Cómo usar los protocolos de comunicación en la automatización industrial
3 julio, 2020 por
Cómo usar los protocolos de comunicación en la automatización industrial
Boot & Work Corp. S.L., Berta Canet


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Introduction

En este post, aprenderás la relación y el funcionamiento, a partir de diferentes diagramas, de los diferentes protocolos de comunicación de los controladores PLC de Arduino Industrial Shields.

Protocolos de comunicación

Comunicaciones Ethernet & sus protocolos:

Ethernet es la tecnología tradicional, las tecnologías de redes informáticas, que se utilizan comúnmente en las redes de área local (LAN), las redes de área metropolitana (MAN) y las redes de área amplia (WAN).

TCP/IP model

The Internet protocol suite is the conceptual model and set of communications protocols used on the Internet and similar computer networks. It is commonly known as TCP/IP because the foundational protocols in the of it are the Transmission Control Protocol (TCP) and the Internet Protocol (IP).


TCP/IP model

HTTP/HTTPS

HTTP/HTTPS: HTTP (Protocolo de Transferencia de Hipertexto) básicamente permite la comunicación entre diferentes sistemas. Se utiliza más comúnmente para transferir datos de un servidor web a un navegador a fin de permitir a los usuarios ver las páginas web. Es el protocolo que se utilizó básicamente para todos los primeros sitios web. El problema del protocolo HTTP normal es que la información que fluye de un servidor a un navegador no está cifrada, lo que significa que puede ser robada fácilmente. Los protocolos HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) remedian esto utilizando un certificado SSL (secure sockets layer), que ayuda a crear una conexión cifrada segura entre el servidor y el navegador.


HTTP/HTTPS


MQTT

MQTT: MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) es un sistema ligero de publicación y subscripción donde puedes publicar y recibir mensajes como cliente. Le permite enviar comandos para controlar las salidas, leer y publicar datos de los nodos de los sensores y está diseñado para dispositivos restringidos con un ancho de banda bajo. MQTT hace realmente fácil establecer una comunicación entre múltiples dispositivos.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Modbus TCP/IP

Modbus TCP/IP: Modbus TCP/IP es un simple protocolo MODBUS que funciona en Ethernet sobre un Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y una interfaz de Protocolo de Internet (IP). Modbus es un protocolo de aplicación que asigna las formas de gestionar y pasar los datos entre varias capas sin que se vea afectado por el protocolo utilizado por la capa inmediatamente siguiente.

Modbus TCP/IP

Comunicaciones en serie: 

Las comunicaciones en serie son una forma de transmitir datos en serie de una manera u otra.

Asynchronous

Asincrónica: La comunicación asíncrona no tiene señal de tiempo o reloj. En su lugar, inserta un bit de inicio y otro de parada en cada byte de datos para sincronizar la comunicación entre los dispositivos (normalmente a 9600 bits/segundo). Como utiliza menos cables para la comunicación (sin señales de reloj), la Comunicación Asíncrona es más simple.

    • TTL en serie (UART): Los UARTs (receptores/transmisores asíncronos universales) transmiten un bit a la vez a una velocidad de datos especificada (normalmente a 9600 bps). Este método de comunicación en serie a veces se denomina TTL serial (lógica de transistor-transistor). La comunicación en serie a nivel TTL siempre permanecerá entre los límites de 0V y Vcc, que a menudo es de 5V o 3,3V.

Serial TTL

    • RS-232: (También puede ser sincrónico). Se utiliza un cable directo para conectar un DTE, por ejemplo un ordenador, a un DCE, por ejemplo un módem. Todas las señales de un lado se conectan a las señales correspondientes del otro lado de forma individual. Se utiliza un cable cruzado (null-modem) para conectar dos DTE directamente, sin un módem entre ellos. Se cruzan para transmitir y recibir señales de datos entre los dos lados.

RS-232

    • RS-485: RS-485 es un estándar de interfaz serie que permite que hasta 32 dispositivos se comuniquen en semidúplex (un solo par de cables) más un cable de tierra, a distancias de hasta 1200 metros (4000 pies) y en full-dúplex (cuatro cables) que tienen un puerto maestro con el transmisor conectado a cada uno de los receptores esclavos. Permite mayores distancias, mayor velocidad (10 Mbps) y mayores velocidades de datos que los esquemas seriales no diferenciales como el RS-232.

RS-485

Synchronous

Síncrona: La comunicación síncrona requiere que el emisor y el receptor compartan el mismo reloj. El emisor proporciona una señal de tiempo al receptor para que éste sepa cuándo leer los datos. Normalmente tiene mayor velocidad de datos y mayor capacidad de comprobación de errores.

    • I2C: I2C (Inter-Integrated Circuit) es un protocolo de comunicación en serie, por lo que los datos se transfieren bit a bit a lo largo de un solo cable (la línea SDA). Con I2C puedes conectar varios esclavos a un solo maestro y puedes tener varios maestros controlando uno o varios esclavos. Esto es realmente útil cuando se quiere tener más de un microcontrolador que registre los datos en una sola tarjeta de memoria o que muestre el texto en una sola pantalla LCD. Sólo utiliza dos cables para transmitir datos entre dispositivos:

      • SDA (Serial Data) - La línea para que el maestro y el esclavo envíen y reciban datos.

      • SCL (Serial Clock) - La línea que lleva la señal del reloj.

SDA - SCL

    • SPI: SPI (Serial Peripheral Interface) es un bus de interfaz comúnmente usado para enviar datos entre microcontroladores y pequeños periféricos como registros de turno, sensores y tarjetas SD. Utiliza líneas de reloj y de datos separadas, junto con una línea de selección para elegir el dispositivo con el que desea hablar.

      El bus SPI, que funciona en full duplex (es decir, las señales que transportan los datos pueden ir en ambas direcciones simultáneamente), es una configuración de enlace de datos de tipo síncrono con una interfaz maestro-esclavo y puede soportar hasta 10Mbps de velocidad. Se pueden utilizar tanto protocolos de maestro único como de maestro múltiple SPI.

SPI (Serial Peripheral Interface)

Extra comunicaciones:    

Wi-Fi

Wi-Fi: Wi-Fi es simplemente una frase de marca registrada que significa IEEE 802.11x. WiFi funciona según el mismo principio que otros dispositivos inalámbricos. Utiliza frecuencias de radio para enviar señales entre los dispositivos. Para recibir la información que se encuentra en estas ondas, el receptor de radio debe estar configurado para recibir ondas de una cierta frecuencia. En el caso de WiFi, esta frecuencia resulta ser de 2,4Ghz y 5Ghz.

WiFi

GPRS

GPRS: El GPRS (General Packet Radio Services) es un servicio de comunicación inalámbrica por paquetes que promete velocidades de datos de 56 a 114Kbps y una conexión continua a Internet para los usuarios de teléfonos móviles y computadoras. Funciona en la red móvil con la ayuda de transmisiones IP (Internet Protocol). El GPRS es el sistema de datos móviles que se encuentra detrás del 2G y algo de 3G.G.

GPRS

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