Dupline, Bus de Campo e Instalación

Transcripción

1 CARLO GAVAZZI Automation Components Dupline, Bus de Campo e Instalación Du line Fieldbus Installationbus

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3 Du line Fieldbus Installationbus Introducción 4 Aplicaciones 6 Distribución de Agua 8 Automatización de Edificios 10 Procesos Industriales 14 Cintas Transportadoras 16 Instalaciones Ferroviarias 18 Sistemas de Riego 20 Dupline Básico 22 Gama de Productos 26 Master Generador 28 Opciones de Interface con PC, PLC y redes 32 Ventajas en Todas las Fases del Proyecto 34 Componentes Dupline, Bus de Campo 36 Componentes Dupline, Sistemas de Riego 43 Componentes Dupline, Automatización de Edificios 45

4 Du line Fieldbus Installationbus A menudo, el cableado paralelo de los sistemas de automatización tradicionales es caro y complicado. Cada sensor y accionador necesitan su propio cableado, lo que eleva mucho el coste inicial de la instalación. La expansión también es problemática e incluso los costes de mantenimiento son altos. Por lo tanto, la tecnología de Bus se ha convertido en una parte cada vez más importante de las instalaciones eléctricas en edificios, procesos industriales y servicios públicos. Las ventajas de usar un sistema de Bus, que sustituye una gran cantidad de hilos paralelos con un único cable de 2 hilos, son numerosas. La instalación, fácil y rápida reduce considerablemente los costes de mano de obra y facilita la posibilidad de ampliar el sistema, usando el cableado existente y adaptándolo a las nuevas necesidades. Los sistemas de Bus Instalación Tradicional Instalación Dupline también proporcionan un acceso rentable a un mayor número de señales. Esto explica la creciente demanda de sistemas de automatización que recojan y usen cada vez más señales y que optimicen costes y rendimientos. Qué es Dupline? Dupline es un Bus de campo y de instalación que ofrece soluciones únicas a una amplia gama de aplicaciones en las áreas de Automatización de Edificios, Distribución de Agua, Gestión Energética, Instalaciones Ferroviarias y otras muchas. El sistema puede transmitir señales digitales y analógicas a kilómetros de distancia, por medio de un cable de 2 hilos. Su diseño modular y su fácil funcionamiento permiten que incluso personas sin experiencia lo usen en aplicaciones nuevas o ya existentes. Las soluciones se obtienen combinando productos de la amplia gama de módulos Dupline, que incluyen módulos E/S digitales y analógicas, interfaces PLC y PC, HMIs y modems. Todos los módulos de una instalación se conectan al mismo cable de 2 hilos que se usa para intercambiar señales entre los módulos y entre un controlador central y los módulos. Unidad central Dupline se usa generalmente como sistema remoto de E/S, creando un enlace entre los dispositivos de campo, como por ejemplo: sensores, contactores, válvulas, pulsadores, etc. y un controlador central, que puede ser un PLC, un PC o el controlador Dupline. Pero Dupline también puede usarse sencillamente como un sistema que sustituye los hilos y que transmite las señales de igual a igual sin implicar a un controlador o a otro tipo de unidad inteligente. Las señales Dupline pueden transmitirse no sólo por hilo de cobre, sino también por cable de fibra óptica, por radiomódem, por líneas telefónicas o por módem GSM. Dupline ha probado su rendimiento en más de instalaciones distribuidas por todo el mundo desde Y aunque actualmente se use la última tecnología ASIC, los nuevos módulos Dupline todavía son compatibles con los que se instalaron hace más de 15 años. Ejemplo: Dupline usado como sistema para sustituir los hilos Cable de 2 hilos Dupline (hasta 10 km) Módulos E/S Digitales Analógicas Módulos E/S Digitales Analógicas IN A1 A2 A1 A2 OUT OUT IN 4

5 Introducción Por qué usar Dupline? Hay que tener en cuenta muchos criterios a la hora de seleccionar un sistema de Bus de campo. Entre ellos, la capacidad de transmisión a distancia, la facilidad de funcionamiento, la inmunidad al ruido, la topología y el tiempo de respuesta. Y, por supuesto, la rentabilidad. Por lo tanto, es importante definir los requisitos clave de la aplicación para optimizar el sistema de Bus en función de tareas específicas. La competitividad del sistema Dupline está garantizada por un conjunto único de características que permiten soluciones flexibles y rentables para una amplia gama de aplicaciones. La mayoría de estas características nacen de la eficiencia de la tecnología empleada. La eficacia del protocolo permite una frecuencia portadora baja de 1 khz, garantizando una gran distancia de transmisión y una altísima inmunidad al ruido. Por lo tanto, Dupline puede transmitir múltiples señales digitales y analógicas hasta a 10 Km de distancia por medio de un cable de 2 hilos sin usar repetidores. Estas características únicas de Dupline suponen un considerable ahorro de costes en muchas instalaciones, especialmente cuando existen cables normales que se pueden usar. Otra característica importante de Dupline es la fácil gestión en todas las fases de un nuevo proyecto. No hace falta ser ingeniero para trabajar con Dupline. No se necesita un PC ya que la codificación de direcciones y las pruebas se llevan a cabo por medio de sencillos dispositivos portátiles. Tampoco son necesarios cables y conexiones especiales y, a diferencia de muchos otros Bus de campo, no existen límites en la instalación de los cables. Implementarlo es tan fácil que los propios clientes pueden hacer sus propias instalaciones, la localización de averías y el mantenimiento, eliminando así servicios caros y contratos de asesoramiento, puesta en marcha y mantenimiento. Dupline es un sistema independiente y abierto para interconexión con cualquier tipo de controlador. Los interfaces serie con ModBus y para PLC específicos junto con los gateways para Profibus DP y Devicenet permiten una interconexión sencilla y flexible con PLC, PC y controladores dedicados. Resumen de las características Dupline Hasta 10 km de distancia de transmisión sin repetidores Fácil instalación y mantenimiento Alta inmunidad al ruido Topología libre Flexibilidad No se necesitan cables especiales Se pueden usar los cables ya existentes Disponibilidad de dispositivos alimentados por el Bus Interface flexible con PLC y PC Es posible la transmisión por módem GSM, radiomódem o fibra óptica Más de instalaciones en todo el mundo Económico en todas las fases del proyecto Ejemplo: Dupline usado como E/S remota para PLC RS485 / RS232 Modbus Profibus-DP DeviceNet Interface IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT Dupline n.º 1 Módulos E/S Digitales Analógicas Contadores Dupline n.º 2 Interface Módulos E/S Digitales Analógicas Contadores 5

6 6 Du line Fieldbus Installationbus

7 Distribución de Agua Control y supervisión de bombas, válvulas, niveles, caudales, etc., a grandes distancias, con o sin hilos. Automatización de Edificios Control de: iluminación, temperaturas, persianas, ventilación. Supervisión de las alarmas (robo, incendio, inundación, etc.). Procesos Industriales Supervisión central del consumo de energía, de las alarmas de maquinaria, de temperaturas, etc., en diferentes procesos. Cintas Transportadoras Supervisión de la temperatura de los cojinetes, de las alarmas de la cinta, control de las luces indicadoras, etc. Instalaciones Ferroviarias Supervisión de semáforos y pasos a nivel. Control del calentamiento de cambios de vía, de la ventilación de túneles, etc. Sistemas de Riego Control y accionamiento de válvulas tipo latch, supervisión del caudal, del consumo de agua, etc. 7

8 Du line Fieldbus Installationbus Hasta 10 km de distancia de transmisión sin repetidores No se necesitan cables especiales; se pueden usar los que ya existen Fácil instalación y mantenimiento Todas las señales pueden controlarse y supervisarse desde cualquier punto del sistema Es posible la transmisión por módem GSM, por radio módem o por fibra óptica Interface flexible con PLC, PC y RTU (unidades remotas de control) Económico en todas las fases del proyecto Nivel bajo Generador Arranque de bomba Nivel alto de canales Paro de bomba Bomba en marcha Caída tensión Módulo entradas analógicas Nivel bajo Nivel alto Línea del módem Interface radio-módem Radio módem En la industria del agua, Dupline se usa generalmente para poner en marcha, parar y supervisar bombas, para abrir y cerrar válvulas, para medir el nivel, el caudal y la presión y para detectar pérdidas. Al poder transmitir múltiples señales digitales y analógicas a través de grandes distancias con un cable de 2 hilos, Dupline es la solución ideal para automatizar las plantas de tratamiento de aguas residuales.

9 Distribución de agua Línea del módem Arranque de bomba Paro de bomba Nivel alto Nivel bajo Bomba en marcha Pérdida de bomba Contador Nivel alto Nivel bajo Interface Controlador- Modbus Interface radiomódem Módulo entradas analógicas Radio módem Radio Modem Display de textos Arranque de bomba Paro de bomba Nivel alto Nivel bajo PLC Sistema de distribución de agua usando Dupline como Bus de E/S remoto Los sensores y las bombas del pozo se supervisan y controlan desde las instalaciones de tratamiento por medio de dos módem Dupline. Uno de estos módem se instala en el pozo mientras que el otro se instala a kilómetros de distancia, en la estación de bombeo del depósito. La comunicación se lleva a cabo por medio de líneas telefónicas convencionales. Tanto el pozo como la estación se supervisan y controlan con el PLC de la instalación de tratamiento. El nivel de las torres de agua se mide con sensores de nivel ultrasónicos y se transmite con Dupline como señales analógicas. También hay una sonda de nivel alto por torre que se usa para activar una alarma. El PLC supervisa el nivel y activa o desactiva las bombas de refuerzo para mantener el nivel de las torres de agua en los límites establecidos. Entre las dos torres y la instalación de tratamiento, no es práctico tender cables y por lo tanto se usan módems RF. Hay instalados caudalímetros con salidas de pulsos en varios puntos del sistema, conectados a los módulos contadores de Dupline, que registran el caudal de agua que circula. Esto le permite al PLC supervisar si hay pérdidas en el sistema. Los displays de texto se usan para indicar las alarmas y el nivel de las torres de agua. La unidad central Dupline de la instalación de tratamiento cuenta con un módem GSM incorporado, que envía un mensaje de texto SMS a un teléfono móvil en caso de alarma. Los mensajes de alarma pueden ser, por ejemplo, disparo térmico bomba 2, falta tensión pozo, inundación estación de bombeo 1 o nivel alto en torre de agua A. 9

10 Du line Fieldbus Installationbus Control de: iluminación, persianas, sistemas de calefacción y aire acondicionado, supervisión de alarmas Supervisión del consumo de energía, agua y gas de todo el edificio Control del estado de todo el edificio en cualquier momento y en cualquier lugar Montaje en redes Ethernet o RS485 de los controladores Dupline, cada uno supervisa y controla una sección del edificio Interconexión fácil y flexible con niveles superiores de gestión de edificios Gran flexibilidad para introducir cambios y mejoras Económico en todas las fases del proyecto Alarmas contra incendios Los detectores de humo, instalados en diferentes puntos del edificio, son los elementos principales del sistema de alarma contra incendios. Se pueden combinar con otras funciones, por ejemplo en caso de incendio las luces pueden encenderse y los ventiladores apagarse. Puertas cortafuegos El control y la supervisión de las posiciones de las puertas cortafuegos pueden implementarse con un cable resistente al fuego. Control y supervisión de todas las compuertas de entrada y salida de aire de los sistemas de ventilación. Control de la iluminación Control local o central de uno o varios puntos de luz con diferentes programaciones horarias, interruptores de luz, detectores de movimiento, sensores de intensidad luminosa o controles remotos portátiles. Regulación de todos los tipos de cargas luminosas, programación de escenarios luminosos, etc. Control de persianas Control de persianas desde estaciones locales o centrales por medio de pulsadores o de controles remotos. Control para varias persianas del tipo completamente abiertas o completamente cerradas. Control automático basado en la velocidad del viento o en la intensidad luminosa. Calefacción Control de la temperatura de cada habitación en función del momento del día, de la presencia de personas y del estado de las ventanas. Definición de los puntos de ajuste y supervisión de las temperaturas desde un PC central. Regulación local de los puntos de ajuste. Ventanas y puertas Supervisión de ventanas y puertas por medio de contactos magnéticos o detectores de rotura de cristal. Se pueden combinar con un termostato que apague automáticamente la calefacción de una habitación cuando se abre la ventana. Supervisión del consumo de energía Supervisión del consumo de energía, agua y gas en diferentes puntos del edificio a través de módulos contadores de pulsos. Transmisión de los valores a un PC central, que se encuentre en otro lugar, por medio de un módem GSM, un módem de marcación automática o a través de Internet. Control y supervisión vía GSM En caso de alarma se pueden enviar mensajes SMS, definidos en función del usuario, a uno o varios teléfonos móviles. También es posible solicitar y recibir datos a través de mensajes SMS y conmutar las salidas. HMI (Interfaces hombre-máquina) El estado de la instalación puede visualizarse y controlarse desde las diferentes estaciones por medio de pantallas táctiles, displays de texto o paneles mímicos con LEDs. El servidor de la red Dupline permite el control y la supervisión a través de la red interna o de internet. Interface con el sistema de gestión del edificio Se pueden unir varias redes Dupline y que cada una controle una sección del edificio. Gracias a un protocolo abierto y al fácil acceso a los datos, toda la red puede conectarse a cualquier tipo de sistema de gestión de edificios.

11 Automatización de edificios Automatización de viviendas y edificios Las instalaciones eléctricas de los edificios están en fase de transición. Las instalaciones convencionales pueden desempeñar muchas tareas, pero como las funciones de un edificio cada vez son más complejas y aumenta la necesidad de interacción entre ellas, se requiere una tecnología diferente. El Bus de instalación Dupline es la solución. Dupline es un sistema descentralizado que une el control y la supervisión de la iluminación, de las persianas, del aire acondicionado y de la seguridad. Dupline ofrece nuevas oportunidades para reducir el consumo de energía y ampliar el confort y la seguridad del edificio. El funcionamiento, el servicio y el mantenimiento se simplifican con una presentación completa del estado del edificio en cualquier momento y en cualquier lugar. La gama de productos Dupline incluye una amplia serie de componentes para la automatización de edificios como detectores de movimiento, sensores de intensidad luminosa, reguladores, relés, termostatos, etc. Todos los componentes de una sección usan los mismos 2 hilos para conectarse con el controlador Dupline y esto permite implementar funciones inteligentes combinando las señales de diferentes elementos del Bus. Comparado con las instalaciones tradicionales de hilos paralelos, el cableado del sistema Dupline es mucho más sencillo y su flexibilidad para introducir cambios y mejoras aumenta significativamente. En los edificios grandes, se pueden unir varios controladores Dupline por medio de RS485 o de Ethernet para intercambiar datos proporcionando un sistema seguro en el que una avería del cable afecta sólo a una sección del edificio. 11

12 Du line Fieldbus Installationbus Fácil gestión en todas las fases del proyecto Los hilos de la alimentación y del Bus pueden ir por el mismo cable o conducto Topología libre Herramientas de codificación y prueba, fáciles de usar y portátiles Todas las señales pueden controlarse y supervisarse desde cualquier punto del sistema y en cualquier momento Las distancias no representan un problema Soluciones económicas tanto en mano de obra como en material Interruptor Lámpara Enchufe Relé des- Sensor de luz centralizado Cuadro principal Cuadro local Bus de instalación, Fase conmutada Fase directa (L) 2 hilos en cuadro (S1, S2...) Neutro (N) Dupline es la alternativa perfecta a los sistemas de Bus tradicionales para la Automatización de edificios comerciales e industriales. En el mercado de la Automatización de viviendas Dupline cubre las demandas de instaladores y usuarios finales.

13 Automatización de edificios Automatización de viviendas y edificios El Bus de instalación Dupline presenta una nueva forma de implementar el cableado y de programar el sistema de Automatización de un Edificio. En todas las fases del proyecto es fácil trabajar con este sistema y resuelve las aplicaciones de manera económica. La codificación y configuración son sencillas, hay pocas herramientas y son fáciles de usar y la topología del cableado es libre. Debido a la alta inmunidad al ruido de Dupline, no se necesitan hilos especiales y los dos hilos del Bus pueden seguir el recorrido del cableado de la alimentación principal. Por lo tanto, las necesidades de alimentación y de comunicación de los sensores y de los actuadores del sistema de automatización del edificio están cubiertas en toda la instalación. Usar los componentes alimentados por el Bus Dupline como interruptores de luz, detectores de movimiento, sensores de temperatura, relés descentralizados, etc. facilitan la instalación y la hacen más flexible porque desaparece la necesidad de hacer regresar los hilos al cuadro central de la instalación. El controlador Dupline ofrece una selección de funciones predefinidas que sólo hay que parametrizar. Por ejemplo, la función master permite que una entrada active la conmutación de varias salidas simultáneamente y con la función tiempo real, las salidas pueden programarse para activarse o desactivarse a horas determinadas del día o ciertos días de la semana. Controlar la temperatura y las persianas, el sistema de alarma y los escenarios luminosos son otros ejemplos de funciones predefinidas que facilitan la configuración. 13

14 Du line Fieldbus Installationbus Los módulos Dupline de E/S gestionan cualquier tipo de señal digital, analógica o procedente de contadores El concepto modular y flexible del Dupline facilita su implementación paso a paso Un PC o PLC puede supervisar hasta puntos de E/S mediante el Bus Dupline Sistema apto para ambientes industriales con alta inmunidad al ruido Puede utilizarse el cableado existente Topología libre Fácil de usar No requiere grandes inversiones iniciales Marcha/Paro de la máquina Fallo/Alarma calentamiento Caída tensión alimentación Nivel del material Indicación luminosa Módulo de E/S Digitales Intensidad Temperatura Módulo de Entradas Analógicas Consumo de energía Consumo de agua Consumo de gas Contadores Contador Medidor de Energía El Bus Dupline es un sistema de E/S, idóneo para obtener información sobre alarmas, consumos de energía y estado de las máquinas en una planta de producción.

15 Procesos industriales Sensor de temperatura Ventilación Iluminación Calefacción Módulo de salida Master Generador Puesto de control Dupline para el control de procesos industriales En muchas plantas de producción se pueden obtener grandes ahorros automatizando la supervisión de las máquinas y de los procesos. Esto le permite al personal encargado del mantenimiento detectar las averías con rapidez y precisión; al mismo tiempo los datos del rendimiento de las máquinas se almacenan en una base de datos y, por lo tanto, se pueden usar para controlar la calidad y mejorar el rendimiento de las máquinas. Dupline es el sistema ideal para este tipo de aplicaciones ya que satisface los requisitos de flexibilidad, modularidad y fiabilidad exigidos por la fábrica y al mismo tiempo suministra un interface sencillo con niveles superiores de gestión. Además, Dupline lleva a cabo las diferentes tareas sin salirse del presupuesto. Los costes de puesta en marcha son bajos y el sistema puede ampliarse gradualmente, según vayan surgiendo las necesidades y lo vaya permitiendo el presupuesto. Por ejemplo, Dupline puede usarse para supervisar varias líneas de producción con extrusoras de plástico. Las salidas de pulsos de los medidores de energía se conectan a los módulos contadores Dupline, las salidas de las alarmas de los reguladores de temperatura, como fallo/alarma calentamiento o caída de tensión de alimentación se conectan a módulos de entrada digitales y los transductores de presión se conectan a módulos de entrada analógica 4-20 ma. Todos los valores y todas las alarmas se transmiten a un PC central de supervisión, con sistema SCADA, que alerta al personal de mantenimiento y memoriza todos los sucesos y valores en una base de datos para analizar más tarde el consumo de energía y las razones del tiempo de inactividad de la máquina. 15

16 Du line Fieldbus Installationbus Todas las señales y la alimentación en un único cable de dos hilos Gran distancia de transmisión Extremadamente fácil de usar Fácil de ampliar o modificar Sólido e inmune al ruido Todas las señales se pueden controlar y supervisar desde cualquier punto del sistema Dupline resuelve la combinación de grandes distancias y de alta dispersión de E/S de forma económica Las cintas transportadoras se usan en muchas aplicaciones en las que hay que transportar carbón, mineral, piedras, arcilla, etc., a grandes distancias. Las industrias que generalmente emplean estas aplicaciones son la minería, la perforación de túneles, las centrales eléctricas y las fábricas de ladrillos. Por motivos de seguridad, las cintas transportadoras se equipan con dispositivos de parada de emergencia que tienen que permitir a los operarios detener la cinta en cualquier punto de la instalación.

17 Cintas transportadoras Display de textos Interface PC o PLC (opcional) Dispositivo por tensión de cable Módulo de entradas Supervisión de cintas transportadoras La mayoría de las cintas transportadoras cuentan con numerosos dispositivos conectados que permiten a los operarios detener la cinta en cualquier punto si se presenta una situación de emergencia o una avería. Para reducir el tiempo de inactividad (que supone una pérdida económica), es importante identificar lo antes posible la ubicación del problema y su naturaleza. En este caso, el cableado paralelo tradicional es una solución difícil y cara ya que una cinta de 3-5 km puede tener más de 100 dispositivos instalados. Sin embargo, Dupline aporta una solución, sencilla, flexible y rentable. A lo largo de todo el transportador se tiende un único cable de dos hilos Dupline. De hecho, este cable también se puede usar para tirar de él. En cada punto que haya un dispositivo por tensión de cable, se conecta un pequeño módulo Dupline con una única entrada. La entrada se conecta al contacto del dispositivo por tensión de cable. Cuando el dispositivo por tensión de cable se acciona, la señal Dupline correspondiente se activa. El módulo de entrada es alimentado por el Bus Dupline, por lo tanto no se necesita una alimentación local. Si hubiera que ampliar la cinta, es fácil instalar módulos de entrada adicionales. Si se desea, se pueden usar salidas de relé Dupline para indicar las averías a lo largo de la cinta. En el puesto de control, puede supervisarse el estado de cada señal desde una pantalla táctil, un display de textos o en un panel mímico con LEDs, para poder actuar con rapidez y precisión. Las señales también pueden supervisarse y controlarse desde un PLC o desde un PC. 17

18 Du line Fieldbus Installationbus Hasta 10 km de distancia de transmisión sin repetidores Distancia de transmisión ilimitada con repetidores en cascada A lo largo de las vías, se pueden usar los cables ya existentes Alta inmunidad al ruido Fácil de ampliar o de modificar Fácil de utilizar y mantener Posibilidad de transmisión por medio de GSM, de la red telefónica o de fibra óptica Económico en todas las fases del proyecto Módulo salida digital Módulo entrada analógica En la sala de control central, pantallas de plasma muestran el estado de los semáforos y alarmas de los pasos a nivel, a través del Dupline. En instalaciones ferroviarias, Dupline se utiliza para recoger señales de estado y alarmas, a lo largo de las vías usando cables existentes.

19 Instalaciones Ferroviarias Módulo entrada digital Módulo entrada digital Instalaciones Ferroviarias La capacidad de transmitir múltiples señales a través de grandes distancias usando dos hilos hace de Dupline un sistema ideal para usar en instalaciones ferroviarias. Una red Dupline sin repetidores puede cubrir hasta 10 km, pero si se usan repetidores en cascada no hay límites de distancias. Dupline se usa para supervisar las barreras y los semáforos de los pasos a nivel. Las salidas que indican una avería en el sistema de control local de las barreras se llevan a los módulos de entrada Dupline, que transmiten las señales a uno o a varios centros de control. El enlace final con un centro de control que se encuentre lejos de las vías puede implementarse a través de GSM, red telefónica o fibra óptica. Si se produce una avería, se informa inmediatamente al PC. Dupline también se usa para supervisar el funcionamiento de las señalizaciones a lo largo de las vías. Las señales de salida de transformadores de corriente, proporcionan un verdadero control si las señalizaciones están encendidas, estas señales se llevan a los módulos de entradas Dupline. El Bus Dupline transmite la información de nuevo al centro de control donde el ordenador la registra y verifica el estado correcto de las señalizaciones. Cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, hay que activar los calentadores de los cambios de vía a intervalos regulares para evitar que el hielo los bloquee. Un PLC central lee la temperatura y la humedad por medio de Dupline y controla los elementos calentadores, también por medio de módulos de salida Dupline. 19

20 Du line Fieldbus Installationbus Reducción del tiempo de instalación Reducción del coste del cable Facilidad de ampliar o modificar una instalación Fácil de usar y mantener Topología libre Tecnología sólida, fiable y comprobada Interface flexible con diferentes controladores de riego Económico en todas las fases del proyecto El Bus de riego Dupline reduce los costes de instalación y aumenta la flexibilidad de los sistemas de riego agrícola en los que las válvulas normalmente se distribuyen en grandes áreas. También los campos de golf necesitan un sistema de riego fiable para que el césped esté en buenas condiciones.

21 Sistemas de Riego PLC Master Módulo Generador Booster Modelo de válvula Válvula Caudalímetro Control de sistema de riego con Dupline tes considerablemente, facilitando las ampliaciones y modificaciones. Cualquier tipo de controlador de riego, sea un controlador dedicado, PLC o PC, puede usar Dupline como sistema remoto de E/S. Para lograr un nivel de tensión suficiente para activar las válvulas solenoides biestables con 3 hilos en el campo, un módulo booster convierte el nivel de tensión de Dupline en 28 VCC. Cada válvula está conectada a un módulo de E/S con dos salidas para abrir y cerrar la válvula y dos entradas que pueden usarse para transmitir Los sistemas de riego tradicionales se caracterizan por sus cableados caros y complicados. Cada válvula necesita un hilo común y un hilo independiente desde el controlador de riego, que puede encontrarse a kilómetros de distancia. Las ampliaciones son también problemáticas debido a su alto coste y a la imposibilidad de obtener hilos extra para las válvulas que deben añadirse al sistema. Al unificar la alimentación, las señales de control de las válvulas y los pulsos de los caudalímetros en un único cable de dos hilos, Dupline reduce el cableado y sus coslos pulsos desde los caudalímetros. El módulo de válvula se puede suministrar en una carcasa que permite su instalación bajo tierra o para montaje a carril DIN. Cada vez que se activa la válvula, un condensador se carga lentamente y 10 segundos después ha almacenado suficiente energía para el siguiente funcionamiento de la válvula. La topología del cableado es completamente libre, sin límites ni de número ni de longitud de las ramificaciones. Una red Hi-Line puede gestionar hasta 64 válvulas en distancias de hasta 7 km, y pueden unirse varias redes. 21

22 Du line Fieldbus Installationbus Componentes básicos Una red Dupline se compone de 4 elementos fundamentales: una unidad central, módulos de entrada, módulos de salida y un cable de 2 hilos. La Unidad Central controla la comunicación de todas las instalaciones. Manda la señal portadora Dupline y coordina todas las transmisiones entre los módulos de entrada y de salida. Los Módulos de Entrada se conectan a contactos libres de potencial, a señales de tensión, a equipos con señales analógicas de salida, etc., y transmiten esta información por medio del cable de 2 hilos. Algunos módulos de entrada son sensores con un transductor incorporado; por lo tanto, no se requieren equipos externos para las señales (sensores de temperatura, de inundación, presencia, etc.). Los Módulos de Salida se conectan a lámparas, a contactores, a LEDs, a instrumentación, etc. y controlan estos dispositivos en función de la información que reciben a través de la red Dupline. Ejemplo: Un sistema básico Dupline OUT IN El cable Todos los módulos Dupline se conectan al mismo cable de 2 hilos para formar una red de comunicación en la que las señales puedan transmitirse entre los módulos. Lo ideal sería que los 2 hilos estuvieran trenzados, pero en realidad se puede usar prácticamente cualquier cable siempre que los 2 hilos se sigan en el mismo trazado. A menudo, esto significa que pueden usarse los cables que ya existen. Componentes alimentados por Bus Algunos módulos de E/S Dupline se alimentan directamente del Bus y, por lo tanto, no se necesitan fuentes de alimentación externas. Esto proporciona a la instalación flexibilidad y facilidad de uso y es una ventaja especial cuando no se cuenta con alimentación local. La mayoría de estos dispositivos son módulos de entrada como interruptores de luz, módulos de entrada de contacto, sensores de temperatura, detectores de intensidad luminosa o de movimiento, pero también se ofrece una salida de relé alimentada por el Bus para la instalación descentralizada. 22

23 Dupline básico Topología La topología de un sistema de Bus define qué tipo de tendido de cable se puede llevar a cabo. Dupline se caracteriza por una topología completamente libre que le permite configuraciones en línea, en anillo, en estrella o combinando las tres. Esto facilita el proyecto y proporciona un alto grado de flexibilidad para aportar cambios de última hora o ampliaciones en el futuro. Principio de comunicación Sincronización A1 A2 A3 A4 A5 La transmisión de la señal Dupline se basa en un principio de multiplexado por división de tiempos que proporciona una transmisión más eficiente de las señales sencillas que los métodos tradicionales, orientados al método de mensajes pregunta-respuesta. Esto ha permitido que Dupline funcione con una frecuencia portadora baja de 1 khz, que es la clave de sus características en la transmisión a larga distancia, la alta inmunidad al ruido y su robustez. El controlador genera una señal de onda cuadrada que consiste en un periodo de sincronización de 8 ms seguido de 128 pulsos con una longitud de 1 ms. Este tren de pulsos de 136 ms se repite continuamente. Cada pulso define un intervalo de tiempo en el que los módulos asignados a ese número de pulso concreto pueden transmitir y recibir información. De hecho, los módulos de E/S comparten los mismos dos hilos usándolos a turnos. El tiempo de respuesta en un sistema Dupline siempre permanece por debajo de los 272 ms, independientemente del número de módulos E/S y de las señales activas en el Bus. 23

24 Du line Fieldbus Installationbus Direccionamiento Cada entrada o salida necesita tener asignada una de las 128 direcciones. La dirección define qué número de pulso del tren de pulsos Dupline se usará para transmitir o recibir su señal. Las 128 direcciones se dividen en 16 grupos (A-P) de 8 direcciones cada uno (1-8), por lo tanto una referencia de dirección es una combinación de una letra y de un número, por ejemplo B3. Las direcciones se asignan en los módulos por medio de una unidad de programación portátil GAP1605. Dupline ASIC El componente electrónico clave de cada módulo de E/S es el chip Dupline ASIC. Una novedad de Carlo Gavazzi que aplicando la última tecnología condensa años de experiencia en la comunicación industrial en un único chip. Las pequeñas dimensiones y el reducido consumo de corriente del chip ASIC permiten diseñar componentes muy compactos alimentados por el Bus como, por ejemplo, sensores o módulos específicos de E/S. Codificación y prueba Las direcciones se asignan a los módulos Dupline por medio de la unidad de programación portátil GAP1605. No es necesario alimentar los módulos o conectarlos al Bus Dupline para codificarlos. La dirección actual puede leerse y verificarse con el GAP1605. Codificar una dirección es tan fácil como marcar un número de teléfono. La unidad de comprobación GTU8 permite leer el estado real y controlar las 128 direcciones de un sistema en funcionamiento. Es muy útil durante la puesta en marcha y para aislar un problema con un módulo de entrada o de salida mal cableado. La GTU8 es portátil y puede conectarse a los dos hilos Dupline en cualquier punto de la instalación y en los módulos. 24

25 Dupline básico Sistema operativo Dupline En la siguiente figura, dos entradas y dos salidas tienen asignada la misma dirección B3. Siempre que un módulo de entrada detecta el pulso que corresponde a la dirección B3, controla el estado de la entrada codificada para B3 y si está activa, manda una señal a la unidad central. La unidad central registrará las direcciones B3 como entradas activas sin importar cuál de las dos es la activa. Todas las entradas codificadas para la misma dirección se combinan juntas, y no hay límites al número de entradas que pueden tener la misma dirección. Esto es útil, por ejemplo, cuando se desea controlar una luz desde interruptores instalados en diferentes posiciones. Si la unidad central es de tipo estándar y su interface carece de funciones inteligentes, sencillamente actualizará las salidas B3 con el estado de la entrada detectado en B3. Esta función facilita las transferencias sencillas de una señal de igual a igual sin implicar a una unidad inteligente. Si se usa el Master Generador configurable, es posible asignar una función inteligente a una dirección. Si, por ejemplo se asigna una función biestable a la dirección B3, la salida codificada para B3 pasará de un estado a otro siempre que se active una entrada codificada para B3. Si se asigna un temporizador de retardo a la desconexión, las salidas B3 permanecerán activadas durante el tiempo programado después de desactivar la entrada en B3. No hay límite al número de salidas que pueden codificarse en la misma dirección y, por lo tanto, se mandará la misma señal a todas ellas. Esto es útil, por ejemplo, cuando el estado de las luces y de las señales de alarma deben visualizarse en muchos puntos o cuando varias cargas deben conmutarse con la misma señal. El hecho de que varios módulos de E/S Dupline puedan recibir y mandar información con la misma dirección sin conocer la existencia de los demás es una característica clave que demuestra la disponibilidad abierta y flexible de Dupline. B3 B3 B3 B3 25

26 Du line Fieldbus Installationbus Gama de productos La amplia gama de productos Dupline para aplicaciones industriales y automatización de edificios puede clasificarse en diferentes categorías según la función que desempeñan en la red. Combinando productos de varias categorías, se pueden obtener soluciones completas para un gran número de aplicaciones diferentes. Unidades centrales Al ser el corazón del sistema, la unidad central Dupline produce la señal portadora que permite a todos los demás módulos de la red comunicarse entre sí. Siempre hay una, y sólo una, unidad central en una red Dupline. Algunas unidades centrales tienen controles incorporados y/o funciones de interface. Módulos de entradas digitales y analógicas Estos módulos recogen las señales digitales y analógicas de campo para transmitirlas por medio de Dupline. Se conectan a contactos libres de potencial, a señales de tensión y a señales analógicas con salidas que cumplan la norma DIN como, por ejemplo, 4-20 ma. También hay disponible un contador que cuenta, por ejemplo, los pulsos de los medidores de energía. Módulos de salidas digitales y analógicas Estos módulos se usan para recibir señales transmitidas por Dupline de los dispositivos de campo. Los módulos digitales también están disponibles con salidas de relé o de transistor y los analógicos tienen salidas que cumplen la norma DIN como por ejemplo 4-20 ma. Generalmente se conectan a contactores, lámparas, instrumentos, accionadores, etc. Sensores Los sensores Dupline son dispositivos con autoalimentación que detectan o miden directamente estados físicos. Los modelos digitales pueden detectar la presencia de personas, la cercanía de imanes y de metales o las pérdidas de agua, mientras que los analógicos miden la temperatura, la intensidad luminosa, etc. Interface El sistema Dupline se usa a menudo como un sistema de E/S remotas desde PLC o PC. Para facilitar esta interconexión se han desarrollado un gran número de interfaces vía puerto serie (RS232/RS485) y gateways con otros Bus de campo (ModBus, Profibus DP, Devicenet, etc.). MÓDULOS DE ENTRADA GAP1506 Unidad de programación portátil G Transmisor de 4 entradas alimentado por el Bus GTD50 Pantalla de textos DISPLAYS G Transmisor de una entrada alimentado por el Bus G Transmisor de entradas analógicas G Contador de pulsos CONFIGURACIÓN DE DIRECCIONES GTS377S Pantalla táctil G Transmisor de señales digitales G Indicador por LED Módems y conversores A veces es necesario convertir la señal Dupline para transmitirla por otro medio diferente del cable de cobre. Con los módems y conversores Dupline se puede transmitir por cables telefónicos, inalámbricamente por medio de radiomódems, por fibra óptica o por módems GSM. La distancia de transmisión del cable de cobre puede ampliarse usando el repetidor Dupline. 26

27 Gama de Productos Dupline G Salida de relé alimentado por el Bus G Transceptor de E/S digitales MÓDULOS DE SALIDA G Dimmer/ Regulador de luz G Receptor salidas analógicas G Unidad Central e Interface Interface directo a PLC y PC a través de ModBus (RS232, RS485) Protocolos específicos para PLC Profibus-DP DeviceNet G Receptor señales digitales G Conversor óptico MÓDEMS Y CONVERSORES D Repetidor-aislador UNIDAD DE COMPROBACIÓN G Módem línea privada GTU8 Unidad portátil de comprobación SATELLINE-3AS Radiomódem Pantalla y HMIs (Interface hombre-máquina) Los productos de esta categoría se usan para que sirvan de interface entre los usuarios y la red Dupline. El estado de las señales digitales y analógicas puede leerse en displays de texto, paneles, pantallas táctiles o indicadores LED; también es posible controlar las señales. Unidades de codificación y prueba No se necesita ni un PC ni ninguna otra herramienta avanzada para codificar las direcciones de los módulos Dupline o para comprobar una instalación. Estas tareas se llevan a cabo por medio de dos unidades portátiles cuyo uso es muy sencillo. 27

28 Du line Fieldbus Installationbus El Master Generador Una avanzada unidad de control e interface El Master Generador es la unidad central Dupline más avanzada. Además de generar la señal portadora Dupline, desempeña funciones inteligentes de control y gestiona el montaje en red de varios Master Generador y, al mismo tiempo, trabaja de interface con un PC o un PLC. También puede enviar mensajes de alarma SMS por medio de un módem GSM integrado (opcional); asimismo, puede conec- tarse a un radiomódem externo y establecer un enlace inalámbrico con otros master generadores. Funciones inteligentes Las funciones inteligentes del Master Generador se configuran con un PC a través de un software basado en Windows orientado al usuario. El proceso consiste sencillamente en seleccionar de una lista una función predefinida para cada dirección aplicada. La función define cómo controlará el master generador el estado de la salida de la dirección seleccionada en función del estado de la entrada, del tiempo o del estado de las demás direcciones. Cada tipo de función tiene un número de parámetros a definir. Así, es posible establecer el tiempo de subida/bajada de una persiana o si debe saltar la alarma de un sensor de viento. Y si el usuario desea encender y apagar la luz a determinadas horas del día, puede asignarse una función en tiempo real a esa dirección. La llamada función maestra permite activar una entrada para accionar unas salidas predefinidas para varias direcciones. Esto se usa generalmente en controles de iluminación del tipo desconectar todo o bienvenido a casa. Se ofrecen otras muchas funciones para gestionar las alarmas ISA y supervisar el nivel de las señales analógicas; también es posible definir temporizadores y funciones lógicas como AND, OR y XOR. 28

29 El Master Generador Funcionamiento autónomo El master generador se usa a menudo en configuraciones autónomas para controlar y supervisar domicilios particulares, edificios pequeños o estaciones remotas. En estas instalaciones, que generalmente están funcionando sin presencia humana durante ciertos periodos de tiempo, el master generador ofrece una solución sencilla para un control automático y local, combinado con la posibilidad de un control externo y de una supervisión a través del módem integrado GSM (opcional). En caso de alarma, el master generador manda un mensaje SMS definido por el usuario a un teléfono móvil o a un PC. Se pueden programar hasta 4 números de teléfono para recibir el mensaje SMS simultáneamente, o de uno en uno hasta que se acuse su recibo. El usuario también puede mandar un SMS al master generador con una orden para activar o desactivar una salida o solicitando recibir un SMS que indique el estado de determinada entrada o salida. La función SMS puede asegurarse con una contraseña o comprobando el número que manda el SMS. Master Generador Dupline Módulos de E/S Digitales Analógicas IN OUT IN OUT Un sistema superior con una red de master generadores Las soluciones Dupline para edificios más grandes, para los procesos industriales o para las grandes instalaciones pueden implementarse con una red Dupline que tenga un master generador en cada sección de la instalación. Se pueden conectar entre sí hasta 32 master generadores por medio de una red de nivel superior basada en un RS485 o Ethernet (vía conversor). Una de las unidades, configurada como maestra, coordina un intercambio automático de datos entre los master generadores para que cada unidad esté continuamente actualizada con el estado de cada dirección Dupline de todo el sistema. Cada master generador controla su propia sección con sus 128 direcciones, pero puede configurarse para ser influido por las señales de otras redes. Si, por ejemplo, la red Dupline del último piso de un edificio tiene conectado un sensor que controla la velocidad del viento, los master generadores de todas las demás redes Dupline podrán leer y usar el dato del viento en la función de control de las persianas locales. Otros ejemplos son la posibilidad de apagar todas las luces de un edificio pulsando un botón en la planta baja o la opción de recoger todas las señales de alarma en un master generador. Esta topología asegura la seguridad de funcionamiento del sistema porque en caso de cortocircuito o de interrupción de la red RS485 entre los master generadores, las funciones de control de cada red Dupline seguirán funcionando pero, lógicamente, sólo basándose en las señales locales. Además si una de las redes Dupline sufre un cortocircuito o una interrupción, las otras redes Dupline seguirán funcionando. En estos sistemas es frecuente tener un PC con software SCADA para supervisar todo el sistema y para cambiar los parámetros de control como los puntos de ajuste de la temperatura y los tiempos de conmutación. 29

30 Du line Fieldbus Installationbus Modbus RS232 En sistemas Dupline de dimensiones mayores, esto se logra conectando el PC al puerto RS232 del Master Generador que funciona como maestro. Esto le permite al PC leer y controlar los datos de todas las redes Dupline y leer o escribir un archivo de configuración en cualquier master generador usando el protocolo Modbus. También se puede usar un PLC o un PC como maestro en la red RS485. En este caso no se produce el intercambio automático de datos entre las redes Dupline pero el tiempo de reacción de la red RS485 es ligeramente superior. M. GEN. Maestro Dupline n.º 32 n.º 32 M. GEN. Esclavo n.º 2 Dupline n.º 2 M. GEN. Esclavo n.º 1 Dupline n.º 1 RS485 Modbus IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores Master generador como interface radiomódem En algunas aplicaciones no es práctico, o es imposible, tender el cable en determinados puntos. Por lo tanto, el master generador ofrece la posibilidad de crear enlaces inalámbricos con otros master generadores usando radiomódems externos. Un master generador puede definirse como el master genera- 30

31 El Master Generador dor central y otros master generadores, hasta 31, pueden definirse como subestaciones. El master generador central interroga y actualiza continuamente los datos Dupline de todas las subestaciones por medio de la red radiomódem. De esta manera, hace funcionar todo el sistema como una gran red Dupline en la que todos los datos pueden recibirse o enviarse desde cualquier punto del sistema. Dupline como sistema Remoto de E/S Dupline se usa frecuentemente como sistema de E/S remoto con PLCs y PCs con software SCADA, generalmente en aplicaciones en las que las características únicas de Dupline convienen a los requisitos del sistema. Para facilitar esta interconexión con otros Bus de campo, se han desarrollado varios interfaces serie RS232/RS485 y gateways. Interfaces dedicados para PLC Hoy en día, incluso los PLCs más pequeños tienen puertos de comunicación serie y éstos suministran una excelente plataforma para un interface rentable con Dupline. Sin embargo, muchos programadores de PLC son reacios a tratar con protocolos de comunicación serie de equipos externos. Por lo tanto, la gama de productos Dupline incluye interfaces dedicados para las principales marcas de PLC. Al funcionar como maestros, estas unidades se hacen con el control de la comunicación serie usando el protocolo del propio PLC. Tan pronto como se conectan las dos unidades, el interface Dupline empieza a escribir los datos Dupline directamente en un área definida de la memoria del PLC y a leer en otra área de memoria qué datos manda a la red Dupline. Cada interface PLC dedicado cuenta con un mapa de memoria que define qué áreas de la memoria PLC se usan y dónde se pueden encontrar los datos de las direcciones individuales Dupline. Usar este concepto efectivamente convierte un pequeño PLC en un potente controlador con E/S modulares y remotas que cubren grandes distancias. Existen interfaces para las siguientes marcas de PLC: Siemens, Allen-Bradley, Grupo Schneider, Omron, Mitsubishi, GE-Fanuc, Toshiba, Koyo, Idec, Matsushita y LG. RS485 / RS232 Con protocolo PLC dedicado Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores IN OUT IN OUT 31

32 Du line Fieldbus Installationbus Gateways para interface con PLCs que usan Bus de campo Muchos PLCs cuentan con comunicación de Bus integrada. Este es el caso de las principales marcas de PLCs que usan Profibus-DP, ModBus o Devicenet. Disponemos de gateways, que transfieren los datos Dupline a estos protocolos de Bus y viceversa. Los puertos de comunicación del Bus de campo del PLC son útiles para el interface Dupline porque ofrecen un método estándar de transferencia automática de datos entre el PLC (maestro) y los gateways del Bus de campo Dupline (esclavos). El programador del PLC ya no tiene que trabajar con protocolos serie porque el sistema operativo del PLC se encarga automáticamente de la comunicación. Otra ventaja es la posibilidad de conectar varios gateways al mismo puerto del PLC. Esto permite diseñar sistemas con miles de puntos E/S pero que siempre mantienen un tiempo de actualización inferior a un ciclo Dupline. Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores IN OUT IN OUT Módulos de E/S Digitales Analógicas Contadores Modbus Profibus-DP DeviceNet IN OUT IN OUT Interconexión Dupline como E/S remotas y PC con SCADA La manera más frecuente de comunicar una o varias redes Dupline con un PC con SCADA, es usar uno de los interfaces serie Dupline RS232/RS485. Existen dos tipos: el módulo maestro Modbus de gama baja, que puede gestionar las señales digitales y 32 valores analógicos (AnaLink), y el master generador de alta gama, que puede gestionar las señales digitales, 128 valores analógicos (todos los protocolos) y 128 contadores. Se pueden instalar en la red hasta 32 master generadores usando un RS485. También se puede crear una red a través de Ethernet usando un conversor de RS485 a Ethernet. La mayoría de los paquetes de software SCADA incluye drivers para el protocolo modbus y, por lo tanto, pueden comunicarse directamente con los interfaces Dupline. Sin embargo, para facilitar aún más los modos estándar de interconexión con un sistema SCADA, ofrecemos un servidor OPC para los interfaces modbus. Para los usuarios que deseen desarrollar su propio software de aplicación, existe un driver ActiveX Dupline que gestiona la comunicación entre los puertos serie. ActiveX sigue el estándar Microsoft para la comunicación entre dos productos software. En algunas aplicaciones, el requisito clave es senci- 32