AS-Interface Safety at Work
(ASIsafe)
2
Los componentes del sistema
AS-i
3
El modo Maestro - comandos,
proceso, programación
4
Anexo
Bibliografía
A
Glosario
B
Indice
SIMATIC NET
AS-Interface - Introducción y
Nociones fundamentales
C79000-G8978-C089-04
Manual
Edición 04/2006
!
Peligrosignifica que, si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas, se producirán la muer-te o lesiones corporales graves.!
Cuidadosignifica que, si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas, se pueden producir la muerte o lesiones corporales graves.!
Precausióncon triángulo de advertencia significa que pueden producirse lesiones leves si no se toman las correspondientes medidas de precaución.Precaución
sin triángulo de advertencia significa que pueden producirse daños materiales si no se to-man las correspondientes medidas de precaución.
Atención
significa que se puede producir un resultado o un estado indeseado si no se tiene en cuenta la indicación correspondiente.
Nota
Se trata de una información importante sobre el producto, el manejo del producto o la re-spectiva parte de la documentación, sobre la que se tiene llamar la atención especialmante y que se recomienda observar por poder ser beneficiosa.
cuyo uso por terceros para sus propios fines lesionen los derechos de los titulares.
Indicaciones de seguridad para su producto:
Antes de utilizar el producto aquí descrito, observe imprescindiblemente las indicaciones de seguridad siguientes.
Personal cualificado
La puesta en servicio y la operación de los equipos deben correr a cargo únicamente de
personal cualificado. Personal cualificado en el sentido de las indicaciones de
seguri-dad de este manual son personas autorizadas a poner en funcionamiento, poner a tierra e identificar o marcar aparatos, sistemas y circuitos amperimétricos de conformidad con los estándares de seguridad vigentes.
Uso conforme al previsto de productos de hardware
Observaciones importantes:
!
PrecautiónEl aparato sólo se debe utilizar para las aplicaciones previstas en el catálogo y en la des-cripción técnica y en combinación con los aparatos y componentes de otras marcas reco-mendados o autorizados por Siemens.El funcionamiento perfecto y seguro del producto presupone que el transporte, el almace-naje, la instalación y el montaje se realicen correctamente y que el manejo y el manteni-miento tengan lugar con el debido cuidado.
Antes de utilizar los programas adjuntados a modo de ejemplo o de utilizar programas crea-dos por usted mismo, asegúrese de que con ello no se puedan causar daños a las instala-ciones que están en servicio ni a personas o máquinas.
Nota sobre la CE: La puesta en servicio está prohibida hasta haber constatado que la máquina en la que se debe montar este componente cumple lo exigido por la directiva 89/392/CEE.
Uso conforme al previsto de productos de software
Observaciones importantes:
!
PrecautiónEl software sólo se debe utilizar para las aplicaciones previstas en el catálogo y en la des-cripción técnica y en combinación con los productos de software así como aparatos y com-ponentes de otras marcas recomendados o autorizados por Siemens.Antes de utilizar los programas adjuntados a modo de ejemplo o de utilizar programas crea-dos por usted mismo, asegúrese de que con ello no se puedan causar daños a las instala-ciones que están en servicio ni a personas o máquinas.
Antes de la puesta en servicio se observarán las indicaciones que aparecen en la respectiva documentación actual. Los datos para el pedido de dicha documentación puede obtenerlos de los catálogos o de la delegación Siemens de su zona.
Hemos controlado la coincidencia de la documentación impresa con el
hard-Exclusión de la responsabilidad Copyright E Siemens AG 2001-2006 All rights reserved
Finalidad del presente manual
Además de proporcionar informaciones generales, este manual ofrece una introducción al concepto del sistema AS-Interface y a los correspondientes componentes del mismo. Es al mismo tiempo una condición imprescindible para comprender los manuales que se entregan con los componentes del sistema AS-i, especialmente los que corresponden al Maestro AS-i.
La presente edición del manual contiene complementaciones referidas a la ampliación de la especificación del maestro AS-i y al espectro de productos de SIMATIC NET, también ampliado en consecuencia.
En detalle debe citarse lo siguiente:
S Con el nuevo concepto de “Comined Transactions” se pueden conectar esclavos con hasta ocho entradas binarias y ocho salidas binarias (496 entradas y salidas por cada red).
S Simplificación de la transmisión de datos analógicos S Transmisión de datos en serie
S Diagnóstico mejorado
S Nueva especificación de cables (cableado del armario de distribución).
AS-Interface
AS-Interface es el estándar internacional abierto según EN 50 295. Los principales fabricantes de actuadores y sensores de todo el mundo dan soporte a AS-Interface. A las empresas interesadas se les pueden proporcionar las especificaciones eléctricas y mecánicas.
Más ayuda - Personas de contacto
Si tuviera preguntas de índole técnica sobre el uso del producto descrito, póngase en contacto con su interlocutor de la casa Siemens en la representación o delegación de su zona.
Bibliografía complementaria
Observe las informaciones adicionales adjuntadas a los componentes AS-i de SIMATIC NET así como los documentos publicados en Internet.
http://www.siemens.com/as -interface
Observe también la lista de bibliografía que aparece en el anexo de este manual.
-Indice. . . 7
1 AS-Interface (AS-i) . . . 8
1.1 Campo de aplicación . . . 9
1.2 AS-i Componentes del sistema en conjunto . . . 13
1.2.1 Maestro AS-i . . . 15
1.2.2 Esclavos AS-i . . . 16
1.2.3 Otros componentes del sistema AS-i . . . 17
1.3 Características del sistema y datos básicos importantes . . . 20
2 AS-Interface Safety at Work (ASIsafe) . . . 23
2.1 ASIsafe - el concepto de seguridad. . . 24
3 Los componentes del sistema AS-i . . . 26
3.1 Maestro AS-i . . . 27
3.2 Módulos AS-i: Componentes de los esclavos AS-i . . . 29
3.3 El cable AS-i . . . 31
3.4 Montaje de un módulo AS-i. . . 33
3.5 Repeater / Extender / Extension Plug AS-Interface . . . 34
3.6 Unidad de direccionamiento . . . 38
3.7 Aparato de diagnóstico - AS-Interface Analyser . . . 40
4 El modo Maestro - comandos, proceso, programación . . . 41
4.1 Principio maestro-esclavo . . . 42
4.1.1 Tareas y funciones del maestro AS-i . . . 43
4.1.2 Modo de funcionamiento del esclavo AS-i . . . 44
4.2 Transmisión de datos . . . 45
4.2.1 Las fases operativas . . . 47
4.2.2 Funciones de interfaz . . . 50
4.2.3 Uso de esclavos AS-i Extended con maestros AS-i Standard . . . 51
A Bibliografía . . . 52
B Glosario . . . 54 Índice alfabético
-S los campos de aplicación que se pueden cubrir con A-S-Interface; S qué componentes del sistema están disponibles en AS-Interface; S qué características del sistema son típicas de AS-Interface.
1.1
Campo de aplicación
Bus de campo estandarizadoAS-Interface es el único bus de campo orientado a bits estandarizado a nivel mundial.
Cable AS-i sustituye a ”mazos de cables”
El AS-Interface, o interfaz actuador/sensor, denominado aquí abreviadamente AS-i, es un sistema de conexión para el nivel de procesos más bajo en instalaciones de automatización. Los mazos de cables que se utilizaban hasta ahora en este nivel son sustituidos por un único cable eléctrico, el cable AS-i. A través del cable AS-i y del maestro AS-i se acoplan aparatos de comando sencillos, motores de corriente trifásica con control del número de revoluciones, barreras fotoeléctricas, interruptores de aproximación por inducción y también válvulas complejas de procesos a las unidades de control del nivel de campo a través de módulos AS-i.
AS-Interface brinda la posibilidad de transmitir por el mismo cable datos estándar y datos orientados a la seguridad. De esta forma se puede realizar, por ejemplo, el cableado de des-conexión de emergencia de una máquina motriz o una instalación por medio de AS-i.
AS-Interface en SIMATIC
AS-Interface es la denominación del producto de SIMATIC para la técnica AS-i.
Siemens ofrece bajo la designación AS-Interface conexionados maestros AS-i para equi-pos de automatización. La gama de conexionados maestros disponibles se amplía constan-temente. Su proveedor de productos Siemens le informará gustosamente al respecto.
La representación siguiente muestra la ubicación básica de AS-Interface o AS-i en el campo de la automatización.
Figura 1-1
AS-Interface se distingue por varias características fundamentales:
S AS-Interface está optimizado para la conexión de sensores y actuadores binarios y ana-lógicos. A través del cable AS-i tiene lugar tanto el intercambio de datos entre sensores/ actuadores (esclavos AS-i) y el maestro AS-i como también la alimentación de corriente de los sensores y actuadores.
S Cableado sencillo y económico; montaje sencillo con técnica de conexión por desplaza-miento del aisladesplaza-miento; gran flexibilidad gracias al cableado tipo árbol.
S Reacción rápida: El maestro AS-i necesita, para el intercambio de datos cíclico con par-ticipación de hasta 31 estaciones, un máximo de 5 ms (para 62 estaciones, 10 ms). S Las estaciones (esclavos AS-i) conectadas al cable AS-i pueden ser
sensores/actuado-res con conexión AS-i integrada o bien módulos AS-i, a los que se pueden conectar en cada caso hasta ocho sensores/actuadores binarios convencionales.
S Con módulos AS-i estándar se pueden operar hasta 124 actuadores y 124 sensores en el cable AS-i.
S Si se utilizan módulos AS-i con área de direcciones ampliada, se pueden operar hasta 248 actuadores y 248 sensores en un maestro extendido. Utilizando el perfil S-7.A.A con 8E/8S se pueden operar hasta 496 actuadores y 496 sensores.
S Maestros AS-i extendidos según la especificación V2.11 dan soporte a una posibilidad de acceso particularmente sencilla a sensores/actuadores analógicos o módulos que tra-bajen según el perfil de esclavo AS-Interface 7.3/7.4.
Maestros AS-i extendidos según la especificación V3.0 dan soporte además a los perfi-les
- S-7.5.5 (100 Bit/s bidireccional; 2ED/2SD), - S-7.A.5 (50 Bit/s bidireccional; 2ED/2SD), - S-B.A.5 (50 Bit/s bidireccional; 20 caracteres/s), - S-7.A.7 (4ED/4SD),
- S-7.A.A (8E/8S),
- S-7.A.8 (1 canal analógico; 1 SD), - S-7.A.9 (2 canales analógicos), - S-6.0 (Super Fast Analog).
AS-i - estándar abierto para sistemas de interconexión en el nivel de procesos
Las especificaciones eléctricas y mecánicas para el AS-i han sido elaboradas por 11 empre-sas del campo de los sensores y actuadores binarios. Las especificaciones se dan a cono-cer a empresas interesadas. Esto hace que AS-i sea un estándar abierto e independiente del fabricante. Siemens proporciona con AS-Interface un sistema conforme al estándar AS-i.
La asociación para el fomento de interfaces compatibles con bus para actuadores y senso-res binarios (”Verein zur Förderung busfähiger Interfaces für binäre Aktoren und Sensoren e.V.” / AS International Association e.V.) tiene la misión de fomentar aplicaciones y la difu-sión del sistema AS-i; en especial debe promocionar la especificación, la estandardización, la certificación y la información general de los usuarios.
Sinopsis de las diversas especificaciones
Desde la introducción de AS-Interface, la AS International Association ha editado tres espe-cificaciones en cada una de las cuales se amplía y perfecciona el ámbito de funciones del AS-Interface.
La tabla siguiente proporciona una visión de conjunto:
Tabla 1-1 Especificaciones AS-i
Versión V2.0 V2.11 V3.0
Año 1994 1998 2004
Maestro M0, M1, M2 M3 M4
Esclavo todos los demás esclavos
(todos los restantes perfiles) S-X.A, S-7.3, S-7.4 S-7.5.5, S-7.A.5, S-B.A.5,S-7.A.7, S-7.A.A, S-7.A.8, S-7.A.9, S-6.0
Nuevas propiedades 62 esclavos,
códigos ID extendidos, errores de periferia, etc.
sincronización, nuevos tipos de comunicación, etc.
Normas EN 50295:1998
IEC 62026-2:2000
1.2
AS-i Componentes del sistema en conjunto
Componentes del sistema en la red AS-i:S Maestro AS-i
S Esclavos AS-i; por la técnica que los compone se diferencian en - Módulos AS-i
- Sensores/actuadores con conexión AS-i integrada S Cable AS-i
S Fuente de alimentación AS-i
S Unidad de direccionamiento (integrada en parte en el maestro) S Aparato de diagnóstico
S Safety Monitor S Repeater S Extender S Extension Plug
La siguiente representación muestra un conexionado posible de componentes AS-i en una estructura ramificada.
Figura 1-2
Nota
Debido al constante desarrollo de nuevos componentes del sistema AS-i , no es posible ofrecer una representación completa de todos los componentes disponibles en la
actualidad. Utilice como orientación a este respecto los catálogos del sistema o consulte a su concesionario Siemens.
1.2.1
Maestro AS-i
Siemens ofrece actualmente los siguientes tipos de maestros AS-i: S Maestro AS-i Standard
A los maestros AS-i Standard se les pueden conectar hasta 31 esclavos AS-i Standard o esclavos AS-i Standard con espacio de direccionamiento extendido (sólo esclavos A). Hay disponibles maestros AS-i Standard para acoplamiento a los siguientes sistemas:
- SIMATIC S5 - SIMATIC S7 - SIMATIC C7
- Periferia descentralizada - SIMOTION C
S Maestros AS-i Extended
- Espacio de direccionamiento
Los maestros AS-i Extended dan soporte a 31 direcciones, que se pueden utilizar para esclavos AS-i Standard o esclavos AS-i con espacio de direccionamiento exten-dido (extended addressing mode). Los esclavos AS-i con espacio de direcciona-miento extendido se pueden conectar por parejas (programados como esclavos A o B) con la misma dirección a un maestro AS-i Extended. Con esto aumenta a 62 el número de esclavos AS-i direccionables.
Por la necesaria extensión de direcciones, en el caso de esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido según la especificación V2.11, disminuye el número de salidas binarias a 3 por cada esclavo AS-i. Esta limitación no existe para esclavos según la especificación V3.0.
Los maestros AS-i más modernos dan soporte además a los perfiles S-7.5.5, S-7.A.5 y S-B.A.5 (serial Protocol) así como S-7.A.7 y S-7.A.A (4I/4O, 8I/8O) según la especificación AS-i V3.0.
- Transmisión de valores analógicos para esclavos AS-i
Los maestros Extended de SIMATIC NET dan soporte a la transmisión integrada (sin necesidad de driver especial) de esclavos analógicos AS-Interface que trabajen según el perfil S-7.3/7.4 de la especificación AS-Interface. Los esclavos analógicos que trabajan con este perfil se pueden aludir de manera especialmente sencilla a través del programa de usuario.
DP/AS-i Link Advanced y IE/AS-i Link dan soporte además a los perfiles S-7.A.8 y S-7.A.9 (Fast Analog) así como S-6.0.X (Super Fast Analog) según la especificación AS-i V3.0 así como el perfil de maestro AS-i M4.
Hay disponibles maestros AS-i Extended para acoplamiento a los siguientes sistemas:
- SIMATIC S7
- Periferia descentralizada.
Nota
La gama de maestros AS-i ofrecidos se amplía constantemente. Utilice como orientación a este respecto los catálogos del sistema o consulte a su concesionario Siemens.
1.2.2
Esclavos AS-i
Todas las estaciones que pueden ser aludidas desde un maestro AS-i reciben el nombre de esclavos AS-i.
Técnica de montaje de esclavos AS-i
Se ofrecen esclavos AS-i con las siguientes técnicas de montaje: S Módulos AS-i
Los módulos AS-i con esclavos AS-i a los que se pueden conectar sensores y actuado-res convencionales.
S Sensores/actuadores con conexión AS-i integrada
Los sensores/actuadores con conexión AS-i integrada se pueden conectar directamente al AS-Interface.
Los sensores y los actuadores se clasifican, según su aplicación, en módulos de campo y de armario.
Espacio de direccionamiento
Se ofrecen esclavos AS-i con los siguientes espacios de direccionamiento: S Esclavo AS-i Standard
Cada esclavo AS-i Standard ocupa una dirección en el AS-Interface. Se pueden conec-tar hasta 31 esclavos AS-i Standard al AS-Interface.
S Esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido (esclavos A/B)
Los esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido se pueden utilizar por parejas con la misma dirección en un maestro AS-i Extended. Con esto se duplica a 62 el número de esclavos AS-i que pueden ser aludidos.
Uno de los esclavos AS-i de cada una de estas parejas se tiene que programar con la unidad de direccionamiento como esclavo A y el otro como esclavo B. Si no se dispone de unidad de direccionamiento, los esclavos pueden ser programados también individual-mente por el maestro a través del programa de usuario. Por la necesaria extensión de direcciones, según la especificación V2.11 en el caso de esclavos con espacio de direc-cionamiento extendido disminuye el número de salidas binarias a 3 por cada esclavo AS-i.
Si el esclavo cumple la especificación V3.0, no se reduce el número de salidas binarias (como máximo 8 salidas binarias), a condición de que se utilice un maestro según el per-fil M4.
Los esclavos A se pueden operar también con un maestro AS-i Standard (ver al res-pecto el apartado 4.2.3)
Para más detalles sobre esta función, véase también el punto dedicado al maestro AS-i en el apartado anterior.
Esclavos analógicos
Los esclavos analógicos son esclavos AS-i Standard especiales que intercambian valores analógicos con el maestro AS-i. Se ofrecen esclavos analógicos con los siguientes perfiles: S Esclavos AS-i analógicos según el perfil S-7.1/S-7.2
Los esclavos analógicos según el perfil S-7.1/S-7.2 necesitan en el programa de usuario partes especiales del programa (driver, bloques de funciones) que ejecuten la transferen-cia secuentransferen-cial de los datos analógicos.
S Esclavos AS-i analógicos según el perfil S-7.3/S-7.4
Los esclavos analógicos según el perfil S-7.3/S-7.4 están previstos para trabajar con maestros AS-i Extended. Los maestros AS-i Extended desarrollan automáticamente la transferencia de los datos analógicos con estos esclavos. No se necesitan driver ni blo-ques de funciones especiales en el programa de usuario.
S Esclavos analógicos según el perfil S-7.A.8/S-7.A.9 y según el perfil S-6.0.X
Los esclavos analógicos según el perfil S-7.A.8/S -7.A.9/S -6.0.X están previstos para trabajar con maestros AS-i Extended. Ofrecen las siguientes posibilidades:
- transmisión rápida de valores analógicos gracias al direccionamiento extendido (1 valor analógico/ciclo)
- transmisión simultánea de valores analógicos y datos binarios
- transmisión bidireccional de datos binarios (leer entradas / escribir salidas) - transmisión de varios canales analógicos en técnica A/B
S Esclavos combinados (Combi Field Devices) según el perfil S-7.A.5/S-7.5.5
Los esclavos combinados según el perfil S-7.A.5/S -7.5.5 son esclavos que emiten y/o procesan datos tanto secuenciales como digitales.
1.2.3
Otros componentes del sistema AS-i
Cable AS-i
El cable AS-i, ejecutado como cable bifilar no apantallado, transmite señales y energía de alimentación para los sensores y actuadores conectados a través de los módulos AS-i. La interconexión en red no está vinculada a un tipo concreto de cable. Si es necesario, utili-zando los módulos correspondientes o ”piezas en T” se puede pasar a un cable bifilar sim-ple.
Nota
Al respecto se han de observar en cualquier caso las condiciones técnicas marginales como son la sección del conductor, la caída de tensión y la longitud del cable conforme a la especificación AS-i (ver /1/ y /2/).
Fuente de alimentación AS-i
La fuente de alimentación AS-i sirve principalmente para la alimentación de energía de las estaciones conectadas al cable AS-i. Para actuadores con una mayor demanda de energía se necesita la conexión adicional de una fuente de alimentación de corriente de carga (p. ej. a través de módulos de usuario especiales).
Unidad de direccionamiento
La unidad de direccionamiento hace posible una programación sencilla de las direcciones de esclavos AS-i. (En parte está integrada en el maestro AS-i.
Esto hace innecesaria una unidad de direccionamiento aparte.)
AS-Interface Analyser
El AS-Interface Analyser sirve para analizar redes AS-i. Con este aparato se pueden detec-tar errores o fallos cometidos en la instalación, como p. ej. contactos flojos o perturbaciones de la compatibilidad electromagnética en caso de carga extrema. Así es posible evaluar la calidad de redes completas. El AS-Interface Analyser permite además documentar la puesta en servicio y prestaciones de mantenimiento o reparación a través de actas de com-probación.
Safety Monitor
El monitor de seguridad es el componente central de Safety at Work (ver el capítulo 2). La configuración de una aplicación segura se realiza con un PC a través del monitor de seguri-dad. Para ello se pueden seleccionar diferentes modos operativos específicos de la aplica-ción (p. ej. funaplica-ción de desconexión de emergencia, para mantener cerrado así como selec-ción de la categoría de parada 0 ó 1).
Para poder aprovechar totalmente las posibilidades de diagnóstico de AS-Interface, el monitor se puede utilizar también opcionalmente con dirección de AS-Interface.
Repeater
Un repeater amplía las posibilidades de aplicación del AS-Interface por prolongación del segmento AS-i, con lo que ofrece mayor libertad al concebir la instalación. Además se pue-den reducir los tiempos de inactividad y de paradas por mantenimiento o reparación en caso de avería, ya que la tensión del AS-Interface se visualiza por separado para cada lado (ali-mentación de corriente separada).
Otras propiedades del repeater:
S Se pueden utilizar esclavos a ambos lados del repeater.
S Separación galvánica de los dos ramales de cables de perfil AS-i.
S Como máximo se pueden utilizar dos repeater en serie (longitud máx. de cable 300 m). S El posible la conexión en paralelo de varios repeater (configuración en estrella posible).
Extender
Se utiliza un extender para prolongar la distancia entre el maestro y el segmento AS-i con los esclavos AS-i a como máximo 100 m. Por el lado del maestro no se necesita sin embargo ninguna alimentación de tensión separada. Un extender amplía las posibilidades de aplicación de AS-Interface en forma semejante al repeater. En este caso, los esclavos sólo se pueden utilizar después del extender (visto desde el maestro).
Otras propiedades del extender:
S En caso de conexión en paralelo de extender se puede alcanzar una longitud de cable muy superior a 300 m. La extensión máxima es de 500 m.
S El maestro se puede colocar a una distancia de hasta 100 m del segmento AS-i propia-mente dicho.
S No hay separación galvánica de los dos ramales de cables de perfil AS-i.
Extension Plug
El uso del Extension Plug permite duplicar de 100 a 200 m la máxima longitud de cable posible en un segmento AS-Interface.
El Extension Plug es un componente pasivo y se conecta en el lugar de la red AS-Interface más alejado de la fuente de alimentación.
Para la alimentación de corriente de los esclavos sólo se necesita una fuente de alimenta-ción para el segmento de hasta 200 m de longitud. Un dispositivo de detecalimenta-ción de subten-sión integrado en el Extension Plug vigila la tensubten-sión de AS-i e indica a través de un LED de diagnóstico si al final del cable bus se dispone de la tensión suficiente.
1.3
Características del sistema y datos básicos importantes
Forma de trabajarLa forma de trabajar el sistema AS-Interface/AS -i se caracteriza por lo siguiente: S Procedimiento de acceso maestro-esclavo
El AS-Interface es un así llamado ”sistema Single-Master”, lo que significa que por cada red AS i sólo hay un maestro que controla el intercambio de datos. Éste activa uno tras otro todos los esclavos AS-i y espera sus respuestas.
S Ajuste electrónico de direcciones
La dirección del esclavo AS-i es su identificación. Dentro de un AS-Interface sólo existe una vez. El ajuste se puede realizar por medio de una unidad de direccionamiento espe-cial o a través de un maestro AS-i. La dirección se almacena siempre de forma no volátil en el esclavo AS-i. A la entrega, los esclavos AS-i tienen siempre la dirección ”0”. S Seguridad de funcionamiento y flexibilidad
El método de transmisión utilizado (modulación de corriente) garantiza una elevada seguridad de funcionamiento. El maestro vigila la tensión en el cable así como los datos transmitidos. Detecta errores de transmisión así como el fallo de esclavos, y los comu-nica al PLC. El usuario puede reaccionar a estos mensajes.
La sustitución o la incorporación de esclavos AS-i durante el servicio normal no perturba la comunicación con los otros esclavos AS-i.
Características constructivas
Las características constructivas más importantes de AS-Interface y sus componentes son: S Cable bifilar para datos y energía auxiliar
Para la interconexión se puede utilizar un cabe bifilar simple con una sección de 2 x 1,5 mm2. No se requiere apantallado o trenzado. Por esta cable se transmiten tanto los datos como la energía. La energía disponible depende de la fuente de alimentación AS-i utilizada.
Para optimizar el cableado se ofrece el cable AS-i codificado mecánicamente, y por tanto protegido de una conexión incorrecta de los polos, cuyos contactos se pueden establecer de manera muy sencilla con la técnica de conexión por desplazamiento del aislamiento de los módulos de usuario AS-i.
Para el cableado interno en el armario de distribución (IP20) se dispone de un cable AS-i (cable de perfil) con una sección de 2 x 0,8 mm2.
S Red de estructura ramificada con longitudes de cable hasta 100 m (300 m) La ”estructura ramificada” del AS-Interface permite utilizar todo punto de un ramal de cables como inicio de una nueva ”rama”. Un segmento ya existente de 100 m se puede extender con como máximo dos repeater, alcanzando así hasta 300 m (ver 3.5). S Integración directa
Prácticamente toda la electrónica necesaria para un esclavo se ha integrado en un IC (circuito integrado) especial. Esto hace posible integrar la conexión AS-i directamente en actuadores o sensores binarios. Todos los componentes necesarios se pueden alojar en
La integración directa permite dotar a los equipos de una elevada funcionalidad. Se dis-pone de 4 cables de datos y 4 cables de parámetros. Los actuadores/sensores ”inteli-gentes” que se forman de este modo ofrecen nuevas posibilidades, como por ejemplo vigilancia, parametrización, control de desgaste y suciedad y otras muchas.
S Alimentación de tensión adicional en caso de gran demanda de energía
Para esclavos que tengan una gran demanda de potencia se puede prever una fuente de tensión externa (ver /1/).
Recursos
S Ciclo
- máx. 5 ms para esclavos AS-i Standard
- máx. 10 ms para esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido AS-Interface/AS -i utiliza mensajes de longitudes constantes. No son necesarios métodos complejos para el control de emisiones y la caracterización de longitudes de mensajes o formatos de datos. Gracias a ello es posible que un maestro consulte todos los esclavos Standard conectados en como máx. 5 ms, actualizando los datos en el lado del maestro y en el de los esclavos.
Si en el caso de esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido sólo hay un esclavo en una dirección, este esclavo es consultado al menos cada 5 ms. Si dos esclavos extendidos (esclavo A y B) comparten una dirección, el ciclo de consulta máximo es de 10 ms (40 ms para 8E/8S según especificación V3.0).
Los esclavos B sólo se pueden conectar a maestros extendidos (Extended).
Para aplicaciones críticas en cuanto al tiempo se pueden transmitir 16 bits de datos de entrada y salida en como máx. 5 ms. Para ello se utiliza para un esclavo la ampli-tud de banda de transmisión que normalmente necesitan hasta cuatro esclavos AS-i. S Cantidad de esclavos AS-i conectables
- como máximo 31 esclavos Standard
- como máximo 62 esclavos con espacio de direccionamiento extendido
Los esclavos AS-i son los canales de entrada y salida del sistema AS-Interface/AS i. Sólo se activan tras ser llamados por el maestro AS-i. Por orden del mismo inician acciones o transmiten reacciones al maestro.
Cada esclavo AS-i está caracterizado por su dirección propia (1...31). A un maestro extendido se le pueden conectar como máximo 62 esclavos con espacio de direccio-namiento extendido. Cada pareja de esclavos con espacio de direcciodireccio-namiento exten-dido ocupa una dirección, lo que significa que cada una de las direcciones 1...31 puede ser utilizada por duplicado si se trabaja con esclavos extendidos.
Si se conectan esclavos Standard a un maestro Extended, cada uno de esos escla-vos ocupa una dirección completa, lo que significa que a un maestro extendido se le pueden conectar como máximo 31 esclavos Standard.
S Cantidad de entradas/salidas utilizables
- como máximo 248 entradas y salidas binarias en caso de módulos Standard - como máximo 496 entradas y salidas en el caso de módulos con espacio de
direccionamiento extendido
Cada esclavo AS-i Standard puede recibir 4 bits de datos y emitir 4 bits de datos. Módulos especiales permiten utilizar cada uno de estos bits para un actuador binario o un sensor binario. De este modo, en un cable AS-i con esclavos AS-i Standard pueden existir como máximo 248 conexiones binarias (124 entradas y 124 salidas). Por este procedimiento se pueden conectar al AS-Interface/AS -i todos los actuado-res o sensoactuado-res usuales. Los módulos se emplean aquí como entradas/salidas des-centralizadas.
Si se utilizan módulos con espacio de direccionamiento extendido, se dispone de máximo 8 entradas y 8 salidas por cada módulo. Es decir, con módulos con espacio de direccionamiento extendido se pueden operar como máximo 496 entradas y 496 salidas.
Equipos de campo combinados (Serial Protocol)
Los equipos de campo combinados utilizan el Serial Protocol según la especificación V3.0. Estos equipos pueden emitir y/o procesar tanto datos serial como digitales. Entre ellos cuenta, p. ej.
S módulos visualizadores de textos (aprox. 20 caracteres/segundo),
S módulos contadores (leer estado del contador, enviar datos de parámetros, señalizar valores límite),
S valores analógicos lentos para sistemas de control de temperatura (leer el valor medido de la temperatura, señalizar valores límite) o
S sensores de presión (leer el valor medido de la presión, señalizar valores límite).
Posibilidades de diagnóstico
Un equipo de campo combinado según la especificación V3.0 se puede configurar de forma que intercambie con el maestro uno o dos bits de datos binarios y paralelamente propor-cione un canal de datos a través del cual se puedan transmitir cíclicamente datos de medi-ción y/o ajuste o bien acíclicamente datos de parámetros y diagnóstico. Esto significa que durante el servicio se leen y/o escriben nuevos parámetros y, en caso necesario, se pueden solicitar datos de diagnóstico actuales. El volumen de los datos se puede elegir libremente; prácticamente, sólo está limitado por la velocidad de transmisión de datos relativamente baja (50 bits/segundo).
Volumen de funciones de los módulos maestros
Las funciones de los módulos maestros AS-i están definidas en la especificación de maes-tro AS-i (ver /1/ y /2/). Encontrará una vista de conjunto de estas funciones en el anexo A (PICS) del respectivo manual del equipo.
-cia, interruptores de contacto de puerta o rejas ópticas de seguridad. El sistema principal sigue trabajando en estos casos sin alteración. Las señales de los sensores de seguridad son analizadas por un monitor de seguridad. A través de salidas de conmutación se pueden poner máquinas o instalaciones en un estado seguro.
2.1
ASIsafe - el concepto de seguridad
AS-Interface ofrece con la función “Safety at Work” la posibilidad de transmitir datos están-dar y datos relevantes para la seguridad por un mismo cable. La base de la transmisión de datos segura es un protocolo de transmisión seguro y dinamizado entre los esclavos segu-ros y el monitor de seguridad.
ASIsafe está certificado por la entidad de inspección técnica TÜV. Gracias a que se pueden realizar desconexiones seguras con un solo cable, ASIsafe es no sólo una solución extre-madamente rentable, sino que también es única en el mercado. También en el ámbito de la técnica de seguridad se puede beneficiar pues del gran potencial de ahorro que ofrece AS-Interface.
Figura 2-1 Safety at Work
Estructura
La extensión se puede realizar muy fácilmente. Sólo se necesitan dos componentes adicio-nales para convertir AS-Interface en un eficiente bus de seguridad:
S un monitor de seguridad y
S esclavos seguros.
No se necesita PLC seguro contra errores ni ningún maestro especial.
segu-Pulsadores de parada de emergencia, rejas ópticas, escáners por láser y otros muchos módulos de entradas/salidas se puede conectar de forma cómoda, sencilla, directa y segura a AS-Interface hasta la categoría 4 según EN 954-1 o SIL3 según IEC 61508. También aplicaciones ya en servicio se pueden ampliar de un modo sencillo y seguro con funciones relevantes para la seguridad por medio de ASIsafe.
Modo de funcionamiento
La base de la transmisión de datos segura es un protocolo de transmisión seguro y dinami-zado entre los esclavos seguros y el monitor de seguridad. El monitor de seguridad espera por cada ciclo de cada esclavo un telegrama específico, que se modifica continuamente según un algoritmo definido. A través de un software de configuración se parametriza la lógica de desconexión del monitor de seguridad.
De este modo, el monitor de seguridad puede reaccionar de forma diferenciada a la activa-ción de las estaciones seguras. Si debido a una avería o a una alarma no llega el telegrama esperado, el monitor de seguridad desconecta después de como máximo 40 ms (worst case) a través de sus circuitos de desconexión de dos canales — con seguridad y rapidez.
Agrupamiento de componentes seguros
ASIsafe permite agrupar señales seguras. Para ello se asigna a cada parte de la instalación un monitor de seguridad que se encarga de la desconexión segura en caso necesario. Esto permite una desconexión selectiva de la aplicación relevante para la seguridad.
La asignación de esclavos seguros a los monitores de seguridad dentro de una red AS-Interface se realiza de manera cómoda y sencilla por medio del software de parametrización del monitor de seguridad.
Diagnóstico
Con la consulta de maestro típica de AS-Interface, el monitor de seguridad obtiene de los esclavos seguros las informaciones relevantes para la seguridad.
Ventajas: Ya no es necesario un cableado adicional de los componentes de seguridad para finalidades de diagnóstico. Además, es posible analizar los eventos relevantes para la segu-ridad por medio de un sistema para manejo y observación.
-ción de procesos o de campo.
Esto incluye también pasos de red que se comportan como un maestro AS-i y permiten el acceso a los actuadores y sensores, por ejemplo desde PROFIBUS DP o PROFINET. En el AS-Interface se necesitan los componentes del sistema de transmisión AS-i, maestros AS-i y esclavos AS-i.
Los apartados siguientes proporcionan una panorámica de las características fundamentales y el funcionamiento combinado de estos componentes.
Nota
La gama de componentes del sistema AS-i ofrecidos se amplía constantemente. Utilice como orientación a este respecto los catálogos del sistema o consulte a su concesionario Siemens.
Encontrará los componentes del sistema AS-i de Siemens y detalles sobre el manejo, la configuración y la programación en el CD de manuales de SIMATIC NET y en los manuales correspondientes.
3.1
Maestro AS-i
El maestro AS-i constituye la conexión con el sistema de control supervisor. Organiza autó-nomamente el flujo de datos en el cable AS-i y, si procede, pone a disposición de un sis-tema de bus de datos de rango superior (p. ej. PROFIBUS, PROFINET) las señales de los sensores y actuadores en una interfaz. Además de consultar señales, el maestro también transmite ajustes de parámetros a las distintas estaciones, supervisa la red continuamente y realiza diagnósticos.
A diferencia de sistemas de bus de datos más complejos, AS-i es capaz de autoconfigu-rarse casi por completo. No es necesario efectuar ajustes (p. ej. autorizaciones de acceso, tasas de datos, tipo de telegrama, etc.). El maestro ejecuta automáticamente todas las fun-ciones necesarias para el funcionamiento correcto de AS-Interface. Además permite el autodiagnóstico del sistema. Detecta perturbaciones y si durante el mantenimiento se susti-tuye un esclavo, le asigna automáticamente la dirección correcta.
La gráfica siguiente muestra dos ejemplos, de cómo se pueden utilizar maestros AS-i en un sistema de automatización.
3.2
Módulos
AS-i: Componentes de los esclavos AS-i
Concepto
En el sistema AS-i, los módulos AS-i se pueden comparar a módulos de entradas o sali-das. Forman junto con los actuadores y los sensores los esclavos AS-i y comunican éstos con el maestro AS-i. Los actuadores/sensores se conectan por medio de conectores M12. La ocupación de conectores cumple la norma DIN IEC 947 5-2. Los módulos (IP67), con un tamaño de aprox. 45 x 45 x 80 mm, se montan ”in situ” en la máquina. Están conectados por medio del cable AS-i.
Módulos activos y pasivos
Se distinguen:
S El módulo AS-i activo con chip AS-i integrado:
con él se pueden conectar sensores y actuadores convencionales. Cada actuador o sen-sor ”normal” se puede interconectar así en red a través de AS-Interface.
S El módulo AS-i pasivo:
no contiene electrónica propia y hace posible la conexión de sensores y actuadores AS-i con chip AS-i integrado.
Adaptándose al concepto del maestro AS-i Standard y del maestro AS-i Extended (ver el cap.1.2) se utilizan chips AS-i con función estándar o con función extendida.
Los módulos se han concebido de forma que se pueda establecer una interfaz electromecá-nica unificada para el cable AS-i. Para esto sirve la parte inferior unificada del módulo, a la que se da por ello el nombre de módulo de acoplamiento.
Se ofrecen partes superiores del módulo de construcción específica, denominadas también módulo de usuario. Las variaciones de los componentes de los módulos abarcan desde la cubierta simple para la ramificación del cable AS-i hasta el módulo de usuario con chip AS-i integrado para conexión de hasta cuatro sensores o actuadores convencionales.
Ejemplo
La representación siguiente muestra a modo de ejemplo un módulo AS-i activo para 4 conexiones.
Riel perfil de sombrero de 35 mm Parte inferior
(módulo de acoplamiento)
Parte superior
Conexión M12 para actuador / sensor
Indicador de funcionamiento del módulo de usuario
Indicador de funcionamiento del actuador/sensor Señal de acoplamiento Cable AS-i (módulo de usuario) Figura 3-2 Nota
3.3
El cable AS-i
Cable de perfil AS-i para servicio de campo
Con el cable AS-i (cable de perfil) es posible el montaje sencillo y rápido de un sistema AS-i. El cable AS-i está ejecutado como cable bifilar con envoltura de goma (2 x 1,5 mm2). El perfil especial impide que se puedan conectar estaciones con los polos permutados. Los contactos del cable AS-i se establecen con ayuda de la técnica de conexión por des-plazamiento del aislamiento (IDC). Cuchillas de contacto penetran en el cable a través de la envoltura de goma y ponen así en contacto los
dos conductores del cable. Esto garantiza una resis-tencia de paso pequeña y, con ello, una transmisión de datos segura. No es necesario cortar, desaislar ni atornillar el cable. Para este tipo de conexión se dis-pone de módulos de acoplamiento en técnica de conexión por desplazamiento del aislamiento.
La envoltura del cable AS-i es de goma. Si fuera necesario cambiar de sitio los módulos tras la conexión al cable AS-i, esto se puede hacer sin dificultad. El cable AS-i se auto-rrestaura. Esto significa que los agujeros causados
por las cuchillas de contacto en la envoltura de goma se cierran por sí mismos y se restablece el grado de protección IP67. Al montar el cable en un módulo
AS-i, el cable hermetiza los orificios de entrada. Así se logra el grado de protección IP67.
Cable de perfil AS-i para uso en el armario de distribución
Para el cableado de productos AS-i concebidos para el montaje en armarios de distribu-ción, se dispone de otro cable de perfil con una
sec-ción de 2 x 0,8 mm2. Por su menor sección se maneja más fácilmente, es más barato y además está optimizado para la aplicación de la técnica IDC (grado de protección IP20).
Utilización de otros cables bifilares
Además del cable AS-i especial se puede utilizar cualquier otro cable bifilar con una sección de 2 x 1,5 mm2. No se requiere apantallado o trenzado. Para la transición del cable AS-i especial a otro cable (p. ej. cable redondo estándar) se dispone de un módulo especial sin electrónica integrada (transición de cable AS-i a cuatro conexiones M12 así como transición de cable AS-i a una conexión M12).
10 mm
6,5 mm
4 mm
4 mm
Cables de perfil AS-i EPDM, TPM, PUR
Los diversos cables de perfil AS-i se diferencian en el material de la envoltura: S EPDM - goma
- Aplicación en zonas protegidas con escasas influencias de agentes químicos S TPE - compuesto de PVC especial
- Para aplicaciones más exigentes en cuanto a la resistencia a los agentes químicos - Autorización UL/CSA
S PUR - poliuretano
- Para aplicaciones más exigentes en cuanto a la resistencia a los agentes químicos - Área alimentaria
- Cables y cadenas de alimentación y arrastre (menor abrasión) - Autorización para construcciones navales
3.4
Montaje de un módulo AS-i
El montaje de un módulo AS-i conectado al cable AS-i resulta particularmente sencillo gra-cias la técnica de conexión descrita. Esto se ve claramente en la siguiente representación:
Figura 3-3
1. El módulo de acoplamiento se atornilla o se encaja en un riel de perfil de sombrero de 35 mm. En el módulo de acoplamiento se encuentran 4 piezas estanqueizantes. Se utilizan para hermetizar orifi-cios pasacables no ocupados.
Figura 3-4
2. Se coloca el cable AS-i. Se enclava en una guía por encima de las cuchillas de contacto y se fija mecánicamente. Con esto no se establece con-tacto eléctrico. En el orificio pasacables no utili-zado se colocan dos piezas estanqueizantes.
Figura 3-5
3. Al atornillar el módulo de usuario se presiona el cable AS-i contra las cuchillas de contacto. Éstas penetran en los conductores en dos puntos y garantizan una conexión segura. Si el montaje se realiza correctamente, el módulo tiene el grado de protección IP67.
3.5
Repeater / Extender / Extension Plug AS-Interface
Campo de aplicaciónLos dispositivos Repeater, Extender y Extension Plug AS-Interface se utilizan para superar la limitación de longitud de AS-Interface a 100 m. Un segmento de 100 m ya existente se puede extender así en la medida de como máximo otros dos segmentos de 100 m (en total: 300 m).
Uso del Repeater
El Repeater AS-Interface se utiliza si deben funcionar esclavos en todos los segmentos de cables. En tal caso de necesita también una fuente de alimentación de AS-Interface inde-pendiente en cada segmento de AS-Interface (antes y después del Repeater). El Repeater tiene las siguientes características:
S es posible la prolongación de la longitud de cable a como máximo 300 m (máx. 2 Repea-ter en sucesión);
S se pueden utilizar esclavos a ambos lados del Repeater;
S se necesita una alimentación de corriente en ambos lados de AS-Interface; S separación galvánica de ambos ramales de cables;
S indicación separada de la tensión correcta para cada lado; S montado en la carcasa del módulo de usuario Standard.
Uso del Extender
El Extender AS-Interface cubre aplicaciones en las que el maestro está montado a una dis-tancia considerable de la instalación AS-Interface propiamente dicha.
El Extender tiene las siguientes características:
S Los maestros se pueden montar a distancias de hasta 100 m del segmento AS-Inter-face;
S sólo se pueden instalar esclavos en el lado del Extender opuesto al maestro; S sólo se requiere una alimentación de corriente en el lado opuesto al maestro; S no hay separación galvánica de ambos ramales de cables;
S indicación de la tensión correcta;
S montado en la carcasa del módulo de usuario Standard; como parte inferior se utiliza el módulo de acoplamiento FK-E
Aplicación del Extension Plug
El uso del Extension Plug permite duplicar de 100 a 200 m la máxima longitud de cable posible en un segmento AS-Interface.
El Extension Plug es un componente pasivo y se conecta en el lugar de la red AS-Interface más alejado de la fuente de alimentación. Cuenta con un conector M12, gracias a lo cual se puede conectar rápidamente a la bifurcación M12 del de AS-Interface con el grado de pro-tección IP67.
Para la alimentación de corriente de los esclavos sólo se necesita una fuente de alimenta-ción para el segmento de hasta 200 m de longitud.
Un dispositivo de detección de subtensión integrado en el Extension Plug vigila la tensión de AS-Interface e indica a través de un LED de diagnóstico si al final del cable bus se dispone de la tensión suficiente.
El Extension Plug tiene las siguientes características:
S duplica la longitud de cable por cada segmento de AS-Interface, pasando de 100 a 200 m
S más posibilidades de aplicación y mayor flexibilidad en el diseño de la instalación gracias a la duplicación del segmento de AS-Interface
S en combinación con Repeater, permite una extensión de la red AS-Interface hasta a 600 m
S vigilancia sencilla gracias a la detección de subtensión integrada
Extensión máxima de la red con Repeater y Extension Plugs
Para redes AS-Interface particularmente grandes se puede aumentar aún más la longitud de cable máxima posible utilizando repetidores (Repeater).
Nota
Tenga en cuenta que en caso de uso combinado de Repeater y Extension Plug no es posible la conexión en serie de repetidores.
Resulta una distancia máxima posible entre el maestro y un esclavo de 400 m y una exten-sión máxima absoluta de la longitud de 600 m. Es posible una conexión en paralelo de Repeater para formar una estructura en estrella con segmentos de hasta 200 m de longitud cada uno.
3.6
Unidad de direccionamiento
Campo de aplicaciónCada esclavo conectado a AS-Interface necesita una dirección. Esta dirección se memoriza en el esclavo. Con la unidad de direccionamiento se programa la dirección de un esclavo. Esto puede tener lugar del siguiente modo:
S offline por medio de una unidad de direccionamiento S online a través del maestro del sistema AS-Interface.
Como dirección se permiten los valores 1 a 31 (o bien 1A hasta 31A y 1B hasta 31B en caso de especificación extendida).
Figura 3-11 Unidad de direccionamiento
Funciones
S Lectura de la dirección de esclavo 0 a 31, A/B S Lectura de los códigos IO e ID del esclavo S ID-Code1 y ID-Code2 Standard y Extended
S Modo de direccionamiento estándar y extendido según AS-Interface Versión 2.11 S Programación del ID-Code 1
S Prueba funcional de esclavos:
S Test de AS-Interface:
medición de tensión (margen de medición 0 a 35 V) y de
consumo de corriente (margen de medición 0 a 100 mA) del bus de AS-Interface. S Memorización: se pueden guardar en memoria configuraciones de instalación completas
(perfiles de todos los esclavos, también con extensión según la especificación AS-Inter-face 2.11).
S Identificación de equipamientos de instalación completos
Espacios de direcciones
Un esclavo nuevo, aún no direccionado, tiene la dirección 0. Entonces es reconocido tam-bién por el maestro como esclavo nuevo, no direccionado, y en este estado no participa aún en la comunicación normal.
La asignación de direcciones es discrecional, lo que significa que es totalmente indiferente si comienza el esclavo con, p. ej., la dirección 21 o si se da realmente la dirección 1 al pri-mer esclavo.
Nota
La dirección de direccionamiento pura está disponible también en todo maestro AS-i. El direccionamiento puede tener lugar allí en el equipo, a través del teclado y la pantalla, o bien a través de un WebServer (WBM) integrado o del programa de aplicaciones (STEP 7).
3.7
Aparato de diagnóstico - AS-Interface Analyser
El AS-Interface Analyser sirve para analizar redes AS-Interface. La localización de averías se hace más sistemática y se simplifica la supervisión permanente.
Con este aparato se pueden detectar errores o fallos cometidos en la instalación, como p. ej. contactos flojos o perturbaciones de la compatibilidad electromagnética en caso de carga extrema. Así es posible evaluar la calidad de redes completas.
El AS-Interface Analyser permite además documentar la puesta en servicio y prestaciones de mantenimiento o reparación a través de actas de comprobación.
Con funciones de trigger se ofrece un diagnóstico detallado para usuarios avanzados de AS-Interface. Como estación pasiva, el AS-Interface Analyser escucha la comunicación desarrollada en la red AS-Interface. El aparato es abastecido al mismo tiempo por el cable AS-i. Este monitor de bus interpreta las señales físicas y graba la comunicación.
A través de una interfaz RS 232 se transmiten los datos obtenidos a un PC, donde se anali-zan con el software de diagnóstico adjuntado. Este modo proporciona una rápida visión de conjunto del sistema AS-Interface disponible. La configuración de los esclavos y los datos actuales transmitidos se visualizan con claridad. A través de la estadística ampliada se pue-den ver los datos numéricos de los telegramas transmitidos.
Figura 3-12 Uso del AS-Interface Analyser
-A continuación se explican las tareas y las funciones de un maestro -AS-i, para su compren-sión general.
El presente apartado es importante para comprender las funciones, los modos operativos y las interfaces que se ofrecen con los módulos maestros AS-i. Las funciones y las interfaces se describen detalladamente en los manuales del equipo de los distintos CPs.
4.1
Principio maestro-esclavo
Forma de trabajar:
El AS-Interface trabaja según el principio maestro-esclavo. Esto significa que el maestro AS-i conectado al cable AS-i controla el intercambio de datos con los esclavos AS-i a tra-vés de la interfaz con el cable AS-i.
La representación siguiente muestra las dos interfaces del CP maestro AS-i:
S A través de la interfaz entre la CPU maestra y el CP maestro se transmiten datos de pro-cesos y comandos de parametrización.
Los programas de aplicaciones tiene a su disposición llamadas de funciones y mecanis-mos apropiados para operar la interfaz en los modos de lectura y escritura.
S A través de la interfaz existente entre el CP maestro y el cable AS-i se intercambian informaciones con los esclavos AS-i.
SPS (PLC) / PC CPU E/S RTRR total Dirección Cable AS-i Esclavo AS-i Programa de aplicacion es CP maestro AS-i Interfaz para el programa de aplicaciones Pará-m etros Figura 4-1
4.1.1
Tareas y funciones del maestro AS-i
Oferta escalonada de prestaciones - se utiliza la formación de perfil según la especi-ficación AS-i.
La especificación de maestros AS-i distingue maestros con diferentes volúmenes de funcio-nes a través de la así llamada ”formación de perfil”.
Para maestros AS-i Standard y maestros AS-i Extended se distinguen diversas clases de maestros (M0, M1, M2 para maestros Standard; M3, M4 para maestros Extended). En la especificación AS-i se define exactamente qué funciones tiene que cumplir un maestro de una clase determinada (ver también el anexo A (PICS) del manual del equipo del respectivo CP).
Resumiendo a grandes rasgos, los perfiles tienen el siguiente significado práctico: S Perfil de maestro M0:
El maestro AS-i puede intercambiar datos de E/S con los distintos esclavos AS-i. El maestro se configura por adopción de la configuración de esclavo encontrada en el cable como ”configuración nominal”.
S Perfil de maestro M1:
Este perfil abarca la funcionalidad completa según la especificación de maestros AS-i. S Perfil de maestro M2:
Esta funcionalidad equivale al Perfil de maestro M0, pero ampliada con la posibilidad de parametrización de los esclavos AS-i por el maestro AS-i.
S Perfil de maestro M3:
Esta funcionalidad equivale al Perfil de maestro M2, pero ampliada con la posibilidad de parametrización de esclavos complejos a través del maestro AS-i y entradas o salidas de 16 bits.
S Perfil de maestro M4:
Esta funcionalidad equivale al Perfil de maestro M3, pero ampliada con la posibilidad de parametrización de los esclavos combinados por el maestro AS-i, la transmisión de datos en serie, el espacio de direccionamiento extendido (8 E/S), entradas de 16 bits en el espacio de direccionamiento extendido y transmisión analógica rápida/superrápida. Los maestros AS-i Extended se diferencian esencialmente de los maestros AS-i Standard en que dan soporte a la conexión de hasta 62 esclavos AS-i con espacio de direcciona-miento extendido. Los maestros AS-i Extended de SIMATIC NET ofrecen además un acceso particularmente sencillo para esclavos analógicos AS-Interface según el perfil 7.3/7.4.
Maestros Extended según la especificación V3.0 ofrecen un acceso especialmente rápido para esclavos analógicos (también esclavos A/B) según el perfil S-7.A.8, S-7.A.9, S-6.0.X.
Nota
Si sólo desea utilizar las funciones del perfil de maestro M0 (modo Standard), puede pasar por alto los restantes apartados de este capítulo. Lea en el manual del equipo del respectivo CP qué pasos se requieren para la puesta en servicio y el uso del módulo en el modo Standard.
4.1.2
Modo de funcionamiento del esclavo AS-i
Acoplamiento al cable AS-i
El esclavo AS-i contiene un circuito integrado (chip AS-i; ver también al respecto el cap. 3.2) que establece el acoplamiento de un dispositivo AS-i (sensor/actuador) al cable del bus de datos que lleva al maestro AS-i. El circuito integrado posee:
S 8 entradas y salidas de datos configurables S 4 salidas de parámetros
S 2 canales analógicos (16 Bit)
Los parámetros operativos Datos de configuración con ocupación de E/S, Código de identifi-cación y Dirección de esclavo A están guardados en una memoria adicional (p. ej.
EEPROM).
Datos de E/S
En las salidas de datos están los datos útiles para los componentes de automatización, que han sido transmitidos desde el maestro AS-i al esclavo AS-i. Los valores existentes en las entradas de datos son puestos a disposición del maestro AS-i por el esclavo AS-i cuando se solicitan.
Parámetros
A través de las salidas de parámetros del esclavo AS-i puede transmitir el maestro AS-i valores que no se deben interpretar como datos útiles. Estos valores de parametrización se pueden utilizar para el control y la conmutación entre los modos de funcionamiento internos de los sensores o los actuadores. Sería imaginable, por ejemplo, el seguimiento de una determinada magnitud de calibración a lo largo de diversas fases operativas. Esta funciona-lidad es posible en el caso de esclavos con conexión AS-i integrada, siempre y cuando den soporte a dicha función. Además se pueden solicitar datos de diagnóstico actuales a través de la función Leer valores de parametrización. El volumen de los datos se puede elegir libre-mente.
Configuración
La configuración de entradas y salidas (en forma abreviada: configuración E/S) indica qué cables de datos del esclavo AS-i se utilizan como entradas, como salidas o como salidas bidireccionales. La configuración E/S (4 Bit) se puede consultar en la respectiva descripción del esclavo AS-i (encontrará una panorámica de la codificación en /1/).
Además de la configuración E/S se describe el tipo de un esclavo AS-i a través de un código de identificación (ID Code) o, en el caso de esclavos AS-Interface más modernos, a través de tres códigos de identificación (ID Code, ID1 Code, ID2 Code).
Consulte los códigos de identificación en la descripción facilitada por el fabricante.
Si realiza la configuración con STEP 7 (a partir de V5.4) y utiliza esclavos AS-i de Siemens, no es necesario realizar estos ajustes, ya que están almacenados en el sistema.
4.2
Transmisión de datos
Estructura de informaciones y datos
Antes de pasar a presentar las distintas fases operativas y las funciones de las mismas, es necesario conocer la estructura de informaciones del sistema maestro/esclavo AS-i. La siguiente representación muestra en qué componentes del sistema se encuentran los campos de datos y las listas del sistema. A continuación se explican los campos de datos y las listas. SPS (PLC) / PC Esclavo AS-i CPU Datos de E/S Parámetro Datos de configuración Parámetros reales Datos de configuración realesLDS LAS Repres. datos Datos configuración (EEPROM) Parámetro LPS Datos de configuración nominales-Datos de E/S Dirección Programa de aplica-cione s CP maestro AS-i Datos diagnóstico Figura 4-2
En el maestro AS-i se deben distinguir:
S Representaciones de datos
Éstas son informaciones almacenadas de forma volátil: - Parámetros reales
Los parámetros reales son una representación de los parámetros existentes actual-mente en el esclavo AS-i.
- Datos de configuración reales
En el campo de los datos de configuración reales están registrados las configuracio-nes de E/S y los códigos ID de todos los esclavos AS-i conectados, una vez tales datos se han extraído por lectura de los esclavos AS-i.
- Lista de los esclavos AS-i detectados (LDS)
La LDS indica qué esclavos AS-i se han detectado en el bus AS-i. - Lista de los esclavos AS-i activados (LAS)
La LAS indica qué esclavos AS-i han sido activados por el maestro AS-i. El inter-cambio de datos de E/S sólo tiene lugar con esclavos AS-i activados.
S Datos de E/S
Son los datos de entrada y salida de procesos. S Datos de configuración
Son datos almacenados de forma no volátil (p. ej. en EEPROM) que están disponibles también sin alteración después de un fallo del suministro eléctrico.
- Datos de configuración nominales
Son valores comparativos configurables que permiten verificar los datos de configura-ción de los esclavos AS-i detectados.
- Lista de los esclavos AS-i configurados (LPS)
Con esta lista se predeterminan los esclavos AS-i que el maestro AS-i espera que estén conectados al cable AS-i. El maestro AS-i comprueba constantemente si exis-ten todos los esclavos AS-i indicados en la lista LPS y si sus datos de configuración coinciden con las predeterminación de datos nominales.
En el esclavo AS-i se deben distinguir:
S Datos de E/S S Parámetro
S Datos de configuración
Los datos de configuración contiene la configuración de entradas/salidas y los códigos ID del esclavo AS-i.
S Dirección
Los esclavos AS-i se entregan con la dirección ’0’. Para que sea posible un intercambio de datos, los esclavos AS-i se tienen que programar con direcciones distintas de ’0’. La dirección ’0’ está reservada a funciones especiales.
4.2.1
Las fases operativas
A través de la representación siguiente se presentan las distintas fases operativas.
Inicialización Fase de detección Fase de arranque Fase de intercambio de datos Servicio normal Fase de gestión Fase de registro Fase offline
Fase de activación en el modo operativo protegido
”Puesta en servicio con datos configurados”
Fase de activación en el modo de configuración
”Puesta en servicio sin datos configurados/determinar datos de configuración”
Modo de inicialización
La inicialización - denominada también Fase Offline - establece el estado básico del maes-tro. La inicialización tiene lugar tras conectar la tensión de alimentación o en caso de rea-rranque durante el servicio. Durante la inicialización se ponen al valor ”0” (inactivo) las representaciones de todas las entradas de esclavos y los datos de salida desde el punto de vista de la aplicación.
Tras conectar la tensión de alimentación, se copian en el campo de Parámetros los paráme-tros configurados, de manera que la subsiguiente activación se realice con los parámeparáme-tros preajustados. Si el maestro AS-i se reinicializa durante su funcionamiento, se conservan los valores, eventualmente modificados entre tanto, del campo Parámetros.
Fase de arranque
S Fase de detección: Detectar esclavos AS-i en la fase de arranque
En el arranque o después de una reposición, el maestro AS-i pasa por una fase de arranque en la que se detecta qué esclavos AS-i están conectados al cable AS-i y de qué ”tipo” son los esclavos. El ”tipo” de los esclavos está definido por los datos de confi-guración que se graban de forma fija en el esclavo AS-i durante su fabricación y pueden ser consultados por el maestro. Archivos de configuración contienen la ocupación de entradas/salidas de un esclavo AS-i y el tipo de esclavo (códigos ID).
El maestro registra los esclavos detectados en la lista de esclavos detectados (LDS). S Fase de activación: Activar esclavos AS-i
Tras la detección de los esclavos AS-i se activan los mismos, para lo cual el maestro les envía una llamada especial. En la activación de los distintos esclavos se distinguen dos modos operativos del maestro AS-i:
- Maestro en modo de configuración:
Se activan todos los esclavos detectados (a excepción del esclavo con la dirección ”0”). En este modo se tiene la posibilidad de leer valores reales y almacenarlos para una configuración (-> Modo de configuración)
- Maestro en modo protegido:
Sólo se activan los esclavos que se corresponden con la configuración nominal alma-cenada (”configurada”) en el maestro AS-i. Si la configuración real encontrada en el cable AS-i difiere de la configuración nominal, esto es indicado por el maestro AS-i. Los esclavos AS-i activados son anotados por el maestro en la lista de esclavos activa-dos (LAS).
S Servicio normal
Una vez concluida la fase de arranque, el maestro AS-i conmuta al servicio normal. - Fase de intercambio de datos
En el servicio normal, el maestro envía cíclicamente datos (datos de salida o S) a los distintos esclavos AS-i y recibe los telegramas de confirmación de los mismos (datos de entrada o E). Si se detecta un error durante la transmisión, el maestro repite la llamada correspondiente.
- Fase de gestión
En esta fase se procesan y envían eventuales peticiones de la aplicación de control de rango superior. Peticiones posibles son, por ejemplo:
Transmisión de parámetros:
Se transmiten a un esclavo cuatro bits de parámetros (3 bits de parámetros en caso de esclavos AS-i con espacio de direccionamiento extendido según la especificación V2.11) que se pueden utilizar, por ejemplo, para un ajuste de valor umbral.
A través del canal de datos preparado se pueden intercambiar cíclicamente datos de medición y ajuste o acíclicamente parámetros y datos de diagnóstico (función: Leer parámetros).
Modificar direcciones de esclavo:
Esta función permite modificar direcciones de esclavos AS-i desde el maestro, si el esclavo AS-i da soporte a la funcionalidad correspondiente.
- Fase de registro
En la fase de registro se inscriben nuevos esclavos AS-i en la lista de esclavos AS-i detectados. Si el maestro está en el modo de configuración, se activan también esos esclavos (a excepción del esclavo con la dirección “0”). Si el maestro está en el modo protegido, sólo se activan los esclavos que se corresponden con la configuración nominal almacenada (”configurada”) en el maestro AS-i. Con este mecanismo se registran también de nuevo esclavos que hayan fallado temporalmente.
4.2.2
Funciones de interfaz
Para la tramitación del control Maestro/Esclavo desde el programa de aplicaciones se dis-pone de diversa funciones en la interfaz. Las posibilidades se estudian en base a la repre-sentación siguiente. Se representan las operaciones posibles y el sentido del flujo de datos correspondiente a las mismas (es válido también para pasos de red).
Maestro AS-i Esclavo AS-i
Programa de aplicaciones Representación del proceso/ Datos de E/S CPU CP Datos de E/S Parámetro Datos de configuración Parámetros reales Datos de configuración reales LDS LAS Represen. datos Datos de configuración (EEPROM) Parámetro LAS Datos de configuración nominales-1. leer / escribir 2. Datos de configuración leer/guardar 3. Configurac. real 4. Suministrar a los esclavosparámetros
configura-dos (activación)
Datos de E/S Datos de diagnóstico
Figura 4-4
1. Leer / Escribir
Al escribir, los parámetros se transmiten al esclavo y a las representaciones de paráme-tros en el CP; al leer, se transmiten parámeparáme-tros desde el esclavo o desde la representa-ción de parámetros en el CP a la CPU.
2. Leer y guardar (configurar) datos de configuración
Los parámetros configurados o los datos de configuración se leen de la memoria no volá-til del CP o se guardan en la memoria no volávolá-til del CP.
3. Configuración real
Al leer, los parámetros y los datos de configuración se leen del esclavo y se almacenan de forma no volátil en el CP. Al escribir, se almacenan parámetros y datos de configura-ción de forma no volátil en el CP.
4. Suministrar a los esclavos parámetros configurados / Leer parámetros
Los parámetros configurados se transmiten del área no volátil del CP a los esclavos. En el caso de esclavos aptos para diagnóstico, a través de la lectura de parámetros se leen datos de diagnóstico del esclavo.
4.2.3
Uso de esclavos AS-i Extended con maestros AS-i Standard
Nota
Observe imprescindiblemente las indicaciones siguientes relativas al uso de esclavos AS-i Extended en combinación con maestros AS-i Standard.
S Si se conectan esclavos A a un maestro Standard, se tiene que atender imprescindible-mente a que los bits de valor más alto (Bit 4) de cada esclavo A estén puestos a “0”. Además, el bit de parámetros de valor más alto (Bit 4) tiene que estar puesto a “1” (valor predeterminado).
Si no se cumplen estas condiciones, el correspondiente esclavo A no se podrá utilizar con el maestro Standard.
S Esclavos B no se deben conectar a un maestro AS-Interface Standard.
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AS-Interface Das Actuator-Sensor-Interface für die Automation (AS-Interface - La interfaz Actuador-Sensor para la automatización)
Werner Kriesel, O.W. Madelung, editorial Carl Hanser Verlag Munich Viena 1994
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AS-Interface Complete Specification
puede adquirirse a través de la AS-International Association e.V. cuya dirección es:
AS-International Association Zum Taubengarten 52 63571 Gelnhausen Alemania Tel: +49 (6051) 4732-12 Fax: +49 (6051) 4732-82
Email: [email protected] <mailto:[email protected]> Web: www.as-interface.net <http://www.as-interface.net>
Gerente: Rolf Becker
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Industrielle Kommunikation für Automation and Drives (Comunicación industrial para auto-matización y drives)
Catálogo IK PI
El catálogo se puede conseguir a través de cualquier representación, sucursal o sociedad nacional SIEMENS.
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niederspannungs-SCHALTTECHNIK (Técnica de conmutación de baja tensión) Catálogo SIRIUS-SENTRON -SIVACON LV1
El catálogo se puede conseguir a través de cualquier representación, sucursal o sociedad nacional SIEMENS.
