Protocolos y arquitectura Parte II

Presentación del tema: "Protocolos y arquitectura Parte II"— Transcripción de la presentación:

1 Protocolos y arquitectura Parte II
República Bolivariana de Venezuela Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José De Sucre” Vicerrectorado Puerto Ordaz Departamento de Ingeniería Electrónica Protocolos y arquitectura Parte II Integrantes: Patricia Portillo Luis Alejandro Rivera Profesor: Ing. Henry Romero Ciudad Guayana, Junio de 2011

2 Sumario MODELO DE REFERENCIA OSI PROTOCOLO TCP/IP VERSION 4 Y 6
RED DE CAMPO ARQUITECTURA DE UNA RED DE CAMPO VENTAJAS DE LAS REDES DE CAMPO RED DE CAMPO FIELDBUS FOUNDATIO RED DE CAMPO PROFIBUS

3 Modelo de referencia osi
Este modelo tiene jerarquización por capas, distribuyéndose las funciones de comunicación entre esas distintas capas. Cada capa se sustenta en la capa inferior, la cual realiza funciones más primitivas y las oculta a la capa inmediata superior. El estándar fue publicado en 1984. La UIT-T creó una versión compatible denominada X.200

4 Modelo de referencia osi
Algunos Principios para la definición de capas: No crear demasiadas capas para facilitar la descripción e integración de las mismas. Definir capas con funciones claramente diferentes. Definir funciones similares en la misma capa. Definir las capas de forma que sea fácil su rediseño sin necesidad de cambios en otras. Definir capas separadas para funciones que sean claramente diferentes, en lo que respecta al servicio ofrecido como a la tecnología implicada.

5 Modelo de referencia osi
Algunos Principios para la definición de capas (cont): Seleccionar los limites o separación entre capas de acuerdo con lo que la experiencia previa aconseje. Crear para cada capa limites o separaciones solo con su capa superior o inferior. Permitir la no utilización de todas las capas. Crear, donde sea necesario, dos o más sub capas con una funcionalidad común y por lo tanto mínima para permitir la operación de la interfaz con capas adyacentes.

6 Arquitectura osi

7 Primitivas de servicio y parametros
Una primitiva especifica la función que se va a llevar a cabo y los parámetros que se utilizan para pasar datos e información de control entre capas adyacentes. Tipos de primitivas SOLICITUD INDICACION RESPUESTA CONFIRMACION

8 Primitivas de servicio
SOLICITUD Primitiva emitida por el usuario del servicio para invocar algún servicio y pasar los parámetros necesarios para especificar completamente el servicio solicitado.

9 Primitivas de servicio
INDICACION Primitiva emitida por el suministrador del servicio para: Indicar que ha sido invocado un procedimiento por un usuario de servicio par en la conexión y para suministrar los parámetros asociados. Notificar al usuario del servicio sobre una acción iniciada por el suministrador.

10 Primitivas de servicio
RESPUESTA Primitiva emitida por el usuario para confirmar o completar algún procedimiento invocado previamente mediante una indicación a ese usuario.

11 Primitivas de servicio
CONFIRMACION Primitiva emitida por el suministrador del servicio para confirmar o completar algún procedimiento invocado previamente mediante una solicitud por parte del usuario del servicio.

12 Ejemplo de primitivas de servicios y parámetros
Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. Como solución se verifican los siguientes hechos: 1. La entidad origen (N) invoca a su entidad (N - 1) con una primitiva de solicitud. Asociado a esta primitiva están los parámetros necesarios, como, por ejemplo, los datos que se van a transmitir y la dirección destino.

13 Ejemplo de primitivas de servicios y parámetros
Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. Continuación... 2. La entidad origen (N - 1) prepara una PDU (N - 1) para enviársela a su entidad par (N - 1). 3. La entidad destino (N - 1) entrega los datos al destino apropiado (N) a través de la primitiva de indicación, que incluye como parámetros los datos y la dirección origen.

14 Ejemplo de primitivas de servicios y parámetros
Se desea transferir datos desde una entidad N a su entidad par (N) en otro sistema. 4. Si se requiere una confirmación, la entidad destino (N) emite una primitiva de respuesta a su entidad (N-1). 5. La entidad (N - 1) convierte la confirmación en una PDU (N- 1). 6. La confirmación se entrega a la entidad (N) como una primitiva de confirmación.

15 Primitivas de servicio confirmado y no confirmado
Las primitivas de servicio pueden ser, según que brinde respuesta o no, confirmado o no confirmado. Suministrador del servicio Suministrador del servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Usuario del Servicio Solicitud Solicitud Indicación Indicación Respuesta Confirmación Servicio Confirmado Ventajas y desventajas Servicio No Confirmado Ventajas y Desventajas

16 Capas del modelo osi Servicio: Desde las capas inferiores a las
capas superiores

17 PROTOCOLO TCP/ip (Transfer Control Protocol/Internet Protocol)
TCP/IP proporciona los mecanismos básicos para transferir datos –como todos los protocolos-. Se dice que TCP/IP proporciona una comunicación punto a punto (peer-to-peer) entre dos aplicaciones que se encuentran en la misma o en diferentes máquinas. Por su parte, el protocolo de internet (IP) es el protocolo básico de internet.

18 Arquitectura de los protocolos tcp/ip
Al contrario que en OSI, no hay modelo oficial de referencia TCP/IP. No obstante, basándose en los protocolos estándar que se han desarrollado, todas las tareas involucradas en la comunicación se puede organizar en cinco capas relativamente independientes: La capa de Aplicación La capa de Origen-Destino La capa de Internet La capa de Acceso a la Red La capa Física

19 Capa de aplicación En esta capa se encuentra toda la lógica necesaria para posibilitar las distintas aplicaciones del usuario.

20 Capa de origen-destino
También llamada Capa de Transporte, es la que tiene aquellos procedimientos que garantizan una transmisión segura.

21 Capa de internet En las situaciones en las que los dispositivos están conectados a redes diferentes, se necesitarán una serie de procedimientos que permitan que los datos atraviesen esas redes, para ello se hace uso de esta capa, en otras palabras, el objetivo de esta capa es el de comunicar computadoras en redes distintas.

22 Capa de acceso a la red Es la responsable del intercambio de datos entre el sistema final y la red a la cual se esta conectado, el emisor debe proporcionar a la red la dirección de destino. Se encuentra relacionada con el acceso y el encaminamiento de los datos a través de la red.

23 Capa física Define la interfaz física entre el dispositivo de transmisión de datos (por ejemplo, la estación del trabajo del computador) y el medio de transmisión o red. Esta capa se encarga de la especificación de las características del medio de transmisión, la naturaleza de las señales, la velocidad de los datos y cuestiones afines.

24 Funcionamiento del tcp e ip
Para conectar un computador a una subred se utiliza algún tipo de protocolo de acceso, lo que permite al computador enviar datos a través de la subred a otro computador o a un dispositivo de encaminamiento. IP transporta bloques de datos desde un computador a otro TCP guarda un registro de los bloques de datos para asegurar que se entreguen a la aplicación apropiada.

25 Funcionamiento

26 Funcionamiento

27 Campos de tcp Puerto destino: cuando la entidad TCP en B recibe el segmento, debe conocer a quién se le deben entregar los datos. Número de secuencia: TCP numera secuencialmente los segmentos que envía a un puerto destino dado. Suma de comprobación: la entidad emisora incluyen un código calculado, la entidad receptora realiza el mismo cálculo y compara el resultado con el recibido.

28 Capa de acceso de red Dirección de la red destino: la red debe conocer a que dispositivo conectado se debe entregar el paquete. Funciones solicitadas: el protocolo de acceso a la red podría solicitar la utilización de ciertas funciones que ofrezca la red, como, por ejemplo, la utilización de prioridades.

29 Interfaces de protocolo
En la familia de protocolos TCP/IP cada capa interacciona con sus capas adyacentes.

30 aplicaciones Protocolo sencillo de transferencia de correo (SMTP), una vez que se ha creado el mensaje SMTP lo acepta y hace uso del TCP para enviarlo al módulo SMTP en el computador remoto. En el receptor, el módulo SMTP utilizará su aplicación de correo electrónico local para almacenar el mensaje recibido en el buzón de correo del usuario destino

31 aplicaciones Protocolo de transferencia de fichero (FTP), cuando se solicita la transferencia de un fichero FTP establece una conexión TCP con el sistema destino para intercambiar mensajes de control. Una vez que el fichero se haya especificado y la transferencia se aceptara se establecerá una conexión con TCP a través de la cual se materializara la transferencia.

32 Aplicaciones TELNET, facilita la posibilidad de conexión remota, mediante la cual el usuario en un terminal o computador personal se conecta a un computador remoto y trabaja como si estuviera conectado directamente a ese computador.

33 Red de campo Permiten que los controladores se comuniquen con dispositivos de entrada y salida de una manera parecida a una red local. FUNCIÓN Comunica información y potencia a dispositivos de campo

34 TIPOS DE REDES DE CAMPO Las redes de campo pueden ser clasificadas en dos tipos: Redes de dispositivos de campo (de bajo nivel), típicas de los procesos discretos. Redes de proceso (de alto nivel), típica en procesos industriales.

35 VENTAJAS DE LAS REDES DE CAMPO
Transmiten y reciben información digital. Reducción de la cantidad de cableado. Permiten que mas de un dispositivo este conectado al mismo cable. Alimentación de los dispositivos de campo por medio del mismo bus.

36 Fielbus foundation Fieldbus es una red digital, serial, multipuerto y de dos vias, que conecta equipos de campo con controladores. Esta red proporciona características deseables inherentes a los sistemas de 4-20 mA taless como: Interfase de conexión estandar. Dispositivos alimentados desde el bus. Opciones de seguridad intrínseca. Reducción del cableado. Compatibilidad entre dispositivos Fielbus. Confiabilidad

37 Otras ventajas de fieldbus
Con un sistema Fieldbus: Acceso a toda la información de los dispositivos. Identificación del instrumento, ubicación. Status de la variable del proceso. Condiciones ambientales. Diagnósticos. Configuración. Características del instrumento. Información de calibración: fecha, metodo,etc.

38 Vision total del sistema

39 Cableado Fieldbus utiliza un cable del tipo par apantallado, permite utilizar cables existentes. El bus se llama segmento o “trunk”, y los dispositivos se conectan al trunk mediante “spurs”, esta topología es llamada “branch”. Si los spurs se conectan en un solo punto concentrados entonces la topología se llama arbol o “tree”.

40 Limites del largo del segmento
Tipo Descripción Tamaño Máxima longitud A Par trenzado individual apantallado #18 AWG (0.8 mm2) 1900 m (6232 ft.) B Par trenzado multiple con blindaje #22 AWG (0.32 mm2) 1200 m (3936 ft.) C Par trenzado multiple sin blindaje #26 AWG (0.13 mm2) 400 m (1312 ft.) D Dos pares de cables sin blindaje (No trenzados) #16 AWG (1.25 mm2) 200 m (656 ft.)

41 Ejemplo del largo del cable
Se debe incluir la suma de todos los cables y no debe de superar los limites de la tabla anterior.

42 Ejemplo del largo del cable
El largo máximo de cada spur depende: Del número de instrumentos en el segmento. Del número de dispositivos en el spur. Total de dispositivos por segmento Dispositivos por Spur 1 2 3 1-12 120 m 90 m 60 m 13-14 30 m 15-18 1 m

43 Ejemplo del largo del cable
Máx. 60 m Máx. 90 m Máx. 120 m

44 Fieldbus = tecnología abierta

45 Ejemplo de fieldbus DCS: 4-20 mA = 0 – 6000 mm H2O.
FCS: Rango = 0 – 6000 mm H2O NIVEL INFORMACIÓN DCS INFORMACIÓN FCS 0 mm H2O 3000 mm H2O 4 mA 12 mA 0mmH2O Good 3000mmH2O Good 6000 mm H2O 20 mA 6000mmH2O Good 7500 mm H2O * 21 mA 6500mmH2O UNCERTAIN 9000 mm H2O 9000mmH2O UNCERTAIN

46 profibus Profibus es una red digital de procesos alemana capaz de comunicar información entre un controlador maestro (anfitrión) y un dispositivo esclavo (inteligente) de campo, asi como de un anfitrión a otro. Trabaja de manera similar a Fieldbus Foundation. Profibus consiste en tres redes compatibles. Estos son: Profibus – FSM. Profibus – DP. Profibus – PA.

47 Profibus - FSM Un sistema tipico de Profibus – FSM esta compuesto por varios equipos de automatización inteligente: * PC. * PLC como sistema de control. * Terminales de operador inteligente.

48 Profibus – dp Un sistema Profibus – DP consiste en:
PLC o PC como sistema de control Varios dispositivos E/S como: *E/S digitales o analógicas. *Accionamientos AC o DC. *Válvulas magnéticas o neumáticas.

49 Profibus – pa Profibus – PA es la versión para automatización de procesos de la red profibus. Provee estaciones alimentadas a partir del bus con seguridad intrínseca. Mas que todo se utiliza para zonas de alto riesgo explosivo.

50 Tabla resumen Profibus FSM DP PA Aplicación Nivel de célula
Nivel de campo Estándar EN IEC Dispositivos conectables PLC,PG/PC PLC, PG-PC, accionamientos Dispositivos de campo Tiemp. Respuesta <60 ms 1-5 ms Tamaño red <=150 km Máx 1.9 km Velocidad 9.6 Kbs- 12 Mbs 31.25 Kbs

51 Sistema completo

52 Profibus óptico Insensible a la influencia de interferencias electromagnéticas. Adecuado para cubrir ampliadas distancias. Suministrable en diferentes variantes -Fibra ótica de cristal. -Fibra óptica de plástico. -Existen cables preconfeccionados. Existe la posibilidad de realizar configuraciones mixtas entre redes ópticas y elétricas.

53 Gracias por su atención
Fin tema 3 Gracias por su atención