Bus de campo AS-i

AS-Interface o AS-i es un bus industrial que conecta sensores y actuadores con los autómatas programables, sustituyendo de este modo el complejo y económicamente costoso cableado convencional de las máquinas por un par de hilos que transmitan los datos de los diferentes sensores y actuadores. AS-i debe ser, por tanto, un bus de Alta Velocidad y Baja Funcionalidad, orientado a la capa más baja de la Pirámide de Automatización, que sólo implementa la Capa Física + Capa de Enlace del modelo OSI.

AS-i es un estándar internacional que agrupa a más de 70 países y unos 100 fabricantes en todo el mundo, de acuerdo a las normas EN 50295 e IEC62026.

• Apuntes de clase (sólo para alumnos del módulo)
• Página oficial del estándar.
  

Rechazando medidas dudosas (II)

Si queremos completar el procedimiento para rechazar las medidas dudosas, debemos calcular la probabilidad de obtener una medida con una desviación mayor que la dada por el límite:

p = 1/2n

Para ello, debemos darnos cuenta que los valores tabulados de la probabilidad son PROBABILIDADES ACUMULADAS. Por ejemplo, si nos fijamos en la figura del comienzo del post, la probabilidad tabulada para el valor -Zo correspondería con el área a la izquierda de dicho valor (en blanco en la figura).

Si queremos hallar la probabilidad de que un valor tenga una desviación normalizada mayor o igual que Zo, tendremos que sumar las probabilidades a la izquierda de -Zo y a la derecha de Zo, que serán iguales por la simetría de la campana de Gauss:

Si las tablas incluyen probabilidades para Z menor que 0, p > 2p(Z=-Zo)

Si, como en las tablas que os adjunté en el anterior post, sólo tenemos valores positivos de Z, tendremos que fijarnos en que, por simetría

p(-Z) = 1-p(Z)

Y la probabilidad buscada debe ser

p > 2 [1-p(Z=Zo)]

En el próximo post realizaremos un ejemplo de cálculo.

Rechazando medidas dudosas (I)

DISTRIBUCIÓN NORMAL ESTÁNDAR

El CRITERIO DE CHAUVENET nos proporciona un método para eliminar datos que sospechamos son falsos en un proceso de medida (por ejemplo, en la calibración de un instrumento).

PASOS PARA APLICAR EL CRITERIO DE CHAUVENET

1.- Calcular la media y la desviación estándar de los datos.

2.- Identificar datos “sospechosos”, que difieran considerablemente de la media.

3.- Determinar la probabilidad (en tanto por uno) de que se dé el dato sospechoso, usando la función (o, mejor, las tablas) de la distribución normal estándar (con media = 0 y desviación estándar = 1). Revisaremos cómo realizar este paso en un próximo post.

4.- Multiplicar la probabilidad obtenida por el número de datos. Si el resultado es menor que 0.5, el dato sospechoso será rechazado. Dicho de un modo más técnico, se desecharán las medidas si la probabilidad de obtener la desviación estándar correspondiente es menor que 1/(2n).

5.- Se rechazará como máximo una medida si n < 10; 2 si 10 < n < 20, y así sucesivamente, siendo n el número de medidas. El número de medidas rechazables por Chauvenet supera este valor se repetirá el proceso completo de medición.

6.- Una vez desechadas las medidas, se recalcula la media y la desviación típica.

Este método nos da un criterio objetivo para rechazar las medidas dudosas, pero no es demasiado científico, ya que parte de la suposición de una distribución normal, que no se verifica necesariamente para muestras pequeñas de datos.

• Tabla de la distribución normal, de la web de VAXA software.
  

El protocolo HART

El logo de HART

El protocolo HART (High way-Addressable-Remote-Transducer), un protocolo maestro – esclavo en la parte más baja de la Pirámide de Automatización, fue desarrollado a finales de los 80, inicialmente por Rosemount Inc, con el fin de facilitar la comunicación con transmisores inteligentes.

En el protocolo HART se superpone una información digital a la señal analógica del lazo de corriente 4 -20 mA DC. La señal digital se modula por FSK, utilizando dos frecuencias individuales de 1200 y 2200 Hz, que representan los dígitos 0 y 1 y forman una onda senoidal que se superpone al lazo de corriente de 4-20 mA.

La información de la variable primaria de control es conducida por la señal de 4-20 mA (si se desea), mientras las medidas adicionales, parámetros de proceso, configuración del dispositivo, calibración, y la información de diagnóstico son accesibles a través de la señal modulada sobre los mismos cables.

• Apuntes de clase
  
• Web oficial de "HART Protocol"
  

Generalidades sobre Buses de Campo

PLC's interconectados (de Voltimum)

Un bus de campo permite unir todos los elementos de control de una instalación industrial, de forma que puedan intercambiar mensajes entre ellos. Esta idea se conoce como Control Distribuido: un sistema complejo se divide en subsistemas autónomos con control propio, que se integran gracias a un sistema de comunicaciones común.

Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs, transductores, actuadores y sensores.

El objetivo final de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de corriente de 4-20mA.

CAPA FÍSICA

En las comunicaciones industriales se utiliza generalmente el estándar serie RS-485, que permite comunicaciones multipunto. Otra característica de RS-485 es la transmisión de señales diferenciales; esto tiene la ventaja de que una interferencia afectará por igual a las dos señales.

MATERIAL COMPLEMENTARIO

• Apuntes sobre características de los Buses de Campo (basados en documentación de Festo Didactic).
• Apuntes sobre el estándar RS-485 (basados en documentación de Festo Didactic).
• Más sobre RS-485 (de la web Maxim)