7UDEDMR) LQG H* UDGR Grado en Ingeniería...

Equation Chapter 1 Section 1

Autor: Rafael Caballero González

Tutor: José Ramiro Martínez de Dios

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y

Mecatrónica

Viabilidad de la tecnología Balogh de RFID en un

Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

Autora:: Victoria Egea Martín

Tutora: Begoña C. Arrue Ullés

Entorno Industrial

iii

Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería Electrónica, Robótica y Mecatrónica

Viabilidad de la tecnología Balogh de RFID en

Autora:

Victoria Egea Martín


Profesora Titular de Universidad

Dep. de Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

un Entorno Industrial

v

Proyecto Fin de Carrera: Viabilidad de la tecnología Balogh de RFID en un Entorno Industrial.

Autora: Victoria Egea Martín


El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de

El Secretario del Tribunal

Fecha:

Agradecimientos

Tengo que agradecer, en especial, la ayuda que Manuel Lissen me ha proporcionado para poder

llevar a cabo este proyecto. Sin su ayuda, este proyecto hubiera sido totalmente distinto.

Tambien agradecer a mi tutora, Begona, por guiarme y darme las facilidades para poder llevarlo

a cabo.

vii

Resumen

En el presente proyecto se expone el analisis de la tecnologıa Balogh de RFID con datos experimen-

tales. Su estudio se debe a un problema de obsolescencia. Se necesita cambiar la tecnologıa existente

por otra nueva y que ademas, este cambio no suponga ninguna alteracion significativa de la cadena de

montaje. Se ha escogido Balogh por sus altas prestaciones en bajos tiempos de respuesta y en robustez.

Se recogen datos de Balogh variando la distancia y el angulo entre la etiqueta y la antena, asegurando

ası el rango de operacion del sistema y donde puede fallar. Una vez que se comprueba que el producto

cumple con las especificaciones del fabricante, se realiza una comparativa entre ambas tecnologıas

para comprobar la viabilidad de la implementacion. Para ello, se obtienen datos de lectura/escritura

de ambas en las mismas condiciones.

En conclusion, la sustitucion de Inductel por Balogh esta justificada, debido a que los tiempos

de lectura/escritura son muy inferiores y ademas, su inclusion en la fabrica no supone un cambio

significativo gracias a la DFB creada. Ya que, esta se adapta a la metodologıa de trabajo existente.

Por lo cual, incluso mejorarıa el tiempo de ciclo de la cadena de montaje.

ix

Abstract

This project is about the analysis of Balogh RFID technology with experimental data. Its study is

due to an obsolescence problem. It is necessary to change the existing technology with a new one. In

addition, this change must not imply any significant alteration of the assembly line. Balogh has been

chosen because it is a robust system with low response times. The data have been collected according

to the distance and the angle between the tag and the antenna, with the objective of determining the

real working limits of the system. Once the official specifications are confirmed, both technologies are

compared to verify the feasibility of the implementation. To do this, read / write data of both are

obtained under the same conditions.

In conclusion, read/write times are much lower using Balogh system, so the replacement is justified.

In adiction, it doesnt imply a significant change thanks to the created DFB, because it adapts perfectly

to the current work methodology, even improving the cycle time of the assembly line

xi

Indice general

Agradecimientos VII

Resumen IX

Abstract XI

Indice de figuras XVIII

Indice de tablas XIX

1. Introduccion 1

1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2. Metodologıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3. Estructura del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2. RFID 3

2.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.1. ¿Que es RFID? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.2. Diversidad de etiquetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1.3. Sistemas anticolision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1.4. Rango de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2. Protocolo de envıo de mensajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

xiii

INDICE GENERAL INDICE GENERAL

2.4. Tecnologıas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3. DFB: Gestion de Lectura/Escritura secuencial 7

3.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2. Interfaz DFB: Biet170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.3. Principio de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.3.1. Lectura/Escritura de la etiqueta completa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.3.2. Lectura/Escritura secuencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.3.3. Diagnostico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.4. Uso de la DFB con Mux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.5. Configuracion de la DFB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4. Inductel 17

4.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2. Protocolo UNI-TE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.3. Protocolo Modbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5. Balogh 21

5.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.2. BIET 170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.3. Descripcion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.3.1. Conexiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.3.2. Indicadores LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.4. Configuracion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.5. Protocolo de envıo de mensajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.6. Antena ERC85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.7. Etiqueta OMX 931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.8. Montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6. Resultados 31

6.1. Resultados Inductel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.2. Resultados Balogh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

xiv


6.2.1. Lectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.2.2. Escritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6.3. Comparativa entre ambas tecnologıas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.3.1. Comparativa Teorica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.3.2. Comparativa Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

7. Conclusion y desarrollos futuros 39

7.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7.2. Desarrollos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Bibliografıa 41

xv


xvi

Indice de figuras

2.1. Esquema sistema RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2. Campos del protocolo RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.1. Interfaz de la DFB Biet 170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2. Conexionado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.3. Diagrama de flujo Mux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4.1. Modulo XGS-K6204321 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2. Diagrama de bloques antena y etiqueta Inductel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.1. BIET 170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.2. LED’s indicativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.3. Interruptores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.4. Formato del protocolo Modbus/TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.5. ERC85 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.6. OMX 931 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.7. Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.8. Esquema de montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.9. Montaje realizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.1. Diferencias entre tiempos teorico y experimental de Inductel . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.2. Comparacion formula teorica con datos experimentales lectura . . . . . . . . . . . . . 32

xvii

INDICE DE FIGURAS INDICE DE FIGURAS

6.3. Comparacion tiempo de 1 peticion contra 13 peticiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.4. A distintas distancias Lectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.5. A distintos angulos Lectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

6.6. A distintas distancias y angulos Lectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

6.7. A distintas distancias Escritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6.8. A distintos angulos Escritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6.9. A distintas distancias y angulos Escritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.10. Comparativa teorica Balogh-Inductel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6.11. Comparativa experimental Balogh-Inductel Lectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

6.12. Comparativa experimental Balogh-Inductel Escritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

xviii

Indice de tablas

3.1. Interfaz de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2. Interfaz de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3. Interfaz de entrada/salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4. Variables publicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.5. Salidas Diag[2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.6. Mensajes de error del automata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.7. Mensajes de error (Diag[3]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5.1. Tipos de cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.2. Esquema cable de alimentacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.3. Esquema cable de alimentacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

xix

INDICE DE TABLAS INDICE DE TABLAS

xx

Capıtulo 1Introduccion

La cadena de montaje objeto de este proyecto emplea la tecnologıa Inductel de RFID, la cual

se haya obsoleta. Por lo tanto, el objetivo principal del presente estudio es la sustitucion de dicha

tecnologıa por otra, sin provocar ninguna alteracion significativa en dicho sistema de montaje.

Actualmente, Balogh es la tecnologıa RFID en auge mas utilizada en el ambito industrial, debido

a sus altas prestaciones en su bajo tiempo de respuesta en lectura/escritura y en su robustez. De

este modo, se va a llevar a cabo un estudio comparativo para analizar las ventajas e inconvientes que

implica dicho cambio.

La empresa Bosch-Rexroth nos ha proporcionado un sistema real de Balogh de RFID, gracias al

cual se desarrollara un estudio sobre los tiempos de lectura/escritura. Estos serviran para comprobar

las especificaciones del fabricante y ver la viabilidad del cambio.

En conclusion, se podrıa solucionar no solo el problema de obsolescencia, sino tambien aprovechar

las ventajas del sistema Balogh y mejorar el tiempo de ciclo de la cadena de montaje.

1.1. Objetivos

Analizar los tiempos reales de lectura/escritura de la tecnologıa Balogh con ayuda del sistema

proporcionado.

Comparar los tiempos de lectura/escritura reales y teoricos del sistema Balogh que proporciona

el fabricante.

Comparar los tiempos de lectura/escritura reales y teoricos de Inductel proporcionados por el

fabricante.

Comparar los tiempos de lectura/escritura teoricos entre Inductel y Balogh.

Comparar los tiempos de lectura/escritura reales entre Inductel y Balogh.

1

2 CAPITULO 1. INTRODUCCION

1.2. Metodologıa

En este proyecto se emplea el software PL7 de Schneider Electric, mediante el cual se han disenado

dos DFB. La primera de ellas es capaz de leer o escribir toda la etiqueta, empezando en una direccion

y con una longitud segun los parametros de entrada.

En el caso de requerir hacer varias operaciones en vez de una, se ha implementado un multiplexor

en otra DFB que gestionarıa las distintas peticiones, introduciendo secuencialmente los parametros

de entrada en el orden correspondiente. Por tanto, el multiplexor debe ir a la entrada de la DFB de

lectura/escritura.

Los tiempos se han podido calcular gracias a los temporizadores del propio programa. Estos datos

se han recogido en una hoja de calculo para poder analizarlos con mayor facilidad.

1.3. Estructura del documento

El presente documento se divide en 7 capıtulos, siendo este, el primero de ellos, la introduccion. A

continuacion, en el capıtulo 2 se tratara los conceptos basicos sobre la tecnologıa RFID. En el capıtulo

3 se describe en detalle las DFB mencionadas anteriormente y su adaptacion de la metodologıa de la

cadena de montaje. Por otro lado, en el capıtulo 4 se introduce la tecnologıa Inductel existente en la

fabrica. A su vez en el capıtulo 5 se realiza el estudio completo de la tecnologıa Balogh. En el capıtulo

6 se mostraran los resultados obtenidos y las distintas comparativas mencionadas anteriormente. Por

ultimo, en el capıtulo 7 se exponen las conclusiones extraıdas en este proyecto, ası como sus posibles

repercusiones.

Capıtulo 2RFID

2.1. Introduccion

En el presente capıtulo se van a exponer unas nociones basicas de la tecnologıa RFID con el fin de

poner en contexto al lector.

2.1.1. ¿Que es RFID?

RFID (Radio Frequency IDentification) es un sistema de almacenamiento de datos. Tiene el

proposito de comunicarse con una tarjeta o etiqueta (tag) mediante un lector sin necesidad de con-

tacto. La informacion se almacena en las etiquetas, las cuales tienen una capacidad que puede variar

entre un Bit y varios KBytes.

La etiqueta esta compuesta por un microchip y una antena, los cuales pueden encontrarse encap-

sulados o dentro de una etiqueta adhesiva anexa a un producto. El microchip almacena los datos, ya

sea un codigo en el caso de productos o una serie de datos especıfico para productos durante el proceso

de elaboracion de los mismos.

3

4 CAPITULO 2. RFID

Figura 2.1: Esquema sistema RFID

El funcionamiento del sistema se puede observar en la Figura 1.1. A priori es sencillo, el lector

envıa una serie de ondas de radiofrecuencia a la etiqueta que son capaces de activar el microchip. La

etiqueta tambien puede transmitir informacion almacenada en su propia memoria al lector. Cuando

el lector recibe la informacion la manda a una base de datos para poder analizarlos o almacenarlos.

2.1.2. Diversidad de etiquetas

Existen diversos tipos de etiquetas:

Activas: poseen su propia fuente de energıa, utilizada para proporcionar corriente a los circuitos

integrados y mandar senales al lector. Son mas fiables que las pasivas porque no dependen en

gran medida del lector, son capaces de transmitir senales mas potentes y son mas eficientes en

entornos con dificultad para la transmision de senales de radiofrecuencia.

Pasivas: no poseen alimentacion electrica. La senal que le llega del lector induce una corriente

electrica pequena pero suficiente para que funcione su circuiterıa interna. De esta forma puede

generar y transmitir una respuesta. La gran ventaja de este tipo de etiquetas es que no necesitan

alimentacion y por consiguiente, no necesitan tanto mantenimiento como las activas. En un

entorno industrial esto ultimo es importante, ademas de que no suele existir ningun impedimento

en el entorno que dificulte la comunicacion.

En este proyecto utilizaremos tarjetas pasivas.

2.1.3. Sistemas anticolision

En equipos RFID nos podemos encontrar con sistemas anticolision que permiten leer varias tarjetas

al mismo tiempo. La colision se produce cuando varias tarjetas se encuentran en el rango de alcance

del lector y dos o mas quieren transmitir a la vez. El lector en ese caso detecta la colision y manda

la orden de parar la transmision de las tarjetas durante un periodo de tiempo. Despues, responden

2.2 Protocolo de envıo de mensajes 5

cada una por separado por medio de un algoritmo bastante complejo, por lo que a mayor capacidad

de etiqueta y lector, mas efectivos seran.

2.1.4. Rango de funcionamiento

El funcionamiento de estos sistemas se realiza entre los 50 KHz y 2.5 GHz.

Las unidades que funcionan a frecuencias bajas (50 KHz - 14 MHz) son de corto alcance, bajo

coste y resistentes al ruido”. No se requiere de licencia para operar en estos rangos de frecuencia.

Sin embargo aquellas unidades que trabajan a frecuencias mas elevadas (14 MHz - 2.5 GHz), son

sistemas con un mayor coste y tienen una tecnologıa mas compleja. La carga electromagnetica de una

antena de RFID es mucho menor a la de un telefono movil, y lo normal es que una persona no se

encuentre cerca de mas de tres antenas a la vez, por lo que no es un peligro para la salud.

La ventaja principal de estos sistemas es que puede funcionar sin visibilidad directa entre lector y

etiqueta. Superando ası claramente al codigo de barras y a otros sistemas opticos, aunque su coste es

superior.

2.2. Protocolo de envıo de mensajes

En este apartado se nombraran algunas caracterısticas mınimas que debe cumplir todo protocolo

RFID para garantizar una comunicacion segura.

La trama la forman 8 campos:

Figura 2.2: Campos del protocolo RFID

SOF (Start of Frame): indica el inicio de la trama. 1 byte.

Length: indica la longitud de la trama. Puede o no incluir la trama SOF. 1 byte.

Device ID: numero de identificacion del modulo/tarjeta. 1 byte.

CMD (Command): es el codigo del comando que indica la operacion a realizar. 1 byte.

Data: en estos campos va la informacion. De 1 a 1000 bytes.

LRC/CRC: tecnicas aplicadas para control de errores. 1 byte.

6 CAPITULO 2. RFID

2.3. Aplicaciones

Algunas de las muchas aplicaciones donde se usa el RFID son las siguientes:

Control de inventario en almacenes: con etiquetas adheridas a los diferentes elementos pueden

ser registrados la llegada y salida de los productos del almacen.

Control de elementos cercanos: podemos monitorizar presencia o ausencia de elementos cercanos

durante una actividad. Como ejemplo: material de proteccion en trabajos que se precisen.

Control de acceso a recintos: utilizando tarjetas identificativas y adhiriendo una etiqueta RFID

podemos saber quien visito esos lugares registrados.

RFID como llave para acceder a maquinaria industrial: con tarjetas identificativas se podrıa

acceder a algunas maquinas que precisan de credenciales para modificarlas. Restringiendo ası el

acceso a solo personal autorizado.

2.4. Tecnologıas

Las tecnologıas que se van a nombrar durante este proyecto son las siguientes:

Balogh: pertenece al grupo Bosch-Rexroth. Este proyecto tratara esta tecnologıa en detalle. Se

puede ver en el siguiente capıtulo.

Inductel: se encuentra dentro de los productos Telemecanique de Schneider Electric. Aunque

actualmente esta descatalogado.

Capıtulo 3DFB: Gestion de Lectura/Escritura secuencial

En el presente capıtulo se analiza la DFB creada para poder realizar los experimentos con Balogh.

Esta disenada de forma que se adapte a la metodologıa usada por la empresa.

3.1. Introduccion

Esta DFB implementa la gestion de lectura/escritura secuencial de tarjetas dinamicas con idea de

poder implementarlo en un entorno industrial real. Se ha disenado para que los distintos puestos de

una cadena de montaje sean capaces de acceder a la informacion o de modificarla de la forma mas

rapida y eficaz. Ası mismo, esta pensada para trabajar con varias peticiones no secuenciales, pero

puede utilizarse para trabajar con toda la etiqueta, segun la aplicacion. El bloque realiza las siguientes

tareas:

Lectura/Escritura etiqueta completa: consiste en una unica operacion leer o escribir de una

vez.

Nivel intermedio: integra resultados de procesar las medidas.

Diagnostico: con las salidas de Def gene, Err conf y Diag, te permite tener una idea de los

parametros que estan configurados de forma incorrecta.

7

8 CAPITULO 3. DFB: GESTION DE LECTURA/ESCRITURA SECUENCIAL

3.2. Interfaz DFB: Biet170

Figura 3.1: Interfaz de la DFB Biet 170

Interfaz de entrada:

Val [EBOOL] Senal de habilitacion de la DFB. Debe activarse cuando reciba una demanda

de lectura o escritura.

Raz [EBOOL] Se reinicia el estado de la DFB, borrando el ultimo defecto. No cancela la

operacion en curso.

Adr word [WORD] Direccion de la primera palabra para leer o escribir.

Nb mots [WORD] Cantidad de palabras que se van a leer a partir de la direccion anterior o

cantidad de palabras que se va a escribir.

Adr api [WORD] Indice del buffer o lugar en la pastilla donde se va a leer o escribir.

Adr eth [AR W:6] Tabla de 6 palabras donde se establece la cofiguracion de la BIET.

Tabla 3.1: Interfaz de entrada

Interfaz de salida:

Ok [EBOOL] Bit que indica si la operacion es correcta.

· Se pone a 1 si la operacion de lectura o escritura es correcta.

· Se pone a 0 al volver a poner la entrada Val a 0, mientras se realiza una

operacion, o al finalizar la operacion con error.

Encours [BOOL] Bit de operacion en curso.

· Se pone a 1 mientras la DFB lee o escribe.

· Se pone a 0 al terminar una lectura o escritura de forma correcta o con error.

3.2 Interfaz DFB: Biet170 9

Err conf [BOOL] Bit de error de configuracion de la DFB.

· Se pone a 1 cuando la operacion de lectura o escritura falla por un error en los parametros

de entrada introducidos de la DFB.

· Se pone a 0 cuando se hace reset mediante la entrada Raz.

El motivo de error se indica en la palabra Diag[2] que puede tomar los valores:

· 100: Codigo capacidad etiqueta incorrecta. Entrada Capac.

· 110: Direccion de la primera palabra superior a direccion maxima. Entrada Adresse.

· 111: Numero de palabras superior al tamano del buffer. Entradas Nb mots y Buffer.

· 112: Codigo de modo incorrecto. Entrada Mode.

· 113: Cantidad de palabras negativa o nula. Entrada Nb mots.

· 114: Direccion inicial mas numero de palabras superior a direccion maxima.

Entradas Nb mots y Adresse.

· 116: Numero de canal incorrecto. Entrada Voie.

Def gene [BOOL] Bit de error general.

· Se pone a 1 cuando una operacion de lectura o escritura falla por un error general

de la DFB.

· Se pone a 0 cuando se hace reset mediante la entrada Raz.

El motivo del error se indica en la palabra Diag[2] y se explica posteriormente.

Diag [AR W:7] Tabla de salida de 7 palabras que contiene informacion de diagnostico sobre los

errores producidos.

El contenido de esta tabla se borra cuando Raz = 1.

El modo de proceder para diagnosticar un error usando los valores de esta tabla se explica

en el apartado siguiente.

· Diag[0]:X0 = Copia de Def gene.

· Diag[1]: Constante a 63, codigo de grupo de defecto.

· Diag[2]: Si Err conf = 1: Codigo de error de configuracion.

Si Err gene = 1: Codigo de error general del automata.

· Diag[3]: Si Err gene = 1: Contiene la palabra de estado enviada por la BIET.

· Diag[4]: Constante a 0: Reserva.

· Diag[5]: Fase de DFB donde ha fallado el programa. Existen multitud de fases, en terminos

generales:

− Menor de 1000: Fases de configuracion previa.

− Entre 1000 y 1090: Fases de lectura (Cuando proceda).

− Entre 2000 y 2090: Fases de escritura (Cuando proceda).

− Mayor de 5000: Fases de gestion de defectos.

· Diag[6]: Constante a 0: Reserva.

Tabla 3.2: Interfaz de salida


Interfaz entrada/salida:

Buffer [AR W] Tabla de longitud variable que se rellena con las palabras a escribir en la etiqueta

antes de comenzar la escritura. O tabla que contiene las palabras leıdas de la etiqueta,

segun la operacion que se realice.

Tabla 3.3: Interfaz de entrada/salida

Variables publicas:

Capac Marca la capacidad de la etiqueta con la que trabajar, donde un valor de 4 corresponde a

4095 Palabas y un valor de 5 a 16.369 Palabras.

Mode Determina si la operacion a realizar es de lectura o escritura. Siendo un 1 a lectura y un

2 a escritura.

Voie Se refiere al canal que se usara para la operacion de lectura o escritura. Admite un 1 o

un 2.

Tabla 3.4: Variables publicas

3.3. Principio de funcionamiento

3.3.1. Lectura/Escritura de la etiqueta completa

La capacidad de lectura/escritura de palabras en Balogh esta en 125/120 respectivamente. La DFB

internamente lee o escribe el numero de palabras que se le indique por la entrada Nb mots.

Si se quiere acceder a la etiqueta completa el buffer debe ser del mismo tamano que la etiqueta. Y

Adr api debe ser 0.

3.3.2. Lectura/Escritura secuencial

Si queremos hacer varias lecturas o escrituras tenemos que usar otra DFB (Mux), para que nos

gestione las distintas peticiones de lectura o escritura.

El bloque Mux se activa a la primera peticion de lectura o escritura y cuando la DFB Biet170 le

da el Ok al Mux entonces le proporciona los siguientes datos de direccion, cantidad de palabras a leer

o escribir y la direccion donde se va a almacenar o se va a escribir, segun la operacion indicada.

3.3 Principio de funcionamiento 11

3.3.3. Diagnostico

El diagnostico se realiza tal y como se ha explicado anteriormente. Ahora vamos a definir con mas

detalles los posibles errores.

Errores de configuracion (Err conf )

Estos errores se producen por el uso de parametros incorrectos a la entrada de la DFB y son

detectados antes de que la DFB realice la lectura o escritura.

La tabla siguiente muestra el tipo de error segun la salida Diag[2].

DEC. HEX. DESCRIPCION (ERR CONF = 1) ENTRADA

100 64 Codigo capacidad etiqueta invalido. Capac

110 6E Direccion de la primera palabra superior a direccion maxima de Adresse

la etiqueta

111 6F Numero de palabras superior al tamano del buffer Nb mots y Buffer

112 70 Codigo de modo invalido Mode

113 71 Cantidad de palabras negativa o nula Nb mots

114 72 Direccion inicial mas numero de palabras superior a direccion Nb mots y Adresse

maxima de etiqueta

116 74 Numero de canal invalido Voie

Tabla 3.5: Salidas Diag[2]

Defectos generales (Def gene)

Para estos errores existen dos mensajes de error diferentes, uno producido por el automata y otro

enviado por la BIET. Para diagnosticar errores de tipo general normalmente habra que comprobar

ambos mensajes, ya que proporcionan informacion adicional. Cuando se produce un error general la

salida Def gene pasa a valer 1.

Mensaje de error de automata (Diag[2])

Siempre que se produzca un error general (Def gene = 1) la palabra Diag[2] contendra el codigo

de error suministrado por el automata.

El mensaje de error general por parte del automata se puede obtener de la siguiente tabla:


DIAG[2]DESCRIPCION (DEF GENE = 1)

HEX DEC

00 00 0 Resultado positivo, intercambio correcto

00 01 1 Parada del intercambio en tiempo de espera (Timeout)

00 02 2 Parada del intercambio a peticion del usuario (CANCEL)

00 03 3 Formato de direccion incorrecto

00 04 4 Direccion del destinatario incorrecta

00 05 5 Formato del parametro de gestion incorrecto

00 06 6 Parametros especıficos incorrectos

00 07 7 Problema de emision hacia el destinatario

00 08 8 Reservado

00 09 9 Tamano del buffer de recepcion insuficiente

00 0A 10 Tamano del buffer de emision insuficiente

00 0B 11 Ausencia de recurso de sistema del procesador

00 0C 12 Numero de intercambio incorrecto

00 0D 13 No se ha recibido ningun telegrama

00 0E 14 Longitud incorrecta

00 0F 15 Servicio de telegrama sin configurar

00 10 16 Acoplador de red ausente

00 11 17 Ausencia de peticion

00 12 18 Servidor de la aplicacion ya esta activo

00 13 19 Numero de transaccion UNI-TE V2 incorrecto

00 FF 255 Mensaje rechazado

01 00 256 Peticion sin tratar

01 FF 511 Falta de recursos hacia el procesador

02 00 512 Respuesta incorrecta

02 FF 767 Falta de recurso de lınea

03 00 768 Reservado

03 FF 1023 Equipo ausente o sin recurso

04 FF 1279 Error de lınea

05 FF 1535 Error de longitud

06 FF 1791 Defecto vıa de comunicacion

07 FF 2047 Error de direccionamiento

08 FF 2303 Error de aplicacion

0B FF 3071 Ausencia de recursos de sistema

0C FF 3327 Funcion de comunicacion sin activar

0D FF 3583 Destinatario ausente

0F FF 4095 Problema de envıo dentro de la estacion o vıa sin configurar

11 FF 4607 Formato de direccion no gestionado

12 FF 4863 Falta de recurso del destinatario

3.3 Principio de funcionamiento 13

14 FF 5375 Conexion no operativa (ejemplo: ETHERNET TCP/IP)

15 FF 5631 Falta de recursos en la vıa local

16 FF 5887 Acceso no autorizado (ejemplo: ETHERNET TCP/IP)

17 FF 6143 Configuracion de red incoherente (ejemplo: ETHERNET TCP/IP)

18 FF 6399 Conexion temporalmente no disponible

21 FF 8703 Servidor aplicativo en stop

27 0E 9998 Respuesta vacıa recibida de la BIET

27 0F 9999 Error de Timeout en la comunicacion con la BIET

Tabla 3.6: Mensajes de error del automata

Mensajes de error de BIET (Diag[3])

En el caso de que se produzca un error general (Def gene = 1) la palabra Diag[3] contiene la

palabra de estado suministrada por la BIET.

La palabra Diag[3] se actualiza unicamente en el momento en el que se produce el defecto. Para

obtener el estado de esta palabra en tiempo real se debe usar IO Scanning.

El codigo de error general de la BIET se encuentra en los cuatro ultimos bits de la palabra de

estado. Solo debe considerarse si B4 = 1.

La tabla de error es la siguiente:

No DESCRIPCION MENSAJE DE ESTADO

BIT

B7 Ejecucion en proceso:

Vale 1 mientras la BIET realiza una operacion de lectura o escritura de la etiqueta Balogh

B6 Defecto de baterıa:

Vale 1 si se produce defecto en la baterıa de la etiqueta Balogh

B5 Presencia de etiqueta:

Vale 1 mientras la BIET detecte presencia de la etiqueta Balogh

B4 Error general:

Vale 1 si se ha producido un error general. Solo se debe comprobar el codigo de error de los

bits B3 a B0 si este bit vale 1

B3 a Codigo de error general:

B0 Indica el codigo de error. Solo debe considerarse si B4 = 1

Tabla 3.7: Mensajes de error (Diag[3])


3.4. Uso de la DFB con Mux

Conexionado de ambas DFB.

Figura 3.2: Conexionado

El Mux le manda los valores de Adr word, Nb mots y Adr api a la DFB de la BIET en orden.

Cuando esta termina el proceso de lectura o escritura manda la senal de Ok, que recibe el Mux y

cuando esto ocurre, el Mux le manda los siguientes parametros a la BIET.

Hay que definir el numero de peticiones de escritura o lectura que se van a realizar a traves de

Nb req del Mux. Deja de enviar parametros cuando ha llegado al numero de peticiones indicado por

Nb req.

Para entender correctamente la DFB Mux podemos ver el siguiente diagrama de flujo:

3.5 Configuracion de la DFB 15

Figura 3.3: Diagrama de flujo Mux

3.5. Configuracion de la DFB

Tenemos dos metodos para modificar el programa:

1. Cambiar las constantes del programa y crear una zona en memoria donde se ordenen de la

siguiente forma:

Direccion de la lectura/escritura 1 (Adr ed).

Numero de palabras a leer o escribir 1 (Nb mots).

Direccion de decalaje 1 (Adr api).

Direccion de la lectura/escritura 2 (Adr ed).

Y ası sucesivamente...

De esta forma, se introduce la variable donde se inicia esta tabla, siempre en bloques de 3.

Ademas la ultima direccion serıa el numero de peticiones de lectura o escritura.


Tal y como se muestra en la imagen, en la entrada Tb param del MUX, la tabla empieza en

la constante %KW100 y tiene una longitud de 48. En Nb req ( %KW149 ), le decimos cuantas

peticiones se van a realizar.

El MUX mandara esos valores de tres en tres a la DFB BIET170 para que realice la lectura o

escritura. Cuando termine, le da un OK la BIET al MUX y este ultimo le vuelve a enviar los

siguientes tres parametros. Cuando acaben todas las peticiones el MUX devuelve un FIN.

2. Inicializar variables de memoria en programa segun el numero de peticion que se este tratando.

Este metodo es mas trabajoso pero para realizar algunas pruebas puede venirnos bien.

Capıtulo 4Inductel

En este capıtulo se va a realizar un estudio sobre la tecnologıa Inductel. Se va a analizar sus tiempos

para lectura/escritura de etiquetas. Se trata de la tecnologıa que esta implantada actualmente.

4.1. Introduccion

El modulo de Inductel utilizado es el XGS-K6204321. El PLC tiene los siguientes modulos:

TSX PSY2600

TSX P57203

TSX ETY4103

Figura 4.1: Modulo XGS-K6204321

La conexion entre PLC e Inductel se realiza directamente sin necesidad del SCALANCE.

Se ha utilizado este PLC debido a que ya tenıa el modulo de Inductel conectado. Por ello, tambien

se han tomado datos de la Biet en dicho PLC para poder realizar la comparativa entre ambos de forma

objetiva. Este modulo se utiliza para leer y escribir las etiquetas. Las especificaciones que tiene son:

17

18 CAPITULO 4. INDUCTEL

• El protocolo que utiliza es Uni-Te/Modbus.

• El tiempo de lectura o escritura que nos da el fabricante es:

t(ms) = 12(ms) + 1,5 ∗ n (4.1)

Donde n es el numero de bytes.

• Para el caso de 100 palabras que son 200 bytes, tenemos un tiempo de:

t(ms) = 312ms (4.2)

Siendo en este caso el triple que en Balogh.

• El proveedor nos proporciona un diagrama de bloques que llevan todos los sistemas XGS-K.

Figura 4.2: Diagrama de bloques antena y etiqueta Inductel

Definicion de los bloques anteriores:

· Power supply: el lector requiere una alimentacion de 24 V.

· Data link: la comunicacion serie entre la estacion y el PLC se realiza por Half-Duplex, el cual

es compatible con RS-485.

· LEDs: indican los errores y si se ha establecido comunicacion serie.

· Address coding: se establece con un interruptor de rueda de 16 posiciones.

4.2 Protocolo UNI-TE 19

· Modulator/Demodulator, power transmission: el modulador/demodulador habilita el in-

tercambio de datos dentro del campo de dialogo.

4.2. Protocolo UNI-TE

Este protocolo se encuentra dentro del nivel OSI de aplicacion. Algunos servicios que ofrece el

estandar de aplicacion UNI-TE son los siguientes:

Mensajerıa industrial: este servicio es comun a todos los equipos de Schneider, permite ac-

ceder a las variables en modo lectura o escritura, transferir programas, gestionar los modos de

funcionamiento de los equipos, diagnosticar la conexion y los equipos, y transmitir datos no

solicitados.

Su funcionamiento se basa en una comunicacion de pregunta/respuesta. Pudiendo ser los equipos

segun su funcion, cliente y/o servidor. El cliente es aquel equipo que inicia la comunicacion,

transmite informacion o envıa una orden. El servidor es aquel equipo que presta el servicio

solicitado por el cliente, al que envıa la respuesta tras la ejecucion.

Servicio COM (base de datos distribuidos): se trata de un conjunto de palabras com-

partidas entre varios equipos que se actualizan cıclicamente. Esto permite el intercambio de

informacion entre automatas TSX Premium, TSX Micro, TSX 17 y TSX/PMX modelos 4.0.

El servicio COM, disponible en redes FIPWAY, esta formado por un conjunto de palabras

dedicadas, llamadas palabras comunes ( %NW en automatas TSX Micro/Premium). Segun la

configuracion cada estacion de la red puede acceder (en lectura o lectura/escritura) o no a la

base de datos. En la red FIPWAY, todas las estaciones que intercambian palabras comunes (32

estaciones maximo) tienen asignada una base de datos dedicada de 128 palabras, una zona de

escritura fijada en 4 palabras por estacion TSX Micro/Premium.

La actualizacion de las palabras COM en un automata se realiza de forma automatica, sin que

intervenga el programa de aplicacion, al ritmo de la secuencia general (tarea maestra), es decir,

al iniciarse el ciclo para la lectura y al terminar el ciclo para la escritura. Al disponer el servicio

COM de una zona de palabras dedicadas y preconfiguradas, se elimina cualquier posibilidad de

que se produzca un conflicto de datos entre automatas o dentro de los mismos.

Servicio de tabla compartida: existe una tabla de palabras internas %MW que permite el

intercambio de informacion entre automatas TSX Micro/Premium unicamente. Siempre que se

encuentren una red FIPWAY. El principio del intercambio se basa en la difusion, por parte de

cada automata, de una zona de memoria de palabras (zona de difusion) a los demas automatas

de la red. Cada estacion de la red cuenta con una tabla de intercambios compuesta de palabras

internas %MW.

20 CAPITULO 4. INDUCTEL

Comunicacion de aplicacion a aplicacion: consiste en la transmision de palabras entre dos

equipos mediante el programa de aplicacion del usuario. Este servicio se puede utilizar entre

estaciones conectadas a diferentes redes (ETHERNET, FIPWAY, FIPIO o UNI-TELWAY) de

una misma arquitectura multi-red.

Este servicio esta adaptado para:

• Enviar un mensaje de alarma de un automata programable a un puesto de supervision.

• Intercambiar tablas de datos entre dos automatas bajo el control de los programas de

aplicacion del emisor y del destinatario.

• Enviar mensajes por difusion al conjunto de las estaciones o equipos.

Telegrama: este servicio esta disponible en FIPWAY. Es un caso particular de mensajes de

aplicacion a aplicacion. Permite enviar y recibir de forma prioritaria mensajes cortos, con un

tamano maximo de 16 caracteres.

Comunicacion entre redes: El mecanismo de direccionamiento X-WAY permite interconectar

varias redes ETHERNET, Modbus, Unitelway y/o FIPWAY, formadas por automatas de todas

las gamas. Esta comunicacion entre redes incluye los servicios UNI-TE y los intercambios de

aplicacion a aplicacion.

4.3. Protocolo Modbus

Modbus es un protocolo industrial que fue desarrollado para poder establecer una comunicacion

entre dispositivos de automatizacion. Originalmente fue implementado como protocolo a nivel de apli-

cacion con el fin de transferir datos por una capa serial. Se ha expandido para incluir implementaciones

a traves de protocolo serial, TCP/IP y el User Datagram Protocol (UDP).

Es un protocolo de pregunta-respuesta del tipo maestro-esclavo. En este tipo de relacion, la comu-

nicacion se hace en pares, el maestro inicia la solicitud y espera la respuesta del esclavo.

Permite el control de una red de dispositivos y la comunicacion de los resultados a un ordenador.

Tambien se utiliza para conectar un ordenador de supervision con una unidad remota (RTU) en

sistemas SCADA (sistemas de adquisicion de datos). Cada dispositivo de esta red posee una direccion

unica.

Capıtulo 5Balogh

En el presente capıtulo se realiza un estudio sobre Balogh con el fin de asegurar las ventajas que

nos ofrece el fabricante. Se supone en este proyecto que Balogh va a tener tiempos de lectura/escritura

mas reducidos que Inductel.

5.1. Introduccion

Se realizaran pruebas en un PLC con el sistema Balogh que veremos a continuacion. Los datos

recogidos seran de utilidad para poder realizar una comparacion entre ambas tecnologıas.

5.2. BIET 170

La Biet 170 de Balogh es una interfaz que funciona a traves de Ethernet y puede controlar hasta

dos canales independientes de RFID.

Figura 5.1: BIET 170

21

22 CAPITULO 5. BALOGH

La circuiterıa se encuentra dentro de una carcasa de aluminio cerrado. En un extremo se encuentran

las conexiones de los conectores y en el otro los indicadores LED. Los protocolos que soporta la BIET

170 son:

Modbus/TCP

Protocolo especializado basado en TCP/IP

Ethernet/IP

La DFB creada tanto para lectura/escritura completa o secuencial se basa en el protocolo Mod-

bus/TCP. Ademas, permite establecer una conexion con la BIET a traves de un enlace http desde un

PC, conectando la BIET a ese mismo PC. Se puede:

Ver la presencia de etiqueta para cada canal

Mostrar la configuracion actual y los parametros

Mostrar contadores a modo de diagnostico

Modificar la direccion IP

5.3. Descripcion

5.3.1. Conexiones

NOMBRE CABLE DESCRIPCION

Ethernet M12 8-pin Cable de red. Cruzado en caso de conexion directa con PC.

Canal 1/2 M12 5-pin Dos conexiones para plot lectura/escritura

24 V M12 Alimentacion

RS232 M12 8-pin Para configuracion mediante PC (opcional)

Tabla 5.1: Tipos de cables

El cable de red debe ser apantallado y debe conectarse la pantalla al conector metalico sobre los

360o.

El cable de canal debe ser apantallado y depende del plot usado.

Los cables propuestos por el fabricante se especifican en el documento que ellos proporcionan.

El cable de alimentacion tiene el siguiente esquema:

5.3 Descripcion 23

PIN No DESCRIPCION COLOR

1 +24VDC Marron

2,3 No usado

4 0 V Azul

Tabla 5.2: Esquema cable de alimentacion

5.3.2. Indicadores LED

Figura 5.2: LED’s indicativos

INDICADOR COLOR DESCRIPCION

COM Bicolor Indica intercambio por el enlace serie RS232 en curso

MOD

En arranque:Indica el resultado del test de arranque

Bicolor

En operacion:Tabla de asignacion dinamica llena

Rojo fijo

En operacion: Alcanzando el numero maximo de conexiones admitidas

Parpadea (4 para ModBus TCP y 10 para TCP/IP)

ERR

(CHA2/CHA1)Rojo

Fallo de etiqueta o de cabeza lectora en el canal

correspondiente

EXE

(CHA2/CHA1)Verde

Ejecucion en progreso en el canal correspondiente.

Cuando este LED esta encendido, los otros dos indicadores

de canal pueden ser ignorados.

PRE (CHA2/CHA1) Verde Presencia de etiqueta

24V Verde 24VDC correcto

ETHERNET Verde Conexion a red correcta

Tabla 5.3: Esquema cable de alimentacion


5.4. Configuracion

Interruptores:

Existe un bloque de cuatro interruptores situados detras del bloque de indicadores.

Los interruptores por defecto se encuentran posicionados en modo OFF (a la derecha).

SW1, SW2 y SW3 configuran el protocolo para usar. La DFB esta disenada para trabajar con

Modbus TCP con direccionamiento directo, por lo que los tres interruptores deben estar en OFF.

SW4 en posicion OFF permite leer el resultado del test de arranque mediante enlace serie RS-232.

Este test no se usa excepto que se produzca algun fallo en el funcionamiento de la BIET, ası que se

recomienda fijar este interruptor en ON para que el arranque sea mas rapido.

Figura 5.3: Interruptores

Direccion IP: Existen dos metodos para configurar la direccion IP de la BIET:

• A traves de Ethernet

• A traves del puerto serie RS-232

Se explica como configurarlo a traves de Ethernet. La configuracion a traves de RS-232 se

encuentra en el manual del fabricante.

Configuracion de IP mediante Ethernet:

1. Abrir un explorador de internet e introducir la direccion IP de la BIET. La direccion por defecto

es 192.168.0.1. Esta direccion IP por defecto y la direccion MAC se encuentran impresas en un

lateral de la BIET.

5.5 Protocolo de envıo de mensajes 25

2. Nos aparecera en la pagina un menu:

Home: munu principal

Status display: muestra el estado de ambos canales

Modbus test: muestra la deteccion de etiqueta (Modbus/TCP)

Tcp test: muestra la deteccion de etiqueta de ambos canales (TCP/IP)

Current Params: muestra la configuracion actual, direccion IP y numero de conexiones

activas

Configuration: Configuracion de direcciones IP (protegido por contrasena)

Troubleshooting: Pagina dedicada a deteccion de errores

Help: Muestra informacion de ayuda sobre la BIET

Contact: Detalles de soporte tecnico

3. 3. Acceder a Configuration. Aparecera un dialogo para introducir el usuario y contrasena. Por

defecto:

Usuario: (en blanco)

Contrasena: balogh

4. Introducir la configuracion deseada de IP y pulsar Update.

5.5. Protocolo de envıo de mensajes

Como el protocolo que vamos a usar es el Modbus/TCP en este proyecto, en este apartado se va

a introducir los conceptos basicos.

Balogh utiliza este protocolo. Las peticiones y las respuestas comienzan con 3 palabras (6 bytes)

que son las siguientes:

1. Numero de transicion, dado por el cliente.

2. Codigo del protocolo.

3. Longitud en bytes de la trama que lo sigue.

En la respuesta se repiten las 2 primeras palabras anteriores.

Los mensajes completos tiene el siguiente formato:


Figura 5.4: Formato del protocolo Modbus/TCP

SN: Numero Modbus de esclavo, se repite en la respuesta.

No suele usarse en el protocolo original.

Es igual al numero del canal del protocolo usando direccionamiento indirecto.

FC: Codigo de funcion. Tiene un numero de valores limitados.

3: lee n palabras consecutivas.

16: escribe n palabras consecutivas.

23: lee n palabras consecutivas y escribe m palabras.

43: identificacion de la BIET

5.6. Antena ERC85

El modulo de antena del que se dispone es el ERC85.

Figura 5.5: ERC85

Entre antenas debe haber una distancia superior a 500 mm para garantizar su buen funcionamiento.

5.7 Etiqueta OMX 931 27

5.7. Etiqueta OMX 931

La etiqueta de la que se dispone es: OMX 931 de 32kbytes.

Figura 5.6: OMX 931

La distancia entre etiquetas debe ser de mas de 150 mm y la distancia maxima entre etiqueta y

antena no debe superar los 20 mm. Ese es el rango que te da el proveedor para garantizarte el buen

funcionamiento.

En los experimentos llevados a cabo, se puede ver mas ampliado en el apartado, la distancia

estudiada es el doble y reconoce la presencia de la etiqueta bien pero existen fluctuaciones en el

tiempo que tarda en leer o escribir en la etiqueta.

Ademas la etiqueta y la antena tienen una direccion especıfica que viene indicado en la propia

etiqueta y antena para asegurar el buen funcionamiento.

Tambien se ha estudiado el angulo de dicha direccion y funciona bastante bien al doble de lo que

te dice el fabricante que es de ± 20o con respecto a dicha direccion.

El proveedor nos proporciona la formula del tiempo de lectura o escritura de n bytes:

1 + 0, 5 ∗ n = t(ms) (5.1)

Teniendo en cuenta que una palabra son dos bytes, entonces una peticion de 500 palabras tardara,

segun la formula:

1 + 0, 5 ∗ 1000 = 501ms (5.2)


5.8. Montaje

Se han utilizado los siguientes componentes:

PLC con los siguientes modulos:

• TSX PSY2600

• TSX P573623A

• ETY PORT

SCALANCE X208 de SIEMENS

BIET 170, ERC85 y OMX 931

Fuente de alimentacion de 24V

(a) PLC (b) SCALANCE X208

Figura 5.7: Componentes

5.8 Montaje 29

El esquema de conexion es el siguiente:

Figura 5.8: Esquema de montaje

Y el montaje real implementado:

Figura 5.9: Montaje realizado


Como se puede ver la conexion entre el PLC y la BIET 170 no es directa. Se debe a que el PLC

no soporta el cable de Ethernet de la BIET 170, es decir, no son compatibles. Para solventar este

inconveniente se ha introducido un SCALANCE de Siemens para que gestione de forma inteligente la

comunicacion entre estos dos componentes.

Tanto el SCALANCE como la BIET necesitan de una fuente de alimentacion de 24 V para poder

funcionar.

Los cables utilizados son los descritos en el apartado 1.2.1 de este capıtulo.

Capıtulo 6Resultados

En este capıtulo se va a exponer una comparativa entre Balogh e Inductel, tanto teoricamente

como experimentalmente.

6.1. Resultados Inductel

Aquı podemos ver los datos obtenidos experimentalmente conjunto con los resultados teoricos que

proporciona el fabricante.

Figura 6.1: Diferencias entre tiempos teorico y experimental de Inductel

31

32 CAPITULO 6. RESULTADOS

Aunque en la grafica parece que los datos experimentales no se encuentran muy lejos de los teoricos,

la realidad es que tarda, en 800 palabras, unos 0.7 segundos mas. En terminos de un entorno industrial,

este tiempo puede ser significativo para el tiempo de ciclo de la cadena de produccion.

6.2. Resultados Balogh

A continuacion se van a mostrar una serie de graficas donde se muestran los tiempos de lectu-

ra/escritura recogidos con el montaje del apartado anterior.

Los experimentos se basan en calcular el tiempo que tarda la BIET en leer cierto numero de

palabras. Ademas, se ha tenido en cuenta la distancia y el angulo que podrıa existir entre la antena y

la etiqueta.

De esta forma se podra comprobar si las especificaciones del producto que nos da el fabricante son

correctas.

En la siguiente grafica, las rectas debidas a los experimentos esta formada por puntos cuyos valores

son la media de tres medidas bajo las mismas condiciones. Se ha supuesto que las condiciones ideales

son distancia cero y angulo cero.

Figura 6.2: Comparacion formula teorica con datos experimentales lectura

Se puede apreciar que la lectura y escritura experimental practicamente son iguales, se asemejan

muchısimo.

Por contra, difieren con la teorica. Hay que tener en cuenta que cuando se ejecuta un programa

con el PLC hay una perdida de tiempo del mismo al tener que ejecutar el programa completo. Ası que

la diferencia no es tan llamativa si se tiene en cuenta lo anterior.

Si quitamos las peticiones de n palabras que queramos y leemos o escribimos el total de palabras

6.2 Resultados Balogh 33

de una sola vez, el tiempo disminuye, como podemos ver en la siguiente grafica:

Figura 6.3: Comparacion tiempo de 1 peticion contra 13 peticiones

6.2.1. Lectura

Ahora vamos a ver como afecta la distancia entre antena y etiqueta a los tiempos de lectura.

Figura 6.4: A distintas distancias Lectura

Parece que la distancia no afecta al tiempo de lectura. El fabricante recomienda una distancia

maxima de 2cm y para el doble de esa distancia sigue funcionando bien. A partir de 4cm es muy facil

que aunque detecta la presencia de etiqueta el tiempo que tarda en leer tiende a infinito. Esto se debe

a que a esa distancia no es capaz de realizar el proceso de lectura.


En la siguiente grafica se ve como afecta el angulo existente entre antena y etiqueta.

Figura 6.5: A distintos angulos Lectura

Sigue sin notarse un cambio significativo en el tiempo de lectura. Pero como se ha comentado

anteriormente a un angulo superior a 45o el tiempo de lectura se hace infinito porque no es capaz de

detectar la etiqueta. El fabricante no recomienda que se superen los 20o de angulo.

Y ahora variamos distancia y angulo a la vez.

Figura 6.6: A distintas distancias y angulos Lectura

6.2 Resultados Balogh 35

Sigue sin afectar significativamente el tiempo de lectura incluso variando distancia y angulo a la

vez.

6.2.2. Escritura

El caso de la escritura es similar a la lectura como podemos ver en las siguientes graficas:

Figura 6.7: A distintas distancias Escritura

Figura 6.8: A distintos angulos Escritura


Figura 6.9: A distintas distancias y angulos Escritura

Las graficas de lectura y escritura se parecen. Con lo cual se puede ver que no pierde las prestaciones

en ninguno de sus modos.

6.3 Comparativa entre ambas tecnologıas 37

6.3. Comparativa entre ambas tecnologıas

El PLC utilizado tiene los siguientes modulos:

TSX PSY2600

TSX P57203

TSX ETY4103

6.3.1. Comparativa Teorica

Se puede comparar los tiempos de lectura/escritura que nos da el fabricante tanto de Inductel

como de Balogh y hacer una estimacion de su comportamiento a nivel experimental.

Figura 6.10: Comparativa teorica Balogh-Inductel

6.3.2. Comparativa Experimental

Lectura:


Figura 6.11: Comparativa experimental Balogh-Inductel Lectura

Escritura :

Figura 6.12: Comparativa experimental Balogh-Inductel Escritura

Capıtulo 7Conclusion y desarrollos futuros

Finalizado el proyecto se exponen a continuacion las conclusiones finales del mismo. Ademas, se

exponen igualmente los posibles desarrollos futuros para poder implementar un sistema en un entorno

industrial a partir de este proyecto.

7.1. Conclusiones

Podemos concluir que Balogh es mas rapida que Inductel. Tal como se ha supuesto al inicio de

este proyecto.

A la hora de implementar Balogh en una industria habrıa que tener en cuenta si como de crıticos son

estos tiempos en una fabrica. Para ello serıa interesante estudiar los cuellos de botella que se producen

en una cadena de montaje. Si se producen debido a que existen muchos puestos de lectura/escritura

esta solucion podrıa ser valida. Sin embargo, si se producen debido a que las operaciones de las

maquinas son demasiado lentas, podrıa valer con otra de menor coste y por tanto que no proporcione

tantas prestaciones como puede ser la tecnologıa Ositrack de RFID. Esta tecnologıa se encuentra en

una gama intermedia entre las dos estudiadas.

Las caracterısticas de este sistema no cambian en exceso cuando se aplica a un programa real con

las caracterısticas teoricas.

Se puede concluir que la opcion de sustituir Inductel por Balogh esta mas que justificada. Los

tiempos de lectura/escritura son muy inferiores a Inductel y ademas, su inclusion en la fabrica no

supone un cambio significativo gracias a la DFB existente. Ya que, esta se adapta a la metodologıa de

trabajo existente. Por lo cual, incluso mejorarıa el tiempo de ciclo de la cadena de montaje.

39

40 CAPITULO 7. CONCLUSION Y DESARROLLOS FUTUROS

7.2. Desarrollos futuros

La posibilidad de mejorar este estudio podrıa ser implementar el sistema Balogh en maquinas

reales y comprobar que se cumplen los tiempos proporcionados. Donde podrıan aumentar debido a

que la red industrial tiene que gestionar muchos elementos al mismo tiempo.

Serıa interesante ver como afecta en una red industrial la conexion de un sistema RFID. Con un

lector en cada puesto de una cadena de produccion. El tiempo de respuesta del mismo en una red

Ethernet, o incluso la prioridad que tiene un sistema RFID en una lınea de montaje.

Bibliografıa

[1] Luis Miguel Godinez Gonzalez, RFID: oportunidades y riesgos, su aplicacion practica, 1st edn.

Alfaomega Grupo Editor (2008).

[2] https://www.tagmaster.com/rail-solutions/rfid-balogh/

[3] https://www.boschrexroth.com/en/xc/trends-and-topics/industry-4-0/best-practices/multi-

product-line-demonstrator/rfid-production/rfid-production-1

41

7UDEDMR) LQG H* UDGR Grado en Ingeniería...

Documents

Transcript of 7UDEDMR) LQG H* UDGR Grado en Ingeniería...