COMUNICACION ENTRE PLC's UTILIZANDO CONEXION INALAMBRICA CON EL PROTOCOLO ETHERNET

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica

Unidad

Profesional “Adolfo

López

Mateos”

“Comunicación entre PLC´s utilizando conexión inalámbrica con el

Protocolo Ethernet”

TESIS

Que para obtener el Titulo de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica

Presentan:

Filio Cruz Ricardo

Garduño Martínez Fernando Daniel

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LOPEZ MATEOS"

TEMA DE TESIS

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

TESIS COLECTIVA y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

POR LA OPCION DE TITULACION

C. RICARDO FILIO CRUZ

DEBERA(N) DESARROLLAR

C. FERNANDO DANIEL GARDUÑO MARTINEZ

"COMUNICACIÓN ENTRE PLC'S UTILIZANDO CONEXIÓN INALÁMBRICA ETHERNET"

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Introducción... 2

Objetivo ... 4

CAPITULO 1 ESTUDIO DEL ARTE ... 5

1.1. Antecedentes Históricos... 5

1.2. Problema ... 6

1.3. Solución Propuesta ... 6

1.4. Justificación ... 7

CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO ... 8

2.1. Comunicación [14] ... 8

2.2. Introducción A La Automatización ... 9

2.3. Plc Simatic S7-300 [3] ... 12

2.4. Hmi ... 17

2.5. Modelo Osi ... 19

2.6. Ethernet ... 24

2.7. Ethernet Inalámbrico ... 33

2.8. Hmi Como Opc Server ... 38

CAPITULO 3 Configuración Y Puesta En Marcha De Red Ethernet ... 41

3.1. Armado De Topología De La Red ... 41

3.2. Configuración ... 43

Capitulo 4 Configuración Y Puesta En Marcha Del Opc Server ... 61

4.1. Comparación Entre Ethernet/Ip Y Profinet Basado En El Modelo Osi ... 61

4.2. Puesta En Marcha Del Opc Server ... 64

Conclusión ... 71

Observaciones:... 72

Recomendaciones ... 73

Índice De Tablas ... 74

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Introducción

Los sistemas de comunicación industrial basan su funcionamiento en el intercambio de datos entre los equipos, su trabajo en conjunto forma el esqueleto de la fabricación de un proceso.

La necesidad de comunicar diferentes dispositivos de automatización es cada vez más frecuente en la industria, ya que la mayoría de veces se cuenta con una extensa variedad de marcas y sistemas de comunicación. Es muy común que un fabricante proporcione equipamiento especializado en ciertas aplicaciones de control y automatización, con esto y tomando en cuenta que las empresas cuentan con recursos limitados para destinar en material de una sola marca, los propietarios se guían en invertir en equipos compatibles a costos más accesibles.

En el nivel inferior de la pirámide de automatización se encuentran los sensores, actuadores, máquinas, células de fabricación, que exigen el requisito de trabajar en tiempo real, además de un intercambio de datos eficiente y de bajo costo. El objetivo primario de un sistema de comunicación es el de proporcionar el intercambio de información entre dispositivos remotos, es por ello que el desarrollo en las industrias pueden verse limitado ya que la comunicación entre los diferentes dispositivos con los que se cuenta no son compatibles entre ellos mismos, limitando la comunicación de los equipos y dejando atrás el mayor aprovechamiento de estos.

Este intercambio de información en el área de trabajo puede realizarse en base a distintas tecnologías como comunicación analógica y comunicación digital.

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topologías para satisfacer las necesidades de las instalaciones y aplicaciones específicas. Las WLAN nos proporcionan los mismos servicios que una red alámbrica.

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Objetivo

Establecer la Comunicación inalámbrica Ethernet entre PLC‟s Siemens y Allen Bradley por

medio de Protocolo Ethernet

Objetivos particulares

 Configuración de antenas SIEMENS SCALANCE W784-1

 Configuración de OPC server por medio de WinCC flexible

 Configuración y puesta en marcha de la comunicación PLC´s

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CAPITULO 1 ESTUDIO DEL ARTE

1.1. Antecedentes Históricos

En el laboratorio de la carrera de “Ingeniería en Control y Automatización” se cuenta con

equipo de automatización necesario, para que el alumno aplique sus conocimientos obtenidos en clase con la práctica. Entre estos dispositivos se tienen PLC‟s cuyo funcionamiento y comunicación varían con respecto a la marca, y con ello va a asociado que cada equipo cuente con sus respectivas cualidades y formas de trabajo, si trabajar en conjunto con ellos implica coordinar y compartir información a lo largo de todos los niveles de automatización es de gran interés la comunicación entre estos dispositivos.

Por otra parte, si los PLC‟s son compatibles a equipos inalámbricos, es recomendable usar estas características para sacar el mayor aprovechamiento de estos y con esto proponer nuevas formas de trabajo que se puedan proponer en clase como: evitar pasar cables de un dispositivo a una PC o trasladar el equipo a áreas en los cuales no es posible acceder con cables, entre otras.

La comunicación entre los PLC‟s, Siemens-S7-300-513 PN/DP y Allen Bradley Compac Logix son compatibles con el medio inalámbrico, por esta razón se utilizan las antenas de la marca SIEMENS (Antena SCALANCE W784-1) que nos ayudaran para la comunicación inalámbrica.

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1.2. Problema

El problema consiste en comunicar dos PLC‟s de diferente fabricante; por un lado tenemos

el PLC SIEMENS-S7-300-513 PN/DP, que se comunica por medio de PROFINET y por el

otro al PLC Allen Bradley CompacLogix L43, que se comunica por el protocolo

Ethernet/IP. Ambos PLC‟s tienen la capacidad de conectarse a través del protocolo

Ethernet dentro de las primeras cuatro capas del modelo OSI pero a pesar de esto los

diferentes dispositivos no logran comunicarse debido a que las capas superiores de los

PLCs (Allen Bradley y Siemens) no son compatibles aunque usen Ethernet (IEEE 802.3)

1.3. Solución Propuesta

Se realizará una WLAN entre los diferentes PLC´s con ayuda del protocolo Ethernet

(Norma 802.3) se establecerá la conexión entre los equipos a utilizar:

 PLC SIEMENS- S7-300-513 PN/DP

 PLC Allen Bradley CompacLogix L43

 SIEMENS Antena (SCALANCE W784-1)

 PC

Se utilizará un HMI como OPC server este sistema se encarga de enlazar y traducir la

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1.4. Justificación

Se utilizarán equipos PLC SIEMENS- S7-300-513 PN/DP, LCAllenBradleyCompacLogix

L43, SIEMENS Antena (SCALANCE W784-1) y PC; cada equipo cuenta con sus

respectivas cualidades y formas de trabajo; dicho material con los que se tienen en los

laboratorios de la escuela y se realizan practicas, además de ser marcas que son muy

comerciales en el mercado y utilizados en el medio industrial, por lo que es de gran utilidad

la comunicación entre estos.

A pesar de que se cuenta con el material necesario no se ha realizado este tipo de

comunicación dentro ESIME Zacatenco en los laboratorios de ICA, el realizarlo lleva a

la escuela al enriquecimiento de mas conocimientos beneficiando al alumno, con el fin de

que cuente con otra herramienta más que lo pueda ayudar solucionar problemas en ámbito

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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO

2.1. Comunicación [14]

La palabra comunicación proviene del latín "comunis" que significa "común". De allí que comunicar, signifique transmitir ideas y pensamientos con el objetivo de ponerlos "en común" con otro.

El proceso de comunicación se describe por los elementos de la figura 2.1:

Fig. 2.1 Elementos de la Comunicación.

Los elementos en la comunicación describen su papel de la siguiente manera:

 Emisor: La persona (o personas) que emite un mensaje.

 Receptor: La persona (o personas) que recibe el mensaje.

 Mensaje: Contenido de la información que se envía.

 Canal: Medio por el que se envía el mensaje.

 Código: Signos y reglas empleadas para enviar el mensaje.

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Comunicación en red

La comunicación por medio de una red se lleva a cabo en dos diferentes categorías: la capa física y la capa lógica.

La capa física incluye todos los elementos de los que hace uso un equipo para comunicarse

con otros equipos dentro de la red, como, por ejemplo, las tarjetas de red, los cables, las antenas, etc.

La comunicación a través de la capa física se rige por normas muy rudimentarias que por sí mismas resultan de escasa utilidad. Sin embargo, haciendo uso de dichas normas es posible construir los denominados protocolos, que son normas de comunicación más complejas

(mejor conocidas como de alto nivel), capaces de proporcionar servicios que resultan útiles.

Los protocolos son un concepto muy similar al de los idiomas de las personas. Si dos

personas hablan el mismo idioma, es posible comunicarse y transmitir ideas.

La razón más importante (quizá la única) sobre por qué existe diferenciación entre la capa física y la lógica es sencilla: cuando existe una división entre ambas, es posible utilizar un número casi infinito de protocolos distintos, lo que facilita la actualización y migración entre distintas tecnologías.

2.2. Introducción a la Automatización

Con el avance de la tecnología, los procesos industriales han sufrido grandes cambios y quienes estamos involucrados de una o de otra forma con el tema, debemos estar permanentemente informados acerca de los nuevos productos, métodos de proceso, solución de fallas, sistemas de control, etc.

Prácticamente todas las industrias alrededor del mundo poseen al menos un pequeño sistema automático, lo cual significa que la automatización es un área que está permanentemente en contacto con nosotros. Por esta razón, debemos estar preparados y conocer el funcionamiento de dichos sistemas, por insignificantes que parezcan.

Un automatismo es un dispositivo que realiza una labor de manera automática de acuerdo a los parámetros con los cuales ha sido diseñado. Con un sistema automático se busca principalmente aumentar la eficiencia del proceso incrementando la velocidad, la calidad y la precisión, y disminuyendo los riesgos que normalmente se tendrían en la tarea si fuese realizada en forma manual.

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“El nivel en que el trabajo Humano es remplazado por maquinaria o equipo”[1]

La automatización justifica su razón de ser, en la optimización y/o simplificación de procesos existentes a través de aplicación y adaptación de técnicas, maquinarias, equipos

“software”, Hardware” y a otros procesos.

Pirámide de la Automatización

Ningún empresario puede omitir la automatización de sus procesos para aumentar la calidad de sus productos, reducir los tiempos de producción, realizar tareas complejas, reducir los desperdicios o las piezas mal fabricadas y especialmente aumentar la rentabilidad.[2]

1. Nivel de Campo.

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También llamado nivel de instrumentación. Está formado por los elementos de medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una línea de producción. Son los elementos más directamente relacionados con el proceso productivo ya que los actuadores son los encargados de ejecutar las órdenes de los elementos de control para modificar el proceso productivo (por ejemplo, un motor de mezcla de materias primas) y los sensores miden variables en el proceso de producción (por ejemplo, temperatura de cocción). Como característica adicional, los sensores y actuadores suelen ser dispositivos que necesitan ser controlados por otros elementos

2. Nivel de Control.

En este nivel se sitúan los elementos capaces de gestionar los actuadores y sensores del nivel anterior tales como autómatas programables o equipos de aplicación específica basados en microprocesador como robots, máquinas herramienta o controladores de motor. Son dispositivos programables, de tal modo que es posible ajustar y personalizar su funcionamiento según las necesidades de cada caso. Los dispositivos de este nivel de control junto con los del nivel inferior de acción/ censado poseen entidad suficiente como para realizar procesos productivos por sí mismos.

3. Nivel de Supervisión.

En este nivel es posible visualizar cómo se están llevando a cabo los procesos de planta, y a través de entornos SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) poseer una

“imagen virtual de la planta” de modo que ésta se puede recorrer de manera detallada, o bien mediante pantallas de resumen ser capaces de disponer de un “panel virtual” donde se

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2.3. PLC SIMATIC S7-300 [3]

Es el controlador más vendido de la plataforma TotallyIntegratedAutomation y cuenta con numerosas aplicaciones de referencia satisfactorias en los más diversos sectores industriales de todo el mundo, como en;

 Tecnología de fabricación

 Industria del automóvil

 Maquinaria en general

 Máquinas especiales

 Construcción en serie de maquinaria, OEM

 Transformación de plásticos

 Industria de embalajes

 Industria de alimentación y bebidas

 Industria de procesos

El SIMATIC S7-300 está concebido para soluciones de sistema innovadoras con especial énfasis en tecnología de fabricación y, como sistema de automatización universal, constituye una solución óptima para aplicaciones en estructuras centralizadas y descentralizadas.

Potentes módulos centrales con interfaz industrial Ethernet/PROFINET, funciones tecnológicas integradas o versión de seguridad en un sistema coherente evitan inversiones adicionales.

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El S7-300 se puede configurar de forma modular, no hay ninguna regla de asignación de slots para los módulos periféricos. Hay disponible una amplia gama de módulos, tanto para estructuras centralizadas, como para estructuras descentralizadas con ET-200M

El uso de la Micro Memory Card como memoria de datos y programa hace innecesaria una pila tampón y ahorra costes de mantenimiento. Además, en esta tarjeta de memoria se puede guardar un proyecto asociado con símbolos y comentarios para simplificar el trabajo del servicio técnico.

Asimismo, la Micro Memory Card permite la actualización sencilla del programa o del firmware sin programadora. Además se puede utilizar durante el funcionamiento para guardar y consultar datos, por ejemplo, para archivar medidas o para procesar recetas.

Además de la automatización estándar, en un S7-300 también se pueden integrar funciones de seguridad y control de movimiento.

Muchos de los componentes S7-300 también están disponibles en una versión SIPLUS para condiciones ambientales extremas como, por ejemplo, rango de temperatura ampliado (de -40/25 a -60/70ºC) y utilización en atmósfera agresiva/condensación.

Los fabricantes de máquinas e instalaciones deben encarar desde hace varios años el desafío de tener que ofrecer máquinas cada vez más flexibles y productivas a precios cada vez menores. Esto ha conducido a que en nuevos modelos hayan aumentado enormemente las soluciones mecatrónicas optimizadas en términos de costes. De este modo, se tiende cada vez más a sustituir los ejes centrales rígidos por ejes accionados individualmente.

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La gama Totally Integrated Automation incluye ahora también una CPU SIMATIC con funcionalidad de control de movimiento integrada. De esta forma el usuario se beneficia de la experiencia y el servicio técnico a escala mundial del líder del mercado así como de la calidad de los sistemas y productos SIMATIC. Esto constituye el fundamento para aplicar soluciones innovadoras de automatización con el fin de incrementar los beneficios y mejorar la competitividad. La integración de las funciones tecnológicas y de control de movimiento en una CPU SIMATIC dedicada ofrece las ventajas siguientes:

 Reducción de los gastos de inversión

El uso de las CPUs para funciones tecnológicas ahorra, debido a la funcionalidad integrada, la compra de módulos de función inteligentes (módulos FM) adicionales para tareas tecnológicas como de control de movimiento. Precisamente en aplicaciones multieje esto reduce los gastos de adquisición y contribuye a ahorrar significativamente gastos de gestión de almacén ya que se reduce el número de repuestos. Y, no menos importante, la aplicación de una CPU para funciones tecnológicas disminuye también los requisitos de espacio, con lo que puede recurrirse posiblemente a un armario eléctrico de menor tamaño.

 Reducción de los costes de ingeniería

Las CPUs tecnológicas son CPUs de la gama SIMATIC estándar, por lo que pueden usarse sin más los programas S7-300 existentes. Sólo existe un programa de usuario SIMATIC S7 para las funciones PLC habituales y las tareas de control de movimiento. Con ello disminuye el número de interfaces y se reducen los trabajos de programación. Junto a las probadas potentes funciones de diagnóstico SIMATIC se dispone además de herramientas de puesta en marcha adicionales para control de movimiento (p. ej. memoria trace de tiempo real).

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Toda la configuración – de los accionamientos hasta el PLC pasando por el control de movimiento se realiza con STEP 7.Para ello se aplican los conocidos lenguajes STEP 7 (KOP, FUP, AWL) y, opcionalmente, todas las herramientas de ingeniería (p. ej. S7-SCL, S7-GRAPH, CFC). No se requiere pues aprender un lenguaje de programación adicional para la tarea de control de movimiento, con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero. Y para la programación pueden aprovecharse los conocimientos en S7 existentes, lo que elimina las barreras de iniciación. Todas las funciones tecnológicas se configuran mediante diálogos simples y fáciles de usar. Allí se realizan todos los ajustes necesarios como p. ej. la entrada de los datos mecánicos, la selección del accionamiento y los ajustes de los reguladores. Esto ahorra tiempo y facilita la introducción a los usuarios novatos sin conocimientos del sistema. Los bloques para control de movimiento de las CPUs de funciones tecnológicas cumplen la especificación de PLCopen (Task Force Motion Control). De esta forma se basan en un estándar internacional, lo que simplifica la ingeniería y el servicio técnico.

Configuración:

Las CPUs para aplicaciones tecnológicas se configuran y programan completamente con STEP 7 y el paquete opcional S7-Technology. Para ello no se requiere un lenguaje de control de movimiento específico.

Características de la CPU 314C-2 PN/DP

La CPU 314C-2 PN/DP es el miembro más reciente de las CPUs compactas de la familia de producto S7-300. La CPU tiene las siguientes características:

 Para uso como controlador central o distribuido en PROFIBUS o PROFINET

 Alta velocidad de procesamiento en instrucciones binarias y de aritmética en coma flotante

 192 kB de memoria de trabajo / de los cuales 64 kB son remanentes

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o como maestro DP: 124 esclavos DP están permitidos

 Interfaz PROFINET integrada con un switch de 2 puertos para estructuras en línea

 Como controlador PROFINET IO la CPU 314C-2 PN/DP también permite:

o 128 equipos IO

o Comunicación en tiempo real a través de RT e IRT

o Arranque rápido de los equipos de PROFINET IO

o Sustitución de equipo sin medio de sustitución o PG

o Equipos-IO que se pueden cambiar en funcionamiento (cambiando los

puertos del interlocutor)

o Modo isócrono en PROFINET

 Si trabaja como un equipo PROFINET inteligente (I Device) la CPU puede intercambiar datos con un controlador de nivel superior y, en consecuencia, usarse por ejemplo como un equipo de pre-procesamiento inteligente de partes del proceso:

o Una CPU usada como I Device puede funcionar simultáneamente como

controlador IO y, de esta manera, crear su propia subred PROFINET IO a nivel inferior

o Una CPU usada como I Device también puede trabajar como equipo

inteligente compartido (Shared I Device)

 PROFINET Proxy para equipos inteligentes en PROFIBUS DP en CBA

 El servidor web integrado para páginas web definidas por el usuario, información, estado y diagnóstico suministrará los datos correspondientes en cualquier lugar deseado

 Comunicación Ethernet abierta (TCP/IP, UDP, Iso-on-TCP) con 8 enlaces

 Routing de registros de datos.

 Funciones tecnológicas integradas.

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2.4. HMI

HMI [4] significa “Human Machine Interface”, es decir es el dispositivo o sistema que permite la interfaz entre el humano y la máquina. Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, registradores, pulsadores, selectores y otros que se interconectaban con la máquina o proceso. En la actualidad, dado que las máquinas y procesos en general están implementadas con controladores y otros dispositivos electrónicos que dejan disponibles puertas de comunicación, es posible contar con sistemas de HMI bastantes más poderosos y eficaces, además de permitir una conexión más sencilla y económica con el proceso o máquinas.

Tipos de HMI:

Descontando el método tradicional, podemos distinguir básicamente dos tipos de HMI:

 Terminal de Operador, consistente en un dispositivo, generalmente construido para ser instalado en ambientes agresivos, donde pueden ser solamente de despliegues numéricos, o alfanuméricos o gráficos. Pueden ser además con pantalla sensible al tacto (touchscreen).

 PC + Software, esto constituye otra alternativa basada en un PC en donde se carga un software apropiado para la aplicación. Como PC se puede utilizar cualquiera según lo exija el proyecto, en donde existen los llamados Industriales (para ambientes agresivos), los de panel (Panel PC) que se instalan en gabinetes dando una apariencia de terminal de operador.

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Software HMI:

Este software permiten entre otras cosas las siguientes funciones: Interface gráfica de modo de poder ver el proceso e interactuar con él, registro en tiempo real e histórico de datos, manejo de alarmas. Si bien es cierto sólo con la primera función enunciada es la propiamente HMI, casi todos los proveedores incluyen las otras dos ya sea en el mismo paquete o bien como opcionales. También es normal que dispongan de muchas más herramientas. Al igual que en los terminales de operador, se requiere de una herramienta de diseño o desarrollo, la cual se usa para configurar la aplicación deseada, y luego debe quedar corriendo en el PC un software de ejecución (Run Time). Por otro lado, este software puede comunicarse directamente con los dispositivos externos (procesos) o bien hacerlo a través de un software especializado en la comunicación, cual es la tendencia actual.

Comunicación:

La comunicación con los dispositivos de las máquinas o proceso se realiza mediante comunicación de datos empleando las puertas disponibles para ello, tanto en los dispositivos como en los PCs.

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2.5. Modelo OSI

La Organización Internacional de Estandarización creo el Modelo OSI y se dio a conocer en 1984 con el propósito de proveer un modelo de red para vendedores cuyos productos pueden interactuar en las redes. Este modelo provee una herramienta jerárquica para el entendimiento de tecnología de red, tanto para la base ya Instalada como para el futuro de red [5]

Las Capas Del Modelo OSI:

Capa 1 (Física).

La Capa Física es la capa que define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales, ocupándose de las transmisiones a nivel de bit.

Las funciones principales de la Capa Física son:

 Características físicas de las interfaces y el medio (Tipo de medio de transmisión)

 Representación del bit (codificación de señales 1y 0)

 Tasa de datos: (El numero de bits enviados cada segundo)

 Sincronización de bits sincroniza los relojes de (TX y RX)

 Topología Física

 Modo de trasmisión

Capa 2 (Enlace de Datos)

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Entre las responsabilidades específicas del nivel de enlace de datos se incluyen las siguientes:

 Tramado: (divide el flujo en tramas)

 Direccionamiento Físico: (si es necesario distribuir las tramas añadir a en la cabecera información de destino y fuente)

 Control de Flujo: (controla la velocidad de trasmisión para prevenir el desbordamiento)

 Control de errores: (mecanismos para detectar y retrasmitir tramas defectuosas)

Capa 3 (Red):

Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

 Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK)

 Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP,IGRP,EIGRP,OSPF,BGP)

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea son los routers. Los routers trabajan en esta capa. En este nivel se realiza el direccionamiento

lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Capa4 (Transporte):

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Capa 5 (Sesión)

Los servicios provistos por los dos primeros noveles (físico, enlace de datos y redes) no son suficientes para algunos procesos. El nivel de sección es el controlador de dialogo en la red. Establece, mantiene y sincroniza la interacción entre sistemas de comunicación.

Algunas responsabilidades del nivel de sesión son las siguientes:

 Control de dialogo:

Permite que los sistemas establezcan un dialogo. Permite que la comunicación entre dos procesos tengan lugar en modo semiduplex (un sentido cada vez) o full dúplex (los dos sentidos al mismo tiempo)

 Sincronización:

Permite que el proceso pueda añadir puntos de prueba (checkpoints) en flujo de datos, si hay un fallo durante la trasmisión la retrasmisión comenzara cada que se haya enviado (checkpoints)

Capa 6 (Presentación):

Esta relacionado con la sintaxis de la información intercambiada entre dos sistemas. Las responsabilidades específicas del nivel de presentación incluyen:

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 Cifrado: para trasportar información sensible, un sistema debe ser capaz de asegurar la privacidad

 Compresión: la compresión de datos reduce el número de bits a transmitir. La compresión de datos es particularmente en la transmisión de datos multimedia

Capa 7 (Aplicación):

El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

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En el modelo OSI se consideran siete niveles, en cada uno de ellos se procesan unidades de

información denominadas PDU (Unidad de datos de protocolo). En las computadoras

emisoras las PDU se transmiten del nivel superior al inferior, y en cada uno de ellos se

añade información de control (encabezados, AH, PH, SH, TH, NH, DH, o terminales DT).

En las computadoras receptoras la información se procesa desde el nivel inferior,

comprobando y eliminando en cada nivel los encabezados o terminales de cada PDU

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2.6. Ethernet

La red Ethernet es una especificación LAN banda base inventada por la empresa Xerox Corp. que opera a 10 Mbps y utiliza CSMA/CD(Método de Acceso Múltiple con Detección de Portadora), Ethernet fue creado en los años 70, sin embargo actualmente este término se utiliza para referirse a todas las LAN que utilizan CSMA/CD. [6]

La especificación IEEE 802.3 se desarrollo en 1980 con base en la tecnología original de Ethernet aunque el estándar Ethernet por si sólo únicamente define una capa física, mientras que la especificación IEEE 802.3 presenta una gran variedad de opciones de cableado las cuales se definen en el apartado siguiente.

El estándar IEEE 802.3 es muy basto y se subdivide en diferente sub estándares

Ethernet industrial.

Ethernet industrial es el nombre dado a la utilización del protocolo Ethernet en un entorno industrial, de automatización y control de máquinas de producción. [6]

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Ethernet en la industria hecho en el mundo de las oficinas, hay una elevada penetración de las redes basadas en Ethernet y TCP IP. En el mundo d e la automatización existe una barrera a esta interconexión total: los buses de campo [7]

Las características del Ethernet industrial son:

 Procedimiento de acceso CSMA/CD según IEEE 802.3(Ethernet)

 Velocidad de transmisión 10/100/1000 Mbit/s

Gran número de participantes desde hace mas de 10 años es el estándar para redes de célula en el mundo con diferentes medios de transmisión (eléctrica, óptica, inalámbrica), y Componentes para estructurar y segmentar la red (repetidores/concentradores de estrella activos, puentes/switch, router).

Ventajas que nos ofrece la industria Ethernet:

 Red de fábrica en gran potencia para el nivel de célula

 Amplia superficie de cobertura y alcanza grandes distancias:

 Mediante la combinación de las técnicas eléctrica y óptica

 Transferencia de datos segura: Aún en el caso de la existencia de perturbaciones electromagnéticas mediante componentes idóneos para la industria

 Ahorro de costes mediante una disminución de los costes de montaje y cableado

 Líder universal dentro de las redes industriales Ethernet Industrial ha mostrado su eficacia en miles de instalaciones

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Topologías de red:

Se puede usar cualquier topología: anillo, estrella, árbol, lineal:

Típicamente el nivel de campo requiere una estructura lineal con ramas, La red se puede ajustar a la máquina de manera óptima

También se soporta estructuras de anillo redundante

Medio de transmisión:

Redes eléctricas: cable de par trenzado (TP) Cable de 4 hilos trenzados por pares

Cableado Par Trenzado

Máxima longitud del cable 100 m

Conector RJ45 diseñado para entorno de oficina

“IEC” es una organización de normalización en los campos eléctrico, electrónico y tecnologías relacionadas. Numerosas normas se desarrollan conjuntamente con la ISO (normas ISO/IEC).

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Protocolo de transporte

TCP/IP [8]

Estándar de-facto optimizado para la transferencia de grandes cantidades de datos

“Transmision Control Protocol” (en español Protocolo de Control de Transmisión) fue creado entre los años 1973 y 1974

Muchos programas dentro de una red de datos compuesta por computadoras, pueden usar TCP para crear conexiones entre ellos a través de las cuales puede enviarse un flujo de datos.

El protocolo garantiza que los datos serán entregados en su destino sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron. También proporciona un mecanismo para distinguir distintas aplicaciones dentro de una misma máquina, a través del concepto de puerto.

La familia de protocolos TCP/IP se desarrollo antes que el modelo OSI por lo tanto, los niveles del TCP/IP no coinciden exactamente con los del modelo OSI.[9]

La familia de protocolos TCP/IP esa compuesta por 5 niveles: físico enlace de datos, red transporte y aplicación. Los primeros cuatro niveles proporcionan estándares físicos, interfaces de red, conexión entre redes y funciones de transporte que se corresponden con los cuatro primeros niveles del modelo OSI. Sin embargo los tres modelos superiores del modelo OSI están representados en TCP/IP mediante el único nivel denominado nivel de aplicación TCP/IP es un protocolo jerárquico compuesto por módulos interactivos, cada uno de los cuales proporciona una funcionalidad especifica pero que no son necesariamente interdependientes.

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TCP/IP define dos protocolos en el nivel de transporte Protolo de nivel de control de transmisión (TCP) y protocolo de Datagramas Usuario (UDP). En el nivel de red el principal protocolo definido por TCP/IP es protocolo entre redes (IP). En el nivel de red, aunque hay algunos otros protocolos que proporcionan movimiento de datos en este nivel.

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Ethernet IP [9]

EtherNet/IP: Es un protocolo de red abierta establecido y mantenido por ODVA (Empresa diseñadora de protocolo Ethernet/IP). CIP ese es nombre dado al Protocolo Industrial Común, tal como se aplica sobre el estándar de Ethernet (IEEE 802.3 y el conjunto de protocolos TCP / IP). [9]. Se introdujo en 2001 y hoy es la más desarrollada, probada y completa solución de red Industrial Ethernet para la automatización de fabricación, con un rápido crecimiento ya que los usuarios tratan de aprovechar las ventajas de las tecnologías abiertas y de Internet. EtherNet / IP es un miembro de una familia de las redes que implementa el CIP en sus capas superiores.

En la capa de aplicación, el CIP define un conjunto de objetos de aplicación, perfiles de dispositivos que definen las interfaces comunes y comportamientos. CIP, permitirá comunicación de extremo a extremo de la comunicación entre los dispositivos en las diferentes redes CIP.

EtherNet / brinda servicios de comunicación a Ethernet y TCP / IP, permitiendo a

múltiples proveedores la interoperabilidad entre los dispositivos de Ethernet, así como con las otras redes del CIP. Este protocolo diseñado para aplicaciones de automatización. Abarca un amplio conjunto de servicios de comunicaciones para aplicaciones de

automatización: control, seguridad, sincronización, movimiento, configuración e información.

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PROFINET [10]

PROFINET es un concepto moderno para los estándares de automatización distribuidos, y se basa en Ethernet, integra los actuales sistemas de bus de campo (PROFIBUS en particular). Además representa una aportación clave, consiste en que las partes existentes de un sistema de versión anterior se pueden incorporar, dando la seguridad al usuario de poder invertir en este nuevo sistema sin necesidad de ser cambiar todo el grupo de trabajo.

La gama modular de funciones hace al protocolo una solución flexible para todas las aplicaciones y los mercados. Las aplicaciones pueden ser de utilidad en la producción y el proceso automatización, y de seguridad. Toda la gama de tecnología de accionamiento hasta e incluyendo aplicaciones asíncronas de control de movimiento, también Para la Aplicación de perfiles que permitan un uso óptimo de PROFINET en todas las áreas de la ingeniería de automatización. Para los fabricantes de plantas y de la máquina, el uso de dicho protocolo reduce al mínimo los costos para la instalación, la ingeniería y la puesta en marcha. [3]

Para lograr estas funciones, los protocolos definen:

 RT (Real-Time) protocolo para PROFINET CBA y aplicaciones PROFINET IO hasta los tiempos de ciclo de 10 ms

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El protocolo se puede grabar y visualizar con cualquier herramienta de análisis para Ethernet.

Fig.2.7. Perspectivas de PROFINET sobre Profinet IO

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PROFINET IO

Describe datos de Entrada y salida. Se incluye en tiempo real (RT) en comunicación y tiempo real asíncrono (IRT) comunicación de datos de proceso de cíclicos.

PROFINET en tiempo real

En PROFINET IO, los datos del proceso y alarmas siempre se transmiten en tiempo real (RT).

El tiempo real se basa en la definición de IEEE y la IEC, lo que permite por sólo un tiempo limitado para la ejecución de servicios en tiempo real dentro de un ciclo de bus. La comunicación RT representa la base para el intercambio de datos para PROFINET IO. Datos en tiempo real son tratados con mayor prioridad que el TCP (UDP)/IP de datos. RT ofrece la base para la comunicación en tiempo real en la zona de la periferia distribuida Este tipo de intercambio de datos permite que los tiempos de ciclo de bus estén en el intervalo de unos pocos cientos de microsegundos

Comunicación asíncrona de PROFINET

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2.7. Ethernet Inalámbrico

La necesidad de WLAN [11]

Todas aquellas aplicaciones en donde haya limitaciones para la instalación de infraestructura de cableado ya sea de cobre o de fibra son usuarios naturales de esta tecnología inalámbrica. Estas limitaciones se pueden deber a:

 Necesidad de un rápido despliegue en edificios sin cableado por ejemplo una compañía se muda a un nuevo edificio.

 Dificultades para instalar cableado por razones de acceso, estética, o asepcia, un quirófano sería un caso de esta última.

 Movilidad de los usuarios finales, por ejemplo operarios controladores de stock de un depósito con sus laptops o handhelds conectadas la red.

 Gran dispersión de usuarios con distancias mayores a los 100 mts. (Máxima distancia normalizada por IEEE 802.3 para Ethernet), por ejemplo un campus universitario o en una ciudad.

Conceptos Básicos

Red de Área Local (LAN)

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Tecnología Ethernet:

Ethernet es la tecnología de LAN mas difundida. Especificada por la norma IEEE 802.3, una LAN Ethernet. Utiliza típicamente cable coaxial o par trenzado de características especiales (definidos por Categorías). El sistema más común se llama 10BaseT y provee velocidades de transmisión de hasta 10 Mbps. Los dispositivos se conectan a un mismo

sistema de cableado y “compiten” por el acceso al mismo utilizando el protocolo

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Existen sistemas de mayor velocidad de 100 Mbps (Fast Ethernet), de 1 Gbps (Gigabit Ethernet) y de 10 Gbps (10-Gigabit Ethernet). Ethernet se usa también para manejar LAN inalámbricas (WLAN).

Red de Área Local Inalámbrica (WLAN)

Una LAN inalámbrica es una en donde un usuario móvil o cualquiera de los especificados pueden conectarse a una LAN a través de enlaces de radiofrecuencia sin cables. La norma IEEE 802.11 especifica las tecnologías WLAN. [E]

Especificaciones 802.11

La familia de especificaciones 802.11 para una WLAN fue desarrollada por un grupo de trabajo internacional del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Actualmente hay cuatro especificaciones en la familia 802.11, 802.11a, 802.11b y 802.11g. Todas ellas usan el protocolo Ethernet y CSMA/CA para compartir el acceso. La norma aprobada más reciente es la 802.11g, que ofrece transmisión inalámbrica sobre cortas distancias hasta 54 Mbps comparada con los 11 Mbps de la 802.11b. Estas dos normas operan en la banda no licenciada de 2.4 GHz y son compatibles entre sí.

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Topologías: usadas en Ethernet

Red Malla

Conceptualmente una LAN es una topología de todos contra todos. En el caso de una Ethernet sobre cable esta interconexión libre se dibuja como un BUS troncal de transmisión

sobre la cual todos los usuarios “cuelguan” sus dispositivos y debido al protocolo

CSMA/CA todos pueden comunicarse entre si con la única limitación de las colisiones producidas cuando dos o más estaciones envían datos simultáneamente.

Red Punto-Multipunto o de Concentración

En caso que la cantidad de colisiones sean las suficientes para afectar el normal desempeño de la red, se debe pasar a una topología de concentración de las comunicaciones ubicando en el centro un dispositivo con la inteligencia y capacidad de administrar estas comunicaciones adecuadamente y restringiendo las colisiones a un conjunto de dispositivos determinado (llamado dominio de colisión). Estos dispositivos deben entonces conmutar las comunicaciones y/o encaminarlas convenientemente entre un punto central y varios (Multipuntos), estas operaciones son realizadas por Switches (para la conmutación) si es una sola red LAN o se utilizan Routers (para el encaminamiento) si hay que conectar varias redes LAN entre sí.

Comunicaciones Punto a Punto

Para el caso de interconexiones entre redes LAN, es posible que las mismas se encuentren

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Dispositivos

Una vez establecidos las distintas topologías que determinarán como se comunicarán los puntos de la red, se debe determinar que dispositivos que son necesarios.

A continuación definiremos los elementos físicos que constituyen una WLAN:

Adaptadores de Red Inalámbricos

Estos son las interfaces que conectarán los equipos de los usuarios (PC, Notebooks, etc.) a la estructura de red.

Punto de Acceso Inalámbrico

Este dispositivo permite a los equipos que poseen Adaptadores de Red Inalámbricos conectarse entre sí. Además permite comunicarse con otros Puntos de Acceso de modo de ampliar la cobertura de la LAN. Esta última función se asocia a una funcionalidad como Bridge. Además de conectar equipos de usuarios se pueden conectar switches o routers pertenecientes a la infraestructura de red de cableado de cobre o fibra prexistente.

Amplificadores

Cuando con la potencia irradiada por las Antenas no alcanzan para cubrir adecuadamente la dispersión de usuarios de mi red, es necesario agregar Amplificadores para la señal de transmisión

Antenas

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Elemento a ocupar Antena SCALANCE W784-1 [12]

Fig.2.8. Antena SCALANCE W784-1

La funcionalidad de los puntos de acceso SCALANCE W784-1. [12]

Dispone de un módulo de radio y permite al equipo W784 trabajar también en el modo cliente Ethernet.

Características mecánicas comunes con el SCALANCE W784-1

 Módulo de radio integrado – se puede conmutar a 2.4 GHz (IEEE 802.11b/g) Versión con conector RJ45 eléctrico

 Power over Ethernet según la IEEE 802.3af y alimentación externa a 48V DC disponible para todas las versiones.

 Rango de temperatura ampliado de –20 °C a +60 °C

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2.8. HMI Como OPC Server

Un OPC (OLE en procesos de control) proviene de una familia de estándares de interfaces de Microsoft para conectar diferentes sistemas de automatización por medio de interfaces abiertas. En principio, la comunicación a través del OPC es una forma de servidor-cliente de comunicaciones. Todos los OPC SERVER tienen una o mas conexiones de datos a través del cual un sistema en especifico de datos de automatización o sistema de visualización esta hecho para ser valido en el OPC SERVER. El OPC SERVER convierte estos datos en conformidad con el estándar de OPC y hace esto valido a travez de la interface del OPC.[13]

Otros sistemas trabajan como OPC clientes que pueden intercambiar datos con el OPC SERVER a través de esta interface en común.

El intercambio de datos en el OPC DA SERVER y el OPC DA cliente corre en el mismo PC a través de la interface COM. En el caso de diferentes PCs, la comunicación OPC corre a través de la interface DCOM del sistema.

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El OPC XML (Extensible Markup Languaje) ha sido agregado al OPC. El intercambio de datos con OPC XML es a través del protocolo SOAP (Single Object Access Protocol). Este provee una plataforma independiente de intercambio de datos y también activa la transferencia de datos a través de internet. La arquitectura servidor-cliente de OPC XML esta limitada. Necesitas un OPC XML Gateway para el intercambio de datos entre un OPC DA cliente y un OPC XML DA server.

Fig.2.10. Intercambio de datos con OPC XML

Versiones de OPC XML con un Multi Panel o Panel Mobil

Uso de un Multi Panel como OPC XML DA server.

 Versión A-OPC DA cliente con OPC XML Gateway a través de COM.

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La siguiente visualización de sistemas SIMATIC pueden comunicar como OPC DA cliente a través del OPC XML Gateway con el OPC XML DA server en el Multi Panel o Panel Móvil.

 ProTool/Pro PC Runtime  WinCC Flexible PC Runtime  WinCC Runtime



En principio, uno puede usar todos los componentes de visualización y automatización con los que puedes trabajar como OPC DA cliente.

En WinCC flexible es valido utilizar macros de EXEL de Microsoft. Realizando una conexión como un OPC DA cliente al OPC DA server o al OPC XML Gateway.

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3

2

1

4

5

CAPITULO 3 CONFIGURACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE RED

ETHERNET

3.1. Armado de Topología de la Red

HMI winCC IP

192.168.0.15 Allen Bradley IP 192.168.0.33 SIEMENS W784-1 Antena2

MODULO ALLEN BRADEY

Cliente dual IP 192.168.0.31 SIEMENS-S7-300-513DP/IO IP 192.168.0.1 SIEMENS W784-1

Antena1 Modulo Siemens

CompacLogix L43 Punto de Acceso IWLAN IP 192.168.0.32

SSID Siemens WLAN RED DE TRABAJO

PROFINET

Ethernet IP

Ethernet

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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Topología de la Red

1-SIEMENS-S7-300-513DP/IO Configuración de red IP 192.168.0.1

2-ALLEN BRADLEY COMPAC LOGIX L43 Configuración de red IP 192.168.0.33

3-HMI 177 6‟‟ COLOR PN/DP Configuración de red IP 192.168.0.15

4-SIEMENS W747-1RR (Antena 1) MODULO SIEMENS Configuración de red IP 192.168.0.31

SSID para WLAN: Siemens

WLAN modo: 2.4GHz 54 Mbps 802.11g

5-SIEMENS W747-1RR (Antena 2) MODULO AB Configuración de red IP 192.168.0.32

SSID para Siemens

WLAN modo: 2.4GHz 54 Mbps 802.11g

Funcionalidad de cliente dual, (realizada por medio de un cliente IWLAN que están interconectados a través de Ethernet), con el fin de utilizar de manera óptima la funcionalidad, o bien:

El cliente debería comunicar de forma continua con el mismo punto de acceso IWLAN (en este caso, se usa el mismo canal para ambos clientes IWLAN). El cliente intercambia información para determinar quien está activo y cual está en modo espera (standby) cuando comienza la comunicación.

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Condiciones básicas

- Si falla un punto de acceso IWLAN o se interrumpe la comunicación, al roaming le lleva entre 500 ms y 1000 ms, suponiendo que el cliente IWLAN en espera esté conectado a un punto de acceso IWLAN intacto.

- La comunicación con los puntos de acceso se interrumpe de manera inmediata si un cliente IWLAN falla.

3.2. Configuración

Configuración de los componentes a utilizar

Se realiza la conexión entre los componentes para formar la red de trabajo para la Asignación de la dirección IP de las Antenas SIEMENS SCALANCE W784-1:

1- Se utiliza el programa Administrador SIIMATIC

2- Teniendo el programa abierto en la pestaña “PLC” se da la opción de “Edit Ethernet Node”

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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3- Edit Ethernet Node:

Se selecciona el dispositivo de nuestro interés para así asignar una nueva dirección IP, se le dará la opción “BROWSE” Fig. 3.4 de “MAC Address” para tener los dispositivos encontrados dentro de la red

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4- Se Seleccionara el dispositivo de interés para asignarle una nueva dirección IP

Fig.3.5 “Bowse” Network Muestra las direcciones MAC encontradas

5- Seleccionada la IP se continuará poniendo la “Subnetmask” de acuerdo a la dirección IP asignada:

6- Ahora se conecta físicamente por medio de un cable UTP directamente a la antena a tratar

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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7- Utilizando el programa MS DOS se le dará un ping para indicar conectividad dentro de la red.

MS PING= Tiempos de respuesta en Milisegundos.

Indica el tiempo máximo que se demora y pedazo de información de llegar de un punto a otro.

Teniendo conectividad se realiza la configuración (dirección IP) de la segunda antena de la misma manera (pasos 1-7)

 Asignación de dirección IP paraSiemens-S7-300-513DP/IO

Se utilizaran los pasos 1-7 de la configuración de la antena SCALANCE con excepción de que será manejada la dirección IP deseada dentro de la red 192.168.0.XXXX para el uso se le da la dirección IP 192.168.0.1

 Asignación dirección IP de SIEMENS HMI desde el menú de SIMATIC PANEL

Fig.3.7 Símbolo del Sistema Mostrando Conectividad con Ayuda de un “ping” a la Dirección

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1- En el menú principal del SIEMENS SIMATIC PANEL(HMI) se seleccionara la

casilla “PC”

2- En el siguiente menú mostrado en la Fig. 3.8 se dirigirá a la casilla “Network”

Fig.3.9 Menú de la casilla seleccionada "PC"

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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3- “Netwok” mostrara un nueva ventana en la cual se podrá cambiar las configuraciones de red como Direcciones IP Ethernet driver instaladas en el Equipo

4- Finalmente seleccionada la casilla de “Propiedades” de la Imagen mostrada anteriormente (Fig.3.10) se tendrá la opción de cambiar la dirección IP de nuestro Equipo HMI SIEMENS SIMATIC PANEL

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En esta ventana (Fig.3.11) se configurara la dirección seleccionando “Specifyan IP adress”

dirección IP dada al equipo de manera dinámica Dirección IP 192.168.0.4

Asignación de Dirección IP del Equipo PLC Allen Bradley

Para la configuración de la dirección IP en el PLC Allen Bradley se procede a conectarlo directamente por medio del cable Ethernet a la computadora, donde se accede a poder establecer la conexión por medio del programa “RS Linx Classic Gateway”. Una vez dentro en este programa se accede a la opción de “Module Configuration” como se muestra en la

Fig.3.12

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

50

Aquí aparece una ventana en la cual directamente se cambia la dirección IP a la nueva que se quiere asignar. La dirección IP 192.168.0.33

Fig.3.13 Interface de IP de Modulo Allen Bradley

 Asignación de dirección IP de la PC a configurar

Ahora tan sólo queda configurar las propiedades TCP/IP de la tarjeta de red (dicho proceso está descrito para Windows XP Para ello se deberá ir a Inicio>Mis sitios de red >Ver conexiones de red.

Se selecciona “Conexión de área local”, se da clic con el botón derecho del ratón sobre ella y se seleccionara “Propiedades”. En la ventana que nos aparece se selecciono “Protocolo Internet TCP/IP“ de nuevo sobre el botón de “Propiedades”. Fig. 3.15

51

Bien, ahora se seleccionara la casilla “Usar la siguiente dirección IP” y se introducirá los siguientes datos:

Dirección IP, que se introduce a la red 192.168.0.3

Mascara de subred por defecto: 255.255.255.0. Se le da “Acepto” para finalizar el cambio de dirección

Fig.3.16 Propiedades de Protocolo Internet TCP/IP para cambiar la dirección

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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 SIEMENS SCALANCE W784-1 ETHERNET CLIENT MODULE configuration SIEMENS SCALANCE W784-1 Modulo SIEMENS:

1- Desde la interfaz de la antena aparecerá el menú principal del dispositivo Pidiendo la contraseña para el acceso al menú de configuración Básica de la Antena (Fig.3.17)

Fig.3.17Interfaz de la antena SIEMENS SCALANCE W784-1

2- Accesando al menú de la interface (Fig.3.17) se pedirá la configuración básica de

conectividad, empezaremos por poner a la antena en modo “ETHERNET CLIENT

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Y nombrándola a la Antena “AB Antena

”

Fig.3.18 Configuración de Modo Cliente y Nombramiento de la misma

3- En la siguiente ventana “BASIC” nos mostrara que tipo de conexión seguirá como

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

54

en el Access Point y el modo de conexión inalámbrica que será 2.4ghz 54Mbs (802.11g)

Fig.3.19 Modo de Conexión de la Antena “ETHERNET CLIENT MODULE”

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SIEMENS SCALANCE W784-1 Modulo SIEMENS:

1- Como se menciono anteriormente, desde la interface de la antena a tratar,

“System” servirá para nombrar a la antena como Access Point y a su vez nombrarla como “Siemens Antena”

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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2- La verificación de que la IP es la adecuada a la Red de trabajo esto también es

visible y puede ser cambiada por medio de la Interface del dispositivo

Fig.3.21Interface de la Antena, verificación de Dirección Dentro de la RED.

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El SSID (ServiceSet IDentifier) es un nombre incluido en todos los paquetes de una red inalámbrica (Wi-Fi) para identificarlos como parte de esa red inalámbrica como se muestra en la Fig.3.22

Para ambas antenas se activó la antena “A” para su comunicación de punto a punto

mientras que la antena “B” se coloco una impedancia de onda de reflexión

La red quedo configurada de la siguiente manera:

Fig.3.23 Antena AyB y conector 2xRSMA

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

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Tabla 3.1 Tabla de Direcciones IP asignadas en la Red

El alambrado a utilizar será un RJ45 para la comunicación Ethernet de antena a modulo,

HOST Direcciones IP

Compact Logix L43 192.168.0.33 S7 – 300 315 2PN/DP 192.168.0.1 SIEMENS SCALANCE W784-1 Modulo

AB

192.168.0.31

SIEMENS SCALANCE W784-1 Modulo SIEMENS

192.168.0.32

HMI TPI77B 192.168.0.3

Nombre de la red Pesados 1

SSID (Siemens)(2.4GHz 54 Mbps (802.11g)

SIEMENS W747-1RR

(ABAntena) MODULO ALLEN BRADEY

Cliente dual IP 192.168.0.31

SIEMENS W747-1RR

(Siemens Antena) MODULO SIEMENS

Punto de Acceso IWLAN IP 192.168.0.32

Fig.3.25 SIEMENS-S7-300-513 DP/IO

IP 192.168.0.1

Fig.3.26 HMI winCC IP

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Para el antena (Siemens Antena) como Access Point se conecto al modulo Siemens-S7-300-513 PN/DP. Para la antena (AB Antena) configurada como cliente dual se conecto al modulo del Allen Bradley CompacLogix L43, Y obtener así comunicación inalámbrica Ethernet entre los dispositivos

Se utilizo una topología Estrella para la comunicación constante de los dispositivos (Red cuya topología las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este).

Para las antenas se utilizo WLAN Mode: 2.4GHz 54 Mbps 802.11g.

Finalmente el HMI fue conectada a el modulo de PLC Siemens para ser configurada con la PC

Para finalizar el proceso de la configuración de la red nuevamente hacemos uso de

“Simbología del sistema” (MS DOS) para comprobar conectividad entre los equipos

En la simbología utilizaremos el comando “arp –a” para verificar los equipos conectados a

nuestra PC

CAPITULO 3: CONFIGURACION Y PUESTA EN MARCHA DE RED ETHERNET – Configuración

60

Con esto se podrá ver que los equipos están conectados a la PC utilizando el protocolo Ethernet (IEEE 802.3) el cual se basa en las primaras cuatro capas de modelo OSI, pero a pesar de esto los diferentes dispositivos no logran comunicarse debido a que las capas superiores de los PLCs (Allen Bradley y Siemens) en concreto las capas de aplicación no son compatibles aunque usen Ethernet estándar en los protocolos Ethernet IP y Profinet por lo que se procede a utilizar un HMI como OPC server el cual se encarga de enlazar y traducir la información de las tres capas del modelo OSI. En la Fig.3.29 nos muestra como cada programa reconoce su protocolo de aplicación

61

CAPITULO 4 CONFIGURACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DEL OPC SERVER

4.1. Comparación entre Ethernet/IP y PROFINET basado en el modelo OSI

Ethernet IP

Puesto que EtherNet/IP utiliza el estándar Ethernet y tecnologías TCP/IP, que permite la compatibilidad y la convivencia con otras aplicaciones y protocolos. EtherNet/IP con capacidad se han desarrollado utilizando pre-existentes plataformas de hardware, con TCP existentes/pilas IP con soporte de protocolo múltiple. Algunos vendedores, simplemente optó por ofrecer una actualización de firmware para una interfaz existente Modbus TCP, lo que demuestra la facilidad de integración e interoperabilidad de sus componentes, sin la necesidad de desarrollar hardware específico.

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La "IP" en "EtherNet/IP" se refiere a "protocolo industrial". EtherNet/IPutiliza CIP sobre el estándar IEEE 802.3 y TCP / IP suite de protocolosFig.4.2

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La "IP" en "EtherNet/IP" se refiere a "protocolo industrial". EtherNet/IPutilizaCIP sobre el estándar IEEE 802.3 y TCP / IP suite de protocolos Fig.4.3

PROFINET

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Web dela integración PROFINET está basado en Ethernet y es compatible con TCP/IP. Esto permite el uso de las tecnologías web para acceder a un servidor web integrado en un campo, entre otras cosas. Dependiendo de la implementación del dispositivo específico, el diagnóstico puede ser fácilmente localizables mediante un navegador web estándar, incluso a través dela red.

PROFINET

en sí, no define ningún contenido específico o formatos. Por el contrario, permite una implementación abierta y gratuita [PRO]

PROFINET utiliza UDP / IP como protocolo de alto nivel de la demanda intercambio de datos orientada. En paralelo con UDP / IP de comunicación, intercambio cíclico de datos

4.2. Puesta en Marcha del OPC Server

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La red a configurar tiene la siguiente forma, en la cual, el PLC Siemens sube la información de las variables correspondientes a las tablas del OPC server del HMI, donde se asigna el valor a las variables de las variables del PLC Allen Bradley.

Para la configuración del HMI como OPC se procede a la configuración de las conexiones

en el programa “WinCC flexible” donde se configuran dos conexiones correspondientes a

los dos PLCs que se conectan al HMI como se muestra en la fig.4.6.

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En cada conexión se establece el driver de comunicación que se utiliza y además la dirección IP de cada equipo en la red, para el PLC siemens se asigno la dirección IP 192.168.0.1 y para el HMI la dirección 192.168.0.4 donde se configura a la HMI como Access Point. Ya que como se planteo en el capitulo 1. Para la conexión 1 se establece la comunicación HMI-PLC Siemens.

Fig. 4.7 Configuración del HMI y la conexión con el PLC Siemens en Wincc Flexible

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Fig. 4.8 Configuración de la conexión con el PLC Allen Bradley en WinCC Flexible

Posteriormente, se configuran los “tags” donde se configuran las variables en el HMI,

variables que serán enlazadas por medio del HMI, también se configura como tipo de dato

“Bool” debido a que enlazamos variables de este tipo.

Fig. 49 Tabla de "Tags" con las variables usadas en el enlace.

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Fig. 4.10 Tabla de las variables en RsLogix 5000

Para la Configuración del OPC XML DA server se procede de la siguiente forma y teniendo en cuenta:

1. Información en el OPC XML DA server. Nota

 La configuración de OPC server para el Multi panel siempre es como un OPC XML DA server,

 La comunicación del OPC con un Multi Panel como OPC XML DA server puede ser implementado solo a través de Ethernet industrial.  Los Multi paneles pueden se usados solo como servidores no como

clientes.

 WinCC flexible Runtime debe iniciar en el Multi panel con el OPC XML DA server entonces el OPC DA server es activado.

2. Procedimiento para configurar el OPC XML DA server.

 Dar doble click en “Devicesettings” en la ventana del proyecto.

 Activar la opción “Act as OPC server” en “Services in Runtime”.

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Fig. 4.11 Ventana de "Devicesettings" en WinCC Flexible.

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del OPC server y es posible modificar e interactuar con todas las variables que intervienen en el proceso.