Interbus

INTERBUS

INTERBUS es un bus de campo para la interconexión de sensores y actuadores. Las partes claves de INTERBUS han sido estandarizadas en Alemania por la DKE (Deutsche Elektrotechnische Kommission para DIN y VDE) En 1993, se publico la norma DIN E 19 258. Esta norma cubre los protocolos de transmisión y los servicios que necesitas para la comunicación de datos de proceso. Las especificaciones para la transmisión de parámetros han sido publicadas en el DIN Report 46 (1995)

INTERBUS se basa en un esquema maestro-esclavo. El maestro del bus actúa simultáneamente como interfaz con los niveles superiores de la jerarquía de comunicaciones. La topologia de funcionamiento interno es en anillo, es decir, todos los dispositivos están conectados formando un camino cerrado aunque el aspecto del cableado es un bus. El anillo principal es el que parte del maestro, aunque pueden formarse otros anillos para adaptarse ala estructura particular de cada sistema. Este tipo de conexiones se lleva a cabo mediante unos equipos denominados módulos terminadores de bus.

Un rasgo distintivo de INTERBUS es que las lineas de envió y recepción de datos están contenida dentro de un mismo cable que una todos los dispositivos. De esta manera forma, el sistema tiene el aspecto físico de un bus o un árbol. Tipicamente, la capa física se basa en el estándar RS-485. Debido a la estructura de anillo y a que es necesario transportar la masa de las señales lógicas, INTERBUS requiere un cable de 5 hilos para interconectar dos estaciones. Como velocidades de transmisión de 500 kbps, pueden alcanzarse distancias de hasta 400 m entre dispositivos. cada dispositivo incorpora una función de repetidor que permite extender el sistema hasta una longitud total de 13 km. Para facilitar el funcionamiento de INTERBUS, el número máximo de estaciones esta limitado a 512

La estructura punto a punto de INTERBUS y su división en anillo principal y subanillos es ideal para la incorporación de distintos medios de transmisión de distintas zonas de la planta si esto fuese necesario. La estructura de anillo ofrece dos ventajas. La primera es que permite el envió y recepción simultáneamente de datos ( full duplex). En segundo lugar, la capacidad de autodiagnostico del sistema se ve mejorada, ya que la conexión de cada nodo a la red es activa. INTERBUS permite la detección preventiva de errores por medio de una evaluación preventiva de errores por medio de una evaluación estadística de la calidad de las transmisiones. La determinación de la frecuencia de los errores de transmisión permite prever la aparición de fallo en una componente de la red 

Para facilitar la detección de errores y la puesta en marcha del sistema, INTERBUS permite la desconexión transparente de los subanillos conectados al anillo principal. El direccionamiento se basa en la posición física de cada sistema dentro del anillo, aunque opcionalmente se dispone de la posibilidad del empleo de direcciones lógicas para acceder a dispositivos individuales independientemente de su posición.

El protocolo den transmisión de INTERBUS se estructura en tres capas que se corresponden con capas del modelo OSI. La capa 1 es la capa física. Especifica aspectos como la velocidad, modos de codificación de la señal física, etc. La capa 2 se corresponde con la capa de enlace . Garantiza la integridad de los datos y permite el soporte de dos tipos de datos, por una parte los datos correspondientes a procesos cíclicos, y por otra parte datos que aparecen asincronicamente. La capa de enlace es determinista, es decir, garantiza un tiempo máximo para el transporte de datos entre dispositivos. El control de acceso al medio se encuadra dentro de los mecanismos TDMA (Time Division Multiple Access) eliminando así la posibilidad de colisiones . Cada dispositivo tiene reservado un slot de tiempo adecuado para su función dentro del sistema. El tiempo de ciclo es la suma de los tiempos asignados a cada dispositivo.

Este mecanismo también reduce la sobrecarga con información correspondiente al protocolo, con lo que la eficiencia que se alcanza es alta.

Cada dispositivo se une al anillo mediante un registro cuya longitud depende de la cantidad de información que debe transmitir. Los datos provenientes de las distintas estaciones van llegando al master en función de su posición dentro del anillo. Cada ciclo de transmisión comienza con una secuencia de datos que contiene la palabra de "loopback" seguida de los datos de salida de los distintos dispositivos, en la linea de salida. Durante el envió de datos, el flujo de retorno entra el maestro como flujo de entrada. Tras el envió de la trama completa, se envía un CRC de 32 bits. Debido a la estructura de conexión punto a punto.

Ademas de los ciclos de datos, también hay ciclos de identificación. Este ciclo permite la administración del bus. Cada dispositivo tiene un código de identificación que identifica el tipo de dispositivo de que se trata y el tamaño de su bloque de datos.
Se envía una cabecera que contiene información adicional como por ejemplo los delimitadores de trama, código de función y tipo de mensaje junto con 8 bits de datos adicionales. Los momentos de inactividad se ocupan con mensajes de estado.
No contiene datos de la capa de enlace y solo sirven para garantizar la actividad permanente en COMIND borrador V0.0 18/4/06 el medio de transmisión. Si dicha actividad se interrumpe durante mas de 20 ms, se interpretara por todos los dispositivos con una caída del sistema. En respuesta a una situación, los dispositivos se desconectan de la red y van a un punto seguro definido con antelación 

La tercera de las capa de INTERBUS corresponde la capa de aplicación .

En el maestro se ejecuta de forma cíclica un programa que actualiza continuamente los datos correspondientes a los distintos procesos conectados a la red y los deja accesibles para el sistema de control, de modo que por ejemplo un PLC puede acceder a ellos de forma sencilla mediante instrucciones de entrada y salida. El uso de técnicas de acceso directo a memoria evita el uso de servicios que necesitan grandes bloques de datos, lo que facilita la consecución del tiempo real. El acceso desde ordenadores se realiza mediante adaptadores adecuados para conectarlos al bus.

INTERBUS implementa en la capa de aplicación un subconjunto de servicios basados en MMS que se denomina PMS ( Peripherals Message Specification). Incluye unos 25 servicios que permiten la comunicación con dispositivos de proceso inteligentes. Estos servicios permiten por ejemplo el establecimiento y monitorización de conexiones, lecturas y escritura de parametros o la ejecución remota de programas

Este tipo de bus puede transmitir una serie síncrona a 500Kbps y alcanzar una distancia entre nodos de 400m.

Elementos básicos:

Capa física

Tarjeta controladora
Se comunica con el Maestro y controla y monitoriza el tráfico de datos, además transfiere los datos de salida con los módulos correspondientes.
Recibe los datos de entrada y puede visualizar los datos de diagnostico y error que son transmitidos al elemento del sistema.

Bus remoto
La tarjeta controladora se conecta al bus remoto.
Los datos se transmiten físicamente a través de:
 Cables de cobre ( estándar RS-485)
 Fibra Óptica
 Infrarrojos

Módulos terminales de bus
Se conectan al bus remoto y dividen al sistema en segmentos individuales.
Hacen la función de amplificadores (repetidores) de señal además de aislar eléctricamente los segmentos del bus.

Capa de enlace

Garantiza la integridad de los datos y permite el soporte de dos tipos de tramas: datos de procesos y parámetros de identificación. Es determinista: garantiza un tiempo máximo para el transporte de datos.

Acceso al medio: Cada dispositivo tiene reservado un slot de tiempo adecuado para su función dentro del sistema, el tiempo de ciclo es la suma de los tiempos asignados a cada dispositivo. Pueden definirse slots adicionalmente para la transmisión de bloques de datos en modo de conexión. Se podrán enviar grandes bloques de datos a través de INTERBUS sin alterar el tiempo de ciclo para los datos de proceso.

Identificación: Los ciclos de identificación permiten la administración del bus. Cada dispositivo tiene un código de identificación que indica el tipo de dispositivo de que se trata, y el tamaño de su bloque de datos.
La configuración del bus se lleva a cabo por una secuencia de ciclos de identificación, el maestro empieza a leer en orden, la identificación de los dispositivos conectados. En función de estas lecturas se configura la trama que circulara en el ciclo de datos.
Se ejecuta cuando el sistema arranca y permite al maestro recoger información de los
dispositivos de la red. Cada dispositivo se identifica mediante un código (tipo de dispositivo) y el tamaño de su bloque de datos. Una vez obtenida toda la información, el maestro puede configurar la trama que circulara en el ciclo de datos.

Tipos de módulos
Controlador o Maestro del bus: Controla el tráfico y realiza labores de diagnóstico.

Dispositivos remotos (remote bus devices): Que tienen su propia fuente de alimentación y funcionan como repetidores (hasta 13 Km entre ellos). Pueden alimentar un grupo de módulos de E/S.

RACK UR2. El RACK UR2, interconecta, da soporte y energiza a todos sus slots (área donde se montan algunos elementos de la red).

PS 407 10A. Se coloca en el slot 1 y 2 del RACK. La PS 407 10A, energiza al RACK

CPU 416-2. Se coloca en el slot 3. La CPU tiene funcionalidad proxy. A través del programa lógico cargado desde la computadora, recibe, almacena y envía paquetes de datos en la red donde se encuentre conectada.

Tarjeta controladora IBS S7400 DSC/I-T. Se ubica en el slot 6 y 7 del RACK UR2. Ésta funge como herramienta de control y diagnóstico de la red INTERBUS.

Convertidor de Medios IBS OPTOSB-MA/M/L-LK-OPC. Colocado en el puerto X2 de la Tarjeta 

Controladora. El Convertidor de Medios se encarga de la interoperabilidad entre la fibra óptica y la red de cobre.

Ruggedline. Trabaja según la lógica del programa de Entradas y Salidas de señal.

Acoplador de bus. Es en el acoplador de bus donde se conecta la fibra óptica y la alimentación del mismo modulo.

Power-IN. Se encarga de alimentar a las Entradas o salidas digitales.

Modulo de Entradas Digitales. Modulo donde se conectan las señales de entradas originadas en interruptores de fin de carrera o interruptores de proximidad por ejemplo


Modulo de Salidas Digitales. Modulo donde se realiza la conexión de actuadores digitales, tales como válvulas electromagnéticas, contactores o dispositivos ópticos de aviso

INTERBUS S7 400® y Pheonix Contact®

Creación de Proyecto con IBS CMD G4®