Informe del Mes de Octubre

 FLEXRAY

Introducción:

FlexRay es un nuevo protocolo de comunicaciones para buses de datos en el automóvil desarrollado por el consorcio FlexRay entre 2000 y 2009. Se considera un protocolo de comunicación más avanzado que el CAN y el MOST en lo relativo al precio y a las prestaciones. DESARROLLO:
Flexray es un protocolo soportado por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG entre otros, Flexray implementa una arquitectura con tiempos de respuesta conocidos, utilizando el esquema de acceso multiple por división en el tiempo TMDA Time Division Múltiple Access, ademas soporta hasta una velocidad maxima de hasta 10Mbps, con los que se pueden enviar y recibir mensajes practicamente en tiempo real, respecto a las aplicaciones automotrices.

Índice:

1. Objetivo

2. Desarrollo 

3. Topologías de red

4. Características de flexray

5. Parametros

6. Protocolo de transmisión 

7. Diferencias entre CAN y FLEXRAY

8. Adaptación a un nodo

9. Resumen

10. Mapa Mental 

11. Referencias 

Objetivo:

Este informe se hace con la finalidad de conocer el protocolo de flexray, conociendo su metodo de acceso al medio y las partes que la conforman a nivel software y hardware, tambien se daran a conocer las diferencias que tiene con el sistema CAN.

Desarrollo:

Un nodo Flexray está formado esencialmente por un microcontrolador, un periférico llamado Communication Controller, 2 transceivers y una fuente de alimentación. El micro-controlador es el propio de la ECU, el cual seguramente realiza otras funciones externas propias de la ECU y que cada cierto tiempo envía y recibe una trama de información al bus Flexray. Para ello se comunica con el Communication Controller (CC), que no es más que un periférico hardware que gestiona en todo momento el protocolo. Es decir, el microcontrolador no se encarga de la pila del protocolo, si no que lo gestiona todo el CC. Así pues, el CC se comunica a su vez con los transceivers que se encargan de transformar los datos lógicos a niveles eléctricos de Bus. Flexray dispone de 2 canales de comunicación, lo que requiere un transceiver para cada canal. Entre los diferentes bloques mencionados existen líneas optativas de señalización para determinadas situaciones. Esto será explicado más adelante con más detalle.

Topologías de red.

Flexray permite un amplio abanico de topologías de red. El hecho de tener 2 canales independientes aporta además otro grado de libertad, pudiendo hacer para cada canal una configuración de nodos diferente.
En el caso que conectemos más nodos podemos hacerlo de manera pasiva o de manera activa. 
La interconexión básica entre dos nodos responde al siguiente esquema: 

Topología de bus:

Es la topología más básica y una de las más usadas. Se puede apreciar como es posible que un nodo se conecte a los dos canales (por ejemplo en el caso que este nodo representara una función crítica del sistema) mientras que otros nodos se conectan a uno de los dos canales. Las limitaciones más importantes a tener en cuenta en esta topología son: Longitud del bus 24m. Número máximo de nodos conectados al bus mediante stubs 22 mínima distancia entre stubs 15 cm.

Topología de estrella:

La cual tiene las mismas limitaciones que el anterior. Eso sí se limita el uso de la Passive Star a un máximo de 1 ‘splice’ (empalme). La idea de la Passive Star es que todos los nodos se unen en un solo punto.

 Topologías con Active Stars:

 Estas topologías hacen uso del elemento repetidor Active Star. Este elemento de bus es capaz de desacoplar eléctricamente las diferentes ramas a las cual está conectado, además de regenerar la señal aunque por otro lado introduce retardos. Se les puede dotar de cierta inteligencia consiguiendo un ruteado del mensaje, todo y que esto acumularía aún más retardo. También pueden desconectar una rama de la red si detectan un mal funcionamiento. Las limitaciones en este caso son: Distancia máxima de un nodo al Active Star 24m Longitud máxima entre dos AS 24m Número máximo de AS en cascada 2 

Topologías híbridas:

Es posible crear una red a base de la unión de topologías básicas, todo y que no es muy recomendable ya que son topologías no estándar y poco probadas. En estos casos, las limitaciones son una mezcla de las topologías básicas que entrañe. La gran ventaja de estas topologías es su versatilidad. 

Características de Flexray:
Sus características más destacadas son:
Una alta transmisión de datos (10 megabits por segundo)
Un comportamiento estimulado por factores temporales
Redundancia, seguridad y tolerancia de errores

Las especificaciones de éste protocolo están siendo actualmente revisadas. El primer vehículo del mercado que contaba con ésta tecnología fue el BMW X5, lanzado al mercado en Enero de 2007. Este vehículo se basa en ésta tecnología para comunicar los sensores en los amortiguadores con una centralita electrónica central que sirve como reguladora. El objetivo de este sistema es una respuesta rápida a las asperezas de la carretera para lograr un conducción lo más suave posible. Se espera el uso de esta tecnología a gran escala en el 2008. La versión actual es la 3.0 (2009).

Parametros de Cableado:

PARÁMETROS DE CONECTORES:

Flexray usa una partición del tiempo entre los diferentes nodos. Es decir, si el ciclo dura 4 segundos y hay 4 nodos, cada nodo disfrutará para sí solo de un segundo para transmitir cada 4 segundos. 

Protocolo de transmisión:

 Flexray es en realidad un protocolo mixto, pues dispone en su tiempo de ciclo de un segmento determinístico y otro orientado a eventos. Todo esto es configurable y aporta flexibilidad al protocolo. Por otro lado, estas funciones y el control del tiempo y sincronización de los nodos hacen de Flexray un protocolo más complicado y al cual se le atribuyen más funciones al CC (Communication Controller). Otro aspecto es que Flexray multiplica por 10 la tasa de transmisión máxima del CAN. 

Diferencias entre can y flexray:

Para dotar a un nodo de la tecnología Flexray necesitaremos: 

• 1. Un microcontrolador encargado de la gestión de la aplicación de alto nivel. Seguramente se encargará de otras funciones propias de la ECU (sensores, actuadores...) 
• Un Controlador Flexray (Communication Controller o CC). En un futuro la mayoría de nodos lo llevarán integrado en el microcontrolador. Nosotros haremos el diseño considerándolo externo para aportar más información. 
• Dos transceivers (o Bus Drivers). Necesitaremos un transceiver para cada Canal. 
• Un regulador de voltaje. Podrían haber soluciones de diseño con varios reguladores, nosotros partiremos de una situación general con un solo regulador. 
• Un oscilador para el microcontrolador y otro para el Communication controller. 
• Conectores y cables para el bus. 
• Resistencias, condensadores, diodos... 

El microcontrolador:

El microcontrolador de la ECU no es vinculante a Flexray. Dependiendo de las prestaciones y requerimientos de la ECU se escogerá uno u otro, pero sí que hay aspectos a tener en cuenta. Por ejemplo, si partimos de que tenemos el CC fuera del microcontrolador, tendremos que comunicarnos con él. Normalmente los CC externos ofrecen varias maneras de comunicarse con ellos como son el SPI o el bus paralelo. Así pues habrá que escoger un microcontrolador que ofrezca al menos una de estas opciones. También hay que tener en cuenta que nos puede interesar tener varios puertos de interrupción ya que los CC suelen ofrecer unas 4 líneas de interrupción para agilizar la comunicación con el microcontrolador. 
Dependiendo de la aplicación de alto nivel que desarrolle la ECU podría servir desde uno de 8 bits sencillo como el MC9S08DZ60 de Freescale (40Mhz, 64 pines, 60k FLASH) hasta uno potente como el MB91F467DA de Fujitsu (96Mhz, 208 pines,1Mb Flash)

 El Communication Controller (CC):

El Communication Controller puede estar integrado en el microcontrolador o no. Nosotros estudiaremos el caso en que no lo está. Como controladores externos existen varias opciones en el mercado pero todas con un encapsulado similar y basadas en la misma IP E-RAY de Bosch. Los fabricantes más evolucionados en este aspecto son Freescale y Fujitsu, aunque recientemente se han unido Infineon y Nec. Las 4 opciones son muy parecidas y nosotros tomaremos como referencia el MB88121B de Fujitsu por considerar que es el más completo. 

El transceiver:

En Flexray son necesarios 2 transceivers, uno por Canal. A día de hoy, el fabricante mejor posicionado en este ámbito es NXP (Phillips) con su TJA1080. Ha sido el pionero, y en breve sacará una versión con mejoras en el silicio. Otros fabricantes en el mercado o próximos al mercado son Austriamicrosystems y Infineon. Nos vamos a fijar en el TJA1080 de NXP por ser el más común, aunque en general todos tienen el mismo comportamiento. 

Estados del transceiver :
Los estados en los que puede estar el transceiver son Normal mode, Receiveonly mode, Standby mode, go-to-sleep mode y sleep mode.

Al alimentarse, el transceiver entrará por defecto en el Stanby Mode. 

A partir de aquí, según las indicaciones del microcontrolador por vía de los pines STBN y EN cambiará o no el estado.

 • Normal mode: En modo normal, el transceiver puede transmitir y recibir del bus Flexray y comunicarse con el controlador. 

• Receive-only mode: En este modo, el transceiver sólo puede recibir símbolos del bus. 

• Standby mode: Es un modo de ahorro de energía. Ni transmite ni recibe aunque mantiene activo el receptor de baja energía para detectar posibles símbolos Wake-up. En este modo, si no hay un flag de wake activado (que significa que no hay orden de levantar el nodo) deja el pin INH2 flotando, lo que nos podría servir para deshabilitar un regulador de voltaje, por ejemplo. El pin INH1 sigue en HIGH. 

• Go-to-sleep mode: Estado transición hacia Sleep mode. 

• Sleep mode: Es un modo de ahorro de energía. En este estado tanto el pin INH1 como el INH2 están flotando. Así pues, podríamos inhibir dos reguladores de voltaje. Podemos volver a activar el transceiver ya que en todo momento disponemos de la tensión de batería y de VIO, que nos permiten detectar un flanco positivo en el pin STBN y Cambiar de modo del transceiver, activando de nuevo los reguladores de voltaje.

 Regulador de voltaje:

 Este bloque no es exclusivo de Flexray pero sí que nos puede interesar un cierto rango de reguladores dentro del amplio abanico que hay en el mercado. Flexray tiene destinado su uso principal en el sector de la automoción. Si vamos a diseñar una ECU para este sector necesitaremos un regulador de voltaje de automoción. En consecuencia, que admita una tensión de entrada de 12V capaz de gestionar los transitorios propios de la automoción, que disponga de watchdog, de enable y wake. 

Osciladores:

El CC necesita un oscilador de una tolerancia máxima de 1500ppm. Esto es debido a la importancia de la sincronización en la red Flexray.

Conectores y cables:

Los conectores para el bus Flexray no son un factor crítico, y igual que pasa con CAN interesa que sean de bajo coste, para no incrementar el precio de la ECU. Existen en el mercado un amplio abanico de conectores de diferentes fabricantes como MOLEX, JST, FCI... Los dos parámetros más importantes serían una baja resistencia de contacto (50mΩ) y una impedancia de conector entre 70 y 200Ω. Los cables tienen dos parámetros importantes que han de cumplir. Por un lado, la impedancia en modo diferencial a 10Mhz debe de estar entre 80 y 110 Ω y por otro tienen que tener un retardo máximo de 10ns/m. 

Resumen:

En la actualidad se cuenta con una gran variedad de sistemas de comunicaciones automotrices, de los cueles son el CAN y el LIN, ante esta necesidad se ha desarrollado el sistema de transmición flexray.
Flexray es un protocolo que surgio por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG.
Un hecho importante a considerar es que está prohibido intentar despertar los dos canales a la vez, puesto que en caso que hubiera un nodo fallando podría perturbar los dos canales y impedir la comunicación Flexray. 
El protocolo de flexray esta diseñado para trabajar a 10Mbps. por lo que el tiempo nominal del bit minimo es de 100ns.

Referencias:

• http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/3.%20Migrando%20de%20CAN%20a%20Flexray.pdf?sequence=5&isAllowed=y
• http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/2.%20El%20protocolo%20Flexray.pdf?sequence=4&isAllowed=y
• https://autolandmexico.wordpress.com/2011/03/17/que-es-flexray/

 

Dibujo del Mes de Octubre

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Informe del mes de Septiembre

CAN-BUS

Objetivo

Este informe se hace con la finalidad de dar a conocer la red can-bus, con este informe podremos saber como fue la necesidad de encontrar o aplicar esta red, su funcionalidad, sus ventajas, su modo de transmisión de datos y su velocidad, sus protocolos de funcionalidad etc.

Con esto nos ayudara a conocer una nueva red util que nos ayudara a nuestro desarrollo profesional.

Indice

1.- Introducción

2.- Funcionamiento

3.- Características

4.- Velocidades de Transmisión

5.- Cables de Transmisión

6.- Componentes del CAN-BUS

7.- Protocolo de Comunicaciones CAN

8.- Ciclo de Transmisión de Datos

9.- Detección de Errores

10.- Topología

11.- Conclusión 

12.- Mapa Mental

13.- Referencias

1.-Introducción

El CAN-Bus de datos, es una solución de esa índole. Ha sido desarrollado especialmente para el uso en automóviles.

CAN significa Controller Area Network (red de área de controlador) y significa, que las unidades de control están interconectadas e intercambian datos entre sí.

2.-Funcionamiento

La transmisión de datos a través del CAN-Bus funciona de un modo parecido al de una conferencia telefónica. Una unidad de control modula sus datos, introduciéndolos en la red, mientras que los demás coescuchan estos datos. Para ciertos abonados resultan interesantes estos datos, en virtud de lo cual los utilizan. A otras unidades de control pueden no interesarles esos datos específicos. 

3.-Características

•  La comunicación está basada en mensajes y no en direcciones.
• Un mensaje es diferenciado por el campo llamado identificador, que no indica el destino del mensaje, pero sí describe el contenido del mismo.
•  No hay un sistema de direccionamiento de los nodos en el sentido convencional. Los mensajes se envían según su prioridad.
• La prioridad entre los mensajes la define el identificador. Se trata de una prioridad para el acceso al bus.
• Es un sistema multimaestro. Cuando el bus está libre, cualquier nodo puede empezar la transmisión de un mensaje, y el mensaje con mayor prioridad gana la arbitración del bus.
•  Todos los nodos CAN son capaces de transmitir y recibir datos y varios pueden acceder al bus de datos simultáneamente.
• Un nodo emisor envía el mensaje a todos los nodos de la red, cada nodo, según el identificador del mensaje, lo filtra y decide si debe procesarlo inmediatamente o descartarlo. Como consecuencia el sistema se convierte en multicast en el cual un mensaje puede estar dirigido a varios nodos al mismo tiempo.

Sus Ventajas:

• El fallo de un ordenador no afecta.
• Menor coste de cableado.
• Fácilmente ampliable.

Sus Desventajas:

• Una avería en el cable provoca la caída de la red
• Varios comunicadores no pueden enviar información al mismo tiempo (Congestión de datos)
• Menor aprovechamiento por riesgo de colisión.

4.-Velocidades de Transmisión

En el caso del sistema CAN Propulsión (Tracción), es de 500 kilobits por segundo. De esta manera,

Se garantiza una rápida transmisión de datos en los sistemas cruciales en materia de seguridad.

En la puerta de enlace, las señales se transforman de manera que permitan el acceso y la lectura a todas las unidades de control a través de las líneas de bus CAN.

5.-Cables de Transmisión

Los cables que comunican al CAN-BUS generalmente están entrelazados y en ellos podemos encontrar elCAN-HIGH (alta) y el CAN-LOW (baja).

Una longitud de trenzado correcta permite evitar los siguientes efectos secundarios:

-   Diafonía  (entre dos circuitos existe diafonía cuando parte de las señales presentes en uno de ellos, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbador).
-   Autoinducción
-   Reflexiones de señal al final del bus.

6.-Componentes del CAN-BUS

Consta de un controlador, un transceptor, dos elementos finales del bus y dos cables para la transmisión de datos. Con excepción de los cables del bus, todos los componentes están alojados en las unidades de control.

En el funcionamiento conocido de las unidades de control no se ha modificado nada.

Controlador CAN:

Recibe del microprocesador, en la unidad de control, los datos que han de ser transmitidos. Los acondiciona y los pasa al transceptor CAN. Asimismo recibe los datos procedentes del transceptor CAN, los acondiciona asimismo y los pasa al microprocesador en la unidad de control.

Transceptor CAN:

(Transmisor-receptor) Transforma los datos del controlador CAN en señales eléctricas y transmite éstas sobre los cables del CAN-Bus. Asimismo recibe los datos y los transforma para el controlador CAN.

Elemento final del bus de datos (Terminadores):

Es una resistencia (Casi siempre de 120Ω, aunque las resistencias de terminación no necesariamente son de aprox. 120 Ω, depende de la topología específica del ramal de cables). Evita que los datos transmitidos sean devueltos en forma de eco de los extremos de los cables y que se falsifiquen los datos.

Cables del bus de datos:

 Funcionan de forma bidireccional y sirven para la transmisión de los datos. Se denominan con las designaciones CAN-High (señales de nivel lógico alto) y CAN-Low (señales de nivel lógico bajo).

7.-Protocolo de Comunicaciones CAN

CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación. El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECUs, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps. De todas las características eléctricas que define la capa física, es importante conocer los denominados niveles lógicos del bus. Al tratarse de un bus diferencial, éste está formado por dos señales y la diferencia que existe entre estas dos señales determinan el estado del bus. Por tanto, el CAN dispone de dos niveles lógicos. Normalmente en los sistemas digitales de dos niveles se conocen estos dos estados por nivel alto y nivel bajo, sin embargo en este caso se denominan nivel dominante y nivel recesivo:

      Dominante. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 2 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H tenga 3,5 V y CAN_L sea de 1,5 V (nominales). De hecho, si el voltaje de la línea CAN_H es al menos 0,9 V mayor que CAN_L, entonces ya se detectará la condición de bit dominante.

      Recesivo. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 0 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H y CAN_L tengan 2,5 V (nominales). Aunque realmente el bus detectará una condición de recesivo si el voltaje de la línea CAN_H no es más alto que el voltaje de la línea CAN_L más 0,5 V. 

8.-Ciclo de Transmisión de Datos

Al trabajar con el CAN-BUS no se define el destinatario de los datos. Se transmiten  a bordo del bus y generalmente los recibe y analizan todos los abonados.

- La unidad de control provee los datos al controlador CAN, para su transmisión.

- El transceptor CAN recibe los datos del controlador CAN, los transforma

en señales eléctricas y los transmite.

- Todas las demás unidades de control que están interconectadas a través del CAN-Bus

 se transforman en receptores.

- Las unidades de control revisan si necesitan los datos recibidos para la ejecución de

 sus funciones o si no los necesitan.

- Si se trata de daos importantes, la unidad de control en cuestión los adopta y procesa; Si no son importantes, los desprecia.

9.-Detección de Errores

Son generadas por cualquier nodo que detecte un error definido. Es una trama de dos campos, por un lado el Flag de error y por otro el delimitador. Éste último consiste en 8 bits recesivos consecutivos que le permite a los nodos iniciar limpiamente la transmisión.
 El formato de esta trama es el siguiente: 

La condición o indicador de error será distinto según el estado o flag de error del nodo que detecte el error. Existen dos estados o flags de error de nodo: "Activo" y "Pasivo". 

El Activo consiste en seis bits dominantes consecutivos y el Pasivo consiste en seis bits recesivos consecutivos, a no ser que estén sobrescritos por otros bits dominantes de otros nodos. Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador o Condición de error activo" que consiste, como ya se ha comentado antes, en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos y continuos. 

Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador o Condición de error pasivo" seguido, de nuevo, por el campo delimitador de error. El indicador de error de tipo pasivo consiste en 6 bits recesivos seguidos y, por tanto, la trama de error para un nodo pasivo es una secuencia de 14 bits recesivos (6 del flag más 8 del delimitador). De aquí se deduce que la transmisión de una trama de error de tipo pasivo no afectará a ningún nodo en la red, excepto cuando el error es detectado por el propio nodo que está transmitiendo. 

10.-Topología

Por topología se entiende, en general, el tipo de interconexión. Por topología física se entiende la disposición de los nodos de la red  y las conexiones. La topología lógica se refiere al flujo de datos entre los aparatos.

El Can-Bus como su nombre lo dice ocupa una topología en Bus.

                                   

11.-Conclusión

El CANBUS es de suma importancia en la red de comunicación de las unidades de control, en este informe resalte lo mas importante de este tipo de comunicación, este esta disponible en los automóviles Volkswagen y Audi.

Pudimos resaltar su topología, su direccionamiento, sus velocidades, sus componentes y como envía y recibe información.

12.- Mapa Mental

13.- Referencias

• http://api.ning.com/files/MXZLZ1wc*WJrOi9Hb2Qbgl6M75c6Ftff39vufF8*Oo-21INeBl51XhYb*7kA0EyeXAVrET5HCl3Of6ZIbw9P1xLw55R76nsa/CANBUSIntroduccinalossistemasdecomunicacindelvehculo.pdf
• http://ocw.um.es/ingenierias/sistemas-embebidos/material-de-clase-1/ssee-da-t03-02.pdf

Informe del Mes de Agosto

Indice

1.- Interbus(Definición)

2.- Ventajas

3.- Topología

4.- Control de Acceso al Medio

5.- Medios Físicos y Distancias

6.- Datos de Interbus

7.- Protocolos de Comunicación

8.-Transmisión

9.- Identificación de Dispositivos o Participantes

10.- Velocidades de Transmisión

11.- Software de Administración

12.- Provisión de Datos de Funcionamiento

13.-Monitoreo del Sitema

14.-Proceso de Pre-Procesamiento de Datos

15.- Conclusión

1.-Interbus

El sistema abierto de bus de campo INTERBUS conecta toda la periferia de procesos con todos los mandos convencionales. A través del cable bus serial se conectan en red los sensores y actuadores, se controlan máquinas y partes de instalaciones y se enlaza con sistemas jerárquicamente superiores. Para la implementación de interfaces esclavo-maestro INTERBUS

2.-Sus ventajas:

• Instalación y puesta en marcha simples mediante configuración automática de todos los participantes en el circuito
• Aumento de la disponibilidad de la instalación gracias a un diagnóstico de fallos de gran precisión y comprensible
• Transmisión de datos fiable gracias a su estructura física
• Ahorro en espacio: chips de protocolo de mínimo tamaño en la tecnología de bus de campo
• Alta seguridad en CEM por su transmisión estable de datos

3.-Topología

En términos de la topología, INTERBUS es un sistema de anillo, es decir, todos los dispositivos están integrados activamente en un camino de transmisión cerrado. Cada dispositivo amplifica la señal entrante y lo envía en, lo que permite tasas de transmisión más altas en distancias más largas. A diferencia de otros sistemas de anillos, los datos a plazo y líneas de retorno en el sistema INTERBUS se llevaron a todos los dispositivos a través de un solo cable. Esto significa que la apariencia física general del sistema es un "abierto" estructura de árbol. Una línea principal sale del maestro del bus y se puede utilizar para formar subredes sin costura hasta 16 niveles de profundidad.

El sistema maestro / esclavo INTERBUS permite la conexión de hasta 512 dispositivos, a través de 16 niveles de redes. El anillo se cierra automáticamente por el último dispositivo. Flexibilidad Segmentación

4.-Control de Acceso al Medio

El control de acceso al medio se encuentra dentro del mecanismo TDMA (Time Division Multiple Access), eliminando así la posibilidad de colisiones. Cada dispositivo tiene reservado un slot de tiempo adecuado para su función dentro del sistema. El tiempo de ciclo es la suma de los tiempos asignados a cada dispositivo. Pueden definirse slots adicionales para la transmisión de bloques de datos en modo conexión. De esta forma pueden enviarse grandes bloques de datos a través de interbus, sin alterar el tiempo de ciclo para los datos de proceso. Otra ventaja importante que incorpora este tipo de control de acceso al medio, es que todos los elementos insertan sus datos en el bus simultáneamente lo que garantiza que las mediciones en las que se basan los bucles de control, fueron realizadas simultáneamente.

Esto es vital, ya elegida una topología hay que definir como accederá cada nodo a la red. El objetivo es reducir las colisiones entre los paquetes de datos y reducir el tiempo que tarda un nodo en ganar el acceso al medio y comenzar a transmitir el paquete, hay que maximizar la eficiencia de la red y reducir el retardo de acceso al medio. El direccionamiento de los nodos es otro de los aspectos claves. En una red de control , la información puede ser originada y/o recibida por cualquier nodo, la forma de direccionamiento afectará de forma importante a la eficiencia y a la fiabilidad global de la red.

5.-Medios Físicos y Distancias

As-i es un bus de campo desarrollado inicialmente por Siemens, para la interconexión de actuadores y sensores binarios. Actualmente está recogido por el estándar IEC TG 17B.

A nivel físico, la red puede adoptar cualquier tipo de topología: estructura en bus, en árbol, en estrella o en anillo. Permite la interconexión de un máximo de 31 esclavos. Como medio físico de transmisión, emplea un único cable que permite tanto la transmisión de datos  como la alimentación de los dispositivos conectados a la red. La incorporación o eliminación de elementos de la red no requiere la modificación del cable.

El cable consta de dos hilos sin apantallamiento. Para lograr inmunidad al ruido, la transmisión se hace basándose en una codificación Manchester. La señal con la codificación Manchester se traduce en pulsos de corriente, que producen pulsos positivos y negativos en la tensión de alimentación, que indican las transiciones en la señal. A partir de la detección de dichas transiciones se reconstruye la secuencia de bits transmitida.

Cada esclavo dispone de hasta 4 entradas/salidas, lo que hace que la red pueda controlar hasta 124 E/S digitales. La comunicación sigue un esquema maestro-esclavo, en el cual el maestro interroga a las estaciones enviándoles mensajes (llamados telegramas) de 14 bits y el esclavo responde con un mensaje de 7 bits. La duración de cada ciclo pregunta- respuesta es de 150 microsegundos. En cada ciclo de comunicación se deben consultar todos los esclavos, añadiendo dos ciclos extras para operaciones de administración del bus (detección de fallos). El resultado es un tiempo máximo de 5 milisegundos.

6.-Datos de Interbus

4096 S puntos / I, máximo • Longitud de bus: 400 m entre dos dispositivos de bus remoto, longitud total: 13 km.

Típico campos de aplicación: sensor generales / aplicaciones de actuadores, la máquina y el sistema de producción, INF ingeniería de procesos

Datos técnicos para INTERBUS Loop:
Por lo menos 20 cm entre 2 dispositivos, 20 m máxima entre 2 dispositivos, 200 m expansión total • 1.8 A Corriente (puede ser expandido en PWR IN) • 63 dispositivos.

19,2 V a 30 V.

Potencia y comunicaciones en un solo cable.

7.-Protocolos de Comunicación

El INTERBUS-S fue estandarizado en 1987 como un sistema de bus de campo abierto por Phoenix Contact y como un bus de campo para el nivel de sensores/actuadores en el DIN19258.  Es importante diferenciar entre el bus remoto (12,8Km.), el bus de instalación remoto (50m.) basado en las especificaciones RS485 y el bus periférico con niveles TTL(10m.). La distancia máxima entre dos terminales de bus adyacentes es de 400m. Cada usuario es conectado al anillo y su dirección es determinada por sus posiciones físicas.

El protocolo de transmisión de interbus se estructura en tres capas que se corresponden con capas del modelo OSI. 

La capa 1 es la capa física. Especifica aspectos como la velocidad, modos de codificación de la señal física, etc.

La capa 2 se corresponde con la capa de enlace. Esta garantiza la integridad de los datos, por una parte los datos correspondientes a procesos cíclicos y por otra datos que aparecen asíncronamente. La capa de enlace es determinista, es decir, garantiza un tiempo máximo para el transporte de datos entre dispositivos. 

La tercera de las capas de interbus corresponde a la capa de aplicación. 

En el maestro se ejecuta de forma cíclica un programa que actualiza continuamente los datos correspondientes a los distintos procesos conectados a la red y los deja accesibles para el sistema de control, de modo que por ejemplo un PLC puede acceder a ellos de forma sencilla mediante instrucciones de entrada/salida. 

8.-Transmisión

En los sistemas de bus, se hace una distinción entre los distintos métodos de acceso y métodos de transmisión físicos utilizados. Además de los sistemas de bus comúnmente utilizados en la electrónica y la tecnología informática, los dos sistemas se ilustran a continuación desempeñan un papel clave en la tecnología de automatización.

Maestro / Esclavo Estructura

INTERBUS es el único sistema de bus que trabaja según el método de suma marco que utiliza sólo una trama de protocolo para los mensajes de todos los dispositivos. En este método de acceso maestro / esclavo, el maestro del bus actúa como el acoplamiento al control superior o el sistema de buses. El método proporciona un alto nivel de eficiencia en la transmisión de datos y permite que los datos se envían y se reciben de forma simultánea.

9.-Identificación de Dispositivos o Participantes

Un dispositivo INTERBUS contiene tres registros que son conectados en paralelo. 

E / S de datos es transferido mediante el registro de datos. El tipo de dispositivo INTERBUS se define en el registro de identificación. Esto permite al  maestro del bus  identificar los dispositivos y la topología de bus, así como llevar a cabo el direccionamiento. Los datos se guardan utilizando el CRC16 registro (redundancia cíclica cheque), donde la transmisión de datos correcto está chequeado.

se pueden distinguir 3 tipos de direccionamientos:

1. Unicast: El paquete es enviado a un unico nodo de destino.

2. Multicast: El paquete es enviado a un grupo de datos simultáneamente.

           

3. Broadcast: El paquete de datos es enviado a todos los nodos de la red simultáneamente.

Transmisión PCP

Para transmitir datos de parámetros de forma simultánea, así como los datos de proceso críticos en el tiempo, el formato de datos debe ser ampliado por un cierto intervalo de tiempo. En varios ciclos consecutivos, una parte diferente de los datos se inserta en la ranura de tiempo proporcionado para los dispositivos.. El software de PCP (Protocolo de Comunicación Periféricos) realiza esta tarea. Inserta una parte del telegrama en cada ciclo INTERBUS y recombina, en su destino. La eficiencia de canales de parámetros de los diferentes métodos de transmisión se activan en caso necesario y no afectan a la transferencia de datos I / O.  

10.-Velocidades de Transmisión

INTERBUS:

Topología: Anillo activa • Maestro / esclavo, longitud de telegrama fija, determinista.

Anillo; todos los dispositivos de bus remoto incluyen repetidor tasa funcionalidad.

Transmisión: 500 kbp/s bruta y de 300 kbp/s neta.

Para aplicaciones especiales con cable de fibra óptica, es posible alcanzar velocidades de transmisión de datos de 2Mbit/s. Pero el número de usuarios se limita a 512.

11.-Software de Administración

CMD - Una herramienta, sistemas de control.

La introducción de la configuración , puesta en marcha del sistema y software de diagnóstico CMD (Configuración Diagnóstico Monitoreo) se ha desarrollado para INTERBUS. Las características más importantes de este programa son la independencia del sistema de control utilizado y la flexibilidad con respecto a programar expansiones, nuevas funciones y add-on de programas. 

El DRIVE-COM grupo de usuarios, por ejemplo, ofrece add-on de programas para la parametrización de las unidades de acuerdo con el perfil DRIVECOM.Se utiliza para todo el ciclo de vida de un sistema, desde la planificación, configuración y puesta en marcha a través del seguimiento a la evaluación de los datos de diagnóstico en caso de avería.

12.-Provisión de Datos de Funcionamiento

CMD puede funcionar en cualquier PC. estándar bajo el último sistema operativo de Windows. Esto permite el funcionamiento de diferentes tarjetas controladoras y sistemas de control con una sola herramienta de software

13.-Monitoreo del Sistema

El monitoreo del sistema INTERBUS 

Se efectúa automáticamente después del arranque. En caso de fallo, se indican los datos de diagnóstico a través de la carátula frontal y del registro de diagnóstico.  El sistema INTERBUS se gobierna por medio de un registro funcional. 

Mediante la puesta de una salida pueden dispararse funciones de diagnóstico y de mando (por ejemplo. borrar indicaciones de diagnóstico, acuse de recibo de fallos de módulo, controlar el número de módulos, arranque del sistema). La amplía gama de módulos, la sencilla puesta en marcha y el diagnóstico estándar INTERBUS ofrecen soluciones mejores paar los aspectos económicos y prácticos.

14.-Proceso de Pre-Procesamiento de Datos

Usando el lenguaje de programación IEC 61131, FUP, es posible programar limitadamente pre-procesamientos de datos directamente en la tarjeta del controlador. Las señales de entrada por lo tanto se pueden conectar a la placa del controlador a través de bloques lógicos y pueden ser transmitidos directamente a las señales de salida. Señales críticas tiempo- se procesan rápidamente y la carga del sistema de control se reduce.

15.-Conclusión

Desde el Punto de Vista físico INTERBUS funciona según un procedimiento asícrono de parada y arranque. Se envía una cabecera que contiene informacion adicional como delimitadores de trama, codigo de función y tipo de mensaje, junto a 8 bits adicionales. Los momentos de inactividad se ocupan con mensajes de estado. No contienen datos de la capa de enlace y solo sirven para garantizar una actividad permanente en el medio de transmisión. Si dicha actividad se interrumpe durante mas de 20 ms se interpreta como una caída del sistema. Los dispositivos se desconectan de la red y van a un punto seguro definido con antelación.

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