PROFIBUS
OBJETIVO
El objetivo
de un bus de campo como Profibus es la interconexión de dispositivos digitales
de campo o sistemas de bajas o medias prestaciones sensores, actuadores,
transmisores, plcs, controladores numéricos, pcs, interfaces hombre-máquina,
etc.
INDICE
- Características
- Familia PROFIBUS
- Nivel físico
- Protocolo de transmisión
- Tiempos de rotación de testigo
- Prioridades
- Versiones
- Conexiones físicas
- Resumen
- Mapa mental
CARACTERÍSTICA
- Velocidades de transmisión: – 9.6, 19.2, 93.75, 187.5 y 500 KBaudios.
- Número máximo de estaciones: 127 (32 sin utilizar repetidores).
- Distancias máximas alcanzables (cable de 0.22 mm. de diámetro):
1.
hasta
93.75 KBaudios: 1200 metros
2.
187.5
KBaudios: 600 metros
3.
500
KBaudios: 200 metros
- Estaciones pueden ser activas (maestros) o pasivas (esclavos).
- Medio de acceso: híbrido
1.
maestro-esclavo
2.
pase de
testigo entre las estaciones maestras
- Acceso al medio determinístico.
- Conexiones de tipo bidireccionales, multicast o broadcast.
- Servicios:
1.
con o sin
reconocimiento
2.
cíclicos o
acíclicos
- Estándar: PROFIBUS según EN 50 170
- Método de acceso: Paso por testigo con maestro-esclavo
- Velocidad de transmisión: 9.6 kbit/s - 12 Mbit/s
- Medio de transmisión:
1.
eléctrico:
cable de dos hilos apantallado
2.
óptico:
cables de FO (cristal y plástico)
3.
sin hilos:
infrarrojos
- Máx. nº de nodos: 127
- Tamaño de la red:
1.
eléctrica:
máx. 9.6 km (depende de velocidad)
2.
óptica:
150 km (depende de velocidad)
- Topologías: Bus, árbol, estrella, anillo, anillo redundante
- Aplicaciones: Comunicación de proceso, campo o datos.
FAMILIA PROFIBUS
PROFIBUS-FMS: Automatización de propósito general,
amplio rango de aplicaciones, nivel de célula, flexibilidad, tareas de
comunicación complejas, comunicación multi-maestro.
PROFIBUS-PA: Automatización de procesos,
orientado a la aplicación, alimentación de los dispositivos a través del bus y
seguridad intrínseca.
PROFIBUS-DP: Automatización de planta, alta
velocidad, Plug & Play, eficiente y barato, comunicación de sistemas de
control y E/S distribuidas a nivel de dispositivo.
Características:
- Tiempo de reacción corto.
- Cambio de más de 1000 Entradas y Salidas con 32 dispositivos en menos de 10 ms.
- Operación Monomaestro o Multimaestro.
- Método de acceso híbrido.
- Protocolo simple, con interfaz de comunicación de bajo coste.
- Funcionalidad reducida, solución con ASIC sin microprocesador.
- Excelente diagnóstico.
- Varios diagnósticos en maestro y esclavo.
- Interfaz de usuario simple.
- Conjunto básico de parámetros y datos de configuración.
- Uso del cableado existente.
- Misma tecnología de transmisión en todas las aplicaciones.
NIVEL FÍSICO
·
Línea
Serie RS-485: línea de transmisión balanceada
·
Topología:
Bus lineal con terminadores en ambos extremos
·
Medio de
transmisión: Par trenzado y apantallado
·
Longitud:
<=1200 m, dependiendo de la velocidad
·
Número de
estaciones: 32 (maestros, esclavos y repetidores)
·
Velocidad:
1.
9.6 / 19.2
/ 93.75 kbits/s si longitud <=1200 m
2.
187,5
kbit/s si longitud <=1000m
3.
500 kbit/s
si longitud <=600m
4.
1500
kbit/s si longitud <=200m
5.
10/12
Mbit/s si longitud <=100m
·
Transceiver
chip: SN75176 A, DS3695 u otros
PROTOCOLO DE TRANSMISIÓN
El
intercambio de mensajes tiene lugar en ciclos. Un Ciclo de Mensaje (action
frame), consiste en el envío de una trama por una estación maestra y el
reconocimiento o la respuesta, por parte de la maestra o esclava
correspondiente. Las únicas excepciones a este ciclo (ciclo sin reconocimiento)
son:
·
la
transmisión de datos sin reconocimiento
·
la
transmisión del testigo
Todas las
estaciones, excepto la emisora monitorizan las peticiones y responden cuando
son direccionadas.
Cada
estación guarda una lista de estaciones activas (LAS). Si una maestra recibe el
testigo de una estación que no está marcada en su LAS como su predecesora (PS),
no lo aceptará. Si se produce un reintento de la misma PS, la estación asumirá
que el anillo lógico ha cambiado y marcará la nueva maestra en la lista como su
predecesora.
TIEMPOS DE ROTACIÓN DE TESTIGO
Una vez
que una maestra recibe el testigo comienza a contar el tiempo de rotación real
del testigo (Real Rotation Time TRR), que acabará cuando se reciba el próximo
testigo. El tiempo máximo que debería tardar el testigo en volver es el tiempo
de rotación objetivo (Target Rotation Time TTR).
Se define
en función del número de estaciones maestras que pueda haber, la duración de
los ciclos de mensajes de alta prioridad y un margen suficiente para los
mensajes de baja prioridad y los posibles reintentos (se parametrizan con este
valor todas las estaciones activas).
El tiempo
de mantenimiento de testigo (Token Holding Time TTH) es el tiempo que dispone
la maestra para sus tareas, en ese ciclo y es la diferencia de tiempo entre el
TTR y el TRR.
PRIORIDADES
El usuario
de la capa FDL (la capa de aplicación) puede elegir para los mensajes dos
prioridades: baja o alta.
Cuando una
maestra recibe el testigo siempre procesa primero los mensajes de alta prioridad
y luego los de baja prioridad. Una vez que un ciclo de mensaje, sea de alta o
de baja prioridad, es iniciado, siempre debe concluirse, incluyendo los
reintentos si son necesarios.
Independientemente
del TRR, por cada recepción del testigo, cada maestra debe ejecutar al menos un
ciclo de alta prioridad, incluyendo los reintentos en caso de error.
La
prolongación del TTH provocada por algunos de estos casos dará lugar al
acortamiento del tiempo para los ciclos de mensajes en la próxima recepción del
testigo.
VERSIONES
Profibus
tiene tres versiones o variantes:
·
DP-V0.
Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos,
diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones
·
DP-V1.
Agrega comunicación acíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros,
operación y visualización
·
DP-V2.
Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives,
permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones
complejas.
CONEXIONES FÍSICAS
Profibus
tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que
son identificadas como:
·
RS-485.
Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6
kbit/s y 12 Mbit/s. Hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores.
·
MBP.
Manchester Coding y Bus Powered, es transmisión sincrónica con una velocidad
fija de 31.25 kbit/s.
·
RS-485 IS.
Las versiones IS son intrínsecamente seguras, utilizadas en zonas peligrosas
(explosivas).
·
MBP IS
·
Fibra
óptica. Incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y monomodo, fibra
plástica y fibra HCS.
RESUMEN
PROFIBUS
es un estándar de red de campo abierto e independiente de proveedores, donde la
interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos, fabricación y
automatización predial. Este estándar es garantizado según los estándares EN
50170 y EN 50254. En todo el
mundo, los usuarios pueden ahora tener como referencia un estándar
internacional de protocolo, cuyo desarrollo busco y aún busca la reducción de
costos, flexibilidad, confianza, orientación hasta el porvenir, posibilitar las
más variadas aplicaciones, interoperabilidad y múltiples proveedores.
La
tecnología de la información tuvo un papel decisivo en el desarrollo de
la automatización, cambiando jerarquías y estructuras en el ambiente de la
oficina, y llega ahora a los más variados sectores del entorno
industrial, de las industrias de proceso y manufactura hasta los edificios y
sistemas logísticos. La capacidad de comunicación entre instrumentos y el
uso de mecanismos estandarizados, abiertos y transparentes son componentes
indispensables del moderno concepto de automatización.
