Conceptos Esenciales en Redes Industriales y Automatización

Conceptos Fundamentales en Automatización y Redes Industriales

Factores Clave en Estrategias Globales

1. ¿Qué factores obligan a los fabricantes a plantearse las estrategias comerciales y productivas desde un punto de vista global?

La constante exigencia de la introducción de nuevos modelos, la flexibilidad y la adaptabilidad.

Sistemas de Fabricación Integrada por Computadora (CIM)

2. Definición de CIM.

Computer Integrated Manufacturing (Fabricación Integrada por Computadora).

Cientos de técnicas de visión integradas.

3. ¿Qué necesita CIM para coordinar los procesos?

La existencia de medios físicos capaces de adquirir, distribuir y almacenar la información.

Modelos de Comunicación

5. ¿Qué es el modelo denominado OSI?

Conjunto de normas que permiten intercomunicar diferentes equipos, posibilitando de esa forma la comunicación entre ellos.

Medios de Transmisión de Datos

6. ¿Qué son los medios de transmisión de datos? ¿Qué dos tipos existen?

El camino físico entre el transmisor (Tx) y el receptor (Rx). La información viaja en medio de ondas electromagnéticas (medios no guiados) o a través de un medio físico (medios guiados).

7. Nombra los medios de transmisión de datos guiados.

• Par trenzado
• Cable coaxial
• Fibra óptica

8. ¿Por qué está compuesto el cable par trenzado y qué dos tipos existen?

Compuesto de conductores de cobre, circulando y trenzado en pares. Tipos:

• UTP
• STP

9. ¿En qué consiste el cable coaxial?

Núcleo interno que se mantiene firme en el aislante interior, después lleva una cubierta metálica.

10. ¿Cuándo se utiliza la fibra óptica?

Ofrece velocidades más altas que cualquier otro medio.

11. ¿Qué es wireless?

La comunicación inalámbrica o sin cables es aquella en la que la comunicación no se encuentra unida por un medio de propagación física, sino que se utiliza la modulación de ondas electromagnéticas a través del espacio.

12. Nombra los medios de transmisión inalámbrica.

• Microondas terrestres
• Microondas por satélite
• Ondas de radio
• Infrarrojos

Comunicaciones Serie

13. ¿Para qué se utilizan las comunicaciones serie?

Para evitar la pérdida de datos a través de largas distancias.

14. ¿Qué es el RS-232-C? ¿Cuáles son los conectores más comunes?

• Es una norma.
• DB-25 / DB-9

15. ¿Qué es la norma RS-485? Ventajas frente a la anterior?

Esta norma presenta alguna ventaja frente a la RS-232:

• Tiene bajo coste, ya que la conexión se realiza a 2 hilos y con una diferencia de tensión de 1.5 voltios.
• Permite crear enlaces largos de hasta 1200 m sin repetidores.
• Además, permite conexiones.
• Se pueden alcanzar velocidades de transmisión de 10 Mb/s.

Estructura de Redes Industriales

16. Explica los cuatro niveles que dan lugar a la estructura de las redes industriales.

• Nivel de Actuador: Nivel más bajo de la automatización, presenta todos los actuadores, sensores y accionamientos. Los autómatas envían y captan señales de control.
• Nivel de Campo: Nivel de red más próximo. Se encarga de la inteligencia de los pequeños autómatas que controlan los autómatas. Los tiempos de ciclo son de 10 a 100 milisegundos y la frecuencia de transmisión varía en milisegundos.
• Nivel de Control de Proceso: En este nivel están los autómatas de gama alta y ordenadores de proceso dedicados a tareas de segundos y frecuencia de segundos o milisegundos.
• Nivel de Gestión: Se encarga de integrar el nivel anterior en una estructura. Las máquinas de ese nivel suelen estar en redes de ordenadores compartiendo recursos.

Buses de Campo

17. ¿Qué son los buses de campo?

Es un sistema de interconexión que permite comunicar varios dispositivos entre sí con un número de hilos muy reducido.

18. Nombra las principales ventajas de los buses de campo.

• Costo de instalación
• Costo de mantenimiento
• Derivados de la mejora del funcionamiento
• Reducción del cableado necesario para el control de la instalación.

19. Nombra cinco buses de campo.

• Profibus
• Profundo
• Bitbus
• Modbus
• DeviceNet

20. ¿Qué es Profibus?

Un bus que cumple todos los campos.

21. ¿Qué tres perfiles de comunicación presenta Profibus? Explícalos.

• Profibus FMS: Se utiliza en tareas generales de comunicación.
• Profibus DP: Se utiliza para comunicar los PLCs con E/S distribuidas a nivel de campo (Periferia descentralizada). Sistema monomaestro.
• Profibus PA: Se utiliza en la industria química, petroquímica y áreas peligrosas.

22. ¿Qué dos tipos de dispositivos caracterizan a Profibus? ¿Qué pueden hacer?

Profibus: dispositivo maestro y dispositivo esclavo, también llamados dispositivos activos y pasivos. Los dispositivos maestros pueden enviar y solicitar datos a otras estaciones, siempre que mantengan el derecho de acceso (token) al bus. Los dispositivos esclavos solo pueden enviar datos cuando un participante maestro los ha solicitado.

23. ¿Qué tipos de dispositivos son esclavos y maestros?

Los dispositivos esclavos son periféricos, tales como dispositivos de entrada/salida, islas de válvulas, transductores de medida y, en general, equipos simples de campo. Por el contrario, los dispositivos maestros suelen ser equipos inteligentes, como por ejemplo autómatas programables. Podemos tener asimismo integrados en estos sistemas elementos que se pueden programar para funcionar como maestros o como esclavos.

24. Nombra y explica los métodos que utiliza Profibus para comunicarse entre estaciones maestras y entre una estación maestra y otra esclava.

Entre estaciones maestras: método token bus. Entre maestro y esclavo: método maestro-esclavo. Solo se puede comunicar quien tenga el testigo.

25. Hoy en día el protocolo FMS está perdiendo presencia en las instalaciones de automatización y se está generalizando el protocolo DP. ¿Qué características tiene?

Hoy en día, el protocolo FMS está perdiendo presencia en las instalaciones de automatización y se está generalizando el protocolo DP, que tiene las siguientes características:

• Existe un único maestro del bus que gestiona la red, aunque puede haber un segundo maestro para tareas específicas. (Solo un maestro, el segundo maestro sería un esclavo).
• Puede incluir varios esclavos, que pueden ser activos o pasivos. Los activos son "inteligentes" de periferia descentralizada, capaces de procesar algún tipo de programa, mientras que los pasivos no.
• Como elementos activos pueden actuar PLCs que participan en la comunicación como esclavos de la red.
• Como elementos pasivos se pueden instalar ETs, isletas, OPs, servos, etc.

26. ¿De qué color son los cables de Profibus DP y para Profinet o Ethernet?

Para Profibus DP se ha generalizado el cable de cobre con cubierta morada o cables de fibra óptica.

Los cables de color verde son utilizados para Ethernet o Profinet.

27. ¿Cuál es la tecnología de transmisión más utilizada por Profibus?

RS485 (Standard Recommended)

Profinet y Ethernet Industrial

28. ¿Qué es Profinet?

Es un bus de comunicación basado en Ethernet industrial.

29. ¿Qué protocolo utiliza Ethernet?

TCP/IP

• T: Transmisión
• C: Control
• P: Protocolo
• I: Internet
• P: Protocolo

30. ¿Qué permite Ethernet?

Permite el intercambio de información entre ordenadores, sistemas de control y máquinas. Tanto por dentro de la empresa como fuera de ella. Sin embargo, no es un bus de campo.

31. ¿Qué se puede presuponer que es Profinet?

Se puede presuponer que Profinet es Profibus en Ethernet.

32. ¿Por medio de qué dispositivo se realiza la intercomunicación de los equipos en Profinet?

Por medio de switches.

33. Comparado con Profibus, ¿qué nombre reciben en Profinet el maestro y el esclavo?

En Profinet, si comparamos con Profibus, el maestro de red pasa a denominarse controlador y el esclavo pasa a denominarse dispositivo I/O.

Otros Conceptos

34. ¿Qué es un nodo?

Nodo es cualquier dispositivo que contenga al menos una interfaz con el bus.

35. ¿Qué es ASI?

El bus AS-Interface (Actuador Sensor-Interface) es un sistema de interconexión para sensores y actuadores binarios en el nivel inferior de campo.

Periferia Descentralizada

39. ¿Qué es la periferia descentralizada?

Controlar un proceso a distancia con la CPU.

40. ¿Qué son los módulos de entradas/salidas descentralizadas?

Tarjetas de módulos de entradas y salidas que se encuentran y controlan el proceso y que comunican la CPU del PLC mediante el bus.

41. ¿Qué es una ET 200S?

Módulo terminal descentralizado de Siemens.

42. ¿Qué son los módulos de válvulas inteligentes?

Son unos elementos que permiten en un único punto de la máquina la centralización del control de electroválvulas y de los sensores, de forma que con un único cable de comunicación podemos enlazar todos los elementos con el PLC (autómata), suprimiendo de esta forma los problemas derivados del cableado tradicional.

43. Una vez suministrado el software por el fabricante, ¿qué se hace con el módulo de válvulas inteligentes?

Se necesita el software correspondiente (suministrado por el fabricante), se añade el software de instalación del bus correspondiente y se adjunta la dirección a las entradas (sensores) y salidas (electroválvulas) para que así sean tratadas como entradas y salidas normales.

44. Nombra y explica los elementos que componen las islas de válvulas inteligentes.

• Soporte
• Electroválvulas
• Conectores

Paneles de Operador (HMI)

45. ¿Qué son los paneles de operador?

Son paneles que permiten al operario controlar en todo momento el estado actual de la máquina y además poder emitir órdenes a la misma en función de las necesidades de cada momento.

46. ¿Qué permiten los paneles de operador?

Estos paneles permitirán obtener todo tipo de información sobre las condiciones de trabajo de la máquina: elementos discretos (pulsadores, pilotos), valores de temperatura, velocidades, presión, gráficos, mensajes de texto, alarmas, etc. Además, en función de dicha información, permitirán al usuario, si su nivel de acceso se lo permite, dar órdenes a la máquina, realizando modificaciones en los parámetros manejados por el PLC tales como: modificación de los valores de temporizadores y contadores, cambios de niveles de prensado, puestas en marcha y parada de motores y electroválvulas, etc.

47. ¿Qué posibilidades de conexión tienen los paneles de operador?

Normalmente conectados al autómata, impresoras u otros paneles.

48. ¿Qué utilizan los paneles de operador para su programación?

Se programan con un software propio del fabricante del panel.

49. ¿Qué tipos de paneles de operador existen?

• Micropaneles
• Pantallas gráficas de teclado
• Pantalla táctil

Sistemas SCADA

50. ¿Qué es un SCADA?

Es un sistema que permite controlar el proceso a través del ordenador.

51. ¿En qué grupos se pueden dividir los productos SCADA en el mercado?

• Específico de cada fabricante: Solo funciona con sus productos (SCS de Omron, CX-Supervisor de Omron, WinCC de Siemens, etc.).
• Genérico: Válido para productos de varios fabricantes. Necesita software adicional para la realización de las comunicaciones (InTouch, LabView, etc.).