DISEÑO DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE COMUNICACIÓN, MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE LOS PROTOCOLOS MODBUS RTU Y PROFIBUS DP EN

CONTROLADORES MITSUBISHI FX3U

ALEXANDER BARBOSA

Asesor Ing. MSc. Alonso de Jesús Chica Leal

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA BOGOTÁ D.C.

2013

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CONTENIDO

Pag

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................4

1. ASPECTOS CIENTÍFICO – TÉCNICOS .................................................................................................5

1.1 EL PROBLEMA Y OBJETIVOS DEL TRABAJO ...................................................................................5

1.2 ANTECEDENTES Y REVISIÓN DEL CONOCIMIENTO DISPONIBLE ..................................................6

2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................. 12

3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................................................. 14

4. TIPO DE INVESTIGACIÓN .............................................................................................................. 15

5. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 16

5.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................... 16

5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................. 16

5.3 RESULTADOS ESPERADOS .......................................................................................................... 16

6. METODOLOGÍA ............................................................................................................................ 19

6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN ...................................................................................................... 19

6.1.1 Fuentes secundarias. ............................................................................................................... 19

6.1.2 Fuentes primarias.................................................................................................................... 19

6.2 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................................ 20

7. MARCO TEÓRICO .......................................................................................................................... 21

7.1 Protocolos de comunicación en los sistemas de control industrial ........................................... 21

7.1.1 Redes de control industrial.. ............................................................................................... 22

7.1.2 Componentes físicos de una red. ...................................................................................... 22

7.1.3 Transmisión de señales en el bus de campo. ................................................................ 22

7.1.4 Protocolos de comunicación más utilizados con PLC’s. Fieldbus. ............................. 22

7.2 MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................................ 28

8. HIPOTESIS ...................................................................................................................................... 33

9. UNIVERSO, POBLACIÓN Y MUESTRA ............................................................................................ 34

10. ASPECTOS DE ADMINISTRACIÓN Y CONTROL ............................................................................ 35

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11. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ............................................................................................... 36

12. PRESUPUESTO DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................................... 37

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS ......................................................................................................... 38

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INTRODUCCIÓN

Uno de los principales retos en el desarrollo de las comunicaciones ha sido el intercambio de información entre los diferentes protocolos, los cuales una vez superados estos inconvenientes de comunicación, pueden ser utilizados diferentes equipos de diversos fabricantes para la integración en un mismo sistema. Teniendo en cuenta los anteriores aspectos, el presente trabajo se centra en un tipo de equipos adquiridos por la Universidad Autónoma de Colombia que fueron dispuestos para el laboratorio de instrumentación y control. Que dado a un inadecuado manejo de la información técnica de dichos equipos, estos fueron deshabilitados para la comunicación con las tarjetas disponibles, dejando unos activos importantes del laboratorio subutilizados ya que no se aprovechan sus módulos de comunicación. Por lo tanto, en este proyecto de grado se plantea el diseño de prácticas de laboratorio de comunicación, en los protocolos MODBUS el cual es un protocolo de transmisión para sistemas de control y supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado, puede comunicarse con una o varias Estaciones Remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de campo para la supervisión y control de un proceso; y PROFIBUS (Process Field Bus) Norma internacional de bus de campo de alta velocidad para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170. Para esto se propone la rehabilitación tanto en software y hardware de los 6 PLC Mitsubishi Referencia FX3U; complementación de su conexionado, realización de pruebas y puesta a punto del banco, con apoyo de simuladores de cada uno de los protocolos; dejando disponible el banco de pruebas neumático para el desarrollo de prácticas en el laboratorio optimizando de esta manera el uso de estos equipos. Con base en estos aspectos, para el desarrollo de este proyecto, se realizará una revisión bibliográfica a nivel académico e industrial sobre los protocolos de comunicación, basados en los manuales de operación del hardware, con el fin de reconformar la información técnica que debe estar disponible a los estudiantes que van a utilizar el banco. Asi mismo, una vez complementada esta información se aplicará a la programación de los PLC teniendo en cuenta las recomendaciones de los fabricantes, se realizará la documentación de las pruebas ejecutadas y se generará un manual para las prácticas, y su diseño estará enfocado a las aplicaciones comúnmente utilizadas en la industria, en el campo de la instrumentación y control.

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1. ASPECTOS CIENTÍFICO – TÉCNICOS

1.1 EL PROBLEMA Y OBJETIVOS DEL TRABAJO

La universidad autónoma de Colombia adquirió 6 PLC marca Mitsubishi Ref. FX3Ulos cuales se encuentran montados en bancos de prueba neumáticos, en el laboratorio de instrumentación y control con los cuales los estudiantes de pregrado y post grado de la faculta de ingeniería pueden desarrollar prácticas de control. Con estos PLC se pueden realizar prácticas de control on-off, control abierto, control cerrado y prácticas de comunicación en los buses de campo MODBUS RTU y PROFIBUS DP, pero solo se han realizado prácticas de control y no de comunicación, debido a la falta de claridad en los manuales del fabricante. Se ha consultado la información técnica que tiene a disposición el fabricante como son el manual de operación del PLC y manual de operación de las tarjetas de comunicación, realizando lo que se indica en estos manuales pero no ha sido posible establecer una comunicación en cada protocolo. Como problema adicional se presenta la dificultad de poder hacer una integración entre los protocolos practica necesaria debido a la diversidad de protocolos que existen en la industria y debido a esta diversidad en algunas empresas no se tiene un sistema de supervisión completo o totalmente comunicado. Aun que en la actualidad existen software de monitoreo que pueden comunicarse con una gran variedad de protocolos y poder interpretarlos por medio de OPC (Ole Para Control), estos software son costos, lo que dificulta la adquisición, pero compañías como general electric y Ascon Tecnologic han desarrollado módulos de interface capases de hacer la conversión de protocolo y permitir una comunicación entre diferentes protocolos. Por lo que con este trabajo de grado se implementaran dentro de las prácticas de sistemas de control, practicas de comunicaciones industriales en los protocolos MODBUS RTU por el medio RS-485 y PROFIBUS DP. Además de poder hacer la integración entre estos dos, permitiéndole así a los estudiantes conocer los protocolos de comunicación de mayor difusión en la industria y una solución a la hora de intégralos, dándole así a los ingenieros conocimientos de los protocolos de comunicación y soluciones a la hora que se les presenten dificultades en esta rama de la automatización en el desarrollo de su carrera profesional.

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1.2 ANTECEDENTES Y REVISIÓN DEL CONOCIMIENTO DISPONIBLE

Los PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés)o Controlador de lógica programable, son dispositivos electrónicos muy usados en Automatización Industrial. PLC = Es un hardware industrial, que se utiliza para la obtención de datos. Una vez obtenidos, los pasa a través de bus (por ejemplo por ethernet) en un servidor. Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. [[Archivo:PLC AB InstaladoV1.JPG|thumbnail|PLC moderno instalado (2008) dentro del tablero eléctrico. En la actualidad, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID). Además, los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido. Por otra parte, existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son el diagrama de escalera(Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más reciente, preferido por los informáticos y electrónicos, es el FBD (en inglés Function Block Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas funciones conectados entre sí. En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los más simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos, bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de comunicación multiprotocolos que le permitirían interconectarse con otros dispositivos. Así mismo, desde la revolución industrial se han venido desarrollando la automatización de procesos en el sector agrícola, textil, transporte, industrial y el de la manufactura. En el principio se utilizaron dispositivos mecánicos para la automatización y con el desarrollo de tecnologías eléctricas y electrónicas estas se fueron desplazando por los dispositivos, eléctricos pero con el pasar de los años se evidencio que el sector administrativo de las factorías necesitaba tener

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conocimiento en línea de producción y de las actividades que se presentaban en ellas. Con el desarrollo de las comunicaciones se realizaron diversos estudios para implementar estas tecnologías de comunicación en sus factorías con lo que se presentaron los buses de campo: MODBUS diseñado en 1979 por Modicom como protocolo propietario para sus PLC entre 1987 y 1990 se desarrollo (modbus.orgv), el protocolo PROFIBUS por BMBF “German department of education and research”, y en 1989 se instauro la norma DIN 19245 adopto el estándar, partes 1 y 2 (profibus) y por ultimo tenemos el protocolo Fildbus desarrollado en 1995. Con el pasar de los años el Sector Energético, acueductos, petrolero y el industrial adoptaron como protocolos para su comunicación el protocolo MODBUS RTU y PROFIBUS DP, debido a su fácil acoplamiento a una red de comunicación. El sector de la Automatización de procesos en latino América se acoplo a MODBUS, puesto que es un protocolo público y de fácil programación, mientras que en Europa el más comercial fue y es PROFIBUS. Debido a la globalización de los mercados se empezaron a importar equipos y Unidades paquetes automatizadas europeas a latino América, lo cual presento dificultades a la hora de querer comunicar estos equipos con el fin de tener la información en línea de estos equipos. En las compañías que contaban con equipos de solo una marca de equipos de control y seguían con la misma marca no se presentaba este problema, pero como el precio de los equipos varía en cada marca y con el fin de minimizar costos en la construcción de las plantas, fabricas, estaciones y demás se instalaban toda calase de dispositivos de control con diferentes protocolos de comunicación. La solución para poder tener acceso a la información de cada equipo, proceso o unidades paquetes era la de instalar dos o más sistemas de comunicación lo cual incrementaba los costos y no se establecía una comunicación completa de la planta si no de partes de la misma. A través del tiempo se desarrollaron diferentes estrategias para poder establecer una comunicación con la mayoría de protocolos existentes entre los cuales se puede destacar. Que las compañías empezaron a fabricar tarjetas de comunicación de diferentes protocolos dependiendo las necesidades de cada cliente pero el costo de estas tarjetas es elevado por lo que los compradores no adquirían estas soluciones. Otra solución fue la de sistemas de supervisión y control flexibles a comunicaciones con diferentes protocolos de comunicación y convertirlas a un estándar de comunicación universal un ejemplo de esto es OPC (Ole Para Control). Esta solución fue de mayor aceptación por las empresas debido a que no tenían que cambiar sus sistemas de control para la comunicación de estos, ni hacer la compra a las compañías de los sistemas de control de tarjetas de comunicación en un solo protocolo a elevados costos.

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La opción de sistemas de supervisión y control con la flexibilidad comunicarse con diferentes protocolos aun así seguía siendo costosa por lo que se empresas de sistemas de control industrial desarrollaron módulos de comunicación, como lo son la General Electric, con su modulo P485 y la Ascon Tecnologic con su modulo DX MB – DX PB, gracias a estos módulos ya era posible establecer comunicación entre los protocolos de comunicación más comerciales a un bajo costo. Por otra parte es importante destacar que MODBUS debido a sus características de simple y robusto, se ha convertido en un protocolo estándar de comunicación, siendo uno de los más comunes en la industria para la comunicación de dispositivos electrónicos. Las principales razones por las que se ha extendido tanto el uso de este protocolo son las siguientes:

Es público.

Su implementación es sencilla y requiere tiempos de desarrollo reducidos.

Maneja bloques de datos sin suponer restricciones. Específicamente, el protocolo cubre el uso de mensajes MODBUS en un entorno Intranet o Internet usando los protocolos TCP/IP1. La especificación MODBUS/TCP define un estándar interoperable en el campo de la automatización industrial, el cual es simple de implementar para cualquier dispositivo que soporta sockets2 TCP/IP1. Por otra parte hay que subrayar que el protocolo presenta múltiples ventajas, dentro de las que se pueden destacar las siguientes:

Es escalable en complejidad: Un dispositivo el cual tiene solo un propósito simple necesita solo implementar uno o dos tipos de mensaje.

Es simple para administrar y expandir. No se requiere usar herramientas de configuración complejas cuando se añade una nueva estación a una red MODBUS/TCP.

No es necesario equipo o software propietario de algún vendedor. Cualquier sistema computador o microprocesador con una pila de protocolos TCP/IP puede usar MODBUS/TCP.

Puede ser usado para comunicar con una gran base instalada de dispositivos MODBUS, usando productos de conversión los cuales no requieren configuración2.

1www.modbusida.com

2VILLARINO Casal Oscar, PEDRAZ Penalva Francisco. Estudio del protocolo MODBUS TCP/IP para el desarrollo

de un software abierto de comunicación y monotorización. Ed. Univ. Politéc. Valencia, 2005 - 316 pag.

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Además, es de muy alto desempeño, limitado típicamente por la capacidad del sistema operativo del computador para comunicarse. Altas ratas de transmisión son fáciles de lograr sobre una estación única, y cualquier red puede ser construida para lograr tiempos de respuesta garantizados en el rango de milisegundos. En lo que respecta al protocolo PROFIBUS DP, este es un estándar de red de campo abierto e independiente de proveedores, donde la interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos, fabricación y automatización predial. Este estándar es garantizado según los estándares EN 50170 y EN 50254. Desde enero de 2000, el PROFIBUS está fuertemente establecido con el IEC 61158, al lado de siete otros fieldbuses. El IEC 61158 se divide en siete partes, de números 61158-1 a 61158-6, con las especificaciones del modelo OSI. Esa versión, que fue ampliada, incluyó el DPV-23. En todo el mundo, los usuarios pueden ahora tener como referencia un estándar internacional de protocolo, cuyo desarrollo buscó y aún busca la reducción de costos, flexibilidad, confianza, orientación hasta en el futuro, posibilitar las más variadas aplicaciones, interoperabilidad y múltiples proveedores. Actualmente, calculase por encima de 20 millones de nudos instalados con tecnología PROFIBUS y más de 1000 fabricas con tecnología PROFIGUS PA. Son 23 organizaciones regionales (RPAs) y 33 Centros de Capacidad en PROFIBUS (PCCs), ubicados estratégicamente en varios países, vueltos a proveer soporte a sus usuarios, inclusive en Brasil, en la Escuela de Ingeniería de São Carlos – USP, que tiene el único PCC de América Latina.

PROFIBUS DP

Esta es la solución de alta velocidad del PROFIBUS. Su desarrollo fue perfeccionado principalmente para comunicación entre los sistemas de automatización y los equipos descentralizados. Es aplicable en los sistemas de control, donde se destaca el acceso a los dispositivos distribuidos de I/O. Es utilizado en sustitución a los sistemas convencionales 4 a 20 mA, HART o en transmisiones de 23 Volts, en medio físico RS-485 o fibra óptica. Requiere menos de 2 ms para transmitir 1 kbyte de entrada y salida y es muy usado en controles con tiempo crítico.

Actualmente, 90% de las aplicaciones relativas a esclavos PROFIBUS utilizan el PROFIBUS DP. Esta variedad está disponible en tres versiones: DP-V0 (1993),

3http://www.smar.com/espanol/profibus.asp

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DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002). Cada versión tuvo su origen según el adelanto de la tecnología y la búsqueda de nuevas aplicaciones a lo largo del tiempo4.

Figura 1 Versiones de PROFIBUS

PROFIBUS-DP Y LA ALTA TASA DE VELOCIDAD DE COMUNICACIÓN

El perfil PROFIBUS-DP fue desarrollado para la propiciar la comunicación cíclica rápida entre los dispositivos distribuidos. Además, el PROFIBUS-DP ofrece funciones para servicios de acceso cíclico, tal como configuración, monitoreo, diagnosticos y supervisión de alarmes de equipos de campo.

Em 12Mbit/s el PROFIBUS-DP requiere sólo 1 ms para transmitir 512 bits de entrada y 512 bits de salida, distribuídos entre 32 estaciones. Este perfil es ideal para controles discretos, exigiendo alta velocidad de procesamiento. La figura 7 muestra el tiempo típico de transmisión del PROFIBUS-DP, en función del numero de estaciones y la velocidad de transmisión, donde cada esclavo tiene 2 bytes de entrada y 2 bytes de salida, y el “Intervalo Mínimo de Tiempo del Esclavo” es 200µs. en la siguiente figura se describe el tiempo de ciclo.

4GARCÍA Higuera Andrés. El control automático en la industria. Univ de Castilla La Mancha, Sep 20, 2005 -

Technology & Engineering - 222 pages

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Figura 2 – Tiempo de ciclo de barramiento de un sistema monoamo del DP

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2. JUSTIFICACIÓN

En las prácticas que se realizan por parte de los estudiantes del pregrado “Ingeniería Electromecánica” y postgrado “Especialización en Automática e informática Industrial” en el laboratorio de instrumentación y control de la Universidad Autónoma de Colombia, sobre los diferentes tipos de control; se encuentran varías, establecidas para equipos y procesos como: control tipo cascada, control secuencial con relevos, válvulas pilotadas, micro controladores, PLC’s y sistemas SCADA. Un complemento pertinente y urgente dentro de las prácticas de laboratorio de instrumentación, son las enfocadas a sistemas ampliamente utilizados en la industria, como redes y lazos de comunicación entre los dispositivos de control de equipos y plantas. Cada vez más la importancia del conocimiento de las variables de los procesos en tiempo real, hace imperante la intercomunicación de los dispositivos que se encargan del control de diferentes áreas de procesos. Debido a la amplia variedad de fabricantes y por tanto medios y modos de comunicación, se requiere frecuentemente la integración de distintos protocolos que permitan la transferencia rápida, segura y confiable de la información entre dispositivos. Haciendo de la comunicación una parte de la instrumentación y control, absolutamente importante para los profesionales formados en ingeniería. Una oportunidad de mejora de las prácticas del laboratorio, y por ende de la formación integral de los estudiantes que hacen uso del laboratorio, es la inclusión de prácticas en comunicación, con las herramientas disponibles las cuales tienen un gran potencial para la realización de dichas prácticas. Estas prácticas de comunicación suponen un complemento en la formación de los estudiantes en las áreas de control y por ende un valor agregado en el conocimiento adquirido en las asignaturas relacionadas, con una mejor preparación para afrontar las tecnologías comúnmente utilizadas por la industria, como lo son los protocolos MODBUS y PROFIBUS, en los que se centra el presente trabajo. Teniendo en cuenta los anteriores aspectos el presente proyecto surge como respuesta a una necesidad existente en el laboratorio de instrumentación y control de la Universidad Autónoma de Colombia, razón por la cual se propone como objetivo fundamental desarrollar un manual interactivo y practico con el cual se podrá realizar una correcta programación, para establecer comunicación entre los PLC Mitsubishi y a su vez ver cuáles son los parámetros externos que pueden afectar una comunicación, junto con las limitantes que tiene cada protocolo, garantizado el desarrollo de las practicas de protocolos de comunicación en la

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faculta de ingeniería de la universidad Autónoma de Colombia. Por lo tanto este proyecto es justificable dese el punto de vista Académico, social y económico si se tiene en cuenta la contribución y aporte que puede brindar tanto a la facultad como a los estudiantes.

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3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En la actualidad el laboratorio de instrumentación y control con que cuenta la Universidad Autonoma de Colombia sede Bogotá para sus practicas de instrumentación y control, aunque posee diferentes tipos de control para equipos y procesos dentro de las que se destacan las tipo cascada, control secuencial con relevos, válvulas pilotadas, micro controladores, PLC’s y sistemas SCADA. Se observa que es necesario para lograr una mayor eficiencia, contar con un complemento con el cual se puedan realizar pruebas en sistemas utilizados en la industria como redes y lazos de comunicación entre los dispositivos de control de equipos y plantas. Con lo anterior se busca dar solución a las falencias que presenta en la actualidad el laboratorio de la facultad, en lo que respecta a la falta de prácticas de comunicaciones industriales MODBUS RTU y PROFIBUS DP en sistemas de control, las cuales dificultan el completo desarrollo de practicas de laboratorio de comunicación de los estudiantes de la carrera de pregrado en “Ingeniería electromecánica" y de Postgrado en “Especialización en Automática e informática Industrial” de la Universidad Autónoma de Colombia en el sector de la automatización Industrial.

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4. TIPO DE INVESTIGACIÓN

El presente proyecto, se plantea bajo los parámetros de un estudio de tipo exploratorio completando con un estudio de tipo explicativo. Si se tiene en cuenta que el objetivo es profundizar en el tema objeto y dar solución al problema planteado. Es exploratorio, puesto que a través de la investigación preliminar del problema observado, se llega a una visión aproximada de este y se plantean soluciones preliminares, y al mismo tiempo establecer las bases y recabar información que permita como resultado del estudio, la formulación de una solución. Por otra parte, se complementa con un estudio de tipo explicativo porque, a través este se busca la causa de la situación existente mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto y los efectos, para con el logro de los resultados obtenidos poder formular una propuesta que contribuya en la solución del problema existente, en este caso las falencias que presenta en la actualidad el laboratorio de la facultad, en lo que respecta a la falta de prácticas de comunicaciones industriales MODBUS RTU y PROFIBUS DP en sistemas de control del laboratorio de la Facultad.

Limitaciones del proyecto Las limitaciones que presenta el desarrollo de este proyecto están determinadas por los siguientes aspectos:

Falta de información técnica en los manuales del fabricante

Fallas en las tarjetas de comunicación

Fallas en los controladores

Interferencias en la comunicación por ruido eléctrico

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5. OBJETIVOS

5.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar un estudio de la situación actual de las prácticas en los protocolos MODBUS RTU y PROFIBUS DP en los PLC Mitsubishi ref. FX3U ubicados en los bancos de prueba neumáticos del laboratorio de instrumentación y control de la Universidad Autónoma de Colombia sede Bogotá.

5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Consultar la información técnica y académica de los protocolos MODBUS RTU y PROFIBUS DP.

Desarrollar pruebas con simuladores de comunicación en cada protocolo

Cablear y configurar los PLC para establecer una comunicación entre estos

Desarrollar tres practicas y hacer la documentación de estas pruebas

Entregar un manual técnico practico e interactivo a los usuarios de los PLC

5.3 RESULTADOS ESPERADOS

Con base en los análisis y pruebas realizadas en el presente estudio, a través de simuladores, se espera conocer el estado en que se encuentran las tarjetas de comunicación de los controladores Mitsubishi Fx3u para cada bus de campo. Por otra parte, se espera que por medio de las pruebas de comunicación realizadas, y con base en la instalación del conversor de protocolo seleccionado en el análisis, se pueda comprobar el correcto funcionamiento de las tarjetas y controladores y así poder establecer una correcta comunicación en cada bus, integrando así ambos buses de campo. Además, una vez la red de comunicación entre los dos buses de campo sea funcional, se desarrollarán las guías que permitirán a los usuarios de los controladores Mitsubishi Fx3u del laboratorio de instrumentación y control de procesos, establecer una comunicación en el protocolo MODBUS RTU y PROFIUS DP por separado e integrarlos por medio del conversor.

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Los resultados que se esperan obtener del desarrollo de este trabajo de grado son:

Indicación de los procedimientos que no se encuentran indicados en la información técnica del fabricante

Comunicación entre los PLC Mitsubishi FX3U en el protocolo MODBUS RTU por el medio RS 485

Comunicación entre los PLC Mitsubishi FX3U en el protocolo PROFIBUS DP.

Integración de los MODBUS RTU y el PROFIBUS DP por medio de un conversor de protocolo.

Desarrollo de prácticas en la cual los estudiantes de pregrado y postgrado de la universidad autónoma puedan hacer prácticas en los protocolos MODBUS y PROFIBUS

Desarrollo de un manual con el cual los estudiantes puedan realizar una comunicación en los protocolos mencionados.

metodología general Asimismo, se reunirá toda la información de planta, en cuanto a planos, condiciones climáticas del área de trabajo (denominado campo), listado de equipos preliminares con datos técnicos, listado de equipos y elementos que puedan generar un ruido en la comunicación, especificaciones de los protocolos, entre otras informaciones. Permitiendo la obtención de requerimientos funcionales para el intercambio de información entre los controladores Mitsubishi fx3u y los requerimientos de los potenciales usuarios de estas redes de campo en el laboratorio de instrumentación y control de procesos. Al mismo tiempo, recolectada toda esta información será estudiada para ver si se presenta algún problema por las condiciones del área de trabajo y si es posible corregir el problema, para proseguir con pruebas técnicas a las tarjetas y controladores Mitsubishi Fx3u utilizando simuladores de comunicación para cada bus de campo. En caso de que se encuentre alguna falla técnica en las tarjetas o controladores le serán indicadas al asesor de tesis y los jurados para evaluar las consecuencias que tiene esa falla en el desarrollo del proyecto. Si no se presentan fallas o la falla no afecta el desarrollo del proyecto, se realizará el cableado entre los controladores cumpliendo las condiciones del fabricante para el área de trabajo para cada bus de campo basado en el análisis realizado. Verificado el correcto cableado entre los controladores Mitsubishi Fx3u se empezara con la configuración de cada bus de campo por independiente y ejecución de pruebas de comunicación entre los controladores. Comprobada la correcta comunicación entre los controladores por cada bus de campo, se instalara y configurar el conversor de protocolo para establecer una red de comunicación entre ambos buses de campo una vez verificada la comunicación

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entre los buses de campo. Se realizará una guía, con la que los usuarios podrán hacer la configuración de las tarjetas y controladores, para comunicar los controladores por el bus de campo MODBUS RTU, PROFIBUS DP o la integración de estos protocolos.

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6. METODOLOGÍA

Tal como se ha reseñado anteriormente, esta investigación, se desarrollará con

base en un estudio de tipo exploratorio, complementado con aspectos de tipo

explicativo, puesto que el objetivo es investigar e identificar las causas del

problema planteado con el fin de poder dar soluciones al respecto.

6.1 FUENTES DE INFORMACIÓN

Por medio de estas, se definen las técnicas para obtener información con base en los objetivos planteados. La documentación del presente trabajo, se obtiene mediante una recopilación de datos primarios y secundarios con base en hechos, cifras y estudios procedentes de diferentes fuentes, como también de la observación de campo realizada en el laboratorio de la facultad y la aplicación de una lista de chequeo orientada obtener información cuantitativa y cualitativa del manejo actual de la comunicación, mediante la integración de los protocolos MODBUS RTU Y PROFIBUS DP, con el fin de evaluar y obtener información detallada acerca del tema objeto de esta investigación.

6.1.1 Fuentes secundarias. Para la documentación del proyecto, se recurre a la información que existe en estudios realizados con anterioridad, que se relacionan con el tema, informes especializados, documentos, internet y otros materiales documentales, entre otros donde se pueda obtener material pertinente con relación al tema que se investiga.

6.1.2 Fuentes primarias. Para la recolección de información, ésta se realizará al interior del laboratorio de instrumentación y control de la Universidad Autónoma de Colombia sede Bogotá, donde se realizara la investigación de campo y aplicará la lista de chequeo, con el fin de evaluar como es el funcionamiento actual del laboratorio en lo que respecta a la la integración de los protocolos MODBUS RTU Y PROFIBUS DP.

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6.2 PROCEDIMIENTO

Para el desarrollo de la presente investigación es importante determinar un procedimiento que se ajuste a las necesidades de esta, para lo cual es importante determinar, la planificación de las diferentes etapas, que se llevarán a cabo, las cuales se resumen en la siguiente Tabla:

ETAPAS FUENTES TÉCNICAS INSTRUMENTO

Rastreo de la

información

Primarias observación insitu. en el laboratorio del problema objeto de investigación.

Secundarias: Bibliográficas, documentales

Aplicación lista de

chequeo, trabajo de

campo

Lista de chequeo

Recolección de

la información

Primaria: Laboratorio de instrumentación y control Universidad Autónoma de Colombia sede Bogotá.

Trabajo lista de chequeo

Guía de lista de chequeo.

Observación

Análisis de la

información

Información recolectada

Secundaria: Bibliográfica y documental

Investigación diagnostico de situación, cruces de información

Trabajo de campo en laboratorio

Transcripciones.

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7. MARCO TEÓRICO

El desarrollo de cualquier proceso de investigación, debe estar fundamentado con base en un sistema teórico conceptual, con el fin de poder entender y manejar los conceptos, escuelas de pensamiento y teorías, que ayuden a estructurar de manera lógica, metódica y coherente, un conjunto estructurado en un cimiento teórico, que sirva de directriz en la orientación del trabajo investigativo. Para éste trabajo, en particular el realizar un análisis de los aspectos teóricos relacionados con la integración de los protocolos MODBUS RTU Y PROFIBUS DP en controladores MITSUBISHI FX3U. Teniendo en cuenta lo anterior, se realiza una descripción de los elementos de la teoría, que inciden en este proyecto.

7.1 PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN LOS SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL

A principio de la década de los noventas, empezó la revolución sobre una nueva modalidad de control industrial que dio origen a la comunicación de los componentes de control de procesos con el controlador central y que dejó atrás los esquemas tradicionales de redes. Así, con la necesidad de disponer de controladores con amplia conectividad, se dio el mayor avance del controlador programable con la proliferación de los protocolos abiertos de comunicación. Un protocolo es abierto cuando ha sido ofrecido para su uso público. En un sistema abierto, los productos de distintos fabricantes deben contar con un hardware eléctricamente compatible, y deben tener un software capaz de entender y comunicarse con el mismo lenguaje de los otros dispositivos. Esto da, a su vez, la posibilidad de escoger entre diferentes fabricantes y productos, aumentando la eficacia del sistema. Pero a pesar del vertiginoso progreso en esta área, los buses de campo no han llegado a ser la solución total para todos los sistemas de control. Aún no es posible la integración total de los procesos de una planta debido a la necesidad de emplear redes distintas, que aunque se puedan comunicar entre sí, usualmente requieren controladores separados debido a la naturaleza de sus funciones5.

5Segleau, J. Redes de automatización industrial: DeviceNet. Universidad de Costa Rica. Escuela de Ingeniería

eléctrica. (1999).

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7.1.1 Redes de control industrial. En la actualidad, para el control industrial se encuentran los buses de datos en dispositivos de campo, tales como sensores, actuadores, arrancadores, reguladores de frecuencia, válvulas, entre otros. Con los buses de campo se elimina el cableado directo de los equipos de control de proceso al controlador, ya que la comunicación se realiza en el formato de una trama en serie.

7.1.2 Componentes físicos de una red. Las redes de control se basan en un microprocesador que es el encargado de realizar una secuencia algorítmica. Dependiendo de su función, este envía, a través de la red, las instrucciones que deben ser ejecutadas por los diferentes elementos del sistema. El cable por utilizar es de gran importancia y depende del tipo de red. Éste contiene conductores para la transmisión de las señales de información y en algunos casos, hasta de alimentación, según el tipo de protocolo en uso, parámetro que también especificará las resistencias de fin de línea que debe tener cada hilo conductor en los extremos de la red, para balancear y ajustar su impedancia. Otros elementos usados en una red para extender la longitud de esta son: repetidores, puentes de enlace, enrutadores e interfaces de redes6.

7.1.3 Transmisión de señales en el bus de campo. La transmisión de datos es una secuencia de señales binarias originadas por uno de los nodos de la red, y recibidos por uno o más de los nodos receptores. El protocolo define el formato del mensaje que contiene información como el número del nodo transmisor y receptor, el tiempo de permanencia del mensaje, las banderas operacionales, el tamaño, el contenido del mensaje, entre otros. En general, el protocolo descifra el significado del tren de pulsos leído del bus en serie.

7.1.4 Protocolos de comunicación más utilizados con PLC’s. Con el gran desarrollo en el área de los sistemas de control industrial, surgieron una gran cantidad de protocolos abiertos de buses de campo. Aunque actualmente se utilizan al menos cinco protocolos de buses de campo diferentes, los más importantes, en el área de procesos son HART, MODBUS, DeviceNet, PROFIBUS-PA y Foundation Fieldbus.

Protocolo PROFIBUS (Process Field Bus) es un protocolo para un bus de campo digital desarrollado por el Ministerio Federal de Investigación y Tecnología de Alemania y 18 empresas alemanas, que se

6Nacif, J. Ingeniería de Control Automático. Tomo 2, 3era Edición. México DF: Costa-Amic Editores S.A.

(2001)

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encuentra presente en multitud de plantas alrededor del mundo. Profibus ofrece 3 variantes que se adaptan a necesidades concretas de comunicación en planta:

Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification): que se utiliza para la comunicación entre células de proceso y equipos de automatización el cual está perdiendo relevancia en los últimos tiempos.

Profibus-DP (Decentralized Periphery): se emplea en la comunicación de sensores y actuadores con PLC y terminales; su fortaleza está en las aplicaciones de control discreto, como por ejemplo, el arranque de motores.

Profibus-PA (Process Automation): se usa para control de procesos y cumple normas especiales de seguridad para la industria química, es decir, lo que se conoce como seguridad intrínseca.

Profibus tiene una alta difusión en Europa y cuenta con un mercado importante en América y Asia.

Foundation FIELDBUS: Es un protocolo que persigue la estandarización de los protocolos de comunicación digital, al menos esa fue la idea de la organización Fieldbus Foundation, creada en 1994 para desarrollar un bus de campo universal. Sin embargo, aunque el número de usuarios del pretendido estándar se ha incrementado en los últimos años, los resultados obtenidos hasta el momento distan grandemente de lo esperado. Foundation Fieldbus es un protocolo de comunicación digital bidireccional. Está orientado sobre todo a las industrias de proceso continuo. A diferencia de HART, que se aplica solo a los dispositivos de campo, Fieldbus se extiende al DCS (Distributed Control System). Fieldbus nació como una idea “conéctelo y úselo”: permite conectar equipos sin necesidad de una configuración previa

Protocolo MODBUS/TCP Tal como se ha reseñado anteriomente MODBUS es un protocolo de comunicaciones publicado por Modicon en 1979, diseñado para funcionar con equipos industriales tales como Controladores Lógicos Programables (PLCs), Computadoras, Motores, Sensores, y otros tipos de dispositivos físicos de entrada/salida. Simple y robusto, se ha convertido en un protocolo estándar de comunicación, siendo uno de los más comunes en industria para la comunicación de dispositivos electrónicos. Las principales razones por las que se ha extendido tanto el uso de este protocolo son las siguientes:

Es público.

Su implementación es sencilla y requiere tiempos de desarrollo reducidos.

Maneja bloques de datos sin suponer restricciones.

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MODBUS/TCP fue introducido por Schneider Automation como una variante de la familia MODBUS destinado a la supervisión y el control de equipos de automatización. Específicamente, el protocolo cubre el uso de mensajes MODBUS en un entorno Intranet o Internet usando los protocolos TCP/IP1. La especificación MODBUS/TCP define un estándar interoperable en el campo de la automatización industrial, el cual es simple de implementar para cualquier dispositivo que soporta sockets2 TCP/IP.

Orientado a conexión MODBUS es un protocolo de comunicación .sin estado., es decir, cada solicitud del maestro es tratada independientemente por el esclavo y es considerada una nueva solicitud no relacionada a las anteriores, de esta forma haciendo a las transacciones de datos altamente resistentes a rupturas debido a ruido y además requiriendo mínima información de recuperación para ser mantenida la transacción en cualquiera de los dos terminales. Las operaciones de programación, por otro lado, esperan una comunicación orientada a la conexión, es decir, las máquinas de origen y de destino establecen un canal de comunicaciones antes de transferir datos. Este tipo de operaciones son implementadas de diferentes maneras por las diversas variantes de MODBUS (MODBUS RTU, MODBUS ASCII, MODBUS PLUS). MODBUS/TCP maneja ambas situaciones. Una conexión es inicialmente establecida en esta capa de protocolo (nivel de aplicación), y esa conexión única puede llevar múltiples transacciones independientes. En adición, TCP permite establecer un gran número de conexiones concurrentes, de este modo el cliente (maestro) puede ya sea re-usar una conexión previamente establecida o crear una nueva, en el momento de realizar una transacción de datos. Es interesante analizar por qué se utiliza el protocolo TCP orientado a conexión en vez del protocolo UDP3 orientado a datagramas. La principal razón es mantener control de una transacción individual encerrándola en una conexión la cual pueda ser identificada, supervisada, y cancelada sin requerir acción específica de parte de las aplicaciones cliente y servidor. Esto da al mecanismo una amplia tolerancia a cambios. 3El UDP (User Datagram Protocol) proporciona un servicio de entrega sin conexión, utilizando el IP para transportar mensajes entre máquinas. Emplea el IP para llevar mensajes, pero agrega la capacidad para distinguir entre varios destinos dentro de una máquina host, del desempeño de la red, y permite que

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herramientas de seguridad tal como firewalls4y proxies puedan ser fácilmente añadidos. 4Un firewall (cortafuegos) es una configuración de encaminadores y redes colocados entre la organización interna de una red y su conexión con redes externas a fin de proporcionar seguridad. 5Big-endian es un formato en el cual el byte más significativo se encuentra primero.

Codificación de datos MODBUS usa una representación big-endian5 para direcciones y datos. Esto significa que cuando una cantidad numérica más grande que un byte es transmitido, el byte más significativo es enviado primero. Así, por ejemplo: 0x1234 será 0x12 0x34

Interpretación del modelo de datos MODBUS basa su modelo de datos sobre una serie de tablas las cuales tienen características distintivas. Las cuatro principales son:

Entradas discretas. Bit simple, suministrado por un sistema I/O, de solo lectura.

Salidas discretas. Bit simple, alterable por un programa de aplicación, de lectura-escritura.

Registros de entrada. Cantidad de 16 bits, suministrado por un sistema I/O, de solo lectura.

Registros de salida. Cantidad de 16 bits, alterable por un programa de aplicación, de lectura-escritura.

La distinción entre entradas y salidas, y entre datos direccionables al bit y direccionables a la palabra, no implica algún comportamiento de la aplicación. Es aceptable y común, considerar las cuatro tablas sobrelapando una con otra, si esta es la interpretación más natural sobre la máquina (esclavo MODBUS) en cuestión.

Longitud implícita en el protocolo. Todas las solicitudes y respuestas MODBUS están diseñadas en tal forma que el receptor puede verificar que un mensaje está completo. Para códigos de función donde la solicitud y respuesta son una longitud fija, el código de función solo es suficiente. Para códigos de función llevando una cantidad variable de datos en la solicitud o respuesta, la porción de datos estará precedida por un campo que representa el número de bytes que siguen. Cuando MODBUS es llevado sobre TCP información de longitud se adiciona en el prefijo (o encabezado) para permitir al receptor reconocer los límites del mensaje, igual si el mensaje ha sido dividido en múltiples paquetes para la transmisión. La

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existencia de reglas de longitud implícitas o explícitas, y el uso de un código de chequeo de error CRC-326(sobre Ethernet) resulta en una probabilidad muy pequeña de corrupción no detectada sobre un mensaje de solicitud o respuesta.

Ventajas del protocolo MODBUS/TCP A continuación se detallan las principales ventajas que implica la utilización de la variante MODBUS/TCP

Es escalable en complejidad. Un dispositivo el cual tiene solo un propósito simple necesita solo implementar uno o dos tipos de mensaje.

Es simple para administrar y expandir. No se requiere usar herramientas de configuración complejas cuando se añade una nueva estación a una red MODBUS/TCP.

No es necesario equipo o software propietario de algún vendedor. Cualquier sistema computador o microprocesador con una pila de protocolos TCP/IP puede usar MODBUS/TCP.

Puede ser usado para comunicar con una gran base instalada de dispositivos MODBUS, usando productos de conversión los cuales no requieren configuración.

Es de muy alto desempeño, limitado típicamente por la capacidad del sistema operativo del computador para comunicarse. Altas ratas de transmisión son fáciles de lograr sobre una estación única, y cualquier red puede ser construida para lograr tiempos de respuesta garantizados en el rango de milisegundos.

Estructura del protocolo A continuación se describe la forma general de encapsulación de una solicitud o respuesta MODBUS cuando es llevada sobre una red MODBUS/TCP. Es importante anotar que la estructura del cuerpo de la solicitud y respuesta, desde el código defunción hasta el fin de la porción de datos, tiene exactamente la misma disposición y significado como en las otras variantes MODBUS, tal como:

MODBUS serial. codificación ASCII

MODBUS serial. codificación RTU

MODBUS PLUS Las únicas diferencias en esos otros casos son la especificación de los delimitadores inicial y final del mensaje, el patrón de chequeo de error y la interpretación de la dirección. 7En MODBUS esto se denomina Framing. 8En half-duplex los datos pueden viajar en cualquier dirección, pero no en forma simultánea.

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Todas las solicitudes son enviadas vía TCP sobre el puerto registrado 502. Las solicitudes normalmente son enviadas en forma half-duplex8sobre una conexión dada. Es decir, no hay beneficio en enviar solicitudes adicionales sobre una única conexión mientras una respuesta está pendiente. Sin embargo, los dispositivos que desean obtener altas ratas de transferencia pueden establecer múltiples conexiones TCP al mismo destino. El campo dirección esclavo de MODBUS es reemplazado por un byte identificador de unidad, el cual puede ser usado para comunicar a través de dispositivos tales como puentes y gateways, los cuales usan una dirección IP única para soportar múltiples unidades terminales independientes. Los mensajes de solicitud y respuesta en MODBUS/TCP poseen un prefijo o encabezado compuesto por seis bytes como se aprecia en la siguiente Tabla Tabla 1. Prefijo MODBUS/TCP

El .Ref Ref anterior son los dos bytes del campo .referencia de transacción., un número que no tiene valor en el servidor pero son copiados literalmente desde la solicitud a la respuesta a conveniencia del cliente. Este campo se utiliza para que un cliente MODBUS/TCP pueda establecer simultáneamente múltiples conexiones con diferentes servidores y pueda identificar cada una de las transacciones. El tercer y cuarto campo del prefijo representan el identificador de protocolo., un número el cual debe ser establecido a cero. El len especifica el número de bytes que siguen. La longitud es una cantidad dedos bytes, pero el byte alto se establece a cero ya que los mensajes son más pequeños que 256. De esta forma, un mensaje MODBUS/TCP completo posee una estructura como se muestra en la Tabla 2

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Tabla 2. Estructura de mensajes en Modbus/TCP

7.2 MARCO CONCEPTUAL

PROFIBUS (ProcessFIelBUS) es el sistema de buses de campo más utilizado en Europa, estando presente en cerca de 1500 dispositivos de campo, como controladores, variadores, etc. PROFIBUS puede ser utilizado desde aplicaciones muy sencillas hasta aplicaciones que manejan grandes cantidades de información. Para esto se tiene una familia de PROFIBUS con características distintas para cada aplicación. A continuación se presenta un resumen de cada una: PROFIBUS PA: Diseñado para automatización de procesos. Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus común incluso en áreas especialmente protegidas. Permite la comunicación de datos y energía en el bus mediante el uso de 2 Tecnologías (norma IEC 1158-2). Especifica las capas 1 y 2 del modelo ISO/OSI PROFIBUS DP: Optimizado para alta velocidad. Conexiones sencillas y baratas.

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Diseñada especialmente para la comunicación entre los sistemas de control de automatismos y las entradas/salidas distribuidas. Especifica las capas 1, 2 y 7 del modelo ISO/OSI PROFIBUS FMS: Solución general para tareas de comunicación a nivel de célula. Gran rango de aplicaciones y flexibilidad. Posibilidad de uso en tareas de comunicaciones complejas y extensas. Capa de red A continuación se detallan las principales características de la capa de red del protocolo PROFIBUS: Tecnología de transmisión RS-485. Medios de transmisión como: par trenzado, fibra óptica, y cobertura a grandes distancias con módems o vía radioenlace. Velocidades de transmisión de 9.6 Kbps a 12 Mbps Conexión de máximo 32 estaciones al bus. Elementos de PROFIBUS PROFIBUS trabaja con: Elementos activos: Controlan el bus, porque son los únicos que pueden iniciar un intercambio de información. Son dispositivos maestros. Elementos pasivos: No controlan el bus y no pueden comunicarse entre sí. Son dispositivos esclavo. Repetidores: Son simples transceptores cuya función es regenerar la señal. Topología Pude ser en bus lineal, o en árbol, con repetidores. Puede haber varios elementos activos en el bus, pero solo uno puede tomar el control del bus por medio de un testigo que se pasa entre elementos activos, y cuando lo hace considera a los de más dispositivos como esclavos, incluso a los otros dispositivos activos. MODBUS MODBUS fue desarrollado en el año 1979 por MODICON, para comunicar sus controladores con otros dispositivos en una variedad de redes como MAP (ManufacturingAutomationProtocol), Ethernet y en redes industriales como MODBUS y MODBUS PLUS (modbus.org, 2002) El protocolo define una estructura para los mensajes de requerimiento de acceso a otros dispositivos, respuesta y detección de errores.

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MODBUS emplea tres de las capas del modelo ISO/OSI que son la capa física, la capa de enlace y la capa de aplicación. Comenzaremos por detallar cada una de estas capas. Capa de Enlace de Datos En la capa de enlace de datos el protocolo empleado es MODBUS sobre línea serial y es un protocolo Maestro/Esclavo, en el cual solo el maestro puede solicita información a los esclavos. Esto significa que ningún esclavo puede transmitir información si ningún maestro lo requiere y mucho menos la comunicación entre esclavos. MODBUS pude utilizar diferentes interface físicas como RS232 y RS485 empleando únicamente 2 cables, aunque se cuenta también con una interface RS485 en la que se usan 4 cables. Las figuras 1 y 2 presentan la arquitectura de protocolos por capas empleados en el Protocolo MODBUS. Tabla 1. Capas de protocolo MODBUS

Capa Modelo ISO/OSI Protocolo de capa

7 Aplicación MODBUS Applicationprotocol

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace de datos MODBUS Serial Line protocol

1 Física EIA/TIA 485, EIA/TIA 232 Fuente: Especificación MODBUS Application (modbus.org, 2006)

Figura 3. Arquitectura del protocolo MODBUS

Fuente: Especificación MODBUS serial (modbus.org, 2002)

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La principal función del protocolo Serial Line es establecer los roles del maestro y el esclavo.

Principio Maestro/Esclavo En el protocolo MODBUS Serial Line, se establece que solo puede haber un dispositivo maestro en el bus, conectado simultáneamente con un máximo de 247 esclavos. El maestro puede hacer dos tipos de requerimientos: Reglas de direccionamiento Hay tres (3) tipos de direcciones: Dirección 0: Dirección de broadcast Direcciones 1 a 247: Para los esclavos Direcciones 247 a 255: Reservadas para aplicaciones futuras. Descripción de la trama MODBUS MODBUS define una única PDU (Unidad de Datos de Protocolo) y es la mostrada en la figura 4. Figura 4. PDU del protocolo MODBUS Fuente: Especificación MODBUS (modbus.org, 2002)

A esta PDU el protocolo MODBUS Serial Line agrega dos campos más, que son los campos de dirección y de chequeo de error, como lo muestra la figura 4. Figura 4: PDU del protocolo MODBUS Serial Line. MODBUS PDU MODBUS SERIAL LINE PDU Fuente: Especificación MODBUS (modbus.org, 2002)

Dirección: Contiene únicamente direcciones de esclavos. 0 para mensajes de difusión, y 1 a 247 para mensajes de unicast. Código de función: Indica al servidor el tipo de acción a realizar. Campo de datos: Contiene datos requeridos por el maestro, o información adicional necesaria para que el esclavo lleve a cabo una tarea. Chequeo de error: Es un campo que resulta al emplear una técnica de chequeo de errores y depende del modo de transmisión MODBUS empleado; CRC16 si se usa MODBUS RTU, o LRC si se usa MODBUS ASCII.

DATOS CODIGO DE FUNCION

CHEQUEO DE ERROR DATOS CODIGO DE FUNCIÓN DIRECCION

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Definición de los diferentes conceptos y variables que se emplearan

Pruebas de comunicación

Análisis de cables a utilizar y converosres

Configuración de protocolos de comunicación

Integración de protocolos de comunicación

Sustentación del proyecto ante jurados

Desarrollo de guías de configuración para establecer una comunicación de buses de campo y entre estos.

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8. HIPOTESIS

La realización de un manual que sirva de guía para la implementación de los protocolos MODBUS RTU Y PROFIBUS DP EN CONTROLADORES MITSUBISHI FX3U, podría ser la solución de las falencias que presenta en la actualidad el laboratorio de la facultad, en lo que respecta a la falta de prácticas de comunicaciones industriales MODBUS RTU y PROFIBUS DP en sistemas de control.

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9. UNIVERSO, POBLACIÓN Y MUESTRA

El universo son los componentes que se encuentran en el laboratorio de comunicación de la universidad cooperativa de Colombia. La muestra con la que se trabajará en el desarrollo del proyecto son los PLC´s Mitsubishi ref. FX3U con sus tarjetas de comunicación, los cuales se encuentran ubicados en el laboratorio de instrumentación y control de la universidad autónoma de Colombia. El proyecto se desarrolla en estas mismas instalaciones puesto que se dejara un cableado con el fin de facilitar a los estudiantes y profesores de pregrado y post grado el desarrollo de las prácticas en protocolos de comunicación industrial.

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10. ASPECTOS DE ADMINISTRACIÓN Y CONTROL

Actividades que se realizaran Toma de datos de los equipos que se encuentran en el laboratorio para el desarrollo del proyecto. Consulta en los catálogos del fabricante para el desarrollo de las pruebas de comunicación, Pruebas de las tarjetas de comunicación para cada bus de campo y de los controladores

Registro de las pruebas realizadas Verificar condiciones del sitios y de los equipos para el conexionado de los mismos Desarrollo de análisis de interferencias que se pueden tener en la comunicación entre los equipos y acciones a tomar con respecto al resultado del análisis Selección del conversor de protocolo dependiendo las necesidades de comunicación y las condiciones del sitio Montaje cableado y configuración del conversor para los requerimientos de cada protocolo de comunicación Pruebas de comunicación entre equipos con diferente protocolo de comunicación? Registro de pruebas realizadas Sustentación del proyecto Entrega de procedimientos para la configuración de los PLC Mitsubishi en cada protocolo y para la integración de los mismos La ejecución de este proyecto está contemplada a lo largo del primer semestre del 2013, con una duración de 12 semanas a partir de su aprobación, y se han estimado unos costos especificados en el presupuesto, el cual será auspiciado con recursos propios del estudiante que lo desarrollará.

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11. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

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12. PRESUPUESTO DE LA INVESTIGACIÓN

Material de documentacion del proyecto $ 500.000,00

Pruebas simulacion en laboratorio $ 200.000,00

Libros, Suscripciones y Publicaciones $ 200.000,00

Fotocopias y Encuadernación $ 100.000,00

Papelería $ 100.000,00

Digitacion $ 200.000,00

SUBTOTAL GENERAL $ 1.300.000,00

Imprevistos 10% $ 130.000,00

TOTAL $ 1.430.000,00

Detalle de costos VALOR

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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