PDF de programación - Curso Redes

INDICE

1. Teoría Redes

2. Comunicación en ControlNet

3. Sistema de Cableado ControlNet

4. Comunicación en DeviceNet

5. Sistema de Cableado en DeviceNet

6. Aliementación de la Red DeviceNet

7. Módulo escáner 1771-SDN para PLC 5

8. Módulo escáner 1747-SDN para SLC 500

9. Módulo Interface 1756-DNB para ControlLogix

1. Teoría Redes

 Departemento de Capacitación

CAPÍTULO 1

Teoría Redes

1.1
1.2

1.3

1.4

Introducción
1-3
Redes de Información
1-5
Ethernet.........................................................................................................
1-5
Redes de Control
1-9
Data-Highway................................................................................................
1-9
ControlNet…………….…………………………………………………… 1-11
Redes de Dispositivos
1-14
DeviceNet…………….…………………………………………………… 1-15

Curso Redes Control Net - Device Net - Teoria de Redes

1.1. Introducción

Departemento de Capacitación

Un sistema automatizado se define como una secuencia programada de
procesos. Un sistema automatizado es el funcionamiento automático de
máquinas y plantas de fabricación.

Los primeros sistemas automatizados eran simples dispositivos mecánicos.
Posteriormente estos sistemas se convirtieron en sistemas electromagnéticos
con el empleo de relés. Era el origen de la tecnología de la automatización

las últimas décadas se ha

En
los elementos
electromagnéticos por una tecnología programada, y especialmente, por
autómatas programables, también llamados PLC.

ido substituyendo

Los primeros autómatas programables no podían comunicarse entre ellos. Se
trataba de autómatas programables aislados que controlaban un proceso
totalmente aislado del resto de procesos que formaban el sistema.

Hasta hace pocos años no se empezó a conectar PLC entre sí, intercambiando
información y controlando procesos relacionados entre sí. Las entradas y
salidas son la expresión física de un control de procesos, son la frontera entre
el mundo lógico (el programa desarrollado en los controladores) y el mundo
real (motores, válvulas, conectores, etc.).

Los PLC realizan tareas de control. Para realizar esta labor necesitan de las
señales de entrada, salida y de la comunicación con otros controladores que
forman parte del proceso. Es entonces cuando nace el concepto de red
industrial. Se llama red porque enlaza diferentes elementos e industrial
porque está fundamentalmente pensada para ambientes industriales.

Con la aparición de las redes industriales, se creó un modelo de
comunicación donde se definían unos niveles o capas. La mayoría de los
fabricantes hablaban de cinco niveles, y casi todos coincidían en los
nombres. Estos eran nivel de dispositivos, estación, célula, centro y planta.
Es lo que se conoce como modelo piramidal.

Actualmente únicamente se definen tres niveles de comunicación. Nivel de
información, control y dispositivos.

Planta
Planta

Centro
Centro

Célula
Célula

Estación
Estación

Dispositivo
Dispositivo

Fig 1.1: Niveles
de comunicación

Información

Control

Dispositivos

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1- 1

Departemento de Capacitación

Tendecias

La tendencia más importante en la automatización industrial durante los
últimos años ha sido la introducción de redes abiertas de comunicación para
enlazar dispositivos de diferentes fabricantes.

Otra tendencia es el reducir el cableado y el coste de la conexión a la red de
cualquier dispositivo. El rápido desarrollo de los semiconductores y los
grandes volúmenes de fabricación permiten que el coste del interface sea
cada vez menor.

La tendencia actual del mercado es hacia el control distribuido, es decir hacia
una clara conexión de los dispositivos directamente a la red, ya que estos
incorporan cada vez más inteligencia, ofreciendo más diagnósticos y
reduciendo considerablemente los costes de automatización.

Control Centralizado
Control Centralizado

1980
1980

Descentralización E/S y procesamiento
Descentralización E/S y procesamiento

Control Distribuido
Control Distribuido

1990
1990

2000
2000

Fig 1.2: Tendencia al control distribuido

1- 2

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1.2 Redes de Información

Departemento de Capacitación

Actualmente esta ampliamente aceptado que el estándar para una red de
información sea Ethernet. En el nivel de información, las necesidades que se
tiene que cubrir son:

Interoperatibilidad

Tecnología abierta
Gran número de nodos.
Enlace de redes de planta con sistemas de información (MRP)

Desde el punto de vista de la automatización, el MRP es el punto más
importante. Los procesos generan datos, que por si solos no tienen ningún
valor. Estos datos se tienen que transportar hasta los sistemas de información
con el objetivo de procesarlos y convertirlos en información que sirva de
ayuda en la toma de decisiones.

En 1985, la ISO hizo que Ethernet fuera un estándar internacional. Hoy en
día las redes Ethernet se utilizan para enviar datos de planta, realizar control
de supervisión, proporcionar conectividad para interfaces de operador y
alarmas de registros.

Una red Ethernet es ideal para aplicaciones que requieren:

Transferencia de datos grandes.
Acceso amplio (lugar a lugar)
No tiempo crítico para intercambio de datos.

Los dispositivos típicos que se comunican a través de una red Ethernet son:
servidores de ordenadores, reguladores, dispositivos de adquisición de datos.

Red estándar de la industria para la transferencia de datos.
Redes basadas en TCP/IP.
Conectividad con la mayoría de los fabricantes de ordenadores y

softwares.

Soporta múltiples medios y distancias.
Software estándar para el control de la red consiguiendo una integración

fácil i una rápida localización de averías.

Los productos Allen-Bradley pueden manejarse junto con productos de

otros suministradores como una red uniforme.

En el nivel más básico, Ethernet es un cable que se conecta a una serie de
ordenadores y dispositivos periféricos, de manera que puedan comunicarse
los unos con los otros. El cable usado para una red se llama el medio.

Ethernet

Características

Cableado

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1- 3

Departemento de Capacitación

Ethernet tiene tres tipos básicos de medios: cable grueso coaxial, cable
delgado coaxial y par trenzado. También se les conoce por sus designaciones
IEEE, 10base5, 10base2 y 10baseT respectivamente.

Medio
10base5

10base2

10baseT

Descripción
Segmento de 500m, 100 nodos, 2.5 m mínimo entre nodos. Requiere
terminadores de 50 ohms y conexión a tierra de un solo punto.
Segmento de 200m, 30 nodos, 0.5 m mínimo entre nodos. Requiere
terminadores de 50 Ohms, usa conectores BNC.
1 nodo cada 100m.

Tabla 1-1. Descripción del sistema de cableado

La topología de una red es simplemente como se configura los ordenadores y
dispositivos en el cable, y como éstos pasan la información. Las topologías
más comunes incluyen:

Topología

Topología
Bus o árbol
Anillo

Descripción
Una sola línea compartida por una serie de nodos.
Configuración circular continua, en donde cada nodo es un
repetidor activo.

Estrella o radial Todos los nodos están unidos en un solo punto
y pueden ser controlados por ese nodo central.

Tabla 1-2. Descripción de la topología Ethernet

BusBus

AnilloAnillo

Estrella
Estrella

Extensión de red

Para extender una red de área local (LAN) simple a una más compleja y de
mayor alcance, se puede utilizar los siguientes dispositivos de comunicación.

Fig. 1.3 : Descripción de
la topología Ethernet

Dispositivo Descripción
Repetidor

Puente

Router

Gateway

Extiende los límites de distancia del cable conectando dos
segmentos de cable LAN.
Aísla el tráfico entre redes filtrando direcciones MAC (direcciones
de hardware Ethernet de bajo nivel) mientras realiza la misma
función de conexión como repetidor.
Conecta dos o más redes del mismo tipo y dirige y filtra
selectivamente paquetes que pertenecen al protocolo usado en el
cable. Por ejemplo, un router TCP/IP dirige y filtra direcciones IP.
Conecta dos o más redes de tipos diferentes y traduce protocolos
diferentes.

Tabla 1-3 : Descripción de los dispositivos de conexión

1- 4

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Departemento de Capacitación

Modelo ISO/OSI

Hay límites respecto a la distancia que puede extenderse una red Ethernet
con estos dispositivos. Solo se permite un máximo de dos repetidores en una
red.

Se ha desarrollado un modelo de conexión en red llamado Interconexión de
Sistemas Abiertos (OSI) para proporcionar una estructura común alrededor
de la cual construir nuevos estándares de protocolo. La siguiente figura
muestra cómo el Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo Internet en
una red Ethernet encaja en este modelo. Cada capa del modelo usa unos
servicios de las capas que están debajo de ellas.

Fig 1.4 : Interpretanción
modelo OSI

Un protocolo consta de mensajes intercambiados entre servicios de la misma
capa. El control de acceso determina “quien habla ”, la capa de red de datos,
capa 2 del modelo de referencia ISO/OSI, maneja el control de acceso.

Capa
Ethernet

TCP/IP

Pass-throuhg

Aplicación

Descripción
La capa física y la capa de red de datos hacen la capa Ethernet.
Este es el cable físico y el método de acceso para usar el cable.
La capa de red maneja el routing (encaminamiento) y conversión
de datos entre dos unidades conectadas en red, la capa de
transporte o TCP maneja la integridad de los datos, la transmisión