Buses de Campo

Sitio:	Facultad de Ingeniería U.Na.M.
Curso:	Programación Avanzada [IM401]
Libro:	Buses de Campo

Imprimido por:	Invitado
Día:	sábado, 5 de abril de 2025, 18:56

Descripción

Un bus de campo es un sistema de comunicación digital utilizado en automatización industrial para interconectar sensores, actuadores y dispositivos de control dentro de una red. Permite la transmisión de datos en tiempo real entre los dispositivos de campo y los sistemas de supervisión (PLRs, PLCs, SCADA, DCS).

Características Principales:

Comunicación digital: Reemplaza señales analógicas con transmisión de datos en serie.
Topología flexible: Puede adoptar configuraciones en línea, anillo, estrella o árbol, dependiendo del protocolo.
Reducción de cableado: Un solo cable puede transportar datos y, en algunos casos, alimentación eléctrica.
Determinismo y tiempo real: Algunos buses permiten una comunicación predecible con tiempos de respuesta definidos.
Interoperabilidad: Dependiendo del estándar, pueden coexistir dispositivos de diferentes fabricantes.

Aplicaciones:

Automatización de fábricas (control de motores, sensores, actuadores).
Monitoreo de procesos industriales.
Control en sistemas de transporte, energía y manufactura.

Tabla de contenidos

1. Listado de los principales buses de campo utilizados en la industria

1. Listado de los principales buses de campo utilizados en la industria

1. IO-Link
Tipo: Comunicación punto a punto.
Características: Protocolo estandarizado (IEC 61131-9) para la comunicación digital con sensores y actuadores. No es un bus de campo en sí, sino una extensión de E/S convencionales.
Aplicaciones: Automatización industrial, integración con buses de campo como Profibus o Profinet, diagnóstico avanzado y mantenimiento predictivo.

2. AS-Interface (AS-i)
Tipo: Bus de campo sencillo y económico.
Características: Utiliza un cable de dos hilos para comunicación y alimentación de sensores/actuadores. Admite hasta 62 dispositivos por red.
Aplicaciones: Integración con PLCs en automatización industrial, líneas de ensamblaje, transporte de materiales y sistemas de seguridad.

3. Modbus (RTU, ASCII, TCP)
Tipo: Protocolo maestro-esclavo.
Características: Disponible en versiones serie (RS-232/RS-485) y Ethernet (TCP/IP). Fácil de implementar y compatible con múltiples fabricantes.
Aplicaciones: Control de procesos, monitoreo de sensores de temperatura, presión, nivel y variadores de velocidad.

4. Profibus (DP, PA)
Tipo: Bus de campo de alto rendimiento.
Características: Profibus DP (alta velocidad para automatización discreta), Profibus PA (para entornos peligrosos en automatización de procesos).
Aplicaciones: Control de maquinaria, instrumentación de procesos, integración con PLCs y SCADA.

5. Profinet
Tipo: Bus basado en Ethernet industrial.
Características: Alta velocidad, permite comunicación en tiempo real (RT) y tiempo real isócrono (IRT). Compatible con redes IT/OT.
Aplicaciones: Robótica, sistemas de control en tiempo real, sincronización de movimiento.

6. EtherCAT
Tipo: Ethernet industrial de alto rendimiento.
Características: Baja latencia, tiempos de ciclo de microsegundos, transmisión en cascada sin switches adicionales.
Aplicaciones: Control de movimiento, robótica, CNC, automatización de alta velocidad.

7. CANopen
Tipo: Protocolo basado en CAN.
Características: Bajo consumo de energía, comunicación determinista y tolerante a fallos.
Aplicaciones: Automoción, maquinaria móvil, sistemas embebidos en robótica.

8. DeviceNet
Tipo: Basado en la red CAN.
Características: Conexión de sensores, actuadores y PLCs en una arquitectura distribuida. Alimentación y comunicación en un solo cable.
Aplicaciones: Control de procesos industriales, integración con PLCs Allen-Bradley.

9. Foundation Fieldbus
Tipo: Bus de campo descentralizado.
Características: Permite comunicación bidireccional entre dispositivos inteligentes, optimizado para la automatización de procesos.
Aplicaciones: Instrumentación de procesos en plantas químicas, refinerías y generación de energía.

10. HART (Highway Addressable Remote Transducer)
Tipo: Comunicación digital sobre señales analógicas (4-20 mA).
Características: Protocolo híbrido que permite comunicación digital sin afectar la señal analógica.
Aplicaciones: Sensores de presión, temperatura y flujo en entornos industriales.

11. Interbus
Tipo: Bus de anillo.
Características: Arquitectura determinista, eficiente para redes con grandes distancias.
Aplicaciones: Control de motores, automatización de fábricas.

12. CC-Link
Tipo: Bus de comunicación industrial.
Características: Desarrollado por Mitsubishi, optimizado para control distribuido y automatización.
Aplicaciones: Robótica, manufactura, líneas de ensamblaje.

13. Sercos III
Tipo: Bus de tiempo real sobre Ethernet.
Características: Sincronización precisa, utilizado para control de movimiento.
Aplicaciones: CNC, robótica, automatización de alta precisión.

1.1. Modbus

Modbus

Tipo: Protocolo maestro-esclavo.
Características: Disponible en versiones serie (RS-232/RS-485) y Ethernet (TCP/IP). Fácil de implementar y compatible con múltiples fabricantes.
Aplicaciones: Control de procesos, monitoreo de sensores de temperatura, presión, nivel y variadores de velocidad.

Sitio:https://modbus.org/

¿Como funciona?

El Cliente pide información a los Servidores, los Servidores SOLO responden a pedidos del Cliente.

Modbus ASCII, RTU

Modbus TCP

Modbus Plus

1.2. Profibus

Profibus (DP, PA)
Tipo: Bus de campo de alto rendimiento.
Características:

Profibus DP (alta velocidad para automatización discreta),

Profibus PA (para entornos peligrosos en automatización de procesos).
Aplicaciones: Control de maquinaria, instrumentación de procesos, integración con PLCs y SCADA.

El sistema fue desarrollado por una iniciativa del gobierno alemán a fines de la década de 1980, en conjunto con varias empresas y rápidamente se posicionó dentro de las tecnologías más adoptadas, debido a sus prestaciones y a su estructura estandarizada y abierta.

Esta tecnología se implementa a nivel de la capa física con el estándar RS-485 tan conocido para esa época.

PROFIBUS es una red de comunicación industrial para dispositivos distribuidos que se encuentra entre los más utilizados en el mundo. Está diseñado para controlar procesos industriales, transportando datos y permitiendo la interconexión de equipos a través de tarjetas de interfaz física.

Las principales características de PROFIBUS son:

Es una red de comunicación de tipo determinística, apto para control de procesos, que usa el mecanismo de control de acceso maestro-esclavo.
Tiene dos versiones diferentes, PROFIBUS DP y PROFIBUS PA
Utiliza protocolos estandarizados y abiertos
Soporta fuertemente cargas parciales sin perder información o detenerse;
Es compatible con sistemas antiguos sin necesidad de reemplazarlos.