ESPECIFICAO TCNICA PARA REDE PROFIBUS
SUMRIOEsta especificao descreve os requisitos para redes
PROFIBUS utilizadas pelos principais fabricantes de centrais de
processamento para conexo de dispositivos conforme padres
normalizados. O PROFIBUS uma das principais redes de campo
padronizadas internacionalmente. Suas caractersticas universais
cobrem uma larga faixa de aplicaes, cobrindo Manufatura, controle
de processo e automao industrial, oferecendo comunicao aberta e
independente de fornecedor.Para sistemas industriais a transmisso
EIA RS-485 (padro nvel fsico) a tecnologia de transmisso mais
frequente usada pelo PROFIBUS de acordo com a norma EN-50170NORMAS
E PADRES APLICVEISIEC 1158-2IEC Pub 144; IEC 1131;IEC 536 (Choque
eltrico); IEC 60079-27 (FISCO);IEC 801-4;IEC 870-5-1;ISO 7498;IEEE
C37.90.1 (ANSI C62.41) Proteo contra rudos tipo onda
oscilatria.DESCRIO DO SISTEMAO PROFIBUS pode ser usado tanto para
transmisso de dados em alta velocidade como em servios de comunicao
especiais. O sistema PROFIBUS subdividido em trs verses para
atender diferentes requisitos de um sistema de controle.SISTEMAS DE
CONTROLEA PROFIBUS-DP: otimizado para conexo rpida e barata. Esta
verso de PROFIBUS destinada especialmente para comunicao entre
sistemas de controle de automao e E/S distribudos. Pode ser usado
para substituir transmisso de sinais com 24 Vdc ou 4 a 20 mAB
PROFIBUS-PA: Projetado especialmente para aplicao em processos
contnuos. Possibilita a conexo de sensores e atuadores em
barramento nico comum, em reas intrinsicamente seguras. Possibilita
a comunicao de dados e alimentao no mesmo barramento, usando
tecnologia a dois fios, de acordo com o padro internacional IEC
1158-2C PROFIBUS-FMS: uma soluo de comunicao genrica. Os servios
FMS abrangem uma larga faixa de aplicaes e proporcionam grande
flexibilidade. O PROFIBUS FMS geralmente utilizado a nvel de
controleESPECIFICAOOperao: Protocolo PROFIBUS para aplicaes
industriais (PROFIBUS-PA, PROFIBUS DP e PROFIBUS-FMS)CARACTERSTICAS
GERAISTodas as trs verses PROFBUS (DP, FMS e PA) usam um protocolo
uniforme de acesso rede. Este protocolo implementado pelo nvel 02
do modelo de referncia OSI. O nvel 02 garante a segurana de dados,
a administrao dos protocolos de transmisso e envio dos dados em
forma de telegramas. No PROFIBUS, o nvel 2 chamado Fieldbus Data
Link(FDL). O controle de acesso ao meio (MAC) especifica o
procedimento quando uma estao est autorizada a transmitir dados. O
MAC deve assegurar de que apenas uma estao tem o direito de
transmitir dados a cada instante.PROFIBUS-PACARACTERSTICAS
GERAISPara atender as necessidades das indstrias qumicas e
petroqumicas;Cada segmento tem somente uma fonte de alimentao; O
barramento no alimentado quando a estao est transmitindo;Cada
dispositivo de campo atuma como dreno de corrente passivo;
necessrio uma terminao passiva em ambos os extremos da linha
principal do barramento;Topologias linear e em rvore podem ser
usadas;Para aumentar a confiabilidade, segmentos de barramento
redundantes podem ser utilizados.CARACTERSTICAS DE TECNOLOGIA DE
TRANSMISSOTransmisso de dados: codificao digital, bit-sncrona,
Manchester;Velocidade de transmisso: 31,25 kbit/seg - Modo
voltagem;Segurana dos dados: Prembulo, caractere de conferncia e
delimitadores de incio e de fim;Cabo: Par tranado com ou sem
blindagem;Alimentao remota: Opcional, atravs de linhas de
dados;Tipo a prova de exploso: Operaes intrinsicamente seguras e
no-intrinsicamente seguras so possveis;Nmero de estaes: At 32
estaes por segmento de linha, total mximo de 126;Repetidores: Pode
ser expandido com at 04 repetidores.PROFIBUS-DPCARACTERSTICAS
GERAISPara atender as necessidades das indstrias em
geral;Possibilita a existncia de sistemas de mestre nico ou de
mltiplos mestres;Proporciona um alto grau de flexibilidade na
configurao do sistema;At 126 dispositivos (mestres ou escravos)
podem ser conectados a um barramento;A configurao do sistema,
consiste no nmero de estaes, na atribuio de endereos s estaes, no
formato de dados de E/S, no formato das mensagens de diagnstico e
dos dados de E/S e dos parmetros de barramento;O sistema divide-se
em trs tipos diferentes de dispositivos: Mestre DP - Classe 1 -
DPM-1 (Controlador central), Mestre DP - Classe 2 DPM-2
(Programadores, dispositivos de configurao ou sistema de superviso)
e Escravo DP dispositivo perifrico (dispositivos de E/S,
acionadores, IHMS, vlvulas, etc.).FUNCES BSICASTecnologia de
transmisso: RS-485, para tranado, cabo a dois fios ou fibra ptica.
Taxas 9,6 kbit/seg a 12 Mbit/seg;Acesso a rede: Processo de
passagem de token entre mestres e processo mestre-escravo para os
escravos. Sistemas podem ser Mono-master ou Multi-master. O nmero
de estaes mximo 126;Modos de operao: Transmisso cclica de dados de
entrada e sada. No Clear as entradas so lidas, e sadas so mantidas
salvas de falhas. No frezzesomente a transmisso de dados
mestre-mestre possvel;Sincronizao: Os comandos de controle permitem
a sincronizao de entradas e sadas. No modo sync as sadas so
sincronizadas. No modo freeze as entradas so
sincronizadas;Funcionalidade: Transmisso cclica de dados entre
mestres e escravos;Funes de segurana e proteo: Todas as funes so
transmitidas com o cdigo Hamming distncia HD=4;Tipos de
dispositivos: DPM-2 (Programao, configurao e diagnstico dos
dispositivos). DPM-1 (Controladores programveis, dispositivo com
sadas/entradas, acionadores, vlvulas,
etc.)PROFIBUS-FMSCARACTERSTICAS GERAISProjetado para comunicao a
nvel de sistema. Neste nvel controladores programveis (CPS, CLPS)
se comunicam entre si. Nesta rea de aplicao, o alto grau de
funcionalidade mais importante que a velocidade de reao do
sistema;O FIELDBUS message specification (FMS) quem descreve os
objetos de comunicao e os servios;O LOWER layer interface(LLI) quem
adapta os servios do FMS ao nvel 2.FUNCES BSICASServio de
gerenciamento de contexto: usado para o estabelecimento e a liberao
de conexes lgicas, e para rejeitar servios no permitidos;Servio de
acesso variveis: usados para acessar variveis simples, registros,
arranjos e listas de variveis;Servios de gerenciamento de domnio:
usados para transmitir grandes reas de memrias. Os dados a serem
transferidos so divididos em segmentos pelo usurio;Servios de
gerenciamento de invocao de programa: So usados para o controle de
programa;Servios de gerenciamento de evento: So usados para
transmitir mensagens de alarme e eventos;Servios de suporte VFD:
Usados para identificao e leitura de status. Tambm podem ser
enviados espontaneamente solicitao de um dispositivo em Broadcast
ou Multicast;Servios de gerenciamento de OD: usados para acesso de
leitura ou escrita do dicionrio de objetosManuteno / Comunicao /
InstalaoA experincia tem mostrado que o uso da tecnologia de rede
de campo pode economizar cerca de 40% dos custos de comunicao,
instalao e manuteno da fiao em relao tecnologia convencional.Inspeo
de diagnsticoO PROFIBUS DP o barramento de campo mais utilizado na
indstria mundial atualmente. E com o uso cada vez maior desta rede
"cho de fbrica", o diagnstico rpido de falhas tornou-se
extremamente necessrio e importante, o que permite minimizar tempos
de parada e conseqentes prejuzos no processo produtivo. Existem
vrios procedimentos conhecidos para o diagnstico de falhas em redes
PROFIBUS DP para facilitar o trabalho dos profissionais de automao
na soluo de problemas e na otimizao da comunicao.Seguem abaixo os
mtodos de diagnsticos conhecidos para localizao de falhas na
implantao e operao de redes de comunicao industrial PROFIBUS DP
Inspeo Visual; Verificao dos LEDs dos dispositivos PROFIBUS DP;
Testes utilizando um Multmetro; Testes utilizando Testadores de
Barramento (Bus Testers); Testes utilizando Osciloscpio; Testes
utilizando Telegramas de Diagnstico; Testes utilizando Ferramentas
de Configurao do Mestre PROFIBUS DP; Testes utilizando Ferramentas
de Monitorao de Rede; Testes utilizando Repetidores com
Diagnstico.Inspeo visualExistem algumas condies geradoras de falhas
que podem ser detectadas atravs de uma simples inspeo visual da
instalao. So recomendadas as seguintes verificaes [MIT04]:Verifique
se existem curvaturas acentuadas no cabo PROFIBUS que ultrapassem o
raio de curvatura mnimo recomendado pelo fabricante. Uma curva
muito acentuada no cabo pode esmag-lo, mudando a sua impedncia e
facilitando a ocorrncia de reflexes, especialmente em altas
velocidades de transmisso.Assegure que os cabos PROFIBUS para
interconexo dos dispositivos apresentem comprimento mnimo de um
metro, especialmente quando se utiliza dispositivos no certificados
ou duvidosos, ou ainda dispositivos certificados que sero
utilizados em 12 Mbit/s.Verifique se o comprimento do segmento de
rede est compatvel com a velocidade de transmisso escolhida para
operao do barramento.Se a blindagem do cabo puder ser vista fora do
conector PROFIBUS, ento a fiao do conector dever ser
refeita.Assegure que a blindagem do cabo PROFIBUS esteja fazendo
contato com a parte metlica interna existente na carcaa do
conector.Verifique se a blindagem e dispositivo esto aterrados nas
extremidades do segmento de rede.Assegure que todos dispositivos
estejam energizados.Caso seja utilizado algum dispositivo PROFIBUS
que no tenha deteco automtica da velocidade da rede, assegurar que
esteja configurado para a velocidade de transmisso escolhida para o
barramento.Verifique o endereamento de cada dispositivo PROFIBUS
existente na rede. Geralmente o endereamento dos Mestres realizado
via software e o endereamento dos Escravos atravs dedip switches.
Confira com o endereamento especificado no projeto da rede
PROFIBUS.Utilizando LEDs dos Dispositivos PROFIBUS-DPEste
procedimento preliminar para deteco de falhas em redes PROFIBUS
muito simples, sendo bastante utilizado.Inicialmente importante
verificar na documentao do Mestre PROFIBUS, se existe algum LED
para indicao do estado da comunicao com seus Escravos associados.
Geralmente, existe um LED vermelho indicativo de falha no
barramento identificado como "Bus Fault" ou BF. Com isto, se o
dispositivo Mestre apresenta este LED aceso ou piscando, sinaliza
que a rede PROFIBUS DP possui algum problema. Para detectar o
problema necessrio checar cada um dos Escravos e a rede
fisicamente.Do mesmo modo, a maioria dos Escravos tambm possui um
LED para falha no barramento (BF) ou similar, que indica se o
dispositivo est comunicando satisfatoriamente com o Mestre. Caso o
LED esteja aceso em verde ou desligado (com o Escravo energizado),
ento o dispositivo est trocando os dados de E/S de modo satisfatrio
com o Mestre. O LED aceso ou piscando em vermelho, geralmente
indica que o dispositivo apresentou algum erro na inicializao e,
portanto, o problema deve ser identificado e sanado para o correto
funcionamento do equipamento. importante ressaltar que na maioria
das vezes, este o nico mtodo de diagnstico de falhas utilizado pelo
Usurio. Portanto, recomenda-se que a documentao tcnica dos
dispositivos PROFIBUS esteja sempre organizada e de fcil acesso,
facilitando a consulta e, conseqentemente, a deteco de
falhas.Utilizando o multmetroO multmetro possivelmente a ferramenta
mais simples para a verificao e deteco de problemas em redes
PROFIBUS. Com o multmetro pode-se detectar e localizar os seguintes
problemas: Curto-circuito entre as linhas de dados A e B;
Curto-circuito entre as linhas de dados A e B e a blindagem do
cabo; Inverso simples das linhas de dados A e B; Interrupo de uma
das linhas de dados A e B; Interrupo na blindagem do cabo.Com um
multmetro pode-se determinar tambm o comprimento estimado do
segmento de rede, atravs da informao de Resistncia de Loop do cabo
PROFIBUS. Para isto, so necessrias as seguintes condies de teste:
Os dispositivos PROFIBUS no podem estar conectados ao segmento de
rede. O cabo PROFIBUS dever estar desenergizado. As terminaes de
rede devero estar desconectadas. Caso existam componentes, tais
como Repetidores, OLMs e Acopladores, os mesmos devem ser
desconectados. Cada segmento deve ser testado separadamente.NORMAS
E PADRES APLICVEISIEC 61010-1 ; NBR 16078 ; ANSI/ISA-82.02.01
