Interbus

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Trabajo sobre el bus de campo interbus

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  • Muito bom trabalho. Foi muito útil na minha apresentação sobre Sistema Interbus para o trabalho de conclusão da matéria de Instrumentação Eletrônica. Agradeço muito por ter disponibilizado seu trabalho sobre Interbus na rede professor Jorge.
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Interbus

  1. 1. Bus de campo industrial: INTERBUS ˜ Jorge Munoz Rodenas ´ ´ Universidad Miguel Hernandez. Sistemas Informaticos Industriales. ´ (Pulse CTRL+L para activar presentacion) Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 1/30 ˜ ´ ´ ı
  2. 2. Indice Introducción Buses de campo Ventajas de los buses de campo Buses de campo existentes Bus INTERBUS Características Elementos. Capa física Capa de enlace Capa de aplicación Operación y mantenimiento Ethernet e Interbus Aplicaciones Bibliografía Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 2/30 ˜ ´ ´ ı
  3. 3. Introducción a los buses de campo Un bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales Sustituye las conexiones punto a pun- to entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicio- nal bucle de corriente de 4-20mA. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 3/30 ˜ ´ ´ ı
  4. 4. Introducción a los buses de campo Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad (“inteligencia”) de proceso con un costo bajo. Cada uno de estos elementos ejecuta funciones simples de diagnóstico, control o manteni- miento, así como de comuni- carse bidireccionalmente a tra- vés del bus. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 4/30 ˜ ´ ´ ı
  5. 5. Ventajas de los buses de campo La principal ventaja que ofrecen los buses de campo es la reducción de costos debido a: Ahorro en instalacion: Sólo se requiere un cable para la ´ conexión de diversos nodos Ahorro en mantenimiento: fácil de monitorizar el sistema, aumenta la fiabilidad y la detección de errores. Ahorros derivados de la mejora del funcionamiento del sistema: Flexibilidad en el diseño, la instalacion es facil de ´ ´ ampliar, los dispositivos de campo poseen algoritmos de control propios. Sólo incluyen tres capas: física, enlace y aplicación, y un conjunto de servicios de administración. El usuario sólo se debe preocupar de la capa física y de usuario. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 5/30 ˜ ´ ´ ı
  6. 6. Alta velocidad y baja funcionalidad Diseñados para integrar dispositivos simples como finales de carrera, fotocélulas, relés y actuadores simples, para aplicaciones de tiempo real. Comprenden las capas física y de enlace, es decir, señales físicas y patrones de bits de las tramas. Buses comerciales: CAN: Diseñado originalmente para su aplicación en vehículos. SDS: Bus para la integración de sensores y actuadores, basado en CAN AS-i: Bus serie diseñado por Siemens para la integración de sensores y actuadores. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 6/30 ˜ ´ ´ ı
  7. 7. Alta velocidad y funcionalidad media: Se basan en el diseño de una capa de enlace para el envío eficiente de bloques de datos de tamaño medio, para permitir configuración, calibración o programación del dispositivo. Son capaces de controlar dispositivos de campo complejos. Incluyen la especificación completa de la capa de aplicación, por lo que se dispone de funciones utilizables desde programas basados en PCs para acceder, cambiar y controlar los diversos dispositivos que constituyen el sistema. 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. BitBus: Red desarrollada por INTEL. DIN MessBus: Estándar alemán basado en RS-232. Bus de campo alemán de uso común en aplicaciones InterBus: Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 7/30 medias. ˜ ´ ´ ı
  8. 8. Buses de altas prestaciones I Son capaces de soportar comunicaciones a nivel de todos los niveles de la producción CIM. Algunos presentan problemas debido a la sobrecarga necesaria para alcanzar las características funcionales y de seguridad que se les exigen. La capa de aplicación tiene un gran número de servicios a la capa de usuario, habitualmente un subconjunto del estándar MMS (Manufacturing Message Specification). Entre sus características incluyen: Redes multi-maestro con redundancia. Comunicación maestro-esclavo según el esquema pregunta-respuesta. Recuperación de datos desde el esclavo con un límite máximo de tiempo Capacidad de direccionamiento unicast, multicast y Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 8/30 broadcast. ˜ ´ ´ ı
  9. 9. Buses de altas prestaciones II Entre sus características incluyen: Petición de servicios a los esclavos basada en eventos. Comunicación de variables y bloques de datos orientada a objetos. Descarga y ejecución remota de programas. Altos niveles de seguridad de la red, opcionalmente con procedimientos de autentificación. Conjunto completo de funciones de administración de la red. Buses comerciales: Profibus WorldFIP Fieldbus Foundation Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 9/30 ˜ ´ ´ ı
  10. 10. Buses para áreas de seguridad intrínseca Incluyen modificaciones en la capa física para cumplir con los requisitos específicos de seguridad intrínseca en ambientes con atmósferas explosivas. La seguridad intrínseca es un tipo de protección por la que el componente en cuestión no tiene posibilidad de provocar una explosión en la atmósfera circundante. Un circuito eléctrico o una parte de un circuito tienen seguridad intrínseca, cuando alguna chispa o efecto térmico en este circuito producidos en las condiciones de prueba establecidas por un estándar no puede ocasionar una ignición. Buses comerciales: Profibus PA HART WorldFIP Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 10/30 ˜ ´ ´ ı
  11. 11. INTERBUS. Características generales Protocolo propietario, inicialmente, de la empresa Phoenix Conctact GmbH, aunque posteriormente ha sido abierta su especificación. Normalizado bajo DIN 19258, norma europea EN 50 254. Fue introducido en el año 1984. y Topolog´a en anillo ı comunicación mediante un registro de desplazamiento en cada nodo. Se pueden enlazar buses periféricos al principal. Basado en un esquema maestro-esclavo. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 11/30 ˜ ´ ´ ı
  12. 12. INTERBUS. Características generales Capa física basada en RS-485. Cada dispositivo actúa como repetidor. Así se puede alcanzar una distancia entre nodos de 400 m para 500Kbps y una distancia total de 12 KM. Es posible utilizar también enlaces de fibra óptica. Capa de transporte basada en una trama unica que circula por ´ el anillo (trama de suma) Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 12/30 ˜ ´ ´ ı
  13. 13. INTERBUS. Características generales La información de direccionamiento no se incluye en los mensajes, los datos se hacen circular por la red. Alta eficiencia. Es muy sensible a corte completo de comunicación al abrirse el anillo en cualquiera de los nodos. La estructura en anillo permite una facil localizacion de fallos y ´ ´ ´ diagnostico. Apropiado para comunicación determinista a alta velocidad. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 13/30 ˜ ´ ´ ı
  14. 14. Elementos básicos. Capa Física Tarjeta controladora Bus remoto Módulos terminales de bus Subanillo Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 14/30 ˜ ´ ´ ı
  15. 15. Tarjeta controladora Se corresponde con el maestro. Controla y monitoriza el tráfico de datos. Transfiere los datos de salida con los correspondientes módulos. Recibe los datos de entrada. Se pueden visualizar los da- tos de diagnógstico y error que son transmitidos al host del sistema. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 15/30 ˜ ´ ´ ı
  16. 16. Bus remoto La tarjeta controladora se conecta al bus remoto. Los datos se transmiten físicamente a través de: Cables de cobre (estándar RS-485) Fibra óptica Infrarrojos Puede transportar la alimenta- ción de los módulos I/O y sen- sores, además de las líneas de transmisión de datos Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 16/30 ˜ ´ ´ ı
  17. 17. Módulos terminales de bus Se conectan al bus remoto. Dividen al sistema en segmentos individuales Permiten desconectar ramificaciones del anillo durante la operación. Hacen la función de amplificadores (repetidores) de señal Aislan eléctricamente los seg- mentos del bus. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 17/30 ˜ ´ ´ ı
  18. 18. Subanillos Corresponde a la zona del sistema donde se conectan sensores y actuadores. Respecto a las especificaciones técnicas: Distancia entre dispositivos 2 cm <d<20 m Expansión total de 200 m Limitado a 63 dispositivos De 19.2 V a 30 V Alimentación y datos van por el mismo cable Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 18/30 ˜ ´ ´ ı
  19. 19. Detalles de la capa Física Basado en esquema maestro-esclavo Los bit se transmiten a 500 kbp con método NRZ (non-return-to-zero). Comunicación full-duplex (envío y recepción simultánea). 16 bits por nodo de entrada o salida Los relojes son sincronizados internamente. Rápido: 4096 I/O’s en 7 ms 265 nodos x 16 I/O’s= 4096 puntos digitales o ˜ ´ ´ Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5 Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 19/30 ı
  20. 20. Capa de enlace Garantiza la integridad de los datos y permite el soporte de dos tipos de tramas: datos de procesos y parámetros de identificación. Es determinista: garantiza un tmáx para el transporte de datos. Control de acceso al medio mediante TDMA (acceso múltiple por división de tiempo, elimina colisiones de la transmsión ). El acceso al bus se reali- za usando registros de desplaza- miento sincronizados. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 20/30 ˜ ´ ´ ı
  21. 21. Capa de enlace. Acceso al medio Cada dispositivo tiene reservado un slot de tiempo adecuado para su función dentro del sistema. El tiempo de ciclo es la suma de los tiempos asignados a cada dispositivo. Pueden definirse slots adicionale para la transmisión de bloques de datos en modo de conexión. Se podrán enviar grandes bloques de datos a través de Interbus sin alterar el tiempo de ciclo para los datos de proceso. Todos los elementos insertan sus datos en el bus simultáneamente, así las medidas de los lazos de control serán simultáneas. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 21/30 ˜ ´ ´ ı
  22. 22. Capa de enlace. Datos La trama de datos se forma por concatenación de los datos de cada estación, a través de un registro. Cada dispositivo se une al anillo mediante un registro cuya longitud depende de la cantidad de información a transmitir Los datos llegan al master en función de su posición dentro del anillo. Cada ciclo de transmisión es una se- cuencia de datos que comienzan por la palabra loopback+datos de salida de los dispositivos+CRC (cyclid redun- dancy check) de 32 bits Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 22/30 ˜ ´ ´ ı
  23. 23. Capa de enlace. Identificación Los ciclos de identificación permiten la administracion del bus. ´ Cada dispositivo tiene un código de identificación que indica el tipo de dispositivo de que se trata, y el tamaño de su bloque de datos. La configuración del bus se lleva a cabo por una secuencia de ciclos de identificación. El maestro empieza a leer en orden, la identificación de los dispositivos conectados. En función de estas lecturas se confi- gura la trama que circulará en el ciclo de datos Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 23/30 ˜ ´ ´ ı
  24. 24. Capa de enlace. Conclusión Desde el punto de vista físico INTERBUS funciona según un procedimiento asíncrono de parada y arranque. Se envía una cabecera que contiene información adcional como delimitadores de trama, código de función y tipo de mensaje, junto a 8 bits adicionales. Los momentos de inactividad se ocupan con mesajes de estado. No contienen datos de la capa de enlace y sólo sirven para garantizar una actividad permanente en el medio de transmisión. Si dicha actividad se interrumpe durante más de 20 ms se interpreta como una ca´da del sistema. ı Los dispositivos se desconectan de la red y van a un punto seguro definido con antelación Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 24/30 ˜ ´ ´ ı
  25. 25. Capa de aplicación Implementa en la capa de aplicación un subconjunto de servicios denominados PMS(Peripherals Message Specification) Incluye 25 servicios que permiten la comunicación con dispositivos de proceso inteligentes. Por ejemplo se pueden establecer y monitorizar conexiones, lectura y escritura de parámetros o la ejecución remota de programas. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 25/30 ˜ ´ ´ ı
  26. 26. Interbus y Ethernet A través de una estructura de protocolo híbrido TCP/IP se puede integrar en INTERBUS. Permite tareas de descarga de programas mediante FTP a máquinas o robots. Monitorización a través de web de cualquier proceso. No interviene en tareas directas de control Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 26/30 ˜ ´ ´ ı
  27. 27. Aplicaciones. Industria farmaceútica Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 27/30 ˜ ´ ´ ı
  28. 28. Aplicaciones. Control iluminación Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 28/30 ˜ ´ ´ ı
  29. 29. Aplicaciones. Evolución Interbus Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 29/30 ˜ ´ ´ ı
  30. 30. Fuentes/Bibliografía http://www.interbusclub.com/ http://www.phoenixcontact.es/ http://www.google.es ´ Apuntes de Redes de Comunicacion Industriales, UMH. Jorge Munoz Rodenas. Sistemas Informaticos Industriales.. 5o Ingenier´a Industrial. Universidad Miguel Hernandez– p. 30/30 ˜ ´ ´ ı

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