1. Diferencia entre control centralizado y distribuido
La principal diferencia se encuentra en que en control centralizado la lógica cableada es a base de relés, condensadores y resistencias (operando entre 4-20mA) dando lugar a señales que son llevadas a un armario donde pueden aparecer interferencias y caídas de tensión por el camino. Mientras que en el Distribuido aparecen ya dispositivos con microprocesadores lo cual (lo que en centralizado) era un ‘armario’ de gran dimensiones, en distribuido podemos crear sistemas complejos pero con subdivisiones donde encontramos controladores propios, comunicación entre subsistemas (para el intercambio de datos digital), buses de campo, supervisión remota, programación a distancia…
2. Funciones disponibles en Modbus
Funciones de lectura de datos
01: señales discretas de salida
02: señales discretas de entradas
03: registros analógicos de salida
04: registros analógicos de entrada
Funciones de escritura de datos
05: una señal discreta de salida
15: múltiples señales discretas de salida
06: un registro analógico de salida
16: múltiples registros analógicos de salida.
3. AS-interface
Creado en 1994 implicados de 11 fabricantes, orientado a sensores y actuadores binarios (un bit por elemento, no señales analógicas). Compuesto en el nivel físico por Cable de 2 hilos sin trenzar (utilizados para comunicación, alimentación y alimentación auxiliar de 24 VDC y 220 VAC), con posibilidad de conectores vampiro. Utilizan protocolo Maestro-esclavo (1 maestro hasta 31 esclavos) y en torno a la topología (estrella bus y árbol). Usados en tarjetas Maestro para PLC, conectores RS, pasarelas profibus, tarjetas para PC…
4. Protocolo TCP/IP, puertos y servicios
Proporciona conexión fiable (el destinatario tiene que confirmar recepción). Bytes numerados: se reconstruyen en orden a pesar de pérdidas o retrasos. Control de la congestión, persistencia en asegurar la conexión activa… Los servicios tenemos: FTP (transferencia de ficheros entre máquinas), Telnet (Acceso a línea de comandos), SSH (acceso con seguridad a los comandos), SMTP (envío y almacenamiento de email), HTTP (protocolo en que se basa la WWW), SSL (comunicaciones encriptadas como HTTP o IMAP)
5. Protocolo IP
Se encarga de enviar paquetes entre máquinas (hosts). Según la dirección IP. Se hace un direccionamiento. Diferentes clases dependiendo del tamaño de red (A, B, C, D o E) y rangos reservados según el número de red o Broadcast de red.
Aparecen ARP: Se usa para convertir número IP a dirección de la capa física (dirección Ethernet). Solo para direcciones en la misma red (para otras redes se contacta con el router)
DNS: Sistema de dominio independiente de la IP.
DHCP: Protocolo para la configuración de parámetros red IP (dirección, máscara, routers, servidores). Principales protocolos: ICMP (diagnóstico y control), IPsec (Encriptación y autenticación), UDP (datagrama) y TCP (transmisión).
6. Protocolo UDP
Se usa para envíos sin conexión ni confirmación. Poca sobrecarga. No necesario mantener conexión y no hay streaming. Los puertos pueden acceder a distintos servicios como DHCP y DNS, NFS, BOOTP, TFTP, SNMP, NTP.
7. Buses Bajo Nivel
MAP: Varias frecuencias por cable (varios canales). Hasta 10Mbits banda ancha, hasta 5Mbytes banda base. Método de paso de testigo. En la capa aplicación Transferencia de ficheros, conexión de sistemas robóticos y comunicación entre programas. TOP: Parecido a MAP pro introduciendo redes como ethernet, token bus, token-ring, fibra óptica. INTERBUS: Muy difundido con topología de anillo activo, evitan errores, usa fibra óptica infrarrojos.. y velocidad hasta 500 kbits. HART: Hasta 15 dispositivos a un cable. Hasta 3km. Usa Maestro-esclavo.
8. CAN-OPEN
Surgió para reducir cableado en los automóviles. Utilizado en mayoría por fabricantes europeos. Dado su robustez y eficacia se utiliza en aplicaciones Industriales (transporte público, ascensores, control industrial, automatización…) Trabajo en modo difusión. Desconexión de nodos defectuosos. Usando Par trenzados de 2-4 hilos con topología en cadena. Y diferentes servicios: PDO (objetos de proceso), SDO (objetos de datos), SFO (objetos funcionales especiales) y MNT (gestión de red). Más adelante surgió en CAN-FD que es una mejora del CAN para llegar a transmitir más de 1Mbits hasta 64 bytes. Y el DevicenNet: Basado en el bus CAN pero utilizando Maestro-esclavo.
9. Buses de Nivel alto
Profibus: Cableado de par trenzado apantallado que nos permite gran transferencia de datos con un gran volumen medio de datos y reduciendo el voltaje e intensidad. Dos tipos: Maestro (estaciones activas) y Esclavos (estaciones pasivas). Con diferentes Modos: cíclico (envío-recepción), sync (esclavos congelan sus salidas), freeze (esclavos congelan sus entradas), operate y clear dependiendo del tiempo de respuesta.
10. Ethernet
Es el tipo de red más usada. Por cable coaxial (grueso o fino), cable UTP o fibra óptica. Tipología variada y codificación Manchester. La única cuestión es el ruido que tenemos que alejar los cables lejos de fuente de alimentación o separar de redes de oficina por seguridad y velocidad. Fast Ethernet (100Mbps) y Gigabit Ethernet (1000 Mbps).
Organización de nodos
Maestro Esclavo: se establece una jerarquía entre los equipos en la que uno de ellos tiene el control de la red y el inicio de la comunicación de forma permanente o temporal mientras que los equipos esclavos contestan a sus peticiones. El maestro es un autómata que puede leer o escribir sobre los esclavos de la red que controla, mientras que el esclavo recibe los mensajes emitidos por el maestro y emite hacia este último cuando recibe la orden de hacerlo.
Cliente Servidor: se basa en la presentación de servicios de un interlocutor de la red y el aprovechamiento de estos servicios por parte del resto de equipos. Una estación puede ser a la vez cliente y servidor.
Productor Consumidor: se basa en la difusión. Se coloca la información en el bus con una etiqueta única y los nodos consumidores pueden acceder de forma simultánea al dato. Se consigue así aumentar la eficiencia, ya que se requiere una única producción de datos sin importar el número de solicitantes.
Capas
1. Capa física: especifica las características mecánicas (conectores) y eléctricas (forma de las señales eléctricas) del sistema físico de transporte (cables). Además, define las topologías aceptadas y el modo de emisión (forma de la señal).
2. Capa de enlace: establece la forma de agrupar los datos en paquetes de longitud adecuada, y añade mecanismos para la detección y corrección de errores (CRC). Realiza el control de envío y recepción de información por el Bus. A su vez, puede dividirse en dos subniveles: LLC y MAC
3. Capa de red: se ocupa del direccionamiento a través de técnicas de encaminamiento (routing), y del control del flujo.
4. Capa de Transporte: tiene la misión de garantizar un enlace fiable entre terminales. Controla la gestión de los paquetes de información (orden de envío y recepción, peticiones de reenvío en caso de error, etc). Es la frontera entre capas de subred y aplicación.
5. Capa de Sesión: administra las comunicaciones entre equipos (organización y sincronismo en el intercambio de datos). Se ocupa de coordinar las comunicaciones mediante el establecimiento de comunicación, su mantenimiento y su finalización de forma ordenada.
6. Capa de presentación: realiza la conversión de datos a un formato común entendible por todos los equipos.
7. Capa de Aplicación: presta servicios al usuario