiente de datos sobre Ethernet (comunicación más lenta)

• Mayor carga en el procesador del PLC

– Sólo se puede comunicar con PLC’s Logix de Rockwell

• No soporte para SLC, ni para terceros

¿Preguntas?