Módulo de Aprendizaje 26: Serie Básica 101 DeviceNet DeviceNet Temario En este módulo, estudiaremos con detalles cada uno de estos temas: Introducción 5 El propósito de DeviceNet Diagnóstico Inserción con Alambre Vivo Dispositivos de Entrada/Salida (E/S) 7 7 7 7 Ventajas de DeviceNet 8 ¿Dónde se utiliza DeviceNet? 8 Arquitectura Abierta Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierto (ODVA) Ventajas de una Arquitectura Abierta 10 11 12 Repaso 1 13 Los Elementos de DeviceNet Un Sistema basado en CAN Las características Básicas de CAN 14 14 15 Sistemas PLC e iPC Dispositivos de Control Inteligentes Software 16 18 18 Repaso 2 20 Los Medios Físicos de DeviceNet Cables Conexión de Dispositivos al Cable 21 21 22 Construcción de un Sistema DeviceNet Computadora/PLC Tarjeta de Escáner de Red Cableado Conectores Dispositivos de Red Inteligentes Dispositivos Estándares 24 24 24 24 24 24 25 Características Generales de DeviceNet Velocidades de Comunicación y Distancia Distancias Máximas Valores de Operación según UL Número de Nodos Resistencias Terminales 26 26 26 27 27 27 Estándares 29 Suministro de Energía 30 Productos para DeviceNet Desempeño Mejorado de Productos DeviceNet 31 31 Página 2 DeviceNet Sensor Fotoeléctrico 31 Sensor de Proximidad Inductivo Tubular 32 Sensor Fotoeléctrico tipo Conmutador Limitador/Sensor de Proximidad 32 Sensor de Interruptor Limitador 32 Bloques E/S 33 Arrancadores 33 Repaso 34 Glosario 35 Repaso 1 Respuestas 38 Repaso 2 Respuestas 38 Repaso 3 Respuestas 39 Página 3 DeviceNet Bienvenido Bienvenido al Módulo 26, que trata de DeviceNet™, un protocolo de comunicación que permite que dispositivos individuales (Arrancadores, Sensores Fotoeléctricos, escáners, etc.) comuniquen con el controlador de red. Los usuarios de DeviceNet pueden seleccionar ya sea una Computadora Personal Industrial (iPC) o bien un Controlador Lógico Programable (PLC) como su controlador. DeviceNet permite a los usuarios reemplazar grandes cantidades de alambrado con un solo cable. Introduce también pequeños chips en cada dispositivo para permitir la comunicación y la recopilación de información de diagnóstico. Como los demás módulos en esta serie, este módulo presenta pequeñas secciones de material nuevo seguido por una serie de preguntas. Estudie el material cuidadosamente, conteste después las preguntas sin referirse a lo que acaba de leer. Usted es el mejor juez de su asimilación del material. Repase el material tan frecuentemente como lo considere necesario. Lo más importante es establecer una base sólida a partir de la cual puede usted avanzar de tema en tema y de módulo en módulo. Figura 1. Una Red DeviceNet Notas sobre los Estilos de Fuentes Glosario Los puntos esenciales se presentan en negritas. Los elementos del Glosario se presentan en cursivas y son subrayados la primera vez que aparecen. Las versiones impresas tienen el glosario al final del módulo. Usted puede también hojear el Glosario seleccionándolo en el margen izquierdo. Página 4 DeviceNet Introducción Durante la Revolución Industrial de los siglos 18 y 19, muchos procesos tradicionalmente manuales fueron efectuados por máquinas. Estas primeras máquinas se basaban en engranajes y poleas para su funcionamiento y eran extremadamente primitivas si las juzgamos con nuestros estándares. El primer avance importante en el desarrollo de los sistemas de control llegó con la invención de las máquinas impulsadas por la energía eléctrica. Los primeros sistemas de control fueron desarrollados a principios del siglo 20 y utilizaban Circuitos de Relevador secuenciales para el control de las máquinas. Un avance técnico importante en aquellos días y que todavía utilizan algunas plantas hoy en día, la tecnología de relevador permitió que las máquinas trabajaran más rápida y seguramente. Los circuitos de relevador funcionaron bien pero requerían de una gran cantidad de espacio de piso, y grandes cantidades de energía. Además de sus inconvenientes como base para un sistema de control de máquinas, los circuitos de relevador requerían también de mucho tiempo para su instalación, reparación y modificación. Finalmente, a principios de los años 1970, de desarrolló un dispositivo para reemplazar los circuitos de relevador secuenciales: El Controlador Lógico Programable (PLC). Como usted recordará del módulo 24, los PLCs son más confiables, más rápidos, más flexibles y más eficientes que los sistemas basados en relevadores. Por ejemplo, es más fácil y más económico alambrar y dar mantenimiento a PLCs que a relevadores. Además, para detectar fallas, los PLC son mucho más rápidos que los relevadores para revisar y depurar el programa. Los PLCs son utilizados en todo tipo de industrias. De hecho, casi todos los procesos industriales que utilizan controles eléctricos requieren de un PLC. Como ejemplo, consideremos que cuando un conmutador es encendido, deseamos activar un solenoide durante 5 segundos y después apagarlo independientemente del tiempo durante el cual el conmutador está encendido. Podemos hacer esto gracias a un simple temporizador externo. Pero ¿qué pasa si el proceso incluye 10 conmutadores y solenoides?. Necesitamos 10 temporizadores externos. ¿Qué pasa si el proceso requiere también de contar el número de veces que los conmutadores individuales se encienden?. Necesitamos un gran número de contadores externos. Con un PLC, sin embargo, podemos eliminar estos temporizadores y contadores incómodos y programar simplemente el PLC para que cuente las entradas y active los solenoides durante el tiempo especificado. Por consiguiente, los PLCs ofrecieron un avance importante en comparación con los sistemas de control basados en relevadores. Redes de comunicaciones de campo han surgido para ofrecer un avance en comparación con los sistemas de control basados en PLC. Las redes de comunicaciones de campo aprovechan la tecnología de microprocesadores y ayudan a satisfacer la necesidad de la industria de dispositivos más inteligentes con mayor capacidades de diagnóstico y reducciones adicionales en cuanto a costo de instalación, alambrado y detección de fallas. Varios vendedores importantes de controles han desarrollado redes de comunicaciones de campo. DeviceNet es una de estas redes. DeviceNet es una red abierta diseñada para reemplazar grandes esquemas de alambrados complejos con una simple estructura de tronco y ramas, mientras proporciona también un alto nivel de diagnóstico a cada uno de los dispositivos en la red. La arquitectura de red abierta de DeviceNet permite la comunicación y el trabajo conjunto de productos de vendedores diferentes. La Arquitectura Abierta significa que los usuarios pueden agregar fácilmente dispos- Página 5 DeviceNet itivos incrementales a una instalación existente o planeada. DeviceNet puede trabajar ya sea con un Controlador Lógico Programable (PLC) o bien una Computadora Personal Industrial (iPC) como controlador. Página 6 DeviceNet El propósito de DeviceNet Un producto es atractivo para los usuarios finales si permite reducir los costos de operación, incrementar las utilidades y mejorar la ventaja competitiva. Las cuatro áreas principales en las cuales se pueden lograr estas cosas son: instalación, mantenimiento, detección de fallas, y tiempo muerto. DeviceNet ofrece ventajas en cada una de estas cuatro áreas. Por ejemplo, DeviceNet reduce los tiempos de preparación e instalación debido a su esquema simplificado de alambrado para acometidas múltiples y a la eliminación de alambrado de punto a punto. DeviceNet puede también reducir los errores potenciales de alambrado y el tiempo que se requiere para corregirlos. Esto puede reducir los costos de alambrado por un factor de tres o cuatro. De la misma manera que ahorra tiempo y dinero en la instalación, DeviceNet ofrece costos de mantenimiento significativamente menores debido a que sus dispositivos inteligentes pueden detectar un problema antes que cause daños severos, pérdida de producto, o tiempo muerto. Diagnóstico Mediante la colocación de microprocesadores en cada dispositivo, hemos agregado una forma de inteligencia. Aprovechamos esta inteligencia haciendo que cada dispositivo se monitoree a sí mismo y monitoree dispositivos asociados (como por ejemplo motores, bombas, o excitadores) para señas de desgaste, daño o falla. Teniendo un diagnóstico en dispositivos reduce el tiempo muerto alertando a los operadores inmediatamente cuando falla un dispositivo. Podemos utilizar también el diagnóstico para monitorear dispositivos para detectar problemas potenciales y corregirlos antes que cierren el sistema. Inserción con Alambre Vivo ¿Cómo es posible que dispositivos enlazados en DeviceNet tengan un mucho mejor desempeño si el dispositivo está haciendo la misma tarea que solía hacer? DeviceNet fue diseñado teniendo en mente la inserción y remoción de componentes con alambre vivo. Por ejemplo, un sensor fotoeléctrico puede tener un cambio de enfoque en línea de tal manera que pueda adaptarse a tareas diferentes sin cerrar las operaciones para establecer una nueva configuración. Si existe un problema, el dispositivo es suficientemente inteligente para decir a los ingenieros que ya no es confiable, de tal manera que el problema puede ser resuelto casi inmediatamente. Y para corregir el problema, las operaciones ya no tienen que ser suspendidas para un nuevo alambrado. Simplemente se desatornilla el dispositivo que presenta falla y se atornilla el nuevo dispositivo compatible con DeviceNet. Este reemplazo rápido se conoce como inserción con alambre vivo puesto que la energía puede estar conectada mientras se efectúan las composturas. Dispositivos de Entrada/ Salida (E/S) Los departamentos de ingeniería de tamaño reducido consideran los dispositivos E/S inteligentes como ahorradores de tiempo. Los instrumentos de DeviceNet tienen capacidad de base de datos, pueden ser calibrados en el campo, y pueden efectuar diagnósticos a distancia. La capacidad de conexión y utilización de DeviceNet, su capacidad de detección de falla mejorada, y de diagnóstico a nivel de Nodo contribuyen a reducir el tiempo muerto. Y la inteligencia incrementada en los nodos no solamente ahorra tiempo a los usuarios, sino que junto con la lógica distribuida puede eliminar la necesidad de controladores separados para muchas aplicaciones. Finalmente, además de todas las eficiencias de tiempo y costo que ofrece, DeviceNet ayuda a las plantas a cumplir con los estándares de calidad y seguridad ISO 9000. Página 7 DeviceNet Ventajas de DeviceNet ¿Dónde se utiliza DeviceNet? Antes de seguir, vamos a resumir las ventajas que ofrece DeviceNet: • Tiempos reducidos de preparación e instalación debido a un esquema de alambrado simplificado de acometidas múltiples y debido a la eliminación de cableado de punto a punto. DeviceNet puede también reducir los errores potenciales de alambrado y el tiempo requerido para corregirlos. Esto reducir los costos de alambrado por un factor de tres o cuatro. • Reducción significativa de los costos de mantenimiento. Los dispositivos inteligentes pueden detectar un problema antes que provoque daños serios, pérdida de producto, o tiempo muerto. • Tiempo muerto reducido debido a diagnóstico hasta el nivel de nodo. • Los departamentos de ingeniería reducidos consideran que los E/S inteligentes ahorran tiempo. Por ejemplo, los instrumentos tienen capacidad de base de datos, pueden ser calibrados en el campo, y pueden desempeñar diagnóstico a distancia. • La capacidad de conexión y utilización, así como una mejor capacidad de detección de fallas y diagnóstico, reducen el tiempo muerto. • DeviceNet ayuda a las plantas a cumplir con los estándares de calidad y seguridad según ISO 9000. • Capacidad de agregar fácilmente dispositivos incrementales a una instalación existente o planeada. • Inteligencia incrementada en los nodos, lógica distribuida, eliminarán la necesidad de controladores separados para muchas aplicaciones. Para entender dónde se utiliza DeviceNet, tendremos que entender primero cómo DeviceNet se ajusta en la estructura global de los sistemas de control. Figura 2. ¿Dónde se colocan DeviceNet y Control de Máquinas Como lo muestra el diagrama arriba, los sistemas de control pueden dividirse en tres niveles básicos: Bit, Byte, y proceso. Bit—Sistemas en donde paquetes muy pequeños de información (1-4 bits por dispositivo) se transfieren del dispositivo al controlador. Ejemplos de este caso incluyen los Interruptores Limitadores que pasan datos de encendido/apagado, sensores fotoeléctricos que pasan señales de activo/inactivo, y contactores que envían señales de abierto/cerrado. Los sistemas de control a nivel de Bits son muy buenos en aplicaciones de alta velocidad, bajo diagnóstico. Sistemas de Página 8 DeviceNet PLC alambrados estándares y redes de Sensores/Actuadores caen en este nivel de control. Byte—A este nivel, cada dispositivo puede transmitir más información. Mientras se trata típicamente de 0 a 8 bytes de información, la cantidad puede ser mucho mayor. Este tamaño de comunicación ofrece tiempos de exploración rápidos, respuesta rápida, y cierta información de diagnóstico. Ejemplos incluyen dispositivos que transfieren múltiples segmentos de datos, señales analógicas, o mensajes de estado. El control a nivel de Byte es ideal para dispositivos tales como exploradores de código de barras y señales de corriente eléctrica. Proceso—Aplicaciones grandes que pueden controlar las necesidades de calentamiento y acondicionamiento de aire de un edificio, utilizan el paquete más amplio de información entregado a través de redes de bus de campo que se conoce como nivel de proceso. Los datos de control de proceso pueden ser tan largo como lo requieren los ingenieros de diseño. El público generalmente no tiene conciencia de los cientos de válvulas, termómetros, amortiguadores, ventiladores, y otros dispositivos constantemente en movimiento en un edificio importante. Puesto que estos sistemas no tienen que responder inmediatamente, y existen tantos datos, el tiempo que se requiere para que todos los datos puedan ser procesados puede ser relativamente largo para una computadora, tal vez 30 segundos o más. DeviceNet utiliza comunicaciones a nivel de byte, o paquetes de 64 bits. Este tamaño equilibra la velocidad de red y la producción de datos para adecuarse lo mejor posible a los procesos de fabricación, en donde más de cien tareas individuales pueden efectuarse, todas muy rápidamente. Usted habrá probablemente visto segmentos de video de líneas de montaje “Robotic”. Es el tipo de trabajo efectuado por las redes de tipo DeviceNet. En el lugar de Trabajo Las aplicaciones de control de máquinas hacen que una línea de ensamblaje de automóviles moderna sea casi irreconocible para los trabajadores de hace unos 20 años. Esta planta de motores en Detroit solía funcionar tres turnos para compensar la pérdida de producción causada por el tiempo muerto. Las cajas de control tenían por ejemplo un personal de mantenimiento especial. Figura 3. Planta de Motores que utiliza DeviceNet Con DeviceNet, el tiempo muerto ya no era parte del plan de trabajo diario. El mantenimiento del cableado se volvió fácil y los dispositivos de control que esta- Página 9 DeviceNet ban operando bajo especificación marginal podían ser identificados en pantalla y cambiados antes de una descompostura y sin provocar el cierre de la línea. Además, los ahorros de espacio causados por la eliminación de las cajas de control voluminosas permitió que la estación de empaque y etiquetado se colocara directamente en el piso de la fábrica, acelerando la entrega de los productos. A continuación presentamos otras aplicaciones más comunes de DeviceNet: Arquitectura Abierta • Manejo de Material — Las bandas transportadoras y los sistemas de almacenamiento pueden eliminar largos segmentos de control cableado; además se reduce en gran medida el tiempo de instalación. • Empaque — Otra vez, un tiempo de instalación significativamente reducido disminuye los costos de preparación para nuevos sistemas. El empaque es una industria con mucho mantenimiento y tiempo muerto. Los diagnósticos inherentes al control inteligente mantienen mantenimiento y tiempo muerto a un mínimo. • Alimentos y bebidas — Las máquinas para llenar, embotellar, hornear y enlatar pueden estar unidas en un programa de monitoreo para una mayor eficiencia y seguridad. • Máquinas herramientas — Las operaciones de corte de metal, formación y taladrado pueden no sólo ahorrar cableado y costos de instalación sino pueden permitir una reconfiguración para nuevos trabajos solamente con ajustes en línea de los parámetros de los dispositivos. Una ventaja principal de DeviceNet es que se trata de una Red de Arquitectura Abierta. ¿Qué es una “Arquitectura Abierta” y por qué es algo positivo? Para contestar a esta pregunta vamos a hacer una analogía. Pensemos en las decisiones que usted tiene que tomar en una situación con la cual muchos de ustedes están familiarizados: La compra de un equipo de estéreo. Cuando usted compra un equipo de estéreo, tiene dos opciones básicas: comprar un sistema ya listo de un fabricante o bien construir su propio sistema comprando cada componente (bocinas, amplificador, receptor, reproductor de CD, etc.) de fabricantes diferentes. Si usted compra todos los componentes de un fabricante, usted sabe que funcionarán juntos y que existe un servicio garantizado en caso de falla. Evidentemente, el inconveniente de comprar un sistema pre-integrado es que puede obligarle a sacrificar la calidad por la comodidad. Para superar este inconveniente, usted puede decidir comprar el mejor componente en el mercado para cada elemento del sistema. A diferencia de lo anterior, usted obtendrá ahora el mejor equipo disponible; sin embargo, tendrá que hacer algún esfuerzo adicional para que todo funcione en conjunto y, si algo falla, tendrá que visitar a cuatro vendedores diferentes para servicio. Como usted puede ver, existen ventajas y desventajas con relación a las dos formas de comprar un sistema de estéreo planteadas arriba. Pero usted puede preguntarse ¿qué tiene que ver un sistema de estéreo con DeviceNet y Arquitectura Abierta? Planteado de manera muy sencilla, los compradores de sistemas de control están frecuentemente en la misma situación que el comprador de un equipo de estéreo pueden o bien comprar todo en una sola compañía - teniendo así elecciones limitadas y, potencialmente, sacrificando la calidad -, o bien pueden invertir tiempo y dinero tratando de eliminar las incompatibilidades entre dispositivos comprados con proveedores competidores. Con una red de Arquitectura Abierta, sin embargo, estos problemas se superan: una compañía puede Página 10 DeviceNet escoger los productos y los componentes que se adecúan mejor a sus necesidades y tener la seguridad de su compatibilidad. Figura 4. Todos los Productos DeviceNet operan en un Protocolo Abierto publicado de tal manera que cualquier Producto pueda “Conectarse a cualquier Red” DeviceNet es una red estándar en la industria, con especificaciones publicadas. Esto significa que cualquier compañía puede construir un producto que cumple con las especificaciones del estándar DeviceNet y venderlo a cualquier usuario con la seguridad que su producto funcionará correctamente en un sistema DeviceNet. La Arquitectura Abierta de DeviceNet no solamente permite a productos de vendedores diferentes comunicar y funcionar conjuntamente, sino que permite también la adición fácil de dispositivos incrementales a una instalación existente o planeada. La Arquitectura Abierta significa también que DeviceNet no está controlado por una compañía que puede cobrar un alto precio por cada componente nuevo una vez que usted ha adquirido su sistema. Puesto que los usuarios pueden ir a muchas compañías para conseguir productos, los precios bajan. Segundo, conforme más y más compañías desarrollan productos, la funcionalidad del sistema se incrementa y más partes se vuelven inter-operativas y disponibles a escala mundial. Más de 320 compañías pertenecen a un grupo que establece los estándares para DeviceNet — la Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierto (ODVA). Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierto (ODVA) ODVA es un grupo independiente de compañías de hardware y software - vendedores y usuarios — quienes desarrollan y fomentan estándares para perfeccionar la red óptima para control de máquinas. La Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierto fue fundada en 1995 por Cutler-Hammer, Allen-Bradley, Omron, e Hitachi. En menos de dos años, ODVA incrementó su membresía a más de 320 compañías incluyendo Samsung, Hewlett Packard, Molex, Sharp, Ingersoll Rand, y Mitsubishi. La membresía es abierta a todos los interesados ya sea personas físicas, grupos o compañías. Dos palabras claves caracterizan ODVA, independiente y estándares. Juntos estos dos conceptos aseguran un mercado abierto y una Arquitectura Abierta para DeviceNet. Las actividades de ODVA incluyen: • Publicar un catálogo ODVA de productos para DeviceNet • Patrocinar varios Grupos de Interés Especiales (SIGs) para enfocarse a nuevos estándares o problemas • Extender y mantener la membresía de compañías o personas físicas. Los miembros hacen recomendaciones o peticiones para mejorar las ideas o productos existentes Página 11 DeviceNet • Publicar especificaciones y llevar a cabo pruebas de cumplimiento • Diseñar nuevos estándares conforme avanza la tecnología. Usted puede encontrar mayor información sobre ODVA en World Wide Web en la siguiente dirección: www.odva.org Ventajas de una Arquitectura Abierta A continuación vamos a presentar un resumen de lo que acabamos de aprender. Con tantas compañías cumpliendo con las especificaciones de DeviceNet: • Los usuarios pueden escoger los mejores dispositivos para su sistema • Los productos se vuelven más fácilmente disponibles y menos costosos • Una sola red de comunicación conecta los dispositivos, sensores y actuadores en la planta. Esta red es un estándar industrial con más de 320 miembros produciendo productos DeviceNet • Los dispositivos son intercambiables, aún cuando compañías individuales pueden rebasar las especificaciones de la industria Página 12 DeviceNet Repaso 1 Conteste las siguientes preguntas sin referirse al material que se le acaba de presentar. Empiece la sección siguiente cuando esté seguro que haya entendido lo que acaba de leer. 1. Identifique las cuatro áreas en las cuales DeviceNet permite a los usuarios ahorrar tiempo y dinero. ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ 2. ¿Cuál de los siguientes no es una ventaja general de DeviceNet en comparación con sistemas convencionales? A. Menores costos de alambrado B. Un estándar abierto proporciona un mayor conjunto de productos interoperativos C. El sistema puede ser programado D. Dispositivos pueden ser diagnosticados y ajustados en línea 3. Relacione DeviceNet con la definición correcta de control a nivel de byte: A. Sistemas complejos que utilizan cientos de dispositivos y permiten tiempos de respuesta de varios segundos. DeviceNet B. Pequeños sistemas muy rápidos que tienen solamente algunos componentes y utilizan paquetes de información de 8 caracteres. C. Aplicaciones discretas que utilizan hasta cien dispositivos mientras mantienen un tiempo de respuesta por debajo de algunos segundos. Utiliza un paquete de información de 64 caracteres. 4. ¿Cuál es la característica de ODVA que garantiza que DeviceNet no se vuelva un sistema propio? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 5. ¿Qué publica ODVA para que DeviceNet sea una Arquitectura Abierta? ___________________________________________________________ 6. Presente una lista de tres ventajas de una Arquitectura Abierta. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Página 13 DeviceNet Los Elementos de DeviceNet Una forma de mejorar su comprensión de DeviceNet es entender las funciones que desempeñan cada uno de sus diferentes elementos y componentes. Empecemos por entender lo que significa cuando decimos que DeviceNet es un sistema basado en una Red de Área de Controlador (CAN). Un Sistema basado en CAN Aquellos de ustedes que han trabajado en automóviles (o bien aquellos de ustedes que abrieron el cofre de su vehículo) se dan cuenta que se han vuelto cada vez más complejos. En los años 1970, se podía abrir un cofre, identificar todo dentro del compartimiento del motor, y hasta efectuar cierto mantenimiento básico. Para mediados de 1980, sin embargo, los automóviles se habían vuelto más complejos hasta el punto que debajo del cofre se veía solamente una maraña de cables. La mayoría de este cableado incrementado se debía a la adición de componentes eléctricos tales como ventanas, seguros, asientos, calentadores para asientos, espejos, así como sistemas de alarma eléctricos. Aproximadamente en esta época, Mercedes comisionó a Bosch para que desarrollara un chip de microprocesador que pudiera reemplazar el alambrado con un esquema de alambrado más sencillo. El nuevo esquema de alambrado fue tan exitoso — funcionando de manera confiable en condiciones extremas a velocidades muy elevadas — que el CAN fue adoptado para muchos otros propósitos. Uno de ellos es el protocolo para DeviceNet. Figura 5. Cable de DeviceNet Figura 6. Cableado Convencional En un sistema de control alambrado convencionalmente, un grupo de alambres va a cada dispositivo. Cada grupo de alambres lleva todos los datos para un dispositivo específico. Vea la caja de control arriba. Siga, seleccione el alambrado con fallas para el dispositivo número 174! El protocolo de chip CAN, por otra parte, utiliza un solo cable. Este cable único lleva la comunicación de todos los dispositivos y lleva también la energía para el sistema. CAN resuelve también el problema de manejar los mensajes que tienen prioridad y cómo revisar y aislar los errores para proteger el sistema. La Figura 7 muestra cómo la estructura de CAN es segmentada para determinar prioridades y aislar errores. Página 14 DeviceNet Figura 7. Estructura de CAN Las Características Básicas de CAN Cada Dispositivo Inteligente en la red contiene un chip de CAN. Esto proporciona las capacidades de comunicación y diagnóstico de los dispositivos. Si se prefiere, usted puede considerar que el chip de CAN es el cerebro del componente. Es el chip de CAN que hace que dispositivos diferentes de varios fabricantes hablen un mismo idioma. En resumen es el chip de CAN que hace que los dispositivos inteligentes sean inteligentes. Figura 8. La ventaja de CAN Para identificar qué chip de CAN se encuentra en un dispositivo, asignamos identificadores a cada chip de CAN en la red. El Identificador de Control de Acceso a Medios (MAC ID) es un valor de identificación entero asignado a cada nodo en DeviceNet. Se conoce comúnmente como MAC ID de dispositivo o bien Dirección de Nodo. Dos dispositivos en una red no pueden tener el mismo MAC ID asignado a ellos. DeviceNet aprovecha algunas características integrales del chip de CAN. Como acaba de ver, los chips pueden dar prioridad a mensajes y determinar qué mensajes tienen mayor prioridad y deben ser transmitidos primero. El chip de CAN utiliza un arbitraje a nivel de bits para determinar quien tiene prioridad. Una vez determinado un arbitraje en un campo de arbitraje, el nodo perdedor suspende la transmisión y el nodo ganador sigue sin interrupción. El chip de CAN tiene también la capacidad de monitorear y revisar todos los mensajes para cerciorarse que proporcionan datos en el formato adecuado y con el contenido adecuado. Estas capacidades de auto-diagnóstico ahorran a los ingenieros la tarea de detectar fallas en cientos de dispositivos cuando algo no funciona en el sistema. Página 15 DeviceNet Sistemas PLC e iPC Otra característica importante de DeviceNet es que ofrece a los clientes una gama de controladores. Con DeviceNet, los clientes pueden utilizar ya sea una Computadora Personal industrial (iPC) o bien los Controladores Lógicos Programables (PLC) estándares que han sido utilizados en el pasado. Figura 9. iPC Figura 10. PLC Muchos factores están involucrados en la elección de la plataforma de control correcta. A continuación presentamos una breve comparación de algunas características y ventajas de PLCs e iPCs. Los PLCs han sido utilizados como pequeñas computadoras específicamente enfocadas a una tarea programada en su código. Sin embargo, el código de los PLC es propio de la compañía que lo construyó. Por consiguiente, aún si el resto del sistema de basa en una Arquitectura Abierta, cuando se utilizan PLCs para almacenar el programa que da instrucciones al sistema, esta parte del sistema no es intercambiable con todos los vendedores. A pesar de esta desventaja potencial, los PLCs siguen siendo útiles debido a su confiabilidad, familiarización e inventario de clientes. Además, los ingenieros están acostumbrados a usarlos. Como resultado de tales factores, DeviceNet se ha adaptado para trabajar con estas herramientas tradicionales del control industrial. Las iPCs son muy similares a las PC basadas en Windows™ comunes que se encuentran en todos los escritorios. Las iPCs son fabricadas para operar en un entorno de manufactura y pueden resistir a mayores vibraciones, calor, Ruido Eléctrico, etc., que las computadoras personales. Mediante la utilización de iPCs, aprovechamos la funcionalidad de Windows y combinamos varias máquinas en una (interfaces de Operador, software de control, interface Ser Humano-Máquina (HMI), etc.). Las iPCs permiten también al cliente seleccionar Editores de Control, que son fácilmente transportables entre diferentes sistemas y vendedores. PLC iPC • • Tecnología comprobada Productos existentes en planta • • • Personal de planta familiarizado con el producto • Mayor flexibilidad Amplia disponibilidad e intercambiabilidad Combina control con HMI Página 16 DeviceNet PLC • Expandible iPC • Fuerza en comunicaciones de Intercambio Dinámico de Datos (DDE) Página 17 DeviceNet Dispositivos de Control Inteligentes Existen dispositivos conectados a la red que llevan a cabo las tareas normales de conmutadores limitadores, sensores fotoeléctricos, Sensores de Proximidad, arrancadores, etc. Como usted lo vió en la sección sobre CAN, los dispositivos inteligentes son “inteligentes” porque contienen un microprocesador de CAN que les permite comunicar en el sistema DeviceNet. Los dispositivos inteligentes ayudan a un ingeniero a diagnosticar problemas y hacer ajustes con el software, en lugar de perseguir errores de dispositivo o alambrado. Figura 11. Sensor Fotoeléctrico Software Figura 12. Interruptor Limitador Figura 13. Arrancador El editor de control es el software que organiza y controla la red. Puede ser un programa basado en Windows™ y puede utilizar un código de diagrama de flujo, lógica de escalera o bien cualquier otro lenguaje de control. Usted necesita un software de configuración para asignar una dirección a cada componente. Además, el software es necesario para desplegar el sistema en un monitor de tal manera que la gente pueda “ver” el sistema, observar lo que está ocurriendo y hacer cambios. Este software se conoce como interface Ser Humano-Máquina o HMI. Figura 14. Una Pantalla Típica de Software Página 18 DeviceNet En el lugar de Trabajo Esta operación de maquinado térmico coloca etiquetas en componentes de varias compañías. Cada lote de partes utiliza una configuración ligeramente diferente. En sistemas convencionales, la conversión de la línea significaría utilizar pinzas y desarmadores para cambiar parámetros en todos los dispositivos afectados, o bien cambiar los dispositivos. Figura 15. Operación de Maquinado Térmico que utiliza DeviceNet Con DeviceNet el ingeniero utiliza simplemente el software para ajustar dispositivos para establecer los nuevos parámetros. Página 19 DeviceNet Repaso 2 Conteste las siguientes preguntas sin referirse al material que se le acaba de presentar. Empiece la sección siguiente cuando esté seguro que entiende lo que acaba de ver. 1. DeviceNet puede funcionar a partir de dos plataformas. La primera se basa en sistemas de control convencionales que utilizan una lógica de escalera. _______________ son el núcleo de esta forma de DeviceNet. Computadoras similares a PC de escritorio ofrecen la segunda plataforma básica. En uso industrial, estas computadoras se conocen como _______________. 2. Chips de CAN pueden dar prioridad a mensajes y determinar los mensajes que tienen una mayor urgencia y deben transmitirse primero. VERDADERO FALSO 3. Nombre tres dispositivos de control inteligentes. _____________________________ _____________________________ _____________________________ 4. Explique cómo los dispositivos inteligentes ayudan a reducir el tiempo invertido en corregir problemas. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 5. ¿Qué es un Editor de Control y qué hace? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 6. ¿Cuáles de las características siguientes son ventajas de PLCs y cuáles son ventajas de iPCs?. A. ______ Tecnología comprobada B. ______ Productos existentes en planta C. ______ Mayor flexibilidad D. ______ Combina control con HMI E. ______ El personal de la planta está familiarizado con el producto F. ______ Resistencia en Intercambio Dinámico de Datos, comunicaciones G. ______ Expandible H. ______ Amplia disponibilidad e intercambiabilidad. Página 20 DeviceNet Los Medios Físicos de DeviceNet Aún cuando una red consiste también de sub-protocolo y equipo, la palabra “red” nos recuerda frecuentemente la imagen del cableado que se extiende a través del sistema para unir físicamente los dispositivos. Empecemos con los cables antes de mostrar como los productos están conectados al sistema. Cables La información es llevada a través de la red en un cable. El cable puede ser tendido en cualquier configuración, pero típicamente tiene la configuración de una troncal con líneas de acometida. Esto significa que el cable principal puede conectar directamente los dispositivos o bien un grupo de dispositivos puede estar unido a un cable secundario, que después está conectado al cable principal. Los dos cables que funcionan juntos para conectar un sistema de DeviceNet se conocen como cable grueso, y cable delgado. Se puede emplear cualquier cable para conectar un sistema; sin embargo, el cable grueso se utiliza típicamente como el cable principal (o bien Línea Troncal) puesto que lleva más amperaje y puede extenderse sobre distancias mayores. El cable delgado es habitualmente un cable secundario, la Línea de Acometida, que conecta un grupo de dispositivos a la línea troncal. Una configuración típica de cable se presenta a continuación, con la línea en la parte superior manejada por un cable grueso y cada acometida fabricada con cable delgado: Figura 16. Configuración Típica de Cable • El cable grueso es de 0.48” de diámetro y lleva hasta 8 amps • El cable delgado tiene 0.26” de diámetro y lleva hasta 3 amps A continuación presentamos un corte transversal del cable delgado de DeviceNet (la única diferencia física entre un cable grueso y un cable delgado es su diámetro). La envoltura externa ofrece un alto grado de flexibilidad en las vueltas para adaptarse a las esquinas de los equipos. La intensidad es de 24 Volts, y usted puede observar a partir del rango de temperatura que DeviceNet funciona en casi todas las condiciones de trabajo. • diseño de 5 alambres: 1 alambre de drenaje, 2 alambres de comunicación, 2 alambres de energía • alambre de 24 volts • Aislamiento Mylar (AL/MY) en pares de alambres de energía y comunicación • rango de temperatura industrial = -40°C a +80°C @ 8 Amp • envoltura de PVC Página 21 DeviceNet Figura 17. Corte transversal de Cable Delgado Conexión de Dispositivos al Cable Después de colocar la troncal principal del cable, se conectan dispositivos y líneas de acometida. Conectores conectan típicamente dispositivos de control a líneas de acometida o bloques de entrada/salida (E/S). Derivaciones de dispositivo conectan típicamente grupos de dispositivos a un cable, o bien empalman un cable con otro (es decir, donde la línea de acometida se une a la troncal). El sistema tiene también algunas características protectoras integradas. La mayoría de los vendedores han diseñado también una protección en el alambrado de sus dispositivos. Esto protege un dispositivo aún si se aplica la energía de 24 VCD a la línea de comunicación. Ahora si usted intenta aplicar 120 VCA al sistema, observará efectos ¡muy indeseables! A continuación se presentan ilustraciones de varios conectores y derivaciones junto con explicaciones para su uso. Conectores de Tornillo Un conector de tornillo es la forma más económica de conectar un dispositivo a la línea. Alambres de control, energía y conexión a tierra de un dispositivo se insertan debajo de las pinzas, que son sujetadas por los tornillos. Este conector es útil en entornos secos y libres de contaminantes portados en aire como por ejemplo aserrín o limaduras. Figura 18. Conectores de Tornillo Conectores Sellados (Estilo Mini) Un conector sellado se instala rápidamente para ahorrar costos de mano de obra. Protege también la conexión contra agua salpicada, partículas y contaminantes traídos por el aire. Un estilo micro está disponible para dispositivos pequeños. Página 22 DeviceNet Figura 19. Conectores Sellados Derivaciones para Dispositivos Tanto la versión abierta como la versión sellada unen ramales o dispositivos a la troncal sin interrumpir las operaciones de la red. Figura 20. Derivación de Dispositivo Abierto Figura 21. Derivación de Dispositivo Sellado Página 23 DeviceNet Construcción de un Sistema DeviceNet Ahora que tiene un conocimiento básico del cableado de DeviceNet, vamos a estudiar la construcción de un sistema. Computadora/PLC Figura 22. Ya sea una computadora o un PLC puede ser el controlador de DeviceNet. Las computadoras tienen un monitor para la interface Ser HumanoMáquina, así como la capacidad de unidad de disco duro para recopilar y almacenar datos. Los PLCs son típicamente programados y dejados para que funcionen sin supervisión. No tienen un monitor ni una unidad de disco duro, pero se pueden agregar. Tarjeta de Escáner de Red Figura 23. La tarjeta de escáner conecta físicamente el cable de DeviceNet a la computadora o PLC. Transmite y recibe mensajes de los dispositivos y almacena la información en memoria. Cada computadora puede tener tantas tarjetas de escáner como tenga ranuras disponibles. Cada tarjeta es una red DeviceNet separada. Cableado Figura 24. El cableado viene en dos tamaños, grueso y delgado. Ambos contienen dos pares torcidos, blindados (transmisión de energía, comunicación) y un alambre conectado a tierra. El cableado reemplaza el alambrado utilizado por los sistemas tradicionales y proporciona tanto la vía de comunicación como el suministro de energía a los dispositivos. Por consiguiente reduce el tiempo de instalación y permite expansión o adiciones fáciles. Conectores Figura 25. Existen varios tipos de conectores, incluyendo versiones abiertas y cerradas. Los conectores unen el cable principal y permiten conexiones de nodos individuales o de puertos múltiples. Dispositivos de Red Inteligentes Figura 26. 64 dispositivos inteligentes pueden ser conectados a cada sistema DeviceNet. Pueden comunicar entre ellos independientemente de cuando fueron fabricados. Los dispositivos inteligentes permiten la transmisión de información de diagnóstico sobre dispositivos y equipo que pueden manejar (por ejemplo, motores, bombas, etc.). Página 24 DeviceNet Dispositivos Estándares Figura 27. Utilizando un bloque de interface “inteligente” permite la adición de muchos Dispositivos Estándares al sistema. Estos dispositivos son los mismos que está utilizando ahora. Se utilizan cuando no se requiere de diagnóstico. Página 25 DeviceNet Características Generales de DeviceNet Vamos a ver ahora algunas de las características generales y propiedades de DeviceNet. Empecemos por velocidades de comunicación y longitudes de segmento. Velocidades de Comunicación y Distancia Puesto que el chip de CAN fue diseñado para operar a varias velocidades, los usuarios finales pueden seleccionar utilizar DeviceNet a velocidades diferentes. Medimos la velocidad de comunicación en número de bits (contados en 1000s) por segundo (KPS o bien K Baud). La velocidad de comunicación depende de la longitud del cable del sistema. Entre más corto el sistema, más rápido puede comunicar DeviceNet. DeviceNet tiene tres velocidades correspondientes a las longitudes diferentes de sistemas: 125, 250, y 500 kbaud. En términos métricos, las longitudes de los cables son fáciles de recordar: 500 metros, 250 metros, y 100 metros respectivamente si está usted utilizando un cable grueso para toda la troncal. Los equivalentes ingleses se muestran en la Figura 29. La Figura 28 muestra como las velocidades varían según la longitud de cables gruesos y delgados utilizados en el sistema. Figura 28. Entre más Corto el Sistema, más rápido puede Comunicar DeviceNet Distancias Máximas Manteniendo la velocidad de comunicación deseada, incluye también dos reglas adicionales para la configuración de troncal y línea de acometida: • Acometida individual máxima: la longitud mayor que puede tener un cable secundario • Acometida acumulada: la longitud total de todos los cables secundarios La tabla siguiente presenta un resumen de los parámetros de distancia versus velocidad. Obsérvese que todas las distancias y velocidades siguen teniendo 64 nodos en la línea. Se debe también recordar que un sistema es tan rápido como el más lento de sus componentes. Figura 29. Velocidad de Datos y Distancias Velocidad de Datos 125 kbaud 250 kbaud 500 kbaud Número de nodos Distancia de cable grueso 64 1640 pies (500 metros) 328 pies (100 metros) 20 pies (6 metros) 512 pies (156 metros) 64 656 pies (200 metros) 328 pies (100 metros) 20 pies (6 metros) 256 pies (78 metros) 64 328 pies (100 metros) 328 pies (100 metros) 20 pies (6 metros) 128 pies (39 metros) Distancia de cable delgado Acometida individual máxima Acometida acumulada Página 26 DeviceNet Valores de Operación según UL El medio físico puede tener un valor de operación según UL-Underwriter's Laboratories, Inc. de 300-600 Volts. El valor de operación que necesita será determinado por las necesidades de la aplicación particular, en dónde se usa el cable en la planta, las condiciones eléctricas y ambientales existentes, y el trabajo que se está realizando. Número de Nodos Un nodo es una unión o un punto de enlace, en una red. Puede referirse a un solo dispositivo, es decir, un interruptor limitador particular. Un nodo puede ser un grupo de dispositivos alambrados a un bloque de terminal de entradas y salidas — un bloque E/S. Un bloque E/S releva la información de los dispositivos conectados a él, a partir de una dirección de nodo única. Existen algunos límites en cuanto a las combinaciones de bloque E/S que pueden estar en la red. DeviceNet puede soportar un mínimo de 64 nodos, y hasta tres o cuatro veces este número de objetos, según la configuración. A continuación se presenta un nodo que conecta dispositivos a la troncal: Figura 30. Nodo que conecta dispositivos a una troncal Resistencias Terminales La mayoría de las redes de comunicación actuales utilizan resistencias terminales para correspondencia de impedancia a lo largo de las líneas de comunicación. Esto es cierto en el caso de sistemas más antiguos (como por ejemplo, Data Highway y Data Highway Plus), así como en el caso de sistemas de comunicación en red más recientes (como por ejemplo DeviceNet, Interbus-S, y Profibus DP). Sin resistencias terminales, existiría tanto ruido e interferencia en la línea que el sistema de control podría caerse. DeviceNet requiere de dos resistencias terminales en su red, una en cada extremo de la troncal. Las resistencias son: • 121 Ohm • Película de metal al 1% • 1/4 Watt Las ilustraciones siguientes muestran algunos ejemplos de resistencias instaladas correcta e incorrectamente. Página 27 DeviceNet Figura 31. Resistencias Terminales se requieren en cada extremo de la Troncal Figura 32. Las Resistencias deben fijarse sobre la longitud mayor de Cable Figura 33. Si una Acometida representa la longitud mayor de cable, la Resistencia se coloca ahí Página 28 DeviceNet Estándares Como forma de estandarizar el desempeño de envolturas, grupos tales como National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e International Standard (IP) han creado sistemas de calificación para identificar la capacidad de un producto para resistir a fuerzas ambientales externas. A continuación presentamos una lista de estándares que deben cumplir cables y conectores sellados en DeviceNet: : NEMA IP 1, 3, 4, 6, y 13 67 Estos estándares de envoltura NEMA se aplican a cables y conectores sellados: Designación de Tipo 1 3 4 6 13 Definición NEMA Envolturas para uso interno, primariamente para proporcionar un grado de protección contra contacto con el equipo cubierto o lugares en donde no existen condiciones de servicio no habituales. Envolturas contempladas para uso externo, primariamente para proporcionar un grado de protección contra polvo aventado por el aire, lluvia, y aguanieve; no dañado por la formación de hielo en la envoltura. Envolturas contempladas para uso en interiores o exteriores, primariamente para proporcionar un grado de protección contra polvo aventado por el aire y lluvia, agua salpicada, agua aplicada con manguera; no se dañan por formación de hielo en la envoltura. Envolturas contempladas para uso en interiores o exteriores en casos de inmersión ocasional. Envolturas contempladas para uso en interiores, primariamente para proporcionar un grado de protección contra polvo, agua rociada, aceite, refrigerantes no corrosivos. Clasificación de Protección IP de International Standard: Primer Número IP 6 Definición Totalmente protegido contra penetración de polvo. Segundo Número IP Definición Protegido contra los efectos de inmersión entre 15 cm y 1 m. Página 29 DeviceNet Suministro de Energía DeviceNet le permite utilizar suministros de energía individuales o múltiples, y proporciona una cantidad mucho mayor de corriente a los dispositivos que redes comparables. Mediante la utilización de suministro de energía ordinario, DeviceNet garantiza también una amplia disponibilidad de partes a un precio razonable. A continuación presentamos algunos detalles sobre la capacidad del sistema de cableado DeviceNet: • Capacidad de corriente de suministro individual de hasta 16 Amps total de corriente continua (troncal gruesa) • Hasta 8 Amps disponibles para un dispositivo ubicado cerca de una fuente de energía Nota: En los Estados Unidos de América y Canadá, la intensidad es limitada a un máximo de 4 Amps de corriente continua por NEC y CECode. Si se coloca un cable en un conducto, este límite puede ser incrementado a 8 Amps. • Hasta 3 Amps disponibles si se utiliza una línea de acometida • Bus de energía continuo (no segmentado) cuando se utilizan múltiples suministros de energía. Esto significa que todos los dispositivos pueden utilizar la energía de cualquier suministro en la línea, sin limitarse a un suministro de energía específico. • El sistema DeviceNet es ópticamente aislado de los dispositivos. Esto protege el sistema contra los efectos destructores de un sobretensión o sobrecorriente (cortocircuito) en un dispositivo. Los suministros de energía pueden colocarse de varias maneras. Cualquier arreglo es factible a condición que cumpla con todos los límites de intensidad en el sistema y pueda suministrar suficiente energía a todos los dispositivos. Página 30 DeviceNet Productos para DeviceNet Ya hemos mencionado algunos de los dispositivos que funcionan en DeviceNet: sensores fotoeléctricos, interruptores limitadores, y arrancadores. Se puede agregar dispositivos de control de movimiento, múltiples de válvula, detectores de temperatura de resistencia (RTDs) y cientos de otros productos. Esencialmente, los productos de control que son utilizados para automatizar las aplicaciones de control de máquina siguen utilizándose, solamente que tienen el chip de CAN y se vuelven “inteligentes”. DeviceNet no está abandonando los dispositivos estándares. Pueden instalarse en la red y utilizarse a toda su capacidad utilizando el bloque inteligente E/S. Numerosos productos inteligentes están disponibles para DeviceNet a través de los miembros de ODVA. Estos productos incluyen, sin limitarse a ellos: Computadoras Personales Industriales Lectores de Código de Barras Controladores Lógicos Programables Tarjetas de Escáner Estaciones de interface de Operador Múltiples de Válvula Arrancadores de Motor Sensores Fotoeléctricos Excitadores (CA y CD) Interruptores Limitadores Servos Interruptores de Proximidad Bloque E/S Dispositivos de Control de Movimiento Botones Pulsadores Dispositivos Analógicos E/S RTDS Compuertas Desempeño Mejorado de Productos DeviceNet Examinando los beneficios ofrecidos por productos individuales, usted puede comenzar a evaluar las ventajas del control inteligente aplicado a cientos o miles de dispositivos en una planta. Además de las ventajas que se presentan en las tablas siguientes, el cliente puede también ahorrar grandes cantidades de dinero en costos de instalación y corrección de programas. Sensor Fotoeléctrico Las siguientes tablas permiten ver una muestra de las ventajas del control inteligente mediante el examen de los beneficios de la utilización de productos individuales en DeviceNet. Uso Convencional Ganancia de cambio: manual Cambio de operación Luz/Oscuridad: manual Para reemplazar: requiere de alambrado Para probar: revisión manual Uso en DeviceNet Ganancia de cambio: a través de comando en red Monitores de alineación/lentes sucios Cambio de operación Luz/Oscuridad: a través de comando en red Para reemplazar: se cambia el dispositivo a través de desconexión rápida Para probar: estado de fuerza a través de la red Diagnóstico Disponible Página 31 DeviceNet Sensor de Proximidad Inductivo Tubular Uso Convencional Uso en DeviceNet Cambio de operación Luz/Oscuridad: manual Proporciona protección contra cortocircuito de enganche No se dispone de diagnóstico Cambio de operación Luz/Oscuridad: a través de comando en red Objetivo demasiado cerca/demasiado lejos Detección de metal parásito Lógica de Retardo Encendida, Lógica de Retardo Apagada, funciones de temporización monoestables programables a través de la red Para reemplazar: cambia el dispositivo a través de desconexión rápida Para probar: estado de fuerza a través de la red Para identificar: indicación visual de dirección de nodo Para probar: revisión manual Sensor Fotoeléctrico de tipo Conmutador Limitador/Sensor de Proximidad Uso Convencional Uso en DeviceNet Amplia gama de cabezas de sensor estándares disponibles para su uso Cambio de operación Luz/Oscuridad: manual No se dispone de diagnóstico Amplia gama de cabezas de sensor estándares disponibles para su uso Cambio de operación Luz/Oscuridad: a través de comando en red NOVRAM escribe notificación de interrupción de potencia, excedida Funcionalidad de retardo de tiempo lim- Retardo encendido, retardo apagado, itada funciones de temporización monoestables programables a través de la red Para reemplazar: requiere de alamPara reemplazar: cambia el dispositivo brado a través de desconexión rápida Para probar: revisión manual Para probar: estado de fuerza a través de la red Para identificar: indicación visual de dirección de nodo Sensor de Interruptor Limitador Uso Convencional Uso en DeviceNet Amplia gama de cabezas de sensor estándares disponibles para su uso No se dispone de diagnóstico Amplia gama de cabezas de sensor estándares disponibles para su uso Diagnóstico para predicción de fin de vida, NOVRAM escribe notificación de interrupción de energía, excedida Funcionalidad de retardo de tiempo lim- Retardo encendido, retardo apagado, itada funciones de temporización monoestables programables a través de la red Página 32 DeviceNet Uso Convencional Para reemplazar: requiere de alambrado Para probar: revisión manual Para identificar: revisión manual Uso en DeviceNet Para reemplazar: cambiar el dispositivo a través de desconexión rápida Para probar: estado de fuerza a través de la red Para identificar: indicación visual de dirección de nodo Bloques E/S Uso Convencional No disponible Uso en DeviceNet Requerimientos de alambrado reducidos Diagnóstico disponible a nivel de nodo y diagnóstico limitado a nivel de dispositivo Capacidad de ser utilizado como suministro de energía Para identificar: indicación visual de dirección de nodo Indica condición de puntos E/S individuales Arrancadores Uso Convencional Alambrado incluye entradas/salidas a 2 PLC El ajuste requiere de la instalación de calentadores o interruptores de cuadrante/DIP 20 - 40 arrancadores requeridos para cubrir 1 - 50 hp IEC Montaje: gran gabinete de control más desconexión en motor Diagnóstico limitado a encendido/apagado y disparo por sobrecarga Uso en DeviceNet Alambrado incluye un nodo para DeviceNet El ajuste utiliza puntos establecidos para descarga 10 arrancadores cubren 1 - 50 hp IEC Montaje: pequeño control encerrado en motor Diagnóstico incluye encendido/apagado y disparo por sobrecarga, más falla de conexión a tierra, desequilibrio de fase, disparo por perturbación, corriente de motor y porcentaje de carga térmica Protección de Motor (Bimetal/ EutécProtección de Motor (Electrónica) tica) limitada a sobrecarga, pérdida de incluye sobrecarga y pérdida de fase, fase y disparo clase 10 ó 20 más desequilibrio de fase, perturbación, falla de conexión a tierra, y proporciona una clase de disparo de 10-60 Configuración con programador manual Configuración con programador manual o bien a través de la red Página 33 DeviceNet Repaso 3 Conteste las siguientes preguntas sin referirse al material que se le acaba de presentar. 1. DeviceNet opera en un sistema de 24 V. Un cable grueso puede suministrar un máximo de _____ amps; un cable delgado puede suministrar un máximo de _____ amps. 2. En la configuración de troncal y cable de línea de acometida, ¿cuál es la función típica de la línea de acometida? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 3. DeviceNet solamente le permite utilizar suministro de energía individuales. VERDADERO FALSO 4. ¿Cuántos regímenes de velocidad tiene DeviceNet? Presente una lista de las longitudes en metros de los sistemas los cuales corresponden. ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 5. Relacione estos arrancadores con sus definiciones. arrancador convencional A. Protección de Motor: (Electrónica) incluye sobrecarga y pérdida de fase, desequilibrio de fase, perturbación, falla de conexión a tierra y proporciona una clase de disparo de 10-60 Arrancador DeviceNet B. Protección de Motor: (Bimetal/Eutéctica) incluye sobrecarga y pérdida de fase, y proporciona una clase de disparo de 10 ó 20 6. Presente una lista de cuatro tipos de productos actualmente disponibles para su uso en DeviceNet. a. _______________ b. _______________ c. _______________ d. _______________ 7. Identifique un beneficio de mercado no asociado con DeviceNet: a. Reemplaza arneses alambrados complejos con cables individuales. b. Ilustra un protocolo de comunicación ampliamente disponible, económico (CAN) c. Opera de manera confiable en entornos rudos d. Permite la instalación de componentes inter-operativos en el sistema, en estado activo (“inserción en caliente”) e. Opera un control a nivel de proceso para enlazar instalaciones de seguridad contra incendio a nivel de campus f. Proporciona auto-diagnóstico Página 34 DeviceNet Glosario Actuador Mecanismo de interruptor o caja de interruptor que opera los contactos. Baud Una medición de la velocidad de comunicación. Se define como bit/segundo. Bit Una unidad simple de memoria (es decir, 0 ó 1). Véase Byte. Byte Una unidad de memoria que almacena 8 bits adyacentes, y que define un caracter alfanumérico. Editores de Control El software que organiza y controla la red. Puede ser un programa basado en Windows y puede utilizar un código de diagrama de flujo, lógica de escalera, o bien cualquier otro lenguaje de control. Red de Área de Controlador (CAN) Una especificación de protocolo de comunicación que define: (1) Una metodología de control de acceso a medios y (2) Señalización física. CAN es un protocolo orientado a difusión. A los cuadros de CAN transmitidos en la red se les asigna un identificador, y cada estación decide con base en este identificador, si recibe o no el cuadro. Línea de Acometida Cable que une un dispositivo al cable troncal en un sistema DeviceNet. Debe ser un cable delgado. Intercambio Dinámico de Datos (DDE) Un protocolo de comunicación que permite que softwares diferentes pasen información entre ellos. Ruido Eléctrico Ruido que resulta de la presencia de intensidad o corriente eléctrica indeseable. Provoca que los dispositivos operen de manera errática (si el ruido se encuentra en una línea de suministro hacia un dispositivo) o bien produce una información falsa o bien operación errática (si está presente en alambres que llevan señales desde la salida de un dispositivo hasta la carga). El ruido puede estar presente en el suministro o bien adquirirse en líneas de muchas maneras. La adquisición a partir de alambres adyacentes ruidosos o partes metálicas es posible. Una buena práctica de alambrado y/o partes adicionales pueden utilizarse para reducir los efectos del ruido. interface Ser Humano-Máquina (HMI) Paquete de software que utiliza una interface gráfica para permitir a un operador controlar una máquina u operación. Computadora Personal Industrial (iPC) Computadora específicamente diseñadas para manejar entornos rudos pero que sigue teniendo todas las características de una PC estándar. Dispositivo Inteligente Dispositivo que permite la transmisión de un nivel más alto de información sobre su condición (es decir, diagnóstico), y reacciona a la información recibida de manera avanzada (es decir, cambio a través de comando en red). Página 35 DeviceNet Interruptores Limitadores Sensores de contacto utilizados para detectar la presencia o posición de objetos. Identificador de Control de Acceso a Medios (MAC ID) Un valor de identificación entero asignado a cada nodo en DeviceNet. Se conoce comúnmente ya sea como un MAC ID del dispositivo o bien Dirección de Nodo. Ningún dispositivo en la red puede tener la misma MAC ID que otro. NEC National Electrical Code [Código Eléctrico Nacional]. NEMA National Electrical Manufacturers Association [Asociación Nacional de Fabricantes de Material Eléctrico]. Nodo Una unión o punto de conexión, en una red. Puede referirse a un solo dispositivo, es decir, un interruptor limitador particular. Un nodo puede ser también un grupo de dispositivos alambrados a un bloque de terminal de entradas y salidas — un bloque E/S. ODVA Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierto. ODVA es una asociación independiente que consiste de vendedores de hardware y software, y clientes, cuyo propósito es desarrollar y fomentar estándares para dispositivos, software y una red para comunicación a nivel de bytes (control de máquina). Lógica de Retardo Apagada Retardo ajustable (después de detención de señal de entrada) antes de des-excitar la salida. Lógica de Retardo Encendida Retardo ajustable (después del inicio de la señal de entrada) antes de la excitación de la salida. Arquitectura Abierta Se refiere a la capacidad de cualquier vendedor de fabricar productos que pueden comunicar libremente en un estándar publicado. Sensores Fotoeléctricos Sensores sin contacto utilizado para detectar la presencia o ausencia de objetos. Es encendido o apagado por la presencia o ausencia de la luz recibida. Controlador Lógico Programable (PLC) El PLC es la herramienta dominante en el control electrónico y secuenciamiento de eventos que incluyen un dispositivo de entrada y dispositivo de salida en las plantas. Construido alrededor de un microprocesador, está diseñado específicamente para control. Sensores de Proximidad Un sensor con la capacidad de detectar la presencia de un objetivo solamente de metal, dentro de un rango especificado, y sin establecer un contacto físico. Circuitos de Relevador Dispositivos frecuentemente utilizados en control. Pueden ser abiertos y cerrados electrónicamente para completar circuitos lógicos. Sensor Un elemento de detección. El elemento básico que cambia habitualmente algún parámetro físico en una señal eléctrica. Página 36 DeviceNet Grupos de Interés Especiales Los Grupos de Interés Especial (SIGs) se forman con dos o más miembros con un interés común o bien con una línea de producto común, para el propósito de establecer y promover estándares. La Asociación de Vendedores de DeviceNet Abierta ofrece numerosos SIGs. Dispositivos Estándares Dispositivos en una red que no proporcionan información avanzada sobre su estado a través de la red, ni reaccionan a un comando recibido de manera anticipada. En términos generales, otros que Encendido/Apagado, los dispositivos estándares deben ser revisados manualmente y su estado debe ser cambiado manualmente. Arrancador Un dispositivo de control que consiste habitualmente de un contacto y una sobrecarga. Con DeviceNet, contiene también un módulo de comunicación utilizado para arrancar y detener las cargas. Línea Troncal La línea central de comunicación para un sistema DeviceNet. Puede ser de cable grueso o de cable delgado. UL-Underwriter's Laboratories, Inc. Una organización no lucrativa que establece, mantiene y opera laboratorios para examinar y probar dispositivos, sistemas y materiales, primariamente en materia de seguridad. Página 37 DeviceNet Respuestas del Repaso 1 1. Tiempos de preparación e instalación reducidos Costos de mantenimiento menores Tiempo muerto reducido Elimina la necesidad de controladores separados para muchas aplicaciones 2. C 3. C 4. La Membresía es abierta y la organización asegura que DeviceNet no está controlado por ninguna compañía individual 5. Especificaciones 6. Tres de los siguientes: Los usuarios pueden seleccionar los mejores dispositivos para su sistema Los productos presentan una mayor disponibilidad Los productos son menos costosos Los dispositivos son intercambiables Una red de comunicación única conecta dispositivos, sensores y actuadores en la planta Respuestas del Repaso 2 1. PLCs, iPCs 2. Verdadero 3. Tres de los siguientes: Sensor Fotoeléctrico Interruptor Limitador Arrancador Sensor de Proximidad Prisma 4. La respuesta debe decir básicamente “Ayudan a los ingenieros a diagnosticar problemas y efectuar ajustes al software sin tener que “buscar” para encontrar el problema.” 5. La respuesta debe decir básicamente “El editor de control es el software que organiza y controla la red”. 6. PLC – A, B, E, G iPC – C, D, F, H Página 38 DeviceNet Respuestas del Repaso 3 1. 8, 3 2. La respuesta debe decir básicamente “La línea de acometida es típicamente un cable secundario que conecta un grupo de dispositivos a una línea troncal”. 3. Falso 4. La respuesta debe decir básicamente “DeviceNet tiene tres velocidades. Las longitudes en metros de los sistemas que corresponden son 125, 250, y 500.” 5. convencional-B DeviceNet-A 6. Cuatro de los siguientes: Computadora Personales Industriales Controladores Lógicos Programables Estaciones de interface de Operador Motor Arrancadores Excitadores (CA y CD) Servos Bloque E/S Botones Pulsadores RTDS Lectores de Código de Barras Tarjetas de Escáner Múltiples de Válvula Sensores Fotoeléctricos Interruptores Limitadores Interruptores de Proximidad Dispositivos de Control de Movimiento Dispositivos Analógicos E/S Compuertas 7. Elemento E Página 39