Exemplo de Utilização do Gateway PROFIBUS-DP/AS-I com Módulos da Série Ponto AS-I IP67

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1 Nota de aplicação P35 Exemplo de Utilização do Gateway PROFIBUS-DP/AS-I com Módulos da Série Ponto AS-I IP67 Sumário 1. Introdução Padrão FieldBus AS-I (Actuator Sensor Interface) Exemplo Material Utilizado no Exemplo Diagrama do Exemplo Configuração Endereçamento dos Módulos Escravos AS-I Configuração do Gateway PO Geração de Arquivo GSD Específico para o Gateway PO Configuração do mestre PROFIBUS-DP Testando a rede AS-I com o Gateway PO Referências bibliográficas Revisões...11

2 1. Introdução Esta nota de aplicação visa esclarecer, através de um exemplo, a instalação e configuração do gateway PROFIBUS-DP/AS-I (PO0400) e Série Ponto AS-I IP67 Compacto. A Série Ponto AS-I IP67 é um conjunto de módulos de entrada/saída que se conectam como escravos na rede AS-I, e têm grau de proteção IP-67. O gateway permite interligar estes escravos AS-I a diversos controladores programáveis ALTUS (exemplo: AL-2003, QK800, QK2000 e outros) com interface PROFIBUS-DP mestre QK1405, e também a outros equipamentos mestres PROFIBUS-DP. Com a utilização do gateway todas as funções de comunicação AS-I são disponibilizadas a partir da rede PROFIBUS-DP. O gateway comporta-se como escravo na rede PROFIBUS-DP e como mestre na rede AS-I. Aborda-se também a utilização de 2 softwares especiais executáveis em microcomputadores, utilizados como ferramentas de apoio para configuração, diagnóstico e teste de sistemas com o gateway PO0400: AS-I Control Tool: permite configurar a rede AS-I e gerar arquivos GSD para a mesma. PROFIBUS-DP Master Simulator: permite simular um mestre PROFIBUS-DP, facilitando o teste da rede AS-I antes de interligá-la a uma rede PROFIBUS-DP real. 2. Padrão FieldBus AS-I (Actuator Sensor Interface) AS-I é um sistema de rede de sensores e atuadores de baixo nível. Normalmente, os sinais dos sensores e atuadores dos processos industriais são transmitidos através de um grande número de cabos. O sistema AS-I permite a simplificação deste sistema de fiação e ligação, substituindo o então sistema rígido de cabos, por apenas um par de fios, que podem ser usados por todos sensores e atuadores. Este par de fios é responsável pela alimentação dos sensores/atuadores e pela transmissão dos dados binários de entrada e saída. A rede foi concebida para complementar os demais sistemas e tornar mais simples e rápida a conexão dos sensores e atuadores com os seus respectivos controladores. O sistema baseia-se numa comunicação mestre-escravo, cujo mestre é responsável pelo direcionamento das "perguntas" e tratamento das "respostas" dos escravos. O mestre pode gerenciar até trinta e um escravos. A comunicação entre o mestre e os escravos é feita serialmente, através de um par de fios não trançados e nem blindados. Inicialmente, o mestre "fala" com o primeiro escravo, atualiza as saídas do mesmo (se existirem) e pergunta o estado binário das entradas. Imediatamente o escravo responde e, após um pequeno intervalo, o mestre "fala" com o próximo escravo. Após o último escravo, o ciclo se completa e o mestre começa a conversar novamente com o primeiro escravo. O ciclo de varredura completo tem duração de até 5 ms (contendo 31 escravos na rede)*. Um escravo AS-I pode possuir no máximo 4 entradas digitais e no máximo 4 saídas digitais. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 2

3 A rede AS-I permite o uso de múltiplos tipos de topologias de rede, permitindo ainda que a qualquer momento possa se iniciar uma nova derivação, possibilitando a inclusão de novos sensores e atuadores. Cada usuário pode escolher sua topologia, conforme sua necessidade e disposição física dos elementos no campo. O cabo da rede não necessita de resistor de terminação, sua única limitação está relacionada com o comprimento do fio, que deve possuir o máximo de cem (100) metros de comprimento. Caso necessário, o cabo pode ter um acréscimo de duzentos (200) metros com a utilização de repetidores (boosters), ficando, assim, com um comprimento total de trezentos (300) metros. Os tipos de topologia mais utilizados são os seguintes: topologia em estrela (star), topologia em linha (line), topologia em árvore (tree) e em anel (ring). * Atualmente uma nova versão da norma AS-I permite aumentar o número de escravos para 62, e neste caso o ciclo de varredura é aumentado de 5 ms para 10 ms. Para maiores informações deve-se consultar as referências bibliográficas no final do documento. 3. Exemplo A seguir mostra-se um exemplo de uma rede AS-I interligada a um controlador programável ALTUS com interface PROFIBUS-DP mestre QK1405, através do gateway PROFIBUS-DP/AS-I (PO0400). 3.1 Material Utilizado no Exemplo Lista-se, a seguir, os equipamentos e softwares necessários para instalar e configurar a rede AS-I utilizada no exemplo, e interligá-la à rede PROFIBUS-DP. Equipamentos na Rede AS-I: 01 PO0400 (gateway PROFIBUS/AS-I) 02 PO0701 (módulo AS-I com 4 entradas + 4 saídas digitais) 02 PO0601 (base para módulos AS-I de entrada/saída) Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 3

4 01 PO0800 (fonte AS-I 30Vdc) 01 fonte 24Vdc (fonte comum para alimentação auxiliar para saídas digitais). PO0820 (cabo AS-I amarelo, para dados e alimentação principal) PO0821 (cabo AS-I preto, para alimentação auxiliar de saídas digitais) Equipamentos na Rede PROFIBUS-DP: CP QK801 com módulo mestre QK1405 Softwares utilizados como ferramentas de apoio, acompanhados de um conversor RS-232C/PROFIBUS-DP e um cabo RS-232C para interligar o microcomputador ao interface PROFIBUS-DP do gateway PO0400 : PO0900: AS-I Control Tool PO0901: AS-I PROFIBUS DP Master Simulator Configuradores para a rede PROFIBUS : AL-3864 PROFITool : comfigurador do mestre PROFIBUS Nota: A fonte de 24Vdc para alimentação auxiliar de saídas digitais (cabo AS-I preto) não pode ser a mesma fonte AS-I (PO0800) que alimenta o gateway e módulos de E/S (cabo AS- I amarelo). A fonte PO0800 possui características especiais que permitem a mistura de dados e alimentação nos mesmos fios do cabo amarelo. Para obter maiores informações sobre os produtos devem ser consultados os manuais dos mesmos, conforme referências bibliográficas citadas no final deste documento. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 4

5 3.2 Diagrama do Exemplo A rede AS-I é composta de dois módulos escravos (PO0701), além do gateway PO0400 que é mestre da rede AS-I e escravo da rede PROFIBUS-DP. A rede PROFIBUS-DP será composta de um CP QK801 com interface PROFIBUS-DP mestre QK1405, além do gateway PO0400. Alimentação Fonte 30 Vdc AS-I PO0801 Rede PROFIBUS Fonte 24Vdc Porta serial PC Gateway PROFIBUS/AS-I PO0400 PROFIBUS/RS232 UART PO0901 Testes, monitoração e configurações Rede AS-I CPU Módulo AS-i 4E/4S PO0701 Escravos AS-I Módulo AS-i 4E/4S PO0701 Mestre PROFIBUS QK1405 Operação 3.3 Configuração Os seguintes passos foram seguidos para a configuração do sistema : 1. Endereçamento dos módulos escravos AS-I. 2. Configuração do gateway PO Geração do arquivo GSD (opcional, pois pode-se utilizar um arquivo GSD genérico). 4. Configuração do mestre PROFIBUS-DP. As seguintes seções detalham cada um destes passos. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 5

6 3.3.1 Endereçamento dos Módulos Escravos AS-I O endereçamento de módulos escravos AS-I da Série Ponto AS-I IP67 pode ser feito através: de programadores portáteis, fornecidos por diversos fabricantes. Tais programadores podem se conectar ao escravo AS-I via interface para infra-vermelho, interfaces elétricos especiais, ou pelo próprio cabo amarelo AS-I. do próprio gateway PO0400. Neste documento, será analisada apenas a segunda opção. Para utilizar um programador portátil, deve-se consultar o manual do mesmo. O endereçamento (ou reendereçamento) via gateway PO0400 pode ser feito através dos botões set e mode de seu painel, ou então através do software AS-I Control Tools Endereçamento via Painel do PO0400 Deve-se seguir o procedimento: 1. Se o LED prj mode não estiver ativo deve-se pressionar o botão mode por aproximadamente 5 segundos até que este LED fique ativo. 2. Inserir um escravo AS-I na rede, sendo que o endereço do mesmo não pode coincidir com o endereço de outro escravo já ligado na rede. O endereço do escravo inserido pode ser 0 (padrão de fábrica) ou pode ser outro valor entre 1 e 31, caso já tenha sido endereçado anteriormente. Se eventualmente o endereço deste escravo for igual ao de outro escravo já inserido na rede, é impossível endereçá-lo antes de retirar o(s) escravo(s) com endereço igual ao seu. 3. Automaticamente, o gateway reconhece o endereço de todos os escravos inseridos na rede, mostrando-os alternadamente no display. Se o endereço do módulo inserido for 0 (padrão de fábrica), deve-se saltar para o passo 4. Caso contrário (módulo já havia sido endereçado anteriormente) deve-se apertar o botão set no momento em que o endereço do módulo inserido está sendo exibido no display, mantendo este botão pressionado aproximadamente por 5 segundos até que o endereço desapareça do display. Ao soltar o botão o endereço do escravo já terá sido alterado para 0, voltando ao padrão de fábrica. 4. Neste momento, o gateway exibe alternadamente os endereços de todos os escravos da rede, sendo que o endereço 0 corresponde ao escravo inserido. Deve-se pressionar o botão set enquanto o endereço 0 aparece no display, o que provocará o aparecimento no display do primeiro endereço livre na rede AS-I. Se for desejável outro endereço, o botão set pode ser pressionado novamente para que o próximo endereço livre seja mostrado no display, e assim sucessivamente. Quando o endereço desejado estiver no display, deve-se pressionar o botão set novamente e mantê-lo pressionado por aproximadamente 5 segundos, até que o endereço pisque no display. Quando isto ocorrer, pressionar mais uma vez o botão set. 5. Repetir os passos entre 2 e 4 se for desejável inserir mais escravos na rede. 6. Retornar o gateway para o modo protegido pressionando o botão mode por aproxidamente 5 segundos, até display se apagar. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 6

7 Endereçamento via Software AS-I Control Tools Através do Software AS-I Control Tools pode-se visualizar os escravos detectados na rede, bem como alterar seus endereços. Os seguintes passos devem ser seguidos: 1. Executar o software em um microcomputador (PC) com a porta serial RS-232C conectada ao gateway através de um conversor RS-232C/PROFIBUS DP que acompanha o produto. 2. Conectar um ou mais escravos à rede AS-I, desde que tenham endereços diferentes de outros conectados à rede. Deve-se retirar escravos da rede caso haja endereços duplicados, até que as duplicações desapareçam. O software detectará os endereços dos escravos conectados, bem como características destes escravos. 3. No Menu "Master new", Selecionar o protocolo (PROFIBUS), a porta serial do PC, e o endereço PROFIBUS do gateway (clicando-se em auto, o software localiza o endereço PROFIBUS automaticamente).o software identificará os escravos conectados à rede e os mostrará na tela AS-I configuration. Cada escravo pode ser mostrado de 4 maneiras diferentes: com um ponto de exclamação verde sobre o mesmo, o que indica que foi detectado mas não consta no projeto. com um ponto de exclamação amarelo sobre o mesmo, o que indica que o perfil do escravo detectado não coincide com o perfil do escravo que consta no projeto. com um sombra vermelha sob o mesmo, o que indica que consta no projeto mas não foi detectado. sem nenhuma sinalização, o que indica que o escravo consta no projeto, foi detectado, e o perfil do projeto coincide com o perfil detectado (ver figura seguinte). Gateway PO0400 Escravos AS-i 4. Clicar sobre o gateway PO0400, abrindo a caixa de diálogo Master Identify. Em seguida, desabilitar as check boxes "protected mode" e "automatic addressing enable". Depois, fechar a caixa de diálogo. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 7

8 5. Na tela AS-I Configuration, clicando-se num escravo exibido abre-se a caixa de diálogo Slave Configuration. Deve-se selecionar a pasta Address, modificar o endereço no campo change address to, e depois pressionar o botão Apply. Pode aparecer uma mensagem Master error address temporary, neste caso clicar OK para apagá-la. Em seguida, clicar OK para fechar a caixa de diálogo Slave Configuration. 6. Depois disso, o escravo aparecerá com um ponto de exclamação verde, indicando que foi detectado mas não consta no projeto. Para inserí-lo no projeto, clicar novamente no escravo abrindo a caixa de diálogo Slave Configuration. Deve-se selecionar a pasta Configuration e clicar no botão Store Detected Slave. Em seguida, clicar OK para fechar a caixa de diálogo Slave Configuration. Depois de algum tempo, o escravo será exibido em em modo normal (eventualmente, pode passar por um estado transitório com ponto de exclamação amarelo). Repetir os passos 5 e 6 para modificar endereços de outros escravos. Pode-se também inserir novos escravos na rede a qualquer momento, e então executar os passos 5 e Configuração do Gateway PO0400 Neste exemplo, o gateway utilizado atende somente à norma PROFIBUS DP não sendo necessário selecionar o tipo de protocolo. Deve-se configurar o endereço PROFIBUS do gateway, o que pode ser feito via painel do gateway ou via rede PROFIBUS. No exemplo, endereça-se o gateway via painel do mesmo da seguinte forma : 1. O LED prj mode deve estar desligado. Se não estiver, deve-se pressionar o botão mode por aproximadamente 5 segundos até que isso ocorra. 2. Pressionar os botões set e mode simultaneamente por aproximadamente 5 segundos ou até que o display mostre o atual endereço do gateway (endereço padrão de fábrica é 3). 3. Pressionar o botão set para selecionar o endereço (de 1 a 99) desejado. 4. Para finalizar, pressionar o botão mode. Nota: O gateway não deve estar conectado à rede PROFIBUS Geração de Arquivo GSD Específico para o Gateway PO0400 Para configurar o mestre da rede PROFIBUS-DP, necessita-se do arquivo GSD de cada escravo desta rede. O gateway PO0400 é um escravo da rede PROFIBUS-DP, e portanto deverá ter um arquivo GSD associado. Pode-se utilizar o arquivo GSD genérico do PO0400, e neste caso haverá um esforço maior de configuração no mestre PROFIBUS-DP, pois o PO0400 é considerado um escravo modular, sendo necessário selecionar adequadamente todos os módulos de entrada/saída, que na verdade, são escravos do PO0400 na rede AS-I. Se esta alternativa for escolhida, é desnecessário gerar arquivo GSD. Outra alternativa é gerar um arquivo GSD específico para determinada configuração formada pelo gateway PO0400 e seus escravos AS-I. Neste caso, a configuração no mestre Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 8

9 PROFIBUS-DP ficará muito simples, pois o gateway será visto como um escravo não modular, sendo desnecessário selecionar os módulos no mestre PROFIBUS-DP. Portanto, o primeiro método gera mais trabalho na configuração do mestre PROFIBUS-DP e dispensa a geração de arquivo GSD, enquanto que o segundo método simplifica a configuração do mestre PROFIBUS-DP, mas implica num trabalho similar para gerar o arquivo GSD específico. Através do Software AS-I Control Tool, pode-se gerar um arquivo GSD específico para uma configuração AS-I particular, executando os seguintes passos 1. Endereçar os módulos AS-I conforme explicado anteriormente nesta nota de aplicação. 2. Executar o software num microcomputador com sua porta serial RS-232C conectada ao PO0400 através de um conversor RS-232C/PROFIBUS DP que acompanha o produto. 3. Chamar o menu "Master new", para que o software identifique os escravos conectados a rede AS-I. 4. Chamar o menu "Master Save configuration to file..." para nomear e salvar esta configuração. 5. Chamar o menu "Extras GSD wizard": para criar um arquivo GSD referente a configuração já salva. Deve-se preencher os seguintes campos conforme mostrado na figura. Os campos Input Lenght e Output Lenght dependem, respectivamente, do endereço do último escravo que possui entradas e do endereço do último escravo que possui saídas. Por exemplo, se o endereço do último escravo que possui entradas é 20, e o endereço do último escravo que possui saídas é 15, então são necessários 10 bytes de entrada (20 / 2) e 7 bytes de saídas (15 / 2). O exemplo mostrado anteriormente possui os endereços 1 e 2 na rede AS-I, cada um deles contendo 4 entradas e 4 saídas. Portanto, os campos Input Lenght e Output Lenght devem valer 2. Finalmente, deve-se clicar no botão Create GSD, informando o nome e caminho do arquivo GSD que deve ser salvo. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 9

10 Opcionalmente, clicar no botão Create Text para gerar um arquivo texto que dá informações adicionais sobre a alocação dos bytes da rede AS-I no frame PROFIBUS-DP Configuração do mestre PROFIBUS-DP Pode-se configurar um Mestre PROFIBUS usando um arquivo GSD gerado (como se fosse um escravo PROFIBUS não modular), ou um arquivo GSD genérico (como se fosse um escravo PROFIBUS modular). O arquivo GSD genérico para o gateway PO0400 acompanha o produto. O arquivo GSD deve ser utilizado pela ferramenta de configuração PROFIBUS do mestre selecionado (por exemplo, para o interface PROFIBUS-DP mestre ALTUS QK1405, utilizar a ferramenta PROFITool). Maiores detalhes sobre esta configuração podem ser obtidas nos manuais do mestre PROFIBUS utilizado. 4. Testando a rede AS-I com o Gateway PO0400 Nesta seção, mostra-se como testar a rede AS-I mostrada no exemplo anterior, sem a necessidade de interligar o gateway PO0400 a um mestre PROFIBUS DP. Ao invés disso, executa-se o software PROFIBUS-DP Master Simulator (PO0901) num microcomputador com sua porta serial RS-232C conectada ao gateway PO0400 através de um conversor RS-232C/PROFIBUS DP que acompanha o produto. Antes de executar o teste, deve-se endereçar os módulos AS-I, configurar o gateway PO0400 e, opcionalmente, gerar arquivo GSD. No seguinte exemplo, admite-se que um arquivo GSD foi gerado, de tal maneira que o gateway PO0400 é encarado como um escravo PROFIBUS-DP não modular. Os seguintes passos deve ser executados: 1. Executar o software no PC com a sua porta serial conectada ao gateway por intermédio do conversor RS-232/PROFIBUS-DP. 2. Menu "File Open GSD": localizar e abrir o GSD. 3. Adicionar o módulo clicando em "Insert" e depois em OK. 4. Menu "Communication start with GSD" 5. Pode-se então monitorar e forçar pontos que serão visualizados nos leds correspondentes a cada saída no escravo AS-I ou em algum atuador conectado. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 10

11 5. Referências bibliográficas 1. AS-I/PROFIBUS Gateways User Manual 2. AS-I Control Tools User Manual 3. KRIESSEL, Werer R.; MADELUG, Otto W.: ASI The Actuator-Sensor-Interface for Automation. 4. Manuais QK1405 e Profitool. 5. Site 6. Site 7. Site 6. Revisões Revisão: A Data: 09/03/2001 Autoria: Éder J. F. Garcia / Osmar Brune Aprovação: Luiz Gerbase Natureza das alterações: Original. Altus Sistemas de Informática S.A. Página: 11

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