Son multi –puertos \(con un mínimo de 3 conexiones\), que utilizan

Curso sobre Controladores Lógicos
Programables (PLC).
Por Ing. Norberto Molinari.
Entrega Nº 28.
Capitulo 5.
Redes Digitales de Datos en Sistemas de
Control de Procesos.
Continuación ....
5.13.4 Pérdidas en la transmisión
Son provocadas por dos efectos físicos. Primero, como resultado del scatter (dispersión)
causada por la interferencia de la densidad en el cable de fibra óptica. Esto decrece al
aumentar la longitud de onda de la luz. Segundo, como resultado de la absorción,
causada por impurezas metálicas en l vidrio. Esta absorción es muy acertada con ciertas
longitudes de onda, dependiendo desustancias extrañas (bandas de absorción en el rango
de onda correspondiente).
Los dos efectos se sobreponen. Esto crea un dependencia en la atenuación de la longitud
de onda, los cual tiene varios mínimos locales (las denominadas “ventanas”). Es posible
la transmisión de una señal por fibra óptica de baja atenuación en el respectivo rango de
onda de los elementos ópticos de transición y recepción para un determinado cable de
fibra óptica y con ello del rango de onda de la luz.
De forma similar a la de un conductor eléctrico, existe una correlación exponencial
entre la intensidad de la luz conducida en la fibras ópticas y ladistancia del transmisor
óptico.
5.13.5 Acoplamiento mecánico y óptico
En relación con la interconexión de cables de fibra óptica y la conexión de otros
componentes ópticos, debe distinguirse entre las conexiones separables
(conexiones enchufadas) y las conexiones permanentes. Una posible solución
para las conexiones separables es el acoplamiento por lentes (que facilitan una
mayor tolerancia en la distancia y un más elevado aislamiento).
Para conexiones permanentes, puede utilizarse para una baja atenuación, una unión
simple (conexión o soldadura de las fibras a conectar y una unión múltiple).
Para la interrupción de las transmisiones por fibra óptica se utilizan relés de fibra óptica
(interruptores de fibra óptica).
Los puntos de derivación y mezcladores son para el acoplamiento y desacoplamiento
de ondas de luz en cables de fibra óptica de varios transmisores ópticos o a varios
receptores ópticos.
5.13.6 Puntos de derivación
Son multi –puertos (con un mínimo de 3 conexiones), que utilizan reflectores de
partición del haz en el punto de intersección de fibras para la división de la luz o
para facilitar la transferencia de la luz a través del recubrimiento de vidrio a la parte
interior del núcleo de vidrio de la fibra (acoplamiento superficial) por medio de cambio
óptico en el guía de ondas en los puntos en los puntos de acoplamiento.
5.13.6.1 Mezcladores
Son acopladores en estrella consistentes en pequeñas substancias de cuarzo, en cuyo
extremo se hallan acoplados de 4 a 32 puertos de cable de fibra óptica. Los mezcladores
de transmisión tienen estos puertos en ambos extremos. Los mezcladores de reflexión
solamente tienen puertos en un extremo reflejando el extremo opuesto.
5.13.6.2 Conversión de señal electro-óptica
Los diodos luminiscentes o diodos láser se utilizan para generar las señales ópticas
moduladas por la información transmitida.
5.13.6.2.1 Diodos luminiscentes (Diodos de luz)
Los diodos luminiscentes son diodos semiconductores que emiten luz por emisión
espontánea. La calidad de la generación de luz viene determinada por el quantum del
grado de eficiencia. Exponentes clave son los diodos de arseniuro de galio, que emiten
ondas de luz dentro del rango de longitud de onda de 800 a 885 nm.
5.13.6.2.2 Diodos Láser
Funcionan según el principio de la amplificación de la luz por medio de la emisión
estimulada de radiación, por lo que un resonador óptico (generalmente dos planos
paralelos, reflectores de transmisión parcial, incrementan el efecto amplificador por
medio de una avalancha de fotones).
Los diodos luminiscentes funcionan con pequeñas corrientes (por debajo de la
corriente de umbral) y crean una pequeña salida de luz. Sin embarga, los diodos láser
funcionan con mayores corrientes (por encima de la de umbral) y crean gran salida de
luz, pero son más complejos y más caros. Estas diferencias influyen en la formación del
rayo de luz e forma de lóbulo. Los diodos láser producen un lóbulo considerablemente
más estrecho por lo que son adecuados para utilizarse con guía de ondas monomodo.
Los exponentes clave son el Oxide Stripe Laser (particularmente adecuado para ondas
monomodo) y el láser MCRW (particularmente adecuado para guía de ondas de índice
escalonado).
5.13.6.2.3 Fotodiodos PIN
El efecto de absorción de luz en un semiconductor como el utilizado en fotodiodos se
emplea para la conversión de señales ópticas en señales eléctricas. Con la irradiación de
fotones ricos en energía de una energía mayor que la distancia de banda Eg, se liberan
pares de electrones huecos que pueden utilizarse ara transportar corriente. Los tipos
importantes de diodos con los fotodiodos PIN y los fotodiodos de avalancha. En el caso
de los fotodiodos PIN, se alcanza un incremento en la zona de absorción para la
distribución de luz instalando una capa de semiconductor no dopado entre los
semiconductores p y n. Los fotodiodos PIN de silicio funcionan dentro de un rango de
onda de un máximo de 1100 nm y pueden utilizarse para una velocidad de transmisión
de hasta 30 Mb/s.
5.13.6.2.4 Fotodiodos de avalancha APD
Utilización del desprendimiento en avalancha de portadores de carga con elevadas
fuerzas magnéticas. Los APD’s también funcionan en un rango de longitud de onda que
rondan los 1300 nm y pueden utilizarse a velocidades de transmisión de hasta 1000
Mb/s.
Dentro de una estación, en la cual se representa la información en forma de octetos
(bytes) ó words (varios bytes) para implementar el software para funciones de
procesamiento, se utiliza una representación en paralelo de esta información.
5.13.7 ASi - La técnica de instalación del futuro
Son cada vez más los fabricantes que, en revistas técnicas y ferias, ofrecen sensores y
actuadores aptos para ASI. También Festo ofrece desde un principio componentes
neumáticos aptos para ASi. Por consiguiente, los usuarios de neumática disponen de
una oferta atractiva de componentes que se prestan para ASi. Se concluyeron ya con
éxito los primeros proyectos piloto.
A propósito, que quiere decir Asi?
ASi es un sistema de bus en el nivel más bajo de la pirámide de automatizaciones. ASi
significa: interfase de actuadores y sensores. Por medio de ASi se reticulan
económicamente sensores y actuadores binarios. Sensores binarios son, por ejemplo,
finales de carrera, sensores inductivos de proximidad o barreras fotoeléctricas.
Actuadores pueden ser, por ejemplo, válvulas, pero también relés o contactores
auxiliares. El distintivo de ASi es el cable inteligente, un cable paralelo amarillo. A
través de este cable se trasmiten en forma serial informaciones y energía a las estaciones
participantes.
¿Cuales son las áreas de aplicación?
La aplicación de neumática apta para ASi es económica si:
Se trata de vías críticas de transmisión, como por ejemplo: cable remolque de
alimentación o distribuidores rotativos. Se activan pequeñas unidades de válvulas
Hay accionamiento dispersos en toda la máquina, por ejemplo
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Cintas transportadoras
Técnica de movimiento de materiales
Líneas de montaje y empaquetadoras / envasadoras
• Grandes máquinas operadoras
¿Cuales son las ventajas de esta técnica de instalación?
ASi es económica
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Un solo cable para energía e informaciones
No se necesita diagramas de bornes
No hay mazo de cables
Cajas más pequeñas de cables
Menos módulos de entrada / salida en el control
ASI es rápida
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Rápida instalación por medio del sistema de conectores corta -- aislamiento
Actuadores rápidos gracias a tubos cortos
Rápida transmisión de datos, ciclos< 5 ms
ASI es segura
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Transmisión segura de datos, insensible a interferencias (intensidad III )
Tipo de protección IP65/IP67
De polos inconfundibles
ASI es sencilla
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Cableado sencillo
Ampliación sencilla de equipos existentes
Sencilla puesta en funcionamiento
Montaje fácil con herramientas usuales
Fácil acceso a las tecnología de bus
Posibilidad de diagnósticos sencillos
ASI es un estándar abierto
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Independiente del fabricante
Posibilidad de combinar entre sí todo tipo de funciones descentralizados
Protocolo normalizado de transmisión
No se necesita un software especial
¿Como funciona ASI?
Tratándose de un cableado convencional, por ejemplo de solenoides, se coloca en cada
solenoide una línea de alimentación y una línea de puesta a tierra. Si se aplica tensión a
esta línea, se activa el elemento directamente cableado. En baterías de válvulas, la masa
puede pasar en lazo, es decir, para varias válvulas se tiende un solo cable de puesta a
tierra.
En ASi, todo los elementos están conectados a una línea de alimentación, es decir, todos
los elementos reciben tensión al mismo tiempo. A esta tensión se superpone una señal
para la información. La información comunica al elemento si es activado
momentáneamente.
ASI o bus de campo
ASi es un protocolo especial de bus concebido para la transmisión muy sencilla de
datos. ASi es un protocolo especial de bus concebido para la transmisión muy sencilla
de datos. ASi es interesante cuando se trata de activar algunos componentes y
accionamientos dispersos.
Por medio de un protocolo de bus de campo se puede transmitir una mayor cantidad de
datos por ejemplo, datos de proceso como temperaturas o parecidos.
Si se trata de grupos más grandes se válvulas, resulta más económica una transmisión de
datos por medio de un bus de campo
La asociación ASI y sus tareas
En 1991 se presento al público, por primera vez, la idea de un bus de actuadores y
sensores. Un total de 11 empresas se reunieron en un consorcio.
Festo formó parte de esta agrupación como único fabricante de actuadores.
Las demás empresas eran fabricantes de sensores. Paralelamente se fundó la asociación
ASi. Esta asumió las tareas de divulgar la ASi, de estandarizarla, de controlar los
productos con respecto a su estándar y de certificamos. Hoy día, la asociación de ASi
cuenta ya con más de 50 socios.
Transmisión cíclica de datos al control superior
Direcciones de los elementos descentralizados ASi
Todos los elementos se consultan de manera cíclica. Cada elemento lleva una dirección.
Se debe asignar esta dirección solo una vez.
El espacio de dirección esta reservado hasta la máxima dirección asignada.
Ejemplo:
Un sistema se compone de 20 elementos. A uno de los elementos se asignó la dirección
27. Ahora están reservadas 27 direcciones. El maestro consulta en un ciclo todas las
direcciones. Transmiten las señales de los distintos elementos al control superior.
Instalación de los elementos descentralizados ASi
Se instalan todos los elementos ASI rápida y fácilmente por medio del sistema de
conectores corta - aislamiento. Se introduce el cable paralelo en el elemento
correspondiente. El cable tiene un perfil definido. Así se conectan los elementos a
prueba de polarización errónea. Dos dientes penetran en el revestimiento de goma del
cable paralelo ASI en el momento de cerrarlo. De esta manera se ponen los dos cables
en contacto.
Los elementos de ASI pueden ser conectados también a cada línea bifilar.
ASi en caso de parada de emergencia
Por medio del cable ASi se transmiten simultáneamente informaciones y energía. Si se
interrumpe esta línea, por ejemplo en caso de una parada de emergencia, se interrumpe
tanto la transmisión de informaciones como también la de energía. Cuando se
interrumpe la información el maestro pierde la asignación de las direcciones del los
distintos elementos. Por eso se alimenta por separado
Energía a los elementos que tienen que estar preparados para una parada de emergencia
se corta, por consiguiente solo ala energía. Para distinguir las dos líneas el cable para la
alimentación de energía es negro. Las dimensiones y las características técnicas son
idénticas a las del cable amarillo.
Continuará.....
Nota de Redacción: El lector puede descargar el curso capítulo a capítulo desde la
sección “Artículos Técnicos” dentro del sitio de EduDevices
(www.edudevices.com.ar )