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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
MATERIA:
AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS
DOCENTE:
ELOINA RODRÍGUEZ GONZÁLEZ
UNIDADES II Y III
Comunicaciones Industriales
“Comunicaciones Industriales”
GRUPO:
IPOI 18 - M
INGENIERIA EN PROCESOS Y OPERACIONES INDUSTRIALES
INTEGRANTES:
FECHA DE ENTREGA QUERÉTARO, QRO. 27 DE NOVIEMBRE 2020
NOMBRE: MATRICULA:
MARGARITA HERNÁNDEZ CERECEDO 2017340100
SILVESTRE IVÁN HERNÁNDEZ PÉREZ 2009304071
MARICELA MARTÍNEZ ORDUÑA 2016340093
FERNANDO PÉREZ ENRÍQUEZ 2016340288
Referente Teórico
En este apartado se presenta la recopilación de la literatura de acuerdo a la exploración del trabajo de investigación, orientando este con bases teóricas que permitan facilitar la comprensión y entendimiento de las variables que conforman el documento, estos fundamentos teóricos sustentarán y permitirán distinguir todos los conceptos técnicos de gran importancia para la elaboración de este trabajo de investigación. Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos. Con el uso de redes de comunicación digital propietarias en las industrias, en la última década se ha logrado mejorar la precisión e integridad de la señal digital de extremo a extremo. En primer lugar, se considera comunicación al intercambio de información entre dos o más partes. Para ello, la información se transfiere de un tercero a otro, que la recibe, la procesa y la almacena/descarta en función de su relevancia. Cuando se añade el componente industrial, se puede hablar de comunicación industrial. Ventajas del uso de redes de comunicación industrial La ventaja de utilizar redes de comunicación industrial, en comparación con el cableado anterior, es fácil de analizar: el avance tecnológico permite ahorrar cantidades considerables de dinero y reducir los costes. Además, la comunicación a través de unidades industriales tiene ventajas para la funcionalidad. Sin embargo, los medios que se utilizan en el campo de la «comunicación industrial» difieren mucho según la ubicación. Como tal, la comunicación interna de la oficina funciona principalmente con sistemas basados en el estándar Ethernet TCP/IP, mientras que la tecnología de automatización utiliza muchos sistemas de comunicación que, sin embargo, son compatibles entre sí.
Switch: Un conmutador o switch es un dispositivo digital lógico de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red. Router: Un router —anglicismo también conocido como enrutador o encaminador de paquetes— es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el modelo OSI. Su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP que se pueden comunicar sin la intervención de un router (mediante bridges ), y que por tanto tienen prefijos de red distintos. Firewall: Un cortafuego (firewall en inglés) es una parte de un sistema o una red que está diseñada para bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones autorizadas. Se trata de un dispositivo o conjunto de dispositivos configurados para permitir, limitar, cifrar, descifrar, el tráfico entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjunto de normas y otros criterios. Proxy: Un proxy, en una red informática, es un programa o dispositivo que realiza una acción en representación de otro. Su finalidad más habitual es la de servidor proxy, que consiste en interceptar las conexiones de red que un cliente hace a un servidor de destino, por varios motivos posibles como seguridad, rendimiento, anonimato, etc. Backbone: La palabra backbone se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Está compuesta de un gran número de routers comerciales, gubernamentales, universitarios y otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos a través de países, continentes y océanos del mundo mediante cables de fibra óptica.
AP: Un punto de acceso inalámbrico (WAP o AP por sus siglas en inglés: Wireless Access Point) en redes de computadoras es un dispositivo que interconecta dispositivos de comunicación alámbrica para formar una red inalámbrica. Normalmente un WAP también puede conectarse a una red cableada, y puede transmitir datos entre los dispositivos conectados a la red cable y los dispositivos inalámbricos. Ethernet: Ethernet es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por contienda CSMA/CD. CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI. Ancho de banda: Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango. Cable cruzado: RJ-45 (registered jack 45) es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado, (categorías 4, 5, 5e, 6 y 6a). Es parte del Código Federal de Regulaciones de Estados Unidos. Posee ocho pines o conexiones eléctricas, que normalmente se usan como extremos de cables de par trenzado. Es utilizada comúnmente con estándares como TIA/EIA- 568 - B, que define la disposición de los pines o wiring pinout. UTP categoría 6: Cable de categoría 6, o Cat 6 (ANSI/TIA/EIA- 568 - B.2-1) es un estándar de cables para Gigabit Ethernet y otros protocolos de redes que es retro compatible con los estándares de categoría 5/5e y categoría 3. Rack: Un rack es un soporte metálico destinado a alojar equipamiento electrónico, informático y de comunicaciones. Las medidas para la anchura están normalizadas
empresarial. Es el espacio donde alojar los servidores y equipos de almacenamiento donde se ejecutan las aplicaciones y se procesan y almacenan los datos y el contenido. Protocolo ARP: El protocolo ARP tiene un papel clave entre los protocolos de capa de Internet relacionados con el protocolo TCP/IP, ya que permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP. DNS: Domain Name System o DNS (en español: sistema de nombres de dominio) es un sistema de nomenclatura jerárquica para computadoras, servicios o cualquier recurso conectado a Internet o a una red privada. Dominio: es una red de identificación asociada a un grupo de dispositivos o equipos conectados a la red Internet. El propósito principal de los nombres de dominio en Internet y del sistema de nombres de dominio (DNS), es traducir las direcciones IP de cada nodo activo en la red, a términos memorizables y fáciles de encontrar. IP: Una dirección IP es una etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y jerárquica, a un interfaz (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red del Modelo OSI. TCPIP: La familia de protocolos de Internet es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre computadoras. En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen: Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos de los primeros en definirse, y que son los más utilizados de la familia. Modelo osi: El modelo de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), también llamado OSI (en inglés, Open System Interconnection) es el modelo de red descriptivo. vps: Un VPS es el paso intermedio entre un servidor dedicado y el alojamiento Web compartido, pero más cercano al concepto de servidor dedicado. Se trata de un
“servidor virtual” integrado en un servidor físico que aloja otros servidores virtuales o VPS. Hosting: El alojamiento web (en inglés web hosting) es el servicio que provee a los usuarios de Internet un sistema para poder almacenar información, imágenes, vídeo, o cualquier contenido accesible vía web. IPv6 y IPv4: IPv6: El Internet Protocol version 6 (IPv6) (en español: Protocolo de Internet versión
- es una versión del protocolo Internet Protocol (IP), definida en el RFC 2460 y diseñada para reemplazar a Internet Protocol versión 4 (IPv4) RFC 791, que actualmente está implementado en la gran mayoría de dispositivos que acceden a Internet.
- IPv4: El Internet Protocol versión 4 (IPv4) (en español: Protocolo de Internet versión
- es la cuarta versión del protocolo Internet Protocol (IP), y la primera en ser implementada a gran escala. Definida en el RFC 791. Tarjeta controladora: Una controladora de periférico (en inglés: peripheral controller) es un hardware dentro de un periférico que sirve de interfaz entre el periférico y la unidad central de procesamiento. SAM: Una red de área de almacenamiento, en inglés SAN (Storage Area Network), es una red de almacenamiento integral. Se trata de una arquitectura completa que agrupa los siguientes elementos: Una red de alta velocidad de canal de fibra o iSCSI. Un equipo de interconexión dedicado (conmutadores, puentes, etc). Elementos de almacenamiento de red (discos duros). Backup: Una copia de seguridad, copia de respaldo o backup (su nombre en inglés) en tecnologías de la información e informática es una copia de los datos originales que se realiza con el fin de disponer de un medio de recuperarlos en caso de su pérdida.
Síntesis
El presente trabajo surge debido a la necesidad que el Ingeniero, conozca los fundamentos y la aplicación de los protocolos de comunicación en el entorno industrial, ya que, actualmente la tendencia en la industria es ir incrementando el grado de automatización de sus procesos. Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos. Con el uso de redes de comunicación digital propietarias en las industrias, en la última década se ha logrado mejorar la precisión e integridad de la señal digital de extremo a extremo. En primer lugar, se considera comunicación al intercambio de información entre dos o más partes. Para ello, la información se transfiere de un tercero a otro, que la recibe, la procesa y la almacena/descarta en función de su relevancia. Cuando se añade el componente industrial, se puede hablar de comunicación industrial. La definición se hace considerablemente más difícil cuando el objetivo, es decir, la transmisión de datos entre los dispositivos de un sistema, se formula claramente desde el principio. Para conocer qué es una red y un protocolo industrial va a ser necesario enumerar las funciones de esta comunicación a lo largo de este artículo, debido a sus numerosas configuraciones y variantes.
Objetivo
Con el empleo de las redes industriales es posible:
- Reducir costos y tiempos de instalación.
- Adquirir y transferir datos de manera segura y eficiente.
- Implementar estrategias de control avanzadas, tales como sistemas SCADA, control distribuido, control centralizado, etcétera.
- Acceder al sistema vía remota
- Intercomunicar los distintos niveles de producción, desde la administración, pasando por el control de procesos, hasta llegar a los sensores y actuadores. Lo anterior muestra que las redes industriales son un elemento importante en los sistemas modernos de manufactura, de tal forma que contar con personal capacitado en el ámbito de las redes industriales es imprescindible. (Monterrey, s.f.) Su principal objetivo es la sustitución del cableado asociado a los elementos aislados tales.
Ethernet fue diseñado para ser expandido fácilmente. El uso de dispositivos de interconexión tales como puente ( bridges ), ruteadores ( routers ), y conmutadores ( switches ) permiten que redes LAN individuales se conecten entre sí. (ETHERNET, s.f.)
Protocolo TCP/IP
TCP/IP define cuidadosamente cómo se mueve la información desde el remitente hasta el destinatario. En primer lugar, los programas de aplicación envían mensajes o corrientes de datos a uno de los protocolos de la capa de transporte de Internet, UDP (User Datagram Protocol) o TCP (Transmission Control Protocolo). Estos protocolos reciben los datos de la aplicación, los dividen en partes más pequeñas llamadas paquetes, añaden una dirección de destino y, a continuación, pasan los paquetes a la siguiente capa de protocolo, la capa de red de Internet. (IBM, 2020) CARACTERÍSTICAS TCP (protocolo de control de transmisión) Permite colocar los segmentos nuevamente en orden cuando vienen del protocolo IP. Permite el monitoreo del flujo de los datos y así evitar la saturación de la red. Permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada para "entregarlos" al protocolo IP.
Permite multiplexar los datos, es decir, que la información que viene de diferentes fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma línea pueda circular simultáneamente. Por último, permite comenzar y finalizar la comunicación amablemente. CARACTTERÍSTICAS IP (protocolo internet) Protocolo orientado a no conexión, es decir, los paquetes de información viajan a través de la Red por diferentes trayectos hasta llegar al destino. Basado en datagramas, es decir, datos “empaquetados”. Fragmenta paquetes de datos si es necesario. No fiable.
Protocolo RS232/
La interfaz RS232 o TIA/EIA-232 es un protocolo de transferencia de datos diseñado para controlar la comunicación serie. Se utiliza para organizar los datos que fluyen desde un equipo terminal de datos (DTE), como un terminal o transmisor, a un receptor u otro tipo de equipo de comunicaciones de datos (DCE). La interfaz serie más utilizada en la industria es el protocolo RS485 o EIA-485. Tiene una gran ventaja sobre las interfaces RS232. Usando la topología multipunto, se pueden conectar múltiples receptores y transmisores. Para una mayor coherencia la transmisión de datos se realiza mediante señales diferenciales. (Weis, 2020) CARACTERÍSTICAS RS232 o TIA/EIA- 232 25 pines de señal. Conector de DTE debe ser macho y el conector de DCE hembra. Los voltajes para un nivel lógico alto están entre - 3V y - 15V, y un nivel bajo +3V y +15V. Los voltajes más usados son +12V/-12V, +9V/–9V.
PERFILES, CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DE PROFIBUS
(etitudela, 2020)
1. Identificar la terminología empleada en las redes de
comunicación.
Switch Router Firewall Proxy Backbone AP Ethernet Ancho de banda Cable cruzado UTP categoría 6 Rack Topología de redes Intranet, extranet e internet Centro de cableado Centro de datos Protocolo ARP DNS
IP
TCPIP
Modelo osi vps Hosting IPv6 y IPv Tarjeta controladora SAM Backup Fibra óptica Cable coaxial Apilar en cascada HUB UPS PING IF config IP config Cableado estructurado (Steevin, s.f.)
· DCAP: protocolo de acceso del cliente de la conmutación de la transmisión de datos. · Econet. · Ethernet. · FDDI: interfaz de distribución de datos en fibra. · Frame Relay. · HDLC · LocalTalk. · L2F: protocolo de la expedición de la capa 2. · L2TP: protocolo de túnel capa 2. · LAPD (Link Access Protocol for D-channel: protocolo de acceso de enlace para los canales tipo D) son procedimientos de acceso de vínculo en el canal D. · LLDP (Link Layer Discovery Protocol): protocolo de detección de nivel de vínculo. · LLDP-MED: protocolo de la detección de la capa de vínculo - detección del punto final de los medios. · PPP: protocolo punto a punto. · PPTP: protocolo túnel punto a punto. · SLIP (Serial Line Internet Protocol: protocolo de Internet de línea serial), un protocolo obsoleto. · StarLan. · STP (Spanning Tree Protocol): protocolo del árbol esparcido. · Token ring.
· VTP VLAN: trunking virtual protocol para LAN virtual. Protocolos de la capa 2+ · ATM: modo de transferencia asíncrona. · Capítulo el relais, una versión simplificada de X.25. · MPLS: conmutación multiprotocolo de la etiqueta. · Señalando el sistema 7, también llamado SS7, C7 y CCIS7; un común PSTN control protocolo. · X. Protocolos de la capa 3 (capa de red) · AppleTalk · ARP (Address Resolution Protocol): protocolo de resolución de direcciones. · BGP (Border Gateway Protocol: protocolo de frontera de entrada). · EGP (Exterior Gateway Protocol: protocolo de entrada exterior). · ICMP (Internet Control Message Protocol: protocolo de mensaje de control de Internet). · IGMP: protocolo de la gerencia del grupo de Internet. · IPv4: protocolo de internet versión 4. · IPv6: protocolo de internet versión 6. · IPX: red interna del intercambio del paquete. · IS-IS: sistema intermedio a sistema intermedio. · MPLS: multiprotocolo de conmutaciòn de etiquetas. · OSPF: abrir la trayectoria más corta primero. · RARP: protocolo de resoluciòn de direcciones inverso.
