Objetivos
Al terminar esta práctica, el alumno:
a) Será capaz de configurar e implementar los
dispositivos esenciales de una red
As-i, utilizando como maestro una Pasarela Profibus DP.
b) Aprenderá a utilizar el protocolo Profibus DP
para configurar la Pasarela como esclavo de la red.
Marco Teórico
La ASi es una red de Sensores y
Actuadores diseñada para el nivel de campo más bajo. Fue diseñado en 1990 por 11 empresas como una
alternativa más simple y económica al cableado tradicional. La idea original
fue crear una red simple para sensores y actuadores binarios, capaz de
transmitir datos y alimentación a través del mismo bus, manteniendo una gran
variedad de topologías que faciliten la instalación de los sensores y
actuadores en cualquier punto del proceso con el menor esfuerzo posible.
ASi es un sistema estandarizado,
independiente del fabricante, compatible con el campo gracias a su máxima
resistencia a interferencias eléctricas,
este bus permite acoplamientos de los elementos en lugares indistintos
mediante uniones mecánicas. La red ASi se ha creado como un sistema maestro
simple, utilizando la técnica de poleo cíclico, la velocidad de lectura es de 5
ms. Esto quiere decir que sólo existe un maestro en toda la red. Este maestro
consulta y actualiza los datos de todos los esclavos de la red, empleando para
ello un tiempo fijo.
A diferencia con otros sistemas de bus
más complejos, la red ASi se configura de forma automática, el usuario no
necesita realizar ningún ajuste, como
por ejemplo, derechos de acceso, velocidad de red, tipo de telegrama, etc., con
ASi se pueden conectar señales de proceso digitales y analógicas, representa la
interfase universal entre el nivel de control superior (PLC) y el nivel de
control inferior (actuadores y sensores).
La mayor ventaja de utilizar el bus ASi
es principalmente la de sustituir el
mazo de cables 1 solo cable bifilar, lo cual ahorra material y espacio, ya
existe una técnica de penetración en la que no es necesario preparar cables. Ya
hay bifurcaciones y módulos en IP 67 así que no se requieren cajas de
derivación. No se requiere numerar cables, conductores y bornes no realizar esquemas
de conexión por lo que se simplifica la documentación.
Los componentes principales del bus son
los siguientes:
1. Maestro: se
encarga de recoger los datos de la red y enviárselos al PLC correspondiente, y
viceversa. Él mismo organiza el tráfico de datos en el cable AS-Interface y, en
caso necesario, pone los datos de los sensores y actuadores a disposición del
PLC o de un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS), a través de las
denominadas pasarelas DP/AS-Interface. También transmite parámetros de
configuración a los esclavos, supervisa la red constantemente y suministrar
datos de diagnóstico. El maestro ejecuta todas sus funciones de manera
automática. Además se encarga de realizar el diagnóstico de todo el sistema,
reconoce las fallas en cualquier punto de la red, indica el tipo de fallo y
determina qué esclavo lo originó.
2. Esclavos: pueden
ser módulos de E/S descentralizados, conectados con el programa de control del
PLC. El esclavo de AS-Interface reconoce los bits de datos enviados por el maestro
y le devuelve sus propios datos. Hay esclavos de AS-Interface de todos los
tipos posibles: Módulos normales (módulos digitales, módulos analógicos,
módulos neumáticos, etc.) o módulos inteligentes (arrancadores de motor,
columnas de señalización, botoneras, etc.).
3. Cable: se ha
diseñado como cable bifilar engomado, el perfil especial impide que se puedan
conectar estaciones con la polaridad incorrecta. El cable plano amarillo es el
estándar, su geometría es fija y asimétrica, se encarga de transmitir los datos
de toda la red y la alimentación a los sensores conectados en la misma. Para
los actuadores se necesita una alimentación auxiliar (tensión auxiliar de 24 V
DC o 230 V AC), para el cable de alimentación auxiliar a 24 V DC se utiliza un
cable de color negro, y para el cable de alimentación auxiliar a 230 V AC se
utiliza el mismo cable pero en color rojo. No es necesario cortar, pelar ni
atornillar el cable. Para este tipo de conexión se dispone de módulos de
acoplamiento en técnica de perforación de aislamiento.
4. Fuente de
alimentación: suministra una tensión entre 29,5 V DC y 31,6 V DC. Utiliza el acoplamiento integrado de datos y
alimentación, es decir, permite transmitir datos y suministra energía a los
sensores conectados en la red. Para ello, los datos transmitidos en la red
AS-Interface se envían en forma de impulsos, también se encarga de modular la
tensión continua en la red.
5. Repetidores: La
red AS-Interface funciona sin problemas hasta una longitud de 300 metros (sin
repetidor hasta 100 metros). En caso de que la instalación necesite más de 100
metros, se puede ampliar la red con 2 repetidores en serie hasta un máximo de
300 metros, 100 metros por cada nuevo segmento. El repetidor trabaja como un
amplificador de señal.
6. Pasarelas: Si se
tienen estructuras de automatización complejas, la red AS-Interface se puede
conectar a un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS). Para esto se
necesita una pasarela, por ejemplo el DP/AS-i-Link 20E de Siemens, la cual
funciona como maestro de AS-Interface, pero como esclavo del sistema de bus
superior. La red AS-Interface se encarga de suministrar sus señales binarias al
sistema de bus superior para su posterior tratamiento en el programa de PLC. En
la figura 2.10 se muestra un panorama de la aplicación de la pasarela
mencionada, se puede observar como esclavo DP y a la vez maestro de ASi.
Desarrollo
1. Material
- PLC S7-300
- Pasarela
Profibus DP
- 1 Pistón de
doble efecto
- Semáforo
Asi
- 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
· Configuración
de la Pasarela
· Verificando
que esté bien la configuración
En
el HW Configuration de Simatic se agrega la Pasarela a una Red Profibus y en
esta se configuran los esclavos Asi. Aquí se pone su dirección y un ID con 4
caracteres en código hexagesimal que dan información sobre el tipo de esclavo.
Después
insertamos los bloques de función OB82 y OB86 para diagnóstico de errores y
procedemos con la programación.
· Programación
en KOP:
Programa
1
Video
Programa
2
OB1
FC1
Video
Conclusiones
Alejandro
Castañeda Montero A01163013
Esta
práctica se me hizo muy interesante por la implementación de la pasarela a la
red ASi, se me hizo muy amigable el modo de configuración de ésta, así como la
asignación y adaptación de los esclavos. En lo personal preferiría usar la
pasarela como interlocutor ya que la forma en la que se utiliza las entradas y
se mandan llamar a los esclavos en la programación es mucho más directa y
fluida que en los módulos CP.
Jorge Francisco Mejía Quiroz A01163123
Esta práctica es interesante por la manera en la que se combinaron dos medios de comunicación, que son el AS-i y el Profibus. En la industria es lo que sucede en la mayoría de los casos, en donde diversos métodos de comunicación son utilizados e implementados simultáneamente en los diversos niveles de la automatización.
El uso de pasarelas nos resultó de gran utilidad, ya que es más sencillo el envío y recepción de datos al no usar puertos periféricos.
Carlos
Alberto Núñez Goya A01162868
En
esta práctica se implementó por primera vez el uso de más de una red de
comunicación industrial, en este caso fueron Asi y Profibus DP. Por esta razón
creo que ha sido la práctica de mayor relevancia del curso. Nos permitió hacer un uso más complejo de los buses, uno
como el que podríamos encontrarnos en una planta real. También aprendimos a configurar
una pasarela y las ventajas que éstas nos dan.
Referencias
Dorantes
González, Dante j. et al (2004) Automatización y Control, Prácticas de Laboratorio.
Editorial McGraw-Hill, México D.F.
