Componentes de un sistema de comunicación

Transmisor: Genera y prepara la información para que viaje por el canal. Incluye el modulador (en sistemas analógicos) y el codificador (en sistemas digitales).

Receptor: Recupera la información y la interpreta.

Canal: Medio por el que viaja la información. Puede ser guiado o no guiado.

Los elementos transmisores y receptores se denominan nodos.

El conjunto de reglas para comunicarse se llama protocolo de comunicación.

Perturbaciones

Las alteraciones que modifican la señal y hacen que el mensaje recibido no sea igual al enviado se denominan perturbaciones:

• Distorsión: Alteración de la señal (amplitud, fase o frecuencia) debida a imperfecciones del sistema de comunicación.
• Interferencia: Contaminación por señales externas. Puede ser constructiva (aumenta la amplitud) o destructiva (reduce la amplitud).
• Diafonía: Transferencia indeseada de energía de una señal a otra. Producida por acoplamiento entre cables cercanos (acoplamiento magnético o capacitivo).
• Ruido: Mezcla de la señal transmitida con otras señales aleatorias eléctricas. Deteriora la información útil que se desea enviar. La calidad de estos sistemas se mide por su capacidad para reducir la incidencia del ruido.

Medios guiados

Conexión BNC o cable coaxial monofilar

• Técnica asequible y antigua para hacer una red.
• Conexión parecida a la antena de TV, pero con diámetro inferior.
• Núcleo formado por un hilo conductor donde van los datos; el hilo va cubierto por un material dieléctrico y una malla que actúa como blindaje contra el ruido.
• Externamente el cable va recubierto de plástico. En los extremos van los conectores.
• Estandarizados en notación RG. Para transmisión de datos digital (cable coaxial de banda base): RG-58 y RG-11 (50 Ω). Para transmisión de datos analógica (cable coaxial de banda ancha): RG-59 (75 Ω).

Cable multifilar

• Conector RJ-45 (Western).
• Menos susceptibles a ruidos mecánicos que los coaxiales.
• Formado por 4 pares de hilos trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes (diafonía).

3 tipos de cables de pares trenzados

• UTP (Unshielded Twisted Pair): Más habitual; bajo coste y fácil manejo; mayor tasa de error y limitaciones a largas distancias.
• FTP (Foiled Twisted Pair): Cada par puede estar protegido por una lámina; elimina la mayoría de interferencias externas entre cables; no lleva malla metálica entre pares; los pares pueden protegerse con una malla global externa.
• STP (Shielded Twisted Pair): Cada par se cubre con una malla metálica o lámina apantallante que mejora la inmunidad a interferencias.

Fibra óptica

• Guía cilíndrica de sílice (núcleo), recubierta con una capa concéntrica de sílice (revestimiento) y rodeada por una cubierta protectora.
• El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento.
• La fibra actúa como una guía de onda y la señal luminosa se propaga por el núcleo. Existen dos tipos: monomodo (SMF) y multimodo (MMF).

Medios no guiados

Comunicaciones vía radio (terrestre o satélite)

• La información viaja por ondas de radio.
• Las ondas portadoras son las que transportan la información; los datos se superponen a la portadora mediante modulación y al llegar al receptor se realiza la demodulación.
• Las ondas de radio son sensibles a las interferencias y al efecto de multicamino.

Comunicaciones ópticas en espacio libre (láser, LED, luz e infrarrojo)

• Se propagan en línea recta y no pueden atravesar objetos opacos.
• Es imprescindible visión libre de obstáculos.
• Inmunes a interferencias de frecuencias de radio.
• Enlaces generalmente punto a punto.
• IrDA: Sistema de baja velocidad y corta distancia por infrarrojo.

Estructura de red de comunicación industrial

Control centralizado

Un único controlador; adecuado para sistemas no muy grandes ni complejos; fácil de mantener y sin problemas de compatibilidad entre dispositivos. Su inconveniente es la baja tolerancia a fallos al existir un único controlador.

Control distribuido

Varios controladores conectados mediante líneas de comunicación llamadas buses de campo; indicado para sistemas más grandes y complejos. Su ventaja principal es la capacidad de expansión y la flexibilidad.

Buses de campo

• Reducen los tiempos de puesta en marcha, modificación y mantenimiento de los sistemas automáticos.
• Permiten ubicar los elementos en cualquier lugar.
• Simplifican la identificación de los elementos.
• Mejoran la detección de errores.
• Compatibilizan dispositivos de distintos fabricantes al usar protocolos estándar.

Pirámide CIM

La pirámide CIM consiste en un modelo jerárquico para implantar sistemas automatizados. Sus objetivos son:

• Aumentar la flexibilidad
• Mejorar la calidad
• Responder más rápido a la demanda
• Reducir costes
• Mejorar el sistema de inventario, logística y distribución
• Reducir el tiempo y el número de pasos en la fabricación
• Aumentar la fiabilidad del sistema

Niveles de la pirámide CIM

5 (Nivel de Control de Empresa): Operaciones de gestión de la empresa, políticas de producción en función de los recursos y los costes del mercado. Redes: LAN, WAN e Internet.

4 (Nivel de Control de Planta): Operaciones de planificación de la producción del conjunto de la factoría. Diseño de productos y elaboración de programas. Redes: LAN e Internet.

3 (Nivel de Control de Célula): Operaciones de coordinación de máquinas y operaciones. Redes: buses de campo y LAN industrial.

2 (Nivel de Control de Campo): Control de operaciones de los dispositivos de fabricación. Redes: buses de campo.

1 (Nivel de Control de Proceso): Aquí están los sensores y actuadores. Redes: sistemas cableados, buses de sensores/actuadores y buses de campo.

Existe un flujo de información horizontal (dentro de cada nivel) y otro vertical (entre niveles superiores e inferiores).

Flujo de información vertical: Órdenes y peticiones del nivel superior al inferior e informes sobre la ejecución de las peticiones del nivel superior. El intercambio de información se realiza por puentes o pasarelas.

Flujo de información horizontal: Intercambio de información entre entidades de un mismo nivel, a través de las redes propias de cada nivel.

En el CIM, la comunicación entre niveles se gestiona principalmente de manera vertical mediante pasarelas o puentes.

Al ascender en la pirámide se dispone de menor velocidad pero de mayor volumen de información.

Comunicaciones: modelo en capas

El modelo en capas es jerárquico: cada capa atiende las peticiones de la inmediatamente superior y solicita servicios a la inmediatamente inferior.

Modelo OSI (creado por ISO en 1984)

Modelo TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo Internet)

Primitivas

Son las operaciones que pueden realizarse con los servicios ofrecidos entre capas:

• Request: La usa la entidad de capa superior para solicitar un servicio a la capa inferior. Incorpora los parámetros necesarios para realizar el servicio.
• Indication: Generada por la entidad que suministra el servicio para indicar a la superior que se ha solicitado un servicio.
• Response: Emitida por la entidad superior para confirmar que ha procesado la solicitud de servicio.
• Confirmation: Emitida por la capa inferior para confirmar la finalización del servicio solicitado.

Hay servicios confirmados y no confirmados. Los no confirmados solo usan las dos primeras primitivas (Request e Indication).

SDU (Service Data Unit): Son los datos que una entidad superior pasa a una inferior.

PDU (Protocol Data Unit): La información que esa entidad pasa a su par (incluye la cabecera de protocolo).

PCI + SDU = PDU

Esto pasa a la siguiente capa como SDU.

Datos del modelo TCP/IP