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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

CURSOS ESPECIALES DE GRADO

REA: AUTOMATIZACIN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

ESTRATEGIAS DE AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL

UNIDAD III

PROFESORA: AUTORES:

ING. JUDITH DEVIA MARICELIS GIL C.I.: 20.001.17

MARIANNY UGUETO C.I.: 20.!"7.7#"

E$UIPO: CRM

MATURN% FE&RERO DE 201!

INDICE

PROTOLOCO

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Pg.INTRODUCCION................................................................................................... 3

MARCO TEORICO.................................................................................................4

&US AS' INTERFACE......................................................................................... 4ORIGEN............................................................................................................4

ASOCIASIONES AS'I.........................................................................................4

&ENEFICIOS $UE &RINDA EL AS'I.....................................................................5

1. S()*+(,(--.............................................................................................5

2. D//)*/............................................................................................. 5

3. F+/4(5(+(--.............................................................................................. 5

". C6...................................................................................................... 5

CARACTERSTICAS DEL AS'I............................................................................ 6

CARACTERSTICAS FSICAS DEL CA&LE AS'I...................................................7

ESTRUCTURAS DE LA RED AS'I........................................................................8

DISCUSIN.......................................................................................................... 9

CONCLUSIONES................................................................................................ 11

&I&IOGRAFIA..................................................................................................... 12

INTRODUCCION

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Muchas veces escuchamos el trmino de protocolos de comunicacin sintener claro de que estamos hablando, es por ello que con el objetivo defamiliarizarnos, en principio un protocolo de comunicacin es un conjunto dereglas que permiten la transferencia e intercambio de datos entre los diferentes

dispositivos que conforman una red de comunicacin, estos protocolos han tenidoun preciso de evolucin constante a medida que la tecnologa electrnica haavanzado y muy especial en lo que se refiere a los microprocesadores.

En enezuela un importante n!mero de empresas presentan la e"istenciade islas automatizadas, es decir clulas de trabajo sin comunicacin entre s,siendo en estos casos las redes y protocolos de comunicacin industrialindispensables para realizar un enlace entre las distintas etapas que conforman unproceso productivo.

#a irrupcin de los microprocesadores en la industria han posibilitado laintegracin de redes de comunicacin con importantes ventajas, estasintegraciones de las islas automatizadas suelen hacerse decidiendo las tareas oprocesos entre grupos de procesadores jer$rquicamente anidados, esto da lugar auna estructura de redes industriales es por ello que se detallara de los protocolosindustriales de comunicacin revisando los fundamentos de los protocolos m$simportantes en especial el protocolo %&'(.

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MARCO TEORICO

&US AS' INTERFACE:

Es un sistema de intercone"in electromec$nico de bajo costo quesimplifica la cone"in entre sensores, actuadores y sistemas integrados,conectados a un cable bifilar com!n. )*$tedra, +-

El objetivo de su creacin no es la de ser un bus de campo universal paratodos las $reas de automatizacin, sino un sistema econmicamente razonable enel nivel m$s bajo de la pir$mide de automatizacin. )#pez, +-

ORIGEN:

En -//, en %lemania, un consorcio de empresas e"itosas crean unsistema de bus para redes de sensores y actuadores, denominado %ctuador&ensor (nterface 0%&'(nterface o en su forma abreviada %&'(1.

Este sistema surgi para atender algunos requisitos definidos a partir de lae"periencia de sus miembros fundadores y para abastecer el mercado cuyo nivel

jer$rquico est$ orientado a bit. 2esde esta forma, la red %&'( fue desarrollada paracomplementar los dem$s sistemas y hacer m$s simples y r$pidas las cone"ionesentre sensores y actuadores as como sus respectivos controladores.

ASOCIASIONES AS'I:

El %&'(nternational %ssociation o %&'(nterface 34 E"pert %lliance es ungrupo de usuarios fundado en -//- por empresas y usuarios de sistema %&'(nterface. El objetivo del grupo fue hacer del %&'( un est$ndar a nivel mundial decampo orientado a bits de la automatizacin industrial, dentro de la categora&ensor 5us.

El grupo proporciona a sus miembros la !ltima informacin del mercado y

tecnologa, incluyendo soporte de informaciones tcnicas, certificacin deproductos, actividades, cursos, e"posiciones y otros eventos.

% partir de -/// la red %&'( fue estandarizada por la norma E6 7+/78(E*9++9'+ y las asociaciones que regulan %&'(nternational %ssociation son abiertasa nuevos miembros interesados en el desarrollo de productos certificados.

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&ENEFICIOS $UE &RINDA EL AS'I:

3n sistema industrial formado por redes %&'( es considerado como el m$seconmico e ideal para la comunicacin entre actuadores y sensores. #os

beneficios de la utilizacin de una red %&'( van desde ahorros de hard:are hastael condicionamiento de una red %&'( propiamente dicha.

#os beneficios pueden resumirse de la siguiente manera;

1. S()*+(,(--:3na red %&'( es muy simple, requiere apenas solo un !nico cable para

conectar los mdulos de entradas y salidas de cualquier fabricante. #os usuariosde una red %&'( no necesitan conocimientos a fondo en sistema industriales oprotocolos de comunicacin. % diferencia de otras redes digitales, la red %&'( nonecesita de terminadores y de archivos de descripcin de equipos.

2. D//)*/:#os sistemas %&'( son eficientes y muy r$pidos, hacindolos capaces de

sustituir los sistemas grandes y con altos costos. E"isten maestros %&'(,especialmente, desarrollados para comunicarse con los sistemas de control yproporcionan una integracin perfecta entre las tecnologas e"istentes.

3. F+/4(5(+(--:

#a e"pansibilidad es muy f$cil de conseguir, solo tiene que conectar unmdulo, direccionar y, luego conecte el cable de la red. erifique si el #E2 de lafuente de alimentacin est$ conectado y, luego, vea si est$ conectado al siguientemdulo. #a red %&'( soporta cualquier topologa de cableado< estrella, bus, $rbol,anillo o cualquier otra configuracin con hasta - metros de cable, o bien,mediante la adicin de repetidores es posible e"pandir el sistema hasta =metros.

". C6:#as redes %&'( tpicamente reducen el costo de cableado e instalacin

alrededor de un 7> en comparacin con otras redes convencionales. El uso deun solo cable para la cone"in con los equipos discretos reduce la necesidad degabinete, o bandejas. #os ahorros generados en la utilizacin de la red pueden serrealmente significantes, ya que con el uso de pocos cables disminuye los costosde instalacin, condicionamiento y, por ser una red simple.

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?igura -< a1 &istemas convencionales; b1 @ede %&'i.?uente< &tone# *orporation

CARACTERSTICAS DEL AS'I:Esta red posee una serie de caractersticas que son representadas de la

siguiente manera.

*ompatibilidad< &ensores y %ctuadores de diferentes fabricantes pueden

ser conectados a una interfaz digital serial estandarizada;

*ontrol de acceso al medio< &istema con solo un maestro y sondeo cclico;

2ireccionamiento< Esclavos reciben un direccionamiento permanente delmaestro o a travs de hand'held;

Aopologa< &in restricciones 0lineal, anillo, estrella o $rbol1;

Medio de transferencia< 2os cables no'trenzados y sin blindaje para datos y

energa 0+B 2*1, tpicamente hasta + m% por esclavo, y hasta C% porbus;

@$pida instalacin< Dor medio de conectores auto'perforantes

#ongitud del cable< M$"imo de - m o hasta = m con el uso de

repetidores;

6!mero de esclavos< asta 9+ esclavos por red

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2atos< B entradas y B salidas para cada esclavo y en el caso de m$s de =-

esclavos tiene, solo = salidas; 0m$"imo de +BC entradas y salidas binariaspor red1.

*arga !til< Aransmite B bits8esclavo8mensaje. Aodos los esclavos sonllamados secuencialmente por el maestro y reciben B bits de datos. *adaesclavo responde inmediatamente con B bits de datos.

Aiempo de ciclo< - ms

2eteccin de erros< 2eteccin eficiente y retransmisin de telegramas

incorrectos.

?unciones del maestro< 5arrido cclico en todos los esclavos, transmisionesde datos para esclavos y para la unidad de control 0D#* o D*1.(nicializacin de la red, identificacin de los esclavos, diagnstico de losesclavos y de datos transferidos. %dem$s, los informes de errores en elcontrolador y la direccin de esclavos sustituidos.

$lvulas< &on instaladas directamente en la aplicacin, reduciendo las

tuberas y aumentando la velocidad de respuesta de los actuadores;

Est$ndar abierto< Elaborado por diversos fabricantes, afiliados a la

%sociacin (nternacional %&'i, cuyo protocolo de transmisin esnormalizado.

CARACTERSTICAS FSICAS DEL CA&LE AS'I:

El cable %&'i, no blindado, no trenzado, tiene dos conductores paralelos ytransmite tanto datos como la alimentacin de los esclavos. &u cubierta e"terna esde color amarillo y se caracteriza por su forma geomtrica, y fue diseFada paraevitar la cone"in con polaridad inversa.

El principio es simple< el contacto con los conductores internos es realizadopor medio de l$minas conductoras, que penetran los aislamientos pl$sticos parallegar a los hilos de cobre internos.

El revestimiento e"terno tiene una propiedad de Gsello o proteccinG, es

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decir, se cierra el cable en caso de que las l$minas fueran desconectadas sin verel corte realizado longitudinalmente. Es evidente que los revestimientospermanecen perforados, mas no presentan riesgo de corto'circuito debido a estatcnica.

?igura +< *ables est$ndares del bus %&'i?uente< %&'(nternational %ssociation 0+C1 y AurcH 6et:orHs.

ESTRUCTURAS DE LA RED AS'I:

#a topologa de red del sistema %&'i se deja a eleccin del usuario, lo quesimplifica su proyecto. Es importante notar tambin que no son necesarias lasterminales de impedancias. #as estructuras en $rbol, lineal, estrella y hasta enanillo son permitidas. En caso de que las cone"iones sean de longitudes mayores,pueden ser usados los repetidores, ampliando el alcance de la red, siempre ycuando se respete los lmites de 9+ esclavos y un maestro.

?igura =< Aopologa fsica de la red.?uente< %&'(nternational %ssociation 0+C1

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DISCUSIN

#os mdulos %&'(, es decir los esclavos, permiten conectar a la redsensores y actuadores convencionales, lo que proporciona dos patrones deentrada y se obtiene dos patrones de salidas, estos patrones contiene un mduloesclavo y sirven en las terminales tanto de entrada como de salidas remotas de lared, los cuales est$n disponibles actualmente en diversos fabricantes, seg!n lasversiones de actualizacin de este protocolo la cual procedi alrededor de losaFos +7 y +I. #os patrones bidireccionales que estos mdulos generanpueden procesar hasta cuatro tipos de seFales de entradas las cuales proviene desensores, por lo que generaran cuatro tipos de seFales de salida las cuales van

dirigidas a los actuadores de la lnea de procesamiento propiamente dicha, es porello que en una red b$sica de cuatro entradas y salidas puede haber has +BCseFales de cdigos binarios.

#a estructura de red a elegir para aplicar el protocolo de comunicacinindustrial %&'( por interface nace de las estructura por $rbol la cual resulta desuma de las estructuras estrella, lineal, y bus, esta estructura permite adaptar elcableado de la ptima con los equipos y maquinarias en la instalacin de unaplanta de tratamiento de desechos org$nicos de origen vegetal, destinado a laproduccin de un suplemento alimenticio para rumiantes, esta estructura de $rbolno necesita una resistencia terminal en los cables.

3na vez definida la estructura a aplicar para efectos de nuestro proyecto elcual lleva por nombre 2iseFo de un sistema automatizado para el procesamientode desechos org$nicos de origen vegetal destinada a la produccin de unsuplemento alimenticio para rumiantes, debido a su estructura propiamenteestablecida el direccionamiento de los esclavo de la red puede ampliarse sin

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problemas ajust$ndose a las necesidades de qu tipos de direccionamiento encuanto a los mdulos de entrada o sensores adem$s del tipo y cantidad demdulos de salidas o actuadores a utilizar de acuerdo al diseFo antesmencionado, es por ellos que en cualquier punto de la red se puede insertar

esclavos que estn sueltos o inclusive todo una nueva rama, para ello alconfiguracin la realiza el maestro de manera autom$tica.

*omo la red %&'( est$ formada por un maestro y varios esclavos, estacomunicacin entre maestro y esclavo es cclica lo que nos permite conectar enesta red una serie de esclavos diferentes direccionamiento para efectos de controly supervisin de sistema del proceso interno del diseFo propiamente dicho, entrelos sensores a utilizar se determin los pertenecientes a los fines de carrera, loscuales son patrones de entrada que permiten medir la pro"imidad o posicin de unobjeto, este sensor incorporado en uno de los esclavos de la estructura $rbol de lared basada en protocolo %&'(, nos permite ubicarlo en el sistema de cinta

transportadora, la cual ser$ implementada en una plataforma de trabajado pordonde viaja los contenedores de pl$sticos con los desechos org$nicos vegetalespreviamente recolectados, clasificados y pesados, adem$s de los sensores defines de carrera esta estructura de $rbol nos permite insertar una serie desensores a utilizar como lo son, sensores de vapor, sensores de velocidad,adem$s de una serie de sensores aun no definidos, seguidamente la instalacinde otros direccionamientos que nos permitan el monitoreo y control de losprocesos internos, como lo serian esclavos direccionados para insertar botonerasutilizadas en los procesos de inicio y finalizacin de los procesos tanto del procesogeneral como de procesos particulares, aFadido a ellos torres de seFalizacin de

luces que indiquen cuando est$ detenido o inicializado un proceso, como lo serael de proceso de encendido de la m$quina de pele" en la cual se encarga deprocesar la materia prima una vez generada por el molino de martillo, esimportante mencionar que los esclavos de esta estructura tipo $rbol sondireccionados de manera ascendente seg!n sus direcciones, la cual permite lasupervisin de la red o la transferencia de un valor de par$metro, con lo cualnuevamente se inicia el ciclo con la direccin m$s baja de todas.

Es as como el protocolo %&'( se sit!a en la parte m$s baja de la pir$midede control, conectando con los sensores y actuadores con el maestro de laestructura de $rbol en el nivel de campo, es por ellos que los maestros de dicha

estructura conectan o comunican a la red con otras redes de nivel superiormediante un controlador lgico programable que para efecto del proyecto estapropuesto el tipo pingJino el cual posee las mismas caractersticas que el arduinopero con los beneficios de ser hecho en nuestro pas.

El uso de esta interface proporciona a nuestro proyecto un ahorroconsiderable en la instalacin, planificacin y el mantenimiento de m$quinas e

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instalaciones, principalmente en los gastos y costos relacionados con los tiemposde cableados, esto permite facilitar la inspeccin de las instalaciones de la plantade tratamiento de desechos org$nicos adem$s de facilitar el mantenimiento,debido a que el maestro de la estructura de $rbol de red detecta los fallos en los

esclavos y defectos de alimentacin, permitiendo tener una comunicacin continuadel nivel de los sensores y actuadores, es decir el nivel m$s bajo con el nivel m$salto de plata, el de supervisin, control y gestin de los procesos, como pir$mideb$sica en el proceso de automatizar el diseFo de la planta de tratamiento dedesechos org$nicos vegetales destinados a la produccin de suplementoalimenticio para rumiantes.

CONCLUSIONES

*on el protocolo %&'i es posible conectar componentes de seguridad, talescomo la clave de emergencia, barreras de seguridad, torre deseFalizaciones, botoneras, sensores entre otros, directamente a la red %&'(.

%&'( es estrictamente un protocolo que trabaja de forma lineal, es decir, de

maestro'esclavo, con e"ploracin cclica por esclavos, es por ello que cadaesclavos deben esperar alrededor - ms, en el caso que sea una red con9+ esclavos, hasta ser llamado nuevamente el escavo anterior.

El protocolo de comunicacin industrial %&'(nterface proporciona un ahorro

razonable en su proceso de planificacin e implantacin adem$s en losprocesos contin!o de mantenimiento de m$quinas e instalacionesapropiadas, principalmente en los gastos y costos relacionados con lostiempos de cableado necesarios.

Este protocolo promueve la eliminacin del mazo de cables permitiendo

facilitar la inspeccin de las instalaciones adem$s permite el correctomantenimiento de forma f$cil y segura, ya que el maestro detecta lasposibles fallas en los esclavos incluyendo los defectos de alimentacin.

El protocolo de comunicacin industrial tambin permite reducir el riesgo

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de posibles siniestros debido a la utilizacin o instalacin de un !nicocableado de alimentacin, adem$s de permitir el ahorra en cuanto alespacio en los estantes o armarios de las instalaciones por la disminucinde gran cantidad de patrones de entradas y salidas incluyendo sus cables

asociados.

&I&IOGRAFIA

%A%(2E, ?.. 0+B1. Estudio Acnico E&A'2E'I'B ' %&'(nterface,

&M%@ Equipos (ndustriales #tda, febrer 5E*4E@, @.; MK##E@, 5.; &*(??, %.; &*(64E, A.; and L%#4E@, .

0++1. %&'(nterface ' Ahe%utomation &olution, %&'(nternational %ssociation,%lemania.

E@*EN%*, M.; #%6, A.; and MN@E6N, O.. 0+1.(ntroduccin a los

&istemas 2igitales, 5ooHman. #(%6, &.*.D. 0+=1. %&'i Master 5us *ontroller. Aesis presentada en la

Escuela de (nformacin de Aecnologa e (ngeniera Electrica, de la3niversidad de Pueensland.

M%@AQ6, M. Autorial de *omunicaciones (ndustriales. M%2E#36, N.L. and 4@(E&E#, L.@. 0-///1. %&'(nterface ' Ahe

%utomation &olution, anser. &%6*E&, #.5. 0+B1. Estudio Acnico E&A'2E'CI'B R Drottipo %&'i,

&M%@ Equipos (ndustriales#tda. &(#%, L.%.*.M. 0+C1. 6otas del *urso en la Escuela &uperior de

Aecnologia en %utomatizacin, *E?EA'@6, 2isponible en+0%&'(1>+&pecification.pdf. *onsultado< -/febrero +-9.

irtual %cademy of %&'(nternacional %ssociation. 2isponible en