Contenido
2.Control Centralizado, Jerárquico y Distribuido.
2.2.Transmisión de Datos en Paralelo y en Serie
2.3.Modos de Comunicación de Datos en Serie
1. Comunicaciones Digitales
Un bus externo es un conjunto de líneas de señales que interconectan microcontroladores, computadoras y PLC, los que a su vez se conectan con equipo periférico. Así, una computadora necesita tener un bus que la conecte con una impresora para poder dirigir su salida a impresión. Los sistemas con multiprocesadores son muy comunes. Por ejemplo, un automóvil tiene varios microcontroladores, cada uno controla una parte del sistema; por ejemplo, la coordinación del motor, de los frenos y del tablero de instrumentos, por lo que la comunicación entre éstos es necesaria. En una planta automatizada no sólo es necesario transferir datos entre controladores lógicos programables, pantallas, sensores y actuadores, y permitir que el operador introduzca datos y programas, también puede haber comunicación de datos con otras computadoras. Por ejemplo, puede ser necesario vincular un PLC con un sistema de control con varios PLC y computadoras. La manufactura integrada por computadora (CIM, computer integrated manufacturing) es un ejemplo de una extensa red, que involucra un gran número de máquinas relacionadas entre sí. En esta estudio, se trata cómo se establece la comunicación de datos entre computadoras, o dentro de una red extensa que incluye un gran número de máquinas vinculadas y las formas de interfaces de comunicación.
2. Control Centralizado, Jerárquico y Distribuido
2.1. Definiciones
En el control por computadora centralizado una computadora central controla la totalidad de la planta. La desventaja de este control es que una falla de la computadora hace que se pierda el control de toda la planta. Para evitarlo se utilizan sistemas con dos computadoras. Si falla una, la otra se hace cargo. El uso de este tipo de sistemas centralizados fue común en las décadas de 1960 y 1970. El avance en los microprocesadores y la reducción de costos de las computadoras ha contribuido a que los sistemas con varios computadores sean cada vez más comunes, así como el desarrollo de sistemas jerárquicos y distribuidos.
En el sistema jerárquico existe una jerarquía entre los computadores de acuerdo con las tareas que desempeñan. Las computadoras que manejan tareas rutinarias están supervisadas por computadoras que tienen mayor toma de decisiones. Por ejemplo, las computadoras que se utilizan en el control digital directo de sistemas están al servicio de una computadora que se encarga del control de supervisión de todo el sistema. El trabajo se distribuye entre las computadoras dependiendo de la función de que se trate. Hay cierta especialización en las computadoras, algunas reciben un tipo de información y otra información distinta.
En los sistemas distribuidos, cada uno de los sistemas de cómputo realiza en esencia tareas similares a los demás sistemas. En caso de que una falle, o se sature, el trabajo se transfiere a otros computadores. El trabajo se distribuye entre todos los computadores y no se asigna a una computadora específica según la función involucrada. No hay especialización de computadoras. Cada una necesita tener acceso a toda la información del sistema.
En la mayoría de los sistemas actuales se combinan sistemas distribuidos y jerárquicos. Por ejemplo, las tareas de medición y de actuación se distribuyen entre varios microcontroladores/computadores, enlazados entre sí, que constituyen la base de datos de la planta. Éstos se supervisan mediante un computador utilizado para el control digital directo, o para establecer una secuencia; ésta, a su vez, puede supervisarse mediante un computador dedicado al control de la planta completa. Los siguientes son los niveles típicos de este esquema:
|
Nivel 1. Nivel 2. Nivel 3. Nivel 4. |
Medición y actuadores Control digital directo y de secuencia Control supervisorio Control y diseño administrativo |
Los sistemas distribuidos/jerárquicos tienen la ventaja de que las tareas de muestreo de mediciones y el acondicionamiento de señales de los sistemas de control se comparten entre varios microcontroladores. Esto implica un gran número de señales, así como un muestreo muy frecuente. Si se requirieren enlaces de medición adicionales, es sencillo agregar microcontroladores para aumentar la capacidad del sistema. Es posible que las unidades estén bastante dispersas, localizadas cerca de la fuente de medición. La falla de una unidad no provoca la falla de todo el sistema.
2.2. Transmisión de Datos en Paralelo y en Serie
La transmisión de datos se lleva a cabo a través de enlaces de transmisión en paralelo o en serie.
1. Transmisión de datos en paralelo
Por lo general, en un computador la transmisión de datos se lleva a cabo a través de rutas de datos en paralelo . Los buses de datos en paralelo transmiten a la vez 8, 16 o 32 bits; cada bit de datos y cada señal de control dispone de una línea de bus. Por ejemplo, para transmitir los 8 bits de datos de 11000111 se necesitan 8 líneas de datos. El tiempo necesario para transmitir los 8 bits de datos es el mismo que para transmitir un bit de datos, ya que cada bit está en una línea en paralelo. También se necesitan líneas de reconocimiento; el reconocimiento se utiliza por cada carácter transmitido, y las líneas se requieren para indicar que los datos están disponibles para su transmisión y que el receptor está listo para recibir. La transmisión de datos en paralelo permite alcanzar altas velocidades en la transferencia de datos, pero su cableado e interfases resultan costosos. Entonces en lo general se utiliza sólo cuando las distancias son cortas, o cuando es esencial una tasa de transferencia alta.
2. Transmisión de datos en serie
Se refiere a la transmisión de datos que, junto con las señales de control, se envían de bit en bit en secuencia, en una sola línea. Para transmitir y recibir datos sólo se necesita una línea de dos conductores. Dado que los bits de una palabra se transmiten de manera secuencial y no simultánea, la tasa de transferencia de datos es mucho menor que en el caso de la transmisión de datos en paralelo. Sin embargo, este tipo de transmisión es más barato, ya que requiere una cantidad mucho menor de conductores. Por ejemplo, la comunicación entre los microcontroladores de un automóvil se establece mediante una transmisión de datos en serie. Si no se utilizara este tipo de transmisión, la cantidad de conductores empleados tendría que ser muy grande. En general, la transmisión de datos en serie se utiliza en todo tipo de conexiones excepto las periféricas más cortas.
Se considera ahora el problema de enviar una secuencia de caracteres por un enlace en serie. El receptor requiere conocer dónde inicia y dónde termina un carácter. La transmisión de datos en serie puede ser asíncrona o síncrona. En la transmisión asíncrona implica que la computadora emisora y la receptora no están en sincronía, ya que cada una tiene su propia señal de temporización. El tiempo entre uno y otro carácter transmitido es arbitrario. Cada carácter que transmite el enlace está precedido por un bit de inicio para indicar al receptor el inicio de un carácter y seguido de un bit de paro para señalar el final del carácter. Este método tiene la desventaja de que requiere la transmisión de bits adicionales con cada carácter, lo cual disminuye la eficiencia de la línea para la transmisión de datos. En la transmisión síncrona no se necesitan bits de inicio o paro, porque el transmisor y el receptor tienen una señal de temporización común por lo que los caracteres inician y terminan al mismo tiempo cada ciclo.
La velocidad de transmisión de datos se mide en bits
por segundo. Si un símbolo está formado por un grupo de
bits
y tiene una duración de
segundos,
la velocidad de transmisión de los datos es
. La
unidad empleada es el baud. La velocidad en bauds es el número de bits
transmitidos por segundo, sólo si cada carácter está representado nada más por
un símbolo. En un sistema que no utiliza pulsos de inicio o final, la velocidad
en bauds es igual a la velocidad de los bits, pero no es así cuando existen
estos pulsos.
2.3. Modos de Comunicación de Datos en Serie
La transmisión de datos en serie adopta tres modalidades:
1. Modo simplex
La transmisión sólo es posible en una dirección, del dispositivo A al dispositivo B; éste no puede transmitir al dispositivo A (ver Figura 1a). Se puede pensar en la conexión como en una avenida de un solo sentido. Este método sólo se utiliza para transmitir a dispositivos como impresoras; que nunca transmiten información.
Figura 1: Modos de Comunicación
2. Modo semidúplex o unidireccional
Los datos se transmiten en una dirección a la vez, pero puede cambiar (Ver Figura 1b). Las terminales de ambos extremos del enlace pueden cambiar de transmisión a recepción. Así, el dispositivo A puede transmitir al dispositivo B y éste al A, pero no al mismo tiempo. Se puede pensar en una avenida de dos carriles que está en reparación; un controlador detiene el tráfico de un carril para que avance el tráfico del otro carril. El radio de banda civil (CB) es un ejemplo de modo semidúplex, una persona puede hablar o recibir, pero no ambas cosas a la vez.
3. Modo dúplex completo o bidireccional
Los datos se transmiten en forma simultánea en ambas direcciones entre los dispositivos A y B (Ver Figura 1c). Esto es como una carretera de dos carrieles donde es posible circular en ambas direcciones a la vez. El sistema telefónico es un ejemplo de modo dúplex, ya que una persona puede hablar y escuchar al mismo tiempo.
Vídeo
Suscríbete
