Protocolos de comunicación y el modelo OSI en entornos industriales: niveles y clasificación

Resumen

El documento explica qué son los protocolos de comunicación y sus funciones, y presenta el modelo OSI, su finalidad y sus siete niveles, destacando los que se priorizan en el ámbito industrial. Incluye también una clasificación de los protocolos industriales según su origen y las características básicas de estos protocolos.

Puntos clave

Un protocolo de comunicación es el conjunto de reglas y formatos que gobiernan las comunicaciones entre dispositivos a un mismo nivel en sistemas abiertos.
El modelo OSI permite interconectar equipos de distintos fabricantes frente a los problemas de incompatibilidad de los equipos propietarios.
El nivel físico define características eléctricas y mecánicas; los estándares más usados son RS-232C, RS-422 y RS-485.
En el ámbito industrial se priorizan los niveles de aplicación, transporte y red.
El protocolo IP es el más extendido en el nivel de red y TCP en el nivel de transporte.
Los protocolos industriales están basados en el modelo OSI, destacan por su sencillez y permiten diagnóstico desde cualquier punto de la red.

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Definición de Protocolos de Comunicación: Tramas y Funciones

Un protocolo de comunicación es el conjunto de reglas y formatos que gobiernan las comunicaciones entre dispositivos que ejecutan funciones a un mismo nivel en diferentes sistemas abiertos.

Estructura de las Tramas

Las tramas se componen de: cabecera, datos y control de error.

Funciones del Protocolo

Control de flujo y de errores.
Adaptación de velocidades.
Secuencia de procesos en la comunicación.

Concepto y Propósito del Modelo OSI

El Modelo OSI es un sistema que permite la interconexión de equipos de distintos fabricantes. Originalmente, las redes de cada fábrica estaban diseñadas con equipos propietarios, lo que provocaba problemas de incompatibilidad cuando se interconectaban con equipos de distintos fabricantes. Por esta razón, se recurrió a un sistema no propietario para establecer un modelo común de conexión.

Niveles del Modelo OSI a Nivel General e Industrial

Niveles Generales

Nivel Físico: Define las características eléctricas, mecánicas, métodos de modulación y el medio físico. Los estándares más utilizados son RS-232C, RS-422 y RS-485.
Nivel de Datos: Garantiza la seguridad en la transmisión mediante la ordenación de tramas, detección y corrección de errores, y control de flujo. Le corresponden las tarjetas o interfaces con su protocolo y dirección única.
Nivel de Red: Encargado del establecimiento lógico de conexión, conmutación de paquetes, traducción de direcciones lógicas a físicas, gestión de la congestión de datos y control de ruta. El protocolo más extendido es el IP.
Nivel de Transporte: Asegura la entrega de paquetes sin pérdidas, errores o duplicaciones. El protocolo utilizado es el TCP.
Nivel de Sesión: Posibilita que dos aplicaciones de distintos dispositivos establezcan, usen y finalicen una sesión.
Nivel de Presentación: Traduce los datos enviados por el usuario desde el nivel de aplicación a otro formato y viceversa. Incluye la codificación, compresión de datos y expansión de comandos gráficos. Protocolos empleados: LU6.2, XN.
Nivel de Aplicación: Representa los servicios a disposición del usuario, como software para transferencia de ficheros, acceso a bases de datos y correo electrónico.

Niveles en el Ámbito Industrial

En el entorno industrial, se priorizan los niveles de: Aplicación, Transporte y Red.

Clasificación y Definición de los Protocolos Industriales

Los protocolos se pueden clasificar según su origen y fabricantes:

Protocolos industriales: Compobus, Uni-Telway.
Propietarios cedidos al público: Bitbus, MAP.
No propietarios cedidos a distintos fabricantes: Profibus, AS-i.
No propietarios originarios de un país: World FIP, P-Net.
Estándares abiertos: TCP, IP.

Características del Protocolo Industrial

Los protocolos industriales presentan las siguientes características clave:

Están basados en el modelo OSI.
Destacan por su sencillez y por ser estándares abiertos.
Ofrecen la posibilidad de que los datos e información compartan el medio.
Permiten el diagnóstico desde cualquier punto de la red.
Disponen de servicios especiales para entornos de producción.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un protocolo de comunicación?

Es el conjunto de reglas y formatos que gobiernan las comunicaciones entre dispositivos que ejecutan funciones a un mismo nivel en diferentes sistemas abiertos. Las tramas que intercambian se componen de cabecera, datos y control de error.

¿Para qué sirve el modelo OSI?

Permite la interconexión de equipos de distintos fabricantes mediante un modelo común y no propietario, evitando los problemas de incompatibilidad de las redes con equipos propietarios.

¿Qué niveles del modelo OSI se priorizan en la industria?

En el entorno industrial se priorizan los niveles de aplicación, transporte y red.