Abstract
Las redes AS-i, por sus características, forman una parte muy importante en la base de la pirámide de la automatización, siendo su aplicación una rama fuerte en la industria. A lo largo de esta práctica, se manejarán los conceptos y aplicaciones básicas de esta red, así como explicación de su uso.
Marco Teórico.
La automatización actual no sería lo que es si en sus niveles bajos se aplicaran sistemas de baja calidad o que no fueran eficientes. Afortunadamente, la AS-i nos brinda una gran eficiencia por el tiempo de respuesta que da al enviar y recibir señales, la facilidad del ensamblado y programación, así como diversos usos que se le pueden dar y la seguridad con la que trabaja esta interfaz.
Gracias a esta práctica, se aprendió una interfaz más de comunicación entre máquinas, ampliando así el conocimiento de la materia y explorando sistemas que se asemejan a los que se aplican en mayor cantidad dentro de la industria. Considero a esta una interfaz muy sencilla de usar, ya que no hay que estar al pendiente de que el sistema vaya a tener un corto o algún otro factor que haga que el sistema no opere correctamente o que ponga en peligro a una persona.
Las redes AS-i, por sus características, forman una parte muy importante en la base de la pirámide de la automatización, siendo su aplicación una rama fuerte en la industria. A lo largo de esta práctica, se manejarán los conceptos y aplicaciones básicas de esta red, así como explicación de su uso.
Objetivos
Al
terminar esta práctica, el alumno:
a) Será capaz de configurar e
implementar los dispositivos esenciales de una red As-i.
b) Aprenderá a utilizar el maestro
As-i CP 343-2 y realizar la programación requerida en un PLC Siemens S7 300.
Marco Teórico.
La interfaz de actuador-sensor (Actuator
sensor interface o ASi) no es un bus de campo universal, es decir, no se
utiliza en todos los campos de la automatización pero se aplica bastante en los
niveles bajos de ésta debido a su bajo costo.
Se caracteriza por tener sensores que
operan con señales binarias y actuadores con un alto grado de control. Estos se
aplican sobretodo en ambientes de un uso pesado industrial
Los componentes básicos de una red AS-i son:
- Maestro AS-i
- Esclavos AS-i; por la técnica que los compone se diferencian en
- Módulos AS-i
- Sensores/actuadores con conexión AS-i integrada
- Cable AS-i
- Fuente de alimentación AS-i
- Unidad de direccionamiento (integrada en parte en el maestro)
Este tipo de interfaz cuenta con
diversas ventajas. Muchos sensores y actuadores pueden conectarse por cables
bifilares, lo cual a la vez alimenta al sistema. Al utilizar el característico
cable amarillo para conexiones AS-i, se simplifican y reducen muchos costos con
un cableado simple y poco entrenamiento para su instalación.
También se necesita poca capacitación
para hacer e implementar cualquier sistema AS-i gracias al sistema de ajuste y
conexión “Snap and go”, en el cual solo debe presionarse una pestaña para
liberar o conectar equipos.
Este tipo de interfaz fue diseñada con
intención de reducir errores tanto en las fuentes como en las conexiones, tales
como el tener polos invertidos en un sistema.
Las redes AS-i tienen un sistema de red
del tipo Maestro-Esclavo, con una topología muy flexible, logrando conexiones
en línea, estrella, árbol o bus. Requiere 24 V para operar generalmente y la
distancia que puede recorrer la información por cada segmento de cable es de
100m pudiendo extenderse a 300m. La velocidad de información es de 167 kBit/s y
permite tener 62 estaciones esclavo por cada maestro. En general, cada esclavo
tiene 4 bits de entrada y 3 bits de salida. Este sistema permite operar en
ciclos de hasta 10ms.
Tabla. Especificaciones redes AS-i de diferentes versiones.
Existen 3 maneras distintas de conectar y aplicar la red AS-i: Procedimiento
de acceso maestro-esclavo: El AS-Interface es un así llamado “sistema Single-Master”,
lo que significa que por cada red AS i sólo hay un maestro que controla el
intercambio de datos. Éste activa uno tras otro todos los esclavos AS-i y
espera sus respuestas.
- Ajuste electrónico de direcciones: La dirección del esclavo AS-i es su identificación. Dentro de un AS-Interface sólo existe una vez. El ajuste se puede realizar por medio de una unidad de direccionamiento especial o a través de un maestro AS-i. La dirección se almacena siempre de forma no volátil en el esclavo AS-i. A la entrega, los esclavos AS-i tienen siempre la dirección”0”.
- Seguridad de funcionamiento y flexibilidad: El método de transmisión utilizado (modulación de corriente) garantiza una elevada seguridad de funcionamiento. El maestro vigila la tensión en el cable así como los datos transmitidos. Detecta errores de transmisión así como el fallo de esclavos, y los comunica al PLC. El usuario puede reaccionar a estos mensajes
Existen alrededor de 120 fabricantes de la AS-interface, entre los que destacan:
- Siemens
- Festo
- Mitsubishi Electric
- Puls
- 3M
Entre las aplicaciones que se les da a
este tipo de sistema están:
- El uso y aplicación de tecnologías de comunicación inalámbricas. Con esto se busca reducir el cableado de los sistemas y generar un medio nuevo para comunicación. Aunque no son tan comunes las interfaces AS inalámbricas, se están buscando maneras de aplicarlas en diversos ambientes donde a pesar del ruido, la señal inalámbrica se mantenga.
- Otra forma en la que se busca mejorar este tipo de interfaces es reduciendo el costo de los actuadores y sensores. Entre estas mejoras está el mejorar los sensores y motores mediante la aplicación de sistemas de procesamiento de señal más rápido y aplicando encoders de baja resolución. Hay que mencionar que entre más avanza la electrónica digital y mientras más se aplican esos componentes en los equipos, el costo tenderá a reducirse mientras que la eficiencia se mantiene o incluso mejora.
- Se implementa en redes de múltiples nodos de sensores y actuadores en dónde el usuario requiere escribir múltiples consultas sobre el funcionamiento del proceso, ayudando a facilitar el trabajo y la comunicación en el sistema.
Desarrollo
1.
Material
- PLC S7-300
- 1 Pistón de doble efecto
- Cable Asi
- 2 Cables M12-banana
- 1 Válvula electroneumática 5/2
- Mangueras
- 2 Sensores Magnéticos M12
- Fuente de 24 V
- Computadora con Simatic Administrator
2. Procedimiento
Una vez que se observó que los esclavos
están configurados en las direcciones deseadas oprimimos el botón de Set y
salimos del modo de configuración, ponemos el CPU en estado RUN y cargamos la
configuración de hardware al PLC. Una vez realizada esta acción se procede a
hacer la programación pertinente, que es este caso será en leguaje AWL.
· Programación en AWL:
Lo primero que se debe hacer es
transferir las entradas de la periferia Asi a memorias del CPU así como también
las memorias a las salidas Asi. Para esto se utilizan los comandos Load (L) y
Transfer (T). Después de definir las memorias a utilizar se comienza con la
lógica de la programación.
En el primer conjunto de instrucciones
se hace un Set a la marca de inicio M 0.0 con el BM el BP y la respectiva
autoretención. En los 2 siguientes conjuntos del segmento se realiza la
secuencia A+ A-. Por último al activar BM se transfiere el valor de 255 a la
QB1 mientras que el BP le transfiere un valor de 0. Se necesita la función
salto (JNB _001) para que si no se activan los botones pueda saltar las líneas
de transferencia y seguir con el código.
3. Videos.
3. Videos.
Conclusiones
Alejandro Castañeda Montero A01163013
La práctica me pareció muy interesante
ya que aprendí una nueva metodología de operación de redes industriales; la
implementación de As-i se me hizo sencilla de utilizar a pesar de su
complejidad, y en lo personal es una de las metodologías que más me ha
acomodado. Espero volver a utilizar la metodología As-i tal vez combinándola
con otro método o comunicándome con otros módulos o estaciones.
Jorge
Francisco Mejía Quiroz A01163123
Carlos Alberto Núñez Goya A01162868
Está práctica fue bastante importante
ya que por primera vez utilizamos periféricos utilizados a nivel industrial en
vez de conexiones banana-banana. Comprendimos las ventajas de hacerlo así ya
que el cableado se reduce mucho y ayuda a evitar errores por mal cableado. Este
Bus de datos tiene una gran aplicación y quede muy sorprendido por la calidad
de su diseño. Estoy seguro de que en mi vida profesional me toparé
constantemente con esta interfaz, que es fácil distinguirla por el color.
Fuentes
Dorantes González, Dante j. et al
(2004) Automatización y Control, Prácticas de Laboratorio. Editorial
McGraw-Hill, México D.F.
Lawrence. D (2004) Low
cost actuator and sensor for high-fidelity haptic interfaces. Recuperado de
http://0-ieeexplore.ieee.org.millenium.itesm.mx/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1287180
Sayakkara, A. (2012) Declarative
interface for in-network actuation on wireless sensor-actuator networks. Recuperado
de
http://0-ieeexplore.ieee.org.millenium.itesm.mx/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6474013
SA (2012) “AS-Interface
- Actuator Sensor Interface”.
Recuperado de http://www.anybus.com/technologies/asi.shtml
Vásquez, V. (S/D). as-interface. Obtenido el 24/09/13 de: http://homepage.cem.itesm.mx/vlopez/as-interface.htm
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