martes, 26 de enero de 2016
domingo, 29 de noviembre de 2015
lunes, 23 de noviembre de 2015
Compuertas Lógicas
Compuertas Lógicas
Objetivo
Dar a conocer los conceptos básicos sobre electrónica digital y así mismo centralizar el tema en compuertas logísticas en las cuales abarcaremos la definición, los tipos ,las características, los símbolos y una serie de ejercicios que ayuden a su comprensión.
Introducción
Las puertas lógicas procesan señales las cuales representan un valor
verdadero o falso. Normalmente la tensión positiva de la fuente +Vs representa el valor verdadero y los 0V el falso.
Es mejor
que te familiarices con ellos.
Las puertas lógicas son identificadas por su función lógica: NOT, AND,
NAND, OR, NOR, EX-OR y EX-NOR. Las letras mayúsculas son
normalmente usadas para dejar claro que el término se refiere a una puerta
lógica.
Indice
- Electrónica Digital
- Compuertas Lógicas
- Puerta NOT (NO)
- Puerta AND (Y)
- Puerta OR (O)
- Puerta NAND (NO Y)
- Puerta NOR (NO O)
- Puerta EX-OR
- Puerta EX-NOR
- Mapa mental
- Conclusión
- Referencias
La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores.
En la mayoría de sistemas digitales, el número de estados discretos es tan solo dos y se les denomina niveles lógicos. Estos niveles se representan por un par de valores de voltaje, uno cercano al valor de referencia del circuito (normalmente 0 voltios, tierra o "GND"), y otro cercano al valor dado por la fuente de alimentación del circuito. Estos dos estados discretos reciben muchas parejas de nombres en libros de electrónica y otros textos especializados, siendo los más comunes "0" y "1", "false" y "true", "off" y "on" o "bajo" y "alto" entre otros. Tener solo estos dos valores nos permiten usar el Álgebra Booleana y códigos binarios los que nos proporciona herramientas muy potentes para realizar cálculo sobre las señales de entrada.
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos
estados lógicos que funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra
el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un
Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) le corresponde
una tabla, llamada Tabla de Verdad.
Puerta NOT (NO)
Esta compuerta presenta en su salida un valor que es el opuesto del
que esta presente en su única entrada. En efecto, su función es la
negación, y comparte con la compuerta IF la característica de tener
solo una entrada.
Se utiliza cuando es necesario tener disponible un valor lógico
opuesto a uno dado. La figura muestra el símbolo utilizado en los
esquemas de circuitos para representar esta compuerta, y su tabla
de verdad.
Se simboliza en un esquema eléctrico en el mismo símbolo que la compuerta IF, con un pequeño circulo
agregado en su salida, que representa la negación.
Tabla de verdad NOT
Puerta AND (Y)
Con dos o más entradas, esta compuerta realiza la función
booleana de la multiplicación.
Su salida será un “1” cuando todas sus entradas también estén en
nivel alto. En cualquier otro caso, la salida será un “0”. El operador
AND se lo asocia a la multiplicación, de la misma forma que al
operador SI se lo asociaba a la igualdad.
En efecto, el resultado de multiplicar entre si diferentes valores
binarios solo dará como resultado “1” cuando todos ellos también
sean 1, como se puede ver en su tabla de verdad.
Matemáticamente se lo simboliza con el signo “x”.
Tabla de verdad AND
Puerta OR (O)
La función booleana que realiza la compuerta OR es la asociada a la
suma, y matemáticamente la expresamos como “+”.
Esta compuerta presenta un estado alto en su salida cuando al
menos una de sus entradas también esta en estado alto.
En cualquier otro caso, la salida será 0.
Tal como ocurre con las compuertas AND, el número de entradas
puede ser mayor a dos.
Tabla de verdad OR
Puerta NAND (NO Y)
Cualquier compuerta lógica se puede negar, esto es, invertir el
estado de su salida, simplemente agregando una compuerta NOT
que realice esa tarea. Debido a que es una situación muy común,
se fabrican compuertas que ya están negadas internamente. Este
es el caso de la compuerta NAND: es simplemente la negación de
la compuerta AND vista anteriormente.
Esto modifica su tabla de verdad, de hecho la invierte (se dice
que la niega) quedando que la salida solo será un 0 cuando todas
sus entradas estén en 1.
El pequeño círculo en su salida es el que simboliza la negación. El
numero de entradas debe ser como mínimo de dos, pero no es
raro encontrar NAND de 3 o mas entradas.
Tabla de verdad NAND
Puerta NOR (NO O)
De forma similar a lo explicado con la compuerta NAND, una
compuerta NOR es la negación de una compuerta OR, obtenida
agregando una etapa NOT en su salida.
Tabla de verdad NOR
Puerta XOR
La compuerta OR vista anteriormente realiza la operación lógica
correspondiente al O inclusivo, es decir, una o ambas de las
entradas deben estar en 1 para que la salida sea 1. Un ejemplo de
esta compuerta en lenguaje coloquial seria “Mañana iré de compras
o al cine”. Basta con que vaya de compras o al cine para que la
afirmación sea verdadera. En caso de que realice ambas cosas, la
afirmación también es verdadera. Aquí es donde la función XOR
difiere de la OR: en una compuerta XOR la salida será 0 siempre
que las entradas sean distintas entre si. En el ejemplo anterior, si
se tratase de la operación XOR, la salida seria 1 solamente si
fuimos de compras o si fuimos al cine, pero 0 si no fuimos a
ninguno de esos lugares, o si fuimos a ambos.
Tabla de verdad XOR
Puerta NXOR
No hay mucho para decir de esta compuerta. Como se
puede deducir de los casos anteriores, una compuerta
NXOR no es más que una XOR con su salida negada, por
lo que su salida estará en estado alto solamente cuando
sus entradas son iguales, y en estado bajo para las
demás combinaciones posibles.
Tabla de verdad NXOR
Mapa mental
Conclusión
En este informe pudimos estudiar que la compuertas lógicas son de gran utilidad en el diseño de los circuitos lógicos. Analizamos su operación lógica mediante el álgebra booleana. Y pudimos notar que gracias a esta álgebra podemos reducir circuitos electrónicos.
Referencias
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_digital
http://service.udes.edu.co/modulos/documentos/pedropatino/compuertas.pdf
http://www.ucontrol.com.ar/PDF/compuertasl.pdf
viernes, 30 de octubre de 2015
Informe Profinett
PROFINET
PROFINET
Objetivo
Es dar a conocer la red de comunicacion profinet al igual que se Método de Acceso al Medio,Topología,Medios Físicos y distancias,Protocolo de Comunicación,Tiempo Real Flexible, Tiempo Real Isócrono, TCP/IP,Identificación de los Participantes, Software de Administració, Monitoreo y Redundancias.
Índice:
Profinet
Método de Acceso al Medio
Topología
Medios Físicos y distancias
Protocolo de Comunicación
Tiempo Real Flexible
Tiempo Real Isócrono
TCP/IP
Identificación de los Participantes
Software de Administración
Monitoreo y Redundancias
PROFINET se basa en estándares de TI acreditados y ofrece funcionalidad de TCP/IP completa para la transferencia de datos en toda la empresa y a todos los niveles. Además, los usuarios gozan de las ventajas de los diagnósticos integrados y las comunicaciones de seguridad positiva, que ofrecen una disponibilidad del sistema óptima, que abarca desde los conceptos de máquinas modulares para conseguir la máxima flexibilidad hasta las velocidades de transferencia más rápidas y aplicaciones WLAN. En su conjunto, estas capacidades le ofrecen un rendimiento considerablemente superior.
Con la integración de PROFINET (Process FIeld NET) como bus de campo, SIMATIC PCS 7 soporta un gran número de tecnologías para la comunicación a nivel de campo. PROFINET, basado en estándares internacionales IEC61158 y IEC61784, combina las ventajas de una red estándar de Ethernet abierta y las ventajas del protocolo de comunicación de campo PROFIBUS.
PROFINET puede ser implementado como el único bus de campo en un proyecto, o en combinación con PROFIBUS DP para la comunicación entre los sistemas de automatización y la periferia del proceso.
PROFINET está básicamente diseñado para un uso común a nivel de sistema y de proceso. Para poder cumplir los aspectos de seguridad y los requerimientos en “tiempo real” en la automatización de procesos, tanto el “nivel de sistema” como el “nivel de proceso” deben ser creados e integrados de manera separada el uno del otro. Las arquitecturas conocidas que involucran Ethernet pueden ser implementadas a “nivel de sistema”.
Método de Acceso al medio
El estándar Ethernet basado en Bus (10BASE5) trabajaba con CSMA/CD como método de Acceso al medio. Esto implica una probabilidad de Colisión. Esto conlleva a:
Ø Pérdida de tiempo porque se tiene que retransmitir la trama (mayor retardo)
Ø En una Ethernet 10BASET moderadamente cargada de tráfico y con 100 estaciones se tienen tiempos de entrega de las tramas de entre 10ms y 100ms
Ø En una Ethernet Industrial el retardo debe estar entre 5 y 20 ms e incluso, algunos procesos requieren entre 2 y 5ms.
Topología en la red
Menor coste de cableado y puesta en marcha más sencilla Topología lineal y estructuras de anillo redundante posibles sin componentes de red adicionales. Varios controladores pueden convivir en una red de acceso simultáneo a un Anillo (redundante) Línea Estrella
Topología adaptada para cada máquina. Soporte de topologías variadas tales como estrella, árbol, línea o anillo.
En PCS 7 se pueden implementar distintas configuraciones con PROFINET como bus de campo (nivel de proceso), la configuración adecuada se debe seleccionar dependiendo del tamaño de la planta y el número de nodos. Las topologías generales se muestran a continuación, así como sus ventajas o desventajas correspondientes en relación a PCS 7.
Para la conexión del nivel de campo hacia el sistema de automatización (AS), se prefiere la interfaz interna de PROFINET (a partir de CPU con FW V6.0), sin embargo se puede usar como alternativa la CP 443-1EX30* en combinación con un CPU estándar (414-3, 416-2, 416-3 y 417-4) con versión V5.3.1 o superior.
Con un sistema de automatización sencillo todas las estructuras básicas son soportadas, para una arquitectura en anillo son usados los dos puertos internos del CPU.
Línea: Es la estructura más simple, pero más propensa a falla, ya que una falla en un dispositivo causa una interrupción en la línea.
Estrella: Con esta estructura se implementa un cableado efectivo con componentes adicionales de red, el número de nodos depende del switch.
Anillo: Configuración robusta con hasta 50 dispositivos IO y un máximo tiempo de reconfiguración de 200ms (por 50 nodos en uso).
Configuración mixta (anillo/estrella): con un anillo MRP que brinda la máxima confiabilidad posible. El anillo MRP está compuesto por un controlador IP así como switches. Los elementos IO serán conectados a los switches.
La estructura árbol (configuración mixta de línea y estrella): con switches multi-canal (8 puertos) habilita tiempos breves de respuesta. Esta topología soporta hasta 250 dispositivos IO y hasta 62 switches conectados en serie.
Dependiendo de los requerimientos del sistema o proceso, es posible seleccionar la configuración adecuada ya sea anillo, árbol, o anillo/estrella.
Medios Físicos
Varios medios disponibles para la red:
Ø Cable de cobre Cat5,
Ø Cables de fibra óptica de vidrio y plástico, e IWLAN
Ø Acceso a máquinas y plantas mediante una conexión segura VPN.
Cable Trenzado
Los cables de trenza no tienen escudo (unshielded) son comúnmente utilizados con sistemas telefónicos y redes de área local (LAN), consisten en pares de cables aislados y entrelazados mutuamente.
El numero de entrelazamientos (ósea de veletas) en el cable es importante porque mas vueltas ayudan a prevenir que el campo magnético que se general por la señal eléctrica de uno de los cables ocasione un fallo en el voltaje de el otro cable.
El conector RJ-45 encontrado al final de los cables de trenzas es similar a aquellos usados en los cables telefónicos y se necesitan conectar del cable de la red al hub y luego a la computadora.
Protocolo de Comunicación
Tiempo real flexible (SRT, del inglés Soft Real Time) para aplicaciones típicas de automatización en tiempo real (ciclo de tiempo de 10 ms):
La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos de usuario cíclicos o alarmas controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal de comunicaciones en tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real de los procesos de automatización.
De este modo se minimizan los tiempos de ciclo y se mejora el rendimiento a la hora de actualizar los datos de proceso. Las prestaciones son comparables a las de los buses de campo, y se permiten unos tiempos de respuesta de entre 1 y 10 ms. Al mismo tiempo se reduce considerablemente la potencia de procesador necesaria en el dispositivo para la comunicación. En esta solución se pueden utilizar componentes de red estándar.
Los switches de SIMATIC NET permiten, además, una transferencia de datos optimizada. Para ello se establecen prioridades en los paquetes de datos según la norma IEE 802.1Q. En función de estas prioridades, los componentes de red controlan el flujo de datos entre los dispositivos. Para los datos en tiempo real se utiliza la prioridad 6 (el segundo nivel más alto) como la prioridad estándar. Esto garantiza un tratamiento preferente con respecto a otras aplicaciones que tienen asignados niveles de prioridad más bajos.
Tiempo real isócrono (IRT) para aplicaciones de control de movimiento (ciclos de 1 ms): La comunicación en tiempo real asistida por hardware, conocida como Isochronous Real-Time (IRT), está disponible para aplicaciones especialmente exigentes, como el control de movimiento, y aplicaciones de alto rendimiento en automatización manufacturera. Con IRT se consigue un tiempo de ciclo inferior a 1 ms con una fluctuación de menos de 1 μs. Para ello, el ciclo de comunicaciones se divide en una parte determinista y otra abierta. Los telegramas IRT cíclicos se transmiten por el canal determinista; los telegramas RT y TCP/IP, por el canal abierto. Por lo tanto, los dos tipos de transmisión de datos coexisten sin interferir entre sí. Por ejemplo, los usuarios pueden conectar un ordenador portátil a cualquier ubicación de la planta para acceder a los datos de los dispositivos sin que esto afecte al control isócrono.
TCP IP
Es un protocolo DARPA que proporciona transmisión fiable de paquetes de datos sobre redes. El nombre TCP / IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el Transmission Control Protocol (TCP) y el Internet Protocol (IP). Todos juntos llegan a ser más de 100 protocolos diferentes definidos en este conjunto.
El TCP / IP es la base del Internet que sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local y área extensa. TCP / IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el departamento de defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en el ARPANET una red de área extensa del departamento de defensa.
Las características del protocolo TCP
Es uno de los principales protocolos de la capa de transporte del modelo TCP/IP. En el nivel de aplicación, posibilita la administración de datos que vienen del nivel más bajo del modelo, o van hacia él, (es decir, el protocolo IP). Cuando se proporcionan los datos al protocolo IP, los agrupa en datagramas IP, fijando el campo del protocolo en 6 (para que sepa con anticipación que el protocolo es TCP). TCP es un protocolo orientado a conexión, es decir, que permite que dos máquinas que están comunicadas controlen el estado de la transmisión.
Las principales características del protocolo TCP son las siguientes:
Ø TCP permite colocar los datagramas nuevamente en orden cuando vienen del protocolo IP.
Ø TCP permite que el monitoreo del flujo de los datos y así evita la saturación de la red.
Ø TCP permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada para "entregarlos" al protocolo IP.
Ø TCP permite multiplexar los datos, es decir, que la información que viene de diferentes fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma línea pueda circular simultáneamente.
Ø Por último, TCP permite comenzar y finalizar la comunicación amablemente.
El objetivo de TCP
Con el uso del protocolo TCP, las aplicaciones pueden comunicarse en forma segura (gracias al sistema de acuse de recibo del protocolo TCP) independientemente de las capas inferiores. Esto significa que los routers (que funcionan en la capa de Internet) sólo tienen que enviar los datos en forma de datagramas, sin preocuparse con el monitoreo de datos porque esta función la cumple la capa de transporte (o más específicamente el protocolo TCP).
Identificación de los participantes
Cada participante dentro de la red de Profinet necesita de 3 aspectos para su identificación dentro del sistema y la comunicación se lleve a cabo:
Ø Dirección IP
Ø MAC Address
Ø Nombre Profinet
La identificación del dispositivo de PROFINET IO consiste en una clave de la compañía (vendedor) y una clave específica del fabricante (DEVICE_ID). El vendedor se asigna únicamente a una empresa. El DEVICE_ID puede ser definido por el fabricante específicamente para el dispositivo. PI ofrece los planes y las especificaciones GSDML necesarias para crear un archivo GSD. PI GSD-Viewer soporta la validación y visualización de un archivo GSD.
Todos los equipos PROFINET se basan en el estándar Industrial Ethernet, y por eso necesitan de una dirección IP para su funcionamiento en Ethernet.
Para facilitar la configuración, sólo se pide una vez indicar la dirección IP. Al configurar el controlador PROFINET IO en la configuración HW, el STEP 7 abre un diálogo para elegir la dirección IP y la subred de Ethernet.
Las direcciones IP de los equipos PROFINET IO las crea el STEP 7 y se asignan automáticamente a los equipos PROFINET IO por parte del controlador PROFINET IO, durante el arranque de la CPU. Las direcciones IP de todos los equipos PROFINET IO que están conectados a un controlador PROFINET IO, siempre tiene la misma sub máscara; Partiendo de la dirección IP del controlador PROFINET IO, las direcciones IP se asignan automáticamente a los equipos PROFINET IO, siguiendo una secuencia ascendente.
Antes de que un equipo PROFINET IO pueda ser consultado por un controlador PROFINET IO, el equipo PROFINET IO debe tener asignado un nombre de dispositivo. Se ha elegido este procedimiento en PROFINET, ya que los nombres son más fáciles de manejar que las direcciones IP complejas. La asignación de nombres de dispositivo para un equipo PROFINET IO concreto es comparable con la asignación de una dirección PROFIBUS en un esclavo DP.
Software de Administración
Estándar mundial de programación STEP 7 es el software de programación más conocido del mundo y el más utilizado en la automatización industrial. Es más:
STEP7 es conforme con la norma IEC 61131-3. La norma internacional IEC 61131 se considera como estándar mundial y enfocado al futuro en el campo de los controles lógicos programables. Se ha adoptado como norma europea y norma alemana con la denominación DIN EN 61131. En consecuencia, ha pasado a ser la sucesora de las diferentes normas internacionales. STEP 7, software para todos los controladores SIMATIC.
STEP 7 permite configurar y programar no sólo PLCs, sino también sistemas de automatización basados en PC y automatización embebida SIMATIC. De este modo el usuario tiene libertad para elegir su hardware y puede utilizar el mismo software aunque trabaje con configuraciones mixtas. STEP 7 se ofrece en dos variantes, una profesional y otra básica.
Redundancias
Para una configuración sencilla se puede usar un anillo MRP (Media Redundancy Protocol) o una estructura en árbol (comparable con el sistema “mono-máster” para topologías de PROFIBUS) de acuerdo al tiempo de respuesta requerido y el número de dispositivos de campo (IO’s). El anillo MRP es la solución más efectiva en costo ya que no se requieren componentes adicionales.
Alto rendimiento con redundancia de medio Incremento de la disponibilidad de la planta y la maquina. La redundancia de medio está integrada en PROFINET y puede ser fácilmente utilizada sin costes adicionales
Redundancia integrada en anillo redundante PROFINET
La redundancia se puede implementar con ayuda de switches externos y mediante las interfaces integradas de PROFINET. El fallo de dispositivos en la topología de anillo no tiene efecto en la disponibilidad de la planta. El mantenimiento se agiliza incluso ante un fallo en la red.
Basado en topología de Anillo Max. 50 nodos en el anillo
Ø Controlador PROFINET IO
Ø Dispositivos PROFINET IO
Componentes de la infraestructura de red (switches IE)
Configuración y diagnostico desde herramienta de ingeniería o página web de los equipos Tiempo de reconfiguración 200 ms. Uno de los dispositivos toma automáticamente el papel de gestor del anillo.
MAPA MENTAL
Conclusión
A partir de los avances tecnológicos se fueron creando redes de mayor calidad como es profinet que se da al combinar profibus e interbus dando como resultado una red con mejores ventajas en cuanto a velocidad de comunicación y velocidad en cuanto a solución de fallas.
Objetivo
Índice:
Profinet
Método de Acceso al Medio
Topología
Medios Físicos y distancias
Protocolo de Comunicación
Tiempo Real Flexible
Tiempo Real Isócrono
TCP/IP
Identificación de los Participantes
Software de Administración
Monitoreo y Redundancias
En PCS 7 se pueden implementar distintas configuraciones con PROFINET como bus de campo (nivel de proceso), la configuración adecuada se debe seleccionar dependiendo del tamaño de la planta y el número de nodos. Las topologías generales se muestran a continuación, así como sus ventajas o desventajas correspondientes en relación a PCS 7.
Configuración mixta (anillo/estrella): con un anillo MRP que brinda la máxima confiabilidad posible. El anillo MRP está compuesto por un controlador IP así como switches. Los elementos IO serán conectados a los switches.
El numero de entrelazamientos (ósea de veletas) en el cable es importante porque mas vueltas ayudan a prevenir que el campo magnético que se general por la señal eléctrica de uno de los cables ocasione un fallo en el voltaje de el otro cable.
Protocolo de Comunicación
La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos de usuario cíclicos o alarmas controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal de comunicaciones en tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real de los procesos de automatización.
Las principales características del protocolo TCP son las siguientes:
Con el uso del protocolo TCP, las aplicaciones pueden comunicarse en forma segura (gracias al sistema de acuse de recibo del protocolo TCP) independientemente de las capas inferiores. Esto significa que los routers (que funcionan en la capa de Internet) sólo tienen que enviar los datos en forma de datagramas, sin preocuparse con el monitoreo de datos porque esta función la cumple la capa de transporte (o más específicamente el protocolo TCP). 
Cada participante dentro de la red de Profinet necesita de 3 aspectos para su identificación dentro del sistema y la comunicación se lleve a cabo:
La redundancia se puede implementar con ayuda de switches externos y mediante las interfaces integradas de PROFINET. El fallo de dispositivos en la topología de anillo no tiene efecto en la disponibilidad de la planta. El mantenimiento se agiliza incluso ante un fallo en la red.
Conclusión
A partir de los avances tecnológicos se fueron creando redes de mayor calidad como es profinet que se da al combinar profibus e interbus dando como resultado una red con mejores ventajas en cuanto a velocidad de comunicación y velocidad en cuanto a solución de fallas.
Referencias
http://w3.siemens.com/mcms/automation/es/industrial-communications/profinet/pages/default.aspx
http://es.ccm.net/contents/281-protocolo-tcp
http://isa.uniovi.es/docencia/iea/teoria/comunicacionesindustrialesdocumento.pdf
http://w3.siemens.com/mcms/automation/es/industrial-communications/profinet/pages/default.aspx
http://es.ccm.net/contents/281-protocolo-tcp
http://isa.uniovi.es/docencia/iea/teoria/comunicacionesindustrialesdocumento.pdf
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