1.
Presentación general del Hardware Twido
La elección de un modelo u otro de
autómata vendrá dada por la tipología y
complejidad de la aplicación que se desea
automatizar.
Esquema de campo de aplicación
de los diferentes autómatas de SCHNEIDER
ELECTRIC
Los Controladores programables Twido, han sido
optimizados para las instalaciones sencillas y las
máquinas pequeñas: aplicaciones estándar de
10 a 100 E/S (máx. 252 E/S). Donde el Twido ofrece
una flexibilidad y sencillez a la hora de automatizar este tipo
de aplicaciones.
El controlador Twido dispone de dos modelos: Compacto
o Modular.
1.1 Controladores
Compactos:
La gama de controladores programables compactos Twido
ofrece una solución "todo en uno" con unas
dimensiones reducidas, lo que permite reducir el tamaño de
las consolas o de los cofres en las aplicaciones donde el espacio
ocupado resulta primordial.
Los controladores de tipo compacto tiene integradas en
el mismo cuerpo las entradas y salidas, este dependerá del
modelo, pudiendo elegir: 10 E/S, 16 E/S, 24
E/S y 40 E/S.
Los controladores de 24 E/S y 40 E/S
admiten módulos de ampliación que nos confieren una
mayor flexibilidad a la hora de elegir el tipo de
controlador.
Gama de controladores Twido
compactos
En los controladores de 24 E/S es posible colocar
hasta 4 módulos de ampliación y en los de
40 E/S hasta 7 módulos, dependiendo siempre
de que no se supere los límites de consumo de potencia,
este se puede controlar a través del software
TwidoSuite. Dependiendo del tipo de módulo de
ampliación se puede llegar hasta 152
E/S con el controlador de 24 E/S y hasta 264
E/S como máximo con el de 40 E/S.
Los controladores Twido compactos ya tienen integrada la
fuente de alimentación y utilizan: Una alimentación
de corriente alterna comprendida entre 100 y 240 Vca (que
garantiza la alimentación 24
Vcc de los captadores), o una alimentación de
corriente continua comprendida entre 19,2 y 30 Vcc (prever una
alimentación auxiliar externa tipo Phaseo para la
alimentación de los captadores).
Módulos de ampliación y
accesorios para los controladores compactos
Además de los módulos de
ampliación, los controladores compactos Twido,
también disponen de módulos opcionales, como
visualizador numérico, cartucho de ampliación de
memoria, cartucho de reloj calendario y puerto de
comunicación RS 485 o RS 232C suplementario, que permiten
ajustarse a las necesidades de la aplicación.
Los controladores base compactos de las series
TWDLCAA40DRF y TWDLCAE40DRF integran
funciones avanzadas:
Puerto de red Ethernet 100Base-TX
integrado: sólo para TWDLCAE40DRF
Reloj de tiempo real (RTC)
integrado.
Un cuarto contador rápido
(FC).
Soporte de batería
externa.
1.1.1 Descripción de los componentes de un
controlador compacto.
Los controladores Twido compactos están formados
por los siguientes componentes, teniendo en cuenta que hay
pequeñas diferencias entre modelos de controlador, pero
que los componentes siempre serán los mismos:
1.2 Controladores
Modulares:
La gama de controladores modulares ofrece 5
bases, que se diferencian entre sí por la capacidad de
tratamiento y el número y tipo de entradas/ salidas
integradas (20 o 40 E/S). Todas ellas pueden ampliarse con
cualquier módulo de entradas/salidas, hasta 7
módulos (configuración máxima). Todas las
bases modulares se alimentan a 24
Vcc.
Estas bases ofrecen una modularidad que se adapta
a las necesidades de la aplicación a partir de una base
que admite hasta 4 o 7 módulos de ampliación
de entradas/salidas TON y/o analógicas (según el
modelo), de esta manera se pueden configurar hasta un
máximo de 244 E/S con los módulos de 20
E/S integradas y de 264 E/S en los
de 40 E/S integradas.
Es posible añadir E/S adicionales al controlador
mediante módulos de E/S de ampliación hay
diferentes tipos: módulos de E/S digitales o tipo
de relé y módulos de E/S
analógicas.
Módulos de ampliación y
accesorios para los controladores modulares
Existe una oferta de módulos opcionales
que proporciona al usuario el mismo grado de flexibilidad que las
plataformas de automatismos de mayor entidad. Las bases modulares
TWD LMDA admiten simultáneamente los módulos
opcionales cartucho de memoria, reloj calendario y los
módulos visualizador numérico o interface serie,
cada uno de los cuales admite a su vez un segundo puerto de
comunicación RS 485 o RS 232C.
1.2.1 Descripción de los componentes de un
controlador modular.
Los controladores Twido modulares están formados
por los siguientes componentes, teniendo en cuenta que hay
pequeñas diferencias entre modelos de controlador, pero
que los componentes siempre serán los mismos:
Partes de un controlador
modular
1.3
Módulos de ampliación:
Los módulos de ampliación nos confieren a
nuestro controlador Twido la mayor adaptabilidad posible a las
diferentes aplicaciones dentro de su campo de acción,
pudiéndose ajustar el dispositivo lo máximo posible
a cada una de las aplicaciones concretas con el ahorro de coste
que ello comporta.
1.3.1 Módulos de E/S
digitales:
Existen una amplia gama de módulos distintos de
entradas/salidas TON Twido que permiten completar las
entradas/salidas integradas tanto en las bases compactas
ampliables como en las bases modulares, pudiendo cada usuario
adaptar el controlador a las necesidades de su aplicación,
optimizando así los costes.
La descripción de los 15 tipos de
tarjetas, se divide en módulos de entradas, módulos
de salida y módulos híbridos de entradas y
salidas, también diferenciándose por
el tipo de conexión:
Módulos de entradas TON con
alimentación a 24 Vcc.
o 8 Entradas de bornero
extraíble.
o 16 Entradas de bornero
extraíble.
o 8 Entradas de conector
TELEFAST.
o 16 Entradas de conector
TELEFAST.
Módulo de entradas TON con
alimentación a 120 Vac.
o 8 Entradas de bornero
extraíble.
Módulos mixtos de entradas y salidas
con alimentación a 24 Vcc.
o 16 Entradas/8 Salidas
Relé 2 A, de conexión por
resorte.
o 4 Entradas/4 Salidas
Relé 2 A, de bornero extraíble.
Módulos de salidas con bornero
extraíble:
o 8 Salidas Relé 2
A.
o 16 Salidas Relé 2
A.
o 8 Salidas Transistor 0,3 A
PNP con alimentación a 24Vcc.
o 8 Salidas Transistor 0,3 A
NPN con alimentación a 24 Vcc.
Módulos de salidas con conector
TELEFAST:
o 16 Salidas Transistor 0,1 A
PNP con alimentación a 24Vcc. o 16
Salidas Transistor 0,1 A NPN con alimentación a
24 Vcc. o 32 Salidas Transistor 0,1 A PNP
con alimentación a 24Vcc. o 32 Salidas
Transistor 0,1 A NPN con alimentación a 24
Vcc.
Los elementos electrónicos internos y las
vías de entradas/salidas de todos los módulos de
entradas/salidas TON están aislados mediante
fotoacoplador.
1.3.2 Módulos de E/S
analógicas:
Los módulos de ampliación de entradas
analógicas Twido permiten obtener diferentes valores
analógicos presentes en las aplicaciones industriales. Los
de salidas analógicas se utilizan para dirigir los
preaccionadores en unidades físicas, como variadores de
velocidad, válvulas y aplicaciones que requieran control
de procesos.
Las entradas y salidas analógicas vendrán
definidas en función del valor analógico, puede ser
la corriente o la tensión, incluso valores de resistencia
para los casos de temperatura.
Los módulos de entradas/salidas
analógicas, tendrán la conexión del tipo
bornero extraíble.
Los módulos de entradas/salidas analógicas
se elegirán teniendo en cuenta los siguientes
parámetros:
Por el número de entradas/salidas: 2, 4 y
8
Por el tipo de señal
analógica:
o Señal de Tensión de
0…10 V
o Señal de corriente de 0…20
mA
o Señal de corriente de 4…20
mA
o Señal de entrada termopar del tipo K,
J y T.
o Señal de entrada PTC del
tipo Pt 100/1000, Ni100/1000 rango de temperatura entre
50…150 °C.
Existe un tipo de módulo mixto que presentan
entradas y salidas analógicas en el mismo
cuerpo.
Los módulos analógicos Twido ofrecen una
resolución de 10 bits, 11 bits + signo y 12 bits,
con conexión mediante bornero con tornillo
desenchufable.
Es necesario instalar una alimentación externa de
24 Vcc para cada módulo
analógico.
Los elementos electrónicos internos y las
vías de entradas/salidas de todos los módulos de
entradas/salidas analógicas están aislados mediante
fotoacoplador.
1.3.3 Tipos de conexionado:
Se observa que hay diferentes tipos de conexionado en
los diferentes módulos de ampliación para facilitar
el cableado de los diferentes elementos de la aplicación a
automatizar (sensores, actuadores) al controlador Twido. Estos 3
tipos de conexionado son:
Borneros con tornillos extraíbles.
Conectores de tipo resorte que permiten
realizar un cableado sencillo, rápido y seguro.
El sistema de precableado Advantys Telefast ABE 7
permite conectar los módulos con conectores de tipo HE
10: a los cables preequipados con hilos libres en uno de los
extremos o al sistema de cableado Advantys Telefast ABE 7 para
controlador Twido (conjunto de cables de conexión y bases
ABE 7).
Sistema de conexionado
TELEFAST
1.3.4 Accesorios:
Existen varias opciones que pueden agregarse a los
controladores base, para incrementar las prestaciones en su justa
medida, en función de la aplicación.
Cartuchos de ampliación de memoria
de 32 Kb o 64 Kb, para backup del proyecto o almacenamientos de
datos de la aplicación.
Cartucho de reloj de tiempo real (RTC),
para la utilización dentro del software de
programación TwidoSuite de los 16 bloques de
función horaria extendida.
Adaptadores de comunicaciones es una opción
disponible para todas las CPUs (excepto la de 10 E/S) ofrece la
posibilidad de comunicación RS-232 o RS-485, varios tipos
de conexionado (conector Mini DIN o bornero para RS-485),
pudiéndose configurar como: Modbus
Maestro/Esclavo, ASCII y Remote Link.
Display HMI (diferente en función si el Twido es
compacto o modular), permite el ajuste de la máquina sin
necesidad de utilizar el software de programación y
funciones de diagnóstico durante el funcionamiento tales
como: acceso a variables internas (temporizadores, contadores,
hora, etc), puesta en RUN, STOP, inicialización de memoria
y el bloqueo por programa.
1.4
Descripción general de las
comunicaciones:
Los controladores Twido disponen de un puerto serie, o
de un segundo puerto opcional, que se utiliza para servicios en
tiempo real o de administración de sistemas. Los servicios
en tiempo real proporcionan funciones de distribución de
datos para intercambiar datos con dispositivos de E/S, así
como funciones de administración para comunicarse con
dispositivos externos. Los servicios de administración de
sistemas controlan y configuran el controlador por medio de
TwidoSoft. Cada puerto serie se utiliza para cualquiera de estos
servicios, pero sólo el puerto serie 1 es válido
para comunicarse con TwidoSoft.
Para poder utilizar estos servicios,
existen tres protocolos implícitos disponibles en cada
controlador:
Remote Link (Conexión remota): permite
realizar una comunicación entre autómatas Twido
vía RS-485, utilizado para ver E/S a distancia (sin
programa en las CPUs deportadas) o para red de Twidos con
programa, con una longitud máxima de 200 m y hasta
8 equipos en una red (maestro + 7
esclavos).
Esquema ejemplo de Conexión
Remota
ASCII: permite comunicar el autómata,
vía RS-485 y RS-232, con un gran número de
dispositivos: impresoras (para la impresión
periódica de raports de producción), lectores de
códigos de barras y módems.
Modbus: comunicación Modbus
Maestro/Esclavo por ambos puertos (RS485 o 232), permite conectar
Twido a un gran número de equipos industriales, basado en
mensajería aperiódica entre
equipos.
Nota: El controlador compacto TWDLCAE40DRF proporciona
un puerto de comunicación RJ45 Ethernet integrado. Las
comunicaciones Ethernet implementan el protocolo TCP/IP
Modbus.
Además, se pueden implementar más
comunicaciones agregando módulos de comunicación,
existen varios tipos en función del protocolo que se
desee:
Modulo de comunicación Maestro
ASI.
Modulo de comunicación Maestro
CANOpen.
Modulo de comunicación
Maestro/Esclavo Modbus.
1.4.1 Bus de comunicación
Modbus:
El enlace serie Modbus permite responder a las
arquitecturas maestro/esclavo (no obstante, es necesario
comprobar que los servicios Modbus útiles para la
aplicación se implanten en los equipos
implicados).
El bus está constituido por una estación
maestro y por estaciones esclavo. Sólo la estación
maestro puede iniciar el intercambio (la comunicación
directa entre estaciones esclavo no es posible). Existen dos
mecanismos de intercambio:
Pregunta/respuesta, las peticiones del
maestro se dirigen a un esclavo determinado. El esclavo
interrogado espera de vuelta la
respuesta.
Difusión, el maestro difunde un mensaje a todas
las estaciones esclavo del bus. Éstas últimas
ejecutan la orden sin emitir respuesta.
Esquema ejemplo de comunicación
MODBUS
Modo maestro de Modbus: el modo
maestro de Modbus permite que el controlador pueda iniciar una
transmisión de solicitudes Modbus, esperando
una respuesta desde un esclavo Modbus.
Modo esclavo Modbus: el modo esclavo Modbus
permite que el controlador pueda responder a las solicitudes de
Modbus desde un maestro Modbus. Se trata del modo de
comunicación predeterminado si no existe
ninguna comunicación configurada.
La comunicación Modbus Maestro/Esclavo se puede
realizar por ambos puertos (RS485 o 232).
Este protocolo permite conectar Twido a un gran
número de equipos industriales, como variadores de
velocidad, arrancadores de motor, sensores…etc.
1.4.2 Bus de comunicación
ASI-interface:
El bus AS-I (la abreviatura del término
inglés Actuator-Sensor- Interface) es un bus de campo
(nivel 0) que se emplea para realizar interconexiones de
sensores/ accionadores. Permite ejecutar información de
tipo «binario» o analógico entre un equipo
«maestro» de bus y equipos «esclavo». El
bus AS-Interface está formado por tres elementos
básicos principales:
Una fuente de alimentación
específica que suministra una tensión de 30
VDC.
Un maestro de bus
Uno o varios equipos esclavos (sensores,
accionadores y otros).
Esquema ejemplo de comunicación
ASI
El módulo maestro TWD NOI
10M3 gestiona con el perfil AS-I M3:
Equipos esclavo "Todo o Nada" (62
equipos máx. organizados en 2 bancos A y
B de 31direcciones cada uno).
Equipos analógicos (7 equipos
máx. en banco A). El perfil AS- Interface M3 admite el
perfil analógico 7.3 (7 esclavos), pero no
así el perfil analógico S-7.4.
El número máximo de módulos de
ampliación TWD NOI 10M3 por controlador Twido es de
2.
La alimentación AS-Interface resulta
indispensable para alimentar los distintos equipos conectados a
AS-Interface, que debe situarse preferentemente cerca de las
estaciones que consuman más energía.
1.4.2 Bus de comunicación
CANopen:
Desarrollado originalmente para sistemas de
vehículos automotores, el bus de comunicación CAN
se utiliza en la actualidad en muchos campos, como por ejemplo:
transporte, dispositivos de piezas móviles, dispositivos
médicos, control automático industrial. La
implementación bus CAN ofrece unas ventajas a la
aplicación como: sistema de asig- nación del bus,
detección de errores y fiabilidad en el intercambio de
datos.
Las comunicaciones en el bus se realizan peer to
peer; en cualquier momento, cada dispositivo puede enviar una
solicitud en el bus y la respuesta de los dispositivos
pertinentes. La prioridad de las solicitu- des que circulan por
el bus la determina un identificador en el nivel de mensaje
individual.
El módulo maestro TWD NCO1M para bus
CANopen permite al con- trolador programable Twido, asegurar la
función maestro CANopen.
Ejemplo de arquitectura
CANopen
El bus consta de una estación maestro, el
controlador Twido y varias estaciones esclavo. El maestro se
encarga de la configuración, los in- tercambios y el
diagnóstico hacia los esclavos. El bus CANopen es un bus
de tipo comunicación y permite gestionar diversos esclavos
como:
Esclavos "Todo o Nada", Esclavos
analógicos, Variadores de velocidad, Arranques motor,
Servomotores.
El maestro CANopen Twido controla hasta 16 esclavos,
cada uno con un objeto de datos de proceso PDO (Process Data
Object) en la en- trada y un objeto de datos de proceso PDO en la
salida. Si un esclavo dispone de más de un objeto de datos
de proceso PDO, se reduce entonces el máximo de
esclavos.
1.4.3 Bus de comunicación
Ethernet:
TwidoPort ConneXium aporta conectividad Ethernet a la
línea de productos Twido. Es la pasarela entre un
único dispositivo Twido Modbus/RTU (RS-485) y la capa
física de las redes Modbus/TCP en el modo esclavo. Este
módulo de pasarela sólo admite el modo
esclavo.
Ejemplo de arquitectura
Ethernet
Las principales características del
módulo TwidoPort son las
siguientes:
Clase A10 (Sin servidor web, ni I/O
scanning).
Mensajería Modbus
(lectura/escritura de palabras de datos).
Función BOOTP.
Admite la configuración manual
utilizando Telnet.
Interface físico
10BASE-T/100BASE-TX, con conector normalizado de tipo
RJ45.
Caudal binario 10/100 Mbits/s, con
reconocimiento automático de par
trenzado
La gama de los controladores programables Twido ofrece
una base compacta con puerto Ethernet integrado. TWD LCAE
40DRF y TWD LCDE 40DRF.
El módulo TwidoPort 499 TWD 01100 es un
interface Ethernet fácil de utilizar y destinado al
controlador programable Twido versión =3.0, compacto o
modular.
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