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CIM 08 - Buses de Campo

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CIM 08 - Buses de Campo

  1. 1. Comunicaciones  en  Fabricación  Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  2. 2. MAP:  Manufacturing  Automation  Protocol  •  Grupo  de  trabajo  creado  en  1980  por  General  Motors   •  Estandarizar  las  redes  de  comunicación  en  sus  fábricas   •  Incluía  a  los  suministradores  computadores  y  equipos  de  control  •  Se  ha  coordinado  con  ISO-­‐OSI  buscando  la  máxima   conformidad   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Especifica  perfiles  (conjuntos  coherentes  de  protocolos  y  opciones   seleccionados  entre  los  múlHples  estándares  ISO-­‐OSI)  que  saHsfacen  los   requerimientos  de  una  cierta  área  de  aplicación,  garanHzando  su   interoperabilidad.    •  UlHma  versión  MAP  3.0,  año  1987   •  Suplementos  en  1991  y  1993  •  Grupo  de  usuarios  de  MAP  y  TOP   •  Incluye  usuarios  finales  y  suministradores    de  equipos  de  fabricación.  
  3. 3. MAP:  Manufacturing  Automation  Protocol  •  Dos  perfiles  MAP  3.0   •  FullMAP  (MAP  completo)   •  Perfil  de  7  capas  conforme  con  OSI   •  MiniMAP   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Perfil  de  3  capas  (Física,  Enlace  de  Datos,  Aplicación)   •  No  conforme  con  OSI   •  Aplicaciones  de  <empo  de  respuesta  crí<co   •  Desarrollo  importante  en  Japón  en  el  proyecto  FAIS      (Factory  Automa,on  Interconnec,on  System)   •  MiniMAP  se  aproxima  a  los  perfiles  de  los  buses  de  campo   como  PROFIBUS,  aunque  con  notables  diferencias  
  4. 4. Per(il  MAP  Completo   Servicios de Gestión FTAM MMS 7 directorio de Red ACSE 6 ISO Presentación - Núcleo 5 ISO Sesión-Núcleo Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática 4 ISO Transporte - Clase IV 3 ISO Red-CLNS LLC - IEEE 802.0 Clase I 2 Token Bus CSMA/CD IEEE 802.4 802.3 Carrierband BroadBand BroadBand Baseband 5 Mbps 10 Mbps 10 Mbps 10 Mbps 1 75 oh. Coax FO 75 oh. Coax FO 75 oh. Coax FO TP
  5. 5. Componentes  de  MAP  3.0  Completo    •  Capa  Física  y  Subcapa  MAC   •  Dos  Hpos  de  redes:  IEEE  802.4  (Token  Bus)  e  IEEE  802.3  (Ethernet)   •  IEEE  802.3  se  añade  como  suplemento  en  1993  debido  a  su  amplia   difusión  en  las  plantas  industriales  de  Europa.  •  Subcapa  LLC   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Clase  de  servicio  III  dentro  de  IEEE  802.2   •  Servicios  de  Tipo  1:  Sin  conexión  y  sin  acuse  de  recibo   •  Servicios  de  Tipo  3:  Sin  conexión  y  con  acuse  de  recibo  •  Capa  de  aplicación   •  MMS:  (Manufacturing  Message  Specifica,on)  comunicación  entre   disposi<vos  de  fabricación  programables  (PLCs,  robots,  CNCs,  etc.)  
  6. 6. Nota  sobre  clases  de  servicio  en  LLC  •  Orientado  a  no  conexión  –  Tipo  1  –  Servicio  de  datagramas  (1980)   •  No  establece  conexión  lógica  entre  las  estaciones   •  Cada  unidad  de  datos  se  envía  de  manera  independiente   •  No  hay  control  de  flujo  ni  de  secuencia  ni  de  errores  en  LLC   •  No  hay  confirmación  de  recepción     •  Estaciones  de  Clase  I  •  Orientado  a  conexión  –  Tipo  2  –  Servicio  de  circuitos  virtuales  (1980)   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Requiere  conexión  previa  al  intercambio,  desconexión  posterior   •  Incluye  control  de  flujo  y  recuperación  de  errores   •  Estaciones  de  Clase  II  •  Orientado  a  no  conexión  y  confirmado  –  Tipo  3  –  Servicio  de  datagramas  asenHdos   (añadida  en  1987)   •  Híbrido  de  las  dos  anteriores   •  No  establece  conexión,  pero  incluye  confirmación  de  cada  unidad  enviada   •  Incluyen  modo  de  operación  <po  1   •  Estaciones  de  Clase  III   •  Enlace  libre  de  errores  sin  la  complejidad  del  Tipo  2,  y  evitando  sobrecarga  en  niveles   superiores  como  en  el  Hpo  1   •  Ej.:  Envío  rápido  de  información  con  constancia  de  llegada  al  lugar  adecuado  (alarma).  
  7. 7. MMS  (Manufacturing  Message  Speci5ication)  •  Comunicación  entre  disposiHvos  inteligentes,  ISO  9506.  •  Maneja  en<dades  conceptuales  (“objetos”)  que  existen  en   un  disposiHvo.  Pueden  ser:  variables,  programas,   mecanismos  de  sincronización,  …   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Define  servicios  de  comunicación  para  manipular  objetos  de   forma  remota.  •  Permite  la  comunicación  sin  computadores  ni  sogware   intermedio  de  disposiHvos  de  campo.   •  Acceder  y  manipular  objetos   •  Respuestas  de  los  disposiHvos  •  Ventajas:  Sistema  de  interconexión  abierto  •  Inconveniente:  Número  máximo  de  equipos  
  8. 8. Per(il  MiniMAP    •  MAP  completo  no  saHsface  las  necesidades  de   comunicación  entre  aplicaciones  de  fabricación  con   <empo  de  respuesta  crí<co    •  Se  eliminan  las  capas  3  a  6  de  MAP  perdiendo  algunas   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática funcionalidades:   •  Tamaño  máximo  de  los  mensajes,  no  se  permite   defragmentación  al  no  haber  capa  de  transporte   •  MiniMAP  debe  limitarse  a  una  única  subred  al  no  haber  capa  de   red   •  Fiabilidad  con  el  servicio  de  Clase  III  en  la  subcapa  LLC  (sin   conexión,  con  acuse  de  recibo)   •  Formatos  de  mensaje  fijos  al  no  haber  capa  de  presentación  
  9. 9.  La  Pirámide  de  Automatización  (niveles  CIM)   Nivel 4: corporativo Estaciones de trabajo, PC Nivel 3: Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática sistema Nivel 2: PLC, PC área y célula Nivel 1: PLC, PC, CNC Campo micros Nivel 0: Actuadores, Dispositivo sensores
  10. 10. Requisitos  de  cada  nivel  Nivel corporativo y de sistema Cantidad de Tiempo de Frecuencia de datos respuesta transmisiones Nivel Mbyte Minutos / Días/ horas corporativo y segundos de sistema Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Nivel de Kbyte 100 ms - 1 s Segundos/ célula minutos Nivel de Byte 10 ms - 100 ms Segundos/ campo millisegundos Nivel de Bit Millisegundos Millisegundos dispositivo
  11. 11. Especi(icaciones:  niveles  de  abstracción   Protocolo Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Aumento de detalle en Servicios la especificación / Disminución del grado de abstracción. Arquitectura
  12. 12. Introducción  a  los  buses  de   campo  —  La  necesidad  de  hacer  el  problema  de  automa<zación  más  asequible  da   lugar  a  que  ésta  se  plantee  por  zonas;  siendo  controlada  cada  una  de  las   mismas  de  forma  independiente  por  un  equipo  informáHco  específico   (un  microprocesador,  un  microcontrolador  o  un  autómata)  —  Sin  embargo  esta  división  por  zonas  Hene  el  grave  inconveniente  de   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática dificultar  la  coordinación  del  conjunto.    —  Con  objeto  de  subsanar  esta  limitación  las  redes  de  comunicación  han   acabado  por  entrar  en  las  fábricas;  permiHendo  la  integración  total  de   las  diferentes  partes  de  las  instalaciones  industriales  —  Las  redes  locales  más  uHlizadas  en  la  industria  se  pueden  analizar   dividiéndolas  en  dos  grandes  bloques:     1.  Las  redes  de  propósito  general  que  pueden  ser  uHlizadas  en  este  Hpo  de   entornos   2.  Los  buses  de  campo  y  las  redes  uHlizadas  a  bajo  nivel  
  13. 13. Introducción  a  los  buses  de  campo   Control de Bus de proceso campo Bus de Tipo de dispositivo •  Fieldbus control •  WorldFIP •  Profibus PA Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  CAN •  ControlNet Buses de •  DeviceNet Sensor •  LonWorks •  Profibus DP Control •  AS-i •  Interbus Lógico •  LonWorks •  Seriplex Dispositivos simples Dispositivos potentes Prestaciones / Coste Diferentes  posibilidades  de  conexionado  en  campo.  
  14. 14. Introducción  a  los  buses  de  campo   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Conexionado en campo.
  15. 15. Características  de  los  buses  de  campo  •  Medio  msico  •  Topología  •  Tipo  de  transmisión  •  Método  de  acceso  al  medio   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Velocidad  de  transferencia  •  Distancias  medias  •  Número  de  equipos  de  proceso  conectables  
  16. 16. Características  de  los  buses  de  campo  •  Restricciones  del  entorno   •  Alimentación  de  los  equipos  conectados   •  Número  de  sensores  y  actuadores   •  Distancias   •  Perturbaciones  electromagnéHcas   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Elementos  móviles   •  Estanqueidad   •  Entorno  hosHl  (sal,  agua,  ácido,  …)   •  Entorno  explosivo  
  17. 17. Características  de  los  buses  de  campo  •  Restricciones  de  <empo   •  Tiempo  máximo  de  respuesta,  en  función  del  número  de  E/S   •  Datos  necesarios  para  la  aplicación  (velocidad  de  transferencia)   •  DeterminísHco:  Hempo  máximo  de  respuesta  conocido   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  18. 18. Buses  de  campo  •  Modbus  •  WorldFip  •  Interbus  (Phoenix-­‐Contact)  •  CAN   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  DeviceNet  (Allen  Bradley)  •  LonWorks  •  FoundaHon  Fielbus  •  AS-­‐Interface  •  Profibus  (Siemens)  •  FIPIO  (Telemecánica)  
  19. 19. Situación  actual  de  los  buses  de  campo   Sector   Principales  buses  de  campo   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Fab.  Automóviles  y   CAN,  DeviceNet,  Interbus-­‐S,  AS-­‐I   maquinaria   Plantas  de  proceso   FoundaHon  Fieldbus,  Modbus,  WorldFIP,  Profibus   DomóHca   LonWorks  
  20. 20. Ejemplos  de  redes  industriales  •  Bus  de  campo  (célula):     •  Modbus,  FoundaHon  Fielbus,  Profibus,  WorldFIP  •  Bus  de  campo  (disposiHvo):   •  DeviceNet,  Profibus,  Interbus-­‐S,  WorldFIP  •  Bus  sensor/actuador:   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  AS-­‐interface,  CAN,  LonWorks  
  21. 21. MODBUS  (I)  —  Diseñado  por  MODICON  INC.    —  Aparece  para  facilitar  la  conexión  de  forma  distribuida  de   PLCs.  —  Usado  principalmente  en  América   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática—  CaracterísHcas   ¡ Medio  msico  de  conexión:     ÷  RS-­‐485,    RS-­‐422  o  fibra  ópHca   ¡ Velocidad  de  transmisión:  75  a  19,2  Kbps   ¡ Distancia:    hasta  1200  m  sin  repeHdores   ¡ Un  maestro  y  hasta  247  esclavos   ¡ Topología:  bus  lineal   ¡ Interconecta  disposiHvos  de  campo:    PLCs   ¡ Protocolo  de  comunicaciones  maestro-­‐esclavo  
  22. 22. MODBUS  (II):Método  de  acceso  al  medio  Pregunta/Respuesta   Maestro Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática .... EsclavosDifusión   Maestro .... Esclavos
  23. 23. MODBUS  (III)  •  Sólo  el  maestro  puede  iniciar  la  comunicación  •  La  comunicación  se  estructura  en    transacciones:   •  Pregunta/respuesta   •  Mensaje  difundido  •  El  protocolo  fija  algunas  caracterísHcas:   •  la  forma  del  mensaje   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  secuencia  de  mensajes   •  gesHón  de  errores   •  funciones  a  realizar  •  Otras  caracterísHcas  son  seleccionables  por  el  usuario:   •  Medio  de  transmisión   •  Velocidad   •  Paridad   •  Número  de  bits  de  parada   •  Modo  de  transmisión  de  cada  estación  
  24. 24. MODBUS    (IV):  Trama  de  mensaje  •  Mensaje  dentro  de  un  sobre:   •  dirección  del  receptor   •  función  a  realizar   •  datos   •  código  de  comprobación  de  errores   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Respuesta  devuelta  en  el  mismo  sobre   Número Código CRC Subfunciones - datos esclavo operación 16 bits
  25. 25. WorldFiP:  World  Factory  Instrumentation  Protocol  —  Impulsado  por  fabricantes  franceses  —  Recogido  en  la  norma  del  CENELEC  EN  50170  vol.  3  —  Capa  msica  según  la  norma  IEC  1158-­‐2  —  Diseñado  para  establecer  comunicaciones  entre  el  nivel  de  sensores/actuadores   y  el  nivel  de  unidades  de  proceso  (PLC,  controladores,  …)   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática—  Medio  msico  de  conexión:     ¡  par  trenzado  apantallado  —  Velocidad  de  transmisión:  31,5  Kbit/s  a  5  Mbit/s  —  Distancia  segmento:    hasta  1900  m    —  Nodos  por  segmento:  32  —  Topología:  bus  lineal  —  Acceso  al  bus:   ¡  Centralizado  (árbitro  de  bus)  
  26. 26. DeviceNet  •  Impulsado  por  Allen  Bradley  (Rockwell)  (1994).  Actualmente  responsabilidad  del   ODVA  (Open  DeviceNet  Vendors  Associa,on).  •  Recogido  en  la  norma  ISO  11898  y  11519  (basado  en  CAN).  Estándar  EN  50323-­‐2.  •  Mismo  cable  para  alimentación  y  datos  •  Longitud  máxima  de  datos  por  trama  de  8  octetos   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Inserción  de  elementos  en  caliente  •  Medio  msico  de  conexión:     •  par  trenzado  •  Velocidad  de  transmisión:  125,  250,  500  Kbit/s  •  Distancia  segmento:    hasta  500,  250,  100  m    •  Nodos  por  segmento:  64  •  Topología:  bus  lineal  con  derivaciones  de  hasta  6m.  •  Acceso  al  bus:   •  CSMA/CD  
  27. 27. LonWorks:  Local  Operating  Network  •  Fuertemente  asentado  en  EE.UU.,  introduciéndose  en  Japón.  •  GesHón  técnica  de  edificios  (domó<ca).  •  Basado  en  control  distribuido.  •  Extremada  facilidad  de  uHlización.  •  Motorola  es  el  principal  proveedor  de  circuitos  integrados  de  interfase.  •  Modelo  OSI  completo.   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Medio  msico  de  conexión:     •  par  trenzado,  fibra  ópHca,  red  eléctrica,  coaxial,  radio,  infrarrojos  •  Velocidad  de  transmisión:  78  Kbit/s  a  1,25  Mbit/s  •  Distancia  segmento:    2700-­‐130  m    •  Nodos  por  segmento:  64  •  Topología:  bus,  anillo,  libre  •  Acceso  al  bus:   •  PredicHve  p-­‐persistent  CSMA  
  28. 28. LonWorks:  Local  Operating  Network   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  29. 29. Foundation  Fieldbus  (I)  —  Usa  2  capas  _sicas,  en  función  de  las  necesidades   ¡ H1:    según  la  norma  IEC  61158   ¡  31.25  kbit/s,  generalmente  conectando  disposiHvos  de  campo   ¡  Comunicación  y  alimentación  sobre  par  trenzado   ¡ HSE  (High  Speed  Ethernet):  10  ó  100  Mbit/s   ¡  Actualmente  no  soporta  alimentación  en  el  cable,  pero  se  trabaja  en  ello   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática—  Alimentación  disponible  en  el  bus  (H1)  —  Capa  de  usuario:  define  una  interfase  a  través  de  un  conjunto  de   bloques  (AI,  AO,  DI,  DO,  PD,  PID,…)   —  FoundaHon  Fieldbus  define  un  set  de  bloques  funcionales  básicos  y  avanzados,  el  fabricante   decide  cuantos  incluir.  —  DisposiHvos   ¡ Enlace  maestro:  capaz  de  controlar  la  comunicación   ¡ DisposiHvo  básico   ¡ Puente:  conexión  H1-­‐HSE  
  30. 30. Foundation  Fieldbus  (II)  •  Medio  msico  de  conexión:     •  par  trenzado  apantallado  •  Velocidad  de  transmisión:  31,5  Kbit/s  a  5  Mbit/s  •  Distancia  segmento:    hasta  1900  m     Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Nodos  por  segmento:  32  •  Topología:  bus  lineal  •  Acceso  al  bus:   •  Centralizado  (árbitro  de  bus)  
  31. 31. Foundation  Fieldbus  (III):  Bloques   Basic Specified Continuous Blocks Analog Input AI Reads analog input Analog Output AO Sends analog output Bias Gain B Scaling Control Selector CS Override control Manual Loader ML Manual Control PID Control PID PID Control PD Control PD PD only control Ratio Control RA Ratio Control Basic Specified Discrete Blocks Discrete Input DI Reads discrete input Discrete Output DO Sends discrete output
  32. 32. Foundation  Fieldbus  (IV)  Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  33. 33. Interbus-­‐S  (I)  •  Impulsado  por  Phoenix  Contact  (Alemania),  recogido   en  la  norma  DIN  E19258  y  EN  50254.  •  Bus  serie  conecta  módulos  E/S  distribuidas  y   disposiHvos  de  automaHzación.   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Maestro/esclavo  •  Longitud  de  mensaje  fija.  •  Longitud  total  13  Km  •  Aplicaciones:  sensor/actuador,  sistemas  de   producción,  ...  
  34. 34. Interbus-­‐S  (II)  •  Medio  msico  de  conexión:     •  par  trenzado  •  Velocidad  de  transmisión:  500  Kbit/s    •  Distancia  segmento:    hasta  400  m     Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Nodos  por  segmento:  256  •  Topología:  anillo  controlado  por  disposi<vo  central   o  tarjeta  de  control.  •  Acceso  al  bus:   •  Paso  de  tes<go  
  35. 35. Bitbus  (I)  —  El  Bitbus  es  un  producto  Intel  y  fue  especificado  en  1984.  Se  desarrolló  para   garanHzar  el  intercambio  de  datos  entre  PCs  y  ordenadores  industriales  —  Este  sistema  de  bus  Hene  una  estructura  maestro/esclavo,  que  soporta  tanto   una  topología  de  bus  como  de  árbol  (con  repeHdores).  Otras  caracterísHcas:   ¡  Permite  comunicar  un  maestro  y  27  esclavos   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática ¡  Se  puede  alcanzar  una  velocidad  de  transferencia  de  62,5  Kbit/s  con  una  longitud  de  línea   de  1,2  km   ¡  Cuando  la  longitud  se  reduce  a  300  m,  la  velocidad  de  transferencia  puede  aumentar  a   375  Kbit/s   ¡  Los  datos  pueden  ser  transmiHdos  sobre  cable  de  par  trenzado  o  fibra  óp<ca   ¡  Se  accede  al  bus  por  elección  ("polling")   ¡  Son  necesarios  un  par  de  cables  adicionales  si  se  uHlizan  repeHdores   ¡  Pueden  ser  implementados  en  topología  mulHcapa  por  conexión  de  una  unidad  maestra  y   una  esclava  a  un  nodo.  
  36. 36. CAN:  Controller  Area  Network  (I)  •  Impulsado  por  Bosch  (Alemania)  y  CiA  (CAN  in  AutomaHon).  Historia  •  Recogido  en  la  norma  ISO  11898/11519  •  Aplicación  en  la  industria  del  automóvil  •  Se  caracteriza  por  su  robustez.   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Medio  msico  de  conexión:     •  par  trenzado  •  Velocidad  de  transmisión:  50  Kbit/s  a  1  Mbit/s  •  Distancia  segmento:    40-­‐  1000  m    •  Nodos  por  segmento:  127-­‐64  •  Topología:  bus  lineal  •  Acceso  al  bus:   •  CSMA/CD  con  arbitraje  de  bit  
  37. 37. CAN:  Controller  Area  Network  (II)  —  Los  vehículos  poseen  canHdad  de  sistemas  electrónicos  de  control  —  Con  sistemas  convencionales  el  intercambio  de  datos  implica  la  necesidad  de   líneas  de  señal  dedicadas.  Esto  resulta  cada  vez  más  costoso  y  complicado.  —  Bosch  desarrolló  el  "Controller  Area  Network"  (CAN),  estandarizado   internacionalmente  (ISO  11898)   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática ¡  Numerosos  fabricantes  producen  hoy  en  día  chips  con  este  estándar  —  Usando  CAN,  controladores,  sensores  y  actuadores  son  conectados  por  un  bus   serie.  El  bus  consiste  en  un  circuito  simétrico  o  asimétrico  de  dos  cables,  que   pueden  estar  apantallados  o  no   ¡  Detecta  y  corrige  errores  de  transmisión  causados  por  interferencias  electromagnéHcas   ¡  Gran  configulabilidad  del  sistema  global   ¡  Posibilidad  de  centralizar  las  funciones  de  diagnósHco  —  El  uso  de  CAN  en  vehículos  permite  a  cualquier  estación  comunicarse  con   cualquier  otra  sin  que  suponga  gran  carga  adicional  para  el  controlador.  
  38. 38. CAN:  Controller  Area  Network  (III)   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  39. 39. CAN:  Controller  Area  Network  (IV)  —  Los  principios  del  intercambio  de  datos  son:   ¡  Cuando  los  datos  son  transmiHdos  por  CAN  no  se  direcciona  ninguna  estación,  sino  que  el   contenido  del  mensaje  (por  ej:  rpm  o  temperatura  del  motor)  es  designado  por  un   iden<ficador  que  es  único  en  la  red   ¡  El  iden<ficador  define,  no  solo  el  contenido,  sino  la  prioridad  del  mensaje.  Esto  es   importante  a  la  hora  de  reparHr  el  acceso  al  bus  entre  varias  estaciones  que  intentan   uHlizarlo  al  mismo  Hempo   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática—  Si  la  CPU  de  un  sistema  desea  enviar  un  mensaje  a  una  o  más  estaciones:   ¡  Pasa  el  dato  a  ser  transmi<do  junto  con  su  iden<ficador  al  chip  CAN  correspondiente   ("Make  Ready")   ¡  A  parHr  de  ahí  es  este  chip  el  que  se  encarga  de  construir  y  transmi<r  el  mensaje   ¡  Tan  pronto  como  el  chip  CAN  recibe  la  asignación  del  bus  ("Send  Menssage")  todas  las   otras  estaciones  de  la  red  CAN  se  convierten  en  receptores  de  este  mensaje  ("Receive   Message")   ¡  Cada  estación  de  la  red  CAN  que  ha  recibido  el  mensaje  correctamente,  lleva  a  cabo  un  test   de  aceptación  para  ver  si  el  dato  recibido  es  relevante  para  esa  estación  ("Select")   ¡  Si  los  datos  son  relevantes  para  una  estación  en  concreto,  éstos  son  procesados  ("Accept"),   de  lo  contrario  son  ignorados.  
  40. 40. CAN:  Controller  Area  Network  (V)  —  Como  resultado  del  esquema  de  direccionamiento  orientado-­‐al-­‐ contenido  se  consigue  un  alto  grado  de  flexibilidad  en  la  configuración   del  sistema  —  Es  muy  fácil  añadir  estaciones  a  una  red  CAN  existente,  sin  necesidad   de  ninguna  modificación  hardware  o  sogware  en  las  estaciones   existentes;  a  condición  de  que  las  nuevas  estaciones  sean  puramente   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática receptoras  —  Gracias  a  que  el  protocolo  de  transmisión  de  datos  no  requiere  la   dirección  msica  de  desHno  de  los  componentes  individuales,  el  sistema   es  capaz  de  soportar  el  concepto  de  electrónica  modular  a  la  vez  que   permite  la  recepción  múlHple  (broadcast,  mulHcast);  así  como  la   sincronización  de  procesos  distribuidos  —  De  esta  forma  las  medidas  que  son  necesarias  como  información  para   varios  controladores  pueden  ser  transmi<das  vía  red  y  así  es   innecesario  que  cada  controlador  tenga  su  propio  sensor.    
  41. 41. AS-­‐Interface  (I)  •  IniciaHva  europea.  •   Subbus  de  muy  bajo  coste,  bus  de  transductores.  •   Reduce  problemas  de  conexionado,  diagnósHcos  a  nivel  de   disposiHvo.  •   Pasarelas  de  interfase  con  Profibus,  DeviceNet,  CAN,  Interbus-­‐S  y   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática WorldFIP.  
  42. 42. AS-­‐Interface  (II)  •  AS-­‐Interface  en  la  jerarquía  de  automaHzación   •  Complemento  para  todos  los  sistemas  de  campo   Nivel de control Maestro Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Nivel de campo: CAN DeviceNet FIP Interbus Profibus etc. Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Esclavo Sensores y actuadores
  43. 43. AS-­‐Interface  (III).  La  variante  de   instalación   M1 M2 M3 C1 C2 Maestro C3 Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática C4con  mazo  de  cables   con  AS-­‐Interface   •  Menos  espacio   •  Menos  material   •  Más  claridad  organizaHva      
  44. 44. AS-­‐Interface  (IV).  Conexionado  —  Cable  plano  codificado  protegido   contra  polaridad  incorrecta     ¡  IdénHca  tecnología  para  transmisión  a  través  de   Cable plano protegido contra polaridad incorrecta AS-­‐Interface  y  para  alimentación  auxiliar   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática—   Técnica  de  penetración   ¡  contactado  seguro  y  sencillo   ¡  grado  de  protección  elevado  IP67,  incluso   después  de  reHrar  la  conexión  —  Conexión  sencilla  y  directa  de   sensores/actuadores  o  módulos   Cuchillas de Electromecánica penetración AS-Interface
  45. 45. AS-­‐Interface  (V).  Comunicación   Controlador Maestro Llamadas a maestro: Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Slave 1 Slave 2 Slav e 31 Slav e 1 Slave 1 Sl ave 2 Slave 31 Sla ve 1 Respuestas de esclavo:Para el usuario: sin programación; sin configuración - ¡¡basta con la dirección!!
  46. 46. AS-­‐Interface  (VI):  Principales  datos  •  Principio  maestro-­‐esclavo   •  Cable  bifilar  sin  apantallar  •  Hasta  31  esclavos  acoplados  a   •  Información  y  alimentación   un  mismo  cable   eléctrica  a  través  de  un  mismo  •  Hasta  4  entradas  +4  salidas  por     cable   esclavo  (hasta  248  entradas  y   •  Longitud  de  cable  100  m  (300  m   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática salidas  binarias  por  cada  red)   con  repeHdores/prolongadores)    •  Además  4  bits  de  parámetros   •  Estructura  de  árbol  libre  de  la  •  Son  posibles  E/S  analógicas   red  •  Configuración  electrónica  de  la     •  Grado  de  protección  hasta  IP67   dirección  a  través  del     •  Tiempo  de  ciclo  <  5  ms   acoplamiento  a  bus   •  Protección  contra  errores  muy   eficaz  
  47. 47. AS-­‐Interface  (VII):  Elevada  inmunidad  a  interferencias   •  Cada  telegrama  de  AS-­‐Interface  se  supervisa  en  el  receptor  en   lo  que  respecta  al  bit  de  paridad  y  a  diversas  otras   magnitudes  independientes.   •  Queda  garanHzada  una  seguridad  extremadamente  elevada   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática en  la  detección  de  errores  que  aparecen  una  sola  vez  y   múlHples  veces.   •  Una  repeHción  de  telegrama  requiere  150  µs  y  se  incluye  en  el   Hempo  de  ciclo  de  5  ms.   •  La  uHlización  del  AS-­‐Interface  en  entornos  con  fuertes   interferencias  (p.ej.,  en  sistemas  de  soldadura,  converHdores   de  frecuencia)  puede  hacerse  sin  problemas.  
  48. 48. ¿Qué  se  puede  ahorrar  con  el  AS-­‐Interface?  (VIII)   Hardware   Esfuerzos/costes  •  Tarjetas  E/S  en  el  PLC,  PC   •  Tiempo  de  instalación  más  corto    •  Armario  eléctrico  más  pequeño   •  Tiempo  de  inspección  más  corto  •  Prensaestopas  PG   •  Puesta  en  servicio  más  rápida   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Conectores  múlHples   •  Menos  Hempo  para  la  elaboración  •  Canales  de  cables,  traviesas   de  esquemas  •  Anillos  rozantes/cables  arrastrables   •  Menos  esfuerzos  para  idenHficación  •  Cajas  de  bornes   de  cables  y  bornes  •  Bornes  de  organización     •  Documentación  más  sencilla  •  Cables/cableado   •  DiagnósHco  más  rápido   •  Tiempos  de  mantenimiento  más   cortos  
  49. 49. El  bene(icio  adicional  gracias  a  AS-­‐Interface  (IX)  •  Prevención  de  errores  de  cableado  •  Ampliación  sin  modificación  del  armario  eléctrico  •  Ampliación  en  cualquier  punto  de  la  red  •  Instalación,  en  parte,  posible  por  personas  sin   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática conocimientos  eléctricos  •  Preelaboración  de  la  instalación  en  fábrica  en  vez  de  en  el   lugar  de  obra   ¡Inicio avanzado de la producción, menos capital muerto!
  50. 50. AS-­‐Interface  (X)  Aplicaciones  •  Sistema  de  bajo  coste  •  Sistema  de  que  funcione  de  manera  fiable  y  segura   incluso  en  las  condiciones  más  adversas  •  Sistema  de  que  pueda  trabajar  en  <empo  real   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  Sistema  de  aplicación  universal  •  Sistema  de  instalación  sencilla  y    flexible  •  Sistema  de  ampliación  rápida  y  flexible.  
  51. 51. Pro(ibus  (PROcess  Field  BUS  )  (I)  •  Es  una  red  de  altas  prestaciones  para  niveles  de  campo  y   de  célula  •  Impulsado  por  fabricantes  alemanes  en  1987    •  Desarrollado  por  fabricantes  y  usuarios   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática•  En  1991  estándar  en  Alemania  DIN  19245  •  Norma  europea  EN  50170  en  1996  •  Amplia  implantación  en  el  mercado  europeo:  alrededor   de  1.000.000  nodos  instalados  mundialmente.  41%  del   mercado  de  buses  de  campo  en  Europa,  según  ConsulHc.    
  52. 52. Pro(ibus  (II).  Localización   Nivel 4: Corporativo Ethernet Industrial Estaciones de trabajo, PC Nivel 3: Sistema Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Cell level Nivel 2-A: Área PLC, PC Nivel 2-B: Célula PLC, PC PROFIBUS PLC, PC,CNC Nivel 1: Campo micros Nivel 0: Actuadores, Dispositivo sensores
  53. 53. Pro(ibus  (III).  Características  •  Bus  de  campo  serie  •  Interconecta  disposi<vos  de  campo:  sensores,  actuadores,    PLC,   CN,  etc.  •  Dos  Hpos  de  estaciones:   •  AcHvas  (master)   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática •  Pasivas  (slave)  •  Paso  de  tesHgo  entre  parHcipantes  acHvos  •  Maestro-­‐esclavo  entre  nodos  asociados  
  54. 54. Pro(ibus  (IV):  Método  de  acceso  al  medio   Paso de testigo entre participantes activos Anillo lógico de paso de testigo Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática Ea Ea Ea PROFIBUS Ep Ep Ep Ep Ea Estación activa Maestro-esclavo entre estación activa y sus Ep Estación pasiva pasivos asociados
  55. 55. Pro(ibus  (V):  Método  de  acceso  al  medio   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  56. 56. Pro(ibus  FMS,  DP,  PA  (I)  Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática
  57. 57. Pro(ibus  FMS,  DP,  PA  (II)   PROFIBUS-­‐FMS   PROFIBUS-­‐DP   PROFIBUS-­‐PA  Aplicación   Área  de  célula   Área  de  campo   Área  de  campo  Estándar   EN  50  170   EN  50  170   IEC  1158-­‐2  Disposi<vos  conectables   PLC,  PC,  Disp.  prog   PLC,  PC,  disp.  prog,   PLC,  PC,  disp.  prog,   Automática 09/10. Ing. de Sistemas y Automática disposiHvos  de  campo   disposiHvos  de  campo   analógicos  y  digitales,   analógicos  y  digitales,   controladores,  válvulas,   controladores,  válvulas,   OPs   OPs  T.  reacción   Menos  de  60  ms   1-­‐5  ms   Menos  de  60  ms  Extensión   Sobre  100  km   Sobre  100  km   Máx  1.9  km  Velocidad  transmisión   9.6  kbit/s   9.6  kbit/s   31.25  kbit/  s   12  Mbit/s   12  Mbit/s  

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