Rede Profibus
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PROFIBUS-PA
PROFINET
IEC 61158-2 RS-485/FO
Manufacturing Process
Internet Internet
OS
AS-Interface
PROFIBUS-DP
OS
PLC IPC
Rede Profibus
• PROFIBUS desenvolvido na Alemanha, inicialmente pela Siemens em conjunto
com a Bosch e Klockner-Moeller em 1987.
• Em 1988 tornou-se um "Trial Use Standard" no contexto da norma DIN (DIN V
19245, parte 1), que define as camadas Física e Enlace.
• Posteriormente, grupo de 13 empresas e 5 centros de pesquisa propuseram
alterações nas camadas Física e Enlace e definiram a camada de Aplicação
(norma DIN V 19245, parte 2).
• Esta proposta é atualmente apoiada por mais de 300 empresas européias e
internacionais.
Rede Profibus
Rede Profibus
• Classificação: Devicebus
• Mais de 300 fornecedores de equipamentos
• Topologia:Linha / Estrela / Anel
• Velocidade de transmissão: DP - Máx: 12 Mbps ; PA - Max: 31.25 kbps
• Max. número de nós: 127
• Distância Máxima: 100m entre segmentos (12Mbaud) ; 24Km (Dependente do
meio e do Baudrate)
• Mestre-Escravo - “peer to peer”
Rede Profibus
Os dispositivos mais comuns nesta rede são:
• Computadores;
• Drives AC e DC (acionamentos);
• Sensores e Atuadores;
• Controladores Programáveis.
Rede Profibus
Redes Profibus
Características gerais:
Profibus é uma rede multimestres. A especificação fieldbus distingue dois tipos de
dispositivos:
Dispositivos Mestre:
Um mestre é capaz de enviar mensagens independente de solicitações externas quando
tiver a posse do token. São também chamados de estações ativas.
Dispositivos Escravos:
Não possuem direito de acesso ao barramento e podem apenas confirmar o
recebimento de mensagens ou responder a uma mensagem enviada por um mestre.
São também chamadas de estações passivas. Sua implementação é mais simples e
barata que a dos mestres.
Rede Profibus
P r o f i b u s D P ( D i s t r i b u t e d P e r i p h e r a l s)
Esta rede é especializada na comunicação entre sistemas de automação e
periféricos distribuídos.
P r o f i b u s F M S ( F i e l d b u s M e s s a g e S p e c i f i c a t i o n )
É uma rede de grande capacidade para comunicação de dispositivos inteligentes tais
como computadores, CLPs ou outros sistemas inteligentes que impõem alta
demanda de transmissão de dados. FMS vem perdendo espaço para a rede
Ethernet TCP/IP.
P r o f i b u s P A ( P r o c e s s A u t o m a t i o n )
É uma rede para a interligação de instrumentos analógicos de campo tais como
transmissores de pressão, vazão, temperatura, etc. Esta rede possui uma grande
fatia do mercado de barramentos de campo geralmente chamados de fieldbus.
Tipos de Rede Profibus
Passive Devices (Slaves)
Active Devices (Masters)
PLC PLC PC
PROFIBUS diferencia dispositivos mestre de escravo
PROFIBUS
Acesso ao Meio
Mestre (Class 1)
Escravos
PROFIBUS
PLC
Mestre (Class 2)
Ontrolador Central
Controller troca dados com
os dispositivos periféricos
distribuidos
Ferramenta de
engenharia – usada para
configuração dos
escravos
Dispositivos analogicos ou digitais tais como I/O, drives,
transmissores, valvulas ou terminais
Profibus DP Monomestre
DP-Master
(class 2)
Mestre-DP
(class 1)
Mestre-DP
(class 1)
DP - Slaves
PLC
PROFIBUS
PC
CNC
Vários Mestres-DP podem ler um Escravo-DP
mas apenas um Mestre pode escrever em um
escravo.
Sistema DP Multi-Mestre consiste de:
- multiplos Mestres (class 1 ou 2)
- 1 a 124 Escravos-DP
- max. 126 dispositivos no mesmo barramento
Entradas e saídas distribuidas Entradas e saídas distribuidas
Profibus DP Multimestre
PROFIBUS
Ferramenta de configuração
PLC
PROFIBUS
Uma biblioteca com arquivos GSD dos dispositivos PROFIBUS está disponível online em www.PROFIBUS.com
Arquivos GSD-Files contém os
parâmetros de comunicação
Arquivos EDD-files contém os
parâmetros da aplicação.
Configuração da Rede Profibus
PROFIBUS-DP
Sistema de Controle
Ferramenta de
Engenharia
PROFIBUS-PA
IEC 61158-2 (MBP_IS) I
x
Segment-
coupler/Link
transmissor
x+
RS-485 ou Fibra Ótica
Fonte 24V
Aplicação na Automação de Processo
Passagem lógica de bastão entre mestres
P G 7 2 0
PROFIBUS
FM
SV
Acesso cíclico entre mestres e escravos
Métodos de Comunicação
O token é passado para cada estação segundo sua posição no anel lógico
(endereços crescentes) dentro de um tempo bem determinado. O tempo de retenção
da ficha por cada mestre é determinado pelo tempo de rotação do token, que é
configurável.
A comunicação em Profibus é independente de conexão, o que permite executar uma
comunicação broadcast (uma estação envia uma mensagem sem reconhecimento
para todas as demais, mestres ou escravos) ou multicast (uma estação ativa envia
uma mensagem sem reconhecimento para um determinado grupo de estações
(mestre ou escravos).
Protocolo Token Passing
Profibus DP
Existem atualmente três physical profiles que definem os métodos de
transmissão disponíveis para o Profibus:
• RS-485 para aplicações gerais da automação da manufatura;
• IEC 1158-2 para uso na automação de processos;
• Fibra ótica para maior imunidade a ruído e maiores distâncias.
Meios Físicos
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Profibus – Tecnologia de Transmissão
– Topologia em Barramento linear, terminação ativa em ambas
as extremidades, extensões de conexão são permitidas em
velocidades abaixo de 1,5 Mbit/s.
– 32 estações em cada segmento sem repetidores, e 127
estações, com repetidores.
– Conector 9 pinos tipo D subminiatura (AL-2601e AL- 2602)
Transmissão RS 485 – Profibus DP/FMS
20
VP
B
A
DGND
first station
390
220
390
Bus Termination
last station
Bus Termination VP
B
A
DGND
Data Line B
Data Line A
B B A A
Station 2 Station 3
390
220
390
Instalação RS 485
Meio Físico RS 485
22
– Transmissão de dados: codificação digital, bit-síncrona, Manchester.
– Velocidade de Transmissão: 31,25 kbit/seg, Modo Voltagem.
– Cabo: par trançado, com ou sem blindagem.
– Alimentação remota: opcional, através de linhas de dados.
– Tipo à prova de explosão: operações intrinsecamente seguras e não-
intrinsecamente seguras são possíveis.
– Topologia: em linha e em árvore, ou uma combinação.
– Número de estações: até 32 estações por segmento de linha, total
máximo de 126.
– Repetidores: pode ser expandido com até 4 repetidores.
Transmissão IEC 1158-2 – Profibus PA
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– Condutores de fibra óptica podem ser usados em PROFIBUS
para aplicações em ambientes com interferência eletromagnética
muito alta e para aumentar a distância máxima em altas
velocidades de transmissão.
– Dois tipos de condutores estão disponíveis.
• condutores baratos de fibra plástica para distâncias <= 50 m;
• condutores de fibra de vidro para distâncias da ordem de
quilometro.
Transmissão Fibra Ótica
Acoplador
DP para PA Conectores T
Caixa de
Junção
Terminador Conector
Dispositivos de Conexão
Profibus DP
É uma rede de alta velocidade e multimestres utilizando o padrão RS 485.
Os mestre podem ser de duas categorias:
Classe 1: são mestres que realizam comunicações cíclicas tais como CLPs.
Classe 2: São mestres que trabalham com mensagens assíncronas como
estações de operação e de configuração.
Profibus DP
Profibus DP - Dispositivos
• Características tecnológicas:
– Transmissão assíncrona, padrão físico RS 485 / Fibra Óptica e IEC 1158-2
– Topologia: Barramento
– Velocidade: 9,6 Kbps . . 12 Mbps. Transmite 1 kByte de E/S em menos que
2 ms
– Distância: 100 m . . . 1,2 Km
– Dispositivos 127 (máximo)
– Parametrização e diagnóstico remotos
– Acesso híbrido (Token + Mestre/Escravo)
• protocolo FDL (FieldBus Data Link): permite mestre/escravo com token
passing, multi-mestre com token ring, adicionalmente com broadcast e
multicast ( nível 2 )
®
PROCESS FIELD BUSCaracterísticas
• Características tecnológicas (continuação):
– ProfiBus divide-se em
• ProfiBus FMS, para nível de célula ( controle )
• ProfiBus DP (Decentralized Periphery), para nível de campo:
– Equipamentos escravos
– DPM1 (DP Master Class 1): controlador central ( CP ou PC )
– DPM2 (DP Master Class 2): configuração, diagnóstico e
programação (notebook, PC)
• ProfiBus PA (Process Automatation), para segurança intrínseca:
semelhante ao DP
®
PROCESS FIELD BUSArquiteturas
• Características tecnológicas (continuação):
– Configuração PROFIBUS com 3 estações ativas (mestres) e 7 estações
passivas (escravas). Os 3 mestres formam um anel lógico de token:
®
PROCESS FIELD BUSArquiteturas
– Projetado para a rápida comunicação de dados entre dispositivos,
cuja comunicação realizada é entre CLPs e seus dispositivos de E/S
remotos.
– Indicada para o chão de fábrica, onde o volume de informações é
grande e há a necessidade de uma alta velocidade de comunicação
para que os eventos sejam tratados num tempo adequado.
– As comunicações com este tipo de dispositivos é feita de forma
cíclica.
– Oferece funções para acesso acíclico, no caso de dispositivos de
campo inteligente que necessitem configuração, diagnósticos e
gerenciamento de alarmes.
– Característica determinística.
Profibus DP
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Profibus DP
Profibus DP Monomestre
Profibus DP Multimestre
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Profibus DP – Resumo
A rede Fieldbus PA é uma rede para interligar válvulas, transmissores de pressão
diferencial, etc., portanto geralmente dispositivos escravos. A alimentação dos
dispositivos pode se dar pela própria rede. Caso se deseje interligar esta rede de baixa
velocidade a uma rede de alta velocidade (DP) ou a um CLP, deve-se utilizar um
acoplador.
A Profibus PA permite ligar 32 dispositivos por segmento sem segurança intrínseca (IS)
ou até 9 dispositivos com segurança intrínseca.
Os dispositivos podem ser conectados e desconectados para manutenção com a rede
em operação, mesmo quando operando em áreas classificadas.
Profibus PA
Profibus-PA - padrão IEC 1158-2 - transmissão um par trançado blindado,
velocidade de 31.25 kbit/s.
Permite alimentar os dispositivos diretamente, usando o barramento de dois fios e
apresenta segurança intrínseca. Os princípios fundamentais são:
• Cada segmento deve ter uma única fonte de potência: a fonte de alimentação.
• Nenhuma potência é alimentada no barramento quando a estação está enviando
dados.
• Cada dispositivo de campo consume uma potência fixa conhecida em regime.
• Os dispositivos de campo funcionam como consumidores passivos de corrente.
• A terminação passiva de linha é realizada nos dois extremos da linha.
• Topologias linear, árvore e estrela são permitidas.
Profibus PA
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• Conhecida como proteção do projeto.
• O objetivo é limitar a energia nos circuitos elétricos do
equipamento, fazendo com que os mesmos não apresentem
energia suficiente com capacidade de causar a ignição de
atmosferas potencialmente explosivas, mesmo nas ocorrências de
falhas que venham a ocasionar centelhas ou superfícies aquecidas
que estejam em contato com a atmosfera potencialmente
explosiva.
Profibus – Segurança Intrínseca
Conexão Profibus DP – Profibus PA
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Arquivos de Configuração GSD
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• Existem duas maneiras de se realizar a conexão das duas redes: via
acoplador de segmento e via DP/PA link.
• Acopladores são conversores de sinais que adaptam os sinais RS-485 para o
nível de sinal do IEC 1158-2, não possuem endereço de rede e permitem
endereçar os dispositivos das sub redes diretamente.
• Sua maior desvantagem é limitar a velocidade da rede DP a 93.75 kbps (na
verdade em 45.4 kbps para a maioria dos fabricantes, somente
Pepperl+Fuchs dispunha de solução a 93.75kbps em 2001).
Conexão Profibus DP – Profibus PA
PROFIBUS DP PROFIBUS PA
Produção Processo
RS 485
RS 485
Redes Profibus
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Rede Profibus X Rede Devicenet