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UNIVERSIDAD DON BOSCO
VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA
COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Catedrático: Mg Carlos Guillermo Bran
DISEÑO DE RED DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES
Presenta
García Pérez, Sergio Miguel GP980067
Antiguo Cuscatlán, Diciembre de 2013
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ÍNDICE
Descripción del Caso…………………………………………………………………………… 3
Solución
Dispositivos Utilizados…………………………………………………………………. 3
Redundancia…………………………………………………………………………….. 4
Vlan y Subredes………………………………………………………………………… 4
Direccionamiento Lógico e IP Privadas………………………………………………. 5
Comunicación entre Vlan……………………………………………………………… 7
Puertos de Seguridad………………………………………………………………….. 12
3
Diseño de Red de Comunicaciones Industriales
Un proceso de producción de 9 fases se desarrollara en una fábrica que tiene 3 edificios, cada
edificio está separado del otro por más de 200 metros y ejecutaran 3 fases del proceso, cada
fase estará gobernada por 3 PLC principales que comandaran 2 PLC secundarios que
controlaran los sensores/actuadores.
Desarrolle el diseño de la red industrial con los siguientes requisitos:
1. Infraestructura física completa, simulando los 3 edificios de cada planta y representando
cada PLC principal como un nodo desktop y cada PLC secundario como un nodo laptop,
proponga además todos los dispositivos intermedios para hacer efectiva la
comunicación.
2. La red deberá de contar con redundancia de tal manera que se garantice la
comunicación de todos los módulos a pesar de fallas en la infraestructura.
3. Cada grupo de PLC's en cada fase deberá de estar lógicamente separada en una VLAN
con una subred respectiva.
4. Proponga el direccionamiento lógico de cada fase usando direcciones IP privadas.
5. Todas las VLAN deberán poder comunicarse entre si.
6. Cada PLC deberá de estar asegurado a un puerto usando su dirección física de forma
que no puede conectarse otro componente en dicho puerto.
Solución.
Aspecto No. 1: Dispositivos utilizados.
Cada fase del proceso consta de 1 PC-PT (PLC principal) y 2 Laptop-PT (PLC's secundarios).
Dos fases (Fase 1 y Fase 2) del proceso están conectadas a un Switch 2950-24. Este Switch y
la Fase 3 se conectan a un Switch-PT (Genérico). En unos de los Edificios, se dispondrá de un
Router 1841.
La numeración que se coloca, es propia de los dispositivos del Programa de Simulación que se
está utilizando (Cisco Packet Tracer Student, Version 6.1.1.001 para Linux).
Switch 2950-24: dispositivo al cual se conectan dos fases del proceso. Permite
comunicación entre nodos de la misma red y con una misma Vlan. En él se configuran
las Vlan, troncales, puertos de seguridad. Se utiliza este dispositivo ya que la conexión a
él se hará por medio de cable UTP. En este dispositivo (en uno de los edificios) será
conectado un Router.
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Switch-PT (Genérico): dispositivo en el cual se conecta el Switch 2950-24 y la tercer
fase del proceso. Realiza las mismas funciones que el Switch descrito anteriormente y la
configuración del mismo, también es igual. Se utiliza está clase de dispositivo ya que
será el encargado de la comunicación con los otros edificios ya que permite conexión de
fibra (distancia de 200m).
Router 1841: dispositivo que permitirá la comunicación entre redes y Vlan diferentes.
Aspecto No. 2: Redundancia.
El diseño contará con su respectiva redundancia que garantice la efectiva comunicación ante
cualquier circunstancia de falla en la infraestructura.
De manera general, la redundancia que se utilizará será parecida a la realizada en un ejercicio
de la clase, el cual e puede ver en la Figura 1.
Figura 1. Ejemplo de Redundancia
Aspecto No. 3: Vlan y subredes.
Cada PLC 1 principal, tiene una conexión lógica con los PLC 1 principales, de las otras fases y
de los otros edificios, ya que los 9 PLC 1 principales son parte de una misma red y además
poseen la misma Vlan. De igual forma para los PLC 2 secundarios, son parte de una misma red
y comparten la misma Vlan. Y la misma configuración para los PLC 3 secundarios.
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Aspecto No. 4: Direccionamiento lógico e IP privadas.
La dirección IP privada que se utilizará será la 192.168.1.0 / 24
En base a los ejercicios de cálculo de subredes, se realiza el procedimiento y se establecen las
subredes a utilizar para cada nodo: PLC 1 primario, PLC 2 secundario, PLC 3 secundario.
Figura 2. Calculo de subredes a utilizar para cada nodo del caso en estudio
Por lo que:
Para la red PLC 1 primario (9 nodos), se utilizara el rango de direcciones IP, desde
192.168.1.2 / 28 hasta 192.168.1.14 / 28. Se define la IP de Gateway como 192.168.1.1
/ 28.
Para la red PLC 2 secundario (9 nodos), se utilizara el rango de direcciones IP, desde
192.168.1.18 / 28 hasta 192.168.1.30 / 28. Se define la IP de Gateway como
192.168.1.17 / 28.
6
Para la red PLC 3 secundario (9 nodos), se utilizara el rango de direcciones IP, desde
192.168.1.34 / 28 hasta 192.168.1.46 / 28. Se define la IP de Gateway como
192.168.1.33 / 28.
En base al cálculo anterior, se ordena en las siguientes tablas, los detalles de la configuración
lógica.
Nodo Ubicación Física IP asignada Máscara Gateway Vlan
PLC 1 Fase 1
Edificio 1
192.168.1.2
255.255.255.240 192.168.1.1 10
PLC 1 Fase 2 192.168.1.3
PLC 1 Fase 3 192.168.1.4
PLC 1 Fase 4
Edificio 2
192.168.1.5
PLC 1 Fase 5 192.168.1.6
PLC 1 Fase 6 192.168.1.7
PLC 1 Fase 7
Edificio 3
192.168.1.8
PLC 1 Fase 8 192.168.1.9
PLC 1 Fase 9 192.168.1.10
Tabla 1. Configuración Lógica de los PLC 1 principales
Para los PLC's secundarios (2 y 3), se realiza la misma configuración física y lógica, los detalles
se muestran en la Tabla 2 y Tabla 3, respectivamente.
Nodo Ubicación Física IP asignada Máscara Gateway Vlan
Plc 2 Fase 1
Edificio 1
192.168.1.18
255.255.255.240 192.168.1.17 20
Plc 2 Fase 2 192.168.1.19
Plc 2 Fase 3 192.168.1.20
Plc 2 Fase 4
Edificio 2
192.168.1.21
Plc 2 Fase 5 192.168.1.22
Plc 2 Fase 6 192.168.1.23
Plc 2 Fase 7 Edificio 3 192.168.1.24
7
Plc 2 Fase 8 192.168.1.25
Plc 2 Fase 9 192.168.1.26
Tabla 2. Configuración Lógica de los PLC 2 secundarios
Nodo Ubicación Física IP asignada Máscara Gateway Vlan
Plc 3 Fase 1
Edificio 1
192.168.1.34
255.255.255.240 192.168.1.33 30
Plc 3 Fase 2 192.168.1.35
Plc 3 Fase 3 192.168.1.36
Plc 3 Fase 4
Edificio 2
192.168.1.37
Plc 3 Fase 5 192.168.1.38
Plc 3 Fase 6 192.168.1.39
Plc 3 Fase 7
Edificio 3
192.168.1.40
Plc 3 Fase 8 192.168.1.41
Plc 3 Fase 9 192.168.1.42
Tabla 3. Configuración Lógica de los PLC 3 secundarios
Aspecto 5: Comunicación entre Vlan.
Para cada red (PLC 1 principal, PLC 2 secundario, PLC 3 secundario), se asigna una Vlan, 10,
20 y 30, respectivamente.
Luego se procede a la configuración de cada Switch, nombre de cada Vlan, el troncal. Lo cual
se muestra en las figuras siguientes.
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Figura 3. Configuración del nombre de las Vlan
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Figura 4. Configuración Acceso a Vlan y los Troncales
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Hasta este momento, se ha realizado la configuración lógica y física del Edificio 1. La
configuración lógica se muestra en la Figura 5. Se observan solo Switch, luego se añadirá el
Router que establecerá comunicación entre las Vlan y será para las 9 fases en los tres edificios.
Antes de continuar, se procede a realizar pruebas de comunicación entre las redes PLC 1
principales y PLC 2 secundarios. Al finalizar cada configuración en el Switch, se corre el
comando do write, para que dicha configuración quede guardada.
Figura 5. Configuración Lógica del Edificio 1
En la Figura 6, se muestra la prueba de comunicación entre la red de los PLC 1 principales. En
la Figura 7, se muestra la prueba de comunicación entre la red de los PLC 1 principales y la red
de los PLC 2 secundarios.
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Figura 6. Prueba de comunicación entre la red de los PLC 1 principales
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Figura 7. Prueba de comunicación entre red PLC 1 principales y PLC 2 secundarios (solo con Switch)
Aspecto 6: Puertos de Seguridad.
Se procede a la configuración en cada Switch el puerto de seguridad. Lo cual se muestra en
las figuras siguientes. Se utiliza la instrucción sticky, para no estar escribiendo la MAC-Address
de cada acceso, de tal forma que la reconozca automáticamente.
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Figura 8. Configuración del Puerto de Seguridad de cada Vlan (por Mac Address)
Lo descrito anteriormente se realizó para tres fases de un edificio. Se procederá a realizar los
mismos pasos para configurar las seis fases restantes en los dos edificios más que se han
especificado.
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Actualmente solo hay comunicación entre los PLC 1 principales, entre los PLC 2 secundarios,
entre los PLC 3 secundarios. Para establecer comunicación entre la red PLC 1 principales y la
red PLC 2 secundarios (o PLC 3 secundarios) y viceversa, se configurará un Router en unos de
los Edificios, el cual, permitirá la comunicación entre las redes.
Figura 9. Configuración del Router
En las siguientes figuras (10 y 11), se muestra la configuración lógica y física final, del caso en
estudio.
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Figura 10. Configuración Lógica, 9 fases, 3 edificios
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Figura 11. Configuración Física, 9 fases, 3 edificios
Se realizan las siguientes pruebas de comunicación y se realizan las capturas de pantalla
respectiva. En los tres casos evaluados, hay 100% de comunicación, es decir, 0% de datos
perdidos.
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Figura 12. Prueba de comunicación entre PLC 1 principal, fase 1 Edificio 1 con PLC 1 principal, fase 5
Edificio 2
Figura 13. Prueba de comunicación entre PLC 1 principal, fase 1 Edificio 1 con PLC 1 principal, fase 9
Edificio 3
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Figura 14. Prueba de comunicación entre PLC 1 principal, fase 1 Edificio 1 con PLC 2 secundario, fase 5
Edificio 2
