lunes, 26 de octubre de 2015
dibujo octubre
dibujo: https://docs.google.com/presentation/d/10JhtvP_jvX7q0E3tuhT7X3NJUOJzTAQXrqhqXIjxzQY/edit?usp=sharing
domingo, 25 de octubre de 2015
PROFINET
Índice:
Ø
1.- introducción.
Ø
2.- ¿qué es Profinet?
Ø
3.-tipo de comunicación.
3.1.-IP
3.2.-TCP
3.3.-UDP
Ø
4.- Comunicación en tiempo real.
4.1.-Tiempo real (RT)
4.2.-Tiempo real isócrono (IRT)
Ø
5.-Integración de buses de campo.
Ø
6.-Diagnóstico.
Ø
7.-Máximo rendimiento.
Ø
8.-Switches
Ø
9.-Topologías de red
9.1.-Estrella
9.2.-Árbol
9.3.-Lineal
9.4.-Anillo (redundancia)
Ø
10.-Gestión de redes
Ø
11.-Gestión de diagnósticos
Ø
12.-Servicios Web
Ø
13.-Seguridad industrial
Ø
14.-Productos PROFINET
Ø
15.-conclusión
Ø
16.- bibliografía
1.-Introducción:
PROFINET permite conectar equipos desde el nivel del
campo (Plcs y otros dispositivos) hasta el nivel de gestión (sistemas
informáticos e internet).
PROFINET
permite una comunicación homogénea con la ingeniería cubriendo toda la planta
industrial y de gestión apoyando las tecnologías de la información hasta el
nivel del campo. Es el estándar Ethernet abierto que cumple la
especificación IEC 61158 para la automatización industrial.
2.- ¿Qué es PROFINET?
Estándar abierto para Industrial Ethernet
Apoyado por la organización PI (PROFIBUS &
PROFINET International)
Se apoya en los estándares IEEE802.3, TCP/IP,
IEEE802.11
Aporta soluciones para Ethernet en Tiempo Real, Motion
Control,
Compatibilidad multimarca
PROFINET: solución integral para Industrial Ethernet
Como parte integrante de la norma IEC 61158, PROFINET
se basa en el estándar internacional Ethernet (IEEE 802.3), por lo que apuesta
por Fast Ethernet a 100 Mbit/s y la tecnología de conmutación. PROFINET se
caracteriza especialmente por las siguientes características: utilización
conjunta de comunicación en tiempo real y basada en TCP en un solo cable, así
como la comunicación escalable en tiempo real para controladores, periferia
descentralizada y control de movimiento.
De esta forma, PROFINET permite unos tiempos de reacción
más breves así como homogeneidad desde el nivel de campo hasta el nivel de
gestión.
PROFINET abarca todo el abanico de aplicaciones de
automatización, donde podemos distinguir tres tipos de tiempo real:
• Comunicación TCP/IP y UDP/IP
• Tiempo real (RT)
• Tiempo real isócrono (IRT)
3.-Tipo de Comunicación:
TCP/IP y UDP/IP
La transferencia de datos con TCP/IP y UDP/IP donde el
tiempo no es un factor crítico constituye la base tecnológica de la
comunicación, por ejemplo, para la parametrización y la configuración.
TCP/IP constituye un estándar de facto en el mundo de
las tecnologías de la información.
3.1.-IP
La transferencia de datos con el Protocolo de Internet
(IP) es una transmisión no segura de paquetes (datagramas) entre un origen y un
destino IP. La suma de comprobación de 32 bits del paquete Ethernet permite
detectar con una alta probabilidad si hay errores en el paquete.
Los siguientes protocolos se basan en IP:
3.2.-TCP
El Protocolo de control de transporte (TCP) garantiza
una transferencia de datos completa, sin errores y en el orden correcto del
emisor al receptor. TCP está orientado a las conexiones; eso significa que, antes
de enviar los bloques de datos, dos estaciones establecerán una conexión que se
volverá a deshacer una vez finalizado el intercambio. TCP dispone de mecanismos
para la vigilancia permanente de las conexiones establecidas.
3.3.-UDP
Al igual que el protocolo TCP, el Protocolo de
datagramas de usuario (UDP) permite la transferencia de datos completa y sin
errores del emisor al receptor. Sin embargo, a diferencia de TCP, UDP no establece
una conexión: cada paquete de datos se trata de forma independiente y no hay
confirmación de transporte. Al suprimirse la vigilancia Timeout y el
establecimiento y eliminación de conexiones, UDP resulta más adecuado que TCP
para las aplicaciones donde el tiempo es un factor crítico. La división en
bloques de datos y la vigilancia de la comunicación, características implícitas
de TCP, pueden realizarse con el protocolo UDP en el nivel de aplicación, por
ejemplo, a través de RPC (llamada de procedimiento remoto).
4.-Comunicación en tiempo real
4.1.-Tiempo real (RT)
La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos
de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos útiles cíclicos
o alarmas (interrupciones) controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal
de comunicaciones en tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real
de los procesos de automatización. Así se minimizan los tiempos de ejecución y
se aumenta el rendimiento a la hora de actualizar los datos de proceso. Las
prestaciones son comparables a las de los buses de campo, permitiendo unos
tiempos de reacción de entre 1 y 10 ms. Al mismo tiempo se reduce
considerablemente la potencia de procesador necesaria en el dispositivo para la
comunicación. En esta solución es posible utilizar componentes de red estándar.
4.2.-Tiempo real isócrono (IRT)
Para aplicaciones especialmente exigentes, como las de
control de movimiento, se dispone de Isochronous Real-Time (IRT). Con IRT se
consigue un tiempo de ciclo de menos de 1 ms con una fluctuación de menos de 1
μs. Así, el ciclo de comunicación se divide en una parte determinista y otra
abierta. En el canal determinista se transportan los telegramas IRT cíclicos,
mientras que en el canal abierto lo hacen los telegramas TCP/IP y RT. Así,
ambos tipos de transferencia resultan independientes, sin que uno afecte al
otro. Por ejemplo, es posible acceder a los datos del dispositivo con un
ordenador portátil desde cualquier punto de la instalación, sin que esto afecte
a la regulación isócrona.
5.-Integración de buses de campo
PROFINET permite integrar redes PROFIBUS y otros
sistemas de bus de campo ya existentes. De esta forma es posible estructurar
cualquier sistema formado por subsistemas basados en Ethernet o en un bus de
campo, así como convertirlo en un sistema PROFINET.
El esquema con proxy facilita la integración de
sistemas de bus de campo existentes, todo ello con una mayor transparencia.
El proxy representa en Ethernet a uno o varios
dispositivos de bus de campo (por ejemplo, en PROFIBUS).
Se encarga de convertir la comunicación entre las
redes de forma transparente (sin tunelización de protocolos) y, por ejemplo,
hace pasar los datos cíclicos a los dispositivos de bus de campo.
Como maestro PROFIBUS, el proxy coordina el
intercambio de datos entre los nodos de la red PROFIBUS. Al mismo tiempo es un
nodo Ethernet con comunicación PROFINET.
Los proxy pueden funcionar como controladores o como
Gateway puros.
Además de los proxy con cable para Industrial
Ethernet, SIMATIC NET también dispone de estos dispositivos con conexión a
redes inalámbricas IWLAN.
6.-Diagnóstico
PROFINET IO ofrece un esquema de diagnóstico integral
para la localización y la solución eficiente de fallos y errores. Si se produce
un fallo, el IO-Device afectado genera una alarma de diagnóstico en el IO-Controller.
Éste accede en el programa de usuario a la rutina de programa correspondiente
para solucionar el error. La información de diagnóstico también se puede leer
directamente en el IO-Device y visualizarse en la programadora o PC
(IO-Supervisor). El dispositivo de campo también genera una alarma de
diagnóstico si se produce un fallo en un canal. El mecanismo de acuse de fallos
garantiza el tratamiento secuencial de los errores en el IO-Controller.
Topologías a medida
La tecnología de conmutación de PROFINET permite la
implantación flexible de cualquier topología de red, adaptándose así de forma
inmejorable a la máquina o instalación. También es posible el cambio entre
distintos medios: de cobre a fibra óptica y viceversa. La tecnología de
conmutación permite, por ejemplo, cerrar una estructura lineal formando una
topología en anillo para permitir la redundancia del medio.
La conmutación al medio de reserva en caso de fallo se
realiza también sin interrupción alguna en el canal de comunicación isócrono.
PROFIdrive:
La interfaz funcional entre los controladores y los
accionamientos tanto para PROFINET como para PROFIBUS está definida con el
perfil de accionamiento PROFIdrive de PROFIBUS International.
7.-Máximo rendimiento
La ya amplia capacidad funcional de PROFIBUS se ha
visto superada con creces por PROFINET. Para empezar, el número de nodos o
estaciones no está limitado. Un telegrama PROFINET puede transportar hasta
1.440 bytes de datos de proceso. Los bloques de datos pueden tener un tamaño de
hasta 4 Gigabytes.
Los recursos disponibles de PROFINET con IRT son más
que suficientes para el futuro. Esto queda patente con el siguiente ejemplo: en
un ciclo de medio milisegundo se pueden operar 70 accionamientos con un alto
rendimiento y de forma isócrona. Aún quedará un 50% de recursos para la
comunicación abierta con protocolos estándar de TI.
Programación de la lógica de control y generación de
componentes:
Los constructores de maquinaria o instalaciones
generan los componentes y utilizan las distintas herramientas específicas para
la programación y configuración de los equipos. En el caso de SIMATIC, esta
herramienta es STEP7.
Integración de aplicaciones de bus de campo
Con PROFINET CBA es posible mapear toda una aplicación
de bus de campo como componente PROFINET. Esto será importante siempre que se
vaya a ampliar por medio de PROFINET una instalación ya existente. Poco
importará con qué bus de campo se haya automatizado parte de la instalación.
Para que la instalación existente se pueda comunicar
con PROFINET, el maestro de la aplicación de bus de campo que se vaya a
conectar deberá ser capaz de comunicarse por medio de PROFINET.
8.-Switches
PROFINET apuesta por la tecnología de conmutación a
100 Mbit/s. A diferencia de otras tecnologías, aquí cada nodo puede enviar
datos en todo momento, ya que siempre hay establecida una conexión punto a
punto con el siguiente switch. La conexión puede funcionar en ambos sentidos al
mismo tiempo (envío y recepción) con un ancho de banda de 200 Mbit/s. La principal
ventaja: los nodos o segmentos de red que no necesiten el telegrama no se verán
afectados por su transmisión.
9.-Topologías de red
Las topologías de red se eligen en función de las
necesidades de los equipos conectados. Entre las más comunes encontramos la
topología en estrella, lineal, en árbol o en anillo.
En la práctica, la mayoría de las instalaciones están
compuestas por estructuras mixtas. Estas topologías se pueden realizar tanto
con cables de cobre como de fibra óptica.
9.1.-Estrella
La topología en estrella se caracteriza por tener un
switch central con conexiones a los distintos terminales de la red. Las
estructuras en forma de estrella se utilizan en zonas con gran densidad de
aparatos y poca extensión longitudinal, por ejemplo, pequeñas células de
producción o una única máquina.
9.2.-Árbol
La topología en árbol se forma agrupando varias
estructuras en estrella en una red, dado el caso, combinando cables de fibra
óptica y de par trenzado. Se suele utilizar para dividir instalaciones complejas
en segmentos.
9.3.-Lineal
Esta topología la encontramos cuando un switch está
cerca del terminal al que se conecta o cuando el terminal está integrado en el
propio switch. La topología lineal es recomendable en instalaciones que cubren
grandes distancias, por ejemplo, en sistemas de transporte y manutención o para
la conexión de células de producción.
9.4.-Anillo (redundancia)
Si los extremos de una línea se unen por medio de una
conexión adicional, obtendremos una estructura en anillo. Se utiliza en instalaciones
con grandes requisitos de disponibilidad para así protegerse en caso de rotura
de un cable o de fallo de un componente de red.
10.-Gestión de redes
A diferencia de los buses de campo, Ethernet ofrece en
combinación con TCP/IP y UDP/IP posibilidades adicionales para la gestión de
redes. Los aspectos de infraestructura de redes, gestión de IP, diagnóstico de
red y sincronización de hora forman parte de la gestión de redes integrada. Con
ella, la administración y la gestión de Ethernet resulta mucho más sencilla
gracias a la utilización de protocolos estándar en informática.
11.-Gestión de diagnósticos
La fiabilidad de la red tiene prioridad absoluta en la
gestión de redes. Para el mantenimiento y supervisión de componentes de red y
sus funciones, se ha impuesto en las redes existentes el protocolo SNMP como
estándar de facto. Este protocolo permite accesos de lectura (supervisión,
diagnóstico) y escritura (administración) a los equipos.
12.-Servicios Web
También es posible acceder a los dispositivos PROFINET
a través de un cliente Web. Dicho acceso se basa en tecnologías estándar del
mundo de Internet, como HTTP, XML, HTML o scripts. Los datos se transfieren en
formato estándar (HTML, XML) y se visualizan con programas estandarizados
(navegadores como Netscape, MS Internet Explorer, Opera, Firefox, etc.). De
esta forma es posible integrar la información procedente de los equipos
PROFINET en sistemas de información modernos y con compatibilidad multimedia.
13.-Seguridad industrial
Con PROFINET es posible acceder a datos del nivel de
campo desde el nivel de gestión. De este modo, es posible explorar y sacar
partido de oportunidades ocultas de mejora de la productividad. No obstante, en
todo momento se debe garantizar la seguridad de la red y de los datos.
La seguridad no sólo se ve amenazada por virus,
troyanos y otras amenazas, sino que también deben evitarse direccionamientos
accidentales incorrectos dentro de la empresa. Así, por ejemplo, debe evitarse
que el robot de la nave 2 se ponga en marcha accidentalmente cuando se están
realizando trabajos de mantenimiento en la cinta transportadora de la nave 1.
Es necesario encontrar soluciones sencillas y eficaces
para evitar este tipo de situaciones de peligro. Con SCALANCE S, Siemens ofrece
los componentes de red para proteger los datos en entornos industriales con
PROFINET. Las interfaces gráficas de usuario son similares a las de los
componentes de automatización y resultan muy intuitivas.
El documento «PROFINET Security Guideline» presenta
fundamentos y conceptos sobre la seguridad de datos en entornos industriales.
Ejemplos:
• Control de acceso y autorización
• Control de entrada
• Salvaguarda de datos y estándares de seguridad como
cortafuegos
• VPN (redes privadas virtuales)
• IPSEC (codificación de datos)
14.-Productos que simplifican las aplicaciones con
PROFINET
Siemens ofrece una amplia gama de productos para
PROFINET que comprende tanto PLCs SIMATIC S7-300 y S7-400 como también PC y
estaciones de trabajo. Los dispositivos de campo descentralizados de la gama
SIMATIC ET 200 pueden conectarse directamente a PROFINET. Los dispositivos
PROFIBUS existentes también pueden integrarse en una solución PROFINET. La gama
de productos se completa con un extenso abanico de componentes de red activos y
pasivos, productos de seguridad para construir redes Ethernet de seguridad en
la industria, así como la posibilidad de comunicación inalámbrica con IWLAN.
15.-conclusión
Presentamos algunos detalles de protocolos Profinet,
su abarcamiento de beneficios a la automatización y control de procesos
continuos y discretos. Su potencialidad es notable a nivel mundial, tanto en
aplicaciones como en la supervisión de divulgación y soporte con las
Asociaciones Regionales y Centros de Competencia.
Nos
da a conocer la importancia que tiene en el área industrial para la
optimización de ciertos procesos productivos. Al mismo tiempo nos da una visión
más extensa del concepto en redes industriales y que como tal no es la única
que existe pero si una de las más importantes ya que es la más actual que
existe en el área industrial.
16.- bibliografía
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