Un número creciente de sistemas de control industrial están implementando buses de campo para controlar más sensores y actuadores. Los actuadores eléctricos, componentes clave en los procesos de control de fluidos, se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales. Los sistemas de bus más utilizados para actuadores eléctricos incluyen Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART y Ethernet.

Sistemas de bus comunes para actuadores eléctricos:

  • Modbus

  • CAN

  • Profibus

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • CIERVO

  • Ethernet

Modbus

En comparación con otras tecnologías de bus de campo, Modbus es simple pero multifuncional. Proporciona todos los servicios necesarios para la automatización industrial, como el intercambio de información binaria simple, valores analógicos, parámetros de dispositivos o datos de diagnóstico.

Para la automatización industrial y dispositivos como Profibus, se suele utilizar una capa física sencilla y robusta: RS-485. Sobre esta capa física, Modbus admite diversos formatos de telegramas, como Modbus RTU o Modbus ASCII. El uso de la versión Modbus TCP/IP basada en Ethernet permite la integración vertical con sistemas de automatización centrales.

Características:

  • Protocolo simple

  • Adecuado para entornos de automatización industrial sencillos.
    www.modbus.org

CAN (Red de Área de Controlador)

CAN es un protocolo de comunicación en serie estandarizado por la ISO y propuesto por primera vez por Bosch en 1986. Se utiliza ampliamente en la electrónica automotriz, la automatización industrial, el sector naval, los dispositivos médicos y los equipos industriales.

CAN cuenta con dos protocolos estandarizados: ISO 11898 para comunicación de alta velocidad (125 kbps–1 Mbps) e ISO 11519-2 para comunicación de baja velocidad (inferior a 125 kbps). CAN es altamente confiable y admite control multimaster, velocidades de transmisión rápidas y la adición flexible de nodos.

Características:

  • Control multi-maestro

  • Velocidad de transmisión rápida

  • adición de nodos flexible

Profibus

PROFIBUS es un estándar de bus de campo internacional, abierto e independiente del dispositivo. Su velocidad de transmisión oscila entre 9,6 kbaud y 12 Mbaud. PROFIBUS se utiliza ampliamente en la automatización de la fabricación, la automatización de la industria de procesos y la automatización de edificios.

PROFIBUS consta de tres partes compatibles:

  • PROFIBUS-DP (Periferia descentralizada) para la comunicación entre sistemas de control a nivel de dispositivo y E/S distribuidas.

  • PROFIBUS-PA (Automatización de procesos) para conectar sensores y actuadores en el mismo bus, con estándares de seguridad intrínseca.

  • PROFIBUS-FMS (Especificación de mensajes de bus de campo) para la monitorización a nivel de taller con redes multi-maestro en tiempo real.

Características:

  • Arquitectura abierta

  • Fiabilidad

  • Flexibilidad

  • Rendimiento en tiempo real

DeviceNet

DeviceNet es un bus de comunicación de bajo costo que conecta dispositivos industriales como interruptores de límite, sensores, válvulas, arrancadores de motor y más, eliminando los costosos gastos de cableado. Mejora la comunicación entre dispositivos y proporciona importantes funciones de diagnóstico a nivel de dispositivo que son difíciles de lograr con las interfaces de E/S tradicionales.

DeviceNet se basa en el protocolo CAN y permite la transmisión de datos en tiempo real. Admite comunicación punto a punto, multimaestro o maestro/esclavo, y puede conectar hasta 64 nodos. Sus velocidades de transmisión son de 125 kb/s, 250 kb/s y 500 kb/s.

Características:

  • Comunicación de bajo costo

  • Solución de red sencilla

  • Estándar abierto para hardware y software.

  • Capacidades de diagnóstico

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus está diseñado específicamente para la automatización de procesos, con el protocolo FF H1 para la transmisión a nivel de campo. FF admite diversas topologías y permite la comunicación directa entre dispositivos cuando están equipados con un programador de enlace activo (LAS).

Características:

  • Flexibilidad en la topología

  • Admite el control digital descentralizado.

  • Comunicación directa entre dispositivos de campo

  • Basado en bloques de funciones estandarizados para entrada/salida.

www.fieldcommgroup.org

HART (Transductor remoto direccionable por carretera)

HART utiliza la señal analógica estándar de 4-20 mA para transmitir datos tanto analógicos como digitales. La comunicación HART modula la señal adicional sobre la señal analógica de 4-20 mA, lo que permite la transmisión simultánea de señales digitales y analógicas.

Es compatible con el principio maestro/esclavo y se utiliza con frecuencia en la comunicación punto a punto.

Características:

  • Utiliza la infraestructura existente de 4-20 mA.

  • Comunicación digital para parámetros y diagnósticos adicionales.

  • Compatible con una amplia gama de dispositivos.
    www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Actualmente, la Ethernet clásica se ha convertido en el estándar de red de datos líder en entornos de oficina. La "Ethernet industrial" se refiere a una versión mejorada de Ethernet que se puede utilizar en entornos de automatización industrial.

Características:

  • Transmisión de datos en tiempo real y de TI a través de medios comunes

  • Número prácticamente ilimitado de participantes y expansión de la red.

  • Topología escalable y flexible

  • Transferencia de datos de alta velocidad, incluso para grandes volúmenes de datos.

  • Fácil integración con servidores de red e interfaces IoT (por ejemplo, OPC UA).

Los protocolos Ethernet industriales, como Profinet, Ethernet/IP y Modbus TCP, están integrados directamente en los sistemas DCS y garantizan una comunicación fiable y un fácil acceso a los dispositivos de campo.