ControlNet
ControlNet es una red abierta de control en tiempo real, determinista, repetible y de alta velocidad que integra PLC, E/S, variadores, entre otros. Apareció de la mano de Allen-Bradley en 1995. Apropiada para aplicaciones discretas y control de procesos.
Dado que ControlNet se basa en una arquitectura productor/consumidor, permite que múltiples controladores trabajen en el mismo sistema. Esto significa que varios PLC u otros controladores pueden controlar sus propias E/S y comunicarse entre ellos mediante la red, ahorrando costes y eliminando las necesidades de mantener redes individuales para realizar la misma función.
Características
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Comunicación con opciones intrínsecamente seguras.
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Ofrece una alta velocidad de datos a un alto rendimiento.
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Utiliza un máximo de 99 nodos, sin distancia mínima entre ellos.
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Multidifusión (Multicast) con ambas entradas y entre iguales (peer-topeer) para información reducida.
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Proporciona una instalación simple y flexible que no requiere de unas herramientas especiales.
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Incorpora diagnósticos del sistema, que hacen más fácil configurar y mantener la red.
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Permite seleccionar el tiempo de actualización del procesador PLC y de las E/S.
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Permite la comunicación con múltiples dispositivos en la misma red.
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Exacta determinación del tiempo de actualización, por ejemplo, se puede determinar que el tiempo de actualización de las E/S digitales sea cada 3 mseg.
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Repetibilidad, garantía del mantenimiento de los tiempos de actualización en todos los casos posibles.
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Programación desde cualquier punto de la red.
Transferencia de datos
ControlNet tiene dos métodos diferentes de tratamiento de la información:
1. Información crítica en el tiempo:
Los datos de control en tiempo real, datos analógicos o interlocking entre iguales, tienen la prioridad más alta.
2. Información no crítica en el tiempo:
Información relacionada con el sistema que está siendo controlado, son mensajes entre iguales (MSG) o programación (Uploads y Downloads). La transferencia de datos no críticos en el tiempo no tienen impacto en la gestión de transferencia de datos críticos, por lo tanto, tienen la prioridad más baja.
Modelos de acceso a la red
El acceso a una red se puede realizar mediante el modelo Cliente/Servidor (Origen/Destino) o por Productor/Consumidor (Multicast).
Modelo cliente/servidor (origen/destino)
El nodo Originador envía los datos individualmente a cada nodo Destinatario. Para enviar la misma información a diferentes destinos, hay que enviar el paquete de datos cada vez. La sincronización entre los nodos es compleja ya que los datos llegan a cada nodo en instantes diferentes.
Modelo productor/consumidor (Multicast)
En este modelo, el originador pone la información accesible a todos los componentes de la red simultáneamente. Esto provoca que múltiples nodos puedan recibir la información simultáneamente, provocando que la sincronización de nodos sea fácil de obtener.
Modos de trabajo de redes de datos y control en general de ControlNet.
Master/slave (maestro/esclavo): Un maestro, múltiples esclavos. Los dispositivos esclavos únicamente intercambian información con el dispositivo maestro. En la figura PC24 se muestra este modo de funcionamiento.
Figura PC24. Modo maestro/esclavo
Cuando se habla de conexiones Master/Slave se está haciendo referencia a aquel conjunto de conexiones, donde los nodos que intervienen no son libres para escoger el tipo de conexión, simplemente quiere decir que la conexión está predefinida.
Multimaster (multimaestro): Mas de un maestro en el mismo sistema, cada maestro tiene su grupo de esclavos. Los dispositivos esclavos únicamente intercambian información con sus maestros, en la figura PC25 se muestra el modo multimaster.
Figura PC25. Modo multimaster
Cambio de estado (change of state): Los dispositivos producen información únicamente cuando cambia su estado, en la figura PC26 se muestra este modo de funcionamiento.
Figura PC26. Modo de cambio de estado.
El método de trabajo es eficiente porque reduce considerablemente el tráfico en la red, los dispositivos no desperdician recursos procesando información antigua.
Cyclic (cíclico): Los dispositivos producen información a frecuencia determinada por el usuario. La producción cíclica es eficiente porque la información se actualiza a la frecuencia apropiada para dispositivo y aplicación.
Se reserva ancho de banda para dispositivos con cambios muy rápidos y la información muestreada a intervalos fijos proporciona un mejor determinismo, en la figura PC27 se muestra el modo cíclico.
Figura PC27. Modo cíclico
Ancho de banda
Se define como ancho de banda en una red de comunicación, la capacidad de esta para transmitir información, por ejemplo, utilizando un símil de tráfico de coches, podemos decir que una carretera comarcal tiene un ancho de banda inferior a una carretera nacional y las dos lo tienen inferior a una autopista. En este caso el ancho de banda estaría en función del número de carriles.
El ancho de banda en ControlNet se reparte en función de la importancia (en el tiempo) de los datos a transmitir, es decir, el ancho de banda se reserva/configura para soportar la transferencia de datos en tiempo real, llamado servicio Scheduled.
Cada nodo en ControlNet puede reservar o pre-asignar el ancho de banda que necesita para la transferencia de datos en tiempo real.
Los datos enviados en el ancho de banda Scheduled son deterministas y repetitivos, el resto del ancho de banda se utiliza para los datos no críticos en el tiempo, banda Unscheduled, estos datos no son ni deterministas ni repetitivos
Cable troncal:
El cable troncal es el bus, o parte central del sistema de cable coaxial ControlNet. El cable troncal está compuesto por múltiples secciones de cables. El cable estándar para la construcción del cable troncal es el RG-6 tipo coaxial.
Características físicas
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Cable coaxial RG6, estándar usado en industria TV, económico, alta inmunidad al ruido.
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Topologías bus, estrella, árbol mediante repetidores ó combinaciones.
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Número máximo de nodos = 99.
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Cada nodo incorpora un NAP (Puerto Acceso Red), permite la conexión de terminales de programación en cualquier punto de la red.
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Longitud máxima de un segmento = 1000m.
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Distancia mínima entre taps es de 0 m.
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Número máximo de repetidores, 5 en serie y 48 en paralelo. Su función es la de extender la longitud física e incrementar el número de nodos.
En la figura PC28 se muestran las características físicas de ControlNet:
Figura PC28. Características físicas de ControlNet