conectividad de labview con redes industriales
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Conectividad de LabVIEW con Redes IndustrialesIndustriales
Agenda
• Tres métodos para conectar LabVIEW a redes y
dispositivos industriales
• Conectividad a redes industriales basadas en
EthernetEthernet
E/S Digitales
OPC
3 Métodos para Conectar LabVIEW con Dispositivos Industriales
PLCs Dispositivos LabVIEW
Comunicaciones
Industriales
OPC
¿Qué es OPC?
• OLE para Control de
Procesos
• Especificación de
cliente/servidor para
compartir datos
PC basado en Windows
compartir datos
– Servidor específico del
dispositivo
– Cliente común
• Tecnología basada en
Windows
Servidores OPC para Hardware de Terceros
• NI OPC Servers permite la comunicación a
una gran variedad de PLCs – más de 100
controladores para tarjetas de comunicación
• Trabaja con el cliente OPC de LabVIEW DSC
• Versión de evaluación incluida con LabVIEW • Versión de evaluación incluida con LabVIEW
DSC
• Requiere de activación
Windows
Demostración: Conexión de LabVIEW a un PLC MicroLogix
Allen-BradleyMicroLogix PLC
Ethernet
Allen-Bradley DF1 OPC Server
LabVIEW DSCServidor OPC de NI
COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Comunicación via Modbus
• Protocolo de comunicación
a nivel aplicación que
proporciona una
comunicación cliente-
servidor entre dispositivos
• Soporte para Modbus Serial
(RTU y ASCII) y Modbus TCP
• Modbus maestro & Modbus
esclavoservidor entre dispositivos
conectados en diferentes
buses o redes
Opciones Modbus para LabVIEW
VI’s NI Modbus Servidor de E/S Modbus
Demostración: Conectividad a Modbuspor Servidores de I/O
• Comunicación nativa en LabVIEW
CANopenPROFIBUS DeviceNet
FOUNDATION Fieldbus Modbus ControlNet
EtherNetIP Serial Y más…
Comunicaciones Industriales
– Modbus TCP y Serial
– Tarjetas de comunicación
• Gateways
Compatibilidad en Plataformas de CómputoProtocolo PXI PCI CompactRIO PCMCIA USB
CANopen ● ● ○ ● ○
DeviceNet ● ● ●
EtherCAT ● ●
EtherNet/IP ● ● ●
FOUNDATION ● ● ●FOUNDATION
Fieldbus
● ● ●
Modbus Serial y
TCP
● ● ●
PROFIBUS ● ● ●
Conexión a Través de “Gateways” de Terceros – Modbus
• Gran variedad de protocolos de comunicación
• Soportado por todos los PACs LabVIEW Real-Time
• No apto para aplicaciones determinísticas
Modbus TCP
PROFIBUSDeviceNetEthernet/IPControlNet
CONECTIVIDAD A REDES INDUSTRIALES ETHERNET
¿Porqué Protocolos Basados en Ethernet?
Modbus TCP/IP
PROFInetPROFIBUS
DeviceNet EtherNet/IP
Modbus
CANopen EtherCAT
Protocolos Industriales Tradicionales
PROFInetPROFIBUS
Capa Física de Ethernet
Modelo OSI y Ethernet Industrial
7. Aplicación
6. Presentación
5. Sesión
Modbus TCP/IPEthernet/IP, PROFInet, yEtherCAT,
4. Transporte
3. Red
2. Enlace de Datos
1. Física
TCP & UDP
Ethernet
Protocolos Industriales Basados en Ethernet
• Modbus TCP/IP
• PROFINET
• EtherCAT
• Ethernet/IP• Ethernet/IP
Similitudes
• Reutiliza la capa 1 y 2 del modelo OSI
– ¿Qué pasa con las otras 5 capas?
• Define dispositivos maestro (scanner) y esclavo
(adaptador)(adaptador)
• Dirigidos a varios tipos de aplicaciones
– No Tiempo Real
– Tiempo Real
– Tiempo Real Estricto
Objetivos de Aplicación
• No Tiempo Real
– Utiliza TCP/IP o UDP/IP estándar
– Aplicación: PLC a HMI o PLC a SCADA
• Tiempo Real
– Proporciona mayor determinismo con hardware
comercialcomercial
– Aplicación: Datos de control
• Tiempo Real Estricto
– Agrega hardware especifico para proporcionar
determinismo
– Aplicación: Control de movimiento distribuido
¿Dónde se Ubican los Protocolos?
Modbus TCP/IP PROFINET (NRT)* Ethernet/IP
PROFINET (RT)** Ethernet/IP
EtherCAT PROFINET (IRT)** Ethernet/IP CIP Sync
**También PROFINET IO*También PROFINET CBA
Protocolos Industriales Basados en Ethernet
• Modbus TCP/IP
• PROFINET
• EtherCAT
• Ethernet/IP• Ethernet/IP
Descripción de Modbus TCP/IP
• Primer protocolo industrial en Ethernet (creado en 1999)
– Basado en Modbus desarrollado por Modicon en 1979
– Estándar Ethernet ampliamente adoptado y abierto
• Ventajas
– Utiliza Ethernet estándar (hardware y capa de transporte TCP/IP)– Utiliza Ethernet estándar (hardware y capa de transporte TCP/IP)
– Abierto y relativamente simple
• Desventajas
– No es un protocolo de tiempo real estricto
– No proporciona determinismo
Descripción de PROFINET
• Bus dominante de Siemens– Protocolo de aplicación que extiende PROFIBUS a Ethernet
– Administrado por PROFIBUS & PROFINET International (PI)
• Ventajas
– Soporte para tráfico Ethernet estándar y determinístico
– Usa IEEE-1588 y QoS para agregar determinismo
• Desventajas
– Se recomienda un switch administrado con QoS para RT/IRT
– Switch con ASIC especializado llamado ERTEC para aplicaciones
complicadas
• Modbus TCP/IP
• PROFINET
• EtherCAT
• Ethernet/IP
Protocolos Industriales Basados en Ethernet
• Ethernet/IP
Descripción de EtherCAT
• EtherCAT – “Ethernet Control Automation Technology”
– Administrado por EtherCAT Technology Group (ETG)
– Abierto y basado en estándares, i.e. IEC 61158
• Ventajas
– Protocolo industrial de tiempo real estricto– Protocolo industrial de tiempo real estricto
– Extremadamente eficiente
• Desventajas
– No esta diseñado para paquetes TCP/IP estándar
Chasis de Expansión NI 9144
FPGA Programable
$999E/S Distribuidas y Deterministas con Sincronización Estricta
Chasis Robusto de 8 Ranuras para
Módulos de la Serie C
2 Puertos paraConectar en Cascada
CompactRIO PXIControladorIndustrial
(TCP/IP)
Expansión de Sistemas con NI 9144
Computadora Maestra
Controlador Maestro de Tiempo Real
Chasis de Expansión NI 9144
(EtherCAT)
Chasis de CompactRIO
{
Experiencia en LabVIEW
Chasis de ExpansiónNI 9144
{
• Modbus TCP/IP
• PROFINET
• EtherCAT
• Ethernet/IP
Protocolos Industriales Basados en Ethernet
• Ethernet/IP
Descripción de EtherNet /IP
• Bus dominante para Rockwell Automation– Administrado por la Asociación de Vendedores de Dispositivos
Abiertos (ODVA)
– Extiende los conceptos de DeviceNET a Ethernet
• Ventajas• Ventajas
– Utiliza la capa de transporte de Ethernet (TCP y UDP)
• Desventajas
– Puede sobre-cargar las redes con mensajes UDP si no se
configura correctamente
VI’s EtherNet/IP para LabVIEW
• Proporciona VIs para comunicación a las etiquetas “Logix”
del PLC
– Lea y escriba directamente a etiquetas de PLC’s Allen Bradley
ControlLogix y CompactLogix
• Corre en LabVIEW para Windows y LabVIEW Real-Time • Corre en LabVIEW para Windows y LabVIEW Real-Time
(Pharlap y VxWorks)
• Mensajes explícitos
• Bueno para baja cantidad de
etiquetas
Comunicación de LabVIEW a PLC’s por Ethenet/IP
EtherNet/IP
Disponible para descarga desde NI Labs en ni.com/labs
VI’s EtherNet/IP para LabVIEW• Ventajas
– Método simple para comunicarse con PLCs Rockwell
– Comunicación iniciada por LabVIEW (no es necesario cambiar
código en el PLC)
– Bueno para comunicar bajos números de etiquetas
– Usa TCP/IP y no requiere de monitoreo de IGMP para prevenir
saturación de la redsaturación de la red
• Desventajas
– No recomendado para gran cantidad de etiquetas
• Empaquetado ineficiente de datos sobre Ethernet (comunicación más lenta)
• Mayor carga en el procesador del PLC
– Sólo se puede comunicar con PLC’s Logix de Rockwell
• No soporte para SLC, ni para terceros
¿Preguntas?