GRUPO DE TRABALLO: COMUNICACIÓNS INDUSTRIAS NA AULA

Transcript

1 GRUPO DE TRABALLO: COMUNICACIÓNS INDUSTRIAS NA AULA UNIDADE DIDÁCTICA María Pilar Rodríguez Casanova Francisco Javier Castro Pérez, Gustavo Ordóñez Fernández, Juan Pardo Fernández, David Vieites Santos, I.E.S. As Mariñas, Betanzos

2 Prólogo: Este material didáctico pretende desenrolar unha parte da unidade de competencia 3: Desenvolver e manter equipos de control automáticos e instalacións automatizadas para vivendas e edificios, entre outras. Esto veríase cara ao final do segundo trimestre, polo tanto, e aínda que non sería del todo necesario, entendemos que os alumnos e alumnas que chegan a este punto da programación didáctica xa teñen coñecementos sobre programación de autómatas e programación de pantallas táctiles. Este documento consta de unha unidade didáctica e do seu desenrolo. Pódense diferenciar tres partes: a) A unidade didáctica propiamente dita. b) Desenrolo dos contidos conceptuais c) Desenrolo de contidos procedimentais (cuadernillo de prácticas) Por último, a publicación destes materiais na páxina web do instituto responde a diversas necesidades: Por un lado promociona-lo ciclo. Tamén é un apoio didáctico para os nosos alumnos e alumnas que desde as súas casas terán acceso a elas. Preténdese dar a coñecer o IES As Mariñas fora del, xa que cando alguén busque información sobre comunicacións industriais en internet, lle sairán o nome e a web do noso instituto. Rachar có recelo a que outros disfruten do traballo xa feito e non se vexan abocados a repetir o que xa fixeron outros porque, desde unha vacación altruista, este é o xeito de que as cousas avancen con mais fluidez e repercutan no interese común. Así pois, esperamos que este texto sirva para moito, cumprindo con nosas expectativas e as de quen se achegue a el. 2

3 U.D. AS COMUNICACIÓNS INDUSTRIAIS. 1.- Xustificación. Tanto no ámbito da domótica como no da automatización industrial, hoxe en día se face necesario: posibilitar o intercambio de información entre os distintos elementos implicados no control, facilita-la modificación dos parámetros a regular e/o visualizar o estado no que se atopa o sistema por parte dos operarios. Por este motivo é necesario comunicar entre si: autómatas, pantallas táctiles e outros elementos intelixentes que forman parte do control do edificio e da industria. Nesta unidade tratamos os aspectos básicos que rexen a comunicación entre estes compoñentes. 2.- Contextualizacion. Esta unidade didáctica se impartirá no módulo Técnicas e Procesos en instalacións automatizadas correspondente ao Ciclo Superior de Instalacións Electrotécnicas. O seu desenrolo realizarase no segundo trimestre, sendo a súa temporalización de 24 sesións de 50 minutos cada una. 3.- Obxectivos didácticos da unidade. Familiarizar ao alumnado cos conceptos básicos de comunicacións entre equipos empregados no campo da domótica e da automatización industrial. Explica-la función que o sistema de comunicación ten e as posibilidades que ofrece en canto a integración e compartición de recursos e funcións. Explica-lo papel das capas físicas e de enlace do modelo de referencia OSI de ISO. Coñece-los cables e as normas RS-232, RS-422 e RS-485 e os tipos de enlace posibles con elas. Explica-las características máis importantes dos protocolos. Realiza-la comunicación entre os equipos citados anteriormente, configurando a comunicación vía software e conectando os equipos fisicamente. 3

4 4.- Contidos. Conceptuais. Funcións dun sistema de comunicación industrial. Introducción aos niveles (físico e de enlace) de comunicación industrial. Modelo OSI. Tipos de cables. Características das normas RS-232, RS-422 e RS-485. Funciones dos protocolos. Procedimentais. Configuración por software da comunicación entre os equipos (autómatas e pantallas táctiles), elixindo o protocolo de comunicacións adecuado segundo se estableza unha comunicación punto a punto o multipunto. Configuración dos convertidores RS-232 RS-422/485 nos casos necesarios. Alimentación e conexión física dos equipos (autómatas, pantallas táctiles e convertidores). Disposición do cabreado de modo que os cables de forza e de comunicación queden convenientemente separados. Establecemento da comunicación. Actitudinais. Interese por coñece-os aspectos teóricos e prácticos desenvoltos. Rigor no cumprimento das normas de seguridade no taller. Disposición e iniciativa persoal para participar nas tarefas de equipo. Actitude ordenada e metódica no traballo. 5.- Recursos didácticos. Documentación didáctica elaborada, libro de texto e libros de consulta. Autómatas, tarxetas de comunicación, pantallas táctiles, conversores RS-232 a RS-422/485, cables RS-232, software de programación dos autómatas, software de programación das pantallas táctiles e equipos informáticos portátiles o de sobremesa. 4

5 6.- Bibliografía. Comunicaciones Industriales. Pedro Morcillo Ruiz, Julián Cócera Rueda. Editorial Paraninfo. Autómatas programables. Josep Balcells, José Luis Romeral. Editorial Marcombo. Manuel Jiménez Buendía. Universidad Politécnica de Cartagena. Dpto. Tecnología Electrónica. María del Carmen Romero Ternero. Universidad de Sevilla. Dpto. Tecnología Electrónica. 5

6 COMUNICACIÓNS INDUSTRIAIS NA AULA CONTIDOS CONCEPTUAIS María Pilar Rodríguez Casanova Francisco Xavier Castro Pérez, Gustavo Ordóñez Fernández, Juan Pardo Fernández, David Vieites Santos, I.E.S. As Mariñas, Betanzos 6

7 ÍNDICE 1. CONCEPTOS XERAIS DÁS COMUNICACIÓNS INDUSTRIAIS Introducción Consideracións previas A normalización no ámbito das comunicacións O modelo de referencia OSI de ISO Conceptos relativos á transmisión de sinais Propagación dos sinais dixitais Perturbación nas transmisións dixitais Ancho de banda e velocidade de transmisión dunha canle. 2. MEDIOS DE TRANSMISIÓN. 3. A CAPA FÍSICA. 3.1 Interface RS Interface RS Interface RS A CAPA DE ENLACE DE DATOS. 4.1 Delimitadores e sincronización. 4.2 Detección de erros. 4.3 Control do fluxo. 5. PROTOCOLOS. 5.1 Introducción. 5.2 O protocolo Host Link de Omron. 7

8 1. CONCEPTOS XERAIS DÁS COMUNICACIÓNS INDUSTRIAIS. 1.1 Introducción. Na actualidade aínda coexisten en moitas industrias distintos procesos automatizados, pero completamente independentes entre si. En moitas ocasións os autómatas necesitarían ter información dos demais procesos, diste modo conseguiriamos aumentar ás prestacións globais do proceso automatizado. A continuación enumeramos unha serie de vantaxes facilmente identificábeis: Posibilitar o intercambio da información entre autómatas que gobernan ás sucesivas fases dun mesmo proceso, co que evitamos ter información duplicada. Facilitar o proceso de mando por parte dos operarios mediante pantallas táctiles comunicadas cos distintos autómatas, así como monitorizar, procesar e controlar os distintos procesos productivos mediante sistemas SCADA. Permitir o control dos procesos dende lugares independentes á industria na que se levan a cabo, por medio das redes telefónicas ou de internet. A comunicación entre os distintos elementos intelixentes moitas veces non se leva a cabo por que os distintos fabricantes non implementan protocolos de comunicación abertos (que funcionen cos equipos doutros fabricantes), pola dificultade que supón para algúns programadores e porque en moitas ocasións os distintos procesos non se contemplan como partes integrantes dun proceso global. Pretendemos polo tanto introducirnos na comunicación entre elementos intelixentes pertencentes a distintos fabricantes mediante a descrición de distintos protocolos estandarizados e polo tanto adoptados polas principais empresas de compoñentes para a automatización, así como facilita-lo traballo dos actuais e futuros programadores. 8

9 1.2 Consideracións previas. O noso ámbito son as comunicacións industriais polo que trataremos unicamente o que son as comunicacións dixitais (transmisión dixital de datos dixitais) mediante transmisión serie entre equipos que internamente procesan estes sinais en paralelo, cuestión da que non nos ocuparemos. Por tratarse de sinais dixitais as comunicacións serán en banda base (de modo que se transmite un só sinal polo medio físico en cada instante) e o medio de transmisión será guiado (liñas físicas como por exemplo par trenzado ou fibra óptica). 1.3 A normalización no ámbito das comunicacións. As comunicacións industriais vense afectadas ó igual que tódalas técnicas aplicadas por estándares e normas. As normas non preceptivas véñense a denominar recomendacións. AENOR é a axencia española para a normalización, por medio da devandita axencia adáptanse ás normas UNE cumplindo os criterios das normas e directrices da Unión Europea, así como o obxetivo da armonización normativa para toda a Unión. Esta á súa vez propón e comparte no seo do organismo internacional de normalización (Internacional Estándares Organisation, ISO). Existen tres referentes localizados en Estados Unidos. Estes son: ANSI American Nacional Estándares Institute. (Membro do ISO). EIA Electronics Industries Asociates, con estandares como RS-232 C, RS-422 e RS-485. IEEE Institut of Electrical and Electronic Engineers. 9

10 1.4 Modelo de referencia OSI de ISO. Nos seus inicios as primeiras comunicacións industriais estaban baseadas en sistemas propietarios (cada marca tiña o seu propio sistema). Coa necesidade do intercambio de datos fíxose necesaria a normalización e estandarización dos protocolos de comunicación á que se adapten os distintos fabricantes. En 1977 a ISO constituíu un comité para deseñar un modelo de comunicacións que puidese ser adoptado polos diferentes fabricantes e que permitise interconectar equipos de distinta natureza. Deste modo xurdiu un modelo de interconexión de sistemas abertos (Open Systems Interconnection, OSI). Este modelo está baseado en sete capas que se describen na táboa 1.1. Nº capa Misión Descrición 1 Física Nesta capa descríbense as seguintes características: Eléctricas como son: voltaxes empregadas, duración do bit, sincronización a nivel de bit e forma de codificación (NZR, NZRT, RZ e Manchester). Mecánicas como son: tipo de medio físico (cable trenzado, cable coaxial, fibra óptica) tipos de conectores (DB25, DB9) e número de fíos. Mediante as características eléctricas e mecánicas garantímo-la transmisión dos bits, sen importárno-lo que representan no seu conxunto. Exemplos desta capa son as normas RS-232 C, RS-422 e RS- 485 moi empregadas nas redes de automatización. 2 Enlace de datos Nesta capa descríbense: A sicronización a nivel de bit, de byte e de bloque ou trama, mediante bits de inicio e fin do carácter ou mediante carácteres de inicio e fin da trama. Formato da trama. A detección e corrección de erros (control de paridade, códigos de redundancia cíclica CRC, suma de comprobación Checksum). Control do fluxo (por hardware a través de liñas separadas para o control ou por software utilizando carácteres extra no fluxo de datos coñecidos como Xon e Xoff). 3 Rede 4 Transporte 5 Sesión 6 Presentación 7 Aplicación Este nivel encárgase de proporcionar un ámbito (programas específicos) que facilite o entendemento entre usuarios de distintos autómatas, sen importarlle o medio físico nin os protocolos de comunicación, realizando a comunicación dun modo transparente. Táboa 1.1 Capas do modelo OSI 10

11 Cada capa desempeña funcións ben definidas e establecidas polo modelo OSI, a forma en que cada fabricante implementa cada capa é unha cuestión interna e iso non debe de afectar ó funcionamento externo que será compatible co doutros fabricantes. A relación entre as distintas capas é a seguinte: Cada capa ofrece unha serie de servizos ó de nivel superior, e só a esa. Cada capa solicita unha serie de servizos á inmediatamente inferior. As tres primeiras capas pódense considerar como as propiamente implicadas no proceso da comunicación. A capa de transporte realiza de intermediario entre as tres primeiras e as tres últimas, as cales están dedicadas ó procesamento da información. Deste modo na última capa o programador establece o tipo de comunicación, utiliza funcións de diagnostico e verifica ou modifica diferentes parámetros dos compoñentes entre os que se establece a comunicación e todo iso mediante os programas que proporcionan os fabricantes de compoñentes para a automatización. Non tódolos protocolos de comunicación implementan tódalas capas, no caso dos buses industriais é corrente que dispoñan unicamente da capa física, de enlace e de aplicación. 1.5 Conceptos relativos á transmisión de sinais. Na táboa 1.2 establécense os distintos tipos de tratamento que sofren os sinais a transmitir, baseándose no tipo de datos e ó tipo de transmisión. Datos a transmitir Analóxicos Dixitais Transmisión Analóxica Tipo de modulación AM (Modulada en Amplitude) FM (Modulada en Frecuencia) PM (Modulada en Fase) ASK (Modulación por desprazamento de amplitude) FSK (Modulación por desprazamento de frecuencia) PSK (Modulación por desprazamento de fase) QPSK (PSK de catro niveis) QAM (Modulación de amplitude en cuadratura) Transmisión Dixital Tipo de codificación MIC (Modulación por impulsos codificados) Mostraxe e codificación NRZ-L (Non retorno a 0) NRZ-I (NRZ invertido) AMI Manchester Manchester diferencial Táboa 1.2 Tratamento dos datos na transmisión 11

12 Como se dixo no apartado 1.2 soamente tratarémo-las transmisións dixitais de datos dixitais. Para transmitir datos dixitais a través de sinais tamén dixitais é necesario realizar un tratamento denominado codificación. No deseño da codificación búscanse as características que expoñemos a continuación: Espectro estreito: En ausencia de compoñentes de altas frecuencias requírese unha canle con menor ancho de banda. Ademais débese evitar a presenza de compoñente continua na transmisión o que permite illar electrónicamente os equipos, reducindo así algunhas interferencias. Sincronización: Unha vez recibido o sinal é necesario coñece-lo inicio e o final de cada bit para poder extraer dela os datos. Por este motivo é importante que o propio código permita esta sincronización, deste modo non necesitamos manda-lo sinal de reloxo por outra liña (o cal resulta custoso). Detección de erros: Resulta posible detectar erros na capa física, algunhas codificacións permiten unha mellor detección que outras. Inmunidade ó ruído e as interferencias: Hai codificacións que resultan máis robustas ó ruído que outras, co que podemos diminuír erros na transmisión. Os métodos de codificación máis empregados son: Codificación NZR-L É a codificación por niveis de tensión empregada para a conexión de equipos DTE a DCE. Emprégase un nivel de tensión para a representación do 0 lóxico e outro nivel diferente para o 1. Por exemplo: 1 lóxico -> nivel +V 1 lóxico -> nivel -V 0 lóxico -> nivel -V 0 lóxico -> nivel +V 12

13 Codificación NZR-I Consiste en codifica-los bits polo cambio de tensión ou pola ausencia do cambio de tensión (sabendo a duración do bit). Por exemplo: 1 lóxico -> Transición ó comezo do bit (de +V a -V ou ó revés). 0 lóxico -> No hai transición. Trátase dunha codificación diferencial xa que se compara a polaridade dos niveis adxacentes (neste caso o nivel de tensión dun bit vén dado pola tensión do bit anterior e polo valor lóxico do bit a codificar). As vantaxes dos códigos NZR son: Baixo custo doado de implementar e uso eficaz do ancho de banda. As desvantaxes: Falta de sincronismo ante cadeas longas de 0 e 1 (NRZ-L) e ante cadeas longas de 1 (NZR-I). Este tipo de códigos non teñen capacidade para detectar erros. Presenza de compoñente continua. 13

14 Codificación bipolar AMI Diferénciase dos códigos NRZ en que necesita máis de 2 niveis de tensión, conseguindo as vantaxes que despois se describen. 1 lóxico -> Sinal de tensión positiva ou negativa de xeito alterno. 0 lóxico -> 0 V As vantaxes deste código respecto ós NZR son varias: Elimínanse os problemas de sincronización a non ser en cadeas de 0 longas. O feito de que os uns se codifiquen con tensións alternantes pode servir para detectar erros no caso de que cheguen dous pulsos positivos seguidos. O ancho de banda deste tipo de código é menor. Non existe compoñente continua Codificación Manchester 1 lóxico -> Transición ascendente no centro do bit. 0 lóxico -> Transición descendente no centro do bit. É o sistema empregado en redes Ethernet e buses de campo como Fieldbus, mentres que a seguinte codificación se emprega en redes Token Ring. 14

15 Codificación Manchester diferencial Ó inicio de cada bit sempre hai transición, e ademais: 1 lóxico -> Segunda transición no centro. 0 lóxico -> Non causa transición intermedia. As vantaxes da codificación Manchester e Manchester diferencial son: Asegura a sincronización posto que se produce polo menos unha transición na transmisión de cada bit. Son capaces de detectar algúns erros, xa que se ó receptor chega un pulso sen transición na metade do intervalo se saberá que existiu un erro. A frecuencia de reloxo necesaria para conseguir esta codificación é a dobre da de transmisión de datos, posto que un bit pode requirir dúas transicións. As desvantaxe é que: Necesita maior ancho de banda xa que a velocidade de transmisión pode se-la dobre. Na táboa 1.3 realizamos un resumo do explicado. 15

16 Táboa 1.3 Codificación dixital de sinais dixitais 16

17 1.6 Propagación dos sinais dixitais. Calquera sinal está constituída por compoñentes senoidais de distintas frecuencias múltiplo da compoñente fundamental, cantas máis frecuencias consideremos máis parecerase o sinal ó que pretendemos representar. Así por exemplo nun sinal binario a secuencia da cal sexa se considerámo-la compoñente fundamental e os tres primeiros harmónicos impares obtémo-lo seguinte sinal. 1.7 Perturbacións nas transmisións dixitais. Falamos de perturbacións cando os sinais sofren perdas de enerxía na canle e deformacións nas súas diferentes características o que nas transmisións dixitais pode provocar erros na decodificación que o receptor realice sobre a cadea de bits transmitidos. As perturbacións máis importantes nas transmisións dixitais son: Atenuación: É a perda de enerxía que sofre o sinal cando circula pola canle, é dicir, afecta ó nivel de amplitude do sinal transmitido. Esta atenuación debe terse en conta de modo que o nivel de sinal á recepción sexa o suficiente para que esta poida ser reconstituída, se non fose así é necesario o emprego de repetidores que restitúan o sinal. Nos medios guiados a atenuación exprésase en db/km e depende de: 17

18 A distancia recorrida. A maior distancia maior capacidade e resistencia do cable e polo tanto maiores perdas de sinal. A frecuencia do sinal. A maior frecuencia de sinal maior atenuación. Ademais vimos que un sinal dixital se compón da compoñente fundamental e varias frecuencias múltiplo polo que as frecuencias espectrais máis elevadas se verán máis atenuadas, este último efecto denomínase distorsión de atenuación e corríxese empregando ecualizadores. As características dos cables empregados. Nas comunicacións industriais as distancias impoñen a velocidade óptima de transmisión que se debe establecer cunha determinada interface (esta case nunca coincide coa velocidade máis rápida posible) de modo que a comunicación se estableza cunha taxa de erros aceptable. Distorsión de retardo: Débese a que a velocidade de propagación non é a mesma para tódalas frecuencias espectrais que conforman o sinal polo que unhas frecuencias chegarán antes que outras, de modo que certas compoñentes en frecuencia do bit anterior se ven atrasadas e superpostas cos do bit seguinte, é dicir, provoca interferencia entre os bits. Canto máis pequenos sexan os pulsos, conséguese máis velocidade de transmisión pero o efecto da distorsión é máis grave. Este efecto ó igual que a distorsión por atenuación se corrixe mediante o emprego de ecualizadores. Ruído: Considérase ruído a todos aqueles sinais alleos ó emisor (e que polo tanto non achegan información) que se mesturan e interfiren co sinal transmitido. Existen diferentes tipos: Ruído térmico (ruído branco). É producido polo movemento dos electróns na liña de transmisión e a súa potencia é proporcional á temperatura. Afecta a todo o ancho de banda (BW) e non se pode eliminar. Ruído por interferencias. Débese a interferencias eléctricas ou electromagnéticas. É moi acusado en ambientes industriais e podemos reduci-los seus efectos tendo en conta as 18

19 consideracións que se realizan sobre compatibilidade electromagnética (CEM). Rebotes nos cables ou ecos: A propagación de sinais nunha liña de transmisión obedece a ecuacións de onda, distintas das empregadas en electrotecnia. A diferencia radica en que as frecuencias nas que se realiza a propagación da sinal, a sua lonxitude de onda (λ) é moito menor que a lonxitude do medio de transmisión, e por tanto, nos puntos de conexions e finais de líña poden aparecer ondas reflexadas que distorsionan a sinal. Para evitalo débese colocar ó final de liña e en paralelo co par de cables unha resistencia igual á impedancia característica (Z 0 ) da liña. Este é un parámetro de grande importancia en toda liña de transmisión. Se unha liña de transmisión está conectada a unha impedancia igual á súa impedancia característica non se producirá reflexión de sinal no extremo da liña e toda a enerxía transmitida se entregará a esta. 1.8 Ancho de banda e velocidade de transmisión dunha canle. Ancho de banda da canle. As canles ou medios de transmisión (liñas abertas de dous fíos, par trenzado e/ou apantallado, cable coaxial, fibra óptica) teñen limitada a frecuencia máxima de transmisión por motivos físicos e pola existencia das perturbacións descritas (que afectan máis a uns que a outros), limitando a frecuencia ás que pode ir o sinal. Ancho de banda do sinal (WB). Na transmisión dixital podemos considera-lo AB señal como a diferenza de frecuencias entre a compoñente fundamental e o terceiro harmónico impar. Velocidade de transmisión (V t ). É o número de bits que circulan pola canle por unidade de tempo (bps). Capacidade da canle. É a velocidade máxima á que se pode enviar información por unha canle. Shannon propuxo a seguinte fórmula: C = W log 2 (1 + S N ) C - Capacidade da canle W - Ancho de banda. S - Potencia do sinal. R - Potencia do ruído. Esta capacidade é a máxima capacidade teórica de transmisión, pero na realidade, é bastante menor debido a que só se tivo en conta o ruído térmico. 19

20 Relación Ancho de Banda Velocidade A V t para o sinal anterior é: Vt = 2 / T Vt = 2 f1 Si f 1 = 100 khz necesitamos un AB = 600 khz, y la V t = 200 kbps. Si f 1 = 1000 khz necesitamos un AB = 6000 khz, y la V t = 2000 kbps. Polo tanto, dado un AB canal determinado podemos: Manter a V t mantendo polo tanto f 1, así como AB señal polo que caben máis armónicos e como consecuencia temos una maior fidelidade do sinal. Mante-la calidade do sinal tomando tres armónicos (por exemplo) deste modo podemos aumentar f 1 e polo tanto V t. Na figura 1.1 temos representadas os sinais de f 1 =100 e 1000 khz. 20

21 Figura 1.1 Representación espectral dun sinal dixital e o seu AB empregado 21

22 2. MEDIOS DE TRANSMISIÓN. O medio de transmisión é o medio físico polo que se comunican ordenadores, autómatas, pantallas táctiles, variadores de velocidade e en xeral tódolos elementos intelixentes que interveñen na automatización dun proceso. No ámbito industrial os medios físicos máis empregados para a comunicación son: Pares trenzados. Constituídos por cables de cobre recubertos por illante (xeralmente PVC) os cales van arroiados ou entrelazados. Son máis inmunes ás interferencias xa que estas son captadas por ámbolos dous cables de igual modo, de maneira que si se emprega transmisión balanceada, ditas interferencias se anulan. Presentan maior atenuación que as liñas abertas de dous fíos, xa que ó ir arroiado a lonxitude do cable é maior. Son moi empregados para transmisións RS-422 e RS-485. Os distintos tipos son: - UTP (Shielded Twisted Pair). Par trenzado non apantallado. - STP (Shielded Twisted Pair). Par trenzado apantallado. - FTP (Foiled Twisted Pair). Par trenzado con pantalla de lámina de aluminio. Tipo Impedancia Rixidez Custo Inmunidade Interferencias UTP 100 Ω STP 150 Ω FTP 120 Ω

23 Fibra óptica. Transmite os sinais en forma de radiación de luz ou infravermella, polo que resulta inmune ó ruído electromagnético e polo tanto moi axeitada para a comunicación en ámbitos industriais. O ancho de banda (AB) e a taxa de transferencia é moi superior ó dos cables eléctricos, tanto é así que estes parámetros quedan limitados pola tecnoloxía dispoñible para a xeración e recepción dos sinais. Fabricada en plástico ou vidro. A primeira é a máis empregada na industria por ser flexible, doada de soldar e máis económica. Como contrapartida presenta unha maior atenuación e polo tanto menores distancias de transmisión. A estrutura da fibra óptica é a seguinte: Núcleo. Zona de propagación do haz de luz (índice de refracción n 1 ). Envoltura. Encargada de reguia-la luz dentro da fibra. (índice de refracción n 2 > n 1 ). Cuberta protectora. Encargada de dar consistencia ó conxunto e evita-la entrada de luz exterior. O principal inconveniente que presenta é o seu maior custo e a dificultade na realización das instalacións (conexionado que require de persoal e ferramentas especializadas). 3. A CAPA FÍSICA. Nesta capa descríbense as características, Mecánicas como son: tipo de medio físico (cable trenzado, cable coaxial, fibra óptica) tipos de conectores (DB25, DB9) e número de fíos. Eléctricas como son: voltaxes empregadas, duración do bit, sincronización a nivel de bit e forma de codificación (NZR, NZRT, RZ e Manchester). 23

24 Funcionais entre as que se atopan: O modo de transmisión, que pode ser serie (envío dos datos bit a bit) ou paralelo (varios bits simultaneamente). A comunicación serie emprégase nas comunicacións nas que os equipos están distantes e o seu inconveniente é que resulta máis lenta que a comunicación en paralelo. É o empregado en ambientes industriais pola distancia entre os distintos equipos e os datos convértense nunha secuencia de bits. O fluxo de datos, que nos leva a ter transmisións simplex (transmisión nun solo sentido), semiduplex (ou half-duplex, transmisión nos dous sentidos pero non simultaneamente) e fullduplex (a transmisión pódese producir nos dous sentidos simultaneamente mediante canles separadas para a transmisión e a recepción). A sincronización entre emisor e receptor, que pode ser asíncrona (non hai liña de reloxo polo que debe haber un acordo previo entre os equipos acerca da velocidade de transmisión) ou síncrona. Mediante as características eléctricas, mecánicas e funcionais garantímo-la transmisión dos bits, sen importárno-lo que representan no seu conxunto. Neste apartado exporémo-las normas máis utilizadas no ámbito industrial como son RS-232 C, RS-422 e RS-485. Todos estes estándares baséanse nunha transmisión serie asíncrona. 3.1 Interface RS-232C. Este estándar foi orixinalmente definido para a comunicación entre un equipo terminal de datos (DTE, como un ordenador persoal) cun equipo de comunicación de datos (DCE, xeralmente un modem). Non obstante esta interface é moi empregada para a conexión de ordenadores, autómatas programables e outros equipos cando as distancias son curtas. 24

25 Especificacións mecánicas O enlace definido pola norma básica emprega 25 liñas (datos e control) e conectores DB-25. Actualmente existe unha grande diversidade de dispositivos dixitais que dispoñen dunha canle de comunicacións serie RS-232 aínda que certamente utilizan só unha mínima parte dos sinais definidos na norma orixinal. Así por exemplo para os enlaces entre equipos industriais (autómatas, pantallas táctiles e outros equipos) e ordenadores persoais non se empregan tódolos sinais e por iso utilizase un conector de 9 patillas DB-9. Conector DB-9 (vistas frontal e lateral). Especificacións eléctricas O enlace definido pola norma utiliza voltaxes que poden oscilar entre os +15 V para transmitir un 0 lóxico e os -15 V para transmitir un 1 lóxico. A 0 lóxico 1 lóxico Saídas +5 a +15 V -5 a -15 V Entradas +3 a +15 V -3 a -15 V única diferenza entre a definición dos sinais de saída e de entrada é o ancho da rexión de transición. A marxe de transición é de grande utilidade cando os cables pasan por zonas próximas a elementos que xeneran interferencias eléctricas como son os motores, transformadores, equipos de electrónica de potencia e de comunicación. 25

26 Definicións lóxicas das saídas RS-232 Definicións lóxicas das entradas RS

27 Na táboa 3.1 vémo-los sinais empregados por cada unha das 9 patillas. Nº patilla Descrición do sinal 1 CD Detección de portadora. Con este pin o DCE informa o DTE que está a recibir portadora (sinal na liña). 2 RD Recepción de datos. Por este pin recíbense os datos do DCE no formato descrito para a transmisión. 3 TD Transmisión de datos. Este pin emprégase para a transmisión dos datos, se non se emite o pin permanece a nivel alto. Para comezar a transmitir DSR, DTR, RTS Y CTS deben estar activas. 4 DTR Esta patilla indica que o terminal de datos está preparado. É activada polo DTE para indicar que está listo para enviar e recibir datos. Con DTR conéctase e desconecta o DCE da canle. 5 GND Masa de datos. Os niveis empregados nas liñas son sempre referenciados a este sinal de masa (a norma RS-232C baséase en tensións simples e non balanceadas como as normas RS-422 e RS- 485). 6 DSR El terminal de comunicación (DCE) indica ó DTE que está preparado para enviar e recibir datos. 7 RTS Petición de envío. Activada polo DTE para indicar ó DCE que desexa transmitir. Se o DCE pode recibi-los datos debe activar CTS, e cando o Dte non desexe enviar máis datos o DCE desactiva CTS. 8 CTS Listo para enviar. O DCE indica ó DTE que está preparado para recibir datos do DTE, activándose en resposta a RTS, DSR e DTR. 9 RI El DCE indica ó DTE que se está a recibir unha chamada. Existen diversos tipos de conexión dependendo do tipo de equipos conectados a través da interface RS-232. Conexión DTE-DCE. As conexións fanse pin a pin no que se chama cable transparente, empregando conectores macho e femia. Conexión DTE-DTE ( módem nulo ). Para realizar esta conexión é preciso cruza-los sinais de datos e de control. 27

28 Especificacións funcionais Mediante o conector DB-25 a transmisión pode ser síncrona ou asíncrona, pero cos conectores DB-9 a transmisión unicamente pode ser asíncrona que por outra parte é moito máis empregada. Na transmisión asíncrona para cada carácter envíase: 1 bit de inicio. É sempre unha transición de nivel alto a nivel baixo. 7-8 bits de datos. O protocolo debe establecer si se empeza polo de menor ou maior peso. Bits de paridade. Na paridade horizontal engádese un bit ó final para detectar posibles erros nos bits transmitidos. Paridade par. Conta o número de 1 e engade un nivel lóxico de forma que o número de 1 incluído o de paridade sexa par. Paridade impar. Conta o número de 1 e engade un nivel lóxico de forma que o número de 1 incluído o de paridade sexa impar. 1-2 bits de parada. Representados por un 1 lóxico. Como dixemos cando non se está a realizar transmisión a liña permanece a nivel lóxico alto. Tanto no equipo emisor como o receptor deben coincidi-los devanditos parámetros da comunicación. Bit de Bits de Bit de Bit de comezo datos paridade stop O emisor transmite os carácteres, un cada vez, cos seus respectivos bits de start e stop. O receptor coñece que cada bit de start virá seguido dun carácter que debe ser interpretado (isto corresponde ás seguintes capas). O 28

29 bit de stop completa a mensaxe preparando o receptor para unha nova información. Especificacións da interface RS-232 A lonxitude máxima de transmisión é de 15 m. Pódense alcanzar maiores distancias (±100 m) empregando cables apantallados de baixa capacidade, pero como a indico comprometendo á baixa a velocidade de transmisión. As velocidades de transmisión son de 1200, 2400, 4800, 9600 e bps. Pódense alcanzar velocidades de ata bps en tramos curtos. As conexións son punto a punto, non sendo posible comunicar máis de dous equipos. Nota: Nos productos industriais desígnase a miúdo como interface RS-232 un enlace que só dispón de liñas TD, RD e SG, sen sinais control hardware (handshaking) como son RTS-CTS ou ben DTR-CTR, realizándose un control software (XON/XOFF). 3.2 Interface RS-422. De forma análoga ó que acontece co estándar RS-232, o estándar RS-422 non define cáles deben se-los sinais de control nin o protocolo de enlace, o único que define os as características físicas (mecánicas e eléctricas). A interface RS-422 xorde da necesidade dunha comunicación a maior velocidade e a maiores distancias, e polo tanto no que os sinais sexan máis inmunes. Esta boa inmunidade ó ruído electromagnético obtese mediante sinais diferenciais ou balanceados (o nivel lóxico vén dado pola diferenza de tensión entre dúas liñas, de modo que o ruído afecte por igual ós dous cables) transmitidos a través dun par de cables trenzados. 29

30 Sinal Gnd T DA ou T- T DB ou T+ R DA ou R- R DB ou R- Función Pantalla. Masa de protección. Saída invertida de transmisor. Saída non invertida do transmisor. Entrada inversora do receptor. Entrada non inversora do receptor. O enlace RS-422 empregado en comunicacións industriais está formado por 2 pares trenzados (4 fíos), 1 par para enviar (T D) e outro para recibir (R D), permitindo unha comunicación simultánea en ámbolos dous sentidos (fullduplex). A ausencia de liñas de control obriga a que este se realice mediante os propios sinais que se transmiten. Características da interface RS-422 É unha interface moi apropiada para aplicacións industriais debido ó seu alto grao de inmunidade fronte ás perturbacións. A velocidade de transmisión máxima é de 10 Mbit/sg. a unha distancia de 50 m. A distancia de transmisión máxima é de 1200 m. cunha velocidade máxima de 100 kbit/sg. O número de estacións que se pode conectar é de 32, podendo aumentarse no caso de empregar repetidores ou amplificadores de bus. A topoloxía será 1:1 ou 1:N (un maestro e varios escravos). 3.3 Interface RS-485. O enlace RS-485 é unha simplificación do enlace RS-422 que emprega un único par trenzado (tamén se trata dunha comunicación diferencial). O feito de empregar un único par leva consigo que o enlace sexa semidúplex e que se empregue un control de fluxo software (XON-XOFF) que faga conmuta-la liña segundo que o terminal deba transmitir ou recibir datos. Sinal Gnd DÁ ou D- DB ou D+ Función Pantalla. Masa de protección. Entrada/saída invertida do transmisor/receptor. Entrada/saída non invertida do transmisor/receptor. 30

31 As características do enlace en canto a niveis lóxicos, distancias e velocidades de transmisión son similares á interface RS-422 (o igual que este define únicamente as características físicas do enlace). A principal diferenza é que as unidades con interface RS-485 aceptan o que se coñece por posición de escoita, de tri-estado ou de alta impedancia, na cal están inactivas e non cargan a liña. Esta posición de escoita permite utiliza-lo método de acceso ó medio por contenda. Nas comunicacións industriais os distintos equipos conéctanse xeralmente mediante topoloxía bus. Isto fai que deba resolverse o acceso a este para transmitir unha ou outra estación sen que aparezan conflictos por intentos de ocupación simultáneos do bus. No control das comunicacións centralizado (comunicacións 1:1 ou 1 mestre-varios escravos) o control de acceso ó medio non presenta maiores problemas e pode resolverse mediante RS-422 ou RS- 485, non obstante o control descentralizado (varios mestres e escravos) é necesario implementalo mediante RS-485. Importante: Tanto se se emprega a interface RS-422 como o RS-485 é necesario colocar ó principio e final da liña unha impedancia igual á impedancia característica da liña ( 120 Ω con par trenzado apantallado), como xa sabemos, para evitar reflexións e polo tanto perdidas de sinal. 31

32 4. A CAPA DE ENLACE DE DATOS. Na transmisión en serie da información esta convértese nunha secuencia de bits (convertidos nuns niveis eléctricos ou ópticos segundo o medio de transmisión elixido). Para que estes bits teñan sentido, en cada extremo débese acordar un protocolo de enlace de datos. A información que se transmite é transformada en diversos sentidos: Descompoñendo a información en bloques máis pequenos tramas. Empregando unha codificación, a máis habitual é ASCII. Incrementando a información, xa que á mensaxe propiamente dita, haberá que incorporarlle información adicional para levar a cabo a sincronización, a detección e corrección de erros, o control de fluxo e o direccionamento. 4.1 Delimitadores e sincronización. As tramas ou bloques de información deben delimitarse, empregando para iso 2 delimitadores, un de inicio e outro de fin. Estes delimitadores terán un formato acordado polo emisor e o receptor. Un delimitador pode estar formado por un ou varios carácteres (7 ou 8 bits). Frecuentemente emprégase como delimitador de inicio STX (Star of TeXt) e como delimitador de fin ETX (End of TeXt). Desta forma cando o receptor atopa no seu buffer o carácter STX desencadea os mecanismos para a lectura de información e ó le-lo carácter ETX finaliza a lectura. 4.2 Detección de erros. Un erro enténdese como o cambio no valor dun bit. Existen varias técnicas que permiten detectar e mesmo corrixi-los posibles erros que se produciran nos bits transmitidos. Bit adicional de erro. Respecto ó carácter, engádese outro bit adicional, que se denomina bit de paridade que nos permite obter certo grao de detección de erro. Como coa paridade de carácter só se pode detecta-lo erro nun bit, existe unha técnica alternativa denominada de dobre paridade. Con esta técnica, ademais de enviar un bit de paridade, por cada carácter ou byte, envíase un bit de paridade por bloque de carácteres. A detección de máis dun bit de erro detectados polo 32

33 criterio da paridade require de códigos especiais. Entre eles destaca o código Hamming. Código de redundancia cíclica (CRC). Ó recibi-lo receptor unha cadea de bits, realiza a división por un polinomio p(x) se como resultado da división se obtén un resto distinto de cero significa que aconteceu un erro na transmisión. Existen polinomios normalizados, entre eles o CRC- 16 p(x)=x 16 +x 12 +x 5 +1 mediante o cal se poden detectar tódolos erros dun bit e de dous bits e tódolos que afecten a un número impar de bits. Chesckum. Consiste en realiza-la suma de tódolos bytes que compoñen a mensaxe e incorporala a este para ser trasmitida. Así se compara no receptor se a suma realizada de forma local coincide co valor que viaxa na información de erro, incluída na mensaxe, a mensaxe completa é aceptada. Si se detecta un erro pódese solicitar a retransimisión da trama (á trama inclúeselle un número de secuencia da trama) ou reconstruilo erro. 4.3 Control do fluxo. Para posibilita-la transmisión e recepción de información e a súa interpretación é necesario exercer un control sobre a transmisión. O devandito control pode exercerse: Polo hardware, mediante sinais adicionais, distintos dos existentes para a transmisión de datos. A interface RS-232 C implementa este tipo de control mediante as liñas RTS e CTS. Por software, utilizando carácteres extra no fluxo de datos (XON/XOFF), modo no que traballan os interface RS-422 e RS-485. Algúns protocolos empregan o código ASCII 17 para XON e o ASCII 19 para XOFF. O control pode ser máis ou menos sofisticado dependendo de: Se a comunicación é punto a punto (1:1) ou multipunto (enlace entre máis de dúas estacións). Se o control é centralizado ou descentralizado. Control centralizado é aquel no que temos unha estación principal ou mestra e o resto son 33

34 pásivas ou escravas. Neste caso tódalas transferencias son ordenadas pola estación mestra. Un grande número de redes de comunicación industrial están baseadas en configuracións mestre-escravo onde un ou varios mestres envían secuencialmente mensaxes ós escravos, que responden por quenda, a esta secuencia denomínaselle polling. 5. PROTOCOLOS Introducción. O conxunto de normas para establece-la comunicación que se emprega no ámbito industrial xeralmente implementa o nivel físico e o nivel de enlace de datos e recibe o nome de protocolo. Polo tanto as funcións principais dos protocolos son: Especifica-las características mecánicas, electricas e funcionais da comunicación. Descompoñe-lo conxunto de datos que constitúen a información en bloques. Engadir a os devanditos datos información adicional sobre: O control da comunicación e a sincronización. Engádense carácteres que nos permita recoñecer cando se solicita, establece e finaliza a comunicación. A detección e corrección de erros. Engádense carácteres que nos permitan detectar si se produciron erros na transmisión, tal e como comentamos. A numeración dos bloques. Os bloques numéranse segundo a secuencia en que se emiten, por exemplo, por si se produce un erro retransmitir unicamente o bloque no que se produciu o erro. O direccionamento. Engádese a información necesaria para indicar que equipo esta enviando a información e a que equipo vai dirixida. 34

35 5.2 O Protocolo Host Link de Omron. Host Link é o protocolo de Omron máis difundido. A trama ou bloque pode chegar a ter 131 carácteres. Permite conexión 1:1 ou 1:N, nesta última poden conectarse ata 32 equipos mediante interface RS-422 ou RS-485. As tramas poden ser de dous tipos, comando (é unha petición do ordenador ó autómata programable ou viceversa) e resposta (trama que envía un autómata programable tras aceptar un comando). Exemplos de comandos son: Comando Comando RL Lectura da área LR MM Lectura de modelo de PLC RD Lectura da área DM RP Lectura do programa WL Escritura da área LR WP Escritura do programa WD Escritura da área DM SC Escritura de estado KS Forzar a Set (modo program, monitor ou KR Forzar a Reset run) A continuación representamos una trama de comando, en donde cada cuadricula representa un carácter (salvo la representación correspondiente a los datos). Exemplo 1. Escritura nas canles DM1000 e DM1001 do equipo 5 nunha rede Host Link. Os datos a escribir serán 5555 e Comando de 0 5 W D * CR Exemplo 2. Cambio do modo de operación do autómata programable. Seleccionar modo monitor no equipo 3 dunha rede Host Link. 35

36 Comando de 0 3 S C * CR O2 é o valor dun byte no que: Modo Program 10 - Modo Monitor 11 - Modo Run 36

37 COMUNICACIÓNS INDUSTRIAIS NA AULA CONTIDOS PROCEDIMENTAIS María Pilar Rodríguez Casanova Francisco Xavier Castro Pérez, Gustavo Ordóñez Fernández, Juan Pardo Fernández, David Vieites Santos, I.E.S. As Mariñas, Betanzos 37

38 Nº PRÁCTICA: 1 TEMPORIZACIÓN: 3 Horas TITULO: Comunicación 1 PLC - 1 Pantalla. 1- DESCRIPCIÓN: Con esta práctica preténdese que o alumno se familiarice con a configuración máis sinxela que se pode dar nun proceso industrial. Trátase de conectar un sistema de control (PLC, que é o cerebro do sistema) e unha pantalla táctil (PT que é.un interface home máquina). 2- HARDWARE EMPREGADO: - PC - Autómata Programabel (PLC): Omron CJ1M CPU 21 - Pantalla Táctil: Omron NS5 - Cable de conexión: (segundo o esquema 1) 3- SOFTWARE EMPREGADO: - CX Programmer (para o PLC) - CX Designer ( para a pantalla táctil, PT) 38

39 4- ESQUEMAS 4.1 Esquema dos elementos conectados: 4.2- Esquema do cable de comunicación PLC - PT: 39

40 5- PROGRAMA DO AUTÓMATA Abrindo o programa do autómata (CX Programmer) o primeiro que faremos será configurar as comunicacións do autómata. Na Área de trabajo del proyecto, abrimos a ventá de Configuración del PLC. Se clicamos na pestana de Configuración del PLC e ábrese a ventá seguinte: Poñemos a configuración de comunicación estándar (9600, 1, 7, 2, E). En Modo eliximos Host Link. En Número de unidade indicámoslle o número de nodo da PT. En conexión Host Link 1:1 só admite o número de nodo 0. Logo, faise este sinxelo programa e transfírese ao autómata, simplemente para comprobar o estado das comunicacións. 6- PROGRAMA DA PT 40

41 Abrindo o programa da pantalla (CX Designer) o primeiro que faremos será definir o modelo da pantalla para logo definir o entorno có que se vai relacionar esta pantalla. Séguense os seguintes pasos: 6.1 Definir o tipo de pantalla que imos empregar. Picando sobre a pestana Comn Setting chegamos o paso dous. Logo, picando sobre a pestana System. Setting, chegaremos o paso tres. 41

42 6.2- Definir a configuración das comunicacións Comn. Setting. - En Serial Port : defínese o tipo de dispositivo de onde se van recollendo os datos. Neste caso será un autómata programabel. - En Host Name : defínese o porto da PT por onde se reciben os datos. Neste caso será a través do poro serie. - En Protocol : defínese o tipo de comunicación, neste caso Host Link (denominación que lle da Omron á comunicación RS-232). - En Com. Speed :defínese a velocidade da comunicación. Eliximos unha velocidade media. (Lembramos, a máis distancia menos velocidade). 42

43 6.3- Áreas de memoria do PLC que van a xestionar a pantalla System Setting Definir a Memoria do Sistema (System Setting) as seguintes direccións: - En $SB Allocation Address, memoria de bits do sistema que contén 48 funcións predefinidas, as que podemos activar a través da pestana System Memory list. Indicámoslle á pantalla o área da memoria do PLC onde atopar o valor da función predefinida que terá que realizar. - En $SW Allocation Address definimos a memoria de canal de sistema. A memoria de canal de sistema contén 37 canais con funcións predefinidas. 43

44 6.4- Creamos a seguinte pantalla para a PT: Có CX Designer creamos a seguinte pantalla: 6.5- Transferencia do programa a PT: Logo de crear esta pantalla no PC haberá que transferila á PT. Esto faise pulsando o icono: Nota: Haberá que reiniciar a PT. da barra de ferramentas. 7- COMPROBACIÓN DA COMUNICACIÓN. Unha vez feitas as conexións do punto 4, pódese comprobar que, tanto actuando sobre as teclas táctiles como na lectura/escritura de datos da PT, estes datos son transferidos da PT ó PLC e a inversa. 44

45 Nº PRÁCTICA: 2 TEMPORIZACIÓN: 2 Horas TITULO: Comunicación 1 PLC Pantalla (longas distancias) 1- DESCRIPCIÓN: A primeira práctica, de acordo coa norma RS-232, só se pode conectar para distancias de 15 m como máximo. Cando as distancias son longas ou o cable discorre por canalizacións con moito ruído electromagnético, temos que atopar outro medio de conexión. A solución consistirá en saír do conector RS-232 do PLC, converter a RS-422, transportar os datos en RS-422 e, no lugar onde estea a PT, volver a converter de RS-422 a RS-232. NOTA: Na práctica temos comprobado que coa norma RS-232, pódese superar a distancia de 15 m có cable axeitado, e sempre que falemos de lugares de poucas interferencias electromagnéticas. 2- HARDWARE EMPREGADO: - PC - Autómata Programalo (PLC) Omron CJ1M CPU 21 - Pantalla Táctil Omron NS5-2 Westermo MDW-45, (Convertidor de RS-232 a RS-422) - 2 cables de conexión de PLC ou PT a Westermo (segundo o esquema 1) - 1 cable Westertmo Westermo ( segundo o esquema 2) 3- SOFTWARE EMPREGADO: - CX Programmer (para o PLC) - CX Designer ( para a Pantalla Táctil) 45

46 4- ESQUEMAS: 4.1 Esquema dos elementos conectados 46

47 4.2- Esquema do cable de comunicación PLC Westermo e do cable Westermo - PT: 4.3- Esquema do cable de comunicación Westermo - Westermo: 5- PROGRAMA DO AUTÓMATA Para configurar as comunicacións do autómata deixamos a mesma configuración da práctica 1, porque está a recibir a información en RS-232 igual que no caso anterior. Para comprobar o estado das comunicacións empregamos os mesmos programas da práctica anterior. 47

48 6- PROGRAMA DA PANTALLA Séguense os seguintes pasos: 6.1 Definir o tipo de pantalla que imos empregar. Picando sobre a pestana Comm. Setting chegamos o paso dous. Logo, picando sobre a pestana System Setting, chegaremos o paso tres. 48

49 6.2 Configuración das comunicacións Comm. Setting - En Serial Port definimos o elemento físico por onde recibe información a pantalla. - En Host Name definimos o porto da pantalla por onde imos comunicar o PLC. - En Protocol definimos o tipo de comunicación. Neste caso Host Link (que é o protocolo de Omron que utiliza como interface de comunicación RS-232). - En Comn. Speed a velocidade de comunicacións. Esta velocidade ha de coincidir coa definida no PLC. 49

50 6.3 Áreas de memoria do PLC que van xestionar a pantalla System Setting. Eliximos a pestana PT. - En Initial Screen dicimos cal vai a ser a pantalla inicial. 50

51 Eliximos a pestana Initial. - En $SB Allocation Address definimos a memoria de bit de sistema. A memoria de bit do sistema que contén 48 bits con funcións predefinidas. - En $SW Allocation Address definimos a memoria de canal de sistema. A memoria de canal de sistema contén 37 canais con funcións predefinidas. 51

52 6.4- Creamos a seguinte pantalla para a PT: 6.5- Transferencia do programa a PT: Logo de crear esta pantalla no PC haberá que transferila á PT. Esto faise pulsando o icono: Nota: Haberá que reiniciar a PT. da barra de ferramentas. 52

53 7- CONFIGURACIÓN DO WESTERMO 7.1 Velocidade de transmisión. Para configurar a velocidade de transmisión poremos os switches: 1 a ON, 2 a OFF e 3 a ON. Deste xeito configuraremos a velocidade de transmisión a Baudios. 7.2 Formato de datos. A configuración do formato de datos poremos o switch 4 a ON e o 5 a OFF, tendo así un formato de 10 bits. 7.3 Formato do bus. Có switch 6 a OFF establecemos unha comunicación entre os westermos a 4 fíos. 7.4 Formato do control de bus. Có switch 7 a OFF teremos os portos sempre habilitados. 8- COMPROBACIÓN DA COMUNICACIÓN. Unha vez feitas as conexións do punto 4, pódese comprobar que, tanto actuando sobre as teclas táctiles como na lectura/escritura de datos da PT, estes datos son transferidos da PT ó PLC e a inversa. 53

54 Nº PRÁCTICA: 3 TEMPORIZACIÓN 3 Horas TITULO: Comunicación 1 PLC 2 Pantallas 1- DESCRIPCIÓN: Trátase de conectar un sistema de control (PLC) con varios interface home máquina (Pantalla Táctil). Cando queremos conectar mais de unha PT con un só PLC temos que converter o protocolo de comunicación de RS-232 a RS-422 para cada unha das pantallas táctiles. De este xeito podemos intervir desde varias ubicacións das PT sobre o proceso, tanto a nivel de ver información como o envío de ordes ao PLC. Esto o que se denomina Control descentralizado. Esta forma de conexión faise e 2- HARDWARE EMPREGADO: - PC - Autómata programabel: Omron CJ1M CPU 21-2 Pantallas táctiles: Omron NS5 - Cables de conexión. 3- SOFTWARE EMPREGADO: - CX Programmer (para o PLC) - CX Designer ( para a Pantalla Táctil) 54

55 4- ESQUEMAS 4.1- Esquema dos elementos conectados: 4.2- Esquemas dos cables de comunicación Para os cables de comunicación entre PT ou PLC e o Westermo ver o esquema do punto 4.2 da práctica dous. Para os cables que conectan os Westermos entre si ver o esquema do puntos 4.3 da práctica dous. 55

56 5- PROGRAMA DO AUTÓMATA Como sempre, empezamos por definir a comunicación do autómata.. Na Área de trábajo del proyecto, abrimos a ventá de Configuración del PLC. Se clicamos na pestana de Configuración del PLC e se abre a ventá seguinte: 56

57 6- PROGRAMA DA PANTALLA 6.1 Definir o tipo de pantalla que imos empregar. 57

58 6.2 Configuración das comunicacións Comm. Setting para a PT un. - En Serial Port definimos o elemento físico de quen recibe información a pantalla. - En. Host Name definimos o porto da pantalla por onde imos comunicar o PLC. - En Protocol definimos o tipo de comunicación. Neste caso NT Link (1:N). - En Comn. Speed a velocidade de comunicacións. Esta velocidade ha de coincidir coa definida no PLC. 6.3 Configuración das comunicacións Comm. Setting para a PT dous. A configuración será a mesma pero haberá que cambiar o número de nodo. Así, en NT Link(1:N) Unit No por 1. 58

59 6.3 Definir as áreas de memoria do PLC que van a xestionar a pantalla Eliximos a pestana Initial. - En $SB Allocation Address definimos a memoria de bit de sistema. A memoria de bit do sistema que contén 48 bits con funcións predefinidas. - En $SW Allocation Address definimos a memoria de canal de sistema. A memoria de canal de sistema contén 37 canais con funcións predefinidas. 59

60 6.4- Creamos a seguinte pantalla para as dúas PT s: 6.5- Transferencia do programa a PT: Logo de crear esta pantalla no PC haberá que transferila as dúas pantallas táctiles. Esto faise pulsando o icono: Nota: Haberá que reiniciar a PT. da barra de ferramentas. 60

61 7- CONFIGURACIÓN DO WESTERMO 7.1 Velocidade de transmisión. Para configurar a velocidade de transmisión poremos os switches: 1 a ON, 2 a OFF e 3 a ON. Deste xeito configuraremos a velocidade de transmisión a Baudios. 7.2 Formato de datos. A configuración do formato de datos poremos o switch 4 a ON e o 5 a OFF, tendo así un formato de 10 bits. 7.3 Formato do bus. Có switch 6 a OFF establecemos unha comunicación entre os westermos a 4 fíos. 7.4 Formato do control de bus. Có switch 7 a OFF teremos os portos sempre habilitados. 8- COMPROBACIÓN DA COMUNICACIÓN. Unha vez feitas as conexións do punto 4, pódese comprobar que, tanto actuando sobre as teclas táctiles como na lectura/escritura de datos da PT, estes datos son transferidos da PT ó PLC e a inversa.. 61

62 Nº PRÁCTICA: 4 TEMPORIZACIÓN : TITULO: Comunicación 1:1 (PLC:PLC) 1- DESCRIPCIÓN: A configuración 1:1 é un enlace entre dous PLC s na que un fai de mestre (master) e o outro de escravo (slave). A información só se transmite do mestre ó escravo. Para a transmisión de datos resérvanse dez canais, que por defecto están asignados na área CIO HARDWARE EMPREGADO: - PC - Dous autómatas Programables (PLC): Omron CJ1M CPU 21 - Cable de conexión: (segundo o esquema 1) 3- SOFTWARE EMPREGADO: - CX Programmer (para o PLC) 62

63 4- ESQUEMAS 4.1 Esquema dos elementos conectados: 4.2- Esquema do cable de comunicación PLC - PT: 63

64 5- PROGRAMA DO AUTÓMATA Abrindo o programa do autómata (CX Programmer) o primeiro que faremos será configurar as comunicacións do autómata. Na Área de trabajo del proyecto, abrimos a ventá de Configuración del PLC. Se clicamos na pestana de Configuración del PLC e ábrese a ventá seguinte: Poñemos a configuración de comunicación estándar (9600, 1, 7, 2, E). En Modo eliximos Host Link. En Número de unidade indicámoslle o número de nodo da PT. En conexión Host Link 1:1 só admite o número de nodo 0. Logo, faise este sinxelo programa e transfírese ao autómata, simplemente para comprobar o estado das comunicacións. 64

65 6- PROGRAMA DA PT Abrindo o programa da pantalla (CX Designer) o primeiro que faremos será definir o modelo da pantalla para logo definir o entorno có que se vai relacionar esta pantalla. Séguense os seguintes pasos: 6.1 Definir o tipo de pantalla que imos empregar. Picando sobre a pestana Comn Setting chegamos o paso dous. Logo, picando sobre a pestana System. Setting, chegaremos o paso tres. 65

66 6.2- Definir a configuración das comunicacións Comn. Setting. - En Serial Port : defínese o tipo de dispositivo de onde se van recollendo os datos. Neste caso será un autómata programabel. - En Host Name : defínese o porto da PT por onde se reciben os datos. Neste caso será a través do poro serie. - En Protocol : defínese o tipo de comunicación, neste caso Host Link (denominación que lle da Omron á comunicación RS-232). - En Com. Speed :defínese a velocidade da comunicación. Eliximos unha velocidade media. (Lembramos, a máis distancia menos velocidade). 66

67 6.3- Áreas de memoria do PLC que van a xestionar a pantalla System Setting Definir a Memoria do Sistema (System Setting) as seguintes direccións: - En $SB Allocation Address, memoria de bits do sistema que contén 48 funcións predefinidas, as que podemos activar a través da pestana System Memory list. Indicámoslle á pantalla o área da memoria do PLC onde atopar o valor da función predefinida que terá que realizar. - En $SW Allocation Address definimos a memoria de canal de sistema. A memoria de canal de sistema contén 37 canais con funcións predefinidas. 67

68 6.4- Creamos a seguinte pantalla para a PT: Có CX Designer creamos a seguinte pantalla: 6.5- Transferencia do programa a PT: Logo de crear esta pantalla no PC haberá que transferila á PT. Esto faise pulsando o icono: Nota: Haberá que reiniciar a PT. da barra de ferramentas. 7- COMPROBACIÓN DA COMUNICACIÓN. Unha vez feitas as conexións do punto 4, pódese comprobar que, tanto actuando sobre as teclas táctiles como na lectura/escritura de datos da PT, estes datos son transferidos da PT ó PLC e a inversa. 68

69 Nº PRÁCTICA: 5 TEMPORIZACIÓN: 5 Horas TITULO: Comunicación 1:1 (PLC:PLC) con Pantalla Táctil 1- DESCRIPCIÓN: Nesta práctica trátase de conectar dous autómatas en enlace 1:1 con unha pantalla táctil conectada a un deles. Neste tipo de conexión caben dúas posibilidades: - Conectar a pantalla no escravo. - Conectar a pantalla no. mestre Para a transmisión de datos resérvanse dez canais, que por defecto están asignados na área CIO HARDWARE EMPREGADO: - PC - Dous autómatas Programables (PLC): Omron CJ1M CPU 21 - Unha pantalla táctil - 2 cables de conexión: (segundo o esquema 1). Un para conectar os autómatas e outro para conectar a pantalla co autómata 3- SOFTWARE EMPREGADO: - CX Programmer (para o PLC) - CX Designer ( para a Pantalla Táctil) 69

70 4- ESQUEMAS 4.1- Coa pantalla no escravo Cando conectamos a pantalla no escravo podemos ler os datos tanto do escravo como do mestre, sen embargo, só podemos escribir no escravo Esquema dos elementos conectados: 70

71 4.2- Esquema coa pantalla no mestre Cando conectamos a pantalla o mestre podemos escribir os datos tanto no escravo como no mestre, pero só podemos ler do mestre. 71

72 4.3- Esquema do cable de comunicación tanto pos autómatas, como, da pantalla co autómata. 72

73 5- PROGRAMA DOS AUTÓMATAS Abrindo o programa do autómata (CX Programmer) o primeiro que faremos será definir os autómatas que imos empregar. Dende o CX Programmer podemos xestionar os programas dos dous autómatas a través da árbore de Área de Trabajo del Proyecto. 73

74 De seguido temos que definir os portos de cada un dos PLC s. Pinchando na pestana configuración do mestre ábrese a seguinte xanela. Aquí temos que configurar a velocidade de transmisión en Configuración de Comunicaciones. Modo en este caso poremos que este é o mestre. En Canais de Vinculo poremos os canais que van a compartir, escollendo os dez canais para a transferencia de datos do mestre ao escravo. Cando pinchamos na pestana de configuración do escravo ábrese a seguinte ventá 74

75 Igual que fixemos cando configuramos o mestre temos que seleccionar a Configuración de Comunicaciones, e o Modo. O número de canais xa os colle por defecto. Para poder comunicar a pantalla con calquera dos autómatas temos que configurar o porto de periféricos, dado que é o que nos queda libre. Neste caso imos utilizar un conexión Host Link a 9600 baudios, como velocidade de transmisión. Na seguinte figura podemos ver a configuración deste porto. Unha vez feitas as configuracións de comunicación faremos os seguintes programas para cada un dos autómatas: 75