Presentación de PowerPoint · Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial ....
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Comunicaciones Industriales
I.E.S. HIMILCE – LINARES - Departamento de Electricidad-Electrónica
Profesor: José María Hurtado Torres
TEMA 1
DEFINICIONES
Actividad asociada con el intercambio de información. Deriva del latín
communicare, que significa hacerlo común, compartir, dar a conocer.
Actividad de comunicación a distancia. Deriva del griego tele que significa lejos,
a distancia, y de comunicación.
Disciplina que trata la transmisión y recepción de información que se desee
comunicar a cierta distancia (datos, sonidos, imágenes,etc.).
Disciplina o campo de la técnica que estudia la transmisión y recepción de
información (telecomunicaciones) y el tratamiento de dicha información
(informática).
Comunicación
Telecomunicación
Telecomunicaciones
Teleinformática o
Telemática
Disciplina o campo de las telecomunicaciones dedicada al estudio del
intercambio de información (datos) entre equipos y dispositivos utilizados para
las tareas de control de productos y procesos industriales.
Comunicaciones
Industriales
APLICACIÓN DEL COMPUTADOR A
LAS TAREAS DE CONTROL Y
GESTIÓN DE LA PRODUCCIÓN
EVOLUCIÓN DE LAS
COMUNICACIONES
DIGITALES
COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Funciones básicas:
Tareas de control y gestión de la producción.
Intercambio y transferencia de datos entre equipos.
Control de las comunicaciones digitales.
Coordinación y control de la producción.
Monitorización de los procesos.
Control distribuido. Etc.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
El sistema CIM podemos definirlo como un sistema de fabricación que pretende la integración e interrelación de todas las áreas de una empresa, mediante la aplicación de las últimas tecnologías informáticas y de comunicaciones. Este sistema pretende la integración de las técnicas CAE, CAD y CAM, sin olvidar otro aspectos como la comercialización, la distribución, servicio, control de calidad, etc.
Servicio
Diseño Proceso
Descentralizado Fabricación
Logistica
AYER
Sistema de fabricación integral Sistema de fabricación tradicional
Total integración de todas las áreas
de la empresa
HOY
Control de calidad Planificación
Almacenamiento Inventario Ventas
El Sistema CIM (Computer Integrated Manufacturing)
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Objetivos del sistema CIM Tecnologías aplicadas en el entorno CIM:
Instalaciones flexibles.
Generación de diseños y proyectos integrada.
Gestión y control de compras optimizada.
Gestión y control total de la calidad.
Rápidos y sencillos cambios en la producción.
Aumento de la productividad.
Gestión actualizada de almacenamiento.
Distribución óptima de tareas.
Reducción de costes.
Centralización de la información.
Gestión y control total de los procesos.
Procesos de fabricación integrados.
Distribución de procesos jerarquizada.
Reducción de actuaciones en mantenimiento.
Fabricación asistida por ordenador (CAM).
Sistemas de supervisión y control de la fabricación.
Mecánica, Electricidad y Electrónica.
Instalaciones industriales de todo tipo.
Diseño asistido por ordenador (CAD).
Control numérico (CNC) y Robótica.
Ingeniería asistida por ordenador (CAE).
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Planificación, gestión de recursos, I+D, estudio de costes, gestión
administrativa, compras, ventas, comercialización, coordinación,
productividad, planificación, etc.
Gestión de fábrica y administración de recursos: Control de datos,
gestión del mantenimiento, inventario, ingenierías, etc.
Control y supervisión de niveles inferiores, coordinación
de celdas de fabricación, transportes, control de líneas de
fabricación, control de calidad, ensamblado, etc.
Coordinación y control de elementos de los niveles
inferiores. Celdas de fabricación.
Mando y control de máquinas, control nivel
inferior, información para niveles superiores.
Obtención de datos A/D para niveles
superiores. Dispositivos de campo:
sensores y actuadores.
Pirámide CIM
ÁREA
FÁBRICA
ESTACIÓN
CELDA
MÁQUINA
EMPRESA
Niveles
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Planta
Célula
Campo
Fabrica
Pirámide CIM. Niveles para automatización.
Ordenadores, Servidores, redes LAN/WAN, Internet Gran volumen de datos. Velocidad de respuesta pequeña. Ethernet.
PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Velocidad de respuesta Grande.
PLCs, PC, HMI, sensores, actuadores. Buses de campo y de dispositivos. Volumen pequeño de datos. Respuesta instantánea.
Proceso
PCs, Servidores, redes LAN, Internet. Gran volumen de datos. Velocidad de respuesta mediana. LAN Industrial (PROFINET), Ethernet y Sistemas SCADA
PLCs gama alta, PCs, CNC, Robots, HMI, Scada. LAN Industrial (profinet). Buses de campo. Volumen medio de datos. Velocidad de respuesta Alta.
Red de Datos
Red de Control
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Comunicaciones de factoría, factoría-celdas y otras redes
CNC DCS
Drive
M
I/O Sensor
Trans- mitter
Field device
PLC
NIVEL DE CAMPO
NIVEL DE CELDA
NIVEL DE FABRICA
Otras redes, Internet
Gestión de producción
Supervisión y Control
de procesos.
Comunicaciones de celda, celda-factoría. Controladores.
Comunicaciones de campo: sensores y actuadores
Intercomunicación.
Supervisión. Control.
Manipuladores, Robots, CNC,
Grupos de máquinas. PLC’s.
Máquina aislada. Control
y Coordinación.
Sensores, Actuadores,
PLC’s.
RED DE DATOS
RED DE CONTROLADORES
BUS DE CAMPO
Pirámide CIM. Niveles de comunicación industrial.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Tipos: Redes LAN y WAN Ethernet, Ethernet industrial, PROFINET
Equipos: Ordenadores, PLC, Servidores, etc.
Tipos: CompoBus D, Profibus, Interbus-S, WorldFip, ModCon, Profinet, Modbus.
Equipos: PC, PLC, Máquinas, Tarjetas, panales HMI y
SCADA, Robots, CNC, Instrumentación, etc.
BUSES DE DISPOSITIVO
BUSES DE CAMPO
REDES INDUSTRIALES
Intercomunicación.
Supervisión. Control.
Simplificación de cableado.
Conexión de Sensores y
Actuadores
Ofimática. Gestión de
producción y Procesos.
Supervisión y Control
Tipos: CompoBus-S, AS-Interface, DeviceNet , CANopen, Profibus DP, InterBus-S
Equipos: PLC, HMI, Sensores, Actuadores, accionamientos.
Redes y Buses industriales
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Redes y Buses industriales. Posicionamiento.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Redes y Buses industriales. Comparativa.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Redes y Buses industriales de SIEMENS.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Redes y Buses industriales de SIEMENS.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
S7-300
S7-1200
S7-400
S7-200
PLC Logo
HMI PC card
Panorámica EQUIPOS SIEMENS.
S7-1500
S5-95U
KTP-600
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
CPM2A de Omron
CQM de Omron
TSX17 de telemecanique
PLC09 de Schneider
Panorámica PLCs otros fabricantes.
CP1H de Omron
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Elementos necesarios para la comunicación
Suministro y recepción de la información. En comunicaciones electrónicas son los equipos emisores y receptores de la señal.
Emisor/receptor
Medio o soporte físico capaz de propagar la información. En las comunicaciones electrónicas se utilizan medios capaces de propagar señales eléctricas (cable, aire, fibra óptica, infrarrojos, etc.).
Canal de comunicación
Contienen la Información que se transfieren entre emisor y receptor (sonidos, datos, imágenes, etc.)
Mensajes
Conjunto de normas y reglas comunes que posibiliten la comunicación. Protocolo
Lenguaje común utilizado en la comunicación. Código
El transmisor, el medio y el receptor constituyen el sistema de transmisión.
1. Fuente de información. Donde se genera la información y se transforma en mensaje.
2. Transductor (de entrada). Convierte el mensaje en una señal eléctrica (voltaje o corriente).
3. Transmisor. Adapta la señal de entrada al medio de transmisión (cable, aire, F.O., etc.)
4. Medio. Medio físico que une el transmisor con el receptor. La señal toma la forma de ondas electromagnéticas, las cuales se deterioran debido al ruido, distorsión y atenuación.
5. Receptor. Recupera la señal del medio y realiza las operaciones inversas del transmisor.
6. Transductor (de salida). Convierte la señal de salida en un mensaje para el destinatario.
7. Destinatario. Destinatario de la información.
Sistemas electrónicos de comunicación
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Sistema telemático simplificado
Equipos terminales de datos (DTE, Data Terminal Equipment): Equipos emisores o receptores de
datos y que realizan el control de la transmisión (control de errores, codificación, etc.). En este apartado
se encuentran los PCs, PLCs, HMI, Sistemas Scada, etc.
Equipos de comunicación de datos (DCE, Data Communications Equipment): Equipos hardware
que tratan la señal de los DTE para realizar la adecuación de la señal y la coordinación de la
comunicación a través del medio físico. Son dispositivos interface como los modem, tarjetas de red,
switch, hardware E/S, pararelas, router, adaptadores de norma, etc.).
Línea de transmisión (LT, Transmisión Line): Soporte o medio físico que une a los DCE. Este
puede ser guiado o no guiado: (cable, F.O, infrarrojos, radiofrecuencia, etc.)
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Dudas y cuestiones que se plantean:
¿Qué informaciones se intercambiarán ?
¿ Qué modo de comunicación utilizaremos?
¿Cómo se gestionará dicha información ?
¿Qué lenguaje utilizaremos?
¿Quién y cómo comienza el diálogo?
¿Cómo realizar el intercambio de información ?
¿Qué elementos utilizaremos?
¿ Qué formato de señal utilizaremos ?
¿Quién puede transmitir en cada momento?
¿Cómo empezará y terminará la comunicación?
¿Qué medio físico utilizaremos?
¿Qué problemas nos encontraremos?
¿Qué normativas utilizaremos?
Etc.
Señales: tipos y características.
Medios de transmisión. Características.
Perturbaciones en la transmisión.
Métodos de transmisión de las señales.
Modos de comunicación.
Modos de sincronización.
Métodos de detección de errores.
Parámetros de la transmisión de datos.
Tipos de redes de comunicación.
Estructura de las Redes de comunicación.
Normativa de las comunicaciones.
Etc.
Temas que hay que abordar:
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
Normas que afectan a las comunicaciones industriales
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
El modelo OSI El Modelo OSI (Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos), creado por la ISO,
es un estándar formado por 7 capas, y define las fases por las que deben pasar los datos para
viajar de un dispositivo a otro en una red de comunicaciones.
Funcionamiento del modelo OSI: Queremos enviar un fichero «datos» desde el equipo «Transmisión» al equipo «Recepción». El fichero «datos» entra en la capa de «Aplicación», donde se añade la cabecera y aumenta el tamaño; a continuación pasa a la capa de «Presentación» y se añade otra cabecera más, y así sucesivamente hasta la capa «Físico», que conecta con el equipo «Recepción». El fichero «datos» es ahora bastante más grande. Ahora el fichero «datos» entra al equipo «Recepción» por la capa «Físico» y se suprime la cabecera correspondiente a esa capa; a continuación, en la capa de «Enlace» se suprime su cabecera, y así hasta la capa de «Aplicación», en que el fichero «datos» llega al usuario final.
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
El modelo OSI. Niveles o Capas
Nivel 1. FÍSICA: Se encarga de la transmisión de bit de datos al canal de comunicación. Define los niveles de la señal eléctrica según la norma utilizada. Adecúa la señal al medio utilizado (cable, FO, radiofrecuencia, etc.). Codificación y decodificación de datos. Controla la velocidad de transmisión.
Nivel 2. ENLACE: Estructuración del paquete o trama de datos y envío a la capa Física. Control y detección de errores. Control de acceso al medio.
Nivel 3. RED: Interviene en el direccionamiento de paquetes de datos cuando hay varias redes. Protocolos IP en Ethernet. Buses de campo y Profinet.
Nivel 4. TRANSPORTE: División de los datos en paquetes de envío. Protocolos TCP en Ethernet.
Nivel 5. SESIÓN: Para el control del inicio y finalización de la conexión.
Nivel 6. PRESENTACIÓN: Representación y encriptación de los datos.
Nivel 7. APLICACIÓN: Utilización de los datos.
FLU
JO D
E D
ATO
S -
RED
ES
AP
LIC
AC
ION
ES -
PR
OTO
CO
LOS
TEMA 1. Introducción a los Sistemas de Comunicación Industrial
ÁR
EA D
E A
CTU
AC
IÓN
DE
LOS
BU
SES
DE
CA
MP
O