Investigación 2

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
INVESTIGACIÓN 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES 
Ingeniería Mecatrónica Semestre 7 
Alumno(s): Christian Enrique González Robles No. Control: 19131206 
 
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1. Mencione algunos sistemas de comunicación actuales. 
Cable eléctrico 
Un hilo metálico aislado es el sistema más extendido, pudiéndose establecer dos grandes tipos: 
• Par 
• Coaxial 
Inicialmente, un cable de par se puede considerar como un conjunto de dos hilos conductores, 
paralelos, separados por un elemento aislante que hace las veces de soporte físico. Las aplicaciones 
más comunes son la transmisión de voz (teléfono, hilo musical, interfonos), datos (modem) y 
alimentación eléctrica (alterna o continua). 
 
Fibra óptica 
Normalmente, el conductor de fibra óptica consiste en un núcleo de material transparente, cristal o 
plástico, que se utiliza para guiar señales luminosas por su interior. Ostensiblemente más caro que 
el cable, este sistema es el sustituto ideal en ambientes con interferencias eléctricas, pues es 
completamente inmune a éstas. 
Restringido en un principio a aplicaciones muy concretas, debido al coste de la fibra y a la 
dificultad en su manejo (fibra monomodo), ha ido introduciéndose en multitud de ámbitos gracias a 
las variantes con fibra óptica multimodo, de plástico, que pueden competir con opciones cableadas 
clásicas. 
 
Enlace óptico 
Principalmente mediante rayos infrarrojos. La señal debe tener conexión visual directa entre emisor 
y receptor, por lo cual es un sistema poco adecuado para grandes distancias. 
 
Radio frecuencia 
Se basa en las señales de radio que se generan en un conductor eléctrico cuando se supera una cierta 
frecuencia en la señal que transporta dicho conductor. Por debajo de la frecuencia de 1GHz tenemos 
las transmisiones de radio de baja velocidad. Por encima del Giga Hercio, entramos en el reino de 
las microondas, que permiten tasas de transferencia de información muy elevadas (video, por 
ejemplo). 
Permite comunicar, de forma Ininterrumpida, ubicaciones distantes entre sí varios 
kilómetros. 
• SI la distancia es excesiva se requiere la Instalación de antenas repetidoras, 
• Los gastos suelen ser los propios de mantenimiento y operatividad. 
• No hay retardos apreciables en las transmisiones, 
• No suelen necesitar licencias de emisión. 
2. Describa que es una pirámide de comunicación 
La denominada Pirámide de la automatización, CIM (Computer Integrated Manufacturing), intenta 
resumir, de forma gráfica, la estructuración de los sistemas de comunicación en un entorno 
productivo. 
Se divide en niveles que clasifican el tipo de tráfico e información que se intercambia 
entre cada uno: 
• Nivel de gestión 
 
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Procesa tareas de tipo corporativo que implican, generalmente, grandes cantidades de 
información (administración), Se puede acceder a todos los puntos de la red para, por 
ejemplo, recoger datos de proceso y transmitir nuevas consignas de producción. Puede 
haber cientos de puestos de trabajo (estaciones). Los equipos que aparecen aquí son 
Ordenadores personales (PC), mini computadores y grandes equipos informáticos. Desde 
aquí se accede al exterior mediante redes de área amplia. 
• Nivel de célula 
Procesa las tareas de automatización. Aquí aparecen los Autómatas, PC's y equipos de 
visualización. La transferencia de información es considerable, aumentando el tamaño de 
los paquetes de información y el tiempo de tránsito necesario para la transmisión de éstos. 
Ya no es tan importante la rapidez, prima más la seguridad del envío. 
• Nivel de campo 
Realiza la unión entre las instalaciones y los equipos que las controlan. Permite la 
comunicación entre los equipos de control de maquinaria y los equipos del nivel de célula. 
3. ¿Cuáles son los beneficios de incorporar un sistema de comunicación en una empresa? 
Permiten mantener los equipos de la empresa conectados y en constante monitoreo, lo que permite 
controlarlos y recibir retroalimentación para un adecuado funcionamiento y manejo según los 
resultados que esperamos. 
4. ¿Describa, qué es un sistema de control centralizado y un sistema de control distribuido? 
Anexe figuras en su explicación. 
Un sistema de control distribuido (DCS) es un sistema de control automatizado que consta de 
elementos de control distribuidos de forma geográfica en la planta o área de control. 
En realidad, el sistema de control distribuido utiliza bucles de control distribuidos por toda una 
fábrica, maquinaria o área de control. Es un sistema industrial automatizado y digital que se utiliza 
para controlar los procesos industriales y aumentar su seguridad, rentabilidad y fiabilidad. 
Se diferencia del sistema de control centralizado, donde un único controlador situado en una 
ubicación central se encarga de la función de control, pero en el DCS cada elemento de proceso, 
máquina o grupo de máquinas es controlado por un controlador específico. 
En este caso, el DCS consiste en un gran número de controladores locales en varias secciones del 
área de control de la planta que están conectados a través de una red de comunicación de alta 
velocidad. 
A diferencia de los controladores lógicos 
programables (PLC), un sistema de control 
distribuido utiliza una serie de herramientas 
de configuración para configurar la base de 
datos, la lógica de control, los gráficos y la 
seguridad del sistema. 
Un PLC se puede considerar como un 
sistema de control centralizado, debido a 
que, en sí, toda la parte de control relativa al proceso o sistema está centrada en el PLC que está 
 
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conectado directamente al sistema, sin tener componentes o complementos necesariamente 
distribuidos por la planta. 
5. ¿Qué normas deben de cubrir los sistemas de comunicación? 
ISO 9001 2015 
Los nuevos requisitos de comunicación en la ISO 9001 2015 aparecen en la sección general sobre 
soporte, la cláusula 7. Esta sección incluye todos los requisitos necesarios para los procesos para 
apoyar el Sistema de Gestión de Calidad (SGC). Asegurando la capacidad para proporcionar 
productos y servicios que satisfagan las necesidades y mejorar la satisfacción del cliente. Ya que 
este es realmente el ámbito de aplicación de la ISO 9001 2015 y el objetivo de cualquier SGC. Así 
que, ¿cómo funciona este proceso de apoyo a la comunicación? 
Comunicación: Un proceso de apoyo para el SGC 
Junto con la comunicación, la cláusula Soporte de la norma ISO 9001 2015 incluye muchos otros 
procesos importantes de apoyo para el SGC: 
• Incluyendo a las personas, la infraestructura, el entorno de operaciones, el seguimiento y la 
medición. 
• Competencia. 
• Conciencia. 
• Procesos de creación y control de la información documentada. 
6. ¿Describa, qué es un modelo OSI? 
El modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI, por sus siglas en inglés) es un modelo 
conceptual, creado por la Organización Internacional de Normalización (ISO), que permite que 
diversos sistemas de comunicación se comuniquen usando 
protocolos estándar. En resumidas cuentas, el modelo OSI 
proporciona a los diferentes sistemas informáticos un estándar 
para comunicarse entre sí. 
El modelo OSI se puede entender como un lenguaje universal 
de comunicación entre sistemas de redes informáticas que 
consiste en dividir un sistema de comunicación en siete capas 
abstractas, apiladas en vertical. 
Cada capa del modelo OSI tiene una función específica y se 
comunica con las capas superiores e inferiores. Los ataques 
DDoS se dirigen a capas específicas de una conexión de red, 
los ataques a la capa de aplicación se dirigen a la capa 7, 
mientras que los ataques a la capa de protocolo se dirigen a las 
capas 3 y 4. 
7. Dar un ejemplo de conexión de una red profibus. 
En un proceso industrial enel que hay instalada una red Profibus-DP, tiene multitud de 
aplicaciones, como: 
 
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• Enviar órdenes de control al sistema, como poner en marcha o detener el proceso. 
• Modificar valores de contaje, temporizaciones, etc. 
• Visualizar datos del proceso como el estado actual de la producción. 
• Ofrecer ayuda al operario en caso de avería. 
• Dar información de avisos y alarmas. 
• Visualizar gráficamente el estado del proceso. 
El ejemplo que se presenta se integra un panel táctil TP270 en una red Profibus-DP con un PLC S7 
314C-2DP como master de la red y una ET200L y otro PLC S7 314C-2DP como esclavos. Para 
agilizar el proceso resolutivo del ejemplo hacemos uso del anterior ejemplo “DP02_Dos CPUs por 
puerto DP integrado” al cual le añadimos otro esclavo como una ET200L y por último le 
integramos el panel táctil TP270. 
8. ¿Qué tipos de topología son las más empleadas en redes de comunicación? Describa en qué 
consisten aplicaciones, ventajas, inconvenientes, etcétera. 
La Topología define la disposición de los diferentes equipos alrededor del medio de transmisión de 
datos, determinando unas estructuras de red características. 
Deberemos de tener en cuenta no superar nunca la distancia máxima aconsejada por el estándar 
(100m sin repetidor, 300m con repetidores) o tendremos problemas derivados de las caídas de 
tensión en el cable o de los tiempos de propagación. No son necesarias resistencias de terminación 
ni condiciones especiales de instalación. Se puede realizar cualquier tipo de conexión en cualquier 
punto de la red, lo cual permite optimizar la colocación de sensores y actuadores, y adaptarse a los 
requerimientos de cada usuario. 
En cuanto a su topología, CANopen contempla dos tipos básicos de conexionado: 
• Cadena (Daisy chain) 
Los dispositivos se conectan mediante un único cable de bus. Es la opción que permite mayor 
longitud al bus. 
• Derivaciones (Drop Lines) 
Es un sistema más sencillo y flexible, pero necesita más elementos de conexión. Básicamente se 
trata de una serie de derivadores (Tap) conectados en línea mediante un cable principal (Trunk 
Line), de los cuales salen las conexiones hacia los diferentes dispositivos (Drop Lines). No se 
permite la conexión de derivadores en cascada. 
9. ¿Qué es un bus de campo y cuáles son los más empleados? 
El bus de campo es una red de comunicación industrial bidireccional y multipunto entre dispositivos 
de campo inteligentes. En otras palabras, es una red de área local dedicada a la automatización 
industrial. 
En definitiva, sustituye las redes de control centralizadas por redes de control distribuidas y enlaza 
los dispositivos de entrada (sensores, interruptores, etc.) y los dispositivos de salida (válvulas, 
accionamientos, lámparas de indicación, etc.) sin necesidad de conectar cada dispositivo 
individualmente al controlador (PLC, PC industrial, etc.). 
 
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Antes de su introducción, los ordenadores se conectaban mediante conexiones seriales directas, por 
lo que sólo dos dispositivos podían comunicarse por conexión. El bus de campo, por otro lado, 
permite que cientos de puntos analógicos y digitales se conecten simultáneamente. Esto reduce 
tanto el número de cables necesarios como la longitud de los mismos. 
Profibus 
Profibus (Field Bus Process) es el estándar para la comunicación por bus en la tecnología de 
automatización y fue promovido por primera vez en 1989 por el BMBF (departamento alemán de 
educación e investigación) y luego utilizado por Siemens. No debe confundirse con el estándar 
Profinet para la industria de Ethernet. 
Profibus no es un protocolo abierto y libre de derechos como Modbus. 
ModBus 
Modbus es un protocolo de comunicación en serie publicado por Modicon en 1979 para su uso con 
controladores lógicos programables (PLC). Simple y potente, se ha convertido desde entonces en 
uno de los protocolos de comunicación estándar de facto en la industria, y ahora se encuentra entre 
las formas más comunes disponibles para conectar dispositivos electrónicos industriales. 
Las principales razones para el amplio uso de Modbus en un entorno industrial son: 
• Ha sido desarrollado con aplicaciones industriales. 
• Se publica abiertamente y está libre de derechos. 
• Es fácil de instalar y mantener. 
• Los bits o palabras sin procesar se mueven sin poner muchas restricciones al proveedor. 
Modbus permite la comunicación entre múltiples salidas (alrededor de 240) conectadas a la misma 
red. Por ejemplo un sistema que mide la temperatura, la humedad y comunica los resultados a un 
ordenador. El Modbus se utiliza a menudo para conectar ordenadores de vigilancia con unidades 
terminales remotas (RTU) en el sistema de control y adquisición de datos (SCADA). 
Bus CAN (Controller Area Network) 
El bus CAN es un protocolo basado en mensajes, diseñado específicamente para aplicaciones de 
automoción, pero que ahora también se utiliza en otras áreas como la automatización industrial y los 
equipos médicos. 
El desarrollo del bus CAN comenzó inicialmente en 1983 en Robert Bosch GmbH. Este protocolo 
se publicó oficialmente en 1986 en la Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) en Detroit. 
AS-Interface: 
AS-Interface (Actuator Sensor Interface, AS-i) es una solución de red industrial (capa física, 
método y protocolo de acceso a datos) utilizada en sistemas de automatización basados en PLC, 
DCS y PC. 
Está diseñada para conectar dispositivos simples de I/O (binarios como dispositivos ON/OFF : 
actuadores, sensores, codificadores rotativos, entradas y salidas analógicas, pulsadores y sensores 
de posición de válvulas) en aplicaciones de fabricación discreta y de proceso utilizando 2 cables de 
un solo conductor. 
 
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La AS-Interface es una tecnología ‘abierta’ utilizada por muchos proveedores de equipos de 
automatización. 
Interbus 
El Interbus con velocidades de transmisión de hasta 2 Mbps se caracteriza por una seguridad de 
transmisión especialmente alta y un tiempo de ciclo corto y constante. Está dividido en subsistemas 
y consta del bus remoto, el bus remoto de instalación y el bus local dispuesto en una topología de 
anillo. 
Como su nombre indica, el bus remoto sirve para conectar hasta 254 usuarios que se encuentran a 
grandes distancias entre sí, mientras que el bus local conecta al sistema a los usuarios que se 
encuentran cerca unos de otros. 
10. ¿Qué elementos se emplean para interconexión de redes o cuando debe ampliarse? 
¿Qué es un elemento de interconexión de redes? 
Internet se sostiene sobre tres pilares fundamentales: los servicios que prestan los proveedores de 
servicios de Internet (ISP), las redes de distribución de contenido (CDN) y otros proveedores de 
redes que también llevan tráfico en internet y lo intercambian con terceros. Tenemos que decir que 
toda esta interconexión de redes se produce de una forma neutral. 
Para que la interconexión de redes se produzca con la mayor velocidad y eficiencia posible, es 
necesaria la actuación de empresas como Voiped. 
Tipos de dispositivos de interconexión de redes 
Los dispositivos de interconexión de redes son diferentes tipos de hardware que conectan recursos 
de redes entre sí. En cualquier red nos encontraremos con conmutadores, enrutadores, puentes, 
puertas de enlace y repetidores. 
Estos elementos de conexión tienen su propia utilidad por separado. Según el tipo de red, tendrán 
presencia o no, ya que cada red se interconecta con otras de forma diferente. En la interconexión 
nos podemos encontrar diferentes situaciones: 
• Redes compuestas por una sola LAN 
• Dos LAN conectadas entre sí. 
• Una red LAN que se conecta a otra red de tecnología WAN. 
• Dos redes LAN conectadas entre sí mediante una red WAN. 
Para que la interconexión se pueda llevar a cabo, es necesario utilizar diferentes equipostécnicos. A 
continuación, repasamos los más frecuentes. 
Repetidores 
Los repetidores sirven para ampliar la longitud de la red. Amplifican señales que llegan de forma 
débil y las prolongan para alcanzar una mayor distancia. El repetidor también sirve para modular la 
señal además de amplificar la intensidad. 
Hubs 
 
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Un hub es un repetidor multipuerto al que llegan diferentes cables de distintas conexiones de red. El 
hub no filtra datos y los paquetes de información se envían por igual a todas las redes que estén 
conectadas a él. 
Puentes o bridges 
El puente o bridge tiene capacidad para intervenir en el enlace de datos, a diferencia del hub. El 
puente puede filtrar las direcciones MAC de origen y destino. El bridge es utilizado además para 
interconectar redes LAN que usan un mismo protocolo. 
Conmutadores o switchs 
Un conmutador es un puente con múltiples puertos. Sirve para enlazar datos de forma muy eficaz, 
ya que tiene capacidad para comprobar los errores de los paquetes de datos antes de reenviarlos. 
Gateways 
Una gateway o puerta de enlace es otro dispositivo de conexión que permite el enlazado de redes 
con diferentes protocolos. Tienen la capacidad de convertir a un mismo formato paquetes de datos 
de diferente tipología. 
Routers 
El router enlaza dos redes diferentes. El router o enrutador recibe los paquetes y los envía de la 
mejor forma posible a través de la red. 
La eficiencia y la neutralidad de la red depende de la interconexión entre diferentes operadores y 
diferentes tecnologías. Para que la red funcione bien tenemos que recurrir a una determinada 
infraestructura de interconexión que se apoye en el hardware que aquí hemos descrito.