SISTEMA DE INTERFACES CON APLICACIONES EIA RS-485

SISTEMA DE INTERFACES CON APLICACIONES EIA RS-485
Hoy en día las tecnologías que triunfan en el mercado son aquellas que ofrecen las mejores ventajas y seguridad a
los clientes, cada vez se está acabando con tecnologías cerradas; que en un mundo en proceso de globalización, es
imposible que sobrevivan.
A nivel industrial se está dando un gran cambio, ya que no solo se pretende trabajar con la especificidad de la
instrumentación y el control automático, sino que existe la necesidad de mantener históricamente información de
todos los procesos, además que esta información este también en tiempo real y que sirva para la toma de decisiones
y se pueda así mejorar la calidad de los procesos.
Las condiciones extremas a nivel industrial requieren de equipos capaces de soportar elevadas temperaturas, ruido
excesivo, polvo, humedad y demás condiciones adversas; pero además requiere de personal capaz de ver
globalmente el sistema de control y automatización industrial junto con el sistema de red digital de datos
Muchos sistemas están conformados por equipos de diferentes fabricantes y funcionan en diferentes niveles de
automatización; además, a menudo se encuentran distanciados entre sí; pero sin embargo, se desea que trabajen en
forma coordinada para un resultado satisfactorio del proceso. El objetivo principal es la comunicación totalmente
integrada en el sistema. Al usuario, esto le reporta la máxima flexibilidad ya que también puede integrar sin
problemas productos de otros fabricantes a través de las interfaces software estandarizadas.
En los últimos años, las aplicaciones industriales basadas en comunicación digital se han incrementado haciendo
posible la conexión de sensores, actuadores y equipos de control en una planta de procesamiento.
¿Qué es el bus RS485?
Podemos resumirlo como un sistema de interconexión para transmisión de datos a grandes distancias y apto para
operar en ámbitos eléctricamente ruidosos. Su conexión es muy sencilla: a partir del puerto serie (COM1) de
cualquier ordenador utilizando tan sólo dos circuitos integrados muy económicos y fáciles de obtener: MAX232 y
MAX485. En el caso del último IC mencionado se lo suele reemplazar por el SN76156, que cumple la misma función y
es de menor coste. Si se construye un sistema pequeño de pocas terminales que utilizan este IC la diferencia
monetaria es poca, pero al emplearlo en grandes cantidades el ahorro es importante.
RS-485 (Estándar EIA-485) es una mejora sobre RS-422 ya que incrementa el número de dispositivos que se pueden
conectar (de 10 a 32) y define las características necesarias para asegurar los valores adecuados de voltaje cuando
se tiene la carga máxima. Gracias a esta capacidad, es posible crear redes de dispositivos conectados a un solo
puerto RS-485. Esta capacidad, y la gran inmunidad al ruido, hacen que este tipo de transmisión serial sea la elección
de muchas aplicaciones industriales que necesitan dispositivos distribuidos en red conectados a una PC u otro
controlador para la colección de datos, HMI, u otras operaciones. RS-485 es un conjunto que cubre RS-422, por lo
que todos los dispositivos que se comunican usando RS-422 pueden ser controlados por RS-485. El hardware de RS485 se puede utilizar en comunicaciones seriales de distancias de hasta 4000 pies de cable.
Cable de interface RS-485, 1x2x24 AWG SFTP y 2x2x24 AWG, 120 Ohm
El RS 485 existe en dos versiones: 1 Par Trenzado o 2 Pares Trenzados (Medio duplex o duplex total).
Un Par Trenzado RS 485: En esta versión, todos los dispositivos están conectados a un solo Par Trenzado. Por
esto, todos ellos deben contar con drivers con salidas de tres estados (incluyendo el Master). La comunicación se
realiza sobre la línea única en ambas direcciones. Es importante impedir la transmisión al mismo tiempo de otros
dispositivos (problema del software).
Dos Pares Trenzados RS 485: En este caso, el Master no necesita tener salida a tres estados, dado que los
dispositivos Esclavos transmiten sobre el segundo par trenzado, que se dedica a enviar datos del Esclavo al Master.
Esta solución permite en general implementar una comunicación de múltiples puntos en sistemas que fueron
originalmente diseñados para el RS-232 (tanto HW como SW).
A veces se puede ver el sistema RS 485 en un sistema punto a punto. Es virtualmente idéntico al RS 422; El alto
estado de impedancia de la salida RS 485 del drive no es utilizada. La única diferencia en el hardware del circuito RS
485 y RS 422 es la capacidad de establecer la salida a un estado más alto de impedancia.
CARACTERISTICAS TECNICAS
Cable con resistencia de onda de 120 Ohm, es adecuado para aplicaciones del tipo EIA RS-485. Este tipo de cable
está compuesto por 1 o 2 pares trenzado con una pantalla de laminilla de aluminio poliéster y malla de trenzado de
cobre; este cable está protegido con un forro de PVC gris y está indicado para los tendidos estacionario y no
estacionario.
Cable en conformidad con los requerimientos de los estándares:
UL 1581 VW-1, IEC 332-1.
NEC Article 800 Type CM/CMH (UL:75°C)
UL STILE 2919 (UL: 80°C, 30V)
RoHS Compliant Directive 2002/95/EC
Passes CSA CMh Flame Test
Las Comunicaciones en la Automatización Industrial
La solución de automatización ideal tiene tres componentes: dispositivos de automatización capaces y
compactos, software de programación fácil de usar y los cables adecuados.
El bus de campo forma la base de la comunicación entre los componentes de automatización. Los diferentes
dispositivos se van integrando en el bus del sistema buscando en general un medio de comunicación especialmente
rápido e inmune a las interferencias. Normalmente se utiliza un bus de dos hilos basado en RS-485 con protocolo
MODBUS pero otros medios de comunicación del mercado tales como ARCNET, CANopen, DeviceNet, Ethernet,
PROFIBUS DP y comunicación de datos RCOM también pueden usarse para la comunicación, dependiendo del
entorno del sistema y las condiciones previas que prevalezcan.
Buses y Protocolos de comunicación:
MODBUS: Debido a su gran difusión, este protocolo ofrece conectividad a controladores de distinto origen, a
paneles de operación y a estaciones operativas de PC. El número máximo de clientes con RS 485 es de 32. La
distancia máxima con RS-485 es de 1.2 Km. La topología de red puede ser de punto a punto y de red multipunto.
Ethernet: Permite el envío y la recepción de datos vía TCP/IP y/o UDP/IP. Pueden descargarse e implementarse
otras capas de aplicación. Es posible incluso ejecutar TCP/IP, UDP/IP y capas de aplicación simultáneamente. Los
protocolos: IP, TCP, UDP, ARP, RP, BOOTP, DHCP son compatibles como estándar. Es posible la comunicación
con sistemas de terceros utilizando MODBUS/TCP o capas de aplicación específicas del cliente. La velocidad de
transferencia es de 10/100 Mbit/s.
CANopen: Protocolo de capa 7 estandarizado basado en el Controller Area Network (CAN) y en la capa de
aplicación de CAN (CAL). El método de acceso está basado en el principio maestro-esclavo. Permite el
funcionamiento combinado de varios maestros de bus, la transmisión sincronizada de datos a varios suscriptores y
hasta 2.048 objetos diferentes de comunicación. La velocidad de transmisión es de hasta 1 Mbit/s.
Protocolos: dirigidos por eventos, cíclicos, no cíclicos, a petición. PROFIBUS DP: Permite la comunicación maestro
y esclavo en el campo, la conexión a sistemas de automatización de terceros fabricantes, así como a preprocesadores inteligentes como accionamientos, paneles de control y sensores. La longitud máxima de la red (RS
485) es de 1200m a 9.6 kBit/s. Como máximo permite 32 estaciones por red (maestro y esclavo), 126 con
repetidores y dispone de una velocidad de transferencia de entre 9,6 kBit/s hasta 12 MBit/s.
Ejemplo de un sistema Profibus/CS31 con 1 MASTER
ARCNET: Es la base para una integración económica y rápida de controladores programables AC31 de ABB.
Apropiado también para la visualización de procesos y para la conexión de otros sistemas. La velocidad de
transferencia es de 2.5 MBit/s. Permite una transferencia de datos libre de colisiones debido a un token bus con
conexión y desconexión automatizada de participantes. Dispone de reconfiguración automática de la red cuando se
activa o desactiva una estación y se puede añadir hasta 255 maestros en la misma red. La longitud global de la red
es de entre 300m hasta 6 km con repetidores. Cualquier topología válida como por ejemplo la de estrella.
RCOM: Es un protocolo de comunicación diseñado para la transmisión remota de datos. Es apropiado para
transmisiones que utilicen una conexión de usuario a usuario o telefónica. Un módem estándar establece la conexión
entre las estaciones.
DeviceNet: Para el rápido intercambio de datos a nivel de campo y para acoplar dispositivos de campo remotos
como E/S, accionamientos y válvulas.
CS31: Es el bus para la conexión sencilla de CPUs y dispositivos de E/S. Es un bus de 2 hilos RS-485, diseñado
para una transferencia de datos rápida y sin interferencias. Hasta 31 dispositivos de E/S. La longitud máxima está
entre los 500 m y los 2000 m con repetidores. Con éstos también se puede conseguir redundancia de bus. La
velocidad de transferencia es de hasta 187.5 KBaud.
Bus de campo de seguridad: Para la transmisión certificada de señales de seguridad entre controladores
relacionados con seguridad y dispositivos E/S. Mezcla de señales de seguridad y señales de funcionamiento.
Field Bus Plug (FBP) el bus de campo “inteligente” de ABB: en una situación ideal, el autómata programable y el
nivel de campo están vinculados por buses de campo estándar. Sin embargo, además de esto, la nueva familia de
conexiones para buses de campo de ABB ofrece una nueva alternativa de instalación en este sector.
Este conector inteligente es el vínculo a una gama comunicativa de componentes de conexión y automatización que
pueden ser combinados con toda facilidad con sistemas de bus de campo estándar. La característica interesante es
que cada uno de estos módulos o dispositivos que pertenecen a la familia de productos tiene una interfaz neutra que
no depende del bus de campo. Un cable de conexión especialmente ensamblado con una interfaz con enchufe
específica para cada bus forma la conexión de comunicación.
De esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se han
convertido en realidad. La Comunicación digital debe integrar la información provista por los
elementos de campo en el sistema de control de procesos
Las redes de comunicaciones industriales deben su origen a la fundación FieldBus (Redes de campo). La
fundación FieldBus, desarrollo un nuevo protocolo de comunicación, para la medición y control de procesos donde
todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales
analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen
instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez
veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos,
transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.
La tecnología fieldbus (bus de campo) es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que esta creada
para remplazar la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza en muchos de los sistemas DCS (Sistema de Control
Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de
control. La arquitectura fieldbus conecta estos instrumentos con computadores que se usan en diferentes niveles de
coordinación y dirección de la planta. Muchos de los protocolos patentados para dichas aplicaciones tiene una
limitante y es que el fabricante no permite al usuario final la interoperabilidad de instrumentos, es decir, no es posible
intercambiar los instrumentos de un fabricante por otro similar. Es claro que estas tecnologías cerradas tienden a
desaparecer ya que actualmente es necesaria la interoperabilidad de sistemas y aparatos y así tener la capacidad
de manejar sistemas abiertos y estandarizados. Con el mejoramiento de los protocolos de comunicación es ahora
posible reducir el tiempo necesitado para la transferencia de datos, asegurando la misma, garantizando el tiempo de
sincronización y el tiempo real de respuesta determinística en algunas aplicaciones.
http://es.wikipedia.org/wiki/Red_industrial
Cable de par trenzado
De Wikipedia, la enciclopedia libre
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El cable de par trenzado es una forma de conexión en la que dos conductores son entrelazados para cancelar las
interferencias electromagnéticas (IEM) de fuentes externas y la [[diafon] de los cables adyacentes.
El entrelazado de los cables disminuye la interferencia debido a que el área de bucle entre los cables, la cual
determina el acoplamiento magnético en la señal, es reducida. En la operación de balanceado de pares, los dos
cables suelen llevar señales iguales y opuestas (modo diferencial), las cuales son combinadas mediante sustracción
en el destino. El ruido de los dos cables se cancela mutuamente en esta sustracción debido a que ambos cables
están expuestos a IEM similares.
La tasa de trenzado, usualmente definida en vueltas por metro, forma parte de las especificaciones de un tipo
concreto de cable. Cuanto mayor es el número de vueltas, mayor es la atenuación de la diafonía. Donde los pares
no están trenzados, como en la mayoría de conexiones telefónicas residenciales, un miembro del par puede estar
más cercano a la fuente que el otro y, por tanto, expuesto a niveles ligeramente distintos de IEM.

Estructura del cable [editar]
Estándares de Cables UTP/STP Cable de Categoría 1 (Cat 1) también llamado cobre de grado de voz es un grado
de cable UTP definido por el estándar TIA/EIA-568-B creado por la Electronic Industries Alliance (Alianza de
Industrias Electrónicas o EIA) y la Telecommunications Industry Association (Asociación de la Industria de
Telecomunicaciones o TIA). El Cable de Categoría 1 fue diseñado para comunicaciones telefónicas. Cable de
Categoría 2|Cat 2]]: actualmente no reconocido por TIA/EIA. Fue frecuentemente usado para redes token ring (4
Mbit/s). Cable de Categoría 3|Cat 3]]: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Fue (y sigue siendo) usado para redes
ethernet (10 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 16 MHz. Cable de Categoría 4|Cat 4]]:
actualmente no reconocido por TIA/EIA. Frecuentemente usado en redes token ring (16 Mbit/s). Diseñado para
transmisión a frecuencias de hasta 20 MHz. Cable de Categoría 5|Cat 5]]: actualmente no reconocido por TIA/EIA.
Frecuentemente usado en redes ethernet, fast ethernet (100 Mbit/s) y Gigabit Ethernet|gigabit ethernet]] (1000
Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 100 MHz. Cable de Categoría 5#Categoría 5e|Cat 5e]]:
actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Frecuentemente usado en redes fast ethernet (100 Mbit/s) y gigabit ethernet
(1000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 100 MHz.

o
Nota sobre Cat 5e: Siendo compatible con Gigabit ethernet (1000 Mbit/s) se
recomienda especificamente el uso de cable de Categoria 6 para instalaciones de
este tipo, de esta manera se evitan perdidas de rendimiento a la vez que se
incrementa la compatibilidad de toda la infraestructura.
Cable de Categoría 6|Cat 6]]: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Usado en redes gigabit ethernet (1000 Mbit/s).
Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 250 MHz. Cable de Categoría 6#Categoría 6 Aumentada
(Categoría 6a)|Cat 6a]]: actualmente definido en TIA/EIA-568-B. Usado en un futuro en redes 10 gigabit ethernet
(10000 Mbit/s). Diseñado para transmisión a frecuencias de hasta 500 MHz. Cable de Categoría 7|Cat 7]]:
actualmente no reconocido por TIA/EIA. Usado en un futuro en redes 10 gigabit ethernet (10000 Mbit/s). Diseñado
para transmisión a frecuencias de hasta 600 MHz.
Los cables UTP forman los segmentos de Ethernet y pueden ser cables rectos o cables cruzados dependiendo de su
utilización.
1.- Cable recto (pin a pin)
Estos cables conectan un concentrador a un nodo de red (Hub, Nodo). Cada extremo debe seguir la misma norma
(EIA/TIA 568A o 568B) de configuración. La razón es que el concentrador es el que realiza el cruce de la señal.
2.- Cable cruzado (cross-over)
Este tipo de cable se utiliza cuando se conectan elementos del mismo tipo, dos enrutadores, dos concentradores…
También se utiliza cuando conectamos 2 ordenadores directamente, sin que haya enrutadores o algún elemento de
por medio. Para hacer un cable cruzado se usará una de las normas en uno de los extremos del cable y la otra
norma en el otro extremo.
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UTP acrónimo de Unshielded Twisted Pair o Cable trenzado sin apantallar. Son cables
de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologías de red local.
Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y
tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal.
STP, acrónimo de Shielded Twisted Pair o Par trenzado apantallado. Se trata de cables
cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por
pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por
lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o
Token Ring. Es más caro que la versión no apantallada o UTP.
FTP, acrónimo de Foiled Twisted Pair o Par trenzado con pantalla global
Categorías
La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la asociación Industrias Electrónicas e Industrias de
la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se utilizará en cada situación y construcción.
Dependiendo de la velocidad de transmisión ha sido dividida en diferentes categorías:
Categoría 1: Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Las
características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 1MHz.
Categoría 2º: Cable par trenzado sin apantallar. Las características de transmisión del medio están especificadas
hasta una frecuencia superior de 4 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 3: Velocidad de transmisión típica de 10 Mbps para Ethernet. Con este tipo de cables se implementa las
redes Ethernet 10BaseT. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia
superior de 16 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie.
Categoría 4: La velocidad de transmisión llega hasta 20 Mbps. Las características de transmisión del medio están
especificadas hasta una frecuencia superior de 20 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 5: Es una mejora de la categoría 4, puede transmitir datos hasta 100Mbps y las características de
transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 100 MHz. Este cable consta de cuatro
pares trenzados de hilo de cobre.
Categoría 6: Es una mejora de la categoría anterior, puede transmitir datos hasta 1Gbps y las características de
transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 250 MHz.
Categoría 7. Es una mejor de la categoría 6, puede transmitir datos hasta 10 Gbps y las características de
transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 600 MHz.
Características de la transmisión
Está limitado en distancia, ancho de banda y tasa de datos. También destacar que la atenuación es una función
fuertemente dependiente de la frecuencia. La interferencia y el ruido externo también son factores importantes, por
eso se utilizan coberturas externas y el trenzado. Para señales analógicas se requieren amplificadores cada 5 o 6
kilómetros, para señales digitales cada 2 ó 3. En transmisiones de señales analógicas punto a punto, el ancho de
banda puede llegar hasta 250 kHz. En transmisión de señales digitales a larga distancia, el data rate no es
demasiado grande, no es muy efectivo para estas aplicaciones. En redes locales que soportan ordenadores locales,
el data rate puede llegar a 10 Mbps (Ethernet) y 100 Mbps (Fast-Ethernet).
En el cable par trenzado de cuatro pares, normalmente solo se utilizan dos pares de conductores, uno para recibir
(cables 3 y 6) y otro para transmitir (cables 1 y 2), aunque no se pueden hacer las dos cosas a la vez, teniendo una
transmisión half-duplex. Si se utilizan los cuatro conductores la transmisión es full-duplex.
Ventajas y desventajas
Ventajas:
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Bajo costo.
Alto número de estaciones de trabajo por segmento.
Facilidad para el rendimiento y la solución de problemas.
Puede estar previamente cableado en un lugar o en cualquier parte.
Desventajas:
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Altas tasas de error a altas velocidades.
Ancho de banda limitado.
Baja inmunidad al ruido.
Baja inmunidad al efecto crosstalk.
Alto coste de los equipos.
Distancia limitada (100 metros por segmento).