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En este documento se presentan los objetivos generales y específicos de los protocolos de comunicación entre plc's (programable logic controllers). Se describe el concepto básico de un plc y su función en la comunicación industrial. Además, se exploran los protocolos industriales actuales como modbus, modbus/tcp y tcp/ip, y se muestra cómo se comunican dos plc's y la importancia de un sistema redundante.
Typology: Lecture notes
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Billy Fabricio, Mendoza Tejada, 19BMT011, * (^1) 6to. Electrónica "B", Electrónica Digital, Instituto Emiliani Somascos, calz. San Juan, Km 14.5 zona 3 de mixco, Guatemala, Guatemala
En este documento se describe los protocolos de comunicacion entre los PLC'S, su forma de comunicación entre ellos, la manera de como con componentes reales se pueden comunicar dos PLC's a una computadora.
I. OBJETIVOS
A. Generales
B. Especícos
Plantear un diagrama para conectar dos PLC'S a una computadora.
Comprender como se comunican 2 PLC´s
Aprender la funcion de un sistema redundante.
II. MARCO TEÓRICO
A. PLC
Es un dispositivo electrónico que se programa para rea- lizar acciones de control automáticamente. Viene a ser una computadora digital. Se usa en automatización des- de 1970 y básicamente, es un sistema integrado con una CPU, memoria RAM, ROM, módulos de E/S, etc. Se le traspasa el programa, se ejecuta el programa y el progra- ma decide qué hacer con los datos de entrada que detecta a partir de los módulos de entrada. Estos dispositivos pueden ser programados según la ló- gica deseada, y sus módulos de salida controlan instala- ciones en la vida real.
B. Protocolos de Comunicación
Protocolo de comunicación es un sistema de reglas que permiten que dos o más entidades de un sistema de comunicación se comuniquen entre ellas para transmitir información por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física.
Todos los procesos de comunicación tienen básica- mente la misma estructura y el mismo objetivo: intercambiar datos o información entre dos entidades. En los últimos años, las aplicaciones industriales, basa- das en la automatización de procesos industrializados se han incrementado, dando paso a las comunicaciones o conexión de sensores, actuadores y equipos de control, de esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se ha convertido en realidad.
Figura 1: Interconexión Jerárquica
III. PROTOCOLOS INDUSTRIALES ACTUALES
un protocolo de comunicación industrial son un conjunto de reglas que permiten las interferencias e intercambios de datos entre varios dispositivos que forman una red.
A medida que la tecnología ha avanzado, estos van teniendo un proceso de evolución, las comunicaciones a este nivel debe de poseer unas características particulares para responder a las necesidades de intercomunicación en tiempo real. Los protocolos que se usan en la in- dustria provienen, por un lado, de la evolución de los antiguos protocolos basados en comunicaciones serie, y, por otro, de la creación de nuevos estándares basados en nuevas tecnologías. Como ejemplo de evolución de los antiguos protocolos se pueden citar Modbus/TCP, DNP3, Pronet, etc. Estos protocolos se aprovechan de las ventajas fun- cionales y de seguridad que ofrecen tanto Ethernet como TCP/IP para ofrecer mejores capacidades de
Figura 2: Modbus/TCP
trasferencia de información en los sistemas de control. Así, la mayoría de ellos se basan en encajar la parte de datos del protocolo original en la parte de datos de una trama Ethernet.
TCP/IP, utiliza los ya bastante conocidos hard-
Figura 3: TCP/IP
ware y software Ethernet para establecer un nivel de protocolo para congurar, acceder y controlar dispositi- vos de automatización industrial.
Ethernet/IP clasica los nodos de acuerdo a los ti- pos de dispositivos preestablecidos, con sus actuaciones especícas. Ethernet/IP ofrece un sistema integrado completo, enterizo, desde la planta industrial hasta la red central de la empresa.
Uno de los objetivos principales del Ethernet/IP es que utiliza todos sus herramientas y tecnologías tradicio- nales, como lo son los protocolos de transporte (TCP), Internet (IP) y y las tecnologias de acceso y señalizacion de medios que se encuentran dentro de las tarjetas de interfaz de Ethernet.
A. Comunicación PLC: Protocolos SCADA
La mayoría de los protocolos actuales derivan de comunicaciones de serie heredadas. Si recordamos el estándar de comunicaciones 485, cuando se conecta un grupo de dispositivos a un cable serie, todos los disposi- tivos reciben el mismo mensaje y todos los dispositivos deciden si aceptarlo o no.
B. Protocolo SCADA más popular: Modbus
Los protocolos más populares son Modbus.
Es el más popular, alrededor del 90 porciento de PLCs usan este protocolo. Está abierto, probablemente esta sea la razón por la que todos admiten Modbus, porque no requiere de ninguna licencia. Modbus puede certicar un dispositivo para asegurar que dicho dis- positivo realmente cumple con todos los estándares, pero no tiene por qué hacerlo realmente, no hay licencias.
Figura 4: Trama MODBUS
El primer byte es un ID esclavo, el cual es una dirección única porque está basada en una red en serie, así que se tiene que tener un camino para adrezar un dispositivo. El código de función le dice al dispositivo esclavo qué hacer y varía entre lectura o escritura a más áreas de memoria. Los datos dependen del código de función que se esté usando.
Y, nalmente, el CRC es solo una vericación de errores. Se trata de vericar si hay algún error físico que ocurra en la transmisión. Si alguien manipula la tensión, se cambian los datos, se recalcula el CRC y se le envía de nuevo al PLC y el PLC lo aceptará (estos son los códigos de función más utilizados). Hay códigos de función para leer salidas digitales, para leer entradas digitales y para leer y escribir registros. Se está trabajando con la memoria, por lo que Modbus le brinda acceso gratuito a la memoria del PLC. Se puede leer lo que quiera y se puede escribir lo que quiera sin autenticación.
Consta de un ID de transición para realizar un se- guimiento de todas las transiciones que está realizando, por lo que, si el host realiza una transición, realiza un número aleatorio en ese ID de transición, por lo que cuando recibe una respuesta, puede recibir un montón de respuestas de el mismo dispositivo esclavo y coincidirá