Un bus de
campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica
enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales.
Sustituye las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo
de control a través del tradicional bucle de corriente de 4-20mA. Cada
dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso con un costo bajo.
Cada uno de estos elementos ejecuta funciones simples de diagnóstico, control o
mantenimiento, así como de comunicarse bidireccionalmente a través del bus.
Ventajas
- · Ahorro en instalación
- Ahorro en mantenimiento
- Flexibilidad en el diseño
- Instalación fácil de ampliar
- De sus tres capas (física, enlace y aplicación) el usuario sólo se debe preocupar de la capa física y de usuario.
Topología
INTERBUS es
un sistema de anillo, es decir, todos los dispositivos están activamente
integrados en un circuito de transmisión cerrado. Cada dispositivo amplifica la
señal de entrada y la envía, permitiendo un rango de transmisión elevado en
grandes distancias. A diferencia de otros sistemas de anillo, las líneas de ida
y vuelta de datos en el sistema de INTERBUS son dirigidas a todos los
dispositivos a través de un solo cable. Esto significa que el aspecto general
físico del sistema es una estructura de árbol “abierto”. Una línea principal
sale del bus master y puede ser usada para formar subredes sin rupturas de
hasta 16 niveles de profundidad. Esto quiere decir que el sistema de bus puede
ser rápidamente adaptado para aplicaciones cambiantes.
Flexibilidad
El sistema
de INTERBUS maestro/esclavo permite la conexión de hasta 512 dispositivos, a
través de 16 niveles de red. El anillo es automáticamente cerrado por el último
dispositivo.
Medios físicos
En muchos
casos, los datos de un sistema INTERBUS son transmitidos a través de un cable
de cobre usando una transmisión de señal diferencial (RS-485). Esto significa
que un par de cables torcidos por separado son requeridos para la línea de ida
y la de vuelta. Un quinto cable provee compensación de potencial entre los
módulos, debido a que los segmentos deben ser aislados eléctricamente en
INTERBUS.
Con un
rango de transmisión de 500 kbps, el método de transmisión punto a punto RS-485
cubre una distancia de 400 m. entre dos dispositivos. Debido al repetidor
integrado en cada dispositivo, la expansión total del sistema puede alcanzar 13
km. Cuando se usa fibra óptica, la estructura de INTERBUS es la misma que para
cobre porque la información es transmitida de nuevo por dos fibras. Solo debe
convertirse a luz y viceversa, por lo tanto ambos cables pueden combinarse
entre dispositivos individuales en un mismo sistema.
Protocolo de comunicación
Ya sea bus
de campo o Ethernet TCP/IP, el medio de transmisión más adecuado depende de los
requerimientos de una aplicación. Los nuevos estándares han sido definidos e
implementados en muchos sectores. Por ejemplo sistemas de PC’s, sistemas de
seguridad, distribución y componentes de fibra óptica y sistemas de control web.
En el futuro, muchas de estas funciones serán consideradas durante la
planeación de sistema y escenarios de configuración. Esto significa que estas
funciones deben ser integradas en sistemas de bus de campo por adelantado.
Software de
administración CMD (configuración,
monitoreo y diagnóstico)
La
introducción del software permite a una herramienta integrada ser usada con
todos los sistemas de control.
Las
características importantes de este tipo de software son:
- Independencia del sistema de control
- Flexibilidad con respecto a extensiones de programa
- Programas de agregado
CMD es una
herramienta que es usada para los ciclos completos de un sistema, desde la
planeación, configuración y arranque a través de monitoreo a la evaluación de
datos de diagnóstico durante el servicio.
Acceso al medio
INTERBUS es
el único sistema de bus trabajando de acuerdo al método de marco de suma que
usa solo un protocolo para mensajes de todos los dispositivos. En este método
de acceso maestro/esclavo, el bus maestro actúa como la unión al control de mayor
nivel o el sistema de bus.
El método
provee un alto nivel de eficiencia durante la transmisión de datos y permite
que los datos sean enviados y recibidos simultáneamente. Con este método de
transmisión de datos, INTERBUS asegura intervalos constantes y predecibles para
puntos de ajuste y valores de control en tiempo real. En estructuras de suma,
las cuales consisten de encabezado, palabra de loop de retorno e información de
guardado y fin de datos, los datos de todos los dispositivos conectados a entradas
y salidas son agrupados en un bloque. La información adicional que es requerida
es transmitida sólo una vez por ciclo. En la práctica, este método puede ser
descrito como un registro, el cual está conformado por los dispositivos que
están conectados en un sistema de anillo. En INTERBUS esto consiste de un
número de celdas de memoria binario, el cual empuja información digital de
celda a celda a pulsos de reloj. Cada dispositivo tiene un cierto número de
buffers asignados a un número preestablecido de celdas para diferentes tareas,
por ejemplo: entrada de datos y salidas para el proceso. Los registros
adicionales monitorean la transmisión de datos para errores. Un dispositivo de
INTERBUS contiene tres registros que están conectados en paralelo. Los datos de
entrada y salida son transferidos usando el registro de datos. El tipo de
dispositivo es definido en el registro de identificación. Esto permite al bus
maestro identificar los dispositivos y la topología de bus, al igual que llevar
a cabo el direccionamiento. Los datos son guardados usando el registro CRC16
(verificación de redundancia cíclica) donde la transmisión correcta de datos es
verificada.
Manejo de redundancia
Cada red
puede perder marcos debido a la imperfección del entorno en el que opera. Por
ejemplo la emisión electromagnética puede causar pequeños saltos en los enlaces
de comunicación, haciendo la secuencia de un cuadro Ethernet, es decir, su
verificación de redundancia cíclica (CRC), inválida. Una red de oficina típica
maneja pérdidas de marcos como esta mediante la implementación de protocolos de
retransmisión de la capa más alta, por ejemplo, mediante el uso de TCP/IP. Sin
embargo, en redes a tiempo real, la penalización temporal de retransmisiones es
frecuentemente inaceptable y enfoques alternativos son requeridos.
En redes de
seguridad, es común instalar caminos de comunicación redundantes en los cuales
copias redundantes de los marcos son transmitidos en paralelo. Por lo tanto,
esta forma paralela de redundancia incrementa la confiabilidad de la
transmisión de marcos en una red ya que es más probable que al menos una de las
copias alcance su destino, o en puentes selectos en la red, las copias de un
marco necesiten ser eliminadas de tal manera que la información transportada en
las copias redundantes de un marco sea usada sólo una vez.
Referencias:
-Interbus
Basics
