Bus de Campo.

¿Qué es un bus de campo?

FIELDBUS o bus de campo, se refiere a tecnologías de comunicación y protocolos usados en automatización y control de procesos industriales. La tarea del bus de campo es comunicar los sensores y actuadores con sistemas inteligentes como los PLC y las computadoras, de manera que la información que ellos puedan brindar pueda recorrer el sistema de información de toda la planta.

Principales protocolos de un bus de campo.

HART 

El protocolo HART (High way-AddressableRemote-Transducer) agrupa la información digital sobre la señal analógica típica de 4 a 20 mA DC. La señal digital usa dos frecuencias individuales de 1200 y 2200 Hz, que representan los dígitos 1 y 0 respectivamente y que en conjunto forman una onda sinusoidal que se superpone al lazo de corriente de 4-20 mA.

Como la señal promedio de un onda sinusoidal es cero, no se añade ninguna componente DC a la señal analógica de 4-20 mA., lo que permite continuar utilizando la variación analógica para el control del proceso.

PROFIBUS 

(Process Field Bus) Norma internacional de bus de campo de alta velocidad para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170. Existen tres perfiles: 

• Profibus DP (Decentralized Periphery). Orientado a sensores/actuadores enlazados a procesadores (PLCs) o terminales.

• Profibus PA (Process Automation). Para control de proceso, cumple normas especiales de seguridad para la industria química (IEC 1 1 15 8-2, seguridad intrínseca). 

• Profibus FMS (Fieldbus Message Specification). Para comunicación entre células de proceso o equipos de automatización.

FIELDBUS 

Foundation Fieldbus (FF) es un protocolo de comunicación digital para redes industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido. Puede comunicar grandes volúmenes de información, ideal para aplicaciones con varios lazos complejos de control de procesos y automatización. Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo. Los dispositivos de campo son alimentados a través del bus Fieldbus cuando la potencia requerida para el funcionamiento lo permite. 

Otros protocolos ampliamente usados aunque de menor alcance son: 

• Modbus 

• DeviceNet

MODBUS 

Modbus 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. La Interfaces de Capa Física puede estar configurada en:: RS-232, RS-422, RS-485. Ver características en tabla Nº 1 En Modbus los datos pueden intercambiarse en dos modos de transmisión:

• Modo RTU 

• Modo ASCII

DEVICENET 

Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como sensores fotoeléctricos, sensores magnéticos, pulsadores, etc y dispositivos de alto nivel (PLC, controladores, computadores, HMI, entre otros). Provee información adicional sobre el estado de la red, cuyos datos serán desplegados en la interfaz del usuario.

Ventajas tiene profibus-Modbus sobre ethernet.

El protocolo Modbus es un sistema maestro-esclavo, parecido al PROFIBUS DP. Ambos drivers disponibles, maestro o esclavo, utilizan el protocolo GOULD-MODBUS en formato RTU. De esta forma, es posible realizar conexiones con los controles Modicon o Honeywell. La comunicación en este caso se controla por medio de códigos de función, al contrario de lo que ocurre en la comunicación DP. Además, al contrario que en PROFIBUS DP, no se accede a los datos de la periferia de forma cíclica sino que se accede directamente a los datos del control.

Ventajas del protocolo Modbus:

• Conexión sencilla a sistemas Modicon o Honeywell
• Adecuado para cantidades de datos pequeñas o medianas (<= 255 Bytes)
• Transferencia de datos con acuse

Ventajas de protocolo Profibus:

• Transmite pequeñas cantidades de datos.
• Cubre necesidades en tiempo real.
• Número reducido de estaciones.
• Fácil configuración.
• Bajos costes de conexión y cableado.
• Permite integrar dispositivos menos inteligentes.
• Protocolos simples y limitados.

Ventajas y Desventajas en los Tipos de Cableado.

Par Trenzado.-

Entre sus principales ventajas tenemos:

• Es una tecnología bien estudiada
• No requiere una habilidad especial para instalación
• La instalación es rápida y fácil
• La emisión de señales al exterior es mínima.
• Ofrece alguna inmunidad frente a interferencias, modulación cruzada y corrosión.

Desventajas: mayor tasa de error respecto a otros tipos de cable, así como sus limitaciones para trabajar a distancias elevadas sin regeneración.

Cable Coaxial.-

Entre sus principales ventajas tenemos:

• Se compone de un hilo conductor de cobre envuelto por una malla trenzada plana que hace las funciones de tierra. entre el hilo conductor y la malla hay una capa gruesa de material aislante, y todo el conjunto está protegido por una cobertura externa.
• El cable está disponible en dos espesores: grueso y fino.
• El cable grueso soporta largas distancias, pero es más caro. El cable fino puede ser más práctico para conectar puntos cercanos.
• El cable coaxial ofrece las siguientes ventajas:
• Soporta comunicaciones en banda ancha y en banda base.
• Es útil para varias señales, incluyendo voz, vídeo y datos.
• Es una tecnología bien estudiada.

Desventajas:

Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive.

Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.

Conexión fibra óptica .-

Entre sus principales ventajas tenemos:

Esta conexión es costosa, permite transmitir la información a gran velocidad e impide la intervención de las líneas. Como la señal es transmitida a través de luz, existen muy pocas posibilidades de interferencias eléctrica o emisión de señal. El cable consta de dos núcleos ópticos, uno interno y otro externo, que refractan la luz de forma distinta. La fibra está encapsulada en un cable protector .

Ofrece las siguientes ventajas:

• Alta velocidad de transmisión
• No emite señales eléctricas o magnéticas, lo cual redunda en la seguridad
• Inmunidad frente a interferencias y modulación cruzada.
• Mayor economía que el cable coaxial en algunas instalaciones.
• Soporta mayores distancias

Desventajas: su mayor desventaja es su costo de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a necesitarse el empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costos de instalación.