PROFIBUS DP & PA. Fundamentos da Tecnologia

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1 PROFIBUS DP & PA Fundamentos da Tecnologia

2 Cenário de Protocolos 2 Tipo de controle Controle de Processo Controle Lógico Sensorbus Seriplex ASI INTERBUSLoop Devicebus Device Net SDS Profibus DP LONWorks INTERBUS-S Fieldbus IEC/ISA SP50 Profibus PA HART Foundation Fieldbus bit byte bloco Tipo de Dispositivo Dispositivo Simples Dispositivo Complexo

3 PROFIBUS 3 PROFIBUS Liderança mundial com o maior número de produtos nas indústrias mais importantes

4 O que é PROFIBUS DP? 4 PROFIBUS DP (Periferia Descentralizada) é usada principalmente para dispositivos de entrada/saída de alta velocidade e para conectar dispositivos inteligentes como os acionadores. Ele pode usar diferentes camadas físicas como RS-485, wireless ou fibra óptica. O RS-485 é o mais comum. O PROFIBUS conecta controladores ou sistemas de controle a vários dispositivosde campo descentralizado(sensorese atuadores) através de um único cabo Control system Field devices

5 O que é o Profibus? 5 The leading fieldbus Abrange um grande leque de aplicações Base instalada= 45M device in produtos de 250 fabricantes

6 O que é o PROFIBUS? 6 Soluções PROFIBUS para os diversos setores da indústria Segmento de Mercado Automação de Processo Automação de Fábrica Controle de Movimento Aplicação de Segurança Solução PROFIBUS PROFIBUS PA PROFIBUS DP PROFIdrive Safety Profile PA Devices (e outros) e.g. Ident Systems PROFIdrive PROFIsafe Protocolo de comunicação PROFIBUS DP PROFIBUS DP PROFIBUS DP PROFIBUS DP Meio de Comunicação MBP / MBP-IS IEC RS485 RS485 RS485 MBP-IS

7 Benefícios do uso do protocolo digital 7 Benefício do uso do protocolo digital (PROFIBUS) Uso de técnicas de gerenciamento de ativos Informação de processo e equipamentos disponíveis. Infra-estrutura de instalação otimizada Vários cabos podem ser reduzidos para um único cabo. Comissionamento mais rápido O usuário pode configurar/parametrizar os instrumentos de um único local. Aumento da precisão da variável de processo Diminuição das conversões da varíavel analógicas/digitais Confiança nas variáveis de processo As informações de diagnósticos e status indicam se as variáveis são confiáveis ou não.

8 Topologias de Rede 8 Sistema de Controle Fibra ótica DP/PA link RS 485: ProfibusDP RS 485 is: DP em áreas (Ex) IEC : Profibus PA Fibra Ótica: Profibus DP OLM OLM RS485 DP/PA link Infravermelho: Profibus DP OLM ILM Infra-vermelho Barreira + Repetidor ILM PROFIBUS PA Repetidor DP/PA link Topologias de Rede: redundante anel linha estrela Eex / Não-Eex Par de fios trançados

9 Comunicação Mestre e Escravo 9 PLC, SDCD ou PC Industrial Profibus-DP Até 12 Mbit/s Acoplador DP PA Profibus-PA kbit/s Remote I/O Acionamentos Equipamentos PA Sistemas com um único mestre alcançam tempos de respostas menores Eles consistem de -1 MestreDP (Classe1) -1 MestreDP (Classe2) -Opcional -1 a 125 escravosdp

10 Comunicação Multimestre - Passagem de token 10 PLC / SDCD / PC PC Industrial Vários mestres DP podem acessarosescravoscom as funções de leituras Profibus-DP Até 12 Mbit/s token token token Acoplador DP PA Profibus-PA kbit/s Remote I/O Acionamentos Um sistema multi-mestre consiste de: -Múltiplosmestres(classe1 e2) -1 a 124 DP-Slaves no máximo -Máx. 126 devices emum mesmobus

11 Tipos de dispositivos 11 3 Tipos de Devices Mestre DP Classe 1 Mestre DP Classe 2 Escravo DP - Controlador que troca dados com dispositivos de IO distribuídos (Escravos DP). - Diversos Mestres Classe 1 são permitidos. Tipicamente são PLC, PC. - Ferramenta de Configuração, Monitoramento ou Engenharia utilizada na partida do sistema ou para parametrizar e monitorar os escravos DP. - Dispositivos periféricos de IO - Tipicamente são transmissores, atuadores, drivers, válvulas, e painéis de operação.

12 Níveis Funcionais 12

13 Distâncias e velocidades no DP 13 Taxa de Comunicação (kbit/s) Comprimento máx.(m) Obs: Distâncias baseadas em velocidade de transmissão para cabo tipo A em RS485 Tipo de fibra Vidro-Multimodo Vidro- Monomodo Sintética PCS/HCS Propriedades Média distância, 2 a 3 km Longa distância, > 15 km Longa distância, > 80 km Curta distância, < 500m Propriedades das fibras óticas

14 Desempenho: Rápido e Determinístico Tempo de ciclode barramentoemum sistema PROFIBUS-DP Monomestre 14

15 Características do cabo DP 15 Especificações técnicas Tipo de Cabo Par de fios blindado Impedância Ohms / 3 a 20 MHz Resistência em Loop <110 Ohms/Km Diâmetro 0,64 mm Seção > 0,34 mm2 (AWG22) Capacitância < 30 pf/m

16 Terminação de Rede DP 16 Terminação (PROFIBUS DP) Cada segmento necessita ser terminado nas duas extremidades; Terminação deve ser energizada todo o tempo; A potência para a terminação precisa ser provida pelo equipamento.

17 Detalhes da instalação 17 Estrutura de um segmento com terminação

18 Configuração Aberta 18 PLC / SDCD / PC (Mestre Classe 1) PROFIBUS Ferramenta de configuração (Mestre Classe 2) Device Data Base Files GSD-file PROFIBUS - DP Field device M I/O Sensor Drive Transmitter Field device

19 PROFIBUS PA 19

20 PROFIBUS PA 20 PROFIBUS PA (Automação de Processo) refere-se às seguintes características adicionais: Desenvolvido especialmente para automação de processos com o objetivo de substituir o 4-20mA Dados e alimentação sobre o mesmo par de fios Melhor desempenho em longas distâncias e áreas expostas ao tempo Parametrização também via GSD Camada física MBP (IEC ) Diagnósticos disponíveis nos instrumentos, facilitando a manutenção

21 Caracteristicas PROFIBUS PA 21 Permite no máximo 32 equipamentos por segmento. Interoperabilidade e intercambialidade devido ao Profile. Baud Rate: kbits/s. Topologia: Barramento, árvore/estrela, ponto-a-ponto. Cada equipamento de campo possui um endereço físico e único no barramento. Alimentação: via barramento ou externa, 9-32Vcc

22 Características PROFIBUS PA 22 I (ma) Equipamento Profibus 10 ~ ~ 20 ma Idle Transmitindo Zeq= 50 Ω ( KHz ) V = 50 Ω x 20mA = 1000 mv FONTE ALIM. 100 Ohm 1 uf 100 Ohm 1 uf V (volt) 9 ~ ~ 1 Vpp Rede Profibus

23 Elementos da Rede PROFIBUS PA 23 3 Tipos de Devices Acoplador ou Link DP/PA Derivadores Escravo PA - Realiza a interface entre a rede PROFIBUS DP e a PROFIBUS PA. - Acopladores: elementos invisíveis ao mestre DP. Os escravos PA são vistos como escravos DP. - Link: elementos endereçáveis que são vistos pelo mestre DP como um escravo DP. Os escravos PA são sub-elementos do link. - Dispositivo com intuito de facilitar a derivação dos instrumentos PA. - Protetores de segmento: evita que problemas como curto circuito, Jabber ou Bounce de um instrumento, afetem o segmento como um todo. - Barreira de campo: dispositivo de derivação que permite uso de instrumentos intrinsecamente seguros (FISCO) nos spurs - Dispositivos periféricos de IO - Tipicamente são transmissores, atuadores, válvulas.

24 Endereçamento do sistema PROFIBUS 24 Acopladores 1 Mestre PLC / SDCD / PC PROFIBUS DP PROFIBUS-DP COUPLER DP/PA PROFIBUS-PA 2 Escravos 3 4

25 Endereçamento do sistema PROFIBUS 25 Links 1 Mestres PLC / SDCD / PC PROFIBUS DP 24V 24V PROFIBUS-DP 2 3 PROFIBUS-PA 1 DP/PA LINK COUPLER Escravos 2

26 Arquitetura Típica PROFIBUS PA 26 PLC DCS Acoplador DP PA T Tronco Profibus PA JB JB JB T Spurs

27 Conceitos para área classificada PROFIBUS PA 27 FISCO (Fieldbus Intrinsically Safety Concept) Conceito que utiliza a segurança intrínseca como método de proteção da rede PA em áreas classificadas. Permite a desconexão à quente dos dispositivos Não permite mais que uma fonte de corrente no segmento. Seja um repetidor, Acoplador ou Barreira de campo Outras exigências conforme IEC Acoplador DP PA T Tronco IS Características Gerais: - Comprim. máx. segmento: 1000m - Comprim. máx. Spur: 60m - Nº típico de instrumentos: 8 ~10 (Devido à baixa corrente da fonte Exi) Profibus PA Spurs IS JB JB JB T Derivadores Passivos

28 Conceitos para área classificada PROFIBUS PA 28 Conceito Tronco de Alta Potência (HPT) Conceito onde o tronco PA possui níveis de energia convencionais e a barreira de segurança intrínseca é instalada no campo para se interligar à instrumentos Ex ia. A disponibilidade de mais energia permite o conceito atingir valores de comprimento de rede e número de instrumentos similares ao de uma rede convencional. A barreira de campo permite entrar com a rede em Zona 1. Acoplador DP PA T N-Ex Zona 1 Tronco HPT Características Gerais: - Comprim. máx. segmento: 1900m - Comprim. máx. Spur: 120m - Nº típico de instrumentos: ~16 Profibus PA Spurs IS Barrier Barrier Barrier T Barreiras de campo

29 Comprimento dos cabos 29 Comprimento máximo dos cabos para rede PROFIBUS PA em área não classificada ou utilizando o conceito Tronco de alta potência em áreas classificadas: Total de Equipamentos PA por segmento coupler DP/PA Comprimento do Spur (m) com 01 equip. Comprimento do Spur (m) com 02 equip. Comprimento do Spur (m) com 03 equip. Comprimento do Spur (m) com 04 equip. Comprimento considerando a quantidade máxima de spurs (m) x 120 = x 90 = x 60 = x 30 = x 32 = 32 Quando utilizado o conceito FISCO no segmento, o comprimento máximo no Spur é de 60m e o comprimento máximo total no segmento é de 1000m

30 Características do cabo PA 30

31 Terminação de Rede PA 31 Terminação (PROFIBUS PA) Cada segmento necessita ser terminado nas duas extremidades; Não requer alimentação externa; Além da proteção contra a reflexão, essa terminação tem a função adicional de Shunt de Corrente, para geração do sinal ao mestre PA

32 Obrigado!