Requisitos para el Bus de Campo Características de un Bus

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
API’s, CN’s, 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