Supervisión de la disposición física del bus de campo

En el sector de procesos las transferencias de datos digitales se efectúan mediante buses de campo. Las ventajas son evidentes: un cableado mucho menor ahorra costes y tiempo durante la planificación, la instalación y la puesta en marcha. Durante el funcionamiento, la tecnología del bus de campo, gracias a su alta precisión en la transferencia de datos y resultados además  de otras cosas , ofrece una constante mejor calidad  en la producción. Los dispositivos de campo inteligentes no sólo son más potentes, sino que ofrecen más funciones. El bus de campo permite la parametrización  y la lectura de la información de mantenimiento remotas, que el dispositivo de campo comunica inmediatamente a la tecnología de control. Los gastos de inversión se justifican por un menor esfuerzo de mantenimiento y unos tiempos de operación del sistema más prolongados.
El bus de campo y la tecnología de 4 a 20 mA tienen más en común en la instalación de lo que inmediatamente se aprecia . Los cables se tienen que disponer correctamente. Los conceptos de protección y conexión a tierra son comparables y se deben seleccionar correctamente para el sistema. Muchos usuarios no están familiarizados con el hecho de que se conectan hasta 31 nodos a un segmento del bus de campo y que lo usan conjuntamente para la alimentación y las comunicaciones. El concepto de protección contra explosiones también se debe diseñar teniendo en cuenta que varios nodos están conectados a una línea. En el estándar IEC 61158-2 correspondiente se especifica una longitud de línea de hasta 1.900 metros. Aquí se ha establecido una topología de tronco y ramas. Cada dispositivo de campo es alimentado a través de su rama o spur y es conectado al  tronco, que se dispone con protección añadida. Prácticamente todas las instalaciones modernas se llevan a cabo de esta forma. (Véase también: Tronco de alta potencia.)

Las señales que se utilizan para la transmisión de datos se deben poder medir fácilmente para obtener información, y documentar, la calidad de la transferencia. En la tecnología de bus de campo las palabras de moda, aparte de las mediciones típicas de tensión de alimentación y corriente de carga, son: nivel de señal, ruido de señal e inestabilidad (véase la inserción). Las normativas existentes exigen que las comprobaciones se documenten manualmente. Además de la canalización y el aislamiento de los cables, la resistencia y la capacidad se deben medir y documentar para cada dispositivo. La persona que lleve a cabo la puesta en marchan debe utilizar  numerosos dispositivos in situ. La lista de dispositivos incluye multímetros digitales, comprobadores de bus y, menos habitualmente, un osciloscopio digital. Los dispositivos de medición se deben conectar in situ. Esto significa que los paneles de distribución y los armarios  se deben abrir para conectar los dispositivos de prueba al cableado ya finalizado. Con frecuencia se tienen que deshacer las conexiones de los cables en el armario o en campo para esta finalidad. Los mismos procedimientos de prueba exigen que cada dispositivo de campo se deba conectar, medir y documentar por separado. En resumen: un gran esfuerzo manual.

Lo que era impensable para el cableado punto a punto es posible para el bus de campo: el nuevo módulo de diagnóstico avanzado de Pepperl+Fuchs ofrece la medición y la supervisión de la estructura física del bus de campo  desde la estación de control. Diseñado como una placa conectable para el concentrador de alimentación o power hub, el módulo recopila todas las mediciones de la disposición física del bus de campo de todos los segmentos del bus de campo y los combina en una sola estación de trabajo de mantenimiento, en línea y en tiempo real. El diagnóstico de bus de campo proporciona transparencia y la  medición de las señales transferidas realmente ofreciéndoa los instaladores y operarios del sistema de proceso una perspectiva más completa del comportamiento del bus de campo. De este modo se puede analizar con precisión un comportamiento que, de otro modo, normalmente sería inexplicable. También se puede medir y verificar la alimentación de reserva que hay disponible en el bus de campo.

Una ventaja del bus de campo es que realmente menos del 2% de todas las instalaciones presentan un comportamiento defectuoso. Esto significa que el 98% de las instalaciones son de buena de calidad y sólo se tienen que verificar. Por lo tanto, realmente ya no se requiere una presencia in situ para la puesta en marcha. Es mejor realizar la instalación y la puesta en marcha en pasos independientes.

Los instrumentos de campo,  parametrizados en el laboratorio de pruebas, están todos conectados directamente al bus de campo. La medición, la documentación y la puesta en marcha se han combinado en un solo paso operativo. Si es absolutamente necesario, la búsqueda de averías se puede llevar a cabo posteriormente.

Desde la estación de control, la persona que efectúa la puesta en marcha ejecuta todas las tareas necesarias con el módulo de diagnóstico avanzado. Las mediciones y el registro de las tareas se pueden realizar fácilmente mediante menús y consultas. La documentación completa se genera automáticamente y se proporciona opcionalmente en formato electrónico o impreso. El proceso garantiza que:

• La instalación cumple los requisitos del estándar IEC 61158-2.
• Cada dispositivo de campo cumple los requisitos del estándar de bus de campo seleccionado.

Además, se calcula la reserva de alimentación de cada segmento del bus de campo. El procedimiento puede entonces ser el siguiente:

• Se conectan todos los segmentos e instrumentos de campo, así como la fuente de alimentación del bus de campo.
• Se comprueba visualmente la protección del cableado. La protección se ha instalado y aislado correctamente en cada dispositivo de campo.
• Se conecta la fuente de alimentación del bus de campo y se activa la tecnología de control para accionar todos los dispositivos de campo.
• Se llevan a cabo todas las mediciones y se almacenan y documentan con el módulo de diagnóstico avanzado.

Este breve procedimiento de prueba ahorra tiempo de puesta en marcha. Además, sólo se requieren conocimientos técnicos exhaustivos del bus de campo para comprobar los segmentos que no han superado la prueba. No obstante, las tareas de instalación y puesta en marcha que se tienen que efectuar con una mayor presión de tiempo se ejecutan con alta calidad.
La puesta en marcha se efectúa mediante diálogos: primero se mide el tronco  y se verifican la tensión de alimentación y la corriente de carga. Para ambos cables se realiza una medición de fallos de conexión a tierra, lo que garantiza un equilibrio y aislamiento correctos. Después, se comprueban la potencia, el ruido y la inestabilidad de las señales de comunicación de cada dispositivo de campo. Los valores límite para la supervisión de la estructura física del bus de campo se sugieren y almacenan en el módulo de diagnóstico.

Todo esto y mucho más es posible gracias a la integración del módulo de diagnóstico en la fuente de alimentación sin que se tenga que tocar un solo terminal necesario para la conexión de los dispositivos de medición. El cableado del armario  no se ve afectado.