8.3 PROFIBUS 8.3 PROFIBUS

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1 PROFIBUS es el líder mundial en redes multifuncionales de célula y campo. Estandarizado bajo las normas europeas EN y EN Existen más de 3 5 millones de dispositivos PROFIBUS Profibus Internacional es una organización de usuarios PROFIBUS que ha establecido un test para certificar la interoperatibilidad de los productos productos distintos han obtenido el certificado PROFIBUS. La mayoría de los porductos están fabricados por compañías alemanas (73%) y un 25 % los producen entre 5 compañías: Siemens (11,3%) Bechhoff (4,3%) WAGO (3,9%) Bosch (3%)

2 PROFIBUS puede ser utilizado tanto para aplicaciones críticas que requieran grandes velocidades de tx como para realizar tareas de comunicación complejas. Gracias a su robustez y fiabilidad, también puede ser empleado en aplicaciones de tiempo real. 2 Protocolos en el nivel de aplicación: DP (Distributed Peripheral) FMS (Fieldbus Message Specification) Protocolo de comunicaciones en el N.E.D FDL (Fieldbus Data Link) Además podemos trabajar con distintas tecnologías de transmisión RS-485 IEC Fibra óptica Profibus-DP (Periferia Descentralizada) El intercambio de datos es cíclico. El tiempo de ciclo del bus ha de ser menor que el tiempo de ciclo del programa del controlador central. Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), es aplicable para la comunicación de autómatas en pequeñas células y para la comunicación con dispositivos de campo. La funcionalidad es más importante que conseguir un sistema con tiempo de reacción pequeño. En la mayor parte de aplicaciones, el intercambio de datos es fundamentalmente acíclico en base a la demanda del proceso del usuario.

3 PROFIBUS define las características técnicas de un bus de campo serie. Varios tipos de dispositivos. Maestro. Son los que gestionan la comunicación sobre el bus. Pueden enviar mensajes sin requerir una petición previa cuando éste posee el bus (mediante un testigo) Esclavo. Periféricos tales como dispositivos entrada/salida o válvulas. No poseen derechos de acceso al bus y sólo reconocen mensajes recibidos o envían mensajes en caso de que se los soliciten Es un sistema multimaestro permitiendo al operación conjunta de varios sistemas de automatización con sus respectivos periféricos distribuidos sobre un único bus. Arquitectura del Protocolo 7a 7b FMS LLI vacío DP vacío 2 1 FDL RS 485 LLI: Lower Layer interface

4 TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN RS 485 Par trenzado apantallado. Transmisión balanceada, transmitiendo una diferencia de ± 6 V. Velocidades de Tx. Entre 9.6Kbps a 12 Mbps Distancia máxima depende de la velocidad: Velocidad (Kbps) Long (m) 9,6 19,2 93, TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN RS 485 En cada segmento se pueden conectar hasta 32 estaciones (maestros o esclavos). Las estaciones se conectan generalmente utilizando conectores de de 9 pines o bien propietarios (ejm Siemens IP65/67) Ambos extremos están cargados con una impedancia característica de 120 Ω. Para aumentar el número de estaciones se utilizarían repetidores(9) (logrando así un máximo de 126 estaciones) información adicional:

5 TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN IEC Cumple requisitos de las industrias químicas y petroquímicas: Seguridad intrínseca Alimentación de los dispositivos a través del bus. Transmisión síncrona a una velocidad de 31,25 Kbps TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN IEC Principios: Cada segmento tiene una única fuente de alimentación llamada: Unidad de provisión de alimentación. Cada dispositivo consume una corriente en estado estacionario. Los dispositivos se comportan como sumideros de corriente pasivos. Se permiten las topologías de bus, árbol y estrella.

6 TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN IEC Cada estación consume una corriente básica de 10mA. Las señales de comunicación son generadas por el dispositivo transmisor mediante una modulación de +/- 9 ma. Se utiliza código Manchester. Estaciones máximas por segmento 32. Puede ampliarse hasta con 4 repetidores. Topologías en Bus y en árbol

7 IPC PLC T V M RJ-485 PROFIBUS IEC TERMINADOR El mecanismo de acceso al medio, junto con características de protección de datos y gestión de tramas (asignadas al Nivel 2 OSI) se denomina FDL Fieldbus Data Link El MAC de Profibus distingue entre sistemas de automatización complejos (MASTERS) y periféricos asignados (ESCLAVOS)

8 La comunicación de los masters debe estar asegurada dentro de un intervalo preciso. La comunicación entre masters y esclavos se debe de realizar de forma lo más rápida y sencilla posible. Se incluye un mecanismos de paso de testigo (TOKEN) utilizado por los masters y un procedimiento maestroesclavo El testigo circula entre los masters por medio de la implementación de un anillo lógico con paso de testigo Para que el paso de testigo se lleve a cabo de una forma ordenada, cada estación debe conocer: La estación previa (PS, Previous Station), de la que recibe el testigo, La próxima estación (NS, Next Station), a la que pasará el testigo, y Su propia dirección (TS, This Station). Las direcciones de PS y NS se verifican primero independientemente para cada estación activa, y de ahí en adelante se actualizarán dinámicamente.

9 Anillo Lógico PLC IPC PROFIBUS Seguridad de los datos: Distancia de Hamming del código = 4 Incorporación de bit de paridad Chequeo de Byte Modo no Orientado a conexión Permite Transmisión Broadcast y Multicast

10 Los mensajes se intercambian cíclicamente. Un ciclo de mensaje está constituido por una trama de llamada, Send y/o Request (Envío y/o Petición), elaborada por una estación activa y el correspondiente acuse o trama de respuesta procedente de una estación activa o pasiva. Tanto las tramas de Envío como las de Respuesta pueden contener datos de usuario, mientras que en la trama de Acuse no es así. Todas las estaciones, excepto aquella que actualmente posee el testigo (iniciador), tienen que escuchar todas las llamadas. Pero sólo elaboran un acuse o respuesta si son ellas las direccionadas. El acuse o la respuesta debe llegar en un tiempo especificado, de no ser así el iniciador repetirá la llamada. El iniciador no podrá repetir la llamada o realizar una nueva hasta que haya transcurrido un cierto tiempo de espera,

11 Existen cuatro modos diferentes: Gestión del testigo. Petición o Envío/Petición Acíclico. Ofrece los siguientes servicios: SDA: Envío de datos con reconocimiento SRD: Envío y petición de datos con réplica SDN: Envío de datos sin reconocimiento Envío/Petición Cíclico, polling. CSRD: Envío y petición de datos con réplica cíclico Registro de Estaciones (lista LIFE). PERFILES DE COMUNICACIÓN Profibus-DP (Periferia Distribuida) Diseñado apara aplicaciones industriales críticas en el tiempo. Características: Uso de un protocolo de transmisión simple y optimizado Altas velocidades de transmisión Uso de estructura maestro-esclavo.

12 PERFILES DE COMUNICACIÓN Profibus-FMS Diseñado para una comunicación a Nivel de célula Características: Obtención de una gran funcionalidad Se compone de: FMS (Fieldbus Message Specification) LLI (Lower Layer Interface). > FMS contiene el protocolo de aplicación y otorga al usuario una amplia selección de potentes servicios de comunicación. > LLI implementa las distintas relaciones de comunicación y proporciona a FMS, con independencia del dispositivo, un acceso al nivel 2 (FDL).

13 PERFILES DE COMUNICACIÓN Profibus-FMS Como ocurría en Profibus-DP, para la transmisión en FMS se dispone tanto de la tecnología RS 485 como de la fibra óptica. Puesto que DP y FMS comparten tecnología de transmisión y disponen de un mismo protocolo de acceso al bus, ambas pueden operar simultáneamente en el mismo cable.

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