{"id":52162,"date":"2019-11-02T00:00:00","date_gmt":"2019-11-01T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki"},"modified":"2020-02-18T13:59:50","modified_gmt":"2020-02-18T10:59:50","slug":"obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/obzor-sovremennyh-protokolov-v-sistemah-promavtomatiki","title":{"rendered":"Revisi\u00f3n de protocolos modernos en sistemas de automatizaci\u00f3n industrial.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Revisi\u00f3n
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En la publicaci\u00f3n anterior<\/a><\/noindex> hablamos sobre el funcionamiento de los buses y protocolos en la automatizaci\u00f3n industrial. Esta vez nos centraremos en soluciones laborales modernas: veremos qu\u00e9 protocolos se utilizan en sistemas de todo el mundo. Examinaremos tecnolog\u00edas de empresas alemanas como Beckhoff y Siemens, de la austriaca B&R, de la estadounidense Rockwell Automation y de la rusa Fastwel. Tambi\u00e9n estudiaremos soluciones universales que no est\u00e1n vinculadas a un fabricante espec\u00edfico, como EtherCAT y CAN.\u00a0<\/p>\n

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Al final del art\u00edculo habr\u00e1 una tabla comparativa con las caracter\u00edsticas de los protocolos EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet\/IP y ModbusTCP.<\/p>\n

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No hemos incluido en el an\u00e1lisis los protocolos PRP, HSR, OPC UA y otros, ya que ya hay excelentes art\u00edculos de nuestros colegas ingenieros en Habr que se encargan del desarrollo de sistemas de automatizaci\u00f3n industrial. Por ejemplo, \u00abProtocolos de redundancia \u201csin costuras\u201d PRP y HSR\u00bb<\/a><\/noindex> y \u00abPuertas de enlace de protocolos industriales de intercambio en Linux. Construye tu propio\u00bb<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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Primero definamos la terminolog\u00eda: Industrial Ethernet = red industrial, Fieldbus = bus de campo. En la automatizaci\u00f3n industrial rusa, a menudo hay confusi\u00f3n con los t\u00e9rminos relacionados con el bus de campo y la red industrial de nivel inferior. A menudo, estos t\u00e9rminos se combinan en un concepto vago de \u2018nivel inferior\u2019, que se denomina tanto bus de campo como bus de nivel inferior, aunque puede que ni siquiera sea un bus. <\/p>\n

\u00bfPor qu\u00e9 es as\u00ed?<\/b>Esta confusi\u00f3n est\u00e1 probablemente relacionada con el hecho de que en muchos controladores modernos, la conexi\u00f3n de m\u00f3dulos de entrada\/salida a menudo se realiza mediante un panel de conexi\u00f3n (ingl. backplane) o un bus f\u00edsico. Es decir, se utilizan ciertos contactos de bus y conectores para unir varios m\u00f3dulos en un solo nodo. Pero estos nodos, a su vez, pueden conectarse entre s\u00ed ya sea mediante una red industrial o un bus de campo. En la terminolog\u00eda occidental hay una clara distinci\u00f3n: una red es una red, un bus es un bus. El primero se denomina Industrial Ethernet, el segundo Fieldbus. En este art\u00edculo se propone utilizar los t\u00e9rminos \u2018red industrial\u2019 y \u2018bus de campo\u2019 respectivamente.<\/p>\n

El est\u00e1ndar de red industrial EtherCAT, desarrollado por la empresa Beckhoff<\/h2>\n

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El protocolo y la red industrial EtherCAT son, sin duda, una de las formas m\u00e1s r\u00e1pidas de transmisi\u00f3n de datos en sistemas de automatizaci\u00f3n en la actualidad. La red EtherCAT se utiliza con \u00e9xito en sistemas de automatizaci\u00f3n distribuidos, donde los nodos interactuantes est\u00e1n separados por grandes distancias.<\/p>\n

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El protocolo EtherCAT utiliza tramas Ethernet est\u00e1ndar para la transmisi\u00f3n de sus telegramas, por lo que se mantiene la compatibilidad con cualquier equipo Ethernet est\u00e1ndar y, de hecho, la recepci\u00f3n y transmisi\u00f3n de datos pueden organizarse en cualquier controlador Ethernet, siempre que se cuente con el software adecuado.<\/p>\n

\"Revisi\u00f3n
\nControlador Beckhoff con un conjunto de m\u00f3dulos de entrada y salida. Fuente: www.beckhoff.de<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

La especificaci\u00f3n del protocolo es abierta y est\u00e1 disponible, pero solo a trav\u00e9s de la asociaci\u00f3n de desarrollo, EtherCAT Technology Group.<\/p>\n

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As\u00ed es como funciona EtherCAT (espect\u00e1culo deslumbrante, como un juego de Zuma Inca):<\/p>\n

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\r\n \"Reproducir\r\n
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La alta velocidad de intercambio en este protocolo \u2014puede hablarse de unidades de microsegundos\u2014 se logra porque los desarrolladores renunciaron al intercambio mediante telegramas enviados directamente a un dispositivo espec\u00edfico. En lugar de eso, se env\u00eda un \u00fanico telegrama a la red EtherCAT, dirigido a todos los dispositivos simult\u00e1neamente; cada uno de los nodos subordinados de recolecci\u00f3n y transmisi\u00f3n de informaci\u00f3n (a menudo llamados UCO \u2014 dispositivo de comunicaci\u00f3n con el objeto) toma 'al vuelo' los datos que le fueron destinados, e inserta en el telegrama los datos que est\u00e1 dispuesto a ofrecer para el intercambio. Despu\u00e9s, el telegrama se env\u00eda al siguiente nodo subordinado, donde se realiza la misma operaci\u00f3n. Tras pasar por todos los UCO, el telegrama regresa al controlador principal, que, bas\u00e1ndose en los datos obtenidos de los dispositivos subordinados, implementa la l\u00f3gica de control, interactuando nuevamente mediante el telegrama con los nodos subordinados, que emiten la se\u00f1al de control hacia el equipo.<\/p>\n

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La red EtherCAT puede tener cualquier topolog\u00eda, pero en esencia siempre ser\u00e1 un anillo \u2014debido al uso del modo full-duplex y dos conectores Ethernet. As\u00ed, el telegrama siempre se transmitir\u00e1 secuencialmente a cada dispositivo en el bus.<\/p>\n

\"Revisi\u00f3n
\nRepresentaci\u00f3n esquem\u00e1tica de la red EtherCAT con varios nodos. Fuente: realpars.com<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Cabe mencionar que la especificaci\u00f3n EtherCAT no tiene restricciones en el nivel f\u00edsico 100Base-TX, por lo que la implementaci\u00f3n del protocolo es posible sobre l\u00edneas gigabit y \u00f3pticas.<\/p>\n

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Redes industriales abiertas y est\u00e1ndares PROFIBUS\/NET de Siemens<\/h2>\n

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El consorcio alem\u00e1n Siemens es conocido desde hace mucho tiempo por sus controladores l\u00f3gicos programables (PLC), utilizados en todo el mundo.<\/p>\n

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El intercambio de datos entre los nodos de un sistema automatizado controlado por equipos de Siemens se lleva a cabo tanto a trav\u00e9s del bus de campo denominado PROFIBUS como en la red industrial PROFINET.<\/p>\n

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El bus PROFIBUS utiliza un cable especial de dos hilos con conectores DB-9. En Siemens es de color p\u00farpura, pero en la pr\u00e1ctica hemos encontrado otros :). Para conectar varios nodos, el conector puede unir dos cables. Tambi\u00e9n tiene un interruptor para la resistencia terminal. La resistencia terminal debe estar activada en los dispositivos finales de la red, indicando que este es el primer o el \u00faltimo dispositivo, y despu\u00e9s de \u00e9l no hay nada m\u00e1s, solo oscuridad y vac\u00edo (as\u00ed funcionan todos los rs485). Si se activa la resistencia en un conector intermedio, la secci\u00f3n siguiente quedar\u00e1 desconectada.<\/p>\n

\"Revisi\u00f3n
\nCable PROFIBUS con conectores. Fuente: VIPA ControlsAmerica<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

En la red PROFINET se utiliza un par trenzado similar, generalmente con conectores RJ-45, el cable es de color verde. Si la topolog\u00eda de PROFIBUS es un bus, la topolog\u00eda de la red PROFINET puede ser cualquier cosa: desde un anillo, una estrella, un \u00e1rbol o una combinaci\u00f3n de todos ellos.<\/p>\n

\"Revisi\u00f3n
\nControlador Siemens con cable PROFINET conectado. Fuente: w3.siemens.com<\/i><\/p>\n

Existen varios protocolos de intercambio en el bus PROFIBUS y en la red PROFINET.<\/p>\n

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Para PROFIBUS:<\/p>\n

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  1. PROFIBUS DP \u2014 la implementaci\u00f3n de este protocolo implica comunicaci\u00f3n con dispositivos subordinados remotos, y en el caso de PROFINET, el protocolo correspondiente es PROFINET IO.<\/li>\n
  2. PROFIBUS PA \u2014 es esencialmente lo mismo que PROFIBUS DP, pero se utiliza para versiones a prueba de explosiones para la transmisi\u00f3n de datos y alimentaci\u00f3n (un an\u00e1logo de PROFIBUS DP con diferentes propiedades f\u00edsicas). Actualmente no existe un protocolo de PROFINET a prueba de explosiones an\u00e1logo a PROFIBUS.<\/li>\n
  3. PROFIBUS FMS \u2014 destinado al intercambio de datos con sistemas de otros fabricantes que no pueden utilizar PROFIBUS DP. El an\u00e1logo de PROFIBUS FMS en la red PROFINET es el protocolo PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

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    Para PROFINET:<\/p>\n

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    1. PROFINET IO;<\/li>\n
    2. PROFINET CBA.<\/li>\n<\/ol>\n

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      El protocolo PROFINET IO se divide en varias clases:<\/p>\n

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