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).
