miércoles, 25 de noviembre de 2015

Compuertas Lógicas


Objetivo


Implementar correctamente la aplicación de compuertas lógicas de un circuito representado por una expresión booleana de tal manera escribir la expresión booleana para las compuertas lógicas y las combinaciones de compuertas lógicas. Conocer  la función de cada compuerta lógica.

Indice

Introducción
Compuertas Lógicas
Puerta AND
Puerta OR
Puerta NOT
Puerta NAND
Puerta NOR
Puerta OR EXCLUSIVA o XOR
Puerta NOR EXCLUSIVA o XNOR
Conclusión
Mapa Mental

Introducción


El elemento digital más básico es la puerta lógica. Estos elementos tienen una o más entradas y producen una salida que es una función lógica (o booleana) de los valores de las entradas. Aunque las entradas y las salidas son magnitudes analógicas como voltaje, corriente o incluso presión hidráulica, éstas son modeladas tomando dos valores discretos, ‘0’ (nivel bajo) y ‘1’ (nivel alto).
Los tres tipos de puertas lógicas más importantes son AND de dos entradas, OR de dos entradas y NOT (también conocida como inversor). Esto es así porque cualquier función digital se puede realizar a partir de estos tres tipos de puertas.

Compuertas Lógicas


Puerta AND


El esquema de la figura, da una idea de funcionamiento de la puerta AND. Examinando de cerca el circuito, notamos que la lámpara encenderá solo si ambos interruptores se cierran o se activan simultáneamente. Si uno de los interruptores esta abierto, el circuito se interrumpe y la lámpara no se enciende. Todas las posibles combinaciones para los interruptores A y B se muestran en la tabla de verdad. 
La tabla de esta figura que la salida (Y) esta habilitada (encendida) solamente cuando ambas entradas están cerradas.


PUERTA OR



El grafico de la figura nos da la idea de la puerta OR, en el cual los interruptores han sido conectados en paralelo. El encendido de la lámpara se producirá si se cierra cualquiera de los dos interruptores o ambos. Todas las posibles combinaciones de los interruptores se muestran en la tabla siguiente.


utilizando la convención de representar la condición cerrado o encendido por un 1 y la de abierto o apagado por un 0, se obtiene la tabla de verdad.


PUERTA NOT (Inversión o negación)



La compuerta inversora, posee una entrada y una salida como se muestra en la figura. Su función es 
producir una salida inversa o contraria a su entrada es decir convertir unos a ceros y ceros a unos  la tabla de verdad resume el funcionamiento de esta compuerta.


PUERTA NAND


Una compuerta NAND es un dispositivo lógico que opera en forma exactamente contraria a, una compuerta, AND, entregando una salida baja cuando todas sus entradas son altas y una salida alta mientras exista por lo menos un bajo a cualquiera de ellas . Observar que el símbolo NAND es símbolo AND con un pequeño círculo a la salida. La tabla de verdad describe la operación exacta de la puerta lógica observe como sus salida son las inversas de las salidas de la puerta AND
Tabla de verdad de una compuerta NAND de dos entradas


PUERTA NOR


Se ha conectado un inversor a la salida de una puerta OR, la expresión booleana en la entrada de un inversor es A + B . el inversor complementa la salida de la puerta OR , lo que se indica colocando una barra encima de la expresión booleana . obteniéndose: A+B = Y . Observar que se ha añadido un pequeño circulo inversor al símbolo OR para formar el símbolo NOR.
La tabla de verdad detalla la operación de la puerta NOR. Es complemento de la columna OR en otras palabras , la puerta NOR pone un 0 donde la puerta OR produce un 1



PUERTA OR EXCLUSIVA O XOR




La OR - exclusiva se denomina la puerta comparadora OR - exclusiva con frecuencia se sustituye por XOR. La tabla de verdad para la función XOR se muestra en la tabla siguiente un cuidadoso examen muestra que esta tabla de verdad es similar a la tabla de verdad OR, excepto que cuando ambas entradas son 1 la puerta XOR genera un 0.
Tabla de verdad de una compuerta XOR de dos entradas


LA PUERTA NOR EXCLUSIVA O XNOR


Una compuerta NOR - exclusiva o XNOR opera en forma exactamente opuesta a una compuerta XOR, entregando una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra es alta y una salida alta cuando sus entradas son ambas altas o ambas bajas. Esta característica la hace ideal para su utilización como verificador de igual en comparadores y otros circuitos aritméticos.
Tabla de verdad de una compuerta XNOR de dos entradas




Conclusión


Las compuertas lógicas son elementales en la aplicación de automatización por componentes eléctricos y/o electrónicos puesto que con estas la creación de un circuito es mas compacto y tiene la capacidad de diversas funciones , así mismo es de suma importancia conocer el funcionamiento de cada función lógica para poder interpretar los circuitos de equipos o específicamente de tarjetas electrónicas y con ello saber como es que se lleva acabo el proceso.

Mapa Mental



Bibliografía

http://www.itescham.com/Syllabus/Doctos/r759.PDF
http://service.udes.edu.co/modulos/documentos/pedropatino/compuertas.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica
http://www.dea.icai.upcomillas.es/daniel/asignaturas/SistDig1_1_ITL/Practica1_SDI.pdf

http://www.tuveras.com/logicas/tverdad.htm

miércoles, 28 de octubre de 2015

PROFINET


PROFINET

Objetivo.

PROFINET se basa en estándares de TI acreditados y ofrece funcionalidad de TCP/IP completa para la transferencia de datos en toda la empresa y a todos los niveles. Además, los usuarios gozan de las ventajas de los diagnósticos integrados y las comunicaciones de seguridad positiva, que ofrecen una disponibilidad del sistema óptima, que abarca desde los conceptos de máquinas modulares para conseguir la máxima flexibilidad hasta las velocidades de transferencia más rápidas y aplicaciones WLAN. En su conjunto, estas capacidades le ofrecen un rendimiento considerablemente superior.

Índice

¿Qué es PROFINET?
Topologías
Estándares
Diagnosis
Comunicación en tiempo real
Seguridad
Aplicación
Software de Monitoreo

¿Qué es PROFINET?

PROFINET es Ethernet
Estándar abierto para Industrial Ethernet apoyado por la organización PI (PROFIBUS & PROFINET International)  Se apoya en los estándares IEEE802.3, TCP/IP, IEEE802.11 …
Aporta soluciones para Ethernet en Tiempo Real, Motion Control compatibilidad multimarca, … PROFINET es siempre full dúplex  Comunicación simultanea en ambos sentidos
PROFINET es siempre "Ethernet conmutada" La distribución de la red se controla usando topología.


Topologías

Topología basada en el diseño de la máquina
Menor coste de cableado y puesta en marcha más sencilla
Topología líneal y estructuras de anillo redundante posibles sin componentes de red adicionales.
Varios controladores pueden convivir en una red  acceso simultaneo a un dispositivo con Shared Device e I-Device
Topología adaptada para cada máquina
Soporte de topologías variadas tales como estrella, árbol, línea o anillo
Varios medios disponibles para la red: cable de cobre Cat5, cables de fibra óptica de vidrio y plástico, e IWLAN
Acceso a máquinas y plantas mediante una conexión segura VPN, p.ej. para mantenimiento remoto


Estándares

PROFINET IO

PROFINET IO,  se basa en PROFIBUS DP con la incorporación de conceptos de la tecnología Ethernet. Con ello se garantiza la migración sin problemas de PROFIBUS DP al entorno PROFINET.

PROFINET IO es fiable, la disponibilidad del sistema puede mejorarse cerrando la estructura lineal o de bus de la red para formar un anillo. Cuando esto se hace, si se tiene algún problema de funcionamiento en alguno de los dispositivos conectados al anillo, la comunicación del resto de dispositivos no se verá afectada.

Con PROFINET IO se aplica una tecnología de conmutación que permite a cualquier estación acceder a la red en todo momento. Así, la red permite un uso mucho más efectivo gracias a la transmisión de datos simultánea de varias estaciones.

PROFINET CBA


PROFINET CBA (Component Based Automation) es un concepto de automatización con los siguientes puntos centrales: 1. Realización de aplicaciones modulares 2. Comunicación entre máquinas Permite crear una solución de automatización distribuida basada en componentes y soluciones parciales preparadas.


Diagnosis

Diagnosis para aumentar la disponibilidad de la planta
El acceso fácil y eficiente a toda la información relevante de los dispositivos y redes durante la puesta en marcha y el mantenimiento permite una rápida eliminación de los fallos
Solo se requiere un navegador estándar para encontrar los problemas
Facilidad para realizar el mantenimiento independiente de la localización y sin necesidad de usar Step7

Procedimientos probados para el diagnóstico
Importación del probado concepto de diagnóstico de dispositivo de PROFIBUS a PROFINET
Ventaja adicional: leer entradas de diagnóstico sin un sistema de ingeniería (p.ej. usando un servidor Web o herramientas de diagnóstico)
La información de diagnosis de línea y de red (p.ej. paquetes perdidos o estatus de la interfase) también disponible como estándar
Clases de Rendimiento
El estándar PROFINET diferencia entre tres clases de rendimiento distintos.
PROFINET NRT (en tiempo no real)
Este tipo se utiliza para aplicaciones donde el tiempo no es crítico y utiliza Ethernet TCP/IP y el protocolo UDP/IP para la transferencia de datos. Se alcanzan tiempos de ciclo > 100 ms.
PROFINET RT (en tiempo real)
Con PROFINET RT, los datos de E/S se intercambian directamente utilizando el protocolo Ethernet, pero los datos de diagnóstico y comunicación todavía se transfieren a través de UDP/IP. PROFINET RT permite crear aplicaciones con tiempos de ciclo > 10 ms.
PROFINET IRT (en tiempo real isócrono)
Este tipo de comunicación en tiempo real isócrono fue desarrollado especialmente para aplicaciones de control de movimiento. Si se utiliza un hardware específico, se pueden alcanzar tiempos de ciclo < 1 ms y tiempos de fluctuación (jitter) < 1 microsegundo.





Comunicación en tiempo real

Tiempo Real (RT)
La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos útiles cíclicos o alarmas (interrupciones) controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal de comunicaciones en
tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real de los procesos de automatización. Así se minimizan los tiempos de ejecución y se aumenta el rendimiento a la hora de actualizar los datos de proceso. Las prestaciones son
comparables a las de los buses de campo, permitiendo unos tiempos de reacción de entre 1 y 10 ms. Al mismo tiempo se reduce considerablemente la potencia de procesador necesaria en el dispositivo para la comunicación. En esta solución es posible utilizar componentes de red estándar. Los switches de la gama SIMATIC NET permiten además una transferencia de datos óptima. Para ello se establecen prioridades en los paquetes de datos según la norma IEEE 802.1Q. Los componentes de red controlan el flujo de datos entre los dispositivos en función de estas prioridades. Para los datos en tiempo real se toma como base la prioridad estándar Prio 6, el segundo nivel más alto. De esta forma se garantiza un tratamiento prioritario frente a otras aplicaciones, a las que se asignará un nivel de prioridad inferior.

Tiempo real isócrono (IRT)
Para aplicaciones especialmente exigentes, como las de control de movimiento, se dispone de Isochronous Real-Time (IRT). Con IRT se consigue un tiempo de ciclo de menos de 1 ms con una fluctuación de menos de 1 µs. Así, el ciclo de comunicación se divide en una parte determinista y otra abierta. En el canal determinista se transportan los telegramas IRT cíclicos, mientras que en el canal abierto lo hacen los telegramas TCP/IP y RT. Así, ambos tipos de transferencia
resultan independientes, sin que uno afecte al otro. Por ejemplo, es posible acceder a los datos del dispositivo con un ordenador portátil desde cualquier punto de la instalación, sin que esto afecte a la regulación isócrona. El ASIC ERTEC (controlador Ethernet de tiempo real mejorado) soporta estos dos tipos de tiempo real y constituye la tecnología de base para las soluciones de sistema integradas con PROFINET. El ASIC ERTEC se integra en terminales y componentes de red.





Seguridad

Para garantizar una comunicación segura, PROFINET utiliza el perfil PROFIsafe. Éste es el primer estándar de comunicaciones según la norma de seguridad IEC 61508 que permite la comunicación estándar y segura por un único cable de bus. Sus ventajas: una reducción significativa de los trabajos de cableado y una menor variedad de componentes. Al utilizar el perfil PROFIsafe de PROFIBUS también en redes PROFINET, es posible ampliar las instalaciones con gran
facilidad. Estándar abierto PROFIsafe es una de las soluciones abiertas para la comunicación segura a través de buses de campo estándar. En el marco de PROFIBUS International, un gran número de fabricantes de componentes de seguridad y usuarios finales del sector de las tecnologías de seguridad han participando en el desarrollo de este estándar abierto y universal.

Como parte de SIMATIC Safety Integrated, PROFINET con PROFIsafe está certificado según IEC 61508 (hasta SIL 3), EN 954 (hasta la categoría 4), NFPA 79-2002, NFPA 85. De esta forma se garantiza que cumple los requisitos más
exigentes para las industrias de fabricación y de procesos. Protección frente a posibles errores Para garantizar unas comunicaciones seguras, PROFIsafe
utiliza la comunicación de tiempo real (RT) de PROFINET.

Entre una CPU y un dispositivo de campo de seguridad positiva se intercambian no sólo datos útiles, sino también información de estado y de control. Para ello no es necesario utilizar ningún hardware adicional.
Durante la transmisión de datos existen distintas fuentes de error potenciales: falsificación de direcciones, retardos o pérdida de datos, etc. PROFIsafe se enfrenta a ellas con cuatro tipos de medidas:
• Numeración consecutiva de los datos de PROFIsafe
• Vigilancia de tiempo
• Vigilancia de autenticidad mediante contraseñas
• Seguridad por CRC (comprobación de redundancia cíclica) optimizada

Las soluciones existentes se pueden ampliar sin tener que
modificar el cableado




Aplicación

PROFINET en SIMATIC
PROFINET se aplica en SIMATIC del siguiente modo:
● La comunicación entre los aparatos de campo se realiza en SIMATIC mediante
PROFINET IO.
● La técnica de instalación y los componentes de red están disponibles como productos
SIMATIC NET.
● Para la asistencia técnica a distancia y el diagnóstico de redes se utilizan protocolos y procedimientos de los estándares Ethernet (p. ej. SNMP = Simple Network Management Protocol para parametrización y diagnóstico de redes).



Software de Monitoreo


STEP 7

La herramienta de ingeniería STEP 7 permite configurar y parametrizar soluciones de automatización. STEP 7 ofrece la misma vista de aplicación en todos los sistemas de bus.


Conclusión


Como estamos interconectados en un mundo globalizado, Internet es parte componente de las industrias y empresas, y Profinet está inmerso dentro de este universo. Se han tomado las medidas en cuanto a Seguridad más estrictos que hoy se conocen. Profinet ha tomado los estándares en cuanto a los sistemas de seguridad de redes incorporando toda la tecnología que más ha logrado satisfacción en cuanto a performance y resultados han comprobado que realmente son las mejores y que funcionan. Entonces, seguridad es un punto que se ha tenido en cuenta, está necesidad fue cubierta, especialmente a los requerimientos de industrias de automatización en el área de industrias de automóviles, que ha demandado la seguridad tanto empresarial como industrial.


Mapa Mental







Bibliografía  





https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/sce_educacion/documentacion/Documents/PROFINET.pdf



lunes, 28 de septiembre de 2015

PROFIBUS


Índice:

Objetivo.
PROFIBUS.
Por qué PROFIBUS.
Protocolo PROFIBUS.
Medio de transmisión.
Velocidad y alcance.
Método de acceso al medio.
Componentes.
Topología.
Conclusión.
Mapa Mental.


Objetivo.

El uso de las redes industriales en la actualidad es altamente demandado y su aplicación es de gran beneficio para la producción en la industria por que ayudan a mantener comunicados y sincronizados los procesos , la red PROFIBUS no es la excepción ya que puede responder a las necesidades de intercomunicación en tiempo real que se deben producir y es capaz de resistir un ambiente hostil y condiciones ambientales duras.

PROFIBUS.

Es una de los buses de campo abiertos que cumple con todos los requerimientos en un rango muy amplio de aplicaciones. Es también la norma de comunicaciones favorita en el continente europeo y presume de tener el mayor número de instalaciones operando en el mundo.

Por qué PROFIBUS.

·         Consolidado en el mercado Alrededor de 3,5 millones de nodos instalados en todo el mundo
·         Independiente de fabricantes Red abierta y estandarizada
·         Orientada hacia el futuro Innovaciones y desarrollo de nuevos productos de forma continuada

Protocolo PROFIBUS.

Profibus cumple con los requerimientos de automatización y control mediante tres perfiles del protocolo que son compatibles entre sí: Profibus-FMS, Profibus-DP y Profibus-PA

Profibus -FMS, Fieldbus Message Specification,
Es el perfil de comunicación capaz de manejar todas las tareas intensivas de transferencia de datos muy comunes en las comunicaciones industriales, por lo que se le considera la solución universal para la transferencia de información en el nivel superior y de campo del modelo jerárquico de automatización. Es la solución general para tareas de comunicación a nivel de control. Los potentes servicios FMS abren un amplio rango de aplicaciones y proveen de gran flexibilidad. También puede ser empleado para tareas de comunicación extensas y complejas. Está concebido para comunicar elementos de campo complejos que dispongan de interface FMS. Se pueden alcanzar velocidades de transmisión de hasta 1,5 Mb/sg. en función del medio utilizado. Sistema multimaestro.


Profibus-DP, Decentralized Periphery,
Está optimizado para ofrecer mayor velocidad, eficiencia y bajo costo de conexiones porque fue diseñado específicamente para establecer la comunicación crítica entre los sistemas de automatización y los equipos periféricos. Velocidades de comunicación de hasta 12 Mb/sg. Esta versión de Profibus está diseñada especialmente para comunicación entre sistemas automáticos de control y E/S distribuidos a nivel de campo (periferia distribuida). Los mensajes de diagnóstico se transmiten sobre el bus y se recuperan en la estación maestra. Es un sistema monomaestro.


Profibus-PA, Process Automation,
En Profibus-PA se utiliza la tecnología de transmisión especificada en IEC 1158-2. Es una transmisión síncrona a 31.2 kbits/seg que satisface requerimientos muy importantes en las industrias química y petroquímica: seguridad intrínseca y suministro de energía a los dispositivos a través del bus mediante el simple uso de cable de cobre de dos hilos. De esta manera, es posible utilizar Profibus en áreas peligrosas. Se pueden utilizar topologías lineales, en árbol y estrella. Perfiles de Profibus
En este perfil se definen, de manera independiente al fabricante, los parámetros y la conducta de los dispositivos de campo típicos, tales como transductores de medición, posicionadores, válvulas de control, etc. La descripción de las funciones y el comportamiento de los dispositivos se basa en el modelo de Bloques de función reconocido internacionalmente. Esto quiere decir que, siempre que sea compatible con Profibus, un dispositivo de un fabricante en particular puede ser remplazado en el bus por el de cualquier otro fabricante sin necesidad de utilizar interfaces especiales.


Medio de transmisión.

Físicamente, PROFIBUS es una red eléctrica que puede comunicarse atraves de:
·         Cable a dos hilos trenzados y/o apantallados (impedancia característica 150 Ω).
·         Fibras ópticas de vidrio y plástico
·         Sistemas de transmisión inalámbrica.
La velocidad de la red puede configurarse desde 9,6 Kbit/s a 12 Mbit/s.
Podemos conectar a la red un máximo de 127 equipos. No obstante, el número máximo de equipos que pueden estar activos al mismo tiempo es de 32.


Velocidad y alcance.

PROFIBUS, RS 485
·         Transmisión asíncrona NRZ según RS 485
·         Velocidad desde 9.6 kBit/s hasta 12 MBit/s seleccionable en escalones
·         Cable de par trenzado y apantallado (9,6 Km) o FO (aprox. 150 Km)
·         32 estaciones por segmento, máx. 127 estaciones permitidas
·         Distancia: 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s = 1000 m
·         Distancia ampliable mediante repetidores hasta 10 km (caso de cable)
·         Conectores sub-D de 9 pines

PROFIBUS PA, IEC 1158-2
·         Codificación síncrona Manchester, 31.25 kBit/s en corriente
·         Cable de par trenzado apantallado o sin apantallar
·         Distancia hasta 1.900 m por segmento, ampliable mediante repetidores máx. 127 estaciones (sin Enlace DP/PA), 10-32 por segmento (dependiendo de que sean zonas clasificadas y el consumo)

Método de acceso al medio.

Como método de acceso a una red PROFIBUS hay dos tipos:
El método  ”bus con paso de token” (”Token Bus”), definido en la norma EN 50170, volumen 2, que se usa para acceder a estaciones activas.
El método del  ”maestro–esclavo” (”Master–Slave”) por sondeo o “polling” para acceder a estaciones pasivas.

Paso de testigo (Token Bus):
En este método de acceso, las estaciones (maestros en la red) conforman un anillo lógico de paso de testigo que se pasan unas a otras en orden numérico ascendente según la dirección Profibus asignada. El orden lógico es independiente de la disposición física de las estaciones. La estación que posea el testigo tiene derecho a transmitir información a la red. Dicho testigo se transmite entre las estaciones activas de la red a través de un paquete de datos especial. Para evitar el uso excesivo de la red se establece un tiempo de retención del testigo que es configurable. Trascurrido este tiempo, la estación ya no puede usar la red, y ha de ceder el testigo a otra estación. Si una estación no tiene nada para transmitir, pasa el testigo a la siguiente estación en el anillo lógico. Por último, para poder cerrar el anillo, la estación activa con la dirección Profibus más alta denominada HSA (Highest Station Address), sólo pasa el testigo a la estación con la dirección profibus más baja. Los usuarios pasivos del bus no reciben nunca el “token”. El método de acceso permite la conexión y desconexión de usuarios del bus durante el servicio. El método de acceso es independiente del medio físico de transmisión utilizado.




Maestro–esclavo por sondeo o polling:
Este método es el utilizado cuando existe solamente una estación activa (estación maestro) y en la red hay varias estaciones pasivas (estaciones esclavas). Ahora, el maestro que siempre posee el testigo tiene acceso a los esclavos que tiene asignados. Por tanto, el maestro es el que puede enviar mensajes a los esclavos o bien recibirlos de estos. En la configuración basada en Profibus-DP estándar la estación activa (maestro DP) intercambia datos de forma cíclica con las estaciones pasivas (esclavos DP).




Componentes.

Un sistema típico de PROFIBUS-FMS está compuesto por varios equipos de automatización inteligentes:
  •          PC
  •          PLC como sistema de control
  •          Terminales de operador inteligentes



Topología.

La topología puede ser en forma de bus lineal o en forma de árbol, en el que los repetidores constituyen el nudo de partida de una expansión del bus.

Lineal:


Árbol:


Conclusión:


Profibus se hace presente en la industria con un alto nivel de confianza para transmitir datos que son utilizados para la automatización de procesos y la flexibilidad de un sistema abierto crea un entorno industrial mas amplio y sofisticado que da como resultado procesos mas eficientes y poder satisfacer las necesidades de la industria no obstante ayuda a reducir considerablemente los gastos de inversión, explotación y mantenimiento así mismo contribuye a incrementar la productividad de forma decisiva. Todo esto es posible gracias a que interactúa con los componentes en tiempo real la configuración e instalación es lo mas compacta posible la puesta en marcha resulta ser rápida y se tiene una interoperabilidad con instrumentos de diversos suministradores. Con esto se puede concluir que PROFIBUS es una red industrial bastante sofisticada apta para un exigente desarrollo industrial.

Mapa Mental.





Bibliografía:

http://www.santiagoapostol.net/srca/buses/profibus.pdf
http://www.etitudela.com/profesores/mpm/profibusomron/downloads/profibus1.pdf
http://www.uv.es/rosado/courses/sid/Capitulo3_rev0.pdf
http://www.etitudela.com/celula/downloads/2profibus.pdf
http://uhu.es/antonio.barragan/descargas/aai/Profibus_Domingo_Diez_Barrero.pdf
http://linux0.unsl.edu.ar/~rvilla/c3m10/tema13.pdf