presentacion_profibus1_12

5/21/2018 Presentacion_Profibus1_12

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REDES INDUSTRIALES CONAPLICACIN EN LOS PLCs

UNIVERSIDAD AUTNOMA DEQUERTARO


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PROFIBUS

Es un Bus de campo homogneo para laautomatizacin completa del proceso, lder mundial

en redes multi-funcionales de clula y campo Desarrollado entre los aos 1987-1990,principalmente por las empresas alemanas Bosch,Klockner Moller y Siemens El estndar Profibus fue adoptado en 1989 por la norma alemana

DIN19245 En 1996 fue confirmada como norma Europea bajo EN50170 En 1999 se incluy en las normas internacionales IEC 61158

y IEC 61784


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Caractersticas

PROFIBUS presenta una estructura simple, robustay fiable, puede ampliarse online y es aplicable tanto

en entornos no crticos como en zonas conatmsferas explosivas Siendo un bus de campo abierto y universal

permite: Comunicacin rpida con los dispositivos perifricos

descentralizados inteligentes Comunicacin y alimentacin simultnea de transmisores

y actuadores


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Clasificacin y Posicionamiento

de las Redes


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Profibus vs Sistema convencional


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Modelo de Referencia ISO/OSI

Capa Fsica (PHY)


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Modelo de Referencia ISO/OSI

Capa Enlace (FDL)


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Control de Acceso al Medio

Entre maestros (Activas) Paso de Testigo (Token Bus)

Maestro-Esclavo (Pasivas) Por sondeo (Polling)


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Principales Parmetros de

Inicializacin en el Bus


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Variantes de Profibus

Existen tres versiones:

Profibus DP (Descentralizad Peripherals)

Profibus FMS (Fieldbus Message Specification)

Profibus PA (Process Automation)


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Profibus DP

(Descentralized Peripherals ) Es una variante dimensionada para altas

velocidades de transmisin de datos (hasta 12

Mbits/s) y tiempos de reaccin reducidos (hasta 1ms) es una solucin excelente para el controldirecto de: Dispositivos inteligentes de campo

Arrancadores de motor, accionamientos, analizadores,reguladores de proceso o paneles

Dispositivos perifricos descentralizados E/S remotas tales como ET 200M, ET 200iSP o ET 200S


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Tecnologas de Transmisin

PROFIBUS DP puede ejecutarse segn IEC 61158 y IEC61784 con las tecnologas de transmisin siguientes: RS-485. Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite

velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps. Hasta 32 estaciones, o ms sise utilizan repetidores (Transmisin asncrona NRZ) MBP.Manchester Coding y Bus Powered, es transmisin sincrnica

con una velocidad fija de 31.25 Kbps (codificacin sncronamanchester )

RS-485 IS.Las versiones IS son intrnsicamente seguras, utilizadas

en zonas peligrosas (explosivas). MBP IS Fibra ptica.Incluye versiones de fibra de vidrio multimodo y

monomodo, fibra plstica y fibra HCS.


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Tecnologas de Transmisin

RS 485 Puede configurarse con

topologa en lnea o en rbol

RS 485-iS Permite una velocidad de 1,5

Mbits/s para zonas conatmsferas explosivas, hastala zona 1

Fibra ptica Los Optical Link Modules(OLM) permiten configurarredes pticas con topologaen lnea, anillo o estrella.


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Comunicacin Determinista

Una caracterstica esencial de PROFIBUS es la comunicacindeterminista conforme al principio maestro-esclavo que garantiza elcomportamiento temporal configurado del bus as como los tiempos dereaccin definidos en las estaciones o nodos del mismo. Se caracteriza

por: la transmisin cclica de datos del proceso la transmisin acclica de datos de configuracin, alarma y diagnstico


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Redundancia

PROFIBUS DP puede tambin configurarse de formaredundante

En este caso los dispositivos perifricos descentralizados seconectan, a travs de los mdulos de interfaz, a dos lneasProfibus DP redundantes de un sistema de automatizacinde alta disponibilidad

Los dispositivos inteligentes de campo conectados aPrpfibus PA a travs de un mdulo DP/PA Link redundante

con dos mdulos de interfaz El componente denominado Y-Link permite operar

dispositivos PROFIBUS DP no redundantes conectados a unProfibus DP redundante


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Versin Redundante de

Profibus DP


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Profibus PA

(Process Automation ) Permite transmitir por el mismo cable los datos digitales y

alimentar el sistema con energa

Utiliza cables bifilares y aplica la tecnologa de transmisinMBP (Manchester Coded; Bus Powered) de seguridadintrnseca segn IEC 61158

Es la solucin ptima para integrar dispositivos directamenteen aplicaciones de la industria de procesos, por ejemplo: Actuadores neumticos, electrovlvulas o sensores para tareas de

medicin y anlisis, en reas clasificadas hasta la zona Ex 0 1


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Velocidad y Topologa

en Profibus PA A pesar de la velocidad de transmisin de 31,25 kbits/s

relativamente reducida el tiempo tpico de comunicacin deun transmisor es de aprox. 10 ms Esto permite implementar prcticamente todas las aplicaciones

tpicas en la industria de procesos

Puede ejecutarse con topologa en lnea o rbol y grandeslongitudes de cables derivados (hasta 120 m), o contopologa en anillo

Para fines de alimentacin y adaptacin de la velocidad detransmisin entre PROFIBUS DP y PROFIBUS PA seutilizan los mdulos denominados acoplador DP/PA oDP/PA Link.


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Profibus en Zonas Ex

Para poder operar Profibus en atmsferas explosivas espreciso realizar adaptaciones fsicas. En cambio, elprotocolo de PROFIBUS es idntico en todos los entornos

Utilizando tecnologa elctrica RS 485 u ptica elPROFIBUS DP puede llevarse de forma estndar hasta lazona Ex 2

Utilizando un aislador galvnico (acoplador RS 485-iS) y

tecnologa de transmisin RS 485-iS es posible llevar elPROFIBUS DP hasta la zona Ex 1 en calidad de bus decampo de seguridad intrnseca


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1) Atmsfera de polvo: instalacin de los componentes siempre en una carcasa del grado de proteccin IP6x

2) Con suministro de corriente estndar 10 A DC3) Cumple tambin las normas FM/UL segn Class I Division 2


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Comunicacin de seguridad

Modelo FISCOFISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept) En caso de un nuevo diseo o modificacin del

Profibus PA en zona clasificada, no se precisancomplejos clculos de circuitos si los componentesque intervienen han sido certificados por un ente dehomologacin autorizado De acuerdo al modelo FISCO una red se considera de

seguridad intrnseca si los componentes mencionadoscumplen los lmites especificados de: tensin, intensidad, potencia, inductanciay capacitancia.


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Comunicacin de seguridad

PROFIsafe Es un perfil que realiza la comunicacin Profibus segura

entre dispositivos de seguridad instalados en el campo y lasaplicaciones de seguridad que se implementan en lossistemas de automatizacin se implementa en calidad de capa software adicional en los

dispositivos/sistemas sin modificar para ello los mecanismosestndar de comunicacin de PROFIBUS

Esto permite aplicar, sin modificar los componentes estndar queparticipan en la comunicacin de ambas estaciones PROFIsafe

Datos estndar y de seguridad se transmiten con PROFIsafe atravs del mismo cable de bus


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Deteccin de Fallos y Medidas de

Solucin con PROFIsafePosibles fallos retardo

prdida repeticin o

falsificacin de datos

secuencia errnea

direccionamientoincorrecto

Medidas de Solucin Numera consecutivamente

los telegramas (tramas) deseguridad

define intervalos paratelegramas entrantes y suconfirmacin o acuse derecibo

identifica emisores yreceptores

aplica proteccin adicionalde los datos (Cyclic

Redundancy Check)


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Deteccin de Fallos y Medidas de

Solucin con PROFIsafe


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Dispositivos con GSD y EDD

GSD Archivo de datos maestros de

dispositivo para el intercambiocclico de datos entre el maestro ylos esclavos PROFIBUS

EDD Electronic Device Description con

propiedades normalizadas y no

propietarias para fines deparametrizacin, diagnstico yobservacin de valores medidosacclicos.


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Archivo de datos maestros de

dispositivo GSD El GSD es un archivo de textos

ASCII que describe lascaractersticas de comunicacin

generales y especficas de undispositivo PROFIBUS conayuda de palabras claveobligatorias y opcionales

Nmeros de identificacin defabricante y perfil, incrementan

la seguridad de configuracin ysimplifican la intercambiabilidadde los dispositivos

El archivo GSD describe todos los parmetros importantes

para la comunicacin cclica


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Electronic Device Description

EDD El EDD entregado por el fabricante del dispositivo

ofrece la informacin necesaria para las tareas

tpicas de comunicacin acclica, en base al potentelenguaje descriptivo EDDL (Electronic DeviceDescription Language)

Es aplicable tanto para dispositivos simples comocomplejos, Estas tareas, entre otras son:

-Ingeniera -puesta en marcha-diagnstico -observacin de valores medidos-gestin de activos -documentacin


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Interoperabilidad e Intercambiabilidad

La interoperabilidad deProfibus permite al usuarioconectar a un controladordispositivos de campo dediferentes fabricantes yoperarlos de formacoexistente

La base para ello son lasdescripciones de dispositivosGSD (cclica) y EDD(acclica)

El maestro Profibusreconoce el fabricante y el

perfil PA de losdispositivos conectados ysu GDS

El "perfil PA" nopropietario permite

reemplazar dispositivosProfibus pertenecientes auna familia de perfilsimplemente pordispositivos comparables

de otros fabricantes


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Interoperabilidad de dispositivosde diferentes fabricantes

Intercambio de dispositivos deotros fabricantes


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Arquitectura Profibus DP

Red RS 485 elctrica con topologa en lnea/rbol


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Configuracin de un Anillo ptico combinado con una red elctrica

Arquitectura Profibus DP


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Ejemplos de configuracin con DP/PA Link y acoplador DP/PA

Arquitectura Profibus PA


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Topologas PROFIBUS PA: lnea y rbol

Arquitectura Profibus PA


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Ejemplo de arquitectura PROFIBUS con barrerade campo


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Profibus PA, Ejemplos de Clculo

El nmero de dispositivosoperables en un segmentoPROFIBUS PA est

determinado por el consumocorrespondiente y la resistenciadel cable

Dependiendo de la corriente y dela tensin en la salida delacoplador DP/PA, se pueden

determinar de forma sencilla elnmero mximo de dispositivosy la mxima extensin de la red,aplicando la ley hmica.


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Ejemplos de clculo

Nmero mximo dedispositivos PA por

segmento = ?

Acoplador DP/PA parala zona Ex = ?

Acoplador DP/PA parala zona no Ex = ?

Longitud del cable porsegmento (Km) = ?

Acoplador DP/PA parala zona Ex = ?

Acoplador DP/PA parala zona no Ex = ?


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Extensiones mximas por

segmento de bus en Profibus PA


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Tiempos de ciclo PROFIBUS

y su clculo Para garantizar de forma permanente el

procesamiento de valores medidos con la secuenciatemporal correcta (lectura, procesamiento, entrega),el ciclo de PROFIBUS deber ser el doble de rpidoque el ciclo de ejecucin del controlador El ciclo del PROFIBUS PA resulta del nmero de

dispositivos subordinados a un DP/PA Link y de los

tiempos especficos de los dispositivos para latransmisin de datos cclicos del dispositivo Adicionalmente, en un ciclo se reserva un intervalo para la

comunicacin acclica


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Ejemplo prctico para tiempos deciclo con PROFIBUS PA

En ste ejemplo a cuantos ms se puede ajustar

el ciclo de ejecucin del controlador como mnimo???


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Clculo de los tiempos de ciclo

PROFIBUS


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Requisitos de Hardware

SIMATIC S7-200

Slo puede ser esclavo de una red DP

S7-300 CPU: 31X-2DP. Puertos: 1 MPI y 1 DP integrado. Por defecto est

configurado como maestro, pero puede ser esclavo. Excepto: 318-2DP que slo puede ser maestro.

CP 342-5.

S7-400

CPU: 41X-DP (Slo maestro). Si fuese 3DP: 1 puerto MPI, 1 puertoDP, 1 puerto configurable como MPI/DP. IM467: Mdulo interfaz equivalente a un puerto DP. Slo maestro. CP 443-5 Extended. Slo Maestro

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