Red ControlNet (Hardware)

En el presente punto se hablará de las características físicas de la red ControlNet, la cual se implementa para la red de campo y en este caso específico de la propuesta, también se aplica en el nivel de dispositivos de campo, de acuerdo con el modelo CIM.

 Topología.

La topología básica definida por la especificación ControlNet consiste de una línea troncal de cable coaxial RG-6 de 75Ω. Ambos extremos de esta línea troncal son terminados con una resistencia de 75Ω. En la figura 3.3 se muestra una representación esquemática de esta topología.

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Figura 3. 3 Representación de la topología básica de ControlNet.

El segmento es la unidad básica de red ControlNet. Pueden unirse varios segmentos para formar un enlace, que es la red completa. Todos los dispositivos ControlNet son conectados a la línea troncal a través de TAPS especiales que reducen la desigualdad de impedancia, y una resistencia en ambos extremos de la línea troncal para hacer finita la red y no provocar errores durante la programación, dichas resistencias deben de anular la impedancia del cable coaxial que es de 75Ω, por lo que deben

tener el mismo valor. Cada dispositivo es un nodo y pueden ser admitidos hasta 99.

 Interdependencia de la longitud de la red y el número de TAPS.

La especificación ControlNet no especifica una distancia mínima entre TAPS. Sin embargo, cada TAP introduce en la red una atenuación de señal que se traduce en una disminución en la longitud de la red. Por este motivo, cada TAP disminuye la longitud máxima de la red en 16.3 m.

ControlNet especifica un segmento máximo de red que está definido por: Segmento máximo de red permitido = 1,000 m – 16.3 m × (Nº de TAPS – 2 m)

Esto significa que si un segmento de red posee 2 TAPS, la longitud máxima permitida de este segmento es de 1,000 m (o 1 km).

El número máximo de TAPS permitido por segmento es de 48. Por lo tanto, la longitud máxima de un segmento de red con éste número de TAPS es de 250m.

 Características de la señal de ControlNet.

A continuación se entregan las características de la señal ControlNet: - _{Tasa de transmisión de bits: 5Mbits.}

 Bit-tiempo=200nseg.  Byte-tiempo=1.6µseg. - _{Codificación de bit: Manchester.}

- _{Niveles de voltaje: 9.5V (p-p) en el transmisor, y que pueda ser atenuada hasta 510mV (p-} p) en el extremo receptor.

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 Medio físico. a) Cable.

Se define la utilización de cable coaxial RG-6 para la línea troncal. Este cable debe tener una impedancia de 75 OHM como lo estipula el fabricante Allen-Bradley. En la figura 3.4 se muestra la construcción física de este cable.

Figura 3. 4 Construcción física del cable coaxial RG-6 ControlNet.

También es definido un medio de fibra óptica para aplicaciones especiales. b) Conectores

Los conectores especificados por ControlNet son el tipo BNC y el RJ-45. Recientemente se ha incorporado el conector TNC para aplicaciones en entornos industriales áridos (con vibraciones y agua entre otros). En la figura 3.5 se muestra un panel de conexión estándar ControlNet.

Figura 3. 5 Panel de conexión estándar de ControlNet.

En el panel de control estándar ControlNet pueden observarse los conectores definidos por ControlNet. Se observa un puerto para conector BNC, así como un puerto para conector RJ-45. También se muestran led´s indicadores (éstos no son definidos en la especificación ControlNet, pero son incluidos normalmente en los diseños electromecánicos de los dispositivos).

Para este caso específico se utilizaron conectores BNC, los cuales son descritos a continuación. El conector BNC es el conector definido por la especificación ControlNet para conectar los dispositivos a la red troncal. La construcción física de un conector BNC se muestra en la figura 3.6.

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Figura 3. 6 Conector BNC para cable coaxial RG-6.

En la figura 3.7 se muestra la unión de un conector BNC a un cable coaxial RG-6 ControlNet.

Figura 3. 7 Unión de un cable coaxial ControlNet: (a) montaje del conector al cable (b) montaje terminado

c) TAPS

Los TAPS ControlNet son componentes eléctricamente pasivos. Los TAPS pueden ser con conector BNC o TNC, según la aplicación. Éstos se componen de dos partes:

 Un adaptador de impedancia de 75 OHM, y  Una longitud específica de 1 m.

Se definen 2 tipos de TAP: T-TAP e Y-TAP, cada cual con 2 variantes: derecho y en ángulo recto. En la figura 3.8 se muestra la construcción física del T-TAPS para conector BNC junto a sus dos variantes, el cual se emplea en este proyecto para la conexión de la red ControlNet.

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d) Resistencia de término.

Se define una resistencia de término de 75 OHMS, la cual debe ser instalada en los extremos de la red. La construcción física de esta resistencia se muestra en la figura 3.9.

Figura 3. 9 Construcción física de la resistencia de término de ControlNet.

Puede observarse que se compone de dos partes: un conector BNC y la implementación de la

resistencia de 75Ω.

En la figura 3.10 se muestra la conexión de una resistencia de término.

Figura 3. 10 Resistencia de término instalada.

 Asignación de nodos

Para la asignación de nodo es necesario dar un orden para que sea fácil la identificación de lo que está conectado en cada uno de estos.

Para la asignación de los nodos se empieza con el controlador principal al cual identifica con el numero 1, el controlador 2 se identificará con el numero 2 (en este casos es 99 para probar que la red ControlNet puede usar hasta 99 nodos) y por último el Flex I/O el cual será numerado con un numero ente el 3 y 98

Para poder asignar el número se puede lograr por dos métodos los cuales son: una perilla (físicamente), y por medio de software.

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 Por Hardware

Este método es el más sencillo por su facilidad que tiene el controlador porque la tarjeta de ControlNet puede ser fácil de retirar del controlador y en la parte superior tiene ciertas perillas que se pueden modificar para asignar un numero característico.

 Por Software

Este método se aplica cuando no se puede mover físicamente el número de nodo y se realiza por el software, este método también puede ser utilizado cuando se tiene una red en redundancia y en este caso la red ControlNet mediante el software RSNetworks se asigna de forma automática con la condición de que los controladores que estén en esta red se dupliquen y por el software se cambien.

 Conexión de dispositivos en red ControlNet.

En este punto se documenta las conexiones del Hardware que se realizaron para el protocolo de ControlNet que se implementa en la red de campo y se enlistan los dispositivos que integran esta red.

 Controlador 1 (ControlLogix)  Controlador 2 (CompactLogix)

 Entradas y salidas remotas(Flex I/O y Point I/O)

En la figura 3.11 se observa los dispositivos que están conectados a la red de ControlNet, se observa además el número de nodo que se le configuró a cada elemento de la red, mismo que se realizó de forma física, es decir, por hardware.

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Figura 3. 11 Diagrama de conexión final de red ControlNet.

Aunque se realizó la red para ambas E/S remotas (FLEX I/O y POINT I/O) se recurrió a hacerlo de forma alternada ya que en la actualidad el laboratorio B-08 solo cuenta con 3 TAP’S para la red

ControlNet, se plantea que para futuras generaciones de estudiantes de la carrera de ICA de la institución, la formación de la red completa sea una realidad; por lo que se estructuró el esquema de la red ControlNet como se observa en la figura 3.11.