Requisitos para el Bus de Campo Características de un Bus de Campo Diseñado para transmitir pequeñas cantidades de datos Cubrir necesidades de tiempo real Tener gran compatibilidad electromagnética Número reducido de estaciones Fácil configuración Protocolos simples y limitados Bajos costes de conexión Pseudoconsistente con el modelo OSI de ISO Ventajas que Aporta Reducir coste de cableado de la instalación Facilita la ampliación o reducción de elementos Permite integrar los dispositivos menos inteligentes Estructura Jerárquica de la Comunicaciones Industriales Integración de dispositivos de control Nivel de corporación Gestión y diseño Host y estación de trabajo Nivel de planta Nivel de proceso Nivel de célula Nivel de campo API CN Célula A, B, C.. M sensor actuador regulador Planificación y control de producción Estación de trabajo Control del proceso Estación de trabajo, PC industrial Fabricación APIs, CNs, Robots, PC industrial Sensores, actuadores, pequeños sistemas Pequeños autómatas de control Estructura Jerárquica de la Comunicaciones Industriales II Industrial Ethernet Nivel de gestión Industrial Ethernet PROFIBUS Nivel medio PROFIBUS Nivel de campo Interfase actuadorsensor Nivel actuadorsensor Buses de Campo Los buses de campo conectan actuadores, controladores, sensores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerárquica de la automatización industrial. Una arquitectura de bus de campo es un sistema abierto de tiempo real. Pero no necesariamente ha de conformarse con el modelo OSI de 7 capas, pues es más importante que la conexión sea de bajo coste y alta fiabilidad frente a las posibilidades de interconexión a redes generales. CONTROLADOR BUS DE CAMPO Válvula Presión Temperatura Flujo Comunicación Digital: Buses de Campo Objetivo: Reducción y simplificación del cableado a costa de reducir la disponibilidad de la información (codificación digital muestreada en el tiempo y discretizada en su valor). La información se multiplexa temporalmente Canal bidireccional Se requiere un procedimiento de acceso de la información al canal Se requiere un método de identificación de la información transmitida Controlador mensaje 1 mensaje 2 mensaje 3 Actuador Transmisor Comunicación Digital: Buses de Campo Valor añadido: Aprovecha la tecnología para otras funcionalidades Carga y descarga de programas Seleccionar y controlar la ejecución de programas Indicación continuada de operatividad y estado Transmisión de información adicional a la de control (Válvula: nº ciclos/día, temperatura carcasa, max/min/med, etc) Identificación de dispositivo Otras funcionalidades Controlador COMM COMM A/D D/A uC+conv Estructura de Capas del Bus de Campo (I) La configuración más ampliamente consensuada es la de tres capas, correspondientes a las capas física, de enlace de datos y de aplicación. También usualmente se considera la capa de usuario. Capa de Usuario Capa de Aplicación Capa de Enlace Capa Física Bloques funcionales Modelos abstractos Perfiles de dispositivos Servicios de aplicación Servicios de mensajería Establecer y liberar el enlace lógico Control de errores y flujo en el enlace Sincronización de la transmisión Control de acceso al medio Velocidad de transferencia Topología y distancias máximas Codificación y transmisión de datos Carac. electr. mecán. funcionales. Capa de Usuario Capa de Aplicación XXXX Capa de Enlace Capa Física Estructura de Capas del Bus de Campo (II) Modelo OSI Modelo Field Bus USUARIO USUARIO APLICACIÓN Especificación de Mensaje de FB PRESENTACIÓN SESIÓN Subnivel de Acceso FB TRANSPORTE USUARIO Stack de Comunicaciones RED ENLACE ENLACE FÍSICO FÍSICO FÍSICO Modelos de Relación de Aplicación (AR) Maestro-Esclavo: Una entidad gobierna todos los servicios de transacción. Orden ----------> Respuesta Productor-Consumidor: Cada entidad produce información, que adquieren los consumidores. Consumo <---------- Producción Cliente-Servidor: Dos entidades cooperan para proporcionar servicios de transacción. El cliente realiza una petición que el servidor procesa y sirve. Petición ----------> Indicación Confirmación <---------- Respuesta Publicista-Subscriptor: Las entidades operan autónomamente. El publicista publica datos a uno o más subscriptores, que no necesitan responder. Publicación ----------> Adquisición Tipos de Buses de Campo Buses Especiales: HART BitBus CAN-VAN Profibus Buses para navegación FIP WorldFIP Buses médicos Fieldbus-Foundation ERA MIL-1553B ECHELON Buses de edificios Interbus-S Buses de instrumentación CAN Buses de fabricantes Device-Net CanOpen CAL SDS ........ ControlNet .... MODBUS..... AS-i Tipos de Buses de Campo Nivel jerárquico Gestión Control Dispositivo Nivel-Bit Sensor Ethernet Profibus FMS Ethernet ControlNet Foundation Fieldbus Profibus DP&PA DeviceNet AS-i Europa (Siemens) USA (Rockwell) Planificación de Redes Estrategia Americana Internet Ethernet DH+ ControlNet ControlNet RIO DeviceNet DeviceNet Planificación de Redes Estrategia Europea Nivel Planta Ethernet/TCP/IP Tiempo de Ciclo de Bus < 1000 ms MAP/MMS Ethernet PC/VME CNC Nivel Célula Tiempo de Ciclo de Bus < 100 ms Controlador de Área PROFIBUS-FMS VME/PC PLC Nivel Campo DCS PROFIBUS-DP Tiempo de Ciclo de Bus < 10 ms OPC OLE Process Control OPC un nuevo Standard en la Industria La Fundación define y desarrolla OPC Miembros entre otros : Microsoft Siemens OPC es la unión entre el programa de automatización y el area de oficina. PROFIBUS-PA