Módulo de Aprendizaje 26: DeviceNet

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
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Suministro de Energía
30
Productos para DeviceNet
Desempeño Mejorado de Productos DeviceNet
31
31
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DeviceNet
Sensor Fotoeléctrico
31
Sensor de Proximidad Inductivo Tubular
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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
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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.
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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-
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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.
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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.
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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
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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-
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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
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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
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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
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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.
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____________________________
____________________________
____________________________
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?
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5. ¿Qué publica ODVA para que DeviceNet sea una Arquitectura Abierta?
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6. Presente una lista de tres ventajas de una Arquitectura Abierta.
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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.
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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.
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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
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DeviceNet
PLC
•
Expandible
iPC
•
Fuerza en comunicaciones de
Intercambio Dinámico de Datos
(DDE)
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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.).
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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).
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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.
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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.
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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
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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
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