03 abril 2013

Comunicaciones con autómatas programables en un sistema de control de procesos (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE


Modos de señalización

La transferencia de datos sobre un medio de transmisión ocurre en uno de dos nodos:

La señalización de banda base es la transmisión de la señal digital en su frecuencia original, sin modulación. Una cadena de 1s y 0s resultará en una señal DC así que esto se conoce como señalización DC. Esto comúnmente se usa en redes de área local.

La capacidad y el efecto inductivo de conductor o cable, da como resultado la distorsión de la señal. Esta distorsión depende de la longitud en el medio de transmisión y la frecuencia. La señalización de la banda base es conveniente solamente para transmisión local para distancias típicas inferiores a 1 km. La distancia máxima actual depende de la tasa de transmisión para una línea de transmisión dada a una potencia dada de un transmisor. Éste es el método más común para señalar en sistemas PLC con distancias que raramente exceden estos valores.

Las líneas alquiladas o switches de los portadores públicos, redes telefónicas, no son generalmente convenientes para transmisión de banda base. Las señales en estas líneas son amplificadas por regeneradores que no pasan señales DC. Adicionalmente, estas líneas portadoras son a menudo cargadas con una inductancia para reducir la distorsión de señales analógicas.

La transmisión de banda ancha usa las señales digitales para modular una señal transportadora usando un método de modulación. Esta técnica debe usarse para redes que usan líneas de grado voz que generalmente tienen un ancho de banda de 300 – 3000 Hertz.

Métodos de modulación

  • Modulación de amplitud: Dos diferentes amplitudes de un transportador, por ejemplo 1500 Hz se usan para representar 1 y 0.
  •  Modulación de la frecuencia. También se denomina frequency shift keying (FSK). Un 0 y un 1 se presentan por dos diferentes frecuencias transportadoras. Es el método más común de modulación para módems de líneas telefónicas.
  • Modulación de fase: Hay dos tipos diferentes de modulación de fase.
Protocolos

Los protocolos de un sistema de comunicación se definen como la especificación para mensajes de código intercambiados entre dos procesos de comunicaciones.

Un protocolo de comunicación de datos típicamente tendrá tres fases: establecimiento, transferencia de mensaje y terminación. La transferencia de mensaje normalmente contiene la longitud de datos que se están transfiriendo, los datos en sí mismos y cierta información de control del error. En un sistema de red, la dirección del nodo al que los datos se envían también se necesita.

La industria de PLC, incluso actualmente, es notorio por su desarrollo de protocolos. Cada PLC en el mercado tiene sus protocolos de transferencia para transferencia de datos entre dos máquinas similares, pero no dos PLCs suministrados por diferentes fabricantes.

Estándares de interface

En el curso del tiempo ciertos estándares han sido generados por la industria para hacer comunicación entre sistemas de dos fabricantes diferentes más simple. Estos estándar típicamente definen el medio de comunicación, voltajes de transmisión, velocidad de comunicación, (ratio de baud), y máxima distancia a veces están relacionadas con la velocidad.

El primer estándar real fue RS232. Éste fue escrito por la Electronic Industries Association (EIA)  en USA y es bastante complejo, incluyendo la definición de 22 terminaciones entre las dos interfaces. Hoy por supuesto, poca gente usa más de cuatro hilos y una pantalla para comunicación RS232, usando un subconjunto del original, RS232C. La mayoría, si no todos, los PLCs hoy tienen una interface RS232, por ejemplo:

AEG Modicon – Modbus
Allen Bradley – Data Highway
Siemens – 3964R (CP525)

Algunos protocolos RS232 hoy permiten el direccionamiento de nodos, proporcionando así la interface para la comunicación de red desde la interface R5232 estándar.  La principal ventaja de esto es el coste ya que la interface RS232 es muy simple y barata, además por supuesto el hecho de que la mayoría de los PCs, que se usan más y más en los sistemas de automatización hoy en día, tienen al menos una interface (serie) PS232 como estándar.

RS232, tiene algunas limitaciones. Distanciase superiores a, un máximo de 16 m por definición (sin módems) es un problema principal, y la velocidad máxima es de 19200 bit (baud). Esto llevó al desarrollo de varios otros estándar de interface, el más común en la industria de PLC es RS485, IEEE 802.3 (CSMA/CD) e IEEE 802,4 (token bus).

Estandarización OSI

La interconexión del sistema abierto, modelo de siete capas u OSI, está llegando a ser el modelo estándar para definición de comunicaciones. Mientras que RS232 e IEEE 802 por ejemplo son estándares de interface, el modelo OSI es un intento de establecer estándares para toda la estructura de comunicaciones. En este modelo, los estándares de interface llegan a ser parte de la capa 1, la capa física.

Una introducción a MAP

A principio de los 70, general Motors en USA estimó que alrededor del 50 % de os costes de automatización en sus plantas se debían a las funciones de comunicaciones, y la falta continua de estándares bien definidos fue visto simplemente como añadir costes. Esto llevó en noviembre de 1980 al establecimiento del MAP (manufacturing automation protocol).

El concepto de MAP fue realmente diseñado para comunicaciones inter-computer, es decir, en grandes datos de volúmenes y transferencia de archivos. En el PLC, se requiere en tiempo real el nivel de control de la célula, control y transferencia de datos Esto lleva inicialmente al concepto de Mini MAP. Mini MAP es completamente compatible con non-MAP y está diseñado para interconectar dispositivos de bajo coste vía red de tiempo crítico que puede en último término ser conectada a un cableado vertebral de la banda del transportador.

Ver 3ª PARTE
Publicar un comentario en la entrada