Sistemas Automáticos

Tema Buses de Campo

Sistemas de cableadotradicionales

DESVENTAJAS

• Necesarios de 2 a 3 cables por sensor >> 4 a 6 tornillos a apretar

• el Nº de cables crece con el Nº de sensoreshace necesario usar mangueras de colores, abrazaderas, etc.

• Ruidos, especialmente en señales analógicas

• Captadores y accioneadores sólo visibles desde el PLC al que están conectados >> requiere 20% de módulos libres para futuras ampliaciones

• En dispositivos inteligentes requiere mucho cableado (ej: variador de alterna)

• Un solo cable de comunicación (con dos cables internos)• Reduce hasta el 40% el coste de cableado y mantenimiento• Se conecta a sensores, actuadores, disp. inteligentes• Permite elementos

� Digitales (todo/nada)� Analógicos� Módulos inteligentes

- variadores de alterna- PID- controladores de robots- otros PLC- otros PC- etc.

Buses de Campo

Trasiego de información

• El envío de información se hace mediante un protocolo de comunicaciones en pequeños paquetes.• Estos paquetes son generados por funciones específicas.• El bus envía/recibe la información cíclicamente, a intervalos regulares de tiempo• Garantiza un tiempo máximo de envío de datos E/S

Datos de Proceso• influyen directamente sobre el periférico controlado (válvulas, contactores, etc.)

• son sencillos (unos pocos bytes)• permiten un Nº elevado de dispositivos de campo• carácter cíclico, actualizados continuamente (ej: cada 5-10 ms actualiza todos los dispositivos de la red)

• datos E/S se identifican por la dirección del dispositivo• Existe una zona de la CPU actualizada por el autómata (parecido a PAA y PAE)

Parámetros o mensajes• Para ajuste, monitorización, diagnóstico, programación de dispositivos inteligentes

• Bajo demanda (asíncronamente)• Desde decenas de bytes hasta centena de Kb para programas de dispositivos inteligentes

2 tipos de datos:

Sistemas de Comunicación en la Automatización

Bus de campoSólo permiten conexión de captadores y accionadorespudiendo trabajar como sub-bus de los anteriores

• AS-i (consorcio de empresas)

BUS AS-i

Buses de campo y célulaPermiten la conexión de captadores y accionadores, pero también de estaciones

• PROFIBUS (Siemens)• Device Net (Allen Bradley)• FIPIO (Telemecánica)

PROFIBUS

El bus AS-iDescripción

Admite topologías en línea, en anillo, en arbol, etc.

Tiempos de respuesta de 5ms maximo para 31 dispositivos conectados

Admite conexión:• A otros autómatas con módulo maestro• A otros buses (ej: profibus) mediante módulos pasarela

Es un bus para sensores y accionadores tipo todo/nada

Logotipo

Módulo de Entradas Digitales

Cable de datos (bus)

Cable auxiliarde potencia

Es un bus para sensores y accionadores tipo todo/nada

El bus AS-iDispositivos

El bus AS-iMaestroEl bus AS-i se gestiona a través de un equipo maestro

Módulo Maestro AS-ipara S7-200

Funciones:• Lectura y escritura de E/S• Modificación de los parámetros de los esclavos• Test del bus• Comprobación de los esclavos presentes

El bus AS-iCable de conexiónPuede conectarse al resto de los elementosmediante un cable con las siguientes características:

• Plano• Formado por dos cables internos• cuyo perfil sirve de guía de posicionamiento y conexionado• recubrimiento autocicatrizante• con guía de posicionamiento

ElectromecánicaAS-Interface

Cuchillas de penetración

Cable plano protegido contrapolaridad incorrecta

Cable de alimentación negroAlgunos dispositivos requieren un cable auxiliar específico para alimentación que suele ser de color negro

Módulo de Entradas Digitales

Cable de datos (bus)

Cable auxiliarde potencia

…conectado a equipos esclavos, dotados cada uno de uno o varios accionadores o sensores de tipo digital

El bus AS-iSensores y Actuadores

• Admite hasta 31 esclavos

• Dos tipos:• Comunicantes: sensores o actuadores que disponen de un integrado ASIC para gestionar la comunicación• No comunicantes: interfaz de conexión al bus de periféricos estándar

• Perfil de los equipos esclavos:• Llevan un código identificador (Id.code)• y una configuración (I/O code)

El bus AS-iTerminal de direccionamiento

Permite configurar la dirección que tienen en el bus los captadores y accionadores comunicantesasignándoles un número de esclavo

Módulo Repetidor

El bus AS-iElementos repetidores

La longitud de cable máxima es de 100 metros por cada segmento de bus

Pero admite módulos repetidores que permiten prolongarlo otros 200 metros

El repetidor proporciona aislamiento galvánico entre los dos segmentos que conecta

Profibusintroducción

• Nace de proyecto de investigación (1987-1990) entre ABB, AEG, Bosch, Honeywell y Siemens, entre otros

• Amplia implantación en Europa• Tres tipos:

• DP (Periferia Descentralizada)• tiempos de reacción muy pequeños• transferneica de pequeñas cantidades de datos• Conexión a equipos de campo, accionamientos, paneles de operación, PLC’s y PC’S

• Plug and Play. Eficiente en costo.• FMS (Fieldbus Message Specification)

• Propósito general. Universal. Flexible• Interconexión en red de PLC’s Supervisores de proceso, PC’s etc

• Comunicación orientada a objetos• PA (Automatización de Procesos)

• Orientado a aplicación, más específico• Suministro de energía a través del propio bus• Seguridad intrínseca

Profibusmedio físico

• RS485 par trenzado y apantallado que permite transmisiones de hasta 12 Mbit/s

• Fibra óptica especialmente útil para zonas de elevada interferencia electromagnética

Profibuselementos del bus

Esclavos. Son dispositivos periféricos. Los esclavos son normalmente dispositivos de E/S, válvulas, actuadores y transmisores de señal. No tienen el control de acceso al bus y sólo pueden recibir mensajes o enviar mensajes al maestro cuando son permitidos para ello. Los esclavos también son denominados estaciones pasivas. Por todo lo anterior sólo necesitan una prate del protocolo del bus, siendo su implementación particularmente económica.

Maestros. Son nodos que pueden actuar como maestros del bus tomando enteramente el control. Un maestro puede enviar mensajes sin una petición externa cuando mantiene el control de acceso al bus (la señal). Cuando hay varios maestros suelen pasarse cíclicamente el controlmediante paso de testigoLos maestros también se denominan estaciones activas en el protocolo Profibus

Activo2

Profibustopología típica: en forma de arbol

Pasivo2

Pasivo25

RepetidorActivo1

Pasivo5

Pasivo3

BUSSegmento 1

BUSSegmento 2

El maestro es nudo de partida de su segmento

ProfibusTopología típica: en forma de arbol

Activo

Pasivo Pasivo Pasivo Pasivo

PC de Supervisión(SCADA)

Profibustopología lógica