Práctica 6. Pasarela

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.