O protocolo BiSS (Bidirectional Synchronous Serial Bus) é um protocolo de comunicação de alta velocidade e em tempo real, utilizado principalmente em sistemas de automação industrial e de controlo de movimentos. Criado pela empresa alemã iC-Haus, o BiSS foi concebido para conseguir uma comunicação rápida e bidirecional entre sensores, actuadores e controladores, especialmente em aplicações que exigem uma troca de dados precisa, como codificadores rotativos e sensores de posição de máquinas-ferramenta CNC, robôs e outros equipamentos de alta precisão.
Principais caraterísticas e mecanismos do protocolo BiSS
O protocolo BiSS funciona em interfaces série síncronas full-duplex, permitindo fluxos de dados contínuos entre um dispositivo mestre (como um controlador ou PLC) e vários dispositivos escravos (como sensores ou actuadores). Ao contrário dos protocolos tradicionais, o BiSS pode atingir taxas de dados de até 10 Mbps, tornando-o adequado para aplicações que exigem troca de dados de alta velocidade e baixa latência. É compatível com as camadas físicas RS-422 e RS-485, proporcionando uma comunicação robusta a longa distância. As configurações típicas envolvem um dispositivo mestre que envia sinais de relógio para os dispositivos escravos ligados para sincronizar a troca de dados.
O protocolo é conhecido pela sua flexibilidade de configuração. O BiSS suporta configurações ponto-a-ponto e de barramento. Numa configuração ponto-a-ponto, o dispositivo mestre comunica com um único dispositivo escravo, normalmente visto em configurações simples. Para arranjos mais complexos, a configuração de barramento ou encadeamento em margarida permite que vários dispositivos escravos sejam conectados sequencialmente, com a passagem de dados de um dispositivo para o outro. Esta estrutura promove uma elevada escalabilidade em ambientes industriais para coordenar vários sensores ou actuadores na mesma rede, permitindo-lhes sincronizar a transmissão de dados, minimizando a complexidade da cablagem.
Quadro de comunicação e integridade dos dados
A comunicação de dados do protocolo BiSS está estruturada em torno de uma estrutura de comunicação que inclui vários componentes-chave.
Relógio mestre (MA) - O dispositivo mestre envia impulsos de relógio para controlar a sincronização de dados.
Sinal de dados - responde ao sinal de relógio de resposta do dispositivo sob a forma de dados, que podem incluir leituras de sensores, sinais de erro ou actualizações de estado.
Ajuste do tempo limite e do atraso da linha - O BiSS compensa o potencial atraso do sinal (normalmente referido como atraso de linha) em distâncias de cabo mais longas, assegurando a precisão e consistência dos dados em operações sensíveis ao tempo.
Esta estrutura de enquadramento, combinada com mecanismos de deteção de erros em tempo real, como o CRC (Cyclic Redundancy Check), pode manter uma elevada fiabilidade do protocolo, mesmo em ambientes típicos de ruído elétrico em ambientes industriais.
Variante BiSS: BiSS-B e BiSS-C
O BiSS evoluiu em várias versões para se adaptar a diferentes cenários de utilização. O BiSS-B é uma variante mais antiga que fornece ligações unidireccionais básicas comunicação e é utilizado principalmente para sistemas mais simples. O BiSS-C, mais avançado, é uma versão full-duplex que suporta a transmissão de dados em ambas as direcções, do mestre para o escravo e vice-versa, permitindo assim o feedback e a monitorização em tempo real. O BiSS-C é amplamente utilizado em aplicações que requerem monitorização contínua e transmissão de dados a alta velocidade, uma vez que permite um controlo eficiente de circuito fechado em sistemas automatizados.
Comparação com outros protocolos
O BiSS é normalmente comparado com outros protocolos industriais, como o SSI (Synchronous Serial Interface) e o EnDat. Embora o SSI permita a comunicação direta em série, não tem a velocidade e a capacidade bidirecional do BiSS, o que o torna menos adequado para configurações complexas ou de alta velocidade. Por outro lado, o EnDat também suporta comunicação bidirecional, mas é normalmente mais proprietário. Em comparação, o BiSS continua a ser um protocolo aberto, proporcionando flexibilidade para a integração com vários dispositivos e encorajando uma adoção mais ampla por parte da indústria.
Em resumo, o protocolo BiSS foi concebido para aplicações de automação industrial que exigem uma troca de dados rápida, fiável e bidirecional, especialmente em sistemas com vários sensores ou actuadores de alta precisão. A sua abertura, desempenho de alta velocidade e adaptabilidade a configurações complexas fazem dele a escolha preferida para sistemas modernos de controlo de movimento e robótica.
