UNIVERSIDAD DON BOSCO VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

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1 UNIVERSIDAD DON BOSCO VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO MAESTRÍA EN MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA COMUNICACIONES INDUSTRIALES Catedrático: Mg Carlos Guillermo Bran ASI VERSIÓN 3, COMPARACIÓN CON VERSIONES PREVIAS Presenta García Pérez, Sergio Miguel GP Antiguo Cuscatlán, Diciembre de 2013

2 ÍNDICE Introducción.. 3 Versiones y Especificaciones Especificación Original... 3 Incluyendo Mejorías 3 Características Adicionales... 4 Datos Base.. 5 Expansiones de AS-Interface Conclusiones 8 Referencias

3 AS-i V3.0. Comparación con las versiones 2.0 y 2.1 El AS-Interface (AS-i), Aktuator-Sensor-Interface, es un sencillo y eficaz sistema de bus de campo. Por un lado, como bus abierto y preparado para la integración en cualquier plataforma permite la transmisión de señales digitales y analógicas relacionadas con el proceso y la maquinaria. Por otro lado, constituye una interfaz universal entre sencillos actuadores y sensores binarios, así como entre los distintos niveles del control central. Una de sus grandes ventajas es que: el sistema AS-Interface se caracteriza por un alto grado de sencillez y efectividad, siendo por lejos el más económico frente a otros sistemas de bus. Por lo tanto, no es de extrañar que AS-Interface se haya convertido en el estándar más extendido en la automatización industrial. No sólo es sumamente fácil de manejar y de rápida instalación, sino que también es especialmente flexible para futuras actualizaciones y extremadamente robusto, incluso en las condiciones más adversas. Versiones y Especificaciones. Especificación Original (1994, Versión 2.04). En las primeras redes, los módulos (esclavos) de interconexión de los elementos finales permitían la conexión de cuatro entradas digitales y cuatro salidas digitales, resultando en un total de 124 entradas y 124 salidas en una sola red (especificación AS-i 2.0 o AS-i 1). Sin embargo, en esta arquitectura, el número máximo de esclavos está limitado a 31. Sus principales características están relacionadas con la sustitución automática de un módulo en la red y el tiempo de actualización es fácilmente calculado por la multiplicación del número de módulos de entrada y salida por el tiempo determinado de actualización de la red para cada nodo (aproximadamente 150µs). Este cálculo simplificado no incluye la fase de gerenciamiento el cual puede ser despreciado para instalaciones típicas de la red. Incluyendo Mejorías (1998, Versión 2.14). Después de su introducción los usuarios rápidamente adoptaron la tecnología e impulsaron la demanda de nuevos requerimientos con relación a la versión. De esta forma, fue publicada la especificación para la red AS-i 2.1 (o AS-i 2). Las nuevas funcionalidades incluidas en la versión 2.1 son: 3

4 1. Ampliación del número de esclavos de 31 a 62. La capacidad máxima del bus aumento a E/S, más el tiempo de ciclo cambio a 10ms. 2. Un bit adicional en el registro de status, es utilizado para señalar errores de periféricos. La indicación de estado de funcionamiento de los esclavos fue estandarizada y ampliada. 3. El número de perfiles de esclavos aumento de 15 a 225 con la adición de nuevos códigos ID. 4. Mejor tratamiento de señales analógicas, ampliando el espectro de actuación de las redes AS-i. Los chips para la versión 2.1 de la red AS-i son producidos por dos consorcios distintos: Siemens y Festodesarrollan en conjunto el chip SAP4.1, pin a pin compatible con el chip SAP4 y el consórcio de otros ocho miembros (Bosch, Hirschmann, Ifm Electronic, Leuze, Lumberg, Klockner Moeller, Pepperl+Fuchs y Schneider Electric) desarrollan el chip A2SI. Ambos chips proporcionan todas las funcionalidades de la versión 2.1. Características Adicionales (2005/2007, Versión 3.0). Hasta el año de 2005 el suceso mundial de la red AS-i, con aproximadamente 10 millones de nodos en operación, promovió la introducción de nuevos requerimientos para la red. Además, el creciente uso de Ethernet en protocolos industriales demando soluciones de bajo nivel que superan las deficiencias inherentes de Ethernet (por ejemplo: topología limitada, grandes paquetes de datos, alto costo en el uso de ruteadores, entre otros). Esta especificación atiende a los usuarios de forma a definir nuevos perfiles para datos discretos y analógicos además de la introducción de un perfil de transmisión de datos serial (especificación 3.0 o AS-i 3): 1. Nodos de entradas y salidas discretas soportando direccionamiento extendido (A/B) con 4 entradas y 4 salidas. 2. Nodos de entradas y salidas discretas soportando direccionamiento extendido (A/B) con 8 entradas y 8 salidas. 3. Canal analógico configurable (8, 12 o 16 bits). 4. Canal de datos discreto con comunicación serial full-duplex. 4

5 Con estas nuevas características, la red AS-i se convierte en un socio ideal para cualquiera de otros protocolos industriales basados en la comunicación Ethernet, Gateways para EtherNet/IPTM, PROFINET, Modbus/TCP y otros están disponibles. Algunos especialistas del área de control dicen que en los próximos 10 años no habrá más soluciones intermediarias entre la red AS-i y Ethernet para nuevas instalaciones. Datos base (AS-i V3.0). Ni mucho ni poco: optimizado para datos binarios. AS-Interface está exactamente orientado a las exigencias del nivel de campo subordinado: capacidad de respuesta en tiempo real, bajo volumen de datos y un gran número de equipos conectados. Por ello se intercambian en AS-Interface cuatro bits de datos en cada ciclo entre el maestro y cada uno de los hasta 62 esclavos en sentido de entrada y salida. En resumen, se accede en tiempo a real a muchos sensores y actuadores (tecnología de bus de campo a medida). Digital o analógico: los dos modos son posibles. En AS-Interface se supervisa y se controla la transmisión analógica a través del maestro de manera independiente. De esta manera, se pueden introducir del mismo modo valores analógicos de 16 bits de manera sencilla, como entradas y salidas digitales. Con ello se logran fácilmente tiempos de transmisión y conversión interiores a 100ms. Número de esclavos Hasta 62 Datos básicos de cada red AS-i 1 Número de E/S Topología Medio Hasta 496 entradas y 496 salidas Cualquiera, combinable, sin resistencias terminales Cable bifilar no apantallado para datos y energía 1 AS-Interface, Answer for Industry, Siemens AG

6 Longitud de línea Duración de ciclo Longitud estándar 100m ampliable a 600m mediante repetidor y Extension Plug 5ms (media) Transferencia de datos Digital y analógica (16 bits) Tabla 1. Datos básicos de cada red AS-i Algunas otras especificaciones de interés: Duración de ciclo Número de estaciones por segmento de AS-Interface Número de sensores/actuadores binarios Máximo número de esclavos 5ms con capacidad máxima 10ms si los métodos A/B son usados; perfiles específicos de esclavos V esclavos para AS-i esclavos (método A/B) en concordancia para AS-i 2.1 la AS-i V3.0 con trasmisión integrada de valores analógicos V2.0: max 124E/124S V2.1: max 248E/186S V3.0: max 496E/496S V2.0 Digital: 31; Análogos: 31; ASIsafe: 31 V2.1 Digital: 62; Análogos: 31; ASIsafe: 31 V3.0 Digital: 62; Análogos: 62; ASIsafe: 31 Tabla 2. Otras especificaciones de interés Expansiones de AS-Interface La V3.0 habilita conexiones de 1000 entradas/salidas digitales como máximo (perfil S- 7.A.A: 8DI/8DO como esclavos A/B. 2. Los nuevos perfiles tienen habilitados las opciones de direccionamiento expandido para esclavos análogos. 3. Aceleración de transferencia de datos análogos con Fast Analog Profile. 4. Uso de variables en módulos análogos: parametrización opcional de resolución (12/14 bit) y capacidad de 1 y 2 canales. 5. Protocolo serie asíncrono de 100 baudios o 50 baudios bidireccionales. 6

7 Ciclos de Comunicación Versión AS-i Duración máxima de ciclo Perfil de los esclavos Versión 2.0 5ms S-X.0; S-X.1; S-X.F Versión 2.1 Versión 3.0 5ms con 31 esclavos 10ms con 62 esclavos Igual que la Versión 2.1 y perfiles específicos de 10ms para entradas/salidas (por ejemplo, 20ms para 4DI/4DO y 40ms para 8DI/8DO) S-X.A; S-7.3; S-7.4; S-7.F S-7.5.5; S-7.A.5; S-B.A.5; S-7.A.7; S-7.A.8; S-7.A.9; S-7.A.A; S-6.0 Tabla 3. Ciclos de Comunicación En la Figura 1, se puede observar la evolución de la AS-Interface. Figura 1: Evolución de la Tecnología AS-Interface 7

8 CONCLUSIONES. La tecnología AS-Interface desde 1994 hasta 2005/2006 ha evolucionado, con tres versiones, V2.0, V2.1 y V3.0. Lo admirable de esta evolución, es que la versión más reciente, retoma las opciones de la versión anterior e incorpora las nuevas características. Desde 1994, los procesos industriales requerían la ampliación de la base de entradas y salidas de 4 bits. La AS-i V2.1 (2002), dobla el número de esclavos, a 62, llamado esclavos A/B. Agrega códigos de identificación extendido, dando una amplia gama de perfiles definidos (sub-perfiles). Permite una sencilla conexión con esclavos analógicos normalizados. Más detallado y mejor definido para el dispositivo de diagnóstico. Para la V3.0 (septiembre de 2004), Racionalización de los perfiles previamente definidos para aparatos analógicos (Type 1). Comunicación en serie y "combi" (Type 2). 4E/4S y 8E/8S dispositivos con A/B (Type 3). E/S analógicas con A/B (Type 4 transacción). Introducción de la alta velocidad E/S analógicas (Type 5). REFERENCIAS. Overview of AS-i technology & applications, MTEC 2009, Manchester Metropolitan University. 8