Guía de Estudio

Al estudiar esta guía, se espera que el estudiante logre identificar, comparar y aplicar los conceptos principales relacionados con las comunicaciones industriales.

1. Reconocer los medios de transmisión de datos en sistemas de comunicación, a partir de su estructura.
2. Diferenciar los tipos de comunicación industrial según la forma en que se transmiten los datos.
3. Distinguir la codificación de datos según el tipo de modulación y el sincronismo.
4. Identificar los niveles de la pirámide de las comunicaciones industriales.
5. Describir las tecnologías de buses de campo, considerando norma física y protocolo.

Un medio de transmisión es el camino por el cual una señal viaja desde un emisor hacia un receptor. En automatización industrial, este medio permite transportar variables de proceso, órdenes de control, estados lógicos, alarmas y datos de configuración.

Elementos básicos de una comunicación

Medios guiados

Son aquellos en que la señal viaja por un soporte físico definido. Son muy usados en la industria porque entregan mayor control de la señal y mejor inmunidad al ruido.

• Par trenzado: económico, común en RS-485 y Ethernet.
• Cable coaxial: más protegido frente a interferencias.
• Fibra óptica: transmite luz, tiene alto alcance e inmunidad electromagnética.

Medios no guiados

La señal viaja por el espacio libre usando ondas electromagnéticas.

• Radiofrecuencia
• Microondas
• Infrarrojo
• Wireless industrial

Las comunicaciones industriales pueden clasificarse según varios criterios:

• Cómo se envían los bits: paralelo o serie.
• Cómo se sincronizan: síncrona o asíncrona.
• Cómo circula la información: simplex, half duplex o full duplex.
• Cómo se conectan varios nodos: bus, estrella, anillo o malla.

Comunicación síncrona

Emisor y receptor comparten una referencia temporal o reloj. Esto permite saber con precisión cuándo leer cada bit.

• Mayor eficiencia.
• Menor sobrecarga de bits auxiliares.
• Más exigente en sincronización.

Comunicación asíncrona

No existe un reloj compartido permanente. Cada dato se envía acompañado de bits de inicio y parada, y a veces de paridad.

• Más simple de implementar.
• Muy usada en comunicaciones seriales industriales clásicas.
• Tiene más sobrecarga que la síncrona.

Bus de datos

Todos los nodos se conectan a una línea principal común. Es muy usada en redes seriales industriales.

Estrella

Todos los nodos se conectan a un punto central, como un switch.

Anillo

Cada nodo se conecta con el siguiente, formando un circuito cerrado.

Malla

Un nodo puede conectarse con varios o todos los demás. Ofrece alta redundancia.

En las comunicaciones analógicas, la información se representa modificando una característica de la señal portadora.

En comunicaciones digitales, la información binaria se representa por niveles eléctricos o cambios temporales específicos.

Codificación polar

Usa dos niveles eléctricos, por ejemplo uno positivo y uno negativo.

Codificación bifase

Usa transiciones dentro del período del bit. Facilita la sincronización.

Codificación bipolar

Usa tres niveles, normalmente positivo, cero y negativo.

La pirámide CIM organiza los sistemas industriales automatizados en niveles jerárquicos, desde el proceso físico hasta la gestión empresarial.

Un bus de campo es un sistema de comunicación digital diseñado para interconectar dispositivos industriales como sensores, actuadores, PLC, transmisores e interfaces.

Ventajas principales

• Reducción del cableado punto a punto.
• Mayor orden y escalabilidad.
• Facilidad de diagnóstico y mantenimiento.
• Intercambio de datos de proceso y configuración.

RS-232

Comunicación serial clásica, punto a punto, adecuada para distancias cortas y con menor inmunidad al ruido.

RS-422

Usa transmisión diferencial, mejora el alcance y la inmunidad al ruido respecto de RS-232.

RS-485

Es una de las más usadas en automatización industrial. Es diferencial, robusta y apta para múltiples nodos.

Modbus

• Modbus RTU: binario, eficiente, común sobre RS-485.
• Modbus ASCII: textual, más fácil de leer, menos eficiente.
• Modbus TCP: usa redes Ethernet y TCP/IP.

Otros protocolos

• Profibus: muy difundido en automatización industrial.
• Profinet: basado en Ethernet industrial.
• HART: comunicación digital sobre lazo analógico 4-20 mA.
• AS-i: orientado a sensores y actuadores simples.
• Wireless: soluciones inalámbricas industriales.

En un sistema industrial real, varios de estos conceptos aparecen combinados al mismo tiempo.

Qué conceptos aparecen en el ejemplo

• Medio: par trenzado.
• Transmisión: serial.
• Modo: half duplex.
• Topología: bus.
• Norma física: RS-485.
• Protocolo: Modbus RTU.
• Nivel CIM: campo, control y supervisión.

Las comunicaciones industriales constituyen la base del funcionamiento coordinado de los sistemas automatizados. Comprender cómo se transmite la información, cómo se codifica y cómo se organiza en distintos niveles es esencial para interpretar redes reales de automatización.

Esta guía puede ampliarse agregando diagramas, capturas, esquemas de buses, ejemplos de tramas y ejercicios resueltos. La estructura ya quedó preparada para insertar imágenes numeradas y estudiar directamente desde el navegador.