Interbus
Índice
1.-Método de Acceso al Medio
2.-Diagrama/Topología de cómo funciona
3.-Medios físicos y distancias
4.-Protocolo de comunicación
5.-Identificación de dispositivos o participantes de Interbus
6.-Velocidades de transmisión
7.-Redundancias
8.-Software de Administración
9.-Monitoreo
10.-Respaldos de los participantes Interbus y PLC
11.-Conclucion
12.-Bibliografia
2.-Diagrama/Topología de cómo funciona
3.-Medios físicos y distancias
4.-Protocolo de comunicación
5.-Identificación de dispositivos o participantes de Interbus
6.-Velocidades de transmisión
7.-Redundancias
8.-Software de Administración
9.-Monitoreo
10.-Respaldos de los participantes Interbus y PLC
11.-Conclucion
12.-Bibliografia
INTRODUCCION
INTERBUS
es un bus de campo para la interconexión de sensores y actuadores. Las partes
de claves de INTERBUS han sido estandarizadas en Alemania. INTERBUS se basa en
un esquema maestro-esclavo. El maestro el bus actúa simultáneamente como
interfaz con los niveles superiores de la jerarquía de comunicaciones. La
topología es de anillo, es decir todos los dispositivos están conectados
formando un camino cerrado. El anillo principal es el que parte del maestro,
aunque pueden formarse otros anillos para adaptarse a la estructura particular
de cada sistema.
Ø
1.- MÉTODO DE ACESSO AL MEDIO
El control de acceso al medio se encuentra
dentro del mecanismo TDMA (Time Division Multiple Access), eliminando así la
posibilidad de colisiones. 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 adicionales
para la transmisión de bloques de datos en modo conexión. De esta forma pueden
enviarse grandes bloques de datos a través de interbus, sin alterar el tiempo
de ciclo para los datos de proceso. Otra ventaja importante que incorpora este
tipo de control de acceso al medio, es que todos los elementos insertan sus
datos en el bus simultáneamente lo que garantiza que las mediciones en las que
se basan los bucles de control, fueron realizadas simultáneamente.
Esto es vital, ya elegida una topología hay que
definir como accederá cada nodo a la red. El objetivo es reducir las colisiones
entre los paquetes de datos y reducir el tiempo que tarda un nodo en ganar el
acceso al medio y comenzar a transmitir el paquete, hay que maximizar la
eficiencia de la red y reducir el retardo de acceso al medio. El
direccionamiento de los nodos es otro de los aspectos claves. En una red de
control , la información puede ser originada y/o recibida por cualquier nodo,
la forma de direccionamiento afectará de forma importante a la eficiencia y a
la fiabilidad global de la red.
Ø 2.-
Topología
INTERBUS se basa en un
esquema maestro-esclavo. El maestro de bus actúa simultáneamente como interfaz
con los niveles superiores de la jerarquía de comunicaciones. La topología de
funcionamiento es en anillo, es decir, todos los dispositivos están conectados
formando un camino cerrado aunque el aspecto de cableado sea un bus. El anillo
principal es el que parte del maestro, aunque pueden formarse otros anillos
para adaptarse a la estructura particular de cada sistema. Este tipo de
conexiones se llevan a cabo mediante unos equipos denominados módulos
terminadores de bus.
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 diagnóstico y error
que son transmitidos al host del sistema.
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 alimentación de los módulos I/O y
sensores, además de las líneas de transmisión de datos.
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 segmentos del bus.
Ø
3.- Medios físicos y
distancias
As-i es un bus de campo
desarrollado inicialmente por Siemens, para la interconexión de actuadores y
sensores binarios. Actualmente está recogido por el estándar IEC TG 17B.
A nivel físico, la red puede
adoptar cualquier tipo de topología: estructura en bus, en árbol, en estrella o
en anillo. Permite la interconexión de un máximo de 31 esclavos. La longitud
máxima de cada segmento es de 100 metros. Dispone de repetidores que permiten
la unión de hasta tres segmentos, y de puentes hacía redes Profibus. Como medio
físico de transmisión, emplea un único cable que permite tanto la transmisión
de datos como la alimentación de los dispositivos conectados a la
red. La incorporación o eliminación de elementos de la red no requiere la
modificación del cable.
El cable consta de dos hilos
sin apantallamiento. Para lograr inmunidad al ruido, la transmisión se hace
basándose en una codificación Manchester. La señal con la codificación Manchester
se traduce en pulsos de corriente, que producen pulsos positivos y negativos en
la tensión de alimentación, que indican las transiciones en la señal. A partir
de la detección de dichas transiciones se reconstruye la secuencia de bits
transmitida.
Cada esclavo dispone de hasta
4 entradas/salidas, lo que hace que la red pueda controlar hasta 124 E/S
digitales. La comunicación sigue un esquema maestro-esclavo, en el cual el
maestro interroga a las estaciones enviándoles mensajes (llamados telegramas)
de 14 bits y el esclavo responde con un mensaje de 7 bits. La duración de cada
ciclo pregunta- respuesta es de 150 microsegundos. En cada ciclo de
comunicación se deben consultar todos los esclavos, añadiendo dos ciclos extras
para operaciones de administración del bus (detección de fallos). El resultado
es un tiempo máximo de 5 milisegundos.
Ø
4.- Protocolo de comunicación
El protocolo de transmisión
de INTERBUS se estructura en tres capas que se corresponden con capas del
modelo OSI.
La capa 1 es la capa física.
Especifica aspectos como la velocidad, modos de codificación de la señal
física, etc.
La capa 2 se corresponde con la capa de
enlace. Garantiza la integridad de los datos y permite el soporte de dos tipos
de datos, por una parte los datos correspondientes a procesos cíclicos, y por
otra parte datos que aparecen asincrónicamente. La capa de enlace es
determinista, es decir, garantiza un tiempo máximo para el transporte de datos
entre dispositivos.
La tercera de las capas de
INTERBUS corresponde la capa de aplicación.
En el maestro se ejecuta de
forma cíclica un programa que actualiza continuamente los datos
correspondientes a los distintos procesos conectados a la red, y los deja
accesibles para el sistema de control, de modo que por ejemplo un PLC puede
acceder a ellos de forma sencilla mediante instrucciones de entrada/salida. El
uso de técnicas de acceso directo a memoria evita el uso de servicios que
necesitan grandes bloques de datos, lo que facilita la consecución del tiempo
real. El acceso desde ordenadores se realiza mediante drivers.
INTERBUS implementa
en la capa de aplicación un subconjunto de servicios basados en MMS que se
denomina PMS (Peripherals Message Specification). Incluye unos 25 servicios que
permiten la comunicación con dispositivos de proceso inteligentes. Estos
servicios permiten por ejemplo el establecimiento y monitorización de
conexiones, lectura y escritura de parámetros o la ejecución remota de
programas.
Ø
5.- Identificación de
dispositivos
Interbus es un bus de campo
para la interconexión de sensores y actuadores. Las partes claves de INTERBUS
han sido estandarizadas en Alemania por la DKE (Deutsche
Elektrotechnische Kommission para DIN y VDE). En 1993, se publico la norma DIN
E 19258. Esta norma cubre los protocolos de trasmisión y los servicios que
necesita para la comunicación de datos de proceso. Las especificaciones para la
transmisión de parámetros han sido publicadas en el DIN Report 46 (1995).
Un rasgo distintivo de
INTERBUS es que las líneas de envío y recepción de datos están
contenidas dentro de un mismo cable que une a todos los dispositivos. De esta
forma, el sistema tiene el aspecto físico de un bus o un árbol. Típicamente, la
capa física se basa en el estándar RS-485. Debido a la estructura de anillo y a
que es necesario transportar la masa de las señales lógicas, INTERBUS requiere
un cable de cinco hilos para interconectar dos estaciones. Con velocidades de
transmisión de 500 Kbits, pueden alcanzarse distancias de hasta 400
metros entre dispositivos. Cada dispositivo incorpora una función de
repetidos que permite extender el sistema hasta una longitud total de 13
Km. Para facilitar el funcionamiento de INTERBUS, el número máximo de
estaciones esta limitado a 512.
La estructura punto a punto
de INTERBUS y su división en anillo principal y subanillos es ideal
para la incorporación de distintos medios de transmisión en distintas zonas de
la planta si esto fuese necesario. La estructura de anillo ofrece dos ventajas:
La primera es que permite el envío y recepción simultanea de datos (full
duplex). En segundo lugar, la capacidad de autodiagnóstico del sistema se ve
mejorada, ya que la conexión de cada nodo a la red es activa. INTERBUS permite
la detección preventiva de errores por medio de una evaluación estadística de
la calidad de las transmisiones. La determinación de la frecuencia de los
errores de transmisión permite prever la aparición de fallo en un componente de
la red.
Para facilitar la detección
de errores y la puesta en marcha del sistema, INTERBUS permite la desconexión
transparente de los subanillos conectados al anillo principal. El
direccionamiento se basa en la posición física de cada sistema dentro del
anillo, aunque opcionalmente se dispone de la posibilidad del empleo de
direcciones lógicas para acceder a dispositivos individuales independientemente
de su posición.
Ø
6.- Velocidad de transmisión
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.
Un rasgo distintivo de INTERBUS es que las
líneas de envío y recepción de datos están contenidas dentro de un mismo cable
que une todos los dispositivos. De esta forma, el sistema tiene el aspecto
físico de un bus o un árbol. Típicamente, la capa física se basa en el estándar
RS-485. Debido a la estructura de anillo y que es necesario transportar la masa
delas señales lógicas. INTERBUS requiere un cable de cinco hilos para
interconectar dos estaciones. Con velocidades de transmisión de 500 Kbps.
Pueden alcanzarse distancias de hasta 400m entre dispositivos. Cada dispositivo
incorpora una función de repetidor que permite extender el sistema hasta una
longitud total de 13 Km. Para facilitar el funcionamiento de INTERBUS, el
numero máximo de estaciones esta limitado a 512.
LA estructura punto a punto de INTERBUS y su
división de anillo principal y subanillos para la incorporación de distintos
medios de transmisión de distintas zonas de la planta si esto fuese necesario.
Ø
7.- Redundancias
La redundancia en esta red
industrial no existe ya que la topología con la cual fue creada es de anillo la
cual permite que cuando algún dispositivo falle no afecte a ningún otro
dispositivo y el bus de campo continúe trabajando normalmente.
Ø
8.- Software de
administración
Para la planificación y parametrización de su
sistema de INTERBUS ponemos a su disposición los programas IBS CMD (para
tarjetas de conexión estándar) e IBS PC WORX (para el empleo de controladores
de campo
(FC) y controladores de campo remoto (RFC)).
Así podrá Vd. planificar, programar y visualizar confortablemente todos los
aparatos integrados en el sistema INTERBUS.
IBS CMD sustituye superficies específicas de
fabricante para la configuración, supervisión/monitorización y diagnóstico de
instrumentos de campo.
Las funciones complejas para la aplicación en
órdenes superiores a los aparatos concretos están compiladas de forma clara.
Todos los aparatos pueden ser parametrizados, operados y diagnosticados desde
una estación central.
PC WORX ofrece, además de las funciones del
CMD, una superficie o pantalla de programación conforme a IEC 61131-3 y,
opcionalmente, una visualización del proceso.
IBS CMD está disponible para tarjetas de
conexión INTERBUS de la generación 3 y generación 4, en diferentes versiones.
Puesto que IBS RL
SYS PRO UM SP sólo es aplicable con una
microprogramación a partir de la versión 4.4x, se tomará aquí en consideración
sólo la generación 4.
PC WORX presupone que se usan determinadas
tarjetas de conexión de la generación 4 (FC, controlador de campo / RFC,
controlador de campo remoto). FC (controlador de campo) / RFC (controlador de
campo remoto) sólo pueden ser configurados y parametrizados con PC WORX. Los
programas discurren por completo en el FC (controlador de campo) / RFC
(controlador de campo remoto), de manera que el PC host queda libre para tareas
de mando y visualización.
Ø
9.- Monitoreo
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.
Ø 10.-Respaldos
de los participantes Interbus y PLC:
(Backup)
PLC-5 (1785-BCM)
El
módulo de copia de seguridad backup proporciona una copia de seguridad. Un
controlador valida la información de control critica con el controlador
primario. Estos controladores consumen información de entradas y se hacen
conexiones de salidas, pero sólo el controlador primario controla las salidas,
si el controlador primario se desactiva el controlador secundario establece el
control de las salidas.
Ø
11.- Conclusión:
Este pequeño informe nos
ayuda a conocer como es que trabaja la red industrial interbus” nos muestra sus
velocidades , topología , protocolos y medios físicos con los que fue diseñado.
Nos da a conocer la
importancia que tiene en el área industrial para la optimización de ciertos
procesos productivos. Al mismo tiempo nos da una visión mas extensa del
concepto en redes industriales y que como tal no es la única que existe pero si
una de las mas importantes en su momento ya que fue de gran ayuda en el área
industrial.
Ø
12.- Bibliografía
Eric Osorio
