domingo, 30 de agosto de 2015

Redes industriales: INTERBUS


Uno de los sistemas de bus de campo más extendidos del mundo es INTERBUS. Asume dos funciones en la técnica de automatización. Por un lado, INTERBUS transmite datos entre el PLC el software o, por ejemplo, controles de robots. Por el otro lado, el sistema conecta actuadores, sensores, paneles de mando y accionamientos en el campo.

El sistema abierto de bus de campo INTERBUS conecta toda la periferia de procesos con todos los mandos convencionales. A través del cable bus serial se conectan en red los sensores y actuadores, se controlan máquinas y partes de instalaciones y se enlaza con sistemas jerárquicamente superiores. Para la implementación de interfaces esclavo-maestro INTERBUS.

 Características generales
·        Es un bus de serie diseñado para transmitir datos entre diferentes tipos de dispositivos de control y unidades de E/S  (entrada/salida). Cada dispositivo amplifica la señal de entrada y la envía a través del enlace al siguiente, solo puede existir un “Maestro INTERBUS” por cada red.
·     Cada dispositivo de la red intercambia datos con el maestro a través de sus registros de datos internos, que forman parte del registro de desplazamiento global que forma la red completa.
·      Este tipo de bus puede transmitir una serie síncrona a 500Kbps y alcanzar una distancia entre nodos de 400m.
·      Cable serial para dar de alta, permite conectar directamente nuestro ordenador con la tarjeta controladora (9 pines), permite dar de alta mis dispositivos.

·       Éste tipo de bus tiene dos tipos de conexiones; M12 (5 pines) y rápida (fibra óptica) 
·
Método de acceso al medio

El bus de campo sustituye a la conexión de cables en paralelo con un único cable de bus y conecta todos los niveles, desde el campo hasta el nivel de control.
Sin importar el tipo de dispositivo de automatización utilizado, por ejemplo, controladores lógicos programables (PLC) de diferentes fabricantes o sistemas de control PCbased, las redes medianas de transmisión del bus de campo todos los componentes.
Ellos pueden ser distribuidos en cualquier lugar en el campo y están todos conectados localmente.
Esto proporciona una red de comunicación de gran alcance para los conceptos de racionalización de hoy.
Hay numerosas ventajas a un sistema de bus de campo en comparación con paralelo

La cantidad reducida de cableado ahorra tiempo durante la planificación e instalación, mientras que el cableado, el terminal bloques, y el gabinete de control dimensiones también se reducen. Autodiagnóstico, que se llevan a cabo por el sistema mediante pantallas de texto sin formato, minimizar los tiempos de parada y mantenimiento veces. Mejora de la fiabilidad y el aumento disponibilidad debido jueguen rutas de señal cortas un papel importante, especialmente para los críticos señales. Hay incluso mayor protección contra fallos para valores analógicos.

Redes Ópticas
En lugar de conducir señales eléctricas, la fibra óptica conduce ondas de luz.   El cable de fibra óptica consta de los siguientes elementos:
·         Núcleo Centro de la fibra y medio por el que se transmiten las señales ópticas (luz). Su diámetro oscila entre 5 y 200 micras.
·         Revestimiento Material óptico que rodea el núcleo y que provoca la reflexión de la luz procedente del núcleo que lo golpea, manteniendo la señal óptica en el núcleo. El revestimiento aumenta el diámetro de la fibra de vidrio hasta un rango comprendido entre 125 y 230 micras.
Conectores 
Los conectores para cable de fibra óptica son muy variados, pero en las redes Industriales se utilizan básicamente los tipos siguientes:
1. SC conector simplex para multimodo, 2 km, o monomodo, 15/40 km
2. LC conector dúplex para monomodo, 15/40 km
3. MTRJ conector dúplex para multimodo, 2 km, o monomodo, 15/40 km
4. ST conector simplex para multimodo, 2 km
5. BFOC se utiliza a veces en la industria para equipos con Fast- Ethernet. 
6. Para Ethernet de 10 Mbit/s se halla estandarizado el conector BFOC,  a partir de
Fast-Ethernet el Dúplex-SC (DSC)


Tipos de Fibra Óptica:
1.    Monomodo (SMF)
Por lo general, está formada por un núcleo de 9 micras de diámetro y, cuando se utiliza con luz de 1300 nm, permite la propagación en un haz de luz simple. La ventaja de este sistema es que los pulsos de luz no se distorsionan debido a que las ondas sigan trayectos distintos a través del núcleo. Se puede utilizar para distancias mucho mayores y con anchos de banda superiores.

2.    Multimodo (MMF)
En la fibra multimodo, el diámetro del núcleo suele ser de 50 o 62,5 micras. La distorsión de los pulsos de luz es mayor, por lo que las distancias de transmisión deben ser mucho más cortas que en el cable de fibra monomodo.
                                                             
La principal ventaja del cable de fibra óptica es que es inmune a las interferencias eléctricas y magnéticas. Por lo tanto, es una solución excelente para los entornos industriales rigurosos, garantiza unas transmisiones seguras y ofrece una capacidad de transmisión muy alta.
  


Las fibras ópticas se fabrican de:

1. Vidrio para grandes distancias o altas velocidades
2. Plástico: barato; sólo para distancias cortas y bajas velocidades
3. Centro de vidrio y camisa de plástico – sólo para buses de campo

Existen 3 tipos de fuentes de luz:
1. LEDs – precio favorable, sólo para fibra Multimodo
2. ELEDs – precio favorable, más barato que los Leds, no se requieren  medidas de protección láser
3. Láser, diodos láser LD

Sus ventajas
·         Instalación y puesta en marcha simples mediante configuración automática de todos los participantes en el circuito
·         Aumento de la disponibilidad de la instalación gracias a un diagnóstico de fallos de gran precisión y comprensible
·         Transmisión de datos fiable gracias a su estructura física
·         Ahorro en espacio: chips de protocolo de mínimo tamaño en la tecnología de bus de campo
·         Alta seguridad en CEM por su transmisión estable de datos
·         Alta eficiencia de protocolo - la información se transmite con pocas cabeceras de protocolo

Componentes INTERBUS
·         RACK UR2. El RACK UR2, interconecta, da soporte y energiza a todos sus slots (área donde se montan algunos elementos de la red). 

·         PS 407 10A. Se coloca en el slot 1 y 2 del RACK. La PS 407 10A, energiza al RACK

·         CPU 416-2. Se coloca en el slot  3. La CPU tiene funcionalidad proxy. A través del programa lógico cargado desde la computadora, recibe, almacena y envía paquetes de datos en la red donde se encuentre conectada. 

·         Tarjeta controladora IBS S7400 DSC/I-T. Se ubica en el slot 6 y 7 del RACK UR2. Ésta funge como herramienta de control y diagnóstico de la red INTERBUS. 

·         Convertidor de Medios IBS OPTOSB-MA/M/L-LK-OPC. Colocado en el puerto X2 de la Tarjeta Controladora. El Convertidor de Medios se encarga de la interoperabilidad entre la fibra óptica y la red de cobre. 

·         Ruggedline. Trabaja según la lógica del programa de Entradas y Salidas de señal.
 
·         Acoplador de bus. Es en el acoplador de bus donde se conecta la fibra óptica y la alimentación del mismo modulo.


·         Power-IN. Se encarga de alimentar a las Entradas o salidas digitales. 


·         Modulo de Entradas Digitales. Modulo donde se conectan las señales de entradas originadas en interruptores de fin de carrera o interruptores de proximidad por ejemplo.
Modulo de Salidas Digitales. Modulo donde se realiza la conexión de actuadores digitales, tales como válvulas electromagnéticas, contactores o dispositivos ópticos de aviso

Topología y Estructura
En términos de la topología, INTERBUS es un sistema de anillo, es decir, todos los dispositivos están integrados activamente en un camino de transmisión cerrado. Cada dispositivo amplifica la señal entrante y lo envía en, lo que permite tasas de transmisión más altas en distancias más largas. A diferencia de otros sistemas de anillos, los datos a plazo y líneas de retorno en el sistema INTERBUS se llevaron a todos los dispositivos a través de un solo cable. Esto significa que la apariencia física general del sistema es un "abierto" estructura de árbol. Una línea principal sale del maestro del bus y se puede utilizar para formar subredes sin costura hasta 16 niveles de profundidad. Esto significa que el sistema de bus se puede adaptar rápidamente a las cambiantes aplicaciones.
Flexibilidad Topología
El sistema maestro / esclavo INTERBUS permite la conexión de hasta 512 dispositivos, a través de 16 niveles de redes. El anillo se cierra automáticamente por el último dispositivo.

Flexibilidad Segmentación
La conexión punto a punto elimina la necesidad de resistencias de terminación. El sistema se puede adaptar de forma flexible para satisfacer las necesidades del usuario mediante la adición o desconectar dispositivos. Innumerables topologías pueden ser creados. Terminales Branch crean ramas, que permiten la conexión y desconexión de dispositivos. El acoplamiento elementos entre los segmentos de bus permiten la conexión y desconexión de un subsistema y por lo tanto hacen que sea posible trabajar en el subsistema sin problemas, por ejemplo, en el caso de un error o cuando la expansión del sistema.


Topología: anillo activo
• Maestro / esclavo, longitud de telegrama fija, determinista
• Anillo; todos los dispositivos de bus remoto incluyen funcionalidad repetidor
• Velocidad de transmisión: 500 kbps
• 4.096 puntos O / I, máximo
• Longitud de autobús: 400 m (1.312,336 pies entre dos dispositivos de bus remoto, longitud total:. 13 km (8,078 millas)
• Los campos de aplicación típicos: Sensor generales / aplicaciones de actuadores, la máquina y el sistema de producción, ingeniería de procesos

Protocolo de comunicación

Transmisión de datos con INTERBUS
En los sistemas de bus, se hace una distinción entre los distintos métodos de acceso y métodos de transmisión físicos utilizados. Además de los sistemas de bus comúnmente utilizados en la electrónica y la tecnología informática, los dos sistemas se ilustran a continuación desempeñan un papel clave en la tecnología de automatización.

Método  Maestro / Esclavo Estructura
INTERBUS es el único sistema de bus que trabaja según el método de suma marco que utiliza sólo una trama de protocolo para los mensajes de todos los dispositivos. En este método de acceso maestro / esclavo, el maestro del bus actúa como el acoplamiento con el método de control superior o sistema. El bus proporciona un alto nivel de eficiencia en los datos transmisión de datos y permite enviar y recibir simultáneamente (operación full-duplex). Con este método de transmisión de datos, INTERBUS asegura intervalos de muestreo constantes y previsibles para las consignas y los valores de control en tiempo real. En los marcos de suma, que consisten en la cabecera, la palabra loop-back, y datos ahorran y terminan la información, los datos de todos los dispositivos conectados de E / S se agrupan en un bloque. La información adicional que se requiera sólo se transmite una vez por ciclo. 
En la práctica, este método puede ser descrito como un registro, que está formado por los dispositivos que están conectados en un sistema de anillo. En este INTERBUS consiste en un número de células de memoria binarios, que empujan la información digital de célula a célula a pulsos de reloj. Cada dispositivo tiene un cierto número de buffers asignados a un valor preestablecido.


PCP Transmisión
Para transmitir datos de parámetros simultáneamente, así como los datos de proceso críticos en el tiempo, el formato de datos debe ser ampliado por un cierto intervalo de tiempo. En varios ciclos consecutivos, una parte diferente de los datos se inserta en la ranura de tiempo proporcionado para los dispositivos direccionados. El software de PCP (Protocolo de Comunicación Periféricos) realiza esta tarea. Inserta una parte del telegrama en cada ciclo INTERBUS y recombina, en su destino. Los canales de parámetros se activan en caso de necesidad y no afectan a la transferencia de datos de E / S. El tiempo de transmisión de datos de los parámetros que se segmenta en varios ciclos de bus es suficiente para los requisitos de tiempo de baja que se colocan en la transmisión de información de parámetros.

Fiabilidad Transmisión
El maestro de bus garantiza seguridad de transmisión mediante el uso de la palabra loop-back.
Esta combinación de bits única que se ejecuta en un número calculado de ciclos del sistema de bus. Si ha vuelto a la memoria intermedia de entrada maestro después de este tiempo, el anillo está cerrado.
Los datos se guardan de acuerdo con el método CRC16. Esta información se adjunta a los datos, y evaluado por el receptor.

Identificación de dispositivos o participantes de interbus


Bus remoto
La tarjeta de conexión está conectada a los dispositivos de bus remoto a través del bus remoto.
Una rama de esta conexión se refiere como una rama de bus remoto. Los datos pueden ser transmitidos físicamente a través de cables de cobre (RS-485 estándar), fibras ópticas, vías de transmisión de infrarrojos, anillos colectores u otros medios de comunicación. Módulos especiales terminales de autobuses y algunos módulos de E / S o dispositivos tales como robots, unidades o dispositivos operativos pueden ser utilizados como dispositivos de bus remoto. Cada uno tiene una tensión de alimentación local y un segmento de salida aislada eléctricamente. Además de las líneas de transmisión de datos, el bus remoto de instalación también puede llevar a la tensión de alimentación para los módulos de E / S conectados y sensores, además de las líneas de transmisión de datos.

Terminal de bus
Los módulos de terminales de bus, o dispositivos con funcionalidad terminal de autobuses incrustado, están conectados al bus remoto. Los buses locales distribuidos fuera de la cabecera de bus con los módulos de E / S, que establecen la conexión entre NTERBUS y los sensores y actuadores.
La terminal de autobuses se divide el sistema en segmentos individuales, lo que le permite cambiar ramas de encendido / apagado por separado durante la operación. La electrónica del módulo para los módulos de E / S conectados I pueden ser suministrados con el poder de esta fuente.
La terminal de autobuses amplifica la señal de datos (función de repetidor) y aísla eléctricamente los segmentos de bus.

Local Bus
Las sucursales locales de autobús desde el bus remoto a través de un módulo de interfaz de bus y conecta los dispositivos.Branches buses locales no se permiten en este nivel. La potencia de las comunicaciones es suministrada por el módulo terminal de autobuses, mientras que la tensión de conmutación para las salidas se aplica por separado a los módulos de salida. Dispositivos de buses locales son típicamente los módulos de E / S en una estructura subestación distribuida.


Velocidades de transmisión

Tiempo de ciclo y Cálculo
El tiempo de ciclo, es decir, el tiempo requerido para los datos de E / S que debe intercambiarse una vez con todos los módulos conectados, depende de la cantidad de datos de usuario en un sistema de INTERBUS. El tiempo de ciclo aumenta linealmente con el número de puntos de E / S, ya que depende de la cantidad de información a transmitir. Se necesita una cierta cantidad de tiempo para cada bit. Debido a que el marco de suma tiene una longitud conjunto, el tiempo de ciclo también permanece constante.
 En INTERBUS, el método determinista de la operación es proporcionada por el método de marco suma, que es esencial para los controladores rápidos.
Datos de proceso que es que se enviará a los dispositivos de E / S se almacena en el búfer de salida del maestro en el orden físico de las estaciones de salida conectados. Durante la salida de datos, información de proceso en forma de datos de entrada se devuelve simultáneamente a la memoria intermedia de entrada del maestro. Una vez que todo el marco suma ha sido enviado y al mismo tiempo leer de nuevo, todos los datos de salida están colocados correctamente en los dispositivos individuales. Los datos se pondrá a disposición del huésped como definido por el usuario.
Una red se establece mediante la conexión de todos los dispositivos, cuya longitud y estructura corresponde exactamente a la estructura del campo de datos de usuario en el telegrama marco suma.
La cantidad de datos de usuario para el método del marco suma es superior al 60%. Conflictos de acceso de autobuses no se producen debido a la estructura maestro / esclavo. Esto significa que las fuentes de error potenciales se evitan desde un principio.
Con una velocidad de transmisión de datos de 500 kbps, el RS-485 punto a punto método de transmisión cubre una distancia de 400 m (1.312,336 pies) entre dos dispositivos. Debido a la función de repetidor integrado en cada dispositivo, la expansión total del sistema INTERBUS puede alcanzar los 13 km (8.078 millas.) Cuando se utiliza la tecnología óptica, la estructura INTERBUS es el mismo que para la tecnología de cobre, porque los datos se transmiten de nuevo por dos fibras. La corriente sólo se debe convertir en luz y viceversa. Esto significa que tanto el cobre y cables de fibra óptica pueden ser mezclados, entre los dispositivos individuales, en un único sistema INTERBUS, y métodos de conexión de fibra óptica también se pueden adaptar fácilmente.

Software de administración

CMD - Una herramienta, sistemas de control Todos
La introducción de la configuración, monitoreo y Diagnóstico (CMD) tipo de software permite una herramienta integrada para ser utilizado con todos los systems.The control de características importantes de este tipo de software.
Las características más importantes de este tipo de software son su independencia del sistema de control utilizado y su flexibilidad con respecto a programar extensiones, nuevas funciones y complemento programas. CMD es una herramienta que se utiliza para todo el ciclo de vida de un sistema, desde la planificación, configuración y puesta en marcha a través del seguimiento a la evaluación de los datos de diagnóstico en caso de avería.
Planificación de un sistema INTERBUS es el primer paso hacia la creación de una fácil de usar sistema. La planificación del proyecto se inicia con la especificación del número de proceso de entrada / puntos de salida, el grado de protección requerido para las condiciones ambientales y las funciones especiales necesarias, por ejemplo, contar o control del motor.
Instalación rápida y sencilla de un sistema se garantiza cuando se utiliza INTERBUS tecnología de desplazamiento de aislamiento.
Después de "enchufar juntos" toda la planta, el sistema se pone en marcha automáticamente.

El uso de software CMD, el usuario puede especificar la configuración del sistema INTERBUS en la fase de planificación.
Direcciones del programa, que el programa de control será más adelante utilizar para acceder a la periferia de E / S, se pueden asignar, mientras que se especifica la configuración y el funcionamiento de la tarjeta controladora INTERBUS. Los datos de diagnóstico de la tarjeta del controlador se pueden leer y valoran de mientras el sistema está funcionando. Las pruebas funcionales también pueden llevarse a cabo en los subsistemas usando una función de monitor. Todos los datos del proyecto INTERBUS se guarda centralmente bajo CMD puede ser puesto a disposición de todos los grupos que participan en la operación del sistema.
Esto reduce el tiempo que los usuarios dedican a aprender y acostumbrarse a las diferentes herramientas de software. Durante la operación del sistema INTERBUS, todos los datos son constantemente disponibles y todas las áreas puede ser probado para un funcionamiento suave.

Monitoreo

Operación y mantenimiento
El sistema INTERBUS detecta todos los dispositivos conectados, de la tarjeta del controlador a los sensores y actuadores. Sólo INTERBUS utiliza el sistema de anillos para la detección de errores milimétrica.
Diagnóstico de errores claros
Un sistema de anillos de acoplamiento con dispositivo activo, tal como la proporcionada por INTERBUS, permite la segmentación de todo el sistema en subsistemas eléctricamente independientes. En caso de un error de dispositivo, cortocircuito o cable de bus interrumpen, comunicación sólo falla después de la localización de errores.
 El maestro de bus todavía puede localizar el error, lo que permite al personal de servicio para eliminar errores con precisión y rapidez. Este es también el caso en el caso de errores graves, como un cortocircuito o contacto suelto.


Evaluación de Fibra Óptica Caminos
La calidad del medio de transmisión óptica en sistemas de fibra óptica puede ser monitoreada usando un patrón de prueba específico. Esto significa que en el caso de que el envejecimiento de la fibra o si el medio de transmisión de fibra óptica se ensucia, se incrementará la potencia de transmisión. Esto garantiza una transmisión sin errores. Si el grado de contaminación es tan alto que la comunicación libre de errores no se puede mantener en el largo plazo, se genera un mensaje de error para solicitar la aplicación de medidas preventivas. El análisis exhaustivo de los tipos de error y ubicaciones proporcionadas por INTERBUS asegura que el sistema INTERBUS tiene una posición fuerte en el mundo de bus de campo.

Herramientas de diagnóstico
Varios tipos de diagnósticos del sistema están disponibles para el usuario. Funciones de diagnóstico están integradas en los dispositivos INTERBUS, el diagnóstico del panel frontal están disponibles en tarjetas controladoras, y los errores también se pueden detectar en el PC utilizando el software escriba CMD.

Aplicaciones


Bibliografía

https://www.phoenixcontact.com/online/portal/mx?1dmy&urile=wcm:path:/mxes/web/main/products/subcategory_pages/interbus_p-08-07-08/5ead1902-620e-4e68-bf3d-23d2797c8298
http://es.slideshare.net/jorgeroden/interbus
http://es.scribd.com/doc/40649106/Inter-Bus#scribd
http://www.uv.es/rosado/courses/sid/Capitulo3_rev0.pdf
http://www.interbusclub.com
https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica




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