INTERBUS

MÉTODO DE ACCESO AL MEDIO

La información de direccionamiento no se incluye en los mensajes, los datos se hacen circular por la red (alta eficiencia). Es muy sensible a corte completo de comunicación al abrirse el anillo en cualquiera de los nodos.

INTERBUS funciona según un funcionamiento asíncrono de parada y arranque. Se envía una cabecera que contiene información adicional como delimitadores de trama, código de función y tipo de mensaje, junto a 8 bits adicionales. Los momentos de inactividad se ocupan con mensajes de estado. No contienen datos de la capa de enlace y solo sirven para garantizar una actividad permanente en el medio de transmisión; si dicha actividad se interrumpe durante más de 20 ms se interpreta como u na caída del sistema.

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 funcionamiento dentro del sistema.

DIAGRAMA/TOPOLOGÍA DE CÓMO FUNCIONA

Topología en anillo y comunicación mediante un registro de desplazamiento en cada nodo. Se pueden enlazar buses periféricos al principal; basado en un esquema maestro-esclavo. Capa  de transporte basada en una trama única que circula por el anillo (trama de suma). La estructura en anillo permite una fácil localización de fallos y diagnósticos. Apropiado para comunicación determinista a alta velocidad.

MEDIOS FÍSICOS Y DISTANCIAS

INTERBUS requiere de un cable de 5 hilos para interconectar dos estaciones. Con velocidades de transmisión de 500 kbits, pueden alcanzarse distancias de hasta 400m entre dispositivos. Cada dispositivo incorpora una función de repetidor que permite extender el sistema hasta una longitud total de 13km. Para facilitar el funcionamiento de INTERBUS el número máximo de participantes está limitado a 512.

PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN

Las partes claves de INTERBUS han sido estandarizadas en Alemania por la DKE (Deutsche Elektrotechnische Kommission para DIN y VDE). En 1993, se publicó la norma DIN E 19258. Esta norma cubre los protocolos de transmisión y los servicios que necesita 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 topología es de anillo, es decir, todos los dispositivos están conectados formando un camino cerrado. El anillo principal es el que parte del maestro, aunque pueden formarse otros anillos para adaptarse a la estructura particular de cada sistema. Este tipo de conexiones se lleva a cabo mediante unos equipos denominados módulos terminales de bus. La estructura de anillo ofrece dos ventajas: la primera es que permite el envío y recepción simultanea de datos y la segunda la capacidad de autodiagnóstico del sistema se ve mejorado, ya que la conexión de cada nodo a la red es activa.

El protocolo de transmisión se estructura en tres capas que se corresponden con capas del modelo OSI. La capa 1 es la capa física y especifica aspectos como la velocidad, modos de codificación de la señal física. La capa 2 corresponde con la capa de enlace y 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 asíncronamente. La capa de enlace es determinista, es decir, garantiza un tiempo máximo para el transporte de datos entre dispositivos.

IDENTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS O PARTICIPANTES DE INTERBUS

Elementos básicos (capa física):

·         Tarjeta controladora: se corresponde con el maestro, controla y monitorea el tráfico de datos, transfiere los datos de salida con los módulos correspondientes, recibe los datos de entrada, se pueden visualizar los datos de diagnóstico y error que son transmitidos al host 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 e infrarrojos, puede transportar la alimentación de los módulos I/O y sensores además de las líneas de transmisión de datos.

·         Módulos terminales de bus: se conectan al bus remoto, dividen al sistema en segmentos individuales, permiten desconectar ramificaciones del anillo durante la operación, hacen la función de amplificadores (repetidores) de señal y aíslan eléctricamente los segmentos del bus.

·         Subanillo: corresponde a la zona del sistema donde se conectan sensores y actuadores, distancia entre dispositivos 2cm-20m, expansión total 200m, limitado a 63 dispositivos, de19.2-30V, alimentación y datos van por el cable.

·         Detalles de la capa física: Basado en esquema maestro-esclavo, los bit se transmiten a 500Kbps con método NRZ (non-retur-to-zero), comunicación full-duplex (envío y recepción simultanea), 16 bits por nodo de entrada o salida, los relojes son sincronizados internamente, rápido: 4096 I/O´s en 7 ms (265 nodos x 16 I/O´s = 4096).

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.

·         Control de acceso al medio mediante TDMA (acceso múltiple por división de tiempo, elimina colisiones de la transmisión).

·         El acceso al bus se realiza usando registros de desplazamiento.

·         Capa de enlace (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 adicionales 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. Todos los elementos insertan sus datos en el bus simultáneamente, así las medidas de los lazos de control serán simultaneas.

·         Capa de enlace (datos): la trama de datos se forma por concatenación de los datos de cada estación, a través de un registro. Cada dispositivo se une al anillo mediante un registro cuya longitud depende de la cantidad de información a transmitir. Los datos llegan al master en función de su posición dentro del anillo. Cada ciclo de transmisión es una secuencia de datos que comienza por la palabra loopback + datos de salida de los dispositivos + CRC (cyclid redundancy check) de 32 bits.

·         Capa de enlace (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.

Capa de aplicación:

·         Implementa en la capa de aplicación un subconjunto de servicios denominados PMS (Peripherals Message Specification).

·         Incluye 25 servicios que permiten la comunicación con dispositivos de proceso inteligentes.

·         Por ejemplo se pueden establecer y monitorizar conexiones, lectura y escritura de parámetros o la ejecución remota de programas.

·         Los dispositivos se desconectan de la red y van a un punto seguro definido como antelación.

VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN

Capa física basada en RS-485 cada dispositivo actúa como repetidor así se puede alcanzar una distancia entre nodos de 400m para 500Kbps y una distancia total de 12Km. Es posible utilizar enlaces de fibra óptica.

REDUNDANCIAS

La verificación por redundancia cíclica (CRC) es un código de detección de errores usado frecuentemente en redes digitales y en dispositivos de almacenamiento para detectar cambios accidentales en los datos. Los bloques de datos ingresados en estos sistemas contiene un valor de verificación adjunto, basado en el residuo de una división de polinomios; el cálculo es repetido, y la acción de corrección puede tomarse en contra de los datos presuntamente corruptos en caso de que el valor de verificación no concuerde; por lo tanto se puede afirmar que este código es un tipo de función que recibe un flujo de datos de cualquier longitud como entrada y devuelve un valor de longitud fija como salida. El término suele ser usado para designar tanto a la función como a su resultado. Pueden ser usadas como suma de verificación para detectar la alteración de datos durante su transmisión o almacenamiento. Las CRC son populares porque su implementación en hardware binario es simple, son fáciles de analizar matemáticamente y son particularmente efectivas para detectar errores ocasionados por ruido en los canales de transmisión. La CRC fue inventada y propuesta por W. Wesley Peterson en un artículo publicado en 1961.

Es útil para detección de errores, pero, en condiciones de seguridad, no podemos confiar en que el CRC puede verificar plenamente que los datos son los correctos en caso de que se hayan producido cambios deliberados y no aleatorios.

SOFTWARE DE ADMINISTRACIÓN

Como resultado de la independencia del fabricante, un sistema de bus para abiertas, arquitecturas de control flexible debe proporcionar al usuario un concepto para una universal y, por encima de todo, el funcionamiento y el diagnóstico de un sistema independiente del fabricante. La configuración, puesta en marcha del sistema y software de diagnóstico CMD (Configuración Diagnóstico Monitoreo) se ha desarrollado para INTERBUS. Las características más importantes de este programa son la independencia del sistema de control utilizado y la flexibilidad con respecto a programar expansiones, nuevas funciones y add-on de programas. El DRIVE-COM grupo de usuarios, por ejemplo, ofrece add-on de programas para la parametrización de las unidades de acuerdo con el perfil DRIVECOM.

CMD para todas las fases: CMD es una herramienta utilizada durante todo el ciclo de vida de una planta, desde la planificación y configuración, a través de arranque del sistema para supervisión de operación, y finalmente el diagnóstico en caso de mantenimiento. Para el usuario esto elimina los costos y el esfuerzo de aprender a utilizar varias herramientas de software.

El software CMD permite al usuario determinar la configuración del sistema INTERBUS durante la fase de configuración. Los puntos E / S se pueden asignar direcciones o variables lógicas, a través del cual el programa de control será más fácil  acceder a la E / S distribuidas.

Durante el inicio del sistema, una prueba funcional del sistema se puede realizar utilizando una función de monitor integrado.

Las funciones de diagnóstico proporcionan continuamente la información detallada sobre el estado del bus, indican las causas de los errores, y sugerir remedios.

MONITOREO

    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.

RESPALDOS DE LOS PARTICIPANTES INTERBUS Y PLC

El controlador es el modulo principal de procesamiento, en este módulo se procesan todos los algoritmos de control implementados y descargados en su memoria, además es el encargado de la lectura y escritura de variables de entrada y salida en los módulos conectados al localbus (tarjetas E/S y módulos de comunicación). Estos sistemas están diseñados para permitir la modificación y creación de algoritmos de control en tiempo real. Así como también permite realizar respaldos de aplicaciones críticas en tiempo real (hot backup).