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5.3. Interconexionado a nivel de comunicaciones

Cuando se necesitaba interconectar los equipos de campo con otros dispositivos de campo u otros sensores mediante algún protocolo de comunicaciones, esta acción se realizaba utilizando líneas de conductores específicas terminadas en conectores. Estas líneas se conectaban en un módulo que disponía de un procesador de comunicaciones. Este módulo puede formar parte del equipo de campo o ser añadido como unidad externa.

Los módulos de comunicaciones utilizaban puertos de comunicaciones normalizados y habituales en la época, como el RS-232 o el RS-845. A nivel de hardware, según norma, se empleaban líneas de par trenzado basadas en conductores de cobre con las características técnicas en cuanto a tipos de aislamiento, tipo conductores, colocación de los mismos en el cable, conectores, conexionados, etc. A nivel de software, solían ser protocolos basados en código ASCII o formatos propietarios.

Sabía que...

El código ASCII codifica los caracteres por 7 bits, por tanto cada carácter ASCII se representa por un número entre 0 y 127.

Tal y como se ha mencionado, a partir de los años 80, las comunicaciones industriales han ido desarrollándose en base a modelos de comunicaciones más o menos normalizadas que describían todos los aspectos implicados en ellas, tanto a nivel de hardware como de software. Referidos a nivel de hardware, se desarrollaban los medios de conexión, así como las características técnicas de la electrónica implicada de los módulos de comunicación, mientras que a nivel de software o programa de protocolos de comunicación se utilizan estándares informáticos.

Estos desarrollos se han ido materializando en el tiempo en diferentes propuestas que se detallan en el apartado siguiente. A grandes rasgos, a nivel de hardware, todos comparten la misma filosofía, emplear un sistema de conexionado multipunto basado en líneas de par trenzado sin blindar, tipo UTP (Unshielded Twisted Pair) o blindado, tipo STP (Shielded Twistesd Pair) terminado en conectores estándares de comunicaciones como por ejemplo, DB9, DB25 o RJ45.

Sabía que...

El conector DB9/DB25 es empleado en comunicaciones informáticas de tipo serie o paralelo. Se puede ver en impresoras, módems y escáneres anteriores a los años 1996.

El conector RJ45 es empleado para comunicaciones tipo ethernet.

Actividades

12. Investigue sobre qué métodos de montaje se utilizan con los conectores RJ45 y DB9.

6. Buses y redes de comunicaciones

La forma en que se instalan los diferentes elementos y dispositivos determinan los sistemas de control existentes, así como los medios de comunicación necesaria entre ellos. En primer lugar, se procede a describir cuáles son estos sistemas de control, para posteriormente describir los medios de comunicación.

6.1. Sistemas industriales de control

Durante el funcionamiento del proceso industrial, los equipos y dispositivos pueden necesitar intercambiar información entre sí, por lo que la distancia que los separe determinará la forma es que se conectan. Existen situaciones en las que la distribución de los equipos y de los dispositivos se realiza a nivel de planta, en otras a nivel de fábrica, y en otras, entre fábricas que pueden estar situadas en distintos lugares. En base a estas situaciones, se definen los siguientes tipos de sistemas:

1 Sistemas de control centralizado
2 Sistemas de control distribuido
3 Sistemas de control combinados o híbridos

Sistema de control centralizado

Corresponde a un diseño de control en el que el proceso productivo no es demasiado complejo, por lo que puede ser gestionado por un único PLC encargado de controlar todas las tareas de producción y así como la monitorización y supervisión.

Como ventaja principal presenta que al ser un sistema relativamente sencillo, no implica disponer de un sistema de comunicación entre los dispositivos del proceso. Esto se traduce en sistemas de fáciles de instalar y de mantener. En este sentido, costes reducidos.

Por el contrario, posee numerosas desventajas, que se traducen en grandes costos, por ejemplo, en caso de fallo de alguno de los dispositivos hay que detener el sistema, en caso de modificar la instalación hay que reconectar de nuevo todo o parte del sistema o inclusive el cambio de PLC.

Dependiendo del tipo de autómata empleado en el sistema de control, y la ubicación de las diferentes unidades funcionales básicas, se pueden encontrar dos diseños distintos:

1 Estructura centralizada: todas las unidades funcionales (CPU, FA, módulos E/S) se encuentran ubicadas en el mismo punto, realizando el cableado desde los dispositivos a los módulos E/S.
2 Estructura descentralizada: los módulos E/S que están distribuidos por la instalación se encuentran conectados a la misma CPU. Cada módulo E/S controla sus correspondientes dispositivos, disponen de unidad funcional de comunicaciones para intercambiar datos con la CPU.

Actividades

13. Considere una automatización de un centro comercial. Si tuviera que realizarla automatización del mismo, ¿escogería este tipo de sistema? Justifique su respuesta.

Sistemas de control distribuido

Un proceso productivo puede estar formado por un grupo de procesos parciales o subprocesos que están interrelacionados entre sí mediante algún parámetro que sea determinante para la ejecución del mismo.

Cada subproceso deberá ser controlado de forma independiente. Esto permite el empleo de pequeños autómatas que controlen cada subproceso. Dado que el proceso productivo depende de cada subproceso, los autómatas que intervienen en cada subproceso deben ser capaces de intercambiar información entre sí mediante algún sistema de comunicaciones.

Este método de control presenta como ventaja el empleo de autómatas económicos, que conlleva una programación más eficiente del proceso minimizando los errores. De esta manera cualquier avería en un subproceso no implica la parada total del proceso productivo.

Sin embargo, se deben añadir unos costes referidos al estudio previo de los elementos que intervienen en el proceso productivo (autómatas, dispositivos, conexionados, etc.).

En estos sistemas, uno de los autómatas es el responsable global del proceso, denominado como autómata maestro, mientras que el resto de los autómatas de la instalación actúan como esclavos. En la figura siguiente se muestra un ejemplo.

Sabía que...

En automatización industrial basada en autómatas es habitual utilizar terminología inglesa, por ello el autómata maestro recibe el nombre de PLC master y el autómata esclavo se denomina como PLC slave.

Sistemas de control combinado o híbrido

Existen diseños de procesos productivos referidos a la gestión de planta en el que el control implicado se encuentra ubicado entre un sistema de control centralizado y otro distribuido, este diseño corresponde al tipo combinado o híbrido. Suele recurrirse a este diseño cuando es necesario gestionar varios procesos desde un mismo sistema de control. Esto es así porque es más fácil la gestión del grupo de procesos que separarlos y gestionarlos de forma independiente.

En esta situación el control del sistema estará basado en el modelo maestro-esclavo.

Aplicación práctica

Si se analiza el autómata de control empleado en una máquina de lavado de vehículos, ¿de qué tipo de sistema de control se estará hablando?

SOLUCIÓN

En la propia máquina de lavado se encuentran los sensores, actuadores y el propio autómata, por lo que se está hablando de un sistema de control centralizado.

6.2. Redes de comunicación industrial

Las comunicaciones que se realizan en un entorno industrial deben ser capaces de actuar en tiempo real dado que de ello depende que la información que se transmite entre los distintos elementos o dispositivos no altere el proceso productivo. Por otro lado, tanto los medios como los métodos empleados para transmitir esta información, deben ser extremadamente fuertes para que puedan trabajar en un medio hostil provocados por el ruido electromagnético y las condiciones ambientales principalmente.

Se pueden dividir las comunicaciones en dos niveles:

1 A nivel de campo
2 A nivel de célula

En ambos niveles, la información debe viajar en tiempo real, o en el peor de los casos, con la menor demora posible para que no sea crítico para el sistema productivo. Este aspecto puede ser muy determinante a nivel de campo.

En función de la ubicación del entorno industrial donde se instalen, se podrán establecer las siguientes redes:

Red de factoría	- Destinadas a las redes de servicios administrativos.- Existe gran intercambio de información y los tiempos de respuestas no son críticos.
Red de planta	- Destinadas a las redes que interconectan departamentos de ingeniería y planificación con las de control de producción y funcionamiento en planta.- La red debe ser rápida y tener capacidad de autogestión de funcionamiento respecto:Intercambio de ficheros de diverso tipo y tamaño.A la distancia entre equipos.A los errores de transmisión y mensajes con prioridad.
Red de célula	- Interconectarán los equipos de fabricación que trabajan en modo secuencial, como autómatas programables, robots, etc.- Deben ser capaces de gestionar adecuadamente: mensajes cortos, tráfico de eventos, autodetección y autocorrección de errores, mensajes con prioridad.- Deben realizar la conexión a nivel de nodo.- Deben ser capaces de ofrecer una alta fiabilidad.- Deben ser de bajo coste.
Bus de datos	- Red que intercomunica los dispositivos de campo para el intercambio de información.- Como características deben tener:Bajo coste.Tiempos de respuesta mínimos.Transmisión serie con bus digital de datos.Capacidad de conectar controladores con dispositivos E/S y controladores esclavos inteligentes.

6.3. Tipos de buses de campo

La señales eléctricas que generan cada uno de los distintos dispositivos son transmitidas a través del extenso cableado desde cada uno de los elementos de nivel 0, sensores y/o actuadores, hasta los módulos de entrada y salida del autómata correspondiente. Estas señales viajan a través de una manguera formada por dos hilos de cobre que es común para toda la instalación, lo que reduce por tanto el coste de cableado. En determinadas instalaciones, donde principalmente la longitud es crítica, se está empleando conductores de fibra óptica.

En la siguiente imagen se muestra, de acuerdo al nivel que operan en la pirámide CIM, algunos de los tipos de buses más habituales. Se puede observar cómo varían los costes de su uso, tiempos de funcionamiento, distancias máximas permitidas y tipo de información a intercambiar.

Los buses de campo son medios de interconexión para la comunicación entre equipos, por lo que debería estar sometido a algún tipo de referencia o norma para que estén normalizados. La norma principal a la que habrá que remitirse en cuanto a marco de referencia para la definición de arquitecturas en la interconexión de los sistemas de comunicaciones es la norma OSI.

Definición

Norma OSI

Se denomina como modelo de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1) y se conoce como modelo OSI. Queda definida como modelo de que describe como debe ser una red de comunicaciones. Fue creada en 1980 por la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization).

Esta norma, mediante 7 niveles o capas, define todos los aspectos genéricos que intervienen en la interconexión de sistemas de comunicaciones, desde el nivel 1 o físico de los dispositivos empleados hasta el correspondiente a las aplicaciones de red que intervienen (nivel 7 o de aplicación). Habitualmente esta norma se divide en dos grupos, capa inferiores formadas por las capas 1 a 3 y destinadas a: los elementos físicos (dispositivos y datos de transmisión), encaminamiento de datos y paquetes de datos a través de la red. Las capas superiores, 4 a 7, se encargan de la gestión de las peticiones de clientes, respuestas de servidores, representación de los datos, protocolos de redes, de la presentación visual al usuario y de las aplicaciones de red.

La siguiente imagen representa cada una de las capas.

En términos informáticos, los distintos niveles también son conocidos como pilas. Los buses industriales operan sobre las tres primeras capas, en el mejor de los casos, siendo la primera la más habitual. Algunos buses operan además sobre otras capas, como por ejemplo, FieldBus opera sobre las capas 1, 2 y 7.

Actualmente existe una gran variedad de buses en el mercado que se pueden agrupar en dos grupos:

1 Propietarios: son diseñados por cada compañía de forma que estas determinan la forma de interconexión de los dispositivos que se conecten él. Mediante el uso de licencias, otros fabricantes pueden desarrollar dispositivos compatibles con ellos.
2 No propietarios o abiertos: son aquellos que están gestionados por organismos independientes que se encargan de definir unas pautas de diseño, ejecución, montaje y funcionamiento que permitan que los dispositivos de distintos fabricantes sean compatibles a nivel de bus.

El uso de buses de campo seleccionados de manera adecuada, aporta las siguientes ventajas:

1 Flexibilidad al montaje de dispositivos
2 Seguridad en la transmisión de la información
3 Precisión respecto las variables analógicas
4 Mantenimiento contenido en costes
5 Reducción de la complejidad del sistema de control

Actividades

14. ¿Cuáles cree que son las desventajas que puede ofrecer un bus de campo?

Finalmente, el futuro de los buses de campo pasa por el de la normalización. En este sentido se ha establecido una serie de recomendaciones genéricas recogidas por el IEC (Comité TC65C-WG6).

Nota

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), conocida por sus siglas en inglés: IEC (International Electrotechnical Commission), es una organización de normalización referida a los campos eléctricos, electrónicos y tecnologías afines.

Estas recomendaciones son las que se detallan en la siguiente tabla:

A nivel físico	- Bus serie controlado por maestro.- Comunicación semidúplex en banda base.
Topología	- Bus físico con posibles derivaciones a nodos.
Velocidad	- 1 Mb/s para distancias cortas.- 64-250 kb/s para distancias largas.
Longitud	- 40 m para la máxima velocidad.- 350 m para velocidades más bajas.
Aislamiento eléctrico o galvánico	- 500 V en corriente alterna entre elementos de bus y campo.
Cable	- Par trenzado apantallado.
Número de periféricos	- Un máximo de 30 nodos con posibles ramificaciones hasta 60 elementos.
Longitud máxima de las ramificaciones	- 10 m.
Conector	- Bornes industriales tipo DB9/DB25.
Conexión - desconexión	- En caliente.
Seguridad intrínseca	- Opción de conectar elementos de campo con tensiones reducidas para atmósferas explosivas.
Alimentación	- Opción de alimentación a través del bus.
Longitud mínima del mensaje	- 16 bits.
Transmisión de mensajes	- Posibilidad de diálogo entre cualquier par de nodos sin repetidor.
Maestro flotante	- Posibilidad de maestro flotante entre nodos.
Implementación del protocolo	- Los circuitos integrados responsables del protocolo deben estar disponibles comercialmente y no protegidos por patente.

Buses de campo comerciales

La tabla siguiente muestra los diferentes buses de campo más utilizados en la industria, con referencias a sus características técnicas más importantes.

BUS DE CAMPO	TOPOLOGÍA	MEDIO FÍSICO	VELOCIDAD	DISTANCIA POR SEGMENTO	NODOS POR SEGMENTO	ACCESO AL MEDIO
ARCNET	Bus estrella	Par trenzado Fibra óptica Coaxial	2’5 Mbps	122 m	255	Paso de testigo
AS-i	Bus lineal Árbol Estrella	Cable 2 hilos	167 Kbps	Hasta 300 m	32-62	Maestro/esclavo
BITBUS	Bus lineal	Par trenzado Fibra óptica	Hasta 1’5 Mbps	Hasta 1.200 m	29	Maestro/esclavo
CAN	Bus lineal	Par trenzado	Hasta 1 Mbps	Hasta 1.000 m	127-64	CSMA/CD con arbitraje de bit
CANopen	Bus lineal	Par trenzado	Hasta 1 Mbps	Hasta 1.000 m	127-64	CSMA/CD con arbitraje por Prioridad de Mensaje
COMPOBUS/S	Bus lineal	Cable de 2 o 4 hilos	Hasta 750 Kbps	Hasta 500 m	32	Maestro/esclavo
CONTROLNET	Bus lineal Árbol Estrella	Coaxial Fibra óptica	5 Mbps	Hasta 3.000 m	48	CTDMA
DEVICENET	Bus lineal	Par trenzado	Hasta 500 Kbps	Hasta 500 m	64	CSMA/CDBA
LON WORKS	Bus anillo Libre	Par trenzado Fibra óptica Red eléctrica Coaxial Radio Infrarrojos	Hasta 1’25 Mbps	Hasta 2.700 m	64	CSMA/CA
INTERBUS-S	Anillo	Par trenzado	500 Kbps	400 m	256	Paso de testigo
HART	Bus lineal	Cable 2 hilos	1’2 Kbps	3.000 m	30	Maestro/esclavo
M-BUS	Bus lineal	Cable 2 hilos	Hasta 9’6 Kbps	1.000 m	250	Arbitro de bus
MODBUS	Bus lineal	Par trenzado	Hasta 19’2 Kbps	1 Km	248	Maestro/esclavo
P-NET	Anillo	Par trenzado apantallado	76’8 Kbps	1.200 m	125	Paso de testigo Maestro/esclavo
PROFIBUS	Bus lineal Anillo Estrella Árbol	Par trenzado apantallado Fibra óptica	Hasta 12 Mbps	Hasta 9’6 Km y 90 Km	125	Paso de testigo Maestro/esclavo
SERIPLEX	Bus lineal	Cable 4 hilos apantallado	98 Kbps	1.500 m	300	Maestro/esclavo
SDS	Bus lineal	Cable de 4 hilos	Hasta 1 Mbps	500 m	64	CSMA
UNI-TELWAY	Bus lineal	Par trenzado apantallado	Hasta 19’2 Kbps	20 m	Hasta 28	Maestro/esclavo
WORLDFIP	Bus lineal	Par trenzado apantallado Fibra óptica	Hasta 1 Mbps y 5 Mbps	Hasta 5 Km y 20 Km	64	Arbitro de bus

Actividades

15. Investigue sobre el bus CAN e indique si dispone de una versión no propietaria, indicando las diferencias más importantes entre ellos.

Tomando como referencia la pirámide CIM, se describen a continuación los buses más utilizados en la industria.

Bus AS-i

Creado en 1990 en Alemania, el bus AS-i (Actuator Sensor Interface (Interfaz de actuadores y sensores, AS-Interface o AS-i) es un protocolo de comunicación industrial que opera en el nivel 0, es decir, nivel de sensor/actuador. El objetivo de este protocolo es eliminar cableado individual que une cada sensor (pulsador, final de carrera, detector, etc.) y cada actuador (bobina, motor, válvulas, etc.) con el correspondiente módulo E/S del PLC, y unir todos estos elementos con un solo cable con el PLC. Este mismo cable sirve como alimentación eléctrica para los dispositivos conectados al bus.

Nota

La Asociación AS-i (AS-i Association) es la responsable de la promoción y difusión del bus AS-i.

A nivel normativo, el bus AS-i está regulado por las normas EN50295 e IEC947.

En él se pueden observar los distintos elementos que intervienen en el protocolo; estos son los siguientes:

1 Cable AS-i.
2 Maestro AS-i. Dispone de un circuito integrado programable que realiza las siguientes funciones de interfaz física hacia el bus y de alimentación eléctrica desde el bus.
3 Esclavo AS-i. Dispone de un circuito integrado no programable que realiza las siguientes funciones de interfaz física hacia el bus y de alimentación eléctrica desde el bus.
4 Fuente de alimentación AS-i, con desacoplador de línea.
5 Otros componentes AS-i.

El acceso a la red utiliza el método maestro-esclavo, donde el PLC es el maestro y los dispositivos acoplados al bus AS-i, los esclavos.

Los dispositivos AS-i puede conectarse bajo alguna de las siguientes estructuras: estrella, línea, rama y árbol. La figura siguiente muestra las distintas topologías de montaje.

Cable AS-i

Es el medio de interconexión de todos los dispositivos del bus que transmite la información entre ellos.

Las características principales del cable AS-i son:

1 Cable plano, mecánicamente perfilado y protegido contra cambio de polaridad eléctrica.
2 Tanto para la transmisión como para la alimentación auxiliar emplea la misma tecnología.
3 La técnica de penetración de las cuchillas provocan un conexionado seguro y sencillos, así como un grado de protección elevado tipo IP67, inclusive después de retirar la conexión.
4 Conexión fácil y directa de sensores y actuadores.
5 Cable autoregenerable.
6 Suministrable en los siguientes colores:Amarillo: datos y alimentación eléctrica (30 V en corriente continua).Negro: para alimentación auxiliar de 24 V en corriente continua para esclavo AS-i.Rojo: alimentación auxiliar de corriente alterna a 230 V para esclavos.

Nota

La técnica de penetración de las cuchillas en el cable AS-i también se conoce como conexión vampiro.

Maestro AS-i

El maestro de una red AS-i se encarga de recibir los datos enviados por los sensores y los actuadores y reenviarlos al PLC o al equipo que los haya solicitado ubicado del nivel superior, a través la pasarela correspondiente (gateway).

Nota

El término inglés para denominar a los equipos que actúan de pasarela es gateway.

Gateway es un dispositivo que permite conectar una red AS-i con otra red de nivel superior, como ejemplo, ProfiBus, DeviceNet, etc.

Cada cierto tiempo el maestro AS-i intercambia datos con cada uno de los esclavos AS-i del bus.

Esclavo AS-i

Se encargan de conectar los sensores y actuadores al bus AS-i. Para ello disponen los circuitos electrónicos AS-i así como los puntos de conexión de los sensores y actuadores.

En un bus AS-i pueden conectarse hasta 62 esclavos AS-i.

El diseño de los esclavos AS-i permite realizar sistemas descentralizados. Existen esclavos AS-i, que actúan como acopladores de dispositivos convencionales.

Fuente de alimentación AS-i

Suministra energía eléctrica tanto al bus AS-i como a los sensores y actuadores conectados a él. Distribuye en corriente continua una tensión de 30 V y una intensidad de hasta 8 A, lo que permite suministrar hasta 240 W de potencia eléctrica. Puede suministrar una alimentación auxiliar de 24 V en corriente continua. Las fuentes de alimentación disponen de protecciones eléctricas contra sobretensiones, cortocircuitos y sobrecargas, siendo independiente su ubicación en la red AS-i.

Bloque electro-mecánico AS-i

Es el dispositivo donde se conecta el cable AS-i. La conexión se realiza utilizando una técnica determinada de montaje. El soporte está normalizado con objeto de que la penetración de las cuchillas en el cable, y por tanto la unión eléctrica entre el bus y el cable, se realice de forma adecuada.

Otros componentes AS-i

Según los catálogos de los fabricantes adscritos al consorcio AS-i, entre otros se puede localizar los siguientes:

1 Repetidores. Alargan la longitud de la línea del bus.
2 Programador o asignador de direcciones para esclavo AS-i.
3 Pasarela o gateway.
4 Analizador de bus.

Aplicación práctica

Panaderías Reunidas S. L. está realizando el proceso de automatización de una de sus naves, en la que se encuentran 30 hornos, con sus correspondientes sensores de temperatura conectados a un PLC. Por necesidades de técnicas necesita cambiar y modificar los sensores de temperatura, teniendo en cuenta que el sensor más alejado está ubicado a 150 m. Tomando como referencia la tabla siguiente, razone las siguientes cuestiones: ¿qué bus o red de comunicaciones se seleccionaría? ¿En qué nivel de la pirámide CIM se ubica? ¿Cuáles son los elementos o dispositivos que son necesarios para realizar la nueva instalación?

BUS DE CAMPO	TOPOLOGÍA	MEDIO FÍSICO	VELOCIDAD	DISTANCIA POR SEGMENTO	NODOS POR SEGMENTO	ACCESO AL MEDIO
AS-i	Bus lineal Árbol estrella	Cable 2 hilos	167 Kbps	Hasta 100 m sin repetidor/300 m con repetidor	32-62	Maestro/esclavo
BITBUS	Bus lineal	Par trenzado Fibra óptica	Hasta 1’5 Mbps	Hasta 1.200 m	29	Maestro/esclavo
CAN	Bus lineal	Par trenzado	Hasta 1 Mbps	Hasta 1.000 m	127-64	CSMA/CD con arbitraje de bit

SOLUCIÓN

La distancia del dispositivo más alejado es de 150 m y el número de dispositivos a conectar es de 30, es decir, se necesitan 30 nodos. Por tanto, el bus que mejor se ajusta a esos valores es el bus AS-i.

Este bus opera a nivel de entradas/salidas (nivel 0).

Los dispositivos que se necesitarán son:

1 1 maestro AS-i al que se conectarán los 40 esclavos AS-i, que comunicará con el PLC existente en la planta.
2 30 esclavos AS-i, con capacidad de conexión tanto a los sensores de temperatura como al bus AS-i.
3 Cable de color amarillo AS-i, dado que en principio no es necesario alimentación auxiliar.
4 29 bloques de electro-mecánicos AS-i. A cada uno de ellos se conectará el sensor de temperatura correspondiente.
5 1 repetidor AS-i, dado que se deben conectar, al menos un sensor que se encuentra a más de 100 m.

DeviceNet

El protocolo DeviceNet fue desarrollado por Allen-Bradley en 1994, y en 1995 cedido a la organización ODVA (Open DeviceNet Vendor Association), cuyo objetivo es mantener, difundir y promover la tecnología DeviceNet y otras redes basadas en el protocolo CIP (Common Industrial Protocol, protocolo para usos comunes en la industria).

El protocolo DeviceNet está ubicado a nivel de dispositivo, nivel 1 de la pirámide CIM, lo que le permite una intercomunicación a nivel de byte con otros dispositivos de la red, tanto digitales o analógicos.

El protocolo es un estándar abierto con la capacidad de transportar dos tipos principales de información; estos se detallan en la siguiente tabla.

Datos de carácter cíclico de sensores y actuadores	- Estos datos son intercambiados cada cierto tiempo entre los elementos de campo, sensores y actuadores y el controlador.
Datos de carácter no cíclico de control del bus	- Estos datos están relacionados indirectamente con el control, configuración y diagnóstico del bus.- Estos datos son intercambiados en determinados momentos durante la configuración o diagnóstico de los sensores o actuadores.

La arquitectura de DeviceNet está basada en objetos y las relaciones entre ellos. Según el modelo OSI, la capa física y de acceso a la red de DeviceNet está basada en el protocolo CAN (Controller Area Network, controlador de red de área) y las capas superiores corresponden al protocolo CIP.

Las características que definen a DeviceNet son las siguientes:

1 Topología basada en bus principal con ramificaciones. Para el bus principal se emplea cable DeviceNet grueso, en cambio para las ramificaciones, se emplea cable DeviceNet delgado o plano. Se pueden emplear cables que presenten compatibilidades con DeviceNet tanto a nivel eléctrico como a mecánico.
2 Permite comunicaciones entre estaciones con la misma funcionalidad (peer-to-peer, de igual a igual) y comunicaciones maestro-esclavo.
3 Permite el uso de repetidores, puentes (bridges), ruteadores y pasarelas (gateways).
4 Permite hasta 64 nodos numerados de 0 a 63, incluyendo el maestro. Se direccionan mediante identificación MAC o identificación de control de acceso al medio (Media Access Control).
5 La longitud máxima de datos en una trama es de ocho octetos.
6 Cable formado por 2 pares: un par destinado para alimentación eléctrica de 24 V en corriente continua y el otro para las comunicaciones.
7 Capacidad de conectar y desconectar en caliente, por lo que no es necesario interrumpir el servicio de la red.
8 Compatible con equipos alimentados por la red eléctrica de 24 V de corriente continua o con aquellos que disponga de una propia fuente.
9 Uso de conectores abiertos o cerrados.
10 Protección contra inversión de polaridad y cortocircuito.
11 Alta capacidad de corriente en la red (hasta 16 A).
12 Uso de la misma energía de la fuente de alimentación.
13 Posibilidad de uso combinado de varias fuentes en la misma red eléctrica de 24 V.
14 Velocidad de comunicación seleccionable: de 125, 250 y 500 Kbps respectivamente, en función de la longitud máxima de la red: 500 m, 250 m y 100 m respectivamente.
15 Comunicación basada en conexiones de E/S y modelo de pregunta y respuesta.
16 Diagnóstico de cada equipo y de la red.
17 Transporte eficiente de datos de control discretos y analógicos.
18 Detección automática de direccionamiento duplicado en la red.
19 Mecanismo de comunicación extremamente robusto ante interferencias electromagnéticas.

La topología de la red permite múltiples diseños, tanto lineales como en forma de árbol, tal y como se refleja a continuación.

Actividades

16. Indique cómo integraría un autómata compacto europeo en una en una red DeviceNet. Considere que el autómata no dispone de interfaz directa a la red DeviceNet.

Los elementos de conexionado de la red DeviceNet son:

Cables	- Definidos en función de su diámetro como grueso, mediano, delgado y plano.- Habitualmente se utiliza el cable grueso para la red troncal de bus, mientras que el fino para las derivaciones de red.
Conectores de dispositivos	- Existen tres tipos de conectores:Conector cerrado con tamaño estándar o mini-style y conector cerrado con tamaño pequeño o micro-style.Conectores abiertos de inserción, que permiten conectar hilo a hilo al conector y conexión a circuito impreso.Conectores abiertos de presión y apriete por tornillos para cable plano.
Terminadores de red	- Permiten reducir las reflexiones de las señales del bus y por tanto los errores de comunicación.- Deben ser instalados siempre para el correcto funcionamiento de la red.- La resistencia de terminación de red tienen un valor de 121 Ω, y deben ser colocada en los extremos del bus, conectada entre los hilos CAN-H y CAN-L.
Derivadores o Taps	- Realizan las derivaciones del bus.- En función de su uso se clasifican:Derivación en T (T-Port Tap).Derivación de dispositivo (DevicePort).Caja de derivación (DeviceBox).Derivación de alimentación (PowerTap).