< < 071 MICRO CAPACITACIÓN WWW.MICRO.COM.AR > CURSO 071 > REDES AS-i < 4 MICRO Automación Micromecánica s.a.i.c M. Moreno 6546 B1875BLR Wilde . Buenos Aires . Argentina micro@micro.com.ar . www.micro.com.ar Tel. Ventas: 011 4227 0595 y líneas rotativas . Fax: 011 4206 6281 Conmutador: 0114206 6285 y líneas rotativas . Fax: 011 4206 0228 < PREFACIO 5 En el presente mundo globalizado, la información tiene un valor importantísimo. Las comunicaciones tienen que ser eficientes y ágiles para aumentar la productividad de los distintos grupos de trabajo. Comunicaciones entre personas, máquinas, y máquinas - personas. Actualmente, las redes industriales son muy exigidas en cuanto a su velocidad y confiabilidad. Son un eslabón destacado en el conocimiento del funcionamiento de la planta, fabricación y en la interacción de ésta con los sistemas de administración. Es nuestro objetivo divulgar los conocimientos básicos de redes, y en particular el funcionamiento de una de ellas, las redes AS-i (Interfase Sensor Actuador), asimismo exponer algunas de sus aplicaciones en la industria. En MICRO, a través de los cursos de capacitación, pretendemos crear un espacio de formación y entrenamiento en el área de la automatización industrial, para estudiantes, profesores, operadores, técnicos e ingenieros que decidan completar la propia formación. El diseño del manual está elaborado con criterios eminentemente prácticos, para facilitar un estudio ágil y actualizado de cada uno de los temas. El objetivo de éste y de todos los cursos MICRO es ofrecer un sistema de aprendizaje dinámico e interactivo de clases teórico-prácticas, en el cual el alumno avance en la especialidad, ejecutando de una forma práctica los conocimientos desarrollados en las clases teóricas. Siempre con una visión real y profesional, para poder aplicar estos conocimientos a las necesidades de su empresa, tanto en el campo de mantenimiento, como en el de producción. Esperamos haber construido una herramienta que les permita apropiarse significativamente del nuevo saber. Para contribuir al logro de los objetivos reseñados, sus comentarios al final del curso serán de inestimable utilidad. Departamento de Capacitación capacitacion@micro.com.ar www.micro.com.ar < MICRO 6 CURSO 071 Redes AS-i 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Buses de campo Introducción a los buses de campo El Modelo ISO/OSI Buses de Campo Existentes Topología - Estructura de la red Redes de difusión Modelos de comunicación Control de acceso al medio Reconocimiento de errores Medios físicos de transmisión Par trenzado Cable Coaxial Fibra óptica Comunicación por radio o satélite Actuador Sensor Interfase Capa Física Capa de enlace de datos. Data link layer Capa de Aplicación AS-i Schneider Recordatorio Presentación de los principales elementos del bus AS-Interface Características principales del bus AS-Interface V2 Descripción de los componentes del módulo master del bus AS-Interface: TWDNOI10M3 Características técnicas del módulo TWDNOI10M3 y del bus AS-Interface V2 Cableado y conexiones Botones y modos de funcionamiento del módulo TWDNOI10M3 Modos de funcionamiento del módulo master AS-Interface Panel de visualización del módulo AS-Interface TWDNOI10M3+ Diagnóstico del bus AS-Interface < INDICE 6.14 Puesta en Marcha Bus As-Interface V2 Descripción funcional general Principios de instalación del software Descripción de la pantalla de configuración del bus AS-Interface Configuración del bus As-Interface Descripción de la pantalla de depuración Modificación de la dirección de un esclavo Actualización de la configuración del bus As-Interface en modo conectado Direccionamiento automático de un slave As-Interface V2 Inserción de un equipo slave en una configuración As-Interface V2 existente Sustitución automática de un slave As-Interface V2 que presenta un fallo Direccionamiento de las entradas y salidas asociadas a los equipos slaves conectados al bus As-Interface V2 Programación y diagnóstico del bus As-Interface V2 Modo de funcionamiento del módulo de interfaz del bus As-Interface V2 7 Micro Capacitación 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 7 < 8 MICRO 1 Buses de campo Introducción En la industria, el uso de computadoras digitales aplicadas al control automático evoluciona desde un único computador supervisando algunos controladores analógicos a complejos sistemas que interrelacionan múltiples procesadores. Estos procesadores comprenden controladores PID mono y multiplazo, estaciones de operación, PLCs, transmisores inteligentes, cromatógrafos, sistemas de inventario de playa de tanques, etc., integrados en una o varias redes de datos de tiempo real, también denominadas redes de control de procesos. Por otra parte, las plantas industriales cuentan en muchos casos con sistemas de computadoras a fin de satisfacer sus necesidades administrativas y gerenciales. Denominamos red administrativa a este sistema. Aparece como evidente que la integración de ambas redes facilitaría la administración de todo el negocio, como la compra de materias primas, el proceso de producción, la venta de productos, el pago de sueldos, etc. < < 1 BUSES DE CAMPO 9 Surgen dos áreas para la implementación de redes en las que participan los equipos digitales de control de procesos: la integración de estos equipos entre sí y la integración de estos equipos con la red administrativa. La integración de equipos digitales de control de procesos en una red de datos en tiempo real que presenta problemas de diversa índole. Consideramos el caso de los Sistemas de Control Distribuido (DCS). Si bien estos tienen varias redes como parte de su arquitectura, su diseño es propiedad del proveedor, sin que el usuario pueda disponer de su especificación. La integración de controladores unilazo con una PC es un problema de naturaleza distinta. En este caso, el usuario accede a todos los aspectos de la implementación de la red; y debe analizar aspectos tales como la respuesta en tiempo real del sistema, ya que ésta no es garantizada por el diseño del sistema. Lamentablemente no existe una norma de comunicaciones para la transmisión de datos en tiempo real que haya alcanzado un alto grado de difusión. A pesar de ello varias normas emergentes intentan llenar este vacío como MAP, SP50 etc. Ante la variedad de opciones existente, parece razonable pensar que fabricantes y usuarios hicieran un esfuerzo en la búsqueda de normativas comunes para la interconexión de sistemas industriales. Lo que ha venido llamándose “la guerra de los buses” tiene que ver con la permanente confusión reinante en los entornos normalizadores en los que se debate la especificación del supuesto “bus de campo universal”. Desde mediados de los años ‘80 la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC-CEI) y la Sociedad de Instrumentación Americana (ISA) ha sido escenario del supuesto esfuerzo de los fabricantes para lograr el establecimiento de una norma única de bus de campo de uso general. En 1992 surgieron dos grupos: el ISP (Interoperable Systems Project) y WorldFIP, cada uno promoviendo su propia versión del bus de campo. En el primer grupo estaban fabricantes como Siemens, Fisher-Rosemount, Foxboro y Yokogawa. En el segundo Allen-Bradley, HoneyWell, Square D y diversas empresas francesa. En 1994 ambos grupos se unieron en la Fieldbus Foundation. El debate se trasladó luego, y continúa en la actualidad, a la conjunción de Fieldbus y el mundo Profibus. Los años pasan, la norma del supuesto bus universal nunca se acaba de generar y en el camino aparecen nuevas opciones como CAN, LonWorks, Ethernet. Incluso el debate es confuso y totalmente incomprensible, otras empresas participantes en el debate generaban en paralelo soluciones propias, es el caso de Allen-Bradley con DeviceNet y HoneyWell con SDS. La realidad es que sólo los usuarios están realmente interesados en la obtención de normas de uso general. Los fabricantes luchan por su cuota de mercado y, en general, sólo están a favor de una norma cuando ésta recoge las características de su propia opción, lo cual es comprensible dadas las fuertes inversiones necesarias para el desarrollo de un bus industrial normalizado. < 10 MICRO 1.1 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 utilizados en procesos de producción. El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control. Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs, transductores, actuadores y sensores. Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso, que lo convierte en un dispositivo inteligente, manteniendo siempre un costo bajo. Cada uno de estos elementos será capaz de ejecutar funciones simples de diagnóstico, control o mantenimiento, así como de comunicarse bidireccionalmente a través del bus. El objetivo es reemplazar los sistemas de control centralizados por redes de control distribuido, mediante el cual permita obtener información adicional y mejor, durante los tiempos de proceso; para obtener mejor calidad de producto, reducir los costos y mejorar la eficiencia, reducir los tiempos de instalación, planeamiento y comienzo de obra, eliminar las interrupciones rápidamente, mantener los ahorros potenciales para la instalación y costo de parada de una máquina o una planta. Para ello se basa en que la información que envían y/o reciben los dispositivos de campo es digital. Además, cada dispositivo de campo es un dispositivo inteligente y puede llevar a cabo funciones propias de control, mantenimiento y diagnóstico. De esta forma, cada nodo de la red puede informar en caso de fallo del dispositivo asociado, y en general sobre cualquier anomalía asociada al dispositivo. Esta monitorización permite aumentar la eficiencia del sistema y reducir la cantidad de horas de mantenimiento necesarias. 1.1.1 Ventajas de los Buses de Campo La principal ventaja que ofrecen los buses de campo, y la que los hace más atractivos a los usuarios finales, es la reducción de costos. El ahorro proviene fundamentalmente de tres fuentes: ahorro en costo de instalación, ahorro en el costo de mantenimiento y ahorros derivados de la mejora del funcionamiento del sistema. Una de las principales características de los buses de campo es su significativa reducción en el cableado necesario para el control de una instalación. Cada componente sólo requiere un cable para la conexión de los diversos nodos. Se estima que puede ofrecer una reducción de 5 a 1 en los costos de cableado. En comparación con otros tipos de redes, dispone de herramientas de administración del bus que permiten la reducción del número de horas necesarias para la instalación y puesta en marcha. El hecho de que los buses de campo sean más sencillos que otras redes de uso industrial como por ejemplo MAP, hace que las necesidades de mantenimiento de la red sean menores, de modo que la fiabilidad del sistema a largo plazo aumenta. Además, los buses de campo permiten a los operadores monitorizar todos los dispositivos que integran el sistema e interpretar fácilmente las interacciones entre ellos. De esta forma, la detección de las fuentes de problemas en la planta y su corrección resulta mucho más sencilla, reduciendo los costos de mantenimiento y el tiempo de parada de la planta. < < 1 BUSES DE CAMPO 11 Los buses de campo ofrecen mayor flexibilidad al usuario en el diseño del sistema. Algunos algoritmos y procedimientos de control, que en los sistemas de comunicación tradicionales debían incluirse en los propios algoritmos de control, radican ahora en los propios dispositivos de campo, simplificando el sistema de control y sus posibles ampliaciones. También hay que tener en cuenta que las prestaciones del sistema mejoran con el uso de la tecnología de los buses de campo, debido a la simplificación en la forma de obtener información de la planta desde los distintos sensores. Las mediciones de los distintos elementos de la red están disponibles para todos los demás dispositivos. La simplificación en la obtención de datos permitirá el diseño de sistemas de control más eficientes. Con la tecnología de los buses de campo, se permite la comunicación bidireccional entre los dispositivos de campo y los sistemas de control, pero también entre los propios dispositivos de campo. 1.2 El Modelo ISO/OSI En 1997 la Organización Internacional de Normalización dio los primeros pasos para desarrollar la arquitectura de una red que permitiera una comunicación sencilla y eficiente entre computadoras de distintos proveedores. A medida que avanzaban los estudios se vio la conveniencia de dividir los aspectos relacionados con comunicaciones en 7 capas, cada una con una función definida. El modelo desarrollado por ISO se conoció como Interconexión de Sistemas Abiertos (Open System Interconnection, OSI). Cada una de las 7 capas maneja problemas distintos. Es importante destacar que este modelo define una estructura de comunicación con funciones determinadas, pero no establece cómo esas funciones son cumplidas. Por lo tanto, un protocolo que respete el modelo ISO/OSI respetará la división en 7 capas de sus funciones, pero esto no significa necesariamente que la especificación de cada capa está disponible a quién la requiera. < 12 MICRO Nivel 1: Físico (Physical Layer) El nivel físico define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer y liberar conexiones físicas, que permiten transmitir bits entre extremos de un medio físico. Se entiende por características mecánicas a la forma y tamaño de los conectores, cantidad de circuitos y detalles del medio físico. Algunas características eléctricas son los niveles de tensión utilizados para representar las señales lógicas, impedancias de los conductores, etc.; entre las características funcionales encontramos la velocidad de transmisión y la función de cada circuito. La capa física determina la topología (forma de conexión entre estaciones) y el medio físico. El diseño de la capa física debe asegurar que cuando se envía una señal lógica (1 ó 0) por un extremo del medio físico, se la obtenga sin errores en el otro extremo. Un ejemplo clásico de nivel físico es la norma RS232. Nivel 2: Enlace (Data Link Layer) Mientras que la capa física transmite una sucesión de ceros y unos, la capa de enlace debe asegurar el envío y recepción de tramas entre estaciones. Dentro de la capa de enlace hay dos subcapas: la de Control de Acceso al Medio (Media Access Control) y la de Control Lógico de Línea (Line Logical Control LLC). La función de Control de Acceso al Medio (MAC) es definir el procedimiento por el cual varias estaciones acceden al uso de un medio físico compartido, sin que se produzcan interferencias entre ellas. Existen para ello varios métodos, algunos de los cuales son: - Maestro-esclavo. - Paso de testigo en bus. - Paso de testigo en anillo. - Acceso múltiple con detección de portadora y colisiones. El Control Lógico de Línea (LLC) establece los procedimientos para una transmisión libre de errores, incluyendo el chequeo de tramas. Por ello implementa métodos como el bit de paridad transversal y longitudinal, o un código de redundancia cíclico (CRC). Adicionalmente incluye un servicio de transmisión y confirmación de recepción de tramas, definiendo la relación que establecen las estaciones antes y después de enviar la trama (aviso de conexión y recepción). Nivel 3: Red (Network Layer) Esta capa agrega la información requerida para el manejo de paquetes en una red con múltiples caminos. En este caso, existen más de un camino posible para que un mensaje vaya de una estación a otra. Por lo tanto, es necesario definir procedimientos para seleccionar el camino que seguirá un mensaje, así como procedimientos para casos de congestión de tráfico en un camino. Nivel 4: Transporte (Transport Layer) El manejo de volúmenes de información de gran tamaño en un único mensaje es inconveniente, ya que la detección de un error obliga a la retransmisión de todo el mensaje. La división del mensaje en unidades llamadas paquetes es ventajosa, ya que permite la detección de errores en cadenas más cortas de datos, facilitando y disminuyendo la carga para el caso de que sea necesario el reenvío de un paquete. La función de la capa de transporte es justamente dividir la información a transmitir en paquetes, y asegurar su correcto ordenamiento. Esta función es crítica en una red global WAN, en la que generalmente los paquetes llegan en forma desordenada. < < 1 BUSES DE CAMPO 13 Nivel 5: Sesión (Session Layer) La capa de sesión establece los procedimientos para que dos programas, residentes en distintas computadores, dialoguen entre sí. Uno de los servicios de la capa de sesión consiste en el control del diálogo. Si consideramos que las computadoras pueden correr más de un programa, y que éstos pueden efectuar transacciones con otros procesos residentes en otras máquinas, surge que entre dos máquinas puede haber más de una sesión en forma simultánea. Nivel 6: Presentación (Presentation Layer) Prepara la información transmitida para su uso en el nivel de aplicación, efectuando las interpretaciones y conversiones de datos requeridas. Estas conversiones típicamente pueden incluir los formatos ASCII y EBCDIC, y el encriptado y desencriptado de información. Nivel 7: Aplicación (Application Layer) Provee los servicios a usuarios finales, dando acceso a la información. Ejemplos: emulación de terminales, transferencia de archivos, correo electrónico, etc. 1.3 Buses de Campo Existentes Debido a la falta de estándares, diferentes compañías han desarrollado distintitas soluciones, cada una de ellas con diferentes prestaciones y campos de aplicación. Podemos ejemplificar los distintos niveles de los buses de campo con los diferentes tipos de caminos donde: • Nivel Sensor/Actuador (camino menor) o Buses de alta velocidad y baja funcionalidad. • Nivel de dispositivo (camino mayor) o Buses de alta velocidad y funcionalidad media. • Nivel de Campo (Autopista) o Buses de altas prestaciones. Sensor/Actuator level (“minor roads”) Device level (“major roads”) Field level (“high ways”) < 14 MICRO 1.3.1 Buses de alta velocidad y baja funcionalidad Están diseñados para integrar dispositivos simples como finales de carrera, fotocélulas, relés y actuadores simples, funcionando en aplicaciones de tiempo real, y agrupados en una pequeña zona de la planta, típicamente una máquina. Básicamente comprenden las capas física y de enlace del modelo OSI, es decir, señales físicas y patrones de bits de las tramas. Sensor / Actuador Nivel orientado a bit Nombre Organización soporte Estándar AS-Interface AS-International Association EN50295 IEC62026 Seriplex Seriplex Technical Organization IEC62026 Sensores Típicos: Simples entradas, pulsadores, llaves selectoras, sensores inductivos, capacitivos, foto electrónicos, sensores de nivel, presostatos, flujostatos, termostatos encoders. Actuadores Típicos: Válvulas neumáticas (válvulas prendido - apagado), Válvulas hidráulicas, indicadores lumínicos, audibles, válvulas binarias, etc. 1.3.2 Buses de 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. Estos mensajes permiten que el dispositivo tenga mayor funcionalidad, de modo que permite incluir aspectos como la configuración, calibración o programación del dispositivo. Son buses capaces de controlar dispositivos de campo complejos, de forma eficiente y a bajo costo. Normalmente incluyen la especificación completa de la capa de aplicación, lo que significa que se dispone de funciones utilizables desde programas basados en PCs para acceder, cambiar y controlar los diversos dispositivos que constituyen el sistema. Algunos incluyen funciones estándar para distintos tipos de dispositivos (perfiles) que facilitan la interoperabilidad de dispositivos de distintos fabricantes. Algunos ejemplos son: < < 1 BUSES DE CAMPO Nivel de dispositivos: orientado a byte 15 Nombre Organización soporte Estándar CANOpen CIA EN50325 DeviceNet ODVA EN50325 IEC62026 Device WorldFIP WorldFIP EN50254 IEC61158 Inter Bus S Interbus Club EN50254 IEC61158 Profibus DP Profibus Int'l Association EN50254 IEC61158 Sercos Sercos N.A. IEC61491 EIB EIBA EN50090 Sensores Típicos: Scanner Láser, lectores de código de barras, transmisores de presión, de temperatura y de nivel, pruebas de nivel, dispositivos para determinar propiedades físicas y químicas, sistemas de posicionamiento lineal y absoluto, etc. 1.3.3 Actuadores Típicos: Válvulas proporcionales hidráulicas y neumáticas, controladores. Buses de alta velocidad y baja funcionalidad Son capaces de soportar comunicaciones a nivel de todos los niveles de la producción CIM. Aunque se basan en buses de alta velocidad, 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 broadcast. • 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. < 16 MICRO Nivel de Campo: Orientado a bloques 1.3.4 Nombre Organización Soporte Estándar ControlNet ControlNet Int'l EN50170 IEC61158 FF Fieldbus Foundation EN50170 IEC61158 P-Net Int'l P-Net User Organisation EN50170 IEC61158 Profibus FMS Profibus Int'l Association EN50170 IEC61158 WorldFIP WorldFIP EN50170 IEC61158 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 (dentro del cual figuran las condiciones de operación normal y de fallo específicas) no puede ocasionar una ignición. Algunos ejemplos son HART, Profibus PA o WorldFIP. 1.4 Topología - Estructura de la red Se dijo que la capa física es la que determina la topología de la red. Se entiende por topología a la forma en que las distintas estaciones o componentes de un automatismo se conectan al medio físico. Las topologías de red existentes se pueden clasifica en dos grupos: - Enlaces punto a punto. - Las redes de difusión. 1.4.1 Enlaces punto a punto En los enlaces punto a punto dos estaciones utilizan un vínculo único y exclusivo. Es un método simple y de disponibilidad absoluta, ya que no hay otra estación que ocupe el medio físico. Su implementación es difícil en la medida que crece la cantidad de estaciones, porque la cantidad de líneas requeridas crece en forma drástica (figura). A partir de enlaces punto a punto es posible la implementación de otras topologías, en las que cada estación juega un papel activo, repitiendo el mensaje de una estación a otra hasta que éste llega a su destinatario. Esta función también puede ser cumplida por elementos de conmutación, que tienen capacidad para reenviar los mensajes. < < 1 BUSES DE CAMPO 17 La función de los elementos de conmutación está relacionada con el manejo de los mensajes en la red, pero es transparente al usuario. Dentro de las topologías implementadas en base a enlaces punto a punto, podemos describir las siguientes: 1.4.2 Topología Estrella Cada estación está conectada con un vínculo punto a punto a un elemento de conmutación central. Éste establece las conexiones entre estaciones, el elemento de conmutación central tiene la inteligencia suficiente para definir el camino entre estaciones que desean comunicarse. 1.4.3 Topología Anillo Cada estación se vincula a otras dos con un vínculo punto a punto. La información se transmite en forma unidireccional, de una estación a otra. 1.4.4 Topología Irregular Existen varios elementos de conmutación. Algunos de éstos tienen más de una entrada y una salida, con capacidad de redireccionar los mensajes por las distintas salidas, en función del estado de los enlaces punto a punto. < 18 MICRO 1.5 Redes de difusión Como contrapartida, las redes de difusión se caracterizan por la existencia de un medio físico compartido, la cual todas las estaciones acceden en forma directa. Las topologías típicas de este tipo de red son las siguientes. Bus: La red es un medio físico de estructura lineal al que se conectan todas las estaciones. Radio: El medio físico es básicamente una onda de radio, que puede ser escuchada por todas las estaciones dentro de la misma frecuencia y a su alcance. RECUERDE que... Cuestiones importantes concernientes a la topología: • ¿Cuál es el máximo número de usuarios para la red? a) Físicos b) Lógicos • ¿Cuál es la máxima distancia que puede ser cubierta por el bus de campo? a) Entre maestro y esclavo b) Entre dos esclavos 19 2 Modelos de comunicación Introducción Además de las diferentes técnicas de acceso y los sistemas de comunicación, resulta importante conocer los dos modelos básicos en los que se enmarca cualquier sistema de comunicación. Estos modelos son “fuente/destino” y “productor-consumidor”. Con el modelo fuente/destino un nodo emite un mensaje a cada nodo destino, debiendo repetir ese mensaje para cada uno de los nodos si es que desea que el mensaje llegue a varios nodos, pues la trama del mensaje enviado contiene una cabecera donde figura el nodo fuente y el nodo destino. De este modo, no es posible la llegada simultánea del mismo mensaje a todos los nodos, utilizando la red de comunicaciones durante un largo periodo de tiempo. Además, el tiempo de emisión a todos los nodos cambia según el número de nodos a los que se desea hacer llegar el mensaje. Este modelo es empleado por protocolos como Ethernet, Profibus, Interbus-S, Seriplex y Modbus. El modelo productor/consumidor emplea un sistema por el que todos los nodos reciben los mensajes que se transmiten, siendo la tarea de cada nodo decidir si ese mensaje debe aceptarlo. De este modo, todos los nodos reciben el mensaje simultáneamente y no es necesario repetirlo para cada uno de los nodos a los que está dirigido, con el consiguiente ahorro en el tiempo de utilización del bus. Así, el tiempo de transmisión resulta constante independientemente del número de nodos a los que se desea hacer llegar el mensaje. En este caso, la trama del mensaje incluye un identificador de mensaje; este identificador permite que los nodos receptores conozcan si deben aceptarlo o no. Este tipo de emisión es apropiado cuando se realizan mensajes en emisión de difusión completa (broadcast) o semidifusión (multicast). Actualmente, la mayoría de protocolos intentan emplear ambos tipos de mensajes para así optimizar el funcionamiento de la red dependiendo del tipo de mensajes a enviar o recibir. La siguiente figura muestra el formato de los mensajes para cada uno de los modelos. Fuente Destino Identificador 2.1 Datos CRC Datos CRC Control de acceso al medio El control de acceso al medio constituye la topología lógica de la red, y sirve para determinar que nodo puede emplear la red en un instante determinado para enviar o recibir señales. Esta gestión se enmarca dentro de la segunda capa OSI. A menudo, se describe este proceso como MAC (Medium Access Control) o control de acceso al bus. En la topología estrella, el elemento central asegura una conexión directa entre dos nodos, que se conserva durante todo el mensaje. En los esquemas basados en anillos o buses existe una única vía de comunicación que debe ser compartida por todos los nodos. Esto hace necesario el establecimiento de una disciplina de funcionamiento con el objeto de asegurar a todos ellos la posibilidad de una transmisión exitosa. < 20 MICRO La situación ideal sería la de un sistema de control que resuelva rápidamente las interacciones o problemas en general que se pueden dar cuando varios nodos acceden simultáneamente al bus, y que sea poco sensible a los fallos de las estaciones, viéndose poco afectado por ampliaciones o problemas en general que se pueden dar cuando varios nodos acceden simultáneamente al bus. Si existen tramas de control de la red, el método de acceso debe ser capaz de asumir esta cantidad de tráfico añadida, siendo aconsejable que disponga de espera para organizar mejor el tráfico de la red. Existen dos tipos de técnicas principales: • Técnicas de repartición. A cada usuario se le asigna una fracción de la unidad total a repartir. Pertenecen a este tipo las técnicas de multiplexación por división de frecuencia (MDF), multiplexación por división de tiempo (MDT). Son eficientes si los usuarios demandan servicios con regularidad. • Técnicas de compartición. Se produce una asignación del medio en función de la demanda, son eficientes cuando el tráfico no es estable y la demanda se produce a ráfagas, como ocurre en las LAN. Existe una variada cantidad de técnicas de acceso, una primera clasificación puede hacerse de acuerdo que el canal esté libre o no del colisiones, es decir mensajes simultáneos. Cuando no existe posibilidad de colisiones, se dirá que el acceso es controlado, caso contrario será contencioso. Las técnicas empleadas son: colisión (ó contienda), reserva y selección. - Colisión o Contienda: Si el usuario (nodo) necesita el canal de comunicación intenta tomarlo, produciéndose una contienda con los usuarios que tengan el mismo propósito. Se producirán colisiones y se debe incorporar algún algoritmo para resolver estas situaciones. - Reserva: El usuario conoce con adelanto cuando va a poder utilizar el medio. No se producirán colisiones en la transferencia de información, pero podrán existir en el proceso de reserva. - Selección: El usuario es avisado cuando llega su turno y toma el control del medio para transmitir. Los usuarios son seleccionados por algún tipo de turno y desconocen cuando van a serlo nuevamente. 2.1.1 Compartición del medio por contienda Por lo que respecta a las técnicas de contienda, existen dos tipos principales, las técnicas de transmisión sorda (ALOHA) y las técnicas de transmisión con escucha (CSMA). La primera fue desarrollada por la Universidad de Hawai, se envía un mensaje al canal cuando se necesita, si hay colisión se produce una retransmisión del mensaje; existen variantes como el método ALOHA rasurado. En cuanto a las técnicas con escucha (CSMA, Carrier Sense Multiple Access) permiten acceso múltiple con detección de portadora. Antes de transmitir, el usuario averigua si el canal está libre, lo que evita son colisiones con antelación aunque se pueden producir colisiones al transmitir. También existen diferentes variantes como CSMA no persistente, CSMA persistente, CSMA con retardo prioritario, etc. La detección y resolución de colisiones resulta muy importante en los sistemas de acceso múltiple al bus, dado que esto es lo que permite que se produzca cierto orden en el vertido de señales al bus. Cuando se produce una colisión, se pone en marcha un sistema de resolución de colisiones para asignar el control a un nodo, y éste debe volver a retransmitir la información deteriorada. Para intentar que la retransmisión no sufra otra colisión se utiliza un algoritmo para determinar el momento idóneo para enviar el paquete. Son dos los métodos habitualmente empleados para la detección de colisiones: < < 2 MODELOS DE COMUNICACIÓN 21 - Detección de interferencias en el canal. Se detecta por técnicas de comparación de la señal emitida con la que está circulando por el canal mediante técnicas de análisis de la señal en la línea. A este tipo pertenece el método CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) utilizado por Ethernet y contemplado en el estándar IEEE 802.3 para transmisión a 10Mbps. Se detiene la transmisión tan pronto como se detecta la colisión. Otro método en el CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision avoidance), donde antes de transmitir se escucha el canal para ver si está ocupado, así la posibilidad de colisión se reduce, aunque no se evita completamente dado que existe la posibilidad de que dos nodos inicien su emisión simultáneamente una vez detectado el canal libre. - No recepción de un mensaje de conformidad. Se detectan errores de transmisión en general. Como inconveniente se tiene la lentitud, ya que el paquete se transmite completo. Existen diversos métodos de resolución de colisiones, la siguiente figura muestra los principales tipos. Algoritmos no adaptativos: El retardo para la retransmisión no depende de la actividad anterior del canal o del número de colisiones. El retardo se obtiene mediante una distribución uniforme. Se utiliza en las redes ALOHA pura y ALOHA rasurado. Algoritmos adaptativos: El retardo depende de la actividad anterior del canal. La función de distribución del retardo varía dinámicamente según unas condiciones locales o globales. Técnicas de retardo prioritario: Detectada una colisión se retarda la retransmisión en un intervalo distinto para cada usuario (nodo). Se establece una prioridad que puede ser fija o “round robin”. Reserva tras la colisión: Cuando se produce una colisión los usuarios establecen entre sí un sistema de reservas para retransmitir sin conflictos. El sistema de contienda se convierte en un sistema de acceso al medio por reserva, este sistema de reservas puede ser gestionado de un modo centralizado o distribuido. 2.1.2 Compartición del medio por reserva El usuario conoce con adelanto cuando va a poder utilizar el medio dado que existen métodos de ordenación para la asignación del canal. La figura subsiguiente muestra la subdivisión en la que se clasifican estas técnicas. < 22 MICRO 2.1.2.1 Control centralizado de reservas Existe un controlador que gestiona (recibe y concede) las demandas de reserva del canal. Se puede disponer de dos canales distintos, uno para efectuar las reservas y otro para transmitir los datos. El método SRMA (Split channel Reservation Multiple Access) multiplexa los dos canales en frecuencia, pero se puede producir colisión en el canal de las reservas. El método GSMA (Global Scheduling Multiple Access) multiplexa en el tiempo el canal, asignando durante un tiempo el canal para transmisión de datos, a su vez, multiplexa el canal de reservas entre todas las estaciones, evitando colisiones. Se puede reservar el canal durante un determinado tiempo (reserva de conexión) o para cada mensaje a transmitir (reserva de mensaje). 2.1.2.2 Control distribuido de reservas Se trata de un control de acceso distribuido, si todos los nodos intervienen en la decisión de qué nodo y en qué instante se va a disponer de acceso al bus. En la detección por colisión, cada nodo supervisa la red continuamente, esperando que quede libre para poder transmitir, pero en el momento que queda libre seguramente más de un nodo comenzará a transmitir, produciendo una colisión y generando una distorsión de las señales emitidas, con lo que el nodo emisor debe saber que ha habido esta colisión y, por tanto, debe esperar poder transmitir de nuevo cuando la red quede desocupada. Todas las estaciones reciben las solicitudes de reserva formuladas por las demás. Aplican un algoritmo que determina a quién y por cuanto tiempo se le concede el medio. El resultado debe ser función de las demandas aceptadas y pendientes de resolución. - Técnicas implícitas: No existe un procedimiento de solicitud y resolución de reserva previa a la transmisión. La estación que pretende utilizar el canal intenta tomarlo. Si lo consigue, el resto de estaciones entiende que lo tiene reservado hasta que se señalice lo contrario. Se pueden producir colisiones. - Técnicas explícitas: Existe un procedimiento previo de establecimiento de reservas. Hasta que no se resuelve una demanda, la estación no inicia la transmisión. Los procedimientos para realizar una reserva explícita son: • Piggyback: la reserva se realiza para un mensaje de información completo. • Subtrama: se destina una subtrama para la reserva de un paquete. Entre 2 subtramas sucesivas una estación sólo transmite un paquete. 2.1.3 Compartición del medio por selección Estas técnicas también pueden ser centralizadas o distribuidas, no se producen colisiones dado que no se accede al medio hasta que el canal es asignado al nodo, asegurando que un único nodo accede en cada momento al bus. Existen diversas técnicas, la figura siguiente muestra las variantes principales empleadas habitualmente. < < 2 MODELOS DE COMUNICACIÓN 2.1.3.1 Técnicas de compartición del bus mediante selección 2.1.3.1.1 Daisy Chain 23 Es la misma que se utiliza en los buses internos de los ordenadores. Necesita un canal extra (hilo) que recorra en anillo las estaciones, siendo un bus el canal que utilizan para enviar los datos. A través de este hilo extra se envían pulsos, cuando una estación es seleccionada mediante un pulso, toma el control del medio para enviar sus mensajes, devolviendo el pulso a la siguiente estación física en el anillo al finalizar su transmisión. Si al recibir el pulso no tiene nada que transmitir, lo pasa a la siguiente estación. El usuario toma el control del canal, avisando cuando finaliza su utilización. 2.1.3.1.2 Sondeo (Polling) Uno de los métodos más comunes es el conocido como sondeo (polling). En un sistema centralizado, un nodo es el encargado de gestionar todo el tráfico en la red, resolviendo posibles colisiones y asignando el control a nodos de la misma prioridad. Como principal desventaja que posee, se tiene que si falla el control central, la red no funciona. Con este sistema, el nodo central envía una trama especial mediante la que se pregunta al resto de nodos si necesitan acceder al bus, en caso afirmativo, se asigna un orden de acceso donde cada nodo dispone de un tiempo determinado en el que posee el control del bus. Se trata de un método equitativo, pues cada nodo dispone del mismo tiempo que el resto; el problema principal radica en la gestión de señales de tiempo crítico, ya que necesitan ser atendidas de forma inmediata, cosa que este método no suele contemplar, porque el nodo debe esperar a que llegue su turno para poder enviar datos. En sistemas industriales del tipo maestro-esclavo a nivel de máquina es habitual este tipo de control, los nodos esclavos envían datos a otros nodos a través del nodo maestro, siendo equivalente a un enlace punto a punto entre el nodo maestro, y cada uno de los nodos esclavos, pero estando activo un único enlace en cada instante. En un sistema distribuido, se produce un turno rotativo por el que cada nodo toma el control del bus durante un periodo de tiempo establecido. - Sondeo por lista: Control centralizado. El controlador dispone de una lista de las direcciones de las estaciones. Se seleccionan las estaciones por orden de lista. Si se desea que un nodo posea mayor prioridad, éste se incluye varias veces en la lista. - Hub-Polling: Control centralizado. El controlador inicia el proceso de sondeo. Cada estación selecciona la siguiente cuando acaba su transmisión. La última avisa al controlador, que reinicia el proceso. < 24 MICRO - Paso de Testigo: Se utiliza una palabra clave o trama especial (testigo o token) para establecer los turnos de acceso al canal. El testigo consiste en una trama uniforme para todos los nodos, que dispone de varios campos predeterminados como por ejemplo: campo de testigo libre u ocupado, campo dirección destino del testigo, dirección origen del testigo, aceptación de trama y prioridad. Cuando un nodo posee la propiedad del testigo, éste puede acceder a la red para transmitir mensajes (o paquetes). Esta metodología es aplicable tanto a topologías en bus como en anillo, y admiten control centralizado o distribuido, aunque generalmente es distribuido. - Testigo en anillo (Token ring): Se utiliza en topologías en anillo y está definido por el estándar IEEE 802.5. El testigo circula cuando ninguna estación transmite: es recibido y retransmitido por cada estación. Si una estación tiene que transmitir, espera a recibir el testigo, y una vez recibido, modifica el campo de testigo libre, introduce el mensaje, la dirección de destino y la secuencia de reconocimiento y validación; entonces, retransmite el mensaje. Dado que el testigo pasa por todos los nodos, cuando llega al nodo destino, éste reconoce su dirección y recoge el mensaje cambiando el campo de reconocimiento y validación, retransmitiéndolo de nuevo, así cuando llegue al nodo que inicialmente le envió el mensaje, éste reconoce que el mensaje ha llegado correctamente a su destino. Si no ha expirado el tiempo de posesión del testigo, el nodo transmisor puede enviar más mensajes, y si ha completado su envío, libera el testigo para que éste sea tomado por otro nodo. A pesar de que existe un tiempo límite de posesión, no se garantiza un tiempo máximo en el que un nodo puede tomar el testigo para enviar datos, ya que depende del número de nodos que deseen tomar el control. La topología impone el orden de paso. No hay prioridades. - Testigo en bus (Token bus): Su funcionamiento está contemplado en el estándar IEEE 802.4. Hay un anillo lógico, de modo que cada nodo conoce la dirección del nodo anterior y posterior (no necesariamente colocados físicamente de ese modo) en el paso del testigo, este hecho se realiza al configurar la red, de este modo, se independizan la topología física y lógica, conociendo con antelación quién será el siguiente propietario del testigo. Cuando un nodo recibe el testigo, si éste está ocupado y la dirección de destino no es la suya, lo retransmite a la siguiente estación. Si el testigo que llega posee la dirección propia del nodo y el campo de aceptación ha sido validado, significa que ya se puede liberar el testigo pues el destino ha recibido correctamente los datos. Si al llegar a la estación el testigo está libre, el nodo puede introducir datos que desee enviar y retransmitir el testigo a la siguiente estación prefijada, aunque ésta no sea la destinataria (en este caso, se limitaría a retransmitir). Existe un tiempo límite de posesión del testigo para cada nodo, prefijado en un campo del testigo (puede haber prioridades modificando el tiempo para cada nodo), por lo que se asegura que la posesión del testigo llegará a un nodo en un tiempo máximo predeterminado, este hecho es muy importante para los sistemas de tiempo crítico, por ello, es empleado en numerosos sistemas de transmisión para redes industriales de automatización. < < 2 MODELOS DE COMUNICACIÓN 2.2 Reconocimiento de errores 25 Durante la transmisión de datos es frecuente que aparezcan ruidos en la línea de transmisión, que deforman la señal transmitida. Estos ruidos se pueden originar por interferencia eléctrica, ruido térmico (generado por el movimiento de electrones en el cobre), etc. Un ruido que tenga una duración de 10mseg se escuchará al oído humano como un pequeño clic, pero a 9600 bps implica la desaparición de 96 bits. La capacidad del medio físico de permitir la transmisión de bits sin que algún fenómeno físico (principalmente eléctrico) pueda provocar alteraciones en el mensaje se conoce como inmunidad al ruido. Por ejemplo, es posible que un byte transmitido como 10101010 llegue al receptor como 10101000. En este caso podemos decir que ambos bytes difieren en un bit. La cantidad de bits en que difieren el mensaje transmitido y el recibido se calcula efectuando un OR exclusivo entre ambos y sumando la cantidad de unos del resultado. Este número se conoce como distancia de Hamming. Existen distintos métodos para la detección y corrección de errores. La capacidad de un método para detectar y corregir errores en un mensaje se cuantifica por medio de su distancia de Hamming. Se puede demostrar que, si se desea detectar “d” errores, se requiere de un método de detección de errores que tenga una distancia de Hamming de d+1. En cambio, si se desean corregir d errores, el método deberá tener una distancia de Hamming de 2d+1. Presentamos tres métodos de detección y corrección de errores el bit de paridad, que es un chequeo a nivel de carácter, y los métodos de bit de paridad longitudinal y transversal, y de código de Redundancia cíclico, utilizados a nivel de trama. 2.2.1 Bit de paridad El bit de paridad es un sencillo método de detección de errores a nivel de caracteres. Cada carácter consta de un bit de comienzo, 5 a 8 bits de datos, un bit de paridad y uno o dos bits de finalización. El bit de paridad sirve como chequeo del carácter transmitido. Su valor es adjudicado por el emisor de forma tal que la cantidad de unos en el carácter más el bit de paridad sea par (paridad par) o impar (paridad impar). El receptor recibe el carácter, calcula su bit de paridad, y compara el bit de paridad transmitido con el calculado, verificando así la corrección del carácter recibido. En aquellos casos en que no se utiliza este método, el carácter se transmite precedido de un bit de comienzo y seguido de uno o dos bits de final, omitiendo el bit de paridad. El método del bit de paridad está caracterizado por una distancia de Hamming de 2, permitiendo la detección de un error en el carácter. Éste método no permito la corrección de errores. < 26 MICRO 2.2.2 Bit de paridad transversal y longitudinal Este método es una derivación del método anterior, en la que los bits se agrupan en un bloque. Este boque tiene n bits de ancho y k bits de alto. Se calcula el bit de paridad de las distintas columnas y de las filas, añadiéndose al bloque la fila y columna resultantes. Luego el bloque completo es trasmitido. El receptor podrá identificar errores a partir del bloque recibido. Se puede demostrar que este método tiene una distancia de Hamming de 3, permitiendo el reconocimiento de hasta 3 errores o la corrección de 1. 2.2.3 Código de redundancia cíclica (CRC) Este método es de amplia difusión, utilizándose en numerosos protocolos. A partir de un algoritmo que utiliza un polinomio generador, y de o los bits que forman la trama, se calcula un número llamado Chequeo Cíclico Redundante. (CRC). El CRC es añadido al final de la trama, y transmitido con ésta. La estación receptora calculará el CRC utilizando el mismo polinomio generador, y los bits recibidos. Luego comparará el CRC recibido con la trama y el calculado. La presencia de errores en la transmisión se reconoce por desigualdad entre ambos CRC. Aunque el cálculo de un CRC puede parecer complicado, existen métodos que permiten una implementación sencilla, que funcione con gran velocidad. 27 3 Medios físicos de transmisión Introducción El medio de transmisión es el vínculo físico que une a las estaciones, a través del cual se transmiten los bits. A continuación veremos algunos de los medios físicos: 3.1 Par trenzado Se trata de un par de conductores, típicamente de 1mm2 de sección, enlazados en forma helicoidal. El par de conductores se puede tener o no una malla protectora de interferencia, generalmente construida con una película de aluminio. En caso de que no tenga malla, se conoce como UTP (unshielded Twisted Pair, par trenzado sin malla); en caso contrario se utiliza la denominación, STP (Shilded Twisted Pair, par trenzado mayado). Las velocidades de transmisión oscilan de unos pocos Kbaudios a 100 Mbaudios, en distancias desde algunos metros a un par de kilómetros. Es de bajo costo, pero de poca inmunidad al ruido. 3.2 Cable Coaxial Consiste en dos conductores concéntricos, aislados por un dieléctrico. Hay dos formas de enviar una señal digital en un coaxial: Banda Base: la señal es enviada por el cable coaxial como nivel de tensión, a velocidades de 10 Mbaudios, y distancias de 500 mts. Banda Ancha: la señal digital se modula en frecuencia, utilizándose frecuencias definidas para la representación de la señal lógica. La velocidad de transmisión puede llegar a 150 Mbps, pero las implementaciones más usuales sólo alcanzan algunos Mbps, debido al alto costo de las interfases requeridas en las computadoras y otros dispositivos asociados. El alcance es de algunos kilómetros. Este tipo de cable suele ser robusto ante interferencias. 3.3 Fibra óptica Consiste en una fibra flexible de vidrio o plástico que transporta luz proveniente de un diodo foto emisor diodo láser de inyección. La presencia de luz puede indicar un bit de mayor inmunidad al ruido y relativo alto costo, con velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps. Es el medio idóneo si se necesitan altas velocidades de transmisión, gran ancho de banda o cubrir largas distancias, pues la luz es más inmune a las interferencias electromagnéticas y posee tiempos de transición menores. Existen tres tipos básicos de fibra óptica, fibra monomodo, multimodo de índice gradual, y multimodo de índice discreto o escalonado, con diferentes grados de atenuación, velocidades de transmisión, y ancho de banda. Debido a la complejidad de la instalación y sus dispositivos asociados, resulta una opción muy cara, por lo que sólo se instala en lugares donde no sea posible otra alternativa. < 28 MICRO 3.4 Comunicación por radio o satélite En este caso, el medio físico es básicamente una onda de radio, que puede ser escuchada por todas las estaciones dentro de la misma frecuencia y a su alcance. En emplazamientos donde resulta complicado trazar un tendido de cable, es conveniente utilizar un enlace inalámbrico. Actualmente, este tipo de enlaces está teniendo un gran auge debido a la aparición de sistemas de enlace como Wi-fi (IEEE 802.11b) y Bluetooth, que resuelven las comunicaciones entre dispositivos en distancias cercanas, pero donde se centran gran parte de las necesidades de los usuarios (por ejemplo, en una nave industrial). Sin embargo, los enlaces mediante medios no guiados ya se vienen realizando con anterioridad mediante ondas de radio para distancias cercanas, y mediante enlaces de microondas, usados generalmente en enlaces punto a punto que deben cubrir largas distancias (se usan para comunicaciones terrestres y vía satélite). 29 4 Actuador Sensor Interfase Introducción Este capítulo esta diseñado para explicar posibles aplicaciones y cualidades especiales de la tecnología AS-Interface. En las páginas que siguen se informa sobre la relación del modelo de referencia ISO/OSI con la red AS-i: Como todo sistema de comunicación, AS-I puede ser discutido según el modelo de referencia ISO/OSI. Como otros buses de campo solo se implementa la capa 1, 2 y 7. Pero el bus AS-I no está especificado según ese modelo de referencia. Capa ISO/OSI Función Implementación con AS-i Capa 7: Aplicación Provee servicios de red para usuarios. Mensajes, ciclos, perfiles y direccionamiento automático. Capa 6: Presentación Convierte el formato de los datos de la red a la capa de aplicación. Capa 5: Sesión Abre y cierra la conexión. Capa 4: Transporte Procesamiento transparente de datos de la red de transición. Capa 3: Red Procesamiento de dirección y de datos. Capa 2: Enlace de datos Estructura de datos, marco de datos, datos de salvaguarda y procedimientos de error. Telegrama de datos, Bit de marcha, bit de parada, protección y procesamiento de errores. Capa 1: Física Conexión mecánica y eléctrica para la transferencia de información Cable, Fuente de alimentación, Desacoplamiento de datos, APM Fuente de energía. 4.1 Capa Física Los elementos de la capa física de una red AS-i son los siguientes: • Cable y red AS-Interface. • Fuente de alimentación y desacoplamiento AS-Interface. • Proceso de modulación. • Repetidores y otros elementos de la red AS-Interface. < 30 MICRO 4.1.1 Cable AS-Interface cable Datos característicos: • R’ < 90 m_/m • L’ 400...1300 nH/m • C’ < 80 pF/m • G’ < 5 µS/m • Impedancia de onda |Z| entre 70 y 140 ¿Qué propiedades de un cable son importantes para ser usadas en una red AS-i? • Baja resistencia en Corriente continua. • Impedancia de onda de 50 • Impedancia de onda entre 70 y 140 • Blindado. • La selección del cable tiene una influencia importante en las propiedades • de la transmisión. • No debe cargar la red mas allá de los límites permitidos. • No debe distorsionar la transferencia de datos. • Las impedancias deben ser seleccionadas para permitir 1 maestro y al menos • 62 esclavos. • Definición de una gama de frecuencia limitada a partir de 50 kilociclos a 300 • kilociclos para una red con la longitud total de el 100m (si la longitud total es más •grande, repetidores u otros componentes debe ser utilizado extender la red). < < 4 ACTUADOR SENSOR INTERFASE 4.1.2 Fuente de alimentación AS-Interface AS-Interface: Los datos y la alimentación son transmitidos usando el mismo cable. Las cuatro tareas de la fuente de alimentación AS-i: • Proveer 24 Vcc para la red • Operación segura. • Balanceamiento de la red. • Desacoplamiento de datos Fuente con energía 31 < 32 MICRO La fuente de alimentación está especificada para una tensión de 30Vcc, para garantizar la alimentación de 24 Vcc aun en el final de la red. Esta especificación permite una caída de tensión de 3 Vcc a lo largo del cable de red y 3 Vcc adicionales en los esclavos donde la alimentación y la señal están separadas. La potencia de alimentación en la red AS-I puede ser generalmente elegida con libertad. 8A representa el límite práctico debido a la sección transversal del cable. Asegurar la separación. El sistema AS-I es designado como un sistema de baja tensión con separación segura (PELV, “Protective Extra Low Voltage” according to IEC 60364-4-41). Por lo tanto, una fuente de alimentación que funciona en un voltaje primario de la CA115V o 230V debe ofrecer la separación segura entre el voltaje primario y secundario según estándares relevantes del IEC. La operación protectora PELV permite la omisión del conductor del PE. Balanceado < < 4 ACTUADOR SENSOR INTERFASE 33 AS-I es usado como un sistema flotante y simétrico. Para obtener una buena inmunidad contra ruidos simétricos es necesario tener una red simétrica. Esto puede ser alcanzado usando un circuito como el mostrado a la izquierda. El protector del conector debe ser puesto a tierra en alguna parte conveniente de la máquina o instalación. Para la red AS-i solo este punto puede ser conectado a la tierra de la máquina. Por la simetría no es necesario blindar o trenzar el cable. Aislamiento de datos El asilamiento de datos en la red AS-I está integrado usualmente en la fuente de alimentación. Consiste en dos inductores de 50µH en paralelo cada uno con una resistencia de 39 . Este desarrollo previene un cortocircuito del cable por la transferencia de datos. Por otro lado cambia el pulso de potencia creados por la transmisión AS-i en pulsos de tensión que pueden ser detectados por el receptor. ¿Cuál de las siguientes frases es correcta? La red AS-I... • Cada esclavo debe ser puesto a tierra. • Puede ser puesta a tierra solo en la fuente de alimentación. • Tiene un diseño simétrico con respecto a la tierra. • Tiene un diseño asimétrico con respecto a tierra. 4.1.3 Proceso de modulación de una red AS-Interface Para la transferencia de datos AS-I usa el método de modulación alternada de pulso. < 34 MICRO 4.1.3.1 Características de MAP • La modulación tiene lugar en banda base. • No es necesario portadora. • El proceso de modulación no contiene DC. • Es posible sumar a la señal modulada la alimentación de tensión. • La señal solo ocupa una delgada franja de frecuencia. • Buenos atributos del cable para la transferencia. • La señal emitida es baja. • Se puede conseguir fácilmente los límites estándar permitidos de radiación. • El transmisor y receptor de APM es fácilmente integrable en un IC 4.1.3.2 Principio de operación del método APM (1) (2) (3) (4) (5) 4.1.3.3 Secuencia de bit. Codificación Manchester. Corriente transmitida. Voltaje detectado por el receptor. Secuencia de bits. Características Distinguidas: • La forma de pulso de la corriente de la transmisión corresponde al integral de un pulso sin2. • Las emisiones del cable AS-i siguen siendo inferiores a los límites permitidos sin la necesidad de blindar el cable. • Índice de transferencia grueso de 167kbit/s. 4.1.3.4 Límites permitidos del método de APM < < 4 ACTUADOR SENSOR INTERFASE • El árbol de red y el cable finalizan solo en el lado de la fuente de alimentación. • La amplitud de la transmisión de datos de la red AS-I varía entre grandes límites relativos. • Las características de los cables se dispersan dentro de grandes márgenes. • Puede ocurrir pulsos distorcivos o de sobretensión. Las especificaciones de la red AS-i definen los límites mostrados en el diagrama. Se permite que la amplitud de un telegrama completo varíe entre 30Vss y s 4.1.3.5 Límites permitidos de la modulación de Amplitud de Pulso En un telegrama simple: Se permite una variación de amplitud = 35% de la Umax. Valores permitidos de sobretensión= máx. 30% de la amplitud Umax. Variación permitida en los flancos de pulsos. = (n + 3 µs) + 1/-0,5 µs (medida comenzada en el primer flanco negativo) 35 < 36 MICRO 4.2 Capa de enlace de datos. Data link layer 4.2.1 Método de acceso del bus El método de acceso = Maestro Esclavo con encuestado cíclico. Diferencia entre la llamada del maestro y la respuesta del esclavo: - El maestro envía un telegrama a cada dirección de esclavo. - El esclavo direccionado responde dentro de un tiempo determinado (reconocimiento del mensaje) Se considera que los mensajes son enviados satisfactoriamente si el reconocimiento del mensaje es correcto. 4.2.2 Estructura de los mensajes Mensaje AS-I = llamada del maestro + pausa + respuesta del esclavo + pausa Excepción: Cuando el maestro envía un mensaje de tipo broadcast los esclavos no responden. Todos los otros mensajes tienen que ser respondidos por el esclavo. < < 4 ACTUADOR SENSOR INTERFASE 37 Progreso: AS-Interface La duración total de un mensaje 152µs +2/-µs 1. Durante 1 segundo puede ser transmitido más de 6500 mensajes. AS-I = llamada del maestro + pausa + respuesta del esclavo + pausa 4.2.3 Estructura de un mensaje Estructura de una llamada del maestro hacia el esclavo Bit de comienzo (ST) Marca el comienzo de la llamada del maestro: =0: bit de comienzo válido =1: no permitido Dirección (A0…A4) Dirección del esclavo. (5 bit) Información (I0...I4) Dependiendo del tipo de llamada, los 5 bit de información contiene la información del esclavo AS-i. Mas detalles pueden ser obtenidos en el mensaje específico. Bit de Paridad (PB) Bit de paridad: la suma de todos los “1” en el llamado del maestro debe ser par. Bit de final Marca el final de la llamada del maestro: =0: no permitido =1: permitido < 38 MICRO Estructura de la repuesta del esclavo Bit de comienzo (ST) Marca de comienzo de la respuesta del esclavo: =0: bit de comienzo válido =1: no permitido Información (I0...I3) 4 bits de información Bit de paridad (PB) Bit de paridad: la suma de todos los bits de la respuesta del esclavo debe ser par. Bit de final (EB) Marca el final de la llamada del maestro: = 0: no permitido =1: bit de fin permitido La llamada del maestro a un esclavo típico tiene 4 bit de datos, la repuesta del esclavo también tiene 4 bits de datos. Tasa de transferencia es de 53 kBit/s o la eficiencia de transmisión es del 32%( con una transferencia de 167Kbits/s). Estructura de la respuesta del esclavo Bit de comienzo (ST) Marca de comienzo de la repuesta del esclavo: =0: Bit de comienzo válido =1: Bit no permitido Información (10…13) 4 bits de información. Bit de paridad (PB) Bit de paridad, la suma de todos los “1” de la respuesta del esclavo debe ser par. Bit de fin (EB) Marca el final de la llamada del maestro: =0: no permitido =1: permitido Especificación 2.1 (1998) 62 módulos esclavos pueden ser conectados a una red AS-I 62 (previamente 31) Definición de un modo de direccionamiento extendido para esclavos con un código ID “AHEX” ( ver tabla) La respuesta del esclavo es la misma. Modo de direccionamiento extendido: • Transferencia de 3 bits de datos desde el maestro al esclavo en un telegrama. • Como antes 4 bits de datos son transferidos como repuesta desde el esclavo al maestro. • Posibilidad de comunicarse con dos esclavos con la misma dirección usando el bit de selección (esclavo “A” y esclavo “B”). • Compatibilidad con redes existentes. < < 4 ACTUADOR SENSOR INTERFASE 4.2.4 Seguridad de datos 39 Al usar un cable no blindado la seguridad de los datos es particularmente importante. El chequeo de error de la capa física y de enlace es muy efectivo y corresponden a una distancia de Hamming de la menos 4. 4.3 Capa de Aplicación Propiedades de la Capa de aplicación: • Mensajes AS-i. • Rutinas de función en los módulos esclavos. • Rutinas de función en los módulos maestros. • Perfil del dispositivo • Además las Gateway son una parte de la capa de aplicación. Clasificación: • Transacción Simple: transmisión de un máximo de 4 bit de información por el maestro hacia el esclavo (información de salida) y desde el esclavo hacia el maestro (información de entrada). • Transacciones combinadas: transmisión con más de 4 bits de información coherente, integrada por una serie de llamadas y de contestaciones del esclavo en un contexto definido. < 40 MICRO 5 AS-i Schneider 5.1 Recordatorio El bus AS-Interface (la abreviatura del término inglés Actuator-Sensor-Interface) es un bus de campo (nivel 0) que se emplea para realizar interconexiones de sensores/ accionadores. Permite ejecutar información de tipo «binario» o analógico entre un equipo «master» de bus y equipos «slave» de tipo sensores/accionadores. El bus AS-Interface está formado por tres elementos básicos principales: • Una fuente de alimentación específica que suministra una tensión de 30 VDC. • Un master de bus. • Uno o varios equipos slaves (sensores, accionadores y otros). Estos componentes se interconectan mediante un cable de doble conductor destinado a la transmisión de datos y de la alimentación. Tipos principales de sensores/accionadotes Tipo de sensor Descripción Sensores/accionadores de comunicación (compatibles con AS-Interface) Disponen de la función AS-Interface integrada, por lo que pueden conectarse directamente al bus AS-Interface a través de una caja de conexión pasiva o una conexión en T. Sensores/accionadores tradicionales (no compatibles con AS-Interface). Se conectan al bus a través de una interfase AS-Interface (caja de conexión activa). Estas interfaces conectan los sensores y accionadores tradicionales al bus AS-Interface y los dotan de capacidad de diálogo en el bus. Producto tradicional Producto de comunicaciones Producto de comunicaciones < < 5 AS-I SCHNEIDER 434 E/S como máximo 248 entradas 186 salidas 41 62 slaves como máximo (un máximo de 31 estándar o 62 ampliados) 5.1.1 Descripción general de los productos AS-Interface del catálogo Schneider 5.2 Presentación de los principales elementos del bus AS-Interface En la tabla siguiente se enumeran los principales elementos de un bus AS-Interface: Componente Ilustración Master del bus AS-Interface Si se conecta a un controlador modular o a un compacto de las series TWDLCoA24DRF o TWDLCAo40DRF, puede gestionar todos los intercambios de datos en la red AS-Interface. También permite controlar el estado de los slaves. Module TWDNOI10M3. < 42 MICRO Fuente de alimentación AS-Interface Fuentes de alimentación de ASInterface, específicas para 30 VDC, destinadas a proporcionar alimentación a los componentes conectados al bus AS-Interface. La distribución de esta fuente de alimentación emplea el mismo medio que el utilizado para el intercambio de datos. Cable: - Transmite los datos y transporta la energía. Puede estar formado por: Un cable estándar AS-Interface amarillo plano de doble hilo, no blindado y con acoplamiento. - O bien, un cable redondo estándar de doble hilo, blindado o sin blindar. Slaves: Existen diferentes tipos de slaves que pueden conectarse al bus ASInterface, incluidos los sensores, accionadores, las cajas de conexión, así como los slaves analógicos. Los slaves están disponibles como slaves de direccionamiento estándar o slaves de direccionamiento ampliado (A/B). Power supply (30 VDC) Cable plano con acoplamiento. Cable redondo. Sensor 5.3 Características principales del bus AS-Interface V2 5.3.1 Descripción general Accionador Caja de conexión. AS-Interface es un sistema que garantiza la gestión de intercambios por un solo master que activa de forma sucesiva, mediante comprobación del bus, cada slave y espera su respuesta. El master gestiona las entradas/salidas, los parámetros y los códigos de identificación de cada slave, así como su direccionamiento. Esta es la trama de comunicación serie para los slaves de direccionamiento estándar AS-Interface V2: - 4 bits de datos (de D0 a D3), que corresponden a la imagen de las entradas o las salidas según la naturaleza de la interfase. - 4 bits de ajuste (de P0 a P3), que permiten definir los modos de funcionamiento de la interfase. - Esta es la trama de comunicación serie para los slaves de direccionamiento ampliado: - 4 bits de datos (de D0 a D3), que corresponden a la imagen de las entradas o las salidas según la naturaleza de la interfase. - 3 bits de ajuste (de P0 a P2), que permiten definir los modos de funcionamiento de la interfase. < < 5 AS-I SCHNEIDER 43 Todos los equipos slaves conectados al bus AS-Interface se identifican por medio de, al menos, un «Código E/S» y un «Código ID», que completa la identificación funcional del slave. Algunos slaves poseen un código ID2 que determina las funciones internas del slave: ejemplo de slaves analógicos en los que el código ID2 indica el número de canales analógicos del slave. En la solicitud del master AS-Interface, las salidas se posicionan y las entradas de los equipos AS-Interface envían la respuesta del slave. 5.3.2 Tabla de características principales Características Descripción Direccionamiento de los slaves Cada slave conectado al bus AS-Interface debe poseer una dirección comprendida entre 1 y 31 con «el banco» /A o con «el banco» /B para el direccionamiento ampliado. Los slaves suministrados de fábrica poseen la dirección 0 (la dirección del slave queda memorizada de forma no volátil). La programación de la dirección se efectúa con ayuda de un terminal específico de direccionamiento. Identificación de los slaves Todos los equipos slaves conectados al bus AS-Interface se identifican por: - Un código ID de identificación (codificación de 4 bits) que define el tipo de slave (sensor, slave ampliado...). Por ejemplo, el código ID de un slave ampliado es 0xA. - Un código E/S (codificación de 4 bits) que indica la repartición de entradas/salidas. Por ejemplo, el código E/S de un slave de 4 entradas es 0, de 4 salidas es 8, de 2 E/2 S es 4, etc. - Un código ID2 (codificación de 4 bits) que determina las funcionalidades internas del slave. - Un código ID1 (codificación de 4 bits) que representa una identificación adicional del slave. Esta identificación permite al master AS-Interface reconocer la configuración presente en el bus. La asociación AS-Interface ha desarrollado estos perfiles diferentes. Se utilizan para distinguir entre las salidas, entradas y módulos mixtos, familias de dispositivos «inteligentes», etc. Número máximo de slaves y de entradas/salidas Un bus AS-Interface puede soportar como máximo en el mismo bus: - 31 slaves de direccionamiento estándar, de manera que cada slave pueda disponer de un máximo de 4 entradas o 4 salidas, de la dirección 1 a 31. - 62 slaves de direccionamiento ampliado, de manera que cada slave pueda disponer de un máximo de 4 entradas o 3 salidas, de la dirección 1 A/B a 31 A/B. Esto permite gestionar un máximo de 248 entradas + 186 salidas, que hacen un total de 434 entradas/salidas, en el caso de que todos los slaves ampliados posean 4 entradas y 3 salidas. < 44 MICRO Topología y longitud máxima del bus AS-Interface La topología del bus AS-Interface bus es flexible. Se puede adaptar perfectamente a las necesidades del usuario (punto a punto, en línea, con estructura de árbol, etc.). En cualquier caso, la longitud acumulada de todas las ramas del bus no deberá sobrepasar los 100 metros sin utilizar el repetidor. Tiempo de ciclo del bus AS-Interface: Se trata del tiempo de ciclo entre los slaves y el módulo master. El sistema AS-Interface transmite siempre información de longitud idéntica para todos los slaves del bus. El tiempo del ciclo AS-Interface depende del número de slaves activos conectados al bus. El tiempo de escrutinio t representa el tiempo de intercambio entre el master y los n slaves activos (un máximo de 31 en /A o /B). O bien: - Hasta 19 slaves activos, t = 3ms - De 20 a 31 slaves activos t = (1+n) * 0,156 ms. Cuando los dos slaves A y B se encuentran en la misma dirección, se escruta un slave de este par cada dos ciclos. De este modo, para 31 slaves de direccionamiento ampliado configurados en /A + 31 slaves de direccionamiento configurados en /B, el tiempo de escrutinio será de 10 ms. Tiempo de ciclo máximo: - Un máximo de 5 ms para 31 slaves de direccionamiento estándar o ampliado. - Un máximo de 10 ms para 62 slaves de direccionamiento ampliado. Fiabilidad, flexibilidad El procedimiento de transmisión utilizado (modulación de corriente y codificación Manchester) garantiza un funcionamiento fiable. El master supervisa la tensión de alimentación de la línea y de los datos que se transmiten. Detecta los errores de transmisión así como los fallos de los slaves y transmite la información al controlador. El intercambio o la conexión de un nuevo slave durante el funcionamiento no perturban las comunicaciones del master con el resto de slaves. Si se reemplaza un slave defectuoso, la actualización de la dirección del slave de reemplazo se puede realizar si se admite la función de direccionamiento automático del módulo master. Si se produce una utilización mixta de slaves con ajustes de la dirección estándar y ampliados, un slave de direccionamiento estándar sólo utiliza una dirección de 1(A) a 31(A). La misma dirección seguida de «banco» /B sólo se puede utilizar un slave de direccionamiento ampliado < < 5 AS-I SCHNEIDER 5.4 Descripción de los componentes del módulo master del bus AS-Interface: TWDNOI10M3 45 El siguiente diagrama muestra las diferentes partes del módulo master AS-Interface TWDNOI10M3: N° Componente Descripción 1 Pantalla - Indicadores LED de estado: indican el estado del bus AS-Interface. - Indicadores LED de E/S: indican el estado de las E/S de un slave especificado por los indicadores de dirección. - Indicadores LED de dirección: indican la dirección de los slaves. 2 Botones Permiten seleccionar una dirección de un slave, así como cambiar el modo. 3 Terminal de usuario Se conecta al cable AS-Interface. 4 Conector del cable AS-Interface Permite instalar el terminal. 5 Botón de retención Retiene/libera el módulo de un controlador 6 Conector de ampliación Permite llevar a cabo la conexión al módulo Twido así como la conexión de otro módulo de E/S. 7 Etiqueta del producto Indica la referencia y las especificaciones del módulo. < 46 MICRO 5.5 Características técnicas del módulo TWDNOI10M3 y del bus AS-Interface V2 5.5.1 Bus AS-Interface V2 Características técnicas: 5.5.2 Característica Valor Tiempo de ciclo máximo del bus AS-Interface: - De 1 a 19 slaves = 3 ms. - De 20 a 62 slaves = (1+n) x 0,156 ms con n = número de slaves activos. - 5 ms para 31 slaves de direccionamiento estándar o ampliado - 10 ms para 62 slaves de direccionamiento ampliado. Número máximo de slaves del bus: 31 slaves de direccionamiento estándar o 62 slaves de direccionamiento ampliado. Longitud máxima del bus AS-Interface Todas las bifurcaciones sin repetidor: 100 m Con dos repetidores: 300 m Número máximo de E/S gestionados por el bus. Slaves de direccionamiento estándar: 124 entradas + 124 salidas Slaves de direccionamiento ampliado: 248 entradas + 186 salidas Tensión nominal de la alimentación del bus. 30 VDC Módulo ASInterface TWDNOI10M3 Características técnicas: Característica Valor Temperatura de funcionamiento Temperatura ambiente en funcionamiento entre 0 y 55 °C Temperatura de almacenamiento De -25 °C a +70 °C Humedad relativa Del 30 % al 95 % (sin condensación) Grado de contaminación 2 (IEC60664) Grado de protección IP20 Altitud Funcionamiento: de 0 a 2.000 m Transporte: de 0 a 3.000 m < < 5 AS-I SCHNEIDER 47 Resistencia a las vibraciones Montado sobre un riel DIN: De 10 a 57 Hz con una amplitud de 0,075 mm; de 57 a 150 Hz con una aceleración de 9,8 m/s2 (1G); 2 horas por eje en cada uno de los tres ejes perpendiculares entre sí. Montado sobre la superficie de un panel: De 2 a 25 Hz con una amplitud de 1,6 mm; de 25 a 100 Hz con una aceleración de 39,2 m/s2 (4G); Lloyd’s, 90 minutos por eje en cada uno de los tres ejes perpendiculares entre sí. Resistencia a golpes 147 ms2 (15G), 11 ms de duración, 3 golpes por eje en los tres ejes perpendiculares entre sí (IEC 61131). Rango de tensión permitido de 29,5 a 31,6 VDC Corriente consumida en el bus AS-Interface 65 mA típica/110 mA máxima Protección contra la inversión de polaridad en las entradas del bus Sí Conector en placa madre MSTB2.5/3-GF-5.08BK (Phoenix Contact) Número medio de conexiones y desconexiones del conector 100 veces como mínimo Consumo de alimentación A 5 VDC: 80 mA A 24 VDC: 0 mA Pérdida de energía 540 mW (24 VDC) Peso 85 g RECUERDE que... CONEXIÓN A OTROS MÓDULOS DE EXPANSIÓN: - Cuando se conecta un módulo AS-Interface a un módulo Twido, no se debe conectar más de cinco módulos de ampliación de E/S (si normalmente un módulo Twido puede aceptar siete) debido a la cantidad de calor generada. - El módulo master AS-Interface puede aceptar siete slaves de E/S analógicas como máximo; en caso contrario, el sistema AS-Interface no funcionará correctamente. < 48 MICRO 5.6 Cableado y conexiones 5.6.1 Diferentes tipos de cables Los cables del bus AS-Interface transmiten las señales y proporcionan una alimentación de 30 VDC a los sensores y accionadores conectados al bus. Tipos de cables AS-Interface: Tipo de cable Características Cable plano AS-Interface Color de la manga protectora: amarillo Sección transversal de los conductores: 1,5 mm2. Cable redondo estándar o cables separados 5.6.2 Sección transversal de los conductores: - Trenzado: de 0,5 mm2 a 1,0 mm2 - Sólidos: de 0,75 mm2 a 1,5 mm2. Ilustración (azul) (marrón) (azul) (marrón) Procedimiento de conexión del módulo master AS-i al bus En la tabla siguiente se describe el procedimiento de conexión: Pasos Descripción 1 Retirar el bloque de terminales del conector de bus del módulo. 2 Respetar las polaridades del cable AS-Interface: cable de color marrón para el polo AS-i+ y cable de color azul para el polo AS-i-. Conectar los cables según los colores indicados en el bloque de terminales. 3 Conectar el bloque de terminales de puesta a tierra AS-Interface al riel DIN (consulte el diagrama). 4 Con un destornillador, apriete los tornillos del terminal entre el par 0,5 y 0,6 Nm. La utilización de casquillos terminales engastados en las terminaciones de los conductores trenzados o sólidos evitará que el cable se salga de la terminal. 5 Insertar el bloque de terminales del conector del bus en el módulo. Con un destornillador, apriete los tornillos de montaje del terminal entre el par 0,3 y 0,5 Nm. < < 5 AS-I SCHNEIDER 49 RECUERDE que... RIESGO DE DESCARGA ELÉCTRICA: No toque las terminaciones del cable, ni siquiera inmediatamente después de desconectar el módulo. Si no se respetan estas precauciones pueden producirse graves lesiones o daños materiales. Ilustración sobre la conexión. RECUERDE que... ALIMENTACIÓN DEL BUS AS-INTERFACE V2: Utilizar una alimentación AS-Interface SELV (tensión de seguridad muy baja), con una tensión nominal de 30 VDC. Si no se respetan estas precauciones pueden producirse graves lesiones o daños materiales. 5.7 Botones y modos de funcionamiento del módulo TWDNOI10M3 5 . 7. 1 Presentación Las acciones ejecutadas mediante los botones PB1 y PB2 de la parte frontal del módulo AS-Interface dependen de la duración de la pulsación. Si se trata de una “pulsación larga”, se selecciona el modo de funcionamiento, mientras que si se trata de una “pulsación corta”, se selecciona la dirección del slave que se va a diagnosticar. Si la duración de la pulsación en los botones no corresponde a ninguna de las citadas, o la pulsación se lleva a cabo en los dos botones a la vez, el estado del módulo no sufre ningún cambio. 5 . 7. 2 Ilustración En la ilustración siguiente se indica la posición de los botones: < 50 MICRO 5 . 7. 3 Pulsación de los botones 50 En la tabla siguiente se describe la función de los botones: Acción Descripción Pulsación larga Una “pulsación larga” se produce cuando el botón se pulsa durante 3 segundos o más. Utilice este tipo de pulsación para modificar el modo de funcionamiento del master ASInterface. Pulsación breve Una “pulsación breve” se produce cuando el botón se pulsa durante 0,5 segundos como máximo. Utilizar una pulsación breve para modificar la dirección del slave cuyo estado de entradas y salidas se desea visualizar mediante los indicadores del master AS-Interface. Al pulsar en PB1, aumenta la dirección del slave, mientras que al hacerlo en PB2, disminuye. Si se pulsa PB1 al llegar a la última dirección 31B, aparece de nuevo la primera dirección 0A. 5.8 Modos de funcionamiento del módulo master AS-Interface 5.8.1 Presentación Desde el momento en que se conecta, el módulo AS-Interface está en modo conectado. El módulo Twido puede, por lo tanto, comunicarse con el master AS-Interface para visualizar y controlar el estado de cada slave. El modo conectado incluye los tres modos siguientes: - Modo protegido normal: Al realizar la conexión, el módulo master AS-Interface entra en este modo si no se produce ningún error. Este es el modo de funcionamiento normal para que el master AS-Interface intercambie datos de comunicación con los slaves conectados. - Modo protegido normal Local (sin conexión de software): Para acceder a este modo desde el modo anterior, es necesario realizar una “pulsación larga” en el botón PB2. El master AS-Interface interrumpe toda comunicación con los slaves y permite realizar operaciones como la inicialización del módulo master. En este modo, el módulo Twido no puede visualizar el estado de los slaves. El indicador OFF (véase Visualización de los modos de funcionamiento del master AS-Interface) del master ASInterface se enciende para indicar el modo Local. Para volver al modo anterior, es necesario realizar una “pulsación larga” en el botón PB2. - Modo protegido normal Intercambio de datos desactivado: El acceso y la salida de este modo sólo se pueden realizar a través del programa de usuario en TwidoSoft. En este modo no se puede llevar a cabo ninguna comunicación con los slaves. < < 5 AS-I SCHNEIDER 5.9 Panel de visualización del módulo AS-Interface TWDNOI10M3+ 5.9.1 Presentación 51 El módulo master AS-Interface TWDNOI10M3 contiene una pantalla que incluye indicadores LED de estado, de entrada y salida y de dirección. 5.9.2 Ilustración Ilustración del panel de visualización: 5.9.3 Visualización de los estados del módulo Los indicadores LED de estado ubicados en la parte posterior del módulo son los encargados de mostrar información según su estado (indicador apagado o encendido) sobre el modo de funcionamiento del módulo. Descripción de los indicadores LED de estado: Indicador PWR LED Estado Descripción Indica si el módulo AS-Interface está conectado. Indica que el módulo AS-Interface no recibe suficiente alimentación. FLT Indica que la configuración cargada en el master AS-Interface no es correcta o que se ha producido un error en el bus AS-Interface. Funcionamiento correcto del módulo. < 52 MICRO LMO Indica que el módulo no se encuentra en modo local (el módulo permanece en modo conectado desde el arranque). Nota: Parpadea durante el arranque. CMO Indica que el módulo se encuentra en modo conectado. OFF Indica que el módulo se encuentra en el modo normal sin conexión. Indica que el módulo se encuentra en otro modo de funcionamiento. CNF Este indicador ya no se utiliza. Nota: parpadea durante el arranque. Iluminado Apagado 5.9.4 Visualización de los modos de funcionamiento del master AS-Interface Los modos de funcionamiento del módulo AS-Interface se pueden cambiar con los botones o con el software de programación TwidoSoft. Los indicadores LED de estado también indican el modo en el que se encuentra el módulo AS-Interface. Tabla de visualización de los modos: Modos de funcionamiento PWR FLT Modo protegido normal Modo protegido normal (sin conexión) Modo protegido normal (intercambio de datos desactivado) Iluminado Apagado LMO CMO OFF CNF < < 5 AS-I SCHNEIDER 5.10 Diagnóstico del bus AS-Interface 53 Los indicadores LED de entradas y salidas y de dirección permiten visualizar la presencia y el estado de funcionamiento de cada slave en el bus AS-Interface. Tabla de diagnóstico: Estado de los indicadores LED de dirección Estado de los indicadores LED IN/OUT Descripción El slave de esta dirección existe y tiene las entradas y salidas encendidas y activadas. El slave de esta dirección está presente, aunque contiene un error. No existe ningún slave asignado a esta dirección. La comunicación en el bus ASInterface se interrumpe porque no se suministra alimentación o porque el módulo AS-Interface se encuentra en modo protegido normal sin conexión. Iluminado Apagado Parpadeando A dirección del slave se selecciona con los botones PB1 y PB2. Una dirección con un slave asignado se puede leer con el LED de dirección, tal como se indica en el siguiente ejemplo: Los indicadores 2x, x5 y B encendidos indican que un slave de la dirección 25B se encuentra presente. < 54 MICRO 6 Puesta en Marcha Introducción El bus AS-Interface (sensor del accionador-interfase) permite conectar, mediante un cable único, captadores/accionadores en el nivel más bajo de la automatización. Estos captadores/accionadores se definen en la documentación como equipos slave. La puesta en marcha de la aplicación AS-Interface hace necesario definir el contexto físico de la aplicación en la que se integrará (bus de ampliación, alimentación, procesador, módulos, equipos slave AS-Interface conectados al bus) y asegurar la instalación del software. El segundo aspecto se llevará a cabo desde los diferentes editores de TwidoSoft: - En modo local - En modo online 6.1 Bus AS-Interface V2 El módulo master AS-interface TWDNOI10M3 integra las siguientes funciones: - Perfil M3: este perfil cubre las funcionalidades definidas por el estándar AS-Interface V2, pero no admite los perfiles analógicos S7-4. - Un canal AS-Interface por módulo - Direccionamiento automático del slave con la dirección 0 - Gestión de perfiles y parámetros - Protección contra la inversión de polaridad en las entradas del bus - El bus AS-Interface permite, por lo tanto: - Hasta 31 slaves de dirección estándar y 62 de dirección ampliada - Hasta 248 entradas y 186 salidas - Hasta 7 slaves analógicos (4 E/S máx. por esclavo) - Un tiempo de ciclo de 10 ms como máximo - Se puede conectar un máximo de dos módulos master AS-Interface a un controlador modular Twido o a un controlador compactoT WDLCoA24DRF o TWDLCAo40DRF. 6.2 Descripción funcional general 6.2.1 Presentación general En la configuración AS-Interface, el software TwidoSoft permite al usuario: - Configurar el bus (declaración de los slaves y atribución de las direcciones en el bus) de forma manual. - Adaptar la configuración según la que se encuentra presente en el bus. - Tener en cuenta los parámetros de los slaves. - Controlar el estado del bus. - Para ello, toda la información procedente o enviada al master AS-Interface se almacena en los objetos (palabras y bits) específicos. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.2.2 Estructura del master AS-Interface 55 El acoplador AS-Interface integrado en los campos de datos que permiten gestionar listas de slaves e imágenes de datos de entradas/salidas. Esta información se almacena en la memoria volátil. En el siguiente esquema se muestra la arquitectura del acoplador TWDNOI10M3. Leyenda: Dirección Elemento Descripción 1 Datos de E/S (IDI, ODI) Imágenes de las 248 entradas y de las 186 salidas del Bus AS-Interface V2. 2 Parámetros actuales (PI, PP) Imagen de los parámetros de todos los slaves. 3 Configuración/ Identificación (CDI, PCD) Este campo contiene todos los códigos de E/S y los códigos de identificación de todos los slaves detectados 4 LDS Lista de todos los slaves detectados en el bus. 5 LAS Lista de los slaves activados en el bus. 6 LPS Lista de los slaves previstos en el bus y configurados por TwidoSoft. 7 LPF Lista de los slaves que tienen un fallo de dispositivo periférico. < 56 MICRO 6.2.3 Estructura de los equipos slaves Cada uno de los slaves de direccionamiento estándar cuenta con: - 4 bits de entrada/salida - 4 bits de parametrización Cada uno de los slaves de direccionamiento ampliado cuenta con: - 4 bits de entrada/salida (último bit destinado sólo a la entrada) - 3 bits de parametrización - Cada slave posee su propia dirección, así como un perfil y un subperfil (definición del intercambio de variables). - La figura que se muestra a continuación muestra la estructura de un slave de direccionamiento ampliado: Leyenda: Dirección Elemento Descripción 1 Datos de entradas/salidas El slave almacena los datos de entradas y los pone a disposición del master AS-Interface. El acoplador master actualiza los datos de salidas. 2 Parámetros Los parámetros permiten controlar y conmutar los modos de funcionamiento internos del captador o accionador. < < 6 PUESTA EN MARCHA 57 3 Configuración/ Identificación Este campo contiene: - El código correspondiente a la configuración de las entradas/salidas (I/O). - El código de identificación del slave (ID). - Los subcódigos de identificación del slave (ID1 y ID2). 4 Dirección Dirección física del slave. Los parámetros de funcionamiento, dirección, datos de configuración y de identificación se almacenan en una memoria no volátil. 6.3 Principios de instalación del software 6.3.1 Presentación Para respetar la filosofía adoptada en TwidoSoft, el usuario debe proceder por pasos para crear una aplicación AS-Interface. 6.3.2 Principio de instalación El usuario ha de saber cómo configurar de forma funcional el bus AS-Interface (véase Inserción de un equipo slave en una configuración AS-Interface V2 existente, p. 71). En la tabla siguiente se muestran las diferentes fases de instalación del software del bus AS-Interface V2. Modo Fase Descripción Local Declaración del acoplador. Selección del emplazamiento del módulo master AS-Interface TWDNOI10M3 en el bus de ampliación. Configuración del canal del módulo. Selección de los modos “master”. Declaración de los equipos slaves. Selección, para cada equipo, de: - El número de emplazamiento en el bus. - El tipo de slave de direccionamiento estándar o direccionamiento ampliado. Validación de los parámetros de configuración. Validación en el slave. Validación global de la aplicación. Validación de aplicación. < 58 MICRO Local o conectado Conectado Simbolización (opcional) Simbolización de las variables asociadas a los equipos slaves. Programación Programación de la función AS-Interface V2. Transferencia Transferencia de la aplicación en el autómata. Depuración Depuración de la aplicación mediante: - La pantalla de depuración que permite visualizar los slaves (dirección, parámetros) y direccionar los esclavos en las direcciones deseadas. - Las pantallas de diagnóstico que permiten identificar los fallos. La declaración y la eliminación del módulo master AS-Interface en el bus de ampliación se desarrolla como para otro módulo de ampliación. Sin embargo, una vez que se han declarado dos módulos master AS-Interface en el bus de expansión, TwidoSoft no permite declarar otro. 6.4 Descripción de la pantalla de configuración del bus AS-Interface 6.4.1 Presentación La pantalla de configuración del módulo master AS-Interface le permite acceder a los parámetros asociados al módulo y a los equipos slaves. Permite visualizar y modificar los parámetros en modo offline. Ilustración de la pantalla de configuración en modo offline. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.4.2 Descripción de la pantalla en modo offline 59 Esta pantalla agrupa toda la información que compone el bus en tres bloques de información: Bloques Descripción Configuración de AS-Interface deseada por el usuario: visualización de slaves con configuración de direcciones estándar y ampliadas previstos en el bus. Mueva el cursor en sentido descendente por la barra vertical para acceder a las direcciones siguientes. Las direcciones atenuadas corresponden a las direcciones que no se pueden utilizar para configurar un slave. Si, por ejemplo, se declara un nuevo slave con configuración de dirección estándar con la dirección 1A, la dirección 1B se atenuará automáticamente. Slave xxA/B Imagen del bus Configuración del slave selecModo Master cionado: - Características: código E/S, código ID, códigos ID1 e ID2 (perfiles) y comentarios sobre el slave. - Parámetros: lista de parámetros (modificable), en forma binaria (cuatro casillas de verificación) o decimal (una casilla) a elección del usuario. - Entradas/salidas: lista de las E/S disponibles y sus direcciones respectivas. Activación o desactivación posible de las dos funciones disponibles para el módulo AS-Interface (direccionamiento automático, por ejemplo). “No hay red” le permite forzar el bus AS-Interface para que entre en modo offline. El modo “Direccionamiento automático” está seleccionado por defecto. Nota: La función de activación de intercambio de datos aún no está disponible. La pantalla tiene también tres botones: Botones Descripción Aceptar Permite guardar la configuración del bus AS-Interface visible en la pantalla de configuración. A continuación, vuelve a la pantalla principal. La configuración puede transferirse entonces al controlador Twido. Cancelar Vuelve a la pantalla principal sin tener en cuenta las modificaciones en curso. Ayuda Abre una ventana de ayuda en la pantalla. Sólo se pueden realizar modificaciones en la pantalla de configuración en modo offline. < 60 MICRO 6.5 Configuración del bus AS-Interface 6.5.1 Introducción La configuración del bus AS-Interface se realiza mediante la pantalla de configuración en modo local. Una vez seleccionados el master AS-Interface y los modos master seleccionados, la configuración del bus AS-Interface consiste en configurar los equipos slaves. 6.5.2 Procedimiento de declaración y configuración de un slave Procedimiento que se ha de seguir para crear o modificar un slave en el bus ASInterface V2: Paso Acción 1 En la celda de la dirección deseada (no atenuada) de la imagen del bus: - Hacer doble clic: ir al paso 3 O - Hacer clic con el botón derecho del ratón: - Resultado: Aparece un menú contextual. Este menú permite: - Configurar un nuevo slave en el bus. - Modificar la configuración del slave deseado. - Copiar (o Ctrl+C), cortar (o Ctrl+X) y pegar (o Ctrl+V) un slave. - Eliminar un slave (o Supr). < < 6 PUESTA EN MARCHA 2 61 En el menú textual, seleccionar: - “Nuevo” para crear un slave nuevo: aparece una pantalla de configuración del slave, en la que el campo “Dirección” indica la dirección seleccionada, los campos de “Perfil” tienen el valor F de forma predeterminada y los demás campos de la pantalla están vacíos. - “Abrir” para crear un slave nuevo o para modificar la configuración del slave seleccionado. En el caso de un slave nuevo, aparece una pantalla nueva para configurar el slave, en la que el campo “Dirección” indica la dirección seleccionada, los campos de “Perfil” tienen el valor F de forma predeterminada y los demás campos de la pantalla están vacíos. En el caso de una modificación, la pantalla de configuración del slave aparece con los campos que contienen los valores definidos previamente del slave seleccionado. - Ilustración de una pantalla de configuración para un slave nuevo: 3 En la pantalla de configuración del slave que se muestra, introducir o modificar: - El nombre del nuevo perfil (máximo 13 caracteres) - Un comentario (opcional) También se puede hacer clic en el botón “Catálogo...” y seleccionar un slave de la familia de perfiles AS-Interface preconfigurado. 4 Introducir: - El código IO (corresponde a la configuración entrada/salida). - El código ID (identificador), más ID1 e ID2 para un tipo ampliado. Los campos “Entradas” y “Salidas” indican el número de canal de entrada y de salida. Se implementan de forma automática al introducir el código IO. < 62 MICRO 5 Definir para cada parámetro: - Su toma en cuenta por parte del sistema (casilla seleccionada en la opción “Bits”, o valor decimal entre 0 y 15 en la opción “Decimal”). - Una etiqueta más significativa que “Parámetro X” (opcional). Los parámetros seleccionados son la imagen de los parámetros permanentes que se deben proporcionar al master AS-Interface. 6 Modificar “Dirección”, si es necesario (en el límite de las direcciones disponibles en el bus), mediante un clic en las flechas arriba/abajo situadas a la izquierda de la dirección (acceso en las direcciones autorizadas) o mediante la introducción directa de la dirección a través del teclado. 7 Validar la configuración del slave mediante un clic en el botón “Aceptar”. El resultado es la verificación de que: - Los códigos IO e ID están autorizados - La dirección del slave se ha autorizado (en caso de introducción mediante el teclado) según el código ID (los slaves “banco”/B sólo están disponibles si el código ID es igual a A). En caso de error, un mensaje advierte al usuario del tipo de error (ejemplo: “El slave no puede tener esta dirección”) y la pantalla se vuelve a mostrar con los valores iniciales (en el perfil o la dirección, según el error). El software limita el número de declaraciones de slave analógico a 7. Acerca del catálogo Schneider AS-Interface: al hacer clic en el botón Catálogo, se pueden crear y configurar slaves en “Familia privada” (diferentes de los del catálogo Schneider AS-Interface). 6.5.3 Catálogo AS-Interface El botón Catálogo facilita la configuración de los slaves en el bus. Si se utiliza este botón con un slave de la familia Schneider, la será muy sencilla y rápida Si hace clic en el botón “Catálogo...” de la ventana “Configurar un slave AS-Interface”, se abre la ventana siguiente. < < 6 PUESTA EN MARCHA 63 En el menú desplegable, se puede acceder a todas las familias del catálogo ASInterface Schneider: Puede ver las características de un slave mediante un clic en el botón “Detalles”. Puede añadir y configurar slaves que no forman parte del catálogo de Schneider. Basta con seleccionar la familia privada y configurar el slave nuevo. Una vez que haya seleccionado la familia, aparecerá la lista de slaves correspondiente. Haga clic en el slave deseado y valide mediante un clic en “Aceptar”. < 64 MICRO 6.6 Descripción de la pantalla de depuración 6.6.1 Presentación Cuando el PC está conectado al controlador (después de cargar la aplicación en el autómata), la pestaña "Depuración" situada a la derecha de la pestaña “Configuración” permite acceder a la pantalla de depuración. La pantalla de depuración proporciona, dinámicamente, una imagen del bus físico que incluye: - La lista de slaves previstos (introducidos) durante la configuración con su nombre y la lista de los slaves detectados (de nombre desconocido si no fuesen previstos), - el estado del acoplador AS-Interface y de los equipos slaves, y - la imagen del perfil, los parámetros y valores de las entradas y salidas de los slaves seleccionados. También permite al usuario: - Obtener un diagnóstico de los slaves erróneos (véase Visualización de los estados de los slaves), - modificar la dirección de un slave en modo conectado (véase Modificación de la dirección de un esclavo), - transmitir la imagen de los slaves a la pantalla de configuración (véase Actualización de la configuración del bus AS-Interface en modo conectado) y - dirigir todos los slaves a las direcciones deseadas (durante la primera depuración). 6.6.2 Ilustración de la pantalla “Depuración” La ilustración de la pantalla de depuración (solamente en modo conectado) aparece del siguiente modo: < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.6.3 Descripción 65 La pantalla “Depuración” proporciona la misma información que la pantalla de configuración (véase Descripción de la pantalla en modo offline, p. 59). Las diferencias se enumeran en la tabla siguiente: Bloque Descripción Configuración de AS-Interface V2 Imagen del bus físico. Incluye el estado de los slaves: - Indicador verde: el slave de esta dirección está activo. - Indicador rojo: el slave de esta dirección es erróneo y un mensaje le informa del tipo de error en la ventana “Error en el escalón”. Slave xxA/B Imagen de la configuración del slave seleccionado: - Características: imagen del perfil detectado (atenuada, no modificable). - Parámetros: imagen de los parámetros detectados. El usuario solamente puede elegir el formato de visualización de los parámetros. - Entradas/Salidas: se muestran los valores de las entradas y salidas detectadas, no modificables. Error en el escalón Informa del tipo de error si el slave seleccionado es erróneo. Bus AS-Interface Información resultante de un comando implícito “Read Status”. - Indica el estado del bus: por ejemplo, "Configuración OK = OFF" indica que la configuración prevista por el usuario no se corresponde con la configuración física del bus. - Indica las funciones autorizadas en el módulo master del bus AS-Interface: por ejemplo, “Direccionamiento automático activo = ON” indica que el modo master de direccionamiento automático está autorizado. 6.6.4 Visualización de los estados de los slaves Si el indicador asociado a una dirección está en rojo, su slave asociado es erróneo. La ventana “Error en el escalón” proporciona el diagnóstico del slave seleccionado. < 66 MICRO Descripción de los errores: - El perfil previsto por el usuario al configurar una dirección determinada no se corresponde con el perfil real detectado en dicha dirección del bus (diagnóstico: “Error de perfil”). - El bus ha detectado un nuevo slave no previsto en la configuración: aparece un indicador rojo en esta dirección y el nombre del slave aparece como “Desconocido” (diagnóstico: “Slave no proyectado”). - Fallo de dispositivo si el slave detectado lo admite (diagnóstico: “Fallo de dispositivo”). - Existe un perfil previsto en la configuración pero el bus no detecta ningún slave con esta dirección (diagnóstico: “Slave no detectado”). 6.7 Modificación de la dirección de un esclavo 6 . 7. 1 Presentación El usuario puede, mediante la pantalla de depuración, modificar la dirección de un slave en modo conectado. 6 . 7. 2 Modificación de la dirección de un esclavo En la taba siguiente se muestra el procedimiento para modificar la dirección de un slave: Paso Acción 1 Acceder a la pantalla de “Depuración”. 2 Seleccionar un slave en el área “Configuración de AS-Interface V2”. 3 Ejecutar una acción de “arrastrar y soltar” mediante el ratón hacia la celda correspondiente a la dirección deseada. Ilustración: arrastrar y soltar desde el slave 3B hacia la dirección 15B. < < 6 PUESTA EN MARCHA 67 Resultado: Se realiza un control automático de todos los parámetros del slave para comprobar si la operación es posible. Ilustración del resultado: Tras la operación, el diagnóstico del slave en la dirección 3B muestra “slave no detectado”, indicando así que el slave previsto en esta dirección no está presente. Al seleccionar la dirección 15B, se encuentran el perfil y los parámetros del slave desplazado; el nombre del slave permanece desconocido, ya que no se había previsto en esa dirección. El perfil y los parámetros de un slave no se pueden añadir al nombre. Varios slaves con distinto nombre pueden tener los mismos perfiles y parámetros. 6.8 Actualización de la configuración del bus AS-Interface en modo conectado 6.8.1 Presentación En modo conectado, no se autoriza ninguna modificación de la pantalla de configuración y la configuración del hardware y del software pueden ser diferentes. Cualquier diferencia en el perfil o en los parámetros de un slave prevista o no en la configuración se puede tener en cuenta en la pantalla de configuración. Es posible transmitir cualquier modificación a la pantalla de configuración antes de transferir la nueva aplicación al autómata. El procedimiento que se ha de seguir para tener en cuenta la configuración del hardware es el siguiente: Paso Descripción 1 Transferencia de la configuración del slave deseado a la pantalla de configuración. 2 Aceptación de la configuración en la pantalla de configuración. 3 Validación de la configuración nueva. 4 Transferencia de la aplicación al acoplador. < 68 MICRO 6.8.2 Transferencia de la imagen de un slave a la configuración En caso de detección en el bus de un slave no previsto en la configuración, aparece un slave “Desconocido” en el área “Configuración de AS-Interface V2” de la pantalla de depuración en la dirección detectada. En la tabla siguiente se indica el procedimiento para transferir la imagen del slave “Desconocido” a la pantalla de configuración: Paso Descripción 1 Acceder a la pantalla de “Depuración”. 2 Seleccionar un slave en el área “Configuración de AS-Interface V2”. 3 Hacer clic con el botón derecho del ratón para seleccionar “Transferir config.”. Ilustración: Resultado: La imagen del slave seleccionado (imagen del perfil y parámetros) se transfiere a la pantalla de configuración. 4 Volver a realizar la operación para cada uno de los slaves cuya imagen se desea transferir hacia la pantalla de configuración. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.8.3 Regreso a la pantalla de configuración 69 Cuando el usuario vuelve a la pantalla de configuración, se pueden ver todos los slaves nuevos (no previstos) transferidos. Ilustración de la pantalla de configuración una vez transferidos todos los slaves: Leyenda: - La cruz significa que hay diferencias entre la imagen del perfil del slave transferido y el perfil deseado en un principio en la pantalla de configuración. - El punto de exclamación indica que se ha introducido un nuevo perfil en la pantalla de configuración. Explicación: La pantalla de configuración muestra siempre la imagen permanente de la configuración deseada (de ahí la presencia del slave en 3B a pesar del cambio de dirección (véase Modificación de la dirección de un esclavo, p. 66), completada por la imagen actual del bus. Los perfiles y parámetros de los slaves previstos que aparecen corresponden a los previstos. Los perfiles y parámetros de los slaves desconocidos que aparecen corresponden a las imágenes de los detectados. 6.8.4 Procedimiento de transferencia de la aplicación definitiva hacia el acoplador Antes de transferir una aplicación nueva hacia el acoplador, el usuario puede tener en cuenta, para cada uno de los slaves, la imagen detectada del perfil y de los parámetros (transferida a la pantalla de configuración) o modificar la configuración “a mano” (véase Procedimiento de declaración y configuración de un slave). En la tabla siguiente se describe el procedimiento que se ha de seguir para validar y transferir la configuración definitiva hacia el acoplador: < 70 MICRO Paso Acción 1 Desconectar el equipo del acoplador mediante el software. Nota: No se puede realizar ninguna modificación en la pantalla de configuración si el equipo está conectado al acoplador. 2 Hacer clic con el botón derecho del ratón en el slave deseado. 3 Existen dos posibilidades: - Seleccionar “Aceptar conf.” para aceptar el perfil detectado del slave seleccionado. Ilustración: Para cada uno de los slaves marcados con una cruz, hay un mensaje que advierte al usuario de que esa operación sobrescribirá el perfil inicial (que aparece en pantalla) del slave. - Seleccionar la otra opción del menú contextual para configurar a mano el slave seleccionado. 4 Volver a comenzar la operación para cada uno de los slaves deseados en la configuración. 5 Pulsar “Aceptar” para validar y crear la nueva aplicación. Resultado: vuelta automática a la pantalla principal. 6 Transferir la aplicación al acoplador. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.9 Direccionamiento automático de un slave AS-Interface V2 6.9.1 Presentación 71 Todos los slaves presentes en el bus AS-Interface deben tener asignada (por configuración) una dirección física única. Esta debe ser la imagen de la que está declarada en TwidoSoft. El software TwidoSoft ofrece un servicio de direccionamiento automático de los slaves que evita así la utilización de una consola AS-Interface. El servicio de direccionamiento automático se utiliza para: - Cambiar un slave que falla. - Insertar un nuevo slave. 6.9.2 Procedimiento En la siguiente tabla se detalla el procedimiento que se debe llevar a cabo para definir el parámetro Direccionamiento automático. Paso Acción 1 Acceder a la pantalla de configuración del módulo master AS-Interface V2. 2 Hacer clic en la casilla de verificación Direccionamiento automático situada en la zona Modo master. Resultado: El servicio Direccionamiento automático se activará (casilla marcada) o se desactivará (casilla no marcada). Observación: El parámetro Direccionamiento automático aparece seleccionado de forma predeterminada en la pantalla de configuración. 6.10 Inserción de un equipo slave en una configuración AS-Interface V2 existente 6.10.1 Presentación Es posible insertar un equipo en una configuración AS-Interface V2 existente sin tener que recurrir al programador de bolsillo. Esta operación es posible si: - El servicio direccionamiento automático del modo de configuración está en modo activo (véase Direccionamiento automático de un slave AS-Interface V2), - Únicamente falta un esclavo en la configuración física, - El slave que se va a insertar está previsto en la pantalla de configuración, - El slave tiene el perfil previsto en la configuración, - El esclavo tiene la dirección 0(A). Así, el acoplador AS-Interface V2 asignará automáticamente al esclavo el valor predeterminado en la configuración. < 72 MICRO 6.10.2 Procedimiento En la siguiente tabla se detalla el procedimiento que se debe llevar a cabo para que la inserción automática de un nuevo esclavo sea efectiva. Paso Acción 1 Agregar el nuevo esclavo en la pantalla de configuración en modo local. 2 Realizar una transmisión de configuración hacia el autómata en modo conectado. 3 Conectar físicamente el nuevo esclavo de la dirección 0(A) al bus AS-Interface V2. Es posible modificar una aplicación realizando la manipulación que se ha indicado anteriormente, tantas veces como sea necesario. 6.11 Sustitución automática de un slave AS-Interface V2 que presenta un fallo 6.11.1 Principio Cuando un esclavo se declara en fallo, es posible sustituirlo automáticamente por un esclavo del mismo tipo. La sustitución puede llevarse a cabo sin tener que detener el bus AS-Interface V2 y sin manipulación alguna en tanto en cuanto esté activado el servicio direccionamiento automático del modo de configuración (véase Direccionamiento automático de un slave AS-Interface V2, p. 71). Pueden presentarse dos posibilidades: - El esclavo de recambio está programado con la misma dirección con ayuda del programador de bolsillo y tiene el mismo perfil y subperfil que el esclavo que presenta un fallo. Por lo tanto, se insertará automáticamente en la lista de esclavos detectados (LDS) y de esclavos activos (LAS). - El esclavo de recambio es virgen (dirección 0(A), esclavo nuevo) y tiene el mismo perfil que el esclavo que presenta un fallo. Adoptará automáticamente la dirección del esclavo cambiado y se insertará entonces en la lista de esclavos detectados (LDS) y en la lista de esclavos activos (LAS). 6.12 Direccionamiento de las entradas y salidas asociadas a los equipos slaves conectados al bus AS-Interface V2 6.12.1 Presentación Esta página muestra las especificaciones de direccionamiento de las entradas y salidas digitales o analógicas de los equipos Slaves. Para evitar cualquier confusión con las entradas y salidas remotas, se proponen nuevos símbolos de sintaxis AS-Interface: %IA, por ejemplo. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.12.2 Ilustración 73 Recordatorio del principio de direccionamiento: 6.12.3 % IA, QA, IWA, QWA x n i Símbolo Tipo de objeto Dirección del módulo de ampliación Dirección del Slave Nº de vía Valores específicos En la siguiente tabla se especifican los valores de los objetos de los Slaves ASInterface V2: 6.12.4 Elemento Valores Comentario IA - Imagen de la entrada física digital del Slave. QA - Imagen de la salida física digital del Slave. IWA - Imagen de la entrada física analógica del Slave. QWA - Imagen de la salida física analógica del Slave. X 1a7 Dirección del módulo AS-Interface en el bus de ampliación. N De 0A a 31B La ubicación 0 no se puede configurar. I De 0 a 3 - Ejemplos La siguiente tabla presenta varios ejemplos de direccionamiento de las entradas y salidas: Objeto de E/S Descripción %IWA4.1A.0 Entrada analógica 0 del Slave 1A del módulo AS-Interface en la posición 4 del bus de ampliación. %QA2.5B.1 Salida digital 1 del Slave 5B del módulo AS-Interface en la posición 2 del bus de ampliación. %IA1.12A.2 Entrada digital 2 del Slave 12A del módulo AS-Interface en la posición 1 del bus de ampliación. < 74 MICRO 6.12.5 Intercambios implícitos Los objetos descritos se intercambian implícitamente, es decir, de forma automática, con cada ciclo del autómata. 6.13 Programación y diagnóstico del bus AS-Interface V2 6.13.1 Intercambios explícitos Los objetos (palabras y bits) asociados al bus AS-Interface aportan información (Ej.: funcionamiento del bus, estado de los Slaves...) y comandos adicionales para efectuar una programación avanzada de la función AS-Interface. El bus de expansión intercambia estos objetos explícitamente entre el autómata Twido y el Master AS-Interface: - A petición del programa de usuario mediante la instrucción: ASI_CMD (consulte “Presentación de la instrucción ASI_CMD” más abajo), - mediante la pantalla de depuración o la tabla de animación. 6.13.2 Palabras de sistema especificadas reservadas Las palabras de sistemas reservadas en el autómata Twido para los módulos Master AS-Interface permiten conocer el estado de la red: %SW73 está reservada para el primer módulo de ampliación AS-Interface y %SW74 para el segundo. Sólo se utilizan los 5 primeros bits de estas palabras, son de sólo lectura. La tabla siguiente muestra los bits que se utilizan: Palabras de sistema Bit Descripción %SW73 y %SW74 0 Estado del sistema (= 1 si la configuración es correcta, 0 si no lo es). 1 Intercambio de datos (= 1 si el intercambio de datos está activado, 0 si está en modo Intercambio de datos desactivado (véase Modo de funcionamiento del módulo de interfaz del bus AS-Interface V2, p. 78). 2 Sistema en stop (= 1 si el modo Local (véase Modo local, p. 79) está activado, 0 si no lo está). 3 Instrucción ASI_CMD finalizada (= 1 si finalizada, 0 si en curso). 4 Error de instrucción ASI_CMD (= 1 si lo hay, 0 si no lo hay). < < 6 PUESTA EN MARCHA 75 Ejemplo Para el primer módulo de ampliación AS-Interface: Antes de utilizar una instrucción ASI_CMD, hay que comprobar el bit %SW73: X3 para asegurarse de que no se está ejecutando ninguna instrucción: compruebe que %SW73: X3 = 1. Para saber si la instrucción se ha ejecutado correctamente, compruebe que el bit %SW73: X4 es igual a 0. 6.13.3 Presentación de la instrucción ASI_CMD Mediante el programa de usuario, la instrucción ASI_CMD permite al usuario programar su red y obtener el diagnóstico de los Slaves. Los parámetros de la instrucción se transmiten por medio de palabras internas (memorias) %MWx. La sintaxis de la instrucción es la siguiente: ASI_CMDn %MWx:l Leyenda: 6.13.4 Símbolo Descripción N Dirección del módulo de ampliación AS-Interface (1 a 7). X Número de la primera palabra interna (memoria) transmitida en parámetro (0 a 254). L Longitud de la instrucción en número de word (2). Uso de la instrucción ASI_CMD En la tabla siguiente se describe la acción de la instrucción ASI_CMD en función del valor de los parámetros %MW(x) y %MW(x+1) cuando sea necesario. Para las solicitudes de diagnóstico de los Slaves, el resultado se devuelve al parámetro %MW(x+1). %MWx %MWx+1 Acción 1 0 Sale del modo Local. 1 1 Pasa al modo Local. 2 0 Prohíbe el intercambio de datos entre el Master y sus Slaves (entra en el modo Intercambio de datos desactivado). 2 1 Autoriza el intercambio de datos entre el Master y sus Slaves (sale del modo Intercambio de datos desactivado). 3 Reservado - 4 Resultado Leer la lista de Slaves activos (tabla LAS) de la dirección 0A a 15A (1 bit por Slave). < 76 MICRO 5 Resultado Leer la lista de Slaves activos (tabla LAS) de la dirección 16A a 31A (1 bit por Slave). 6 Resultado Leer la lista de Slaves activos (tabla LAS) de la dirección 0B a 15B (1 bit por Slave). 7 Resultado Leer la lista de Slaves activos (tabla LAS) de la dirección 16B a 31B (1 bit por Slave). 8 Resultado Leer la lista de Slaves detectados (tabla LDS) de la dirección 0A a 15A (1 bit por Slave). 9 Resultado Leer la lista de Slaves detectados (tabla LDS) de la dirección 16A a 31A (1 bit por Slave). 10 Resultado Leer la lista de Slaves detectados (tabla LDS) de la dirección 0B a 15B (1 bit por Slave). 11 Resultado Leer la lista de Slaves detectados (tabla LDS) de la dirección 16B a 31B (1 bit por Slave). 12 Resultado Leer la lista de los dispositivos erróneos de los Slaves (tabla LPF) de la dirección 0A a 15A (1 bit por Slave). 13 Resultado Leer la lista de los dispositivos erróneos de los Slaves (tabla LPF) de la dirección 16A a 31A (1 bit por Slave). 14 Resultado Leer la lista de los dispositivos erróneos de los Slaves (tabla LPF) de la dirección 0B a 15B (1 bit por Slave). 15 Resultado Lee la lista de los dispositivos erróneos de los Slaves (tabla LPF) de la dirección 16B a 31B (1 bit por Slave). 16 Resultado Leer el estado del bus. Consulte el resultado en el párrafo que sigue. El estado del bus se actualiza con cada ciclo del autómata. Pero el resultado de la instrucción ASI_CMD de lectura del bus sólo está disponible en el ciclo del autómata siguiente. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.13.5 Resultado de la instrucción ASI_CMD para leer el estado del bus 77 En caso de lectura del estado del bus mediante la instrucción ASI_CMD (valor del parámetro %MWx igual a 16), el formato del resultado en la palabra %MWx+1 es el siguiente: %MWx+1- Designación (1=OK, 0=NOK) Menos significativo Más significativo 6.13.6 Bit 0 Configuración OK Bit 1 LDS.0 (Slave presente en la dirección 0) Bit 2 Direccionamiento automático activo Bit 3 Direccionamiento automático disponible Bit 4 Modo de configuración activo Bit 5 Operación normal activa Bit 6 APF (problema de alimentación) Bit 7 Modo local preparado Bit 0 Fallo de dispositivo Bit 1 Intercambio de datos activo Bit 2 Modo local Bit 3 Modo normal (1) Bit 4 Fallo de comunicación con el Master AS-Interface Bit 5 Instrucción ASI_CMD en curso Bit 6 Instrucción ASI_CMD errónea Resultado de la instrucción ASI_CMD para leer el estado de los Slaves En caso de diagnóstico de los Slaves mediante la instrucción ASI_CMD (valor %MWx comprendido entre 4 y 15), el estado de los Slaves se devuelve a los bits (1=OK) de la palabra %MWx+1. La tabla siguiente muestra el resultado en función del valor de la palabra %MWx: %MWx %MWx+1 Valor Byte más significativo Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 4, 8, 12 15A 14A 13A 12A 11A 10A 5, 9, 13 31A 30A 29A 28A 27A 26A 6, 10, 14 15B 14B 13B 12B 11B 10B 7, 11, 15 31B 30B 29B 28B 27B 26B < 78 MICRO Para leer si el Slave 20B está activo, la instrucción ASI_CMD debe ejecutarse con a palabra interna %MWx de valor 7. El resultado se devuelve a la palabra interna MWx+1, el estado del Slave 20B lo da el valor del bit 4 del byte menos significativo: si el bit 4 es igual a 1, el Slave 20B está activo. Ejemplos de programación de la instrucción ASI_CMD Para forzar el paso del Master AS-Interface (en posición 1 en el bus de ampliación) a modo local: LD 1 [%MW0: = 16#0001] [%MW1: = 16#0001] LD %SW73: X3 //Si no hay ninguna instrucción ASI_CMD en curso, continúe [ASI_CMD1 %MW0:2] //para forzar el paso al modo local Para leer la tabla de Slaves activos de la dirección 0A a 15A: LD 1 [%MW0: = 16#0004] [%MW: = 16#0000 //opcional] LD %SW73: X3 //Si no hay ninguna instrucción ASI_CMD en curso, continúe [ASI_CMD1 %MW0:2] //para leer la tabla LAS de la dirección 0A a 15A 6.14 Modo de funcionamiento del módulo de interfaz del bus AS-Interface V2 6.14.1 Presentación El módulo de interfaz del bus AS-Interface TWDNOI10M3 dispone de tres modos de funcionamiento para responder a necesidades específicas. Estos modos son: - El modo protegido, - El modo local, - El modo Intercambio de datos desactivado. El empleo de la instrucción ASI_CMD (véase Presentación de la instrucción ASI_CMD) en un programa de usuario permite entrar o salir de estos modos. 6.14.1.1 Modo protegido El modo de funcionamiento protegido es el modo que generalmente se utiliza para explotar una aplicación. Esto implica que el acoplador AS-Interface V2 está configurado en Twidosoft. Este: - Comprueba continuamente que la lista de los Slaves detectados es igual a la lista de los Slaves previstos, - Controla la alimentación. En este modo, un Slave no se activará hasta que se declare en la configuración y sea detectado. Durante el arranque o la configuración, el autómata Twido fuerza el módulo AS-Interface a modo protegido. < < 6 PUESTA EN MARCHA 6.14.1.2 Modo local 79 Al llegar al modo Local, el acoplador efectúa inicialmente una puesta a cero de todos los Slaves presentes y detiene los intercambios del bus. Mientras está en el modo Local, las salidas están forzadas a cero. Además de con el botón PB2 en el módulo AS-Interface TWDNOI10M3, se puede acceder al modo local en el programa mediante la instrucción ASI_CMD (véase Ejemplos de programación de la instrucción ASI_CMD), igual que para salida del módulo y volver al módulo protegido. 6.14.1.3 Modo Intercambio de datos desactivado Al llegar al modo Intercambio de datos desactivado, los intercambios del bus siguen funcionando, pero los datos no se actualizan más. Sólo se puede acceder a este modo mediante la instrucción ASI_CMD (véase Uso de la instrucción ASI_CMD). Sacado de Guía de referencia de software SP.pdf / Puesta en marcha del Bus ASinterface V2. < 80 MICRO Material didáctico Micro Capacitación realiza y comercializa una variedad de elementos didácticos de gran flexibilidad, fácil montaje y re-ubicación o cambio, con posibilidades de expansión con módulos que permiten partir de un modelo básico, y terminar en un poderoso centro de estudio y ensayo. Paneles serie DIDACTO Estos paneles están enteramente diseñados por MICRO en un desarrollo compartido por nuestros especialistas de Capacitación y de Ingeniería. Los componentes que se utilizan para su construcción son los mismos que adopta la industria de todo el mundo para la implementación de sus automatismos en una amplia gama de aplicaciones y complejidades. Se entregan con una base de montaje en estructuras de perfiles de aluminio anodizados, y un exclusivo sistema de fijación de elementos de ajuste manual de un cuarto de vuelta que permita su fácil re-ubicación o cambio, facilitando la tarea didáctica del capacitador y la asimilación de conceptos de los asistentes. En cuanto a las posibilidades de expansión, se han contemplado diferentes módulos que permiten migrar de un modelo básico y llegar a implementar hasta un poderoso Centro de Estudio y Ensayo que incluya PC, interfaces para accionamiento de actuadores, mobiliario, etc., cubriendo variadas tecnologías complementarias. < < 7 MICRO CAPACITACIÓN 81 Software Los softwares utilizados tienen como misión amalgamar la potencialidad de la informática aplicada a la enseñanza de automatización. Puede clasificarse en: 1. Softwares de simulación, que pueden diseñar, ensayar y simular circuitos que incluyan componentes electrónicos, neumáticos e hidráulicos. 2. Softwares de cálculo, información técnica y selección de componentes adecuados para cada requisición técnica. 3. Softwares de presentaciones que, preparados por nuestros ingenieros, optimizan las charlas y las adecuan al medio al que van dirigidas. Los referencia a los softwares de simulación, y con el fin de hacerlos interactivos, se dispone de interfaces que permiten físicamente hacer actuar a los elementos que son visualizados en el monitor de la computadora. Material de soporte Micro Capacitación dispone de variados elementos didácticos para facilitar la transmisión efectiva de los conceptos. Entre ellos se cuenta con componentes en corte, simbología para pizarra magnética, manuales, videos, transparencias, etc. Cursos Micro Capacitación cubre un extenso rango de temarios en los cursos que dicta en sus aulas que, para tal efecto, posee en su edificio central. Pero también atiende los requerimientos de la Industria y las instituciones educativas trasladándose con su laboratorio móvil a las ciudades del interior, y otros países.