Virgilio Vásquez López

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BUS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL ASi.

El bus AS-Interface es una red estándar de mercado, robusta y suficientemente flexible, que cumple con todos los requerimientos para un bus de comunicación industrial. Está especialmente diseñada para el nivel “más bajo” del proceso de control. La red AS-Interface representa “los ojos y los oídos” para el control del proceso, pero utilizando técnicas de comunicación industrial.

 

HISTORIA Y APLICACIONES

ASi es un sistema estandarizado, independiente del fabricante, sin bus específico de una marca, compatible con el campo gracias a su máxima resistencia a interferencias eléctricas,  este bus permite acoplamientos de los elementos en lugares indistintos mediante uniones mecánicas. Es producto de un proyecto iniciado en 1990 por un consorcio compuesto por 11 empresas fabricantes de sensores y actuadores.

La red ASi se ha creado como un sistema maestro simple, utilizando la técnica de poleo cíclico, la velocidad de lectura es de 5 ms. Esto quiere decir que sólo existe un maestro en toda la red. Este maestro consulta y actualiza los datos de todos los esclavos de la red, empleando para ello un tiempo fijo.

A diferencia con otros sistemas de bus más complejos, la red ASi se configura de forma automática, el usuario no necesita realizar ningún  ajuste, como por ejemplo, derechos de acceso, velocidad de red, tipo de telegrama, etc., con ASi se pueden conectar señales de proceso digitales y analógicas, representa la interfase universal entre el nivel de control superior (PLC) y el nivel de control inferior (actuadores y sensores). [30]

 

TOPOLOGÍAS DE RED DEL BUS DE COMUNICACÓN ASi.

 La red AS-Interface se puede montar como una instalación eléctrica estándar. Gracias al robusto principio de funcionamiento sobre el que se asienta, no hay limitaciones en cuanto a la estructura (topología de red). La red AS-Interface se puede montar en árbol, línea o estrella, como se puede observar el la figura 2.3.

 

                                         Fig. 2.3 Topología en línea, estrella o árbol.

 

 

COMPONENTES DEL BUS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL ASi.

Los componentes básicos de la red ASi son:

  1. Maestro ASi
  2. Esclavos
  3. Cable ASi
  4. Fuente de alimentación

 

1.- El maestro ASi.

El maestro de AS-Interface es el que se encarga de recoger los datos de la red y enviárselos al PLC correspondiente, y viceversa. Él mismo organiza el tráfico de datos en el cable AS-Interface y, en caso necesario, pone los datos de los sensores y actuadores a disposición del PLC o de un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS), a través de las denominadas pasarelas DP/AS-Interface. También transmite parámetros de configuración a los esclavos, supervisa la red constantemente y suministrar datos de diagnóstico.

El maestro ejecuta todas sus funciones de manera automática. Además se encarga de realizar el diagnóstico de todo el sistema, reconoce las fallas en cualquier punto de la red, indica el tipo de fallo y determina qué esclavo lo originó.

 

Fig. 2.4 Ejemplo de un maestro de AS-Interface: CP342-2 para SIMATIC S7-300

 

 

2.- Esclavos

Los esclavos pueden ser módulos de E/S descentralizados, conectados con el programa de control del PLC. El esclavo de AS-Interface reconoce los bits de datos enviados por el maestro y le devuelve sus propios datos. Hay esclavos de AS-Interface de todos los tipos posibles: Módulos normales (módulos digitales, módulos analógicos, módulos neumáticos, etc.) o módulos inteligentes (arrancadores de motor, columnas de señalización, botoneras, etc.). En la figura 2.5 se muestra un arrancador de motor. Es interesante notar que los motores se pueden arrancar y proteger dentro de la red, directamente en campo; este ejemplo permite conocer la  versatilidad de los esclavos en la red ASi.

 

Fig. 2.5  El arrancador de motor dentro la red AS-Interface.

 

 

3.- Cable ASi

El cable AS-i se ha diseñado como cable bifilar engomado, el perfil especial impide que se puedan conectar estaciones con la polaridad incorrecta. El cable plano amarillo es el estándar, su geometría es fija y asimétrica, se encarga de transmitir los datos de toda la red y la alimentación a los sensores conectados en la misma. Para los actuadores se necesita una alimentación auxiliar (tensión auxiliar de 24 V DC o 230 V AC), para el cable de alimentación auxiliar a 24 V DC se utiliza un cable de color negro, y para el cable de alimentación auxiliar a 230 V AC se utiliza el mismo cable pero en color rojo [27].

No es necesario cortar, pelar ni atornillar el cable. Para este tipo de conexión se dispone de módulos de acoplamiento en técnica de perforación de aislamiento. El cable ASi es auto cicatrizante. Esto significa que los agujeros producidos por las cuchillas de contacto en el revestimiento de goma del cable se cierran por sí mismos, restableciendo el grado de protección IP67, en el que IP significa Internal Protección, y el 6 se refiere a la protección contra partículas sólidas y el 7 a la protección contra fluidos.  En caso de montaje del cable en un módulo ASi, el propio cable hermetiza el orificio de entrada.

 

 

                         Fig. 2.6 Cable ASi                                 Fig. 2.7 Perfil del cable ASi                   

                    

                

 

4.- Fuente de alimentación

La fuente de alimentación para la red AS-Interface suministra una tensión entre 29,5 V DC y 31,6 V DC.  Utiliza el acoplamiento integrado de datos y alimentación, es decir, permite transmitir datos y suministra energía a los sensores conectados en la red. Para ello, los datos transmitidos en la red AS-Interface se envían en forma de impulsos, también se encarga de modular la tensión continua en la red. Las salidas de la red se alimentan a través del cable negro perfilado. Para este cable se puede utilizar una fuente de alimentación normal de 24 V DC que cumpla con la especificación PELV (cable de protección a tierra).

 

Fig. 2.8 Fuente de alimentación para AS-Interface

Componentes adicionales:

Existen algunos componentes adicionales en la red ASi tales como:

 

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Repetidores

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Pasarelas

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Dispositivo direccionador

  

  1. Repetidores

La red AS-Interface funciona sin problemas hasta una longitud de 300 metros (sin repetidor hasta 100 metros). En caso de que la instalación necesite más de 100 metros, se puede ampliar la red con 2 repetidores en serie hasta un máximo de 300 metros, 100 metros por cada nuevo segmento. El repetidor trabaja como un amplificador de señal. Los esclavos se pueden conectar en cada uno de los 3 segmentos de la red AS-Interface. Cada segmento necesita su propia fuente de alimentación.

 

 

  1. Pasarelas

Si se tienen estructuras de automatización complejas, la red AS-Interface se puede conectar a un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS).

Para esto se necesita una pasarela, por ejemplo el DP/AS-i-Link 20E de Siemens, la cual funciona como maestro de AS-Interface, pero como esclavo del sistema de bus superior. La red AS-Interface se encarga de suministrar sus señales binarias al sistema de bus superior para su posterior tratamiento en el programa de PLC. En la figura 2.10 se muestra un panorama de la aplicación de la pasarela mencionada, se puede observar como esclavo DP y a la vez maestro de ASi.

 

 

 

Fig. 2.10 Ejemplo de conexión de la pasarela DP ASi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Dispositivo direccionador.

Las direcciones de todos los participantes hay que asignarlas antes de poner en servicio la red AS-Interface. Esto se puede realizar en modo OFFLINE con la ayuda de un dispositivo de programación, o en modo ONLINE por medio del programa del PLC de la CPU del maestro. En algunos esclavos, también se puede realizar después de su montaje en la red, por medio del conector de direccionamiento que llevan integrado.

Las direcciones de esclavo pueden tener un valor entre 1 y 31 (o entre 1A y 31A, y 1B y 31B, en caso de utilizar el perfil ampliado ASi 2.1). Cualquier esclavo nuevo, tiene por defecto la dirección 0. El maestro reconoce esta dirección y no lo incluye en el proceso de comunicación normal.

La asignación de las direcciones es totalmente libre. Da absolutamente lo mismo si un esclavo posee la dirección 21 o la 28. También es indiferente el orden de los esclavos en la red. Al esclavo con dirección 21 le puede seguir el esclavo con dirección 22 o con dirección 30, por ejemplo.

  

Fig. 2.11 Direccionador ASInterface.

 

 

Información obtenida de Homepage AS-Interface

    Videos de aplicaciones AS-interface