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FieldBusPlug de ABB simplifica lasaplicaciones de buses de campo
Cubriendo unhueco en elmercado de
buses de campoEquipo de
redacción
Un controlador industrial pone en marcha un motor en algún lugar de una fábrica. O acelera una cinta transportadora.
O se comunica con un sensor. Antes de realizar este tipo de control deben transmitirse datos, a veces en grandes
cantidades, de forma rápida y fiable. En muchos de estos casos la solución está en los buses de campo.
Durante los últimos años, el enorme aumento del número de dispositivos conectados a estos buses ha hecho
proliferar una gran cantidad de estándares. Los fabricantes, por tanto, han de ofrecer muchas versiones de sus
productos, una para cada tipo de bus.
El sistema FieldBusPlug (FBP) de ABB está destinado a eliminar esta complejidad, permitiendo conectar un producto
a cualquier bus de forma rápida y sencilla. Ya se han presentado en el mercado los primeros productos de ABB que
incorporan este tipo exclusivo de conexión y pronto serán muchos más, que cubrirán una gama cada vez mayor de
buses de campo.
a automatización no solo exige pro-
ductos inteligentes, también requiere
que los productos se comuniquen entre si.
Y el canal de comunicaciones más extendi-
do actualmente es el bus de campo. Si usted
recorre cualquier planta de fabricación, pro-
cesamiento o generación de energía podrá
ver cientos de actuadores y sensores que
comunican con los controladores a través
de un bus de campo. ¿Pero cuál de ellos
escoger? La lista de posibilidades parece
interminable. Las preferencias en cada país
tienen un papel importante: en Estados Uni-
dos, sobre todo, son dominantes DeviceNet
(más de 300 empresas de todo el mundo
desarrollan productos compatibles con
DeviceNet) y Foundation Fieldbus H1. Devi-
ceNet es muy utilizado en las aplicaciones
de la industria automovilística, en la mani-
pulación de materiales y en la fabricación,
mientras que Foundation Fieldbus lo es en
el control de procesos. Profibus, también un
fuerte competidor en estos sectores, es el
bus dominante en Europa. Además, algunos
buses tienden a dominar ciertos sectores
industriales, como es el caso de Profibus DP
en las fábricas de automóviles; un caso muy
interesante es el bus CAN, que se utiliza en
los vehículos mismos. Sin embargo, es
posible hacer una primera distinción entre
industrias de procesos e industrias de fabri-
cación.
Dado que la industria invierte sin cesar
en hacer más rápidas y eficientes la fabrica-
ción y la operación, el número de dispositi-
vos inteligentes conectados a los buses
aumenta muy rápidamente. Su uso les hace
más fácil la vida –y el desarrollo de sus acti-
vidades– a los clientes, pero provoca que-
braderos de cabeza a los suministradores de
los dispositivos, que han de considerar en el
diseño la gran cantidad de buses de campo
L
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ABB Revista 1/2002 31
a los que ha de poder conectarse los mis-
mos.
Además, los buses de campo implican
un cableado de control, que exige mucho
tiempo de trabajo y tiende a fallar durante
la instalación.
Esta complejidad contrasta directamente
con la tendencia actual hacia la simplicidad.
Lo que los integradores de sistemas desean
es conectar y producir, no perder el tiempo
con un proveedor que les presente una lista
interminable de variantes de sus productos.
Lo que necesitamos ha de ser mucho
más sencillo y mucho más flexible.
El concepto FieldBusPlug
El nuevo concepto FieldBusPlug (FBP) de
ABB simplifica radicalmente el mundo de
los buses. Ahora es posible ofrecer produc-
tos de ABB en una variante única y con una
interfaz ‘neutra’, independiente del bus de
campo. El rediseño de productos para adap-
tarlos a diferentes mercados de buses es
cosa del pasado. Ahora es suficiente con
instalar el FBP apropiado para el bus de
campo en cuestión y el producto estará listo
para ser conectado al bus. El acoplamiento
correspondiente del bus de campo consiste
en una interfaz neutra para conectar los dis-
positivos, más un cable y un conector para
el bus de campo.
El FBP es apropiado para todo tipo de
máquinas de fabricación (por ejemplo para
montaje y embalaje), así como para diversos
equipos de fábrica que requieren gran canti-
dad de señales de sensores binarios y de
otros actuadores, que deben ser transmitidas
a través de un bus de campo.
El FBP contiene todos los elementos
electrónicos necesarios para la conexión a
uno de los diferentes buses de campo
(AS.-i, DeviceNet, etc.). Próximamente se
ofrecerán conexiones para los principales
buses de campo disponibles en el mercado.
Una gran ventaja de este enfoque es que
ABB no necesita inventar su propio bus,
sino que aprovecha la gran cantidad de
buses disponibles comercialmente. Además,
al tratarse de un sistema abierto, el FBP
puede abarcar cualquier sistema PLC que
utilice el cliente, sin estar limitado a los pro-
ductos de determinados suministradores. En
el caso de algunos importantes sistemas PLC
(ABB, Siemens, Allen Bradley), ABB está en
condiciones de ayudar a sus clientes ofre-
ciéndoles bloques funcionales terminados
muy simples de implantar.
El FBP es, además, escalable, pudiendo
conectarse tanto un solo sensor simple
como un dispositivo más complejo, con
varias señales de entrada/salida. Durante la
puesta en marcha, el dispositivo y la cone-
xión negocian los parámetros necesarios
El número de buses de campo al que deben hacer frente los fabricantes da lugar a una complejidad excesiva de los productos.
Motorstarters Positiotion
sensorsors
Circuitcuit-breakerrs
Autotomationunitnits
pPushbutton/lampPcombinations
LargeLargecontactors
Combinations withload relaysoverload relay
MotorMotorproterotection
LON
Interbus S
AS-I
Control-Net
Device-Net
Others
CAN-Open
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Profibus DP
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para la comunicación, de modo que no se
necesita disponer de hardware o software
específico para cada dispositivo.
Dado que se utilizan conectores enchu-
fables para conectar el producto con el bus
de campo y con la tensión de alimentación,
no es necesario cortar, aislar o preparar los
cables. La productividad también aumenta
de otras formas: la aplicación de estándares
significa reducir los tiempos de proyecto; las
unidades, listas para ser utilizadas, aceleran
la instalación y puesta en marcha, reducen
el número de fuentes de fallo y acortan los
tiempos de parada para servicio y manteni-
miento; puesto que el producto solo tiene
una variante se reducen las necesidades de
almacenamiento y se facilita la sustitución
de los dispositivos instalados. Otra ventaja
es que el FBP se fabrica según la clase de
protección IP65 para conectarse directamen-
te a dispositivos montados in situ (por ejem-
plo a detectores de proximidad).
Otros suministradores han intentado ya
abrir una vía en esta jungla de buses de
campo y han ofrecido subconjuntos integra-
bles en el dispositivo. Pero esta solución,
aunque facilita las cosas al fabricante, no es
de utilidad para el cliente (por ejemplo una
empresa OEM) que, por ejemplo, desea
enviar cierto número de unidades AS-i a
Alemania y otras unidades DeviceNet a
Estados Unidos.
Innovación en el mundo
de los buses de campo
La esencia de la innovación reside en la
miniaturización y en el encapsulado espe-
cial de los elementos electrónicos. Aunque
estas tecnologías son bien conocidas en los
sectores de productos de consumo, resultan
nuevas en la industria.
ABB ha adaptado la electrónica de buses
de campo para que responda a las necesi-
dades de un ambiente duro, que exige la
clase de protección IP65. Esto implica, entre
muchas otras cosas, aceptar limitaciones de
tamaño, cumplir determinadas condiciones
térmicas y conseguir un montaje a prueba
de impactos.
En el campo del software, ABB ha deli-
mitado la funcionalidad de los distintos
buses de campo en un programa común de
comunicación entre dispositivos. Este pro-
grama deberá proporcionar una cierta ‘esca-
??AS-I
Others
Interbus S
LON
DeviceNet
ControlNet
CAN-Open
Profibus DP
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Parecidos, pero distintos. Hasta ahora era necesario suministrar
los productos en la variante adecuada para el bus en cuestión.
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labilidad’, ya que los dispositivos complejos
son más exigentes en cuanto a comunica-
ción que los sensores sencillos.
Y por último, aunque no por eso menos
importante, los conectores para el lado del
bus de campo han de ser incorporados en
el diseño, facilitando así al cliente la cone-
xión del bus de campo y la alimentación de
tensión.
Los principios básicos de FieldBusPlug y
de la comunicación ya han sido patentados
y ABB invita a otros fabricantes de dispositi-
vos a adoptar este concepto para sus pro-
ductos.
Los primeros productos
en el mercado
Los controladores y arrancadores constitu-
yen el primer grupo de productos de ABB
que aprovechan las ventajas de los FBP.
El arrancador de motores MSD11-FBP,
por ejemplo, ha sido diseñado pensando en
el FBP. Este tipo de dispositivo, utilizado
para la conmutación y protección de moto-
res trifásicos, envía ordenes y datos de esta-
do a través de un bus de campo. Actual-
mente solo se fabrica una sola variante del
arrancador MSD11-FBP, que se suministra
con el FBP apropiado en lugar de entregar
una variante distinta para cada mercado de
buses de campo.
En la actualidad el sistema soporta la
interfaz de actuador-sensor AS-i y Device-
Net. ABB trabaja actualmente en el Profibus-
DP y muy pronto iniciará los estudios técni-
cos preliminares para Ethernet y CAN-Open.
Simplicidad para el bus
de campo
La creciente complejidad del mundo de la
tecnología hará aumentar mucho la deman-
da de soluciones e interfaces más sencillas.
ABB ha adoptado un compromiso sin fisu-
ras para aunar excelencia técnica y máxima
simplicidad, y el FBP es una contribución
fundamental para la consecución de este
objetivo. Ya se han presentado al mercado
los primeros productos de ABB con FBP
integrado y pronto serán muchos más. Tan
pronto como sea posible, el FBP soportará
los buses de campo más importantes. El
FBP permitirá hacer realidad más fácilmente
el concepto industrial de ‘conectar y produ-
cir’, de modo que nuestros clientes podrán
concentrar plenamente sus esfuerzos en la
fabricación.
(ab)
Izquierda: un MFI21-FBP con la interfaz FBP (con flecha)
Derecha: un FBP conectado a un bus AS-Interface
Los arrancadores para FieldBusPlug diseñados hasta ahora por ABB son el
MSD11-FBP (a la izquierda), el MSR22-FBP (no aparece en la fotografía), ambos para
MS 116, el UMC22-FBP (segundo por la izquierda) y el MFI21-FBP (a la derecha, con
FBP instalado), los cuales se muestran aquí conectados a un MS-325. Las flechas
indican los puntos donde está instalada la interfaz FBP.
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Un bus es simplemente un conjunto de cables que trans-
mite señales eléctricas, normalmente datos, entre dispositi-
vos. Para tender sin problemas los cables para cada dispo-
sitivo, muchos de estos pueden compartir el mismo con-
junto de cables; la aleatoriedad en el bus se evita asignan-
do a un dispositivo la función de ‘maestro’ y convirtiendo
el resto en ‘esclavos’. Bus de campo es el nombre que se
da a los buses en serie optimizados en cuanto a tiempo de
respuesta y a la transmisión previsible de datos entre dis-
positivos, sensores y actuadores de campo.
El mundo de los buses de campo es el paraíso para los
amantes de acrónimos y siglas; los fabricantes de sistemas
PLC y las organizaciones que trabajan con dichos sistemas
han pasado muchos años creando cientos de buses y sus
correspondientes acrónimos.
En el nivel inferior se encuentran las redes de actuado-
res/sensores, diseñadas originalmente sobre todo para
interfaces digitales (on/off). Ejemplos de ello son AS-i
(interfaz actuador-sensor), Bitbus y Seriplex. Aunque son
rápidos y efectivos, son solo apropiados para el control
simple de máquinas. AS-i, tal vez el más sencillo y más
económico de ellos, es de uso común en Europa, mientras
que Seriplex es más popular en Estados Unidos. El AS-i se
utiliza frecuentemente para detectores de proximidad,
interruptores de fin de carrera, válvulas y dispositivos
piloto.
En el nivel inmediatamente superior se encuentran los
buses de dispositivos. El sistema Profibus ha sido diseña-
do para la comunicación entre dispositivos de campo y
sistemas PLC. De uso casi generalizado en Europa y muy
popular en otros continentes, su gran capacidad (hasta 12
Mbit/s) con solo un enlace RS485 de dos cables lo hace
ideal para grandes instalaciones. El sistema Interbus, rápi-
do y con capacidad de diagnóstico y autodireccionado, es
uno de los primeros buses de campo de uso generalizado.
Controller Area Network (CAN) es un bus en serie muy
rápido que utiliza un par de cables trenzados con capaci-
dad para 1 Mbit/s y para 40 dispositivos como máximo.
Originalmente diseñado por Bosch para sustituir los
mazos de cables de los automóviles, su función actual es
simplificar el cableado (sus funciones de detección y
corrección de errores son ideales para el duro ambiente
que reina en los vehículos) pero se le han encontrado
nuevos usos en los sectores de la maquinaria y de la
automatización. También constituye la base de varios
buses, como el DeviceNet (adaptación de Allen-Bradley)
o el SDS de Honeywell.
En el siguiente nivel se encuentran las redes de ‘con-
trol’, entre ellas ControlNet, concebida para ser la red más
avanzada de buses de campo de alto nivel. LONWorks,
opera a grandes distancias y, a pesar de su lentitud, puede
incluir miles de nodos. Profibus PA es un sistema Profibus
para aplicaciones intrínsecamente seguras. HART fue dise-
ñado originalmente para el calibrado y diagnóstico de
transmisores.
Foundation Fieldbus es un bus avanzado que, entre
otras características, permite a un controlador recibir infor-
mación sobre configuración y parámetros procedente de
los dispositivos conectados al bus. Además, un programa-
dor garantiza la entrega de mensajes, de modo que los
tiempos de peor respuesta se conocen con una certidum-
bre del 100% (‘determinismo’).
Sin embargo, ninguna discusión sobre los buses estaría
completa si no se mencionara Ethernet, desarrollada hace
más de 20 años como enlace para la transmisión de datos
a alta velocidad. Se trata de la red de área local más gene-
ralizada, ya que más del 85 % de todas las conexiones de
red instaladas están basadas en Ethernet. Durante los últi-
mos años se han afrontado las deficiencias de velocidad y
de determinismo de Ethernet mejorando los estándares e
introduciendo una nueva tecnología, lo que la ha hecho
apropiada para el duro ambiente propio de la industria, de
modo que puede ser utilizada tanto en el sector de proce-
sos como en el de fabricación.
Además, el protocolo TCP/IP de Ethernet, apto para
Internet, es ideal para acoger la proliferación de dispositi-
vos industriales inteligentes de bajo nivel, que cada día
exigen más de la anchura de banda disponible.
Las empresas conocen Ethernet mucho mejor que
DeviceNet o Profibus, lo que implica que estos buses se
verán sometidos a una presión cada vez mayor por parte
de Ethernet.
Los buses de campo, una sopa de letras
