Transcript Tema 3B - Sistemas de Comunicaciones Electrónicas y sus Areas

Yvan Pereira CI 20222014
Saúl González CI 19804040
 Protocolo
 Modelo Referencial OSI
 Protocolo TCP/IP
 Redes de Campo
 Arquitectura
 Red de Campo Fieldbus Foundation
 Red de Campo Profibus
Reseña Histórica
• El Departamento de Defensa de EE.UU. (DOD).
Necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante
cualquier circunstancia.
Requería una transmisión confiable de datos
hacia cualquier destino sin inconvenientes.
Nace el modelo tcp/ip y se convierte desde
entonces en el estándar con el que se basa la
internet.
La capa de aplicación
Maneja protocolos de alto nivel , aspectos de
representación, codificación y control de
dialogo.
El modelo combina todos los aspectos
relacionados con las aplicaciones en una sola
capa.
La capa de aplicación
• Protocolo de transferencia de archivos (FTP):
Orientado a conexión.
Permite las transferencias bidireccionales de
archivos binarios y archivos ASCII.
• Protocolo trivial de transferencia de archivos
(TFTP):
Los Routers lo utilizan para transferir los
archivos de configuración e imágenes IOS de
CISCO.
La capa de aplicación
• Sistema de archivos de red (NFS):
Es un conjunto de protocolos para un sistema de
archivos distribuidos diseñado por Sun
Microsystem.
• Protocolo simple de transferencia de correo
(SMTP):
Administra la transmisión de correo electrónico
a través de las redes informáticas.
La capa de aplicación
• Emulación de terminal (telnet):
Tiene la capacidad de acceder de forma remota
a otro computador. Permite que el usuario se
conecte a un host de internet y ejecute
comandos. El cliente de telnet recibe el nombre
de host local, el servidor de host remoto.
La capa de aplicación
• Protocolo simple de administración de red
(SNMP);
Provee la manera de monitorear y controlar los
dispositivos de red.
• Sistema de denominación de dominio (DNS);
Se utiliza en internet para convertir los nombres
de los dominios y de sus nodos de red
publicados abiertamente en direcciones IP.
La capa de aplicación
La capa de transporte
• Proporciona servicios de transporte desde el
host de origen hacia el host de destino.
Los protocolos de transporte, segmentan y
reensamblan los datos mandados por las capas
superiores en el mismo flujo de datos o
conexión lógica entre los extremos.
La capa de transporte
• TCP y UDP
Segmentación de los datos de capa superior.
Envió de los segmentos.
• TCP solamente
Establecimientos de operaciones de punta a
punta.
Control de flujo proporcionado por ventanas
deslizantes.
La capa de transporte
La capa de transporte
La capa de internet
• El Protocolo principal de esta capa es el
protocolo de internet (IP).
IP proporciona un enrutamiento de paquetes no
orientado a conexión de máximo esfuerzo.
• El protocolo de mensajes de control en
internet (ICMP);
Suministra capacidades de control y envió de
mensajes.
La capa de internet
• El protocolo de resolución de direcciones
(ARP);
Determina la dirección de la capa de enlaces de
datos y la dirección MAC.
• El protocolo de resolución inversa de
direcciones (RARP);
Determina las direcciones IP cuando se conoce
la dirección MAC.
La capa de acceso de red
• Es la capa que maneja todos los aspectos que
un paquete IP requiere para efectuar un
enlace físico real con los medios de la red.
• Esta capa incluye los detalles de la tecnología
LAN y WAN además de los detalles de las
capas físicas y de enlace de datos del modelo
OSI.
La capa de acceso de red
• Basándose en el tipo de hardware y la interfaz
de la red, definirá la conexión con los medios
físicos de la misma.
La capa de acceso de red
Modelos OSI y el TCP/IP
Similitudes:
• Ambos se dividen en capas.
• Capas de trasporte y red similares.
• La tecnología es de conmutación por paquetes
y no de conmutación por circuito.
Modelos OSI y el TCP/IP
• Combina las capas de presentación y de sesión
en una capa de aplicación.
• Combina las capas de enlace de datos y la
capa física del modelo OSI en una sola.
• La capa de transporte TCP/IP que utiliza UDP
no siempre garantiza la entrega confiable de
los paquetes mientras que la de OSI si.
Modelos OSI y el TCP/IP
Redes de Campo:
Introducción:
Las redes de campo
permiten que los
controladores se comuniquen
con dispositivos de entrada y
salida de una manera
parecida a una red local.
Función basica:
Comunicar información
y potencia a los dispositivos
de campo .
Tipos de Redes de Campo:
Las redes de campo pueden ser
clasificadas en dos tipos:
•Redes de dispositivos de campo (de bajo
nivel), tipicas de los procesos discretos.
•Redes de proceso (de alto nivel), tipica en
procesos industriales.
Ambas redes transmiten informacion digital.
Ventajas:
•Transmiten y reciben
información digital.
•Reducción de la cantidad
de cableado.
•Permiten que mas de un
dispositivo este
conectado al mismo
cable.
•Alimentación de los
dispositivos de campo por
medio del mismo bus.
Dispositivo
Inteligente
Fielbus Foundation:
Fieldbus es una red digital, serial,
multipuerto y de dos vias, que conecta equipos
de campo con controladores. Esta red
proporciona características deseables inherentes
a los sistemas de 4-20 mA taless como:
•Interfase de conexión estandar.
•Dispositivos alimentados desde el bus.
•Opciones de seguridad intrínseca.
•Reducción del cableado.
•Compatibilidad entre dispositivos Fielbus.
•Confiabilidad
Otras ventajas de Fieldbus:
Con un sistema Fieldbus:
- Acceso a toda la información de los
dispositivos.
•Identificación del instrumento, ubicación.
•Status de la variable del proceso.
•Condiciones ambientales.
•Diagnósticos.
•Configuración.
•Características del instrumento.
•Información de calibración: fecha, metodo,etc.
Diferencias de un DCS y un FCS:
Visión total del sistema:
Cableado:
Fieldbus utiliza un cable del tipo par
apantallado, permite utilizar cables
existentes.
El bus se llama segmento o
“trunk”, y los dispositivos se
conectan al trunk mediante “spurs”,
esta topología es llamada “branch”.
Si los spurs se conectan
en un solo punto concentrados
entonces la topología se llama
arbol o “tree”.
Limites del largo del segmento
Tipo
Descripción
Tamaño
Máxima longitud
A
Par trenzado
individual
apantallado
#18 AWG
(0.8 mm2)
1900 m
(6232 ft.)
B
Par trenzado
multiple con
blindaje
#22 AWG
(0.32 mm2)
1200 m
(3936 ft.)
C
Par trenzado
multiple sin
blindaje
#26 AWG
(0.13 mm2)
400 m
(1312 ft.)
D
Dos pares de
cables sin blindaje
(No trenzados)
#16 AWG
(1.25 mm2)
200 m
(656 ft.)
Ejemplo del largo del cable:
Se debe incluir la suma de todos los cables y no
debe de superar los limites de la tabla anterior.
El largo máximo de cada spur depende:
•Del número de instrumentos en el segmento.
•Del número de dispositivos en el spur.
Dispositivos por Spur
Total de
dispositivos
Del número de dispositivos en el spur.
por segmento
1
2
3
1-12
120 m
90 m
60 m
13-14
90 m
60 m
30 m
15-18
60 m
30 m
1m
Ejemplo:
Máx. 90 m
Máx. 120 m
Máx. 60 m
Fieldbus = Tecnología abierta
Ejemplo de Fieldbus
(confiabilidad):
•DCS: 4-20 mA = 0 – 6000 mm H2O.
•FCS: Rango = 0 – 6000 mm H2O.
NIVEL
INFORMACIÓN
INFORMACIÓN FCS
DCS
0 mm H2O
4 mA
0mmH2O
Good
3000 mm H2O
12 mA
3000mmH2O
Good
6000 mm H2O
20 mA
6000mmH2O
7500 mm H2O
*
*
9000 mm H2O
21 mA
*
*
21 mA
6500mmH2O
Good
UNCERTAIN
*
*
9000mmH2O
UNCERTAIN
Profibus:
Profibus es una red digital de procesos alemana
capaz de comunicar información entre un controlador
maestro (anfitrión) y un dispositivo esclavo (inteligente)
de campo, asi como de un anfitrión a otro. Trabaja de
manera similar a Fieldbus Foundation.
Profibus consiste en tres redes compatibles. Estos
son:
•Profibus – FSM.
•Profibus – DP.
•Profibus – PA.
Profibus – FSM:
Un sistema tipico de Profibus – FSM esta
compuesto por varios equipos de automatización
inteligente:
* PC.
* PLC como sistema de control.
* Terminales de operador inteligente.
Profibus – DP:
Un sistema Profibus – DP consiste en:
• PLC o PC como sistema de control
• Varios dispositivos E/S como:
*E/S digitales o analógicas.
*Accionamientos AC o DC.
*Válvulas magnéticas o neumáticas.
Profibus – PA:
Profibus – PA es la versión para automatización de
procesos de la red profibus. Provee estaciones
alimentadas a partir del bus con seguridad intrínseca.
Mas que todo se utiliza para zonas de alto riesgo
explosivo.
Tabla de resumen Profibus:
Profibus
FSM
Profibus
DP
Profibus
PA
Aplicación
Nivel de
célula
Nivel de campo
Nivel de
campo
Estándar
EN 50 170
EN 50 170
IEC 1158-2
Dispositivos
conectables
PLC,PG/PC
PLC, PG-PC,
accionamientos
Dispositivos
de campo
Tiemp.
Respuesta
<60 ms
1-5 ms
<60 ms
Tamaño red
<=150 km
<=150 km
Máx 1.9 km
9.6 Kbs12 Mbs
9.6 Kbs12 Mbs
31.25 Kbs
Velocidad
Sistema completo:
Profibus Óptico:
•Insensible a la influencia de interferencias
electromagnéticas.
•Adecuado para cubrir ampliadas distancias.
•Suministrable en diferentes variantes
•-Fibra ótica de cristal.
•-Fibra óptica de plástico.
•-Existen cables preconfeccionados.
•Existe la posibilidad de realizar
configuraciones mixtas entre redes ópticas y
elétricas.