LAS REDES INDUSTRIALES

I. INTRODUCCION

Alrededor de 1985 las redes se hicieron tan grandes y complejas que el control volvió a los departamentos de informática. En la actualidad las redes no son elementos simples y fáciles. A menudo se llegan a extender fuera de la oficina local, abarcan el entorno de una ciudad o uno mayor y necesitan entonces expertos que puedan tratar los problemas derivados de las comunicaciones telefónicas, con microondas o vía satélite.

Concepto De Una Red

La más simple de las redes conecta dos computadoras, permitiéndoles compartir archivos e impresos. Una red mucho más compleja conecta todas las computadoras de una empresa o compañía en el mundo. Para compartir impresoras basta con un conmutador, pero si se desea compartir eficientemente archivos y ejecutar aplicaciones de red, hace falta tarjetas de interfaz de red (NIC, NetWare Interface Cards) y cables para conectar los sistemas. Aunque se puede utilizar diversos sistemas de interconexión vía los puertos series y paralelos, estos sistemas baratos no ofrecen la velocidad e integridad que necesita un sistema operativo de red seguro y con altas prestaciones que permita manejar muchos usuarios y recursos.

II. PRINCIPALES TOPOLOGÍAS

En la industria, el uso de computadoras aplicadas al control automático evolucionó desde un único computador supervisando algunos controladores analógicos a complejos sistemas que interrelacionan múltiples procesadores. Estos procesadores comprenden controladores PID de lazo simple y multilazo, estaciones de operación, PLC's, transmisores inteligentes, etc. Integrados en una o varias redes de datos en tiempo real, también denominadas redes de control de procesos.

Por otra parte, las plantas industriales cuentan en muchos casos con sistemas de computadoras a fin de satisfacer sus necesidades

administrativas y gerenciales. Llamamos red administrativa a este sistema. Surge entonces la idea de integrar no solamente los equipos digitales de control de procesos entre sí sino también la integración de éstos con la red administrativa. Se presentarán aquí los conceptos básicos de redes, para comprender mejor el problema de las comunicaciones digitales en relación a las dos áreas mencionadas.

La Estructura De Redes Industriales

Una red de computadoras está formada por la interconexión de dos o más dispositivos a través de un medio de transmisión y que pueden intercambiar información entre sí. En el caso de un bus de campo (fieldbus), es decir una red que interconecta instrumentación a nivel de campo, el medio de transmisión es por lo común cables, pero también esto es posible con fibra óptica y telecomunicación. La elección del medio de transmisión es a menudo dependiente de la interfaz y la velocidad requerida.

La topología de redes describe el modo en que varios dispositivos en una red son interconectados. Existen varias topologías que difieren de acuerdo a tres criterios: disponibilidad, redundancia o expansibilidad. Las topologías básicas son los arreglos de estrella, anillo y bus.

Estructura En Estrella

Toda la información es canalizada a través de un nodo central como lo es una computadora central. Cada dispositivo es servido por su propia conexión. 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. Adicionalmente, las líneas pueden ser conmutadas a encendidas o apagadas durante la operación normal.

Figura 1.1 Ejemplo de Topología en Estrella

Por otro lado, el dispositivo en el nodo central debe actuar en forma extremadamente confiable. Si fallase o se sobrecargase debido a las excesivas transacciones de trasferencias de datos, todo el sistema se viene abajo. En adición, desde que los cables corren hacia un punto central, se deben tener adecuados sistemas de enlace.

Estructura En Anillo

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. Teóricamente no existe límite para el número de dispositivos permitidos. La falla de un dispositivo es normalmente suficiente para interrumpir el anillo y detener todas las comunicaciones. Para evitar esto, se incorporan interruptores de bypass que automáticamente conmutan cuando un dispositivo falla. Esto también permite a los dispositivos ser añadidos o removidos sin interrumpir la operación normal. Una variación de la estructura en anillo es la conocida como token ring

Figura 1.2 Ejemplo de Topología en anillo

Estructura En Bus

Todos los dispositivos son conectados a una misma línea de datos, llamada bus, a través de la cual es pasada la información. Un bus con ramas se dice que tiene una estructura en árbol. La información llega al receptor sin la ayuda de ningún otro dispositivo; en efecto, en contraste a una estructura en anillo, las estaciones individuales son pasivas. Si se añade un dispositivo al bus, no se requieren interfaces adicionales en las estaciones existentes. Así, el problema de un número limitado de participantes relacionados con la estructura en estrella no aparece. La cantidad de cableado necesario es pequeño y se pueden agregar nuevos dispositivos sin problema. Una estructura en bus puede permitir comunicación cruzada entre cualquiera de los dispositivos conectados. Desde que todos se conectan a un cable común, la transmisión debe ser estrictamente regulada.

Figura 1.3 Ejemplo de Topología en Bus

A continuación se tiene un cuadro comparativo.

Característica Estrella Anillo BUSDisponibilidad Control centralizado,

acceso regulado por una inteligencia central

Tiene control descentralizado, el acceso es pasado de dispositivo adispositivo

Son posibles tanto un control centralizado o descentralizado

Redundancia Si la inteligencia central falla, la red falla. No son críticas líneas individuales

Si la línea falla, la red falla. Se hacen necesario colocar interruptores debypass si la falla del dispositivo no afecta la función de la red

Depende del modo de control de bus que se adopte. Para control centralizado es estrella, para controldescentralizado, anillo

Expandibilidad Limitado al número de conexiones alcontrolador central

Ilimitado; sin embargo, el tiempo de rotación token,fija un límite práctico pues gobierna el tiempo de respuesta

Ilimitado, sin embargo, el tiempo de encuesta (polling) de todos los dispositivos es un límite práctico

Requerimientos de cables

Cable apantallado La línea debe estar libre de cualquier interferencia; se

La línea debe estar libre de cualquier

usa cable coaxial u otro cable confiable

interferencia; se usa cable apantallado u otro cable confiable

Requerimientos deinterfaz

Suficiente RS-232C La interfaz debe proveer unatransmisión inmune a las interferencias

La interfaz debeproveer una transmisión inmune a las interferencias

Topologías híbridas.Son las más frecuentes y se derivan de la unión de topologías "puras":

estrella-estrella, bus-estrella, etc.

III. COMPONENTES DE UNA RED

Los componentes de una red tienen funciones específicas y se utilizan dependiendo de las características físicas (hardware) que tienen.

Para elegirlos se requiere considerar las necesidades y los recursos económicos de quien se desea conectar a la red, por eso deben conocerse las características técnicas de cada componente de red.

a) Servidor Son computadoras que controlan las redes y se encargan de permitir o no

el acceso de los usuarios a los recursos, también controlan los permisos que determinan si un nodo puede o no pertenecen a la red.La finalidad de los servidores es controlar el funcionamiento de una red y los servicios que realice cada una de estas computadoras dependerán del diseño de la red.

b) Estación De Trabajo Es el nombre que reciben las computadoras conectadas a una red, pero

que no pueden controlarla, ni alguno de sus nodos o recursos de la misma.Cualquier computadora puede ser una estación de trabajo, siempre que está conectada y se comunique a la red.

c) Nodos De Red Un nodo de red es cualquier elemento que se encuentre conectado y

comunicado en una red; los dispositivos periféricos que se conectan a una computadora se convierten en nodos si están conectados a la red y pueden compartir sus servicios para ser utilizados por los usuarios, como impresoras, carpetas.

d) Tarjeta De Red Son tarjetas de circuito integrados que se insertan en unos órganos de

expansión de la tarjeta madre y cuya función es recibir el cable que conecta a la computadora con una red informática; así todas las computadoras de red podrán intercambiar información.Las tarjetas de red se encargan de recibir la información que un usuario desea enviar a través de la red a uno de los nodos de esta y la convierte en un paquete, luego envía la información a través de un cable que se conecta a la tarjeta.

e) Medios De Transmisión Estos elementos hacen posible la comunicación entre dos computadoras, son cables que se conectan a las computadoras y a través de estos viaja la información. Los cables son un componente básico en la comunicación entre computadoras. Existen diferentes tipos de cables y su selección depende de las necesidades de la comunicación de red.

f) Conectores

Los conectores son adiamientos con los que los cables se conectan a las tarjetas de red ubicadas en los nodos.La función de los conectores es muy importante, ya que sin ellos es imposible utilizar los cables para conectar un nodo a la red.Cada medio de transmisión tiene sus conectores correspondientes y gracias a ellos se logra recibir o transmitir la información con las características que permiten los cables.

g) USB (Bus Universal Serie)

Permite conectar y desconectar los periféricos mientras la computadora esta encendida, sin afectar a otros periféricos que estén en funcionamiento. Cuando se conecta el nuevo dispositivo USB el sistema operativo se encarga de buscar controladores necesarios sin necesidad que lo haga el usuario.

h) Concentradores Ruteadores

Son dispositivos utilizados para recibir los cables correspondientes a cada uno de los nodos de una red y realizar una conexión de tipo puto a punto.Los concentradores reciben la información que envía uno de los nodos y la reenvían a través de todos los cables que se encuentran conectados a este.Los rutearores reciben la información que envía uno de los nodos y detecta a cual va dirigida, para enviarla a través del cable correspondiente.

i) BRIDGES