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Automatizacin IndustrialLA AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL ES UNA DISCIPLINA DE LA INGENIERIA, ENCARGADA DE MONITOREAR, CONTROLAR Y SUPERVISAR PROCESOS INDUSTRIALES EN FORMA PTIMA, MEJORANDO LA CALIDAD DEL PRODUCTO Y SU PRODUCTIVIDADPirmide de la Automatizacin

Los niveles de automatizacin se vinculan entre s por medio de distintos lenguajes y redes de comunicacin Niveles

ProtocolosLos protocolos mas utilizados en la actualidad son: Foundation Fieldbus, Profibus, Devicenet, Modbus, AS-i, Ethernet/IP, otros

Con esta organizacin estructural se pueden controlar y monitorear desde pequeos automatismos hasta procesos de grande envergadura, consiguiendo reducir los tiempos de mantenimiento y optimizar los niveles de productividad

Entre los distintos niveles de la pirmide hallamos distintos protocolos acordes a las necesidades: Cantidad de Datos a enviar y la velocidad con que estos se envan.TransmisoresSeal neumtica:0.2 - 1 Kg/cm23 - 15 psiSeal elctrica:4 - 20 mA1 - 5 V cc, ....Frecuencia:Pulsos/Tiempo

Seal digital:Bits 0 y 1 en Voltajes y en Frecuencia (HART) Seal Elctrica 4-20 mALa seal de corriente es la misma en cualquier punto de la lnea.Puede diferenciarse una avera o ruptura de lnea, midiendo el rango inferior de medida. Pueden conectarse un nmero mximo de cargas o instrumentosTransmisormAFCAlimentacinTransmisormATransmisormA24 V 24 V ConsumoConectoresCondiciones de trabajoProteccionesMontajeApantallamientoTransmisormAFC Frecuencia/Pulsos TransmisorFCContador de pulsosEl nmero de pulsos de tensin recibidospor unidad de tiempo es proporcional al valor de la magnitud medida.Mas inmune al ruido.Seal DigitalHART

UnidadHARTRS-232LTPTFTComunicacin digital superpuesta a la seal de 4-20mA.Permite realizar test, calibrado,.etc desde el ordenador o mdulo de mano.

4-20 mA1011.. Protocolo HARTOnda senoidal que se superpone a los lazos de corriente de 4-20 mA, como el promedio es cero no se aade ninguna componente de cc.

Seal DigitalConexin serieAnalizador

Interfases: RS-232, RS-422: serial, punto a punto, bidireccional, Full Duplex (422 seales diferenciales).RS-485: Bus serial bidireccional, Half Duplex, 32 dispositivos a conectarConversin A/D11010...RS-232 (Estndar ANSI/EIA-232) es el conector serial hallado en las PCs IBM y compatibles. Es utilizado para una gran variedad de propsitos, como conectar un ratn, impresora o modem, as como instrumentacin industrial. Gracias a las mejoras que se han ido desarrollando en las lneas de transmisin y en los cables, existen aplicaciones en las que se aumenta el desempeo de RS-232 en lo que respecta a la distancia y velocidad del estndar. RS-232 est limitado a comunicaciones de punto a punto entre los dispositivos y el puerto serial de la computadora. El hardware de RS-232 se puede utilizar para comunicaciones seriales en distancias de hasta 50 pies.

RS-422 (Estndar EIA RS-422-A) es el conector serial utilizado en las computadoras Apple de Macintosh. RS-422 usa seales elctricas diferenciales, en comparacin con seales referenciadas a tierra como en RS-232. La transmisin diferencial, que utiliza dos lneas para transmitir y recibir, tiene la ventaja que es ms inmune al ruido y puede lograr mayores distancias que RS-232. La inmunidad al ruido y la distancia son dos puntos clave para ambientes y aplicaciones industriales.

RS-485 (Estndar EIA-485) es una mejora sobre RS-422 ya que incrementa el nmero de dispositivos que se pueden conectar (de 10 a 32) y define las caractersticas necesarias para asegurar los valores adecuados de voltaje cuando se tiene la carga mxima. Gracias a esta capacidad, es posible crear redes de dispositivos conectados a un solo puerto RS-485. Esta capacidad, y la gran inmunidad al ruido, hacen que este tipo de transmisin serial sea la eleccin de muchas aplicaciones industriales que necesitan dispositivos distribuidos en red conectados a una PC u otro controlador para la coleccin de datos, HMI, u otras operaciones. RS-485 es un conjunto que cubre RS-422, por lo que todos los dispositivos que se comunican usando RS-422 pueden ser controlados por RS-485. El hardware de RS-485 se puede utilizar en comunicaciones seriales de distancias de hasta 4000 pies de cable. Conversor A/D y Mux

Seal DigitalCableado ConvencionalPLCComputadorTTFTDTDesventajas:-Costos de cableado.- Ruidos.

DistanciaVentajas:-Fiabilidad del sistema (menos hardware).-Calibrado.-Mantenimiento.Seal digital medianteBuses de Campo FieldbusPLCComputadorBus digital1101...MicroprocesadorMdulo A/D yComunicacionesTTFTDT

20Historia de las seales de control de procesos194019501950196019701980199020002010Neumtica: 3-15 psiAnalgica: 4-20 maAnalgica ms digital: HartDigital: FieldbusQu es Fieldbus o Bus de Campo?El campo es definido como el rea de produccin, o sea el rea donde se ubican las mquinas y transmisores, junto con sus sensores y actuadores.

Fieldbus (Busde Campo) es el nombre de unafamiliadeprotocolosindustriales utilizados para redes decontrolindustrial entiemporeal, estandarizado como norma IEC 61158. Es una manera de conectar los instrumentos en una planta de fabricacin. Fieldbus puede trabajar enestructurasderedque normalmente permiten la conexin detopologasde red lineal (Bus), estrella, anillo, ramas,rboles.

Esta tecnologa simplifica enormemente la instalacin y operacin de maquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de produccin.

El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de adquisicin y control, realizadas a travs del tradicional bucle de 4 a 20 mA.

Tpicamente forman parte de redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie que conectan dispositivos de campo como PLCs, transmisores y actuadores.

Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso que lo convierte en un dispositivo inteligente, capaz de ejecutar funciones simples de diagnostico, control y mantenimiento.Caractersticas operacionales de los Buses de CampoLos buses de campo permiten el funcionamiento en red de sistemas de control en lazo abierto, de sensores y actuadores y de lazo cerrado a travs de controladores.

El intercambio de datos se realiza tanto horizontalmente, entre los dispositivo de un mismo nivel, como verticalmente, en los sistemas situados en el siguiente nivel de la jerarqua.

DOS ASPECTOS CLAVES DE LA OPERATIVIDAD DE UN BUS

DISPONIBILIDAD MAXIMA (desconexiones, redundancia)

TIEMPOS MUERTOS MNIMOS (retardo en el control)

Un criterio fundamental en la industria de procesos es la alta disponibilidad. Los sistemas no se desconectan o se evitan desconectar, debido a lo complejo e altos tiempos de los procedimientos de puesta en marcha de los procesos continuos que, con frecuencia, pueden llegar a durar varias horas.

Para evitar fallos o errores que puedan interrumpir el proceso, se recurre a costosos diseos redundantes con equipos de reserva en hot standby. Tambin los requisitos de mantenimiento y puesta en marcha son muy exigentes ya que debe ser posible convertir o ampliar el sistema sin interrumpir la operacin.

Tambien para la operacin en tiempo real, necesario para un buen control, es preciso que el sistema tenga tiempos muertos mnimos entre la seal detectada y la accin de control respectiva.

Estructura de comunicacin de la Ingeniera de AutomatizacinSupervisa el nivel mas alto de control de la plantaControla los ProcesosTransmite datos de variables medidasy manipuladasNormalmente es cclicay debe ser de alta eficiencia

ComunicacinOrientada adatosDa soportea unidades situadasen nivel superiorEj Estaciones de Ing.ComunicacinOrientadaa mensajesNo es cclicaConfiguracinSupervisin, etc.En las atmsferas potencialmente explosivas existen requisitos de seguridad adicionales, como es el caso de las industrias petroqumica y de gases.

La totalidad del sistema de campo y el MCR deben cumplir los requisitos legales de seguridad, por ejemplo la directiva ATEX, utilizando equipos adecuados al medio de operacin.

Dependiendo del nivel de peligro o riesgo se aplica una clasificacin que vara desde la zona 0 a la 2 lo que, a su vez permite aplicar conceptos de automatizacin especficos, incluido el tipo de comunicaciones utilizadas.

REQUISITOS DE SEGURIDAD DE LOS BUSES DE CAMPOREL DE CONTROL MAESTRO: MCRLos circuitos que estn instalados en la mquina por motivos de seguridad, como interruptores de fin de carrera, botones pulsadores de paro y mecanismos de interbloqueo, siempre deben estar cableados directamente al rel de control maestro. Estos dispositivos deben estar cableados en serie de manera que cuando cualquier dispositivo abra el circuito, el rel de control maestro sea desenergizado, desconectando as la alimentacin elctrica de la mquina. Nunca modifique estos circuitos para anular su funcin. Podran producirse lesiones graves o daos a la mquina.

El rel de control maestro debe ser capaz de inhibir todo el movimiento de la mquina mediante la desconexin de la alimentacin elctrica a los dispositivos de E/S de la mquina cuando el rel sea desenergizado. No confiar en el MCR configurado por software. Se recomienda mantener alimentado el controlador aun cuando el rel de control maestro est desenergizado

Legislacin ATEX

Qu es la legislacin ATEX?La legislacin ATEX es una directiva europea que exige, a todos los responsables de una empresa, tener controlados los riesgos relativos a la explosin de ciertas atmsferas. Para ello, es necesaria una evaluacin del riesgo de explosin en la empresa para poder identificar todos los lugares donde pueden formarse atmsferas explosivas y, as, poner los medios para evitar las explosiones.

Cmo escoger un material adaptado a una atmsfera en la que existe un riesgo de explosin?Las atmsferas ATEX se subdividen en 3 zonas:

Zonas 0, 1 o 2 para los gases.

Zonas 20, 21 o 22 para los polvos.

Sistemas de bus de campo ms extendidos en base a sus aplicaciones principales.Industria de Produccin y de Procesos

Los sistemas situados a la izquierda estn ms enfocados a la industria de produccin. Se ha asignado un papel especial a Ethernet, por conectar la red industrial con la administrativa. Los buses de automatizacin de procesos, que tambin satisfacen los requisitos de las zonas con proteccin contra explosiones, aparecen a la derecha. Zona 1: Riesgo frecuente Zona 2: Riesgo espordicoNiveles jerrquicos de las Redes de Bus de Campo discontinuidades y GatewaysDebido a las diferentes opciones y caractersticas tcnicas de los sistemas individuales de bus de campo, es posible que se produzcan discontinuidades en la instalacin si los usuarios emplean diferentes sistemas de bus o variantes de un mismo sistema de bus.

Por ejemplo, para acceder a una zona con riesgo de explosin se utiliza PROFIBUS PA a travs de PROFIBUS DP. La conexin en red de los componentes utilizados es tan importante como vincularlos con los niveles inferiores y superiores de la estructura de red.

Para ello, se pueden utilizar gateways (convertidores de protocolos) que permiten la transicin entre distintos sistemas de bus.

Por ejemplo, mediante el uso de un gateway, el sistema AS-i, especialmente indicado para el intercambio de datos en el nivel E/S puede integrarse en un bus de campo de nivel superior, por ejemplo INTERBUS o PROFIBUS, con mayor capacidad tcnica en los niveles de proceso.

A su vez, los buses del nivel de campo pueden interactuar con Ethernet para comunicarse con redes de nivel superior. De este modo se direccionan procesos y parmetros, permitiendo la integracin vertical de la aplicacin.

Ventajas de la tecnologa de bus de campoSistema de cableadoEl uso de un bus de campo reduce considerablemente el coste, esfuerzo y complejidad del cableado. En la tecnologa convencional, para conectar el MCR con el campo se utilizaban enmaraados montajes de cables; sin embargo, la tecnologa de bus de campo permite integrar las mismas entradas y salidas utilizando un nico par de conductores. Esta ventaja tambin se traduce en ahorros en las cajas de conexiones, armarios de control, sistemas de proteccin contra rayos y barreras de explosin.

Para el usuario, el potencial de ahorro es enorme en lo que se refiere a los requisitos de espacio y a los gastos del cableado completo del MCR.

Otra importante ventaja es que los beneficios anteriores se traducen en una reduccin similar del gasto en la documentacin relacionada con los diagramas elctricos.

Flexibilidad

La posibilidad de aadir una nueva unidad en cualquier punto del bus de campo sin tener que instalar una lnea de cable independiente facilita enormemente las modificaciones y ampliaciones posteriores. En lo que se refiere a la duracin de la puesta en marcha, las ventajas son significativas. La tecnologa moderna es sinnimo de una ms rpida integracin de los componentes de campo en el sistema de control de procesos. La simplicidad del cableado reduce el nmero de errores y, si an as surgen dificultades en la estructura de la red, los sistemas de verificacin y supervisin del bus las diagnostican rpidamente.Mantenimiento

Las seales de aviso y de error de los dispositivos del proceso informan constantemente al operario del estado de funcionamiento del sistema. As, el operario puede evaluar con precisin la situacin y adoptar las medidas necesarias.

Por ejemplo, si se produce un problema de funcionamiento en el circuito de medicin de una vlvula de control, se informa al personal de mantenimiento del error o avera detectado. Mediante el acceso a la unidad de campo a travs del sistema operativo, los tcnicos de mantenimiento reciben informacin detallada sobre la avera o error, lo que les permite corregirlo del modo adecuado y en muy poco tiempo.

Disponibilidad del sistema

Otra fuente sustancial de reduccin de costes es la reduccin de los tiempos de inactividad, como consecuencia del diagnstico preciso de las unidades de campo, que redunda en una mayor disponibilidad de las mquinas y sistemas. Las unidades de campo inteligentes generan descripciones de fallos o errores muy exhaustivas que envan al operario del sistema, e incluso pueden sealizar los fallos antes de que ocurran (mantenimiento preventivo).

Universalidad

Es posible acceder desde cualquier ubicacin a todos los datos de procesos, dispositivos o gestin a travs de una estructura de comunicacin universal, e incluso desde el exterior del sistema, va Internet. De este modo se consigue una gestin centralizada y distribuida tanto del funcionamiento como de la parte tcnica. La gestin exhaustiva y centralizada de los datos forma la base para optimizar las operaciones de cualquier sistema.

Aumento del Desempeo

El desempeo del sistema aumenta debido al hecho que los algoritmos y procedimientos del control del proceso podrn estar ahora en el nivel de la instrumentacin, configurndose un sistema de control distribuido natural (Fieldbus Foundation).

Principalmente para procesos grandes, el tiempo de respuesta del sistema distribuido es menor que el de una implementacin analgica del mismo tamao, permitiendo incrementar aun mas su crecimiento sin comprometer la respuesta en tiempo real del sistema.

Con este tipo de tecnologas se obtiene gran desempeo, flexibilidad de crecimiento, garantizando tiempo real de respuesta y la capacidad de procesar gran cantidad de informacin.

Necesidad de conocimientos superiores (Hardware y Software)

Inversin de instrumentacin y accesorios de diagnstico

Los costos de inversin de una implementacin con instrumentos Fieldbus es en general mucho mayor

La gran inversin solo se justifica si el tamao del proceso es grande o si existe la perspectiva para un gran crecimiento. Desventajas del FieldbusBUS DE CAMPO PROPIETARIOSon aquellos sistemas que se caracterizan por su restriccin de componentes a los productos de un solo fabricante, por lo tanto, no existe compatibilidad con productos de otros fabricante.

Una de las ventajas principales de estos buses de campo cerrados o propietarios es que tienen bajo requerimiento de configuracin y puesta a punto, ya que todos los componentes se obtienen de un solo fabricante y por lo tanto estn estandarizados. La desventaja es la dependencia de los productos y precios a un fabricante.

Bus de campo abiertoEspecificaciones detalladas y completas.

Completa disponibilidad de herramientas y componentes hardware y software.

Los usuarios (fabricantes) podrn desarrollar productos basados en estos FIELDBUS a un costo razonable y sin mucho esfuerzo. Caractersticas de un Fieldbus abierto Interconectividad: Equipos de diversos fabricantes pueden ser conectados en forma segura al mismo BUS.

Interoperatibilidad: Habilidad para la conexin de diversos elementos de distintos fabricantes.

Intercambiabilidad: Equipos de un fabricante pueden ser reemplazados con una funcionalidad equivalente por equipos de otros fabricantes.

Modelo de referencia principal para las comunicaciones en REDPROFIBUSSe inicia con un proyecto de 21 empresas e institutos de investigacin alemanes en el ao 1987.

Objetivo: Bus de campo, bit serial que soporte manufactura y procesos.

PROFIBUS es actualmente el lder de los sistemas basados en buses de campo en Europa y goza de una aceptacin mundial.

Todos los fabricantes lderes en tecnologa de automatizacin ofrecen interfaces PROFIBUS para sus dispositivos.

Es estndar europeo EN 50170 e internacional IEC 61158.

PROFIBUS puede ser usado tanto para transmisin crtica en el tiempo de datos, a alta velocidad, como para tareas de comunicacin extensas y complejas. Esta versatilidad viene dada por las tres versiones compatibles que componen la familia PROFIBUS .

Universalidad horizontal: tecnologa de automatizacin estndar apta para distintas aplicaciones y sectores industriales en un nico sistema (ascendente, principal y descendente),

Universalidad vertical: desde el nivel de campo hasta el nivel corporativo.

Desde un punto de vista tecnolgico, la estructura del sistema PROFIBUS se basa en el modelo de referencia OSI.

Medio de transmisin: cobre, cable de fibra ptica y radiofrecuencia.

Medio fsico: RS-485, MBP.

Topologa: lineal y en estrella.

SISTEMAS DE TRANSMISION PROFIBUS: RS-485 y MBPRS-485El sistema de transmisin RS-485, sencillo y econmico, se aplica principalmente a tareas que requieren una velocidad de transmisin alta sin seguridad intrnseca.

Para ello se utiliza un cable de acero trenzado y apantallado con un par de conductores.

La estructura del bus permite acoplar y desacoplar de manera no retroactiva las estaciones o, la puesta en marcha del sistema paso a paso. En consecuencia, las ampliaciones sucesivas no afectan a las estaciones que estn operativas dentro de los lmites definidos.

Es posible seleccionar una velocidad de transmisin entre 9,6 Kbit/s y 12 Mbit/s, que se define como uniforme para todos los dispositivos durante la puesta en marcha del sistema.

Admite hasta 32 usuarios conectados por segmento y la longitud mxima de la lnea depende de la velocidad de transmisin.

En el caso de que existan ms de 32 estaciones o de que se ample la extensin de la red, se deben utilizar repetidores para conectar segmentos de bus individuales.

No obstante, se pueden conectar como mximo 127 dispositivos al bus.

ESTACIONES Y REPETIDORESMBPEl sistema de transmisin MBP puede utilizarse en aplicaciones de automatizacin de procesos que requieran un bus para dispositivos intrnsecamente seguros. El cableado sigue un principio de dos hilos, lo que significa que tanto la comunicacin del bus como la alimentacin elctrica de las unidades de campo utilizan un par de hilos trenzados, el cable del bus.

RS-485-ISLos usuarios han mostrado un gran inters por aplicar RS-485 y su alta velocidad de transmisin en zonas potencialmente explosivas. La asociacin PROFIBUS International se ha puesto manos a la obra y ha elaborado una gua sobre planificacin de proyectos basados en soluciones RS-485 intrnsecamente seguras, con intercambiabilidad sencilla de dispositivos. Las investigaciones en curso realizadas por el laboratorio de ensayos permiten avanzar que, al igual que en el caso de la versin estndar, en un circuito de bus intrnsecamente seguro se pueden conectar hasta 32 usuarios.

Guas de onda: Fibra pticaEn ciertas condiciones, los buses de campo con sistemas de transmisin por cable tienen serias limitaciones, por ejemplo en entornos sometidos a fuertes interferencias o en distancias especialmente grandes. En estos casos, es posible recurrir a la transmisin ptica con guas de onda pticas.

Sistema de comunicaciones : el protocolo PROFIBUS DP

El protocolo de comunicaciones PROFIBUS DP (perifricos descentralizados) est pensado para el intercambio rpido de datos en el nivel de campo. Es all donde los controladores programables, tipo PLC, PC o sistemas de control de procesos, se comunican a travs de una conexin en serie rpida con las unidades de campo distribuidas, por ejemplo, de E/S, controladores o actuadores, vlvulas, transductores o analizadores. El intercambio de datos entre las unidades se efecta principalmente de manera cclica. Las funciones bsicas DP (clasificacin DP V0) definen las funciones de comunicacin necesarias.

Adems de estas funciones bsicas, DP se ha ido enriqueciendo gradualmente con funciones especiales adaptadas a los requisitos especficos de las distintas zonas de aplicacin, y hoy en da se encuentra disponible en tres categoras: DP V0, DP V1 y DP V2, cada una de ellas enfocada a una funcin especficaDP VOPosibilita las funciones bsicas del DP, es decir, intercambios de datos cclicos y diagnosis especfica de estaciones, mdulos y canales.DP V1Ofrece suplementos adaptados a la automatizacin de procesos, principalmente el intercambio acclico de datos para la programacin, el funcionamiento, la observacin y la recuperacin en caso de alarma de unidades de campo inteligentes, junto con el intercambio cclico de datos tiles. Permite el acceso en lnea a los usuarios del bus mediante herramientas tcnicas. Adems, DP V1 incluye alarmas como, por ejemplo, las de estado, de actualizacin y alarmas especficas de fabricantes.

DP V2Suplementos adicionales adaptados sobre todo a los requisitos de la tecnologa de actuador. Por su funcionalidad adicional, DP V2 21 tambin puede utilizarse como un bus de mando para supervisar secuencias rpidas de movimiento en ejes de mando

PROFIBUS PAEl protocolo derivado PA, derivado de Process Automation, es un subconjunto de este estndar, orientado a las comunicaciones de instrumentos de proceso. Es decir, equipos que transmiten seales anlogas como presin, temperatura, y otros.

Profibus PA tiene entre otras las siguientes caractersticas:Velocidad fija: 31.25 KbpsEstndar: IEC 61158-2. Define capa fsica y definicin de servicios. Provee seguridad intrnseca, y alimentacin a travs del mismo bus de comunicaciones.MBP: medio de transmisinPuede conectar hasta 32 dispositivos por segmento

Profibus PA y Profibus DP son en esencia el mismo protocolo. Cambian el soporte fsico y la velocidad.

Tecnologa de conexin

La tecnologa de transmisin MBP de seguridad intrnseca se limita a un segmento especfico (los dispositivos de campo en zonas de riesgo) de una planta, que estn conectados con el segmento RS-485 (sistema de control y los dispositivos de ingeniera en la sala de control) a travs de un acoplador de segmento o enlaces.

Los acopladores del segmento son convertidores de seales que modulan las seales RS-485 al nivel de seal MBP y viceversa. Ellos son transparentes desde el punto de vista del protocolo de bus.

Interfaces de ComunicacinAlgunas opciones

Sistemas I/O remotosLos sistemas I/O remotos modulares se utilizan para la transmisin de datos de proceso de zonas con o sin riesgo de explosin. A travs de la interfaz de bus (p.e. Profibus DP) se pueden conectar, con el sistema de control, sensores de tipo analgico, binario, as como accionadores. Segn el modelo, los I/O remotos tambin pueden comunicarse con equipos de campo con HART. Esto conlleva la ventaja que los datos de parametrizacin y las solicitudes de diagnstico pueden generarse desde el sistema de control y transformarse en rdenes HART para el equipo de campo mediante los I/O remotos.

Fcil cableado del sensor Fcil deteccin de fallos en los equipos de campo

Slo hay un cable de comunicacin con el I/O remoto

(p. e. Profibus DP)

Puede utilizarse I/O remoto en los equipos de campo

Posibilidad de manejar el sensor desde la sala de control mediante transmisin de seal

HART con PROFIBUS DP

En vista del gran nmero de dispositivos HART instalados en el campo, su integracin con los sistemas PROFIBUS existentes o nuevos es una prioridad para la mayora de usuarios. El perfil HART con PROFIBUS DP ofrece una solucin abierta a esta problemtica.

Alimentacin del equipo en campo mediante cable a travs de un circuito de seguridad intrnseca Hasta 15 equipos de campo en un cable a dos hilos en funcionamiento multipunto Tecnologa de transmisin robusta Longitud de conexin hasta 3.000 m

Multiplexores HARTLos multiplexores HART permiten el acceso digital a los datos de configuracin y diagnstico de los equipos de campo HART, cuando los sistemas I/O remotos disponibles no permiten la comunicacin HART. El acoplamiento al sistema de control de procesos existente se realiza a travs de interfaces de bus estndares (p.e. Profibus DP o Ethernet). Por este motivo, los multiplexores HART se adaptan de forma idnea a la ampliacin y modernizacin de los equipos en la automatizacin de procesos.

Pueden utilizarse la instrumentacin y cableado existentes

Nivel de servicio independiente

Posibilidad de integracin en los sistemas de diagnstico y Asset-Management (Gestin de Activos)

VEGAMETLos acondicionadores de seal VEGAMET se utilizan para el procesado del valor de medicin, alimentacin del sensor, barrera de seguridad y pasarela a Ethernet o mdem. Los valores del sensor se transmiten digitalmente mediante protocolo HART. El mdulo de visualizacin integrado muestra al mismo tiempo los valores de medicin. Las funciones de acondicionamiento as como las salidas de corriente y rel permiten tareas de control ms sencillas.

Transmisor de Presin Diferencial a Prueba de Explosin con Protocolo Hart PSI.EX.H.DIF

Transmisor de Presin diferencial a Prueba de Explosin con Protocolo Hart . Para reas potencialmente explosivas, desde vaco a 1000 Bar, Precisin 0,25% (Opcional 0,1% o 0,046% F.E.). Seal de salida 4-20mA + Hart, alimentacin 15 a 35Vcc.

Foundation Fieldbus

Es una arquitectura abierta para la integracin total de la informacin.

Se trata de un sistema de comunicaciones completamente digital, serie y bidireccional.

H1 (31.25Kbps) interconecta equipamiento de campo, como sensores, actuadores y I/O.En el mercado ocupa un nicho similar al de Profibus PA: mientras que PA est mucho mas extendido en Europa, H1 tiene su origen y su rea de mayor distribucin en America y Asia.

HSE (100Mbps/1Gbps): basado en tecnologa Ethernet, provee integracin de controladores de alta velocidad (como PLCs), redes H1, servidores de datos, y estaciones de trabajo.

Como funciona Fieldbus

Hay dos partes importantes de la arquitectura del sistema Fieldbus:

La interconexin La aplicacin.

La interconexin se refiere a la transmisin de datos desde un dispositivo a otro, puede ser un dispositivo de campo, operador de consola o un configurador. Esta es la parte del protocolo de comunicacin de bus de campo.

La aplicacin es la funcin de automatizacin que el sistema realiza. Mediante la estandarizacin de parte de la aplicacin, Fieldbus ha ido ms lejos que cualquier otro estndar de comunicacin, garantizando la interoperabilidad entre los productos.Informacin generalLa arquitectura de aplicacin de Fieldbus se apoya en la distribucin de las tareas de automatizacin a los dispositivos de campo que estn interconectados a una red.

Las funciones ms bsicas realizadas por un dispositivo se modelan como bloques. Los bloques cooperan y se interconectan entre s, apoyando a la propagacin de parmetros entre los dispositivos, y el operador.

La arquitectura de interconexin Fieldbus se basa en un subconjunto de tres capas de la arquitectura OSI.

Compatibilidad con FFEl logotipo de Fieldbus Foundation y la marca de verificacin de registro que lo acompaa indican que un instrumento est registrado con la Fieldbus Foundation, y es totalmente compatible con el protocolo de comunicacin FOUNDATION fieldbus.

Los instrumentos que tienen el logotipo de Fieldbus Foundation y la marca de verificacin que lo acompaa han pasado una serie de pruebas conducidas por la Fieldbus Foundation en su laboratorio independiente, y son interoperables con otros instrumentos registrados, independientemente del fabricante.

El completo sistema de interoperabilidad de la Fieldbus Foundation, a diferencia de las pruebas de otros protocolos de redes de control, garantiza que los usuarios finales podrn elegir el mejor dispositivo en su clase para cada aplicacin de medicin o control sin tener que preocuparse por los problemas de compatibilidad.

FOUNDATION fieldbus usa tres tipos de bloques: Bloques de recursos Bloques transductores Bloques de funciones

El bloque de recursos tiene que ver con el dispositivo en general. Contiene informacin tal como fabricante, tipo de dispositivo y nmero de serie. Cada dispositivo tiene un bloque de recursos. Adems, el bloque de recursos tambin proporciona a menudo informacin acerca de la condicin operativa o estado del dispositivo en general. El acceso a esta informacin adicional puede ser una de las caractersticas ms importantes de FOUNDATION fieldbus porque puede permitir que usted detecte problemas potenciales del dispositivo antes de que stos afecten al proceso.

Durante la ejecucin del proyecto, el bloque de recursos se usa para identificar un dispositivo, ponerle etiqueta y comisionarlo. Durante las operaciones continuadas, los tcnicos de mantenimiento lo usan para obtener informacin de estado y de configuracin del dispositivo en general, y para correr algunos tipos de diagnsticos especficos al dispositivo. Qu es un bloque transductor? El bloque transductor tiene que ver con las "partes internas" de un dispositivo. Proporciona las funciones de entrada/salida locales necesarias para leer los sensores y para comandar los actuadores, displays u otro hardware de salida. Es el enlace entre el mundo fsico de los sensores y actuadores y el "mundo de datos" del control de procesos.

El bloque transductor contiene informacin tal como datos de calibracin, tipo de sensor, materiales de construccin, y en muchos casos la condicin operativa y el estado de los actuadores y sensores.

Durante la ejecucin del proyecto, los bloques transductores se usan para calibrar el dispositivo, establecer las unidades, y para otras tareas relacionadas con la provisin de una entrada o salida precisa y confiable.

Durante las operaciones continuadas, los tcnicos de mantenimiento usan estos bloques para solucionar problemas y calibrar dispositivos, realizar revisiones de diagnstico, y para llevar a cabo otras tareas para mantener la condicin operativa y el rendimiento de los dispositivos. Qu es un bloque de funciones? Los bloques de funciones proporcionan el comportamiento del sistema de control dentro del ambiente del fieldbus. Bloques de entrada y salida analgicas y discretas, y una amplia variedad de algoritmos de control tales como divisor, o PID, se pueden ligar a travs del fieldbus para realizar el control del proceso. Incluso es posible -- en muchos casos, ventajosos correr un lazo de control completamente en los dispositivos de campo, sin involucrar al sistema host. Un dispositivo simple puede tener slo un bloque de funciones de entrada o salida. Los dispositivos ms complejos pueden tener varios bloques de entrada y salida, as como bloques para supervisin y control.

Durante la ejecucin del proyecto, los ingenieros de control usan los bloques de funciones para implementar la estrategia de control. Durante las operaciones continuadas, los bloques de funciones proporcionan la informacin del control del proceso y las funciones que los operadores usan para correr la planta. Bloques de funciones FOUNDATION Fieldbus La Fieldbus Foundation ha definido conjuntos estndar de bloques de funciones bsicos y avanzados. Los fabricantes deciden cules de estos bloques estndar -- as como otros bloques no estndar -- sern soportados en cada dispositivo de campo. Interoperabilidad integrada. Si un dispositivo cumple con la especificacin de FOUNDATION fieldbus para un bloque de funciones, ese bloque de funciones ser interoperable es decir, las entradas y salidas permitirn al bloque trabajar junto con otros bloques de acuerdo a la especificacin FOUNDATION fieldbus sin importar de qu fabricante sea el dispositivo o host. Espacio para innovacin. Los fabricantes de dispositivos y sistemas tambin pueden proporcionar bloques o funciones que no son especificados por la FUNDACION. Por ejemplo, un fabricante podra proporcionar un bloque de lgica difusa (que actualmente no est definido por las especificaciones de fieldbus), o agregar una caracterstica de auto-sintonizacin a un bloque PID estndar. Estos bloques hechos a medida son interoperables con los bloques de funciones estndar. Eso es porque la especificacin FOUNDATION fieldbus define entradas, salidas, modos y otros parmetros incluso para bloques hechos a medida.

Ventajas en ArquitecturaLos bloques de funciones Fieldbus permiten que los dispositivos de campo contengan capacidades de control que anteriormente estaban restringidas a un sistema de control central.

Como resultado, las arquitecturas basadas en fieldbus se pueden escalar ms fcilmente que las arquitecturas tradicionales. Eso es porque generalmente es ms fcil y ms barato agregar ms dispositivos que expandir el sistema de control central. Incluso, usted no tiene que agregar ms dispositivos, si los que ya estn instalados pueden alojar las funciones que usted quiere agregar.

DELTA V

Los dos fieldbuses ms usados para la automatizacin de procesos son FOUNDATION fieldbus y Profibus PA.

OrigenesLa familia de protocolos Profibus fue diseada para proporcionar una jerarqua de comunicaciones para un sistema PLC, principalmente en manufactura discreta y en automatizacin de edificios. Incluye tres diferentes protocolos que tienen diferentes capacidades y aplicaciones.

FOUNDATION fieldbus, por otro lado, fue diseado especficamente para atender las necesidades de la automatizacin de procesos incluyendo la provisin de control seguro y efectivo en tiempo real en el bus.

Profibus PA es un protocolo tipo maestro-esclavo. Un dispositivo de campo es un esclavo que slo puede responder a un comando del maestro. Eso significa que si un dispositivo Profibus PA experimenta un problema, no puede reportar ese problema a menos que el host lo solicite especficamente. FOUNDATION fieldbus es un protocolo punto a punto. Los dispositivos se pueden comunicar entre s sin un host, y pueden iniciar la comunicacin sin un comando especfico del host. Por ejemplo, si un dispositivo FOUNDATION fieldbus experimenta un problema, puede enviar una alarma. Esta comunicacin punto a punto tambin permite que los dispositivos FOUNDATION fieldbus que tengan los bloques de funciones adecuados ejecuten control en campo, independientemente de un sistema host. Con FOUNDATION fieldbus, el control puede estar en el dispositivo de campo, o en el host o parcialmente en ambos. Eso incluye control regulatorio tanto bsico como avanzado, as como control discreto y secuencial. Aun cuando el control que est en los dispositivos de campo corre independientemente del host, su ejecucin est sincronizada con la del host. Cuando usted corre el control en los dispositivos de campo usando FOUNDATION fieldbus, puede desconectar el host sin parar el lazo o su planta. Eso es porque los dispositivos pueden mantener control determinstico en tiempo real sobre el bus.

Los bloques de funciones del control tambin pueden correr en el host teniendo slo bloques de E/S en los dispositivos fieldbus. O usted puede combinar los bloques de funciones del control en el host y en los dispositivos de campo. Por ejemplo, uno de los PIDs en un lazo en cascada puede correr en el dispositivo de campo y el otro en el hostINTEROPERABILIDADPor diseo, Profibus PA permite que un sistema host use un conjunto estndar de funcionalidad bsica para un dispositivo (llamado perfil estndar). Si usted quiere usar un dispositivo de campo que tenga funcionalidad adicional especfica al proveedor, esta funcionalidad puede estar disponible al host de control slo a travs de una extensin del perfil especfica del proveedor, y requiere herramientas de ingeniera especficas del proveedor.

Como resultado, los controladores no pueden usar la funcionalidad avanzada especfica del proveedor en el dispositivo de campo sin software especial. Y es posible que usted necesite varias herramientas diferentes para cubrir cada dispositivo o cada proveedor en la planta.

FOUNDATION fieldbus maneja la interoperabilidad mediante una combinacin de descripciones de dispositivo y bloques de funciones.

Si un host puede comprender una descripcin de dispositivo FOUNDATION fieldbus, toda la funcionalidad de todos los dispositivos est disponible. Y una sola aplicacin host puede configurar y tener acceso a toda la informacin y funcionalidad del dispositivo. Asignacin de DireccionesEn Profibus PA, las direcciones de dispositivo se establecen usando varios mtodos diferentes, incluyendo la configuracin de interruptores DIP o direcciones por software introducidas por el usuario. Las direcciones de dispositivos deben ser introducidas en el host para que ste ubique y reconozca los dispositivos conectados. Para agregar un nuevo dispositivo a un segmento Profibus PA, se para el segmento y se configuran en el host la direccin del dispositivo y otros parmetros de configuracin. Luego se reinicia el segmento.

FOUNDATION fieldbus usa un mensaje especial para detectar e identificar nuevos dispositivos agregados a un bus trabajando. La direccin del dispositivo se puede asignar manualmente o automticamente.

Reloj en tiempo real FOUNDATION fieldbus proporciona un reloj distribuido en tiempo real en el bus. Todos los dispositivos de un segmento tienen el mismo tiempo real, lo que permite comunicaciones muy determinsticas, asignacin de hora y fecha y ejecucin de control. Profibas PA no proporciona un reloj distribuido en tiempo real. Esta es una razn por la que todas las comunicaciones del bus y futura ejecucin de control estn dirigidas por el host. El resultado neto es que FOUNDATION fieldbus es adecuado para control en tiempo real en el bus con o sin un host. Profibus PA es adecuado slo para control basado en host. FOUNDATION fieldbusutilizes standardized function blocks (FBs) for analog and discrete signals, which makes it easy to create a control strategy by simply connecting blocks together.

It is also possible to download the control strategy (i.e., P&ID loop) to the instrument, which enables control in the field (CIF) in case the connection to the DCS is lost.http://blog.pepperl-fuchs.us/blog/bid/261988/Are-FOUNDATION-fieldbus-and-PROFIBUS-PA-the-same-thingResumen de semejanzas y diferencias entre Profibus y FFRED DH-485 (ALLEN BRADLEY)LA RED DH-485 (ALLEN BRADLEY) ES UNA RED INDUSTRIAL A NIVEL CELDA.

ESTA RED ESTA BASADA EN EL ESTANDAR EIA PARA RS-485 USANDO UN PROTOCOLO PROPIETARIO DE ALLEN BRADLEY.FUNCIONES QUE REALIZACOMUNICACIN ENTRE LOS DIVERSOS EQUIPOS DE UNA PLANTA INDUSTRIAL.

MONITOREO DE DATOS EN PROCESOS DE CONTROL

CONDICIONES DE ESTADO DE LOS EQUIPOS.

ESTADOS DE LOS PROCESOS.

ADQUISICIN DE DATOS EN LOS PROGRAMAS DE APLICACIN.

CONTROL DE CARGA Y DESCARGA DEL PROGRAMA DE APLICACIN.

SUPERVISIN Y CONTROL.CARACTERSTICAS TCNICASINTERCONEXIN HASTA 32 EQUIPOS.

CAPACIDAD MULTI-MAESTRO.

TCNICA DE CONTROL DE ACCESO POR TOKEN PASSING.

ES POSIBLE AGREGAR NODOS SIN INTERRUPCIN DE LA RED.

LONGITUD MXIMA DE LA RED 1219m.

Funcionamiento del Token Passing

El mtodo de acceso es conocido como token passing o Paso de testigo y consiste en que una sola estacin puede transmitir en determinado instante y es precisamente la que posea en ese momento el Token, este es el encargado de asignar los permisos para transmitir los datos. Hay un timer que asegura que ninguna estacin retenga el token demasiado tiempo

Ventajas

No requiere de enrutamiento (la mejor ruta). Requiere poca cantidad de cable. Fcil de extender su longitud, ya que el nodo esta diseado como repetidor, por lo que permite amplificar la seal y mandarla mas lejos.

Desventajas

Altamente susceptible a fallas. Una falla en un nodo deshabilita toda la red. El software es mucho ms complejo.SU PROTOCOLO PERMITE DOS TIPOS DE DISPOSITIVOSINICIALIZADOR

CUANDO UN EQUIPO ES CAPAZ DE ACTUAR COMO MAESTRO.UN PC CON EL SOFTWARE APS ES UN INICIALIZADOR, EL SLC 5/02 PUEDE TAMBIN CUMPLIR ESTA FUNCIN.

RESPONDEDOR

CUANDO UN EQUIPO ACA COMO ESCLAVO, ESTE PUEDE SOLAMENTE ENVIAR MENSAJES EN RESPUESTA A UNA SOLICITUD DEL MAESTROEL SLC 5/01 Y SLC 5/02 PUEDEN TRABAJAR COMO RESPONDEDORES (ESCLAVOS).

TODOS LOS INICIALIZADORES DE LA RED TIENEN LA POSIBILIDAD DE INICIALIZAR LA TRANSFERENCIA DE MENSAJES.

PARA DETERMINAR CUAL DE LOS INICIALIZADORES TIENE DERECHO DE TRANSMITIR SE EMPLEA UN ALGORITMO DE TOKEN PASSING.

EN LA RED DEBERA DEFINIRSE POR LO MENOS UN INICIALIZADOR.

LA CANTIDAD DE NODOS AFECTA EN EL TIEMPO DE TRANSFERENCIA DE DATOS, POR TAL MOTIVO, ES INCONVENIENTE MANTENER NODOS INNECESARIOS (TERMINAL DE PROGRAMACIN QUE NO SE USA) CONECTADOS EN LA RED.

PLCs Y TERMINALES DE PROGRAMACIN QUE SE CONECTAN A LA RED DH-485

ES CONVENIENTE QUE EL MAESTRO (POR EJEMPLO EN PC), DEBERA ESTAR DIRECCIONADO CON EL NMERO MS BAJO A FIN DE MINIMIZAR EL TIEMPO REQUERIDO PARA LA INICIALIZACIN DE LA RED.

ES RECOMENDABLE SETEAR LOS EQUIPOS CON EL VALOR MS ALTO DE BAUDIOS (19200), TODOS LOS EQUIPOS DEBERN TENER EL MISMO VALOR.COMPONENTES DE LA RED DH-85MDULO DE ENLACE AISLADO 1747-AIC

ESTE MDULO SE USA PARA CONECTAR LOS PLCs DE LA FAMILIA SLC 500 A LA RED DH-485.

ESTE MDULO TAMBIN PUEDE SER USADO PARA PERMITIR UNA CONECTIVIDAD CON UN EQUIPO PERIFRICO ( PC Y PIC, HHT, O DTAM) A LARGAS DISTANCIAS MAYOR QUE 1.8m HASTA UN MXIMO DE 1219m.

The isolated link coupler (1747-AIC) is used to connect SLC 500 family devices to the DH-485 network.You must install a link coupler (1747-AIC) for each node on the networkCABLE DE COMUNICACIN

EL CABLE PRINCIPAL DE COMUNICACIN EST COMPUESTO DE DOS PARES DE CONDUCTORES ENTORCHADOS Y APANTALLADOS QUE SE CONECTA A CADA MDULO DE ENLACE 1747-AIC POR MEDIO DE UN CONECTOR Y ENLAZADOS CON EL TIPO DE CONEXIN ENCADENADO. LA LONGITUD TOTAL DEL SEGMENTO DE CABLE NO DEBER EXEDER LOS 1219m

Tendido del cable de comunicacin por encadenado CONECTOR

LOS CONECTORES SON ACCESORIOS QUE PERMITEN CONECTAR EL CABLE DE COMUNICACIN CON EL MDULO DE ENLACE 1747-AIC.

EL CONECTOR CONSTA DE 6 TERMINALES DONDE SE CONECTAN LOS CONDUCTORES DEL CABLE PRINCIPAL Y EST UBICADO EN LA PARTE FRONTAL DE LA INTERFACE 1747-AIC.

Conectores en ambos extremos de la Red DH-485RED DH-485 longitud mxima de 1219 mt

FIN DE LA PRESENTACIONHoja1TIPOUSODIMETRO707-1Instalacin4.5707-2Interior7,7 +/- 0,25707-3Instalacin9,1 +/- 0,3707-4exterior14 +/- 0,35EQUIPOFUNCINPLC compacto SLC 500esclavoPLC modular SLC 5/01esclavoPLC modular SLC 5/02 , 5/03maestro / esclavoPLC con sofware APSmaestroTerminal de programacin Handl-Held (HHT)maestroMdulo de tabla de acceso de datos (DTAM)maestro / esclavo

Hoja2

Hoja3