• Author / Uploaded
• CarlosAndres

Citation preview

MODELOS DE COMUNICACIÓN Modelos de acceso a la red  Modelo Cliente/Servidor (Origen/Destino)  Modelo Productor/Consumidor (Multicast). Modos de Trabajo  Maestro/Esclavo  Multimaestro  Cambio de estado  Cíclico  Peer-to-Peer (entre iguales)

BUSES DE CAMPO Los buses de campo conectan actuadores, controladores, sensores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerárquica de la automatización industrial.  Una arquitectura de bus de campo es un sistema abierto de tiempo real.  Reducción y simplificación del cableado a costa de reducir la disponibilidad de la información (codificación digital muestreada en el tiempo y discretizada en su valor).  Protocolos simples y limitados 

BUSES DE CAMPO VENTAJAS 

     

Reducción de costos de instalación, mantenimiento y mejoras del funcionamiento del sistema. Reducción significativa del cableado. Reducción costos del cableado. Reducción en el número de horas para su instalación y puesta en marcha. Reducción del mantenimiento. Mayor flexibilidad en el diseño del sistema. Simple obtención de datos y fallas por medio del operador, lo que disminuye el tiempo de parada de la planta.

BUSES DE CAMPO DESVENTAJAS Necesidad de conocimientos superiores.  Inversión de instrumentación y accesorios de diagnóstico.  Costos globales inicialmente superiores. 

CLASIFICACIÓN DE LOS BUSES DE CAMPO Buses actuadores y sensores  Inicialmente se usan un sensor y un bus actuador en conexión simple, dispositivos discretos con inteligencia limitada, como un fotosensor, un switch limitador o una válvula solenoide, controladores y consolas terminales. Buses de campo y dispositivos calientes  Estas redes se distinguen por la forma como manejan el tamaño del mensaje y el tiempo de respuesta. En general, estas redes conectan dispositivos inteligentes en una sola red distribuida.  Estas redes ofrecen altos niveles de diagnóstico y capacidad de configuración, generalmente al nivel del poder de procesamiento de los dispositivos más inteligentes. Son las redes más sofisticadas que trabajan con control distribuido real entre dispositivos inteligentes. Buses de control

BUSES DE CAMPO EXISTENTES Buses de alta velocidad y baja funcionalidad SDS(Smart Distributed System): Bus para la integración de sensores y actuadores, basado en CAN  CAN(Controller Area Network): Diseñado originalmente para su aplicación en vehículos.  ASI(Actuator Sensor Interface): Bus serie diseñado por Siemens para la integración de sensores y actuadores. 

BUSES DE CAMPO EXISTENTES Buses de alta velocidad y funcionalidad media  DeviceNet: Desarrollado por Allen-Bradley, utiliza como base el bus CAN, e incorpora una capa de aplicación orientada a objetos.  LONWorks: Red desarrollada por Echelon.  InterBus-S: Bus de campo alemán de uso común en aplicaciones medias.

BUSES DE CAMPO EXISTENTES Buses de altas prestaciones  Profibus  Fieldbus Foundation

Buses para áreas de seguridad intrínseca  Profibus  Hart

CARACTERÍSTICAS DE BUSES Bus ArcNet

Velocidad Maxima del Sistema

Tamaño Máximo del paquete de información

Tamaño de red (m)

5 Mbit/s

507 bytes

6000

5 ms/ciclo

4 bits

100

ControlNet

5 Mbit/s

510 bytes

8000

DeviceNet

500 k baud

8 bytes

480

2.5 Mbit/s

256 octetos

22300

450 k baud

128 bytes

2250

3 actualizaciones/s

25 bytes

3000

Interbus

500 kbit/s

288 bits

12500

LonWorks

1.2 Mbit/s

228 bytes

sin datos

Profibus

12 M baud

256 bytes

en función de la velocidad

SDS

125 kbit/s

108 bits

480

SERCOS

10 Mbit/s

16 bytes

-----

Seriplex

72 ms/32 sensores + 32 actuadores

7000 binarias/480 analógicas

2000

WorldFIP

5 Mbit/s

64 k bytes

30000

AS-i

FF Genius I/O HART

CARACTERÍSTICAS DE BUSES Bus

AS-i

Ventaja 1

Ventaja 2

Bajo Costo

Fácil de Instalar

Fácil de Instalar

Reduce costos de cableado

Alta Velocidad

Alta Confiabilidad, robustez

Alta Confiabilidad, robustez

Flexibilidad, facil de expandir

SDS

Fácil de Instalar

Alta Confiabilidad, robustez

Seriplex

Fácil de Instalar

Bajo Costo

DeviceNet Interbus LonWorks

SMART DISTRIBUTED SYSTEM (SDS) 



Protocolo originalmente desarrollado por Honeywell en 1995 y actualmente con el apoyo de Holjeron. SDS es un proceso abierto por eventos protocolo utilizado sobre una red basada en CAN industrial. Se utiliza para una gran fiabilidad inteligente a nivel de dispositivo de red. SDS está optimizado para sensores y actuadores inteligentes, donde se puede encontrar información de configuración, diagnóstico y Proceso integrados de forma rentable en un espacio muy pequeño.

SMART DISTRIBUTED SYSTEM (SDS) 

 

Características principales Soporta velocidades de comunicación de hasta 1 Mbit / s. 457.2 m distancia máxima a 125 kBaud (ya con el puente). Impedancia de la red de 120 ohmios Puede soportar máximo 64 cargas eléctricas(nodos) por la red sin repetidor y 126 con repetidor. Utiliza 12-24VDC, 2 cables de alimentación + 2 cables de comunicación + blindaje Múltiples topologías de capas físicas Puede tener 126 direcciones lógicas (dispositivos lógicos) Cada dispositivo lógico puede tener 32 objetos contienen atributos, acciones y eventos Servicios Event-Driven, Master-Slave, Multicast y Peer-toPeer Tiene sólidas capacidades de administración de red (Microsoft arquitectura)

Controller Area Network(CAN)

CONTROLLER AREA NETWORK(CAN) 





Can-Bus es un protocolo de comunicación en serie desarrollado por Robert Bosch en 1982 para el intercambio de información entre unidades de control electrónicas del automóvil. Este sistema permite compartir una gran cantidad de información entre las unidades de control abonadas al sistema, lo que provoca una reducción importante tanto del número de sensores utilizados como de la cantidad de cables que componen la instalación eléctrica. De esta forma aumentan considerablemente las funciones presentes en los sistemas del automóvil donde se emplea el Can-Bus sin aumentar los costos, además de que estas funciones pueden estar repartidas entre dichas unidades de control.

CAN CARACTERÍSTICAS 



 





La información que circula entre las unidades de mando a través de los dos cables (bus) son paquetes de 0 y 1 (bit) con una longitud limitada y con una estructura definida de campos que conforman el mensaje. Uno de esos campos actúa de identificador del tipo de dato que se transporta, de la unidad de mando que lo trasmite y de la prioridad para trasmitirlo respecto a otros. El mensaje no va direccionado a ninguna unidad de mando en concreto, cada una de ellas reconocerá mediante este identificador si el mensaje le interesa o no. Todas las unidades de mando pueden ser trasmisoras y receptoras, y la cantidad de las mismas abonadas al sistema puede ser variable (dentro de unos límites). Si la situación lo exige, una unidad de mando puede solicitar a otra una determinada información mediante uno de los campos del mensaje (trama remota o RDR). Cualquier unidad de mando introduce un mensaje en el bus con la condición de que esté libre, si otra lo intenta al mismo tiempo el conflicto se resuelve por la prioridad del mensaje indicado por el identificador del mismo. El sistema está dotado de una serie de mecanismos que aseguran que el mensaje es trasmitido y recepcionado correctamente. Cuando un mensaje presenta un error, es anulado y vuelto a trasmitir de forma correcta, de la misma forma una unidad de mando con problemas avisa a las demás mediante el propio mensaje, si la situación es irreversible, dicha unidad de mando queda fuera de servicio pero el sistema sigue funcionando.

CAN ELEMENTOS La información circula por dos cables trenzados que unen todas las unidades de control que forman el sistema. Esta información se trasmite por diferencia de tensión entre los dos cables, de forma que un valor alto de tensión representa un 1 y un valor bajo de tensión representa un 0. La combinación adecuada de unos y ceros conforman el mensaje a trasmitir.  En un cable los valores de tensión oscilan entre 0V y 2.25V, por lo que se denomina cable L (Low) y en el otro, el cable H (High) lo hacen entre 2.75V. y 5V. En caso de que se interrumpa la línea H o que se derive a masa, el sistema trabajará con la señal de Low con respecto a masa, en el caso de que se interrumpa la línea L, ocurrirá lo contrario. Esta situación permite que el sistema siga trabajando con uno de los cables cortados o comunicados a masa, incluso con ambos comunicados también sería posible el funcionamiento, quedando fuera de servicio solamente cuando ambos cables se cortan.  Es importante tener en cuenta que el trenzado entre ambas líneas sirve para anular los campos magnéticos, por lo que no se debe modificar en ningún caso ni el paso ni la longitud de dichos cables. 

CAN ELEMENTOS TERMINADORES  Son resistencias conectadas a los extremos de los cables H y L. Sus valores se obtienen de forma empírica y permiten adecuar el funcionamiento del sistema a diferentes longitudes de cables y número de unidades de control abonadas, ya que impiden fenómenos de reflexión que pueden perturbar el mensaje.  Estas resistencias están alojadas en el interior de algunas de las unidades de control del sistema por cuestiones de economía y seguridad de funcionamiento

CAN ELEMENTOS MASTER  Es el elemento encargado de la comunicación entre el microprocesador de la unidad de control y el transmisor-receptor. Trabaja acondicionando la información que entra y sale entre ambos componentes.  El controlador está situado en la unidad de control, por lo que existen tantos como unidades estén conectadas al sistema. Este elemento trabaja con niveles de tensión muy bajos y es el que determina la velocidad de trasmisión de los mensajes, que será mas o menos elevada según el compromiso del sistema. Así, en la línea de Can-Bus del motorfrenos-cambio automático es de 500 K baudios, y en los sistema de confort de 62.5 K baudios. Este elemento también interviene en la necesaria sincronización entre las diferentes unidades de mando para la correcta emisión y recepción de los mensajes.

CAN ELEMENTOS DISPOSITIVOS  El transmisor-receptor es el elemento que tiene la misión de recibir y de trasmitir los datos, además de acondicionar y preparar la información para que pueda ser utilizada por los controladores. Esta preparación consiste en situar los niveles de tensión de forma adecuada, amplificando la señal cuando la información se vuelca en la línea y reduciéndola cuando es recogida de la misma y suministrada al controlador.  El transmisor-receptor es básicamente un circuito integrado que está situado en cada una de las unidades de control abonadas al sistema, trabaja con intensidades próximas a 0.5 A y en ningún caso interviene modificando el contenido del mensaje. Funcionalmente está situado entre los cables que forman la línea Can-Bus y el controlador.

CAN FUNCIONAMIENTO 





Las unidades de mando que se conectan al sistema Can-Bus son las que necesitan compartir información, pertenezcan o no a un mismo sistema. En automoción generalmente están conectadas a una línea las unidades de control del motor, del ABS y del cambio automático, y a otra línea (de menor velocidad) las unidades de control relacionadas con el sistema de confort. El sistema Can-Bus está orientado hacía el mensaje y no al destinatario. La información en la línea es trasmitida en forma de mensajes estructurados en la que una parte del mismo es un identificador que indica la clase de dato que contiene. Todas las unidades de control reciben el mensaje, lo filtran y solo lo emplean las que necesitan dicho dato. Naturalmente, la totalidad de unidades de control abonadas al sistema son capaces tanto de introducir como de recoger mensajes de la línea. Cuando el bus está libre cualquier unidad conectada puede empezar a trasmitir un nuevo mensaje. En el caso de que una o varias unidades pretendan introducir un mensaje al mismo tiempo, lo hará la que tenga una mayor prioridad. Esta prioridad viene indicada por el identificador.

CAN FUNCIONAMIENTO 





Suministro de datos: Una unidad de mando recibe información de los sensores que tiene asociados (r.p.m. del motor, velocidad, temperatura del motor, puerta abierta, etc.). Su microprocesador pasa la información al controlador donde es gestionada y acondicionada para a su vez ser pasada al transmisor-receptor donde se transforma en señales eléctricas. Transmisión de datos: El controlador de dicha unidad transfiere los datos y su identificador junto con la petición de inicio de trasmisión, asumiendo la responsabilidad de que el mensaje sea correctamente trasmitido a todas las unidades de mando asociadas. Para trasmitir el mensaje ha tenido que encontrar el bus libre, y en caso de colisión con otra unidad de mando intentando trasmitir simultáneamente, tener una prioridad mayor. A partir del momento en que esto ocurre, el resto de unidades de mando se convierten en receptoras. Recepción del mensaje: Cuando la totalidad de las unidades de mando reciben el mensaje, verifican el identificador para determinar si el mensaje va a ser utilizado por ellas. Las unidades de mando que necesiten los datos del mensaje lo procesan, si no lo necesitan, el mensaje es ignorado.

CAN TRAMA DE DATOS

CAN TRAMA DE DATOS  



 





Campo de inicio del mensaje: El mensaje se inicia con un bit dominante, cuyo flanco descendente es utilizado por las unidades de mando para sincronizarse entre sí. Campo de arbitrio: Los 11 bit de este campo se emplean como identificador que permite reconocer a las unidades de mando la prioridad del mensaje. Cuanto más bajo sea el valor del identificador más alta es la prioridad, y por lo tanto determina el orden en que van a ser introducidos los mensajes en la línea. El bit RTR indica si el mensaje contiene datos (RTR=0) o si se trata de una trama remota sin datos (RTR=1). Una trama de datos siempre tiene una prioridad más alta que una trama remota. La trama remota se emplea para solicitar datos a otras unidades de mando o bien porque se necesitan o para realizar un chequeo. Campo de control: Este campo informa sobre las características del campo de datos. El bit IDE indica cuando es un “0” que se trata de una trama estándar y cuando es un “1” que es una trama extendida. Los cuatro bit que componen el campo DLC indican el número de bytes contenido en el campo de datos. La diferencia entre una trama estándar y una trama extendida es que la primera tiene 11 bits y la segunda 29 bits. Ambas tramas pueden coexistir eventualmente, y la razón de su presencia es la existencia de dos versiones de CAN. Campo de datos: En este campo aparece la información del mensaje con los datos que la unidad de mando correspondiente introduce en la línea Can-Bus. Puede contener entre 0 y 8 bytes (de 0 a 64 bit). Campo de aseguramiento (CRC): Este campo tiene una longitud de 16 bit y es utilizado para la detección de errores por los 15 primeros, mientras el último siempre es un bit recesivo (1) que delimita el campo CRC. Campo de confirmación (ACK): El campo ACK esta compuesto por dos bit que son siempre trasmitidos como recesivos (1). Todas las unidades de mando que reciben el mismo CRC modifican el primer bit del campo ACK por uno dominante (0), de forma que la unidad de mando que está todavía trasmitiendo reconoce que al menos alguna unidad de mando ha recibido un mensaje escrito correctamente. De no ser así, la unidad de mando trasmisora interpreta que su mensaje presenta un error. Campo de final de mensaje (EOF): Este campo indica el final del mensaje con una cadena de 7 bits recesivos

CAN TRAMA DE DATOS Correlación entre la velocidad de transferencia, longitud del bus, material del bus e impedancia de la terminación

AS-INTERFACE

AS-INTERFACE El cableado de los sensores y actuadores supone uno de los procesos más laboriosos en el montaje de los sistemas de automatización, sino que supone un aumento considerable del costo final de la instalación. El aumento de la complejidad de los sistemas de automatización actuales, junto con el costo que supone el tiempo necesario para realizar el cableado de las instalaciones y la dificultad de encontrar fallos en los grupos de cable tradicionales, llevaron a un grupo de 10 fabricantes, entre ellos empresas de la importancia de Festo KG y Siemens AG, a establecer un estándar para la conexión de sensores y actuadores en 1990. La aparición de los Buses de Campo y más concretamente de los Buses de Sensores y Actuadores, vinieron a simplificar el proceso de cableado de los grandes sistemas de automatización, permitiendo una gran reducción de costos y tiempo.

AS-INTERFACE AS-Interface o AS-i fue diseñado en 1990 como una alternativa económica al cableado tradicional. El Objetivo fundamental fue determinar un sistema de comunicación único para todos los fabricantes de sensores y actuadores. La idea original fue crear una red simple para sensores y actuadores binarios, capaz de transmitir datos y alimentación a través del mismo bus, manteniendo una gran variedad de topologías que faciliten la instalación de los sensores y actuadores en cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible y que cumpliera con las normativas de seguridad. Desde entonces, el concepto AS-Interface se ha extendido considerablemente y las especificaciones iniciales se han revisado para adaptar el bus a las nuevas circunstancias y necesidades del mercado Las especificaciones de AS-i se encuentran actualmente en su versión 3.0, y son de carácter abierto, lo que significa que cualquier fabricante puede obtener una copia de las mismas para elaborar sus productos conforme a dicho estándar.

AS-INTERFACE Especificaciones abiertas. Permite la conexión de sensores y actuadores "No AS-i" mediante módulos activos. Ideal para la interconexión de sensores y actuadores binarios. A través del cable AS-i se transmiten tanto los datos como la alimentación. Cableado sencillo y económico. Fácil montaje, con perforación de aislamiento. Sistema Monomaestro. Gran flexibilidad de topología (árbol). Reacción rápida: máximo 5ms para intercambiar datos con hasta 31 esclavos. Velocidad de transferencia de datos de 167 Kbits/s. Máximo 100m por segmento, con posibilidad de extensión hasta 3 segmentos (300m). Permite conectar hasta 124 sensores y 124 actuadores con módulos estándar. Permite conectar hasta 248 sensores y 186 actuadores con módulos extendidos. Cumple con los requerimientos IP-65/HIP-6 (idóneos para ambientes exigentes) e IP-20. Temperatura de funcionamiento entre -25ºC y +85ºC. Transmisión por modulación de corriente, lo cual garantiza un alto grado de seguridad. Según un estudio realizado por la Universidad de Munich, mediante una red AS-i se puede ahorrar entre un 15% y un 30% del costo total.

AS-INTERFACE AS-i se sitúa en la parte más baja de la pirámide de control, conectando los sensores y actuadores con el maestro del nivel de campo. Los maestros pueden ser autómatas o PCs situados en los niveles bajos de control, o pasarelas que comuniquen la red AS-Interface con otras redes de nivel superior, como Profibus o DeviceNet. AS-Interface supone un ahorro considerable en la instalación, planificación y en el mantenimiento de máquinas e instalaciones, principalmente en los costes relacionados con los tiempos de cableado.

AS-INTERFACE Empleando el nuevo perfil de la revisión v3.0 del estándar AS-i, S-7.A.A, se pueden conectar hasta 496 entradas y salidas binarias. Longitud máxima de cable de 100 m uniendo todos los tramos, o hasta 300 m con repetidores. Con la tercera revisión de AS-i, cada tramo puede llegar a los 200m añadiendo un dispositivo especial de extensión, consiguiendo una longitud máxima de red de 600m con 2 repetidores. La revisión 2.1 del estándar facilita la conexión de sensores y actuadores analógicos, y la revisión 3.0 aún facilita más dicha conexión. Detección de errores en la transmisión y supervisión del correcto funcionamiento de los esclavos por parte del maestro de la red. Cables auxiliares para la transmisión de energía: Cable Negro (24 V DC) y Rojo (220 V AC).

AS-INTERFACE Características Compatibilidad: Sensores y Actuadores de diferentes fabricantes pueden ser conectados a una interfaz digital serial estandarizada; Control de acceso al medio: Sistema con solo un maestro y sondeo cíclico; Direccionamiento: Esclavos reciben un direccionamiento permanente del maestro o a través de hand-held; Topología: Sin restricciones (lineal, anillo, estrella o árbol); Medio de transferencia: Dos cables no-trenzados y sin blindaje para datos y energía (24 VDC), típicamente hasta 200 mA por esclavo, y hasta 8A por bus; Rápida instalación: Por medio de conectores auto-perforantes Longitud del cable: Máximo de 100 m o hasta 300 m con el uso de repetidores; Señales y alimentación: Están presentes en un mismo bus (24VDC); Número de esclavos: Hasta 62 esclavos por red ; Telegramas: Telegrama del maestro contenido el direccionamiento, respuesta directa del esclavo; Datos: 4 entradas y 4 salidas para cada esclavo y en el caso de más de 31 esclavos tiene, solo 3 salidas; (máximo de 248 entradas y salidas binarias por red). Carga útil: Transmite 4 bits/esclavo/mensaje. Todos los esclavos son llamados secuencialmente por el maestro y reciben 4 bits de datos. Cada esclavo responde inmediatamente con 4 bits de datos. Tiempo de ciclo: 10 ms para la versión Detección de erros: Detección eficiente y retransmisión de telegramas incorrectos. Chip AS-Interface: 4 E/S configurables para datos, 4 parámetros de salidas y 2 salidas de control. Funciones del maestro: Barrido cíclico en todos los esclavos, transmisiones de datos para esclavos y para la unidad de control (PLC o PC). Inicialización de la red, identificación de los esclavos, diagnóstico de los esclavos y de datos transferidos. Además, los informes de errores en el controlador y la dirección de esclavos sustituidos. Bajo costo: Bajo costo de conexión por esclavo y elimina módulos de entradas y salidas en el PLC; Confiabilidad: Alto nivel de confiabilidad operacional en ambientes industriales agresivos; Estándar abierto: Elaborado por diversos fabricantes, afiliados a la Asociación Internacional AS-i, cuyo protocolo de transmisión es normalizado.

AS-INTERFACE Componentes

Los Esclavos contienen la electrónica de AS-Interface y también posibilidades de conexión para sensores y actuadores, y pueden usarse en el campo o en el armario eléctrico. Los esclavos intercambian cíclicamente sus datos con un maestro, el cual será el encargado de gestionar el tráfico de datos a través de la red. En un bus AS-i pueden conectarse hasta 62 esclavos. Las estructuras compactas y descentralizadas son posibles tanto en armarios eléctricos como a pie de máquina, p. ej., en módulos con un alto grado de protección.

AS-INTERFACE Componentes Las Fuentes de Alimentación para el bus AS-i son específicas, ya que deben proporcionar potencia a los esclavos conectados y realizar el acoplamiento de los datos sobre la alimentación. Proporcionan tensiones entre 29.5 y 31.5 V DC. Normalmente son resistentes a cortocircuitos y sobrecargas. Cada segmento de la red (si se utilizan repetidores) requiere su propia fuente de alimentación. Las salidas de los módulos se alimentan mediante fuentes auxiliares 24 V DC a través del cable negro. En la imagen puede observarse la fuente de alimentación 3RX9307-0AA00 de Siemens AG que proporciona un máximo de 2.4 A.

AS-INTERFACE Componentes

Como cable de red puede emplearse cualquier bifilar de 2 x 1.5 mm2 sin apantallamiento ni trenzado, sin embargo, se recomienda utilizar el Cable Amarillo por sus virtudes: Conectable por perforación de asilamiento. Codificación mecánica para evitar los cambios de polaridad. Grado de protección IP65/67. Autocicatrizante, lo que permite la desconexión segura de los esclavos manteniendo el grado de protección IP65/67. Otros Cables Auxiliares utilizables en AS-i son: Cable Negro . Se utiliza para proporcionar una alimentación auxiliar de 24 V DC a los esclavos AS-i. Cable Rojo. Función similar al cable negro para una alimentación auxiliar de 220 V AC. Cable Amarillo Resistente. Variante adaptada para resistir materiales hostiles, engrasantes, gasolina, etc. Cable Redondo. Es igual que el cable amarillo, pero no tiene su perfil característico. Cable Redondo Apantallado. Idéntico al anterior, pero los hilos están recubiertos por una malla que añade inmunidad frente al ruido eléctrico.

AS-INTERFACE Componentes Maestro de la Red As-i es una red monomaestro. El Maestro de una red AS-Interface es el encargado de recibir todos los datos que viajan a través de la red y enviarlos al PLC correspondiente. También es el que organiza todo el tráfico de datos y en caso de que fuera necesario pone los datos de los sensores y actuadores a disposición del PLC o de un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS), a través de las pasarelas. Además de todo esto, los maestros envían parámetros de configuración a los esclavos y supervisan la red constantemente suministrando datos de diagnóstico. Los Maestros AS-i pueden ser de dos tipos: estándar o extendidos. En el primer caso, podrán direccionar 31 esclavos de tipo estándar. En el segundo caso, el maestro será capaz de direccionar hasta 62 esclavos extendidos, aunque por supuesto también permite la conexión de esclavos estándar.

AS-INTERFACE Componentes Módulos AS-interface Existen dos tipos de módulos conectables a la red AS-Interface: Módulos Activos. Son aquellos módulos que integran un chip AS-i, por lo que poseen una dirección en la red (debe ser asignada con un direccionador o por el maestro). Estos módulos se emplean para conectar sensores y actuadores no AS-i, es decir, sensores y actuadores binarios convencionales. Módulos Pasivos. Estos módulos no poseen electrónica integrada, es decir, sólo proporcionan medios para cambiar el tipo de cable, por ejemplo de AS-i a M12, para realizar bifurcaciones en la red en topologías de tipo árbol o como un medio de conexión de sensores y actuadores AS-i con chip integrado.

AS-INTERFACE Componentes Módulos de Protección Protección contra Sobretensiones. Un módulo de Protección contra una sobretensión el cual se reduce en derivar a tierra cualquier sobretensión detectada por dicho dispositivo dentro de la red mediante un cable que está fijado al módulo y a la tierra de la instalación. Existen otros dispositivos cuya función es detectar algún defecto que se derive a tierra en algún cable de la red AS-i y en sensores o actuadores alimentados por dicho cable. Estos módulos son los denominados módulos de Detección de Defecto a Tierra. Pasarelas Si tenemos una red lo suficientemente compleja como para trabajar con varios sistemas de buses, como por ejemplo ASInterface y Profibus necesitaríamos de una Pasarela. Repetidor y Extensor Si en la Red, se requiere prolongar la longitud del cable por una distancia superior a 100m necesitaremos de un Repetidor. Éste componente actúa como un amplificador de señal y requiere de una fuente de alimentación en cada extremo. Además permite conectar esclavos en cada lado del mismo. Tanto el Extensor como el Repetidor, pueden alcanzar un máximo de 300 metros.

AS-INTERFACE Componentes Terminal de Direccionamiento Los esclavos por defecto traen almacenada la dirección '0'. Como cada esclavo en una Red AS-i necesita de una dirección propia, (ya que en el caso de que varios de ellos tengan una misma dirección se producirán errores en la red) se necesita de un dispositivo capaz de asignar a cada esclavo una dirección única. Esa tarea es la labor del Terminal de Direccionamiento. El terminal de direccionamiento reconoce al esclavo y le asigna una dirección comprendida entre la 01 y la 31. Además, incorporan un conector M12 para sensores o actuadores inteligentes. Otras características que tienen los Terminales de Direccionamiento son: Realizan test de funcionamiento a los esclavos. Diagnósticos para sensores digitales y analógicos. Son capaces de detectar la completa configuración del sistema. Tienen memoria. Hacen la función de pasarela con el PC.

AS-INTERFACE Funcionamiento Fases Operativas Una Red AS-Interface cuenta con tres Fases Operativas: Inicialización (off-line). Se copian los parámetros al campo específico. Las imágenes de E/S y las tablas LDS, LAS y LPS están en su estado inicial. Arranque. Consta de 2 fases: Identificación: Se detectan los esclavos (LDS). Compara el perfil de los esclavos reconocidos con la configuración de referencia del maestro. Activación: Activa los esclavos y genera LAS. Si el maestro está en modo protegido sólo se activan los esclavos que se ajustan a la configuración nominal, si no se activan todos los esclavos reconocidos. Modo Normal. Intercambio cíclico de datos entre el maestro y los esclavos activos. Gestión de peticiones de la aplicación de control supervisora (Transmisión de parámetros, modificación de direcciones,...) Registro de nuevos esclavos detectados.

AS-INTERFACE Funcionamiento

AS-INTERFACE Funcionamiento

AS-INTERFACE Trama de datos

InterBus-S

InterBus-S ANTECEDENTES 





 

Diseñado a mediados de los 80 por Phoenix Contact y varias instituciones alemanas para simplificad el cableado en aplicaciones industriales En 1987 ingresa al mercado como un sistema propietario En 1990 se libera las especificaciones y se convierte en el primer bus independiente del fabricante. Es controlado por la organización Interbus Club En 1994 se convierte en un estándar alemán y en 1998 en un estándar europeo DIN 19258

InterBus-S  

    

Maestro/Esclavo Topología anillo 256 nodos RS-485 Cada nodo 400m/500kbps y funciona repetidor Máxima distancia de 12 Km 4 Elementos: Tarjeta Controladora, Bus Remoto, Modulos Terminales y Sub anillo

Interbus-S Tarjeta Controladora: Master, control, monitoreo, visualizar datos y diagnostico  Bus Remoto: Transmitir Información Cable de cobre, Fibra optica o Infrarojo  Modulos Terminales: Dividir en segmentos independientes durante la operación  Sub anillo: conexion de sensores y actuadores, hasta 63 dispositivos, alimentacion de 19.2 30v  3 capas de modelo OSI Fisica: Trasmisión NRZ, Sincronizado, full duplex, master slave, trama de 16 bits Enlace: Define la trama basada en CAN, detección de perdida de conexión por no uso del medio por 20ms Aplicación: PMS protocolo de mensajes a periféricos 

DEVICE NET  

    

 

Creado en 1994 por Allen Bradley, basado en CAN Puede conectar equipos de marcas pertenecientes a ODVA(Open DeviceNet Vendor Association), arquitectura cerrada Hasta 64 Dispositivos De 100 a 500 mtrs 125, 250, 500 kbps Conexión a partir de Troncal y derivaciones, requiere terminadores. Trama de 8 bytes por nodo Cable de 4 hilos, 2 de alimentación(24 Voltios RojoNegro) y 2 de datos (Blanco-Azul) Maestro/esclavo y productor consumidor

DEVICE NET Tipos de Cable:  Round Thick: Para cable troncal de 12mm  Round Thin: Para derivaciones 6,9mm  Flat: También para derivaciones 5,3mm  Kwik Link: A pedido del cliente Conectores cerrados o sellados:  Mini Style  Micro Style Plug in  Para conexiones rápidas Fixed  Para conexión de terminadores.

DEVICE NET Aplicaciones:  Control E/S digitales  Configuración de dispositivos SMART  Control de Motores

LONWORKS  

   

  

Local Operating Network Fabricado por Echelon en Octubre 1999 Aplicaciones en domótica y automatización de edificio, basado en Neuro Chip Nodos inteligentes autónomos programables Control descentralizado Fácil Instalar Punto a punto, Multipunto. Costoso Standard Americano

LONWORKS Protocolo LonTalk, CSMA  Topología anillo, red y bus  Medio fisico: Par Trenzado 78kbps 500m Topología libre Par Trenzado 1.2Mbps 125m De bus Linea Eléctrica 5,4kbps LonWork por la Red Sobre IP 

64 a 128 disp

64

LONWORKS Medio fisico: Par Trenzado 78kbps 500m Topología libre Par Trenzado 1.2Mbps 125m De bus Linea Eléctrica 5,4kbps LonWork por la Red Sobre IP 

64 a 128 disp 64

PROFIBUS Inicio en 1987 por un conjunto de empresa alemanas. Bus de campo abierto, manejado por bits, serial que soporte manufactura y procesos Standard Europeo EN50170E e internacional IEC61158. Organización de empresas que manejan el protocolo 3 versiones FMS (nivel de celda), DP y PA (para nivel de campo). Comunicación bidireccional Varios medios de comunicación

PROFIBUS FMS Conexión de PLC y PC Sobre RS-485 y fibra óptica Nivel de celula  DP Para periferias descentralizadas inteligente. Entre entradas salidas distribuidas y controladores Maestro esclavo Hasta 126 dispositivos Medio de transmisión Eléctrico, optico y sin hilo 32 estaciones por segmento y maximo 127 9.6km de distancia máxima a baja velocidad Anillo, anillo redundante 

PROFIBUS PA (automatización de procesos) IEC 1158-2 Sincronica Quimica y petroquimica Seguridad Intrinseca Lineal, arbol, estrella Integracion hasta 31 dispositivos 

HART                      

Highway Adressable Remote Transducer (Transductor remoto direccionable de alta velocidad) Rosemount Inc 1986 Versiones de la 1.0 a la 7.3 Hart comunication fundation HCF y publicado libre 1993 Trasmite sobre 4-20mA Modulación por desplazamiento de frecuencia MDF o FSK 1200Hz=1 2200Hz=0 1200bps 2 actualizaciones por segundo Reduce la interferencia Trasmite el dato del sensor por corriente y vía digital el estado, diagnostico y parámetros adicionales. 2 maestros Punto a punto o multipunto Aumenta disponibilidad de la planta Reduce costos mantenimiento Seguridad Intrínseca Número de equipos a conectar Máximo 16 equipos Par trenzado Blindado 24 AWG 1500 metros con cable 24 AWG, hasta 3000 metros con cable 20 AWG Norma Bell 202 www.hartcomm.org Aplicaciones en instrumentación industrial

HART

HART

FIELD BUS       

           

Bus de Campo Fielbus Fundation, principales fabricantes y usuarios. ANSI IEC Interconexión de campo, consola u operador Función de automatización Interoperabilidad de productos 3 capas del modelo OSI: Física, Enlace y Aplicación Programación orientada a objetos Cable: 31.5 kbps Fibra Óptica: 2.5Mbps Radiofrecuencia: HallDuplex, asincrónico, codificación Manchester Cable: 1900m 750m 500m Topología de árbol y punto a punto Terminadores de 100 ohmios Transmisión por corriente o voltaje Seguridad Intrínseca 32 dispositivos Paso de testigo 2 tipos de mensajes: de configuración o diagnostico y de datos Cliente Servidor, Productor Consumidor

SERCOS Sistema de comunicación serial en tiempo real “SErial Real-time COmmunication System”        

VDW-ZVEI Asoc. Alemana de Industria Eléctrica y Electrónica en 1987 IEC 61491 en 1995 Comunicación entre dispositivos de movimiento, controles industriales, dispositivos I/O Interfaz digital abierta Alta velocidad de transferencia Fibra Óptica VERSIONES SERCOS I 2 y 4 Mbps 62,5us anillo 1991 SERCOS II 2, 4, 6, 8, 16 Mbp 1999 SERCOS III Ethernet CARACTERISTICAS  Comunicación libre de colisiones a través de tiempo de ranura para sincronización  Hasta 70 ejes de movimiento cada 250us  Protocolo altamente eficiente  Fácil configuración, operación y mantenimiento  Fácil comunicación entre controladores y periféricos  Reduce costos e inmune al ruido  Hasta 511 dispositivos en red maestro esclavo  Detección de desconexión de dispositivos en ps  Conexión en caliente  Requiere dirección MAC y SERCOS III de 1 a 511  Topología lineal y anillo

SERIPLEX Creado por APC(Automated Procces Control) 1987 para aplicaciones de control industrial en Missisipi. Manejado por un Chip ASIC (aplication specific integrated circuit) 5 cables R-N Alimentación Az/V clock B Datos Comunicación sincrónica de 0 a 12v 255 E/S Conexiones ASIC O SERIPLEX ASIC Maestro esclavo o punto a punto Distancia 1524 metros Equipos analógicos y digitales Costo de instalación económico Transmisión de señales analógicas y digitales en tiempo real Dispositivos 700 digitales o 480 análogos Fácil detección de errores Múltiples tecnologías

ARCNET ARCNET Alliance Research Centre Network Creado por Stanford Microsystem y desarrollado por Data Point Company en 1977 Similar propósito de ethernet Surge como una variación de la topología de anillos y estrella mejorando sus limitaciones por la creación de series de redes estrella (topología mixta) Maneja paso de testigo Conocido como arreglo de redes estrella Actualmente poco utilizado Uso de concentradores como amplificadores de señal Tarjetas de interface de conexión para hasta 128 dispositivos en red por cada servidor Distancias de hasta 1200m EST 610 BUS 305 PT 244 Cable de red, coaxial RG 62 o 59, par trenzado RJ 11 o 45, etc. Sistemas Descentralizados Orientado a la informática Utilizado para redes NOVEL Actualmente ya no se utiliza VENTAJAS Distancias de conexión, bajo costo, facilidad de conexión

GENIUS I/O Introducido en 1985 por GE FANUC Automation I/O distribuidas, para industria alimenticia, farmacéutica, petroquímica y manipulación de materiales. Inmune a las interferencias Soportado por HMI, variadores, etc Sistema determinístico Baja capacidad de diagnostico Red local de alta velocidad Cable par trenzado apantallado Distancia 2.2Km, velocidad de 38.4 kbps y 16 dispositivos Distancia 1.3Km, velocidad de 76.8 kbps y 32 dispositivos Distancia 1.1Km, velocidad de 153.6 kbps y 32 dispositivos Terminadores de 75 a 150 ohmios en ambos extremos del cable Token Bus, topologia bus www.ge_ip.com

WORLDFIP FIP Factory(o Field) Instrumentation Protocol 1993 por HoneyWell, Allen Bradley CECELEC, Telemecanique entre otras. Para enlace y conexiones entre nivel de E/S(Sensores y Actuadores) y nivel de Célula (PLC) Velocidad Máxima 2.5Mbps en par trenzado y 5Mbps en fibra óptica Productor consumidor Tamaño max de paquete 64Kbytes Distancia 30Km Competencia de Profibus por cumplir normas europeas Norma EN50710 Trama 2 Inicio+1Ctrl+2Id+2Verif+1Fin Tipos de datos: Cíclicos, por eventos, mensajería Comunicación descentralizada Sincronismo en datos de E/S Requiere terminadores de 150 ohmios Uso de protocolo único y sencillo

CONTROLNET   

   

   

 

2008 paso a administración de ODVA Conector BNC Soporte para buses redundantes Altamente determinística Código Manchester Medio Robusto y mantenimiento meticuloso 99 nodos Acceso a red desde cualquier nodo para programación Reemplazo de i/o remotas, compatibilidad con devicenet Opción de uso de fibra óptica Uso de repetidores Admisión de múltiples redes controlnet Seguridad Intrínseca