apostila do treinamento profibus configuração

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Introdução à Configuração de Redes Profibus

Instrutor: Dennis Brandão

Centro de Competência PROFIBUS do Brasil EESC – USP

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• A configuração da rede é o procedimento de configurar o mestre para comunicar com seus dispositivos escravos,

• A taxa de comunicação é escolhida neste estágio,

• Sabe-se que erros de comunicação são críticos em altas taxas,

• Portanto, uma boa prática de configuração é:

Projetar para a máxima taxa de comunicação possívelOperar na mínima taxa de comunicação possível

• Desta forma, maximiza-se a margem de segurança a falhas de comunicação que podem ocorrer durante a vida da planta.

Configuração de Redes

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Nível de funções

Tempo

DP-V0

DP-V1

DP-V2

Modelo de publicação de dados Publisher-Subscriber(s) e Modo Isochronous de comunicação

Extensões:- Sincronismo entre clocks & time stamp- HART on DP- Upload e Download- Redundância

Comunicação acíclica entre PCs/PLCs e dispositivos escravos

Extensões:- Ferramentas de integração: EDD e FDT- Blocos funcionais portáveis (IEC 61131-3)- Comunicação para dispositivos de segurança (PROFIsafe)- Alarmes

Comunicação cíclica entre PCs ou PLCs e dispositivos escravos

Extensões:- Ferramenta de integração: GSD- Diagnóstico


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Mestre (Classe 1) Mestre (Classe 2)

ObrigatóriosData_ExchangeSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGlobal_Control

ObrigatórioGet_Master_Diag

OpcionaisStart_SeqDownloadUploadEnd_SeqAct_Para_BrctAct_Param

ObrigatóriosData_ExchangeRD_IndRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_Control Set_Slave_Add (opcional)

Serviços OpcionaisData_ExchangeRD_InpRD_OutpSlave_DiagSet_PrmChk_CfgGet_CfgGlobal_ControlSet_Slave_Add

PC/PDA

PLC

Escravo



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• O Profibus adota um método híbrido de comunicação:

• Passagem de token entre os mestres,• Pergunta - Resposta entre mestres e escravos,

• Mestres (estações ativas):

• Controlam a comunicação durante um tempo limitado (tempo de retenção do token).

• Em redes multimestre, a passagem do token deve garantir que todos os mestres tenham tempo suficiente para realizar suas tarefas.

• O projetista indica o tempo alvo de rotação do token (TTR), levando em conta as atividades de todos os mestres na rede. As ferramentas de configuração geralmente calculam este parâmetro.

• Escravos (estações passivas)

• Somente respondem aos mestres,• Nunca controlam a comunicação.

Configuração Profibus

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Arquivos GSD

Todos os dispositivos Profibus devem ter um arquivo GSD

Os arquivos GSD informam sobre cada escravo:

• Número de identificação único (emitido pela PI)Este número é composto por 4 caracteres hexadecimais (ex.

802D)• Taxas de comunicação suportadas, tamanho de E/S, etc...

• Significado das informações de diagnóstico,• Tipos de módulos disponíveis para dispositivos modulares,

• Opções de parametrização para dispositivos e módulos.

Os arquivos GSD são textuais (formato ASCII),Todos os configuradores Profibus devem ler os arquivos GSD.


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Arquivos GSD

Os arquivos GSD são criados pelos fabricantes,

São arquivos genéricos escritos em qualquer idioma (geralmente

em Inglês ou Alemão),

Os arquivos em idiomas específicos em geral são fornecidos com uma extensão diferente:

• *.GSE: idioma inglês• *.GSI: idioma italiano

• *.GSG: idioma alemão

Os nomes dos arquivos são de 8 caracteres, os 4 primeiros representam o fabricante e os 4 últimos o Profibus ID Number em

hexadecimal:• SIEM8027.GSD – Siemens, arquivo genérico para o ID 8027

• WAGOB760.GSE – Wago, arquivo em inglês para o ID B760

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Arquivos GSD

• Os arquivos GSD são fornecidos no site da Profibus

Internacional, onde também se encontra o software GSD Editor (acesso livre)

www.profibus.com

• Diretamente pelos sites dos fabricantes

• Ou por uma busca no Google


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GSD_Revision=1Vendor_Name="SENSE ELETRONICA LTDA"Model_Name="DP-KDM-2EP-2SC"Revision="V1.0"Ident_Number=0x07FAProtocol_Ident=0Station_Type=0Hardware_Release="A1.0"Software_Release="Z1.0"

9.6_supp=119.2_supp=145.45_supp=193.75_supp=1187.5_supp=1500_supp=11.5M_supp=13M_supp=06M_supp=012M_supp=0

MaxTsdr_9.6=60MaxTsdr_19.2=60MaxTsdr_45.45=250MaxTsdr_93.75=60MaxTsdr_187.5=60MaxTsdr_500=100MaxTsdr_1.5M=150 MaxTsdr_3M=250 MaxTsdr_6M=450 MaxTsdr_12M=800

Arquivos GSD

Definições Obrigatórias Gerais paraEscravos

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• Os escravos Profibus são modulares,

• Há certa confusão quanto a numeração:• Normalmente os módulos são numerados a partir de 1,

• Entretanto, encontram-se escravos com módulos a partir do 0.

• Os termos “módulo”, “slot” e “identifier” são os mais usados

Módulo 1 módulos 2 ... nIdentifier 0 identifiers 1 ... n-1Slot 0/1 slots 1/2 ...


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Module="MASTER" 0x21,0x11 ;2 Byte Out, 2 Byte InEndModule

Module="MASTER + 1 KDE-4EP" 0x21,0x11 ;2 Byte Out, 2 Byte InEndModule

Arquivos GSD

Definições de E/S (Módulos):

• Usuário seleciona uma das possíveis configurações de parâmetros cíclicos.

• Em transmissores PA, cada “possível configuração” cíclica de um function block é associada a um identifier byte.

• Identifier Byte - é um byte ou uma string de bytes representando uma string de dados de entrada e/ou de saída cíclica.

• Contém toda a informação do parâmetro cíclico como length,data_type,etc.

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Exemplos de Identifier bytes de alguns Módulos em Profibus PA

(E/S dos Function Blocks)

FB Parameter Identifier Byte Extended Identifier format

AI OUT 0x94 0x42,0x84,0x08,0x05 AO SP 0xA4 0x82,0x84,0x08,0x05

SP /READBACK /POS_D

0x96,0xA4 0xC6,0x84,0x86,0x08,0x05,0x08,0x05,0x05, 0x05

SP /CHECK_BACK

0x92,0xA4 0xC3,0x84,0x82,0x08,0x05,0x0A

SP /READBACK /POS_D /CHECK_BACK

0x99,0xA4 0xC7,0x84,0x89,0x08,0x05,0x08,0x05,0x05, 0x05, 0x0A

RCAS_IN /RCAS_OUT

0xB4 0xC4,0x84,0x84,0x08,0x05,0

x08,0x05

RCAS_IN /RCAS_OUT /CHECK_BACK

0x97,0xA4 0xC5,0x84,0x87,0x08,0x05,0x08,0x05,0x0A

SP / READBACK /RCAS_IN /RCAS_OUT /POS_D/CHECK_BACK

0x9E,0xA9 0xCB,0x89,0x8E,0x08,0x05,0x08,0x05,0x08,0x05,0x08,0x05,0x05,0x05,0x0A

TOT TOTAL - 0x41,0x84,0x85,TOTAL / SETTOT - 0xC1, 0x80, 0x84, 0x85TOTAL / SETTOT/ MODETOT

- 0xC1, 0x81, 0x84, 0x85

Arquivos GSD


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Alguns fabricantes usam os módulos para dar opções de operação do escravo.

Exemplo: vários modos de operação possíveis, mas apenas um pode ser utilizado.

Módulos disponíveis

Móduloconfigurado

O escravo opera de acordo com a opção 3

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PROFIBUS-DP, 12 Mbit/s

DP/PA Link

PROFIBUS-PA

Fabricante A Fabricante B

Fabricante C

Arquivo deparametrizaçãodo aparelhocomunicação

GSD31.25 kbit/s

Perfil PA

Específico do fabricante

Fabricante X Fabricante Y

Arquivo dedescrição doinstrumentoparam. função

EDD/DTM

* (PA)



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Profibus DP

• A comunicação é permanente e cíclica• Apenas 1 mestre pode escrever nas saídas de um escravo• Dados podem ser lidos por um mestre de controle (classe 1) ou por uma estação de engenharia (mestre classe 2)• Transmissão acíclica de dados pelas funções DP-V1• Todos os escravos possuem mesma prioridade de troca de dados

•Profibus PA

• Usa a comunicação cíclica do DP-V0 para troca de dado, portando DP e PA podem se comunicar, apesar de usarem cabeamento diferentes• Usa a extensão do protocolo DP-V1 para comunicação acíclica e acesso aos parâmetros do instrumento.• Intercambiabilidade de transmissores devido ao profile PA

Resumo Profibus

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Req Requisição

Resp Resposta

M Mandatório

O Opcional

Nota: apenas 5

serviços

essenciais para

escravos

Interações entre Mestre e Escravos

Comunicação Mestre - Escravo


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EDSDr FCSADA

SD Start Delimiter (Exemplo: 68H)

LE Information length (DA+SA+FC+DSAP+SSAP+PDU ≤ 249 bytes)

LEr Information length repetido

DA Destination Address

SA Source Address

FC Frame Control

DSAP Destination Service Access Point

SSAP Source Service Access Point

PDU Data field (tamanho máximo de 244 bytes)

FCS Frame Check Sequence

ED End Delimiter (ED=16H)

L

FCSLE LErSD DSAP PDUSSAP

Estrutura da Mensagem

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Hamming Distance = 4 (até quatro erros sobrepostos podem

ser detectados)

– Start Delimiter

– End Delimiter

– FCS

– LE Repetido

– Bit de Paridade

Reconhecimento dos seguintes erros:

– Erro de Caractere

– Erro de Protocolo

– Erro no SD e ED

– Check Sum

– Comprimento do telegrama incorreto

Mecanismos de Segurança


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Destination Address e Source Address

EDSDr FCSADA FCSLE LErSD DSAP + SSAP +PDU

DA = 0 a 127 (0 a 7F hex )

SA = 0 a 126 (0 a 7E hex )

DA = 127: Endereço de Broadcast

EXT = 1: Source e Destination SAP presentes no campo de dados

EXT 26 20

bit 7

bit 6

bit 5

bit 4

bit 3

bit 2

bit 1

bit 0

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Tipos de SAP

Service Access Points no Profibus DP para Mestres e Escravos

• Source Service Access Point (SSAP)• Destination Service Access Point (DSAP)

Todos os SAPs dos escravos ficam abertos após a inicialização, apenas o 37H somente é disponível antes da inicialização se o escravo suportar a função de Set_Slave_Addr.

Nota: os SAPs são sempre apresentados em Hexadecimal.


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Há 4 modos de operação para mestres classe 1:

Off-line – Quando o mestre é inicializado (Nenhuma comunicação)

Stop – Troca cíclica de dados parada, escravos em failsafe (Token & FDL_Status)

Operate – Modo normal com a planta sob controle (STOP + DX e Global Control)

Clear – Mestre ainda em troca cíclica, mas força todas as saídas para zero ou para a condição de falha segura (STOP + DX sem saídas + Global Control c/ fail safe)

Modos do Mestre

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Inicialização do Escravo


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Inicialização do Escravo - Parametrização

EDSDr FCSADA FCSLE LErSD DSAPPDU

ParamSSAP

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A parametrização estendida pode ser realizada localmente (dip-switches) ou através do software configurador + GSD

Inicialização do Escravo - Parametrização


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Inicialização do Escravo - Configuração

EDSDr FCSADA FCSLE LErSD DSAPPDU

ConfigSSAP

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• Depois de uma sequencia de partida com sucesso, o mestre classe 1 entra em modo de troca de dados com todos os seus escravos,

• Em troca de dados (DX), pode-se transferir até 244 bytes de saída + 244 bytes de entrada por escravo,

• O mestre envia um Global_Control em broadcast em intervalos regulares (aproximadamente 3 x watchdog time) para indicar que está em “Operate Mode”,

• “Operate Mode” significa que os dados da aplicação (PV) estão sendo enviados para as saídas.

Inicialização do Escravo


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• O protocolo PROFIBUS DP protocol não permite que mestres troquem dados entre sí,

• Mestres só podem trocar dados com os escravos configurados,

• Entretanto, esta limitação se resolve com:

• Devices Dual master/slave

ou

• DP-DP couplers.


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• Um device pode assumir as tarefas de mestre e escravo:

• Assim que o mestre envia o token, ele se comporta como escravo.

• Ele é configurado como escravo para outros mestre (transferência de até 244 bytes em cada direção).

PLC1 – Mestre PLC2 – Mestre e escravo

Devices Dual Master/Slave


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• Um DP-DP Coupler é basicamente dois escravos em um dispositivo, com dois endereços em duas redes e suas variáveis de E/S conectadas entre si.

• Permite a troca de até 244 bytes entre mestres em cada direção,

• Permite a troca de dados em redes com baudrates diferentes.

Rede 1 Rede 2

Redes separadas ou umaúnica rede

DP-DP Coupler:Transferência interna de dados

Devices DP-DP Coupler

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DP

sla

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str

e

imm

ed

iate

resp

on

se

Request Frame

trailer Output data header

Response Frame

trailerInput dataheader

Por Escravo:Máx. 244 bytes saídaMáx. 244 bytes entada

Por Escravo:Máx. 244 bytes saídaMáx. 244 bytes entada

imm

ed

iate

resp

on

se

Request Frame


Response Frame


DP

sla

ve

2

imm

ed

iate

resp

on

se

Request Frame


Response Frame


DP

sla

ve

3

Resp

osta

Imed

iata

Requisição

FCS Dado de Saída cabeçalho

Resposta

FCSDado de Entradacabeçalho

Es

cra

vo

nr.

x

A requisição de todos os escravos se completa em um ciclo. Este tempo depende de:• baudrate;• nro. de escravos; • volume de dados;

A requisição de todos os escravos se completa em um ciclo. Este tempo depende de:• baudrate;• nro. de escravos; • volume de dados;



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PLCPLC

ED SD2FC SA DAFCS LELEr SD2DATA_UNIT

SC

PLCPLC

ED SD2FC SA DAFCS LELEr SD2DATA_UNIT

EDSD2 FCSADA FCSLE LErSD2 DATA_UNIT

Não há SSAP ou DSAP na troca de dados...


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SYNC & FREEZE em modo de Data Exchange:

- Entre os ciclos de varredura de E/S, um comando broadcast control de SYNC e FREEZE pode ser enviado. Estes telegramas são enviados pelo software da aplicação (Programa Ladder, por exemplo), nunca pela operação normal do modo DX.

- O telegrama SYNC provoca em um grupo de escravos a transferência das últimas saídas recebidas do mestre para os canais de saídas físicas e depois todas os dados de saídas serão colocados em buffers até um novo comando SYNC ou um UNSYNC.

- O telegrama FREEZE provoca em um grupo de escravos o “congelamento” de suas entradas físicas enviadas ao mestre, embora continuem a realizar a aquisição de dados. A imagem das entradas não muda até a recepção de outro comando FREEZE ou um UNFREEZE.

Sync e Freeze


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Sync e Freeze

Máscara de seleção de grupos de escravos(grupos 1 a 8)

Dado = 00 significaA volta ao estado normalde operação

Global Control

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SPBaixa prioridade na

resposta indica troca de dados normal

Alta prioridade na resposta indica DIAGNÓSTICO

• O que acontece com um escravo se percebe um problema na fase de troca de dados?

• Ele não pode simplesmente transmitir o diagnóstico quando ocorre o problema, então sinaliza para o mestre com uma resposta de alta prioridade.

Diagnósticos


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• Os 6 primeiros bytes de dados contém o diagnóstico padrão, obrigatório para todos os escravos.

• O diagnóstico padrão indica:

- PROFIBUS Identification Number (ID).- Se o escravo está “reservado” a um mestre- Endereço do mestre controlador ao qual está reservado- Quaisquer falhas de parametrização- Quaisquer falhas de configuração- Se os modos sync ou freeze estão habilitados

• Em geral, é utilizado para diagnosticar somente falhas de comunicação.

Diagnósticos

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Diagnóstico Padrão


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SPAtuador

Sensor

• Falha do escravo• Falha no cabeamento

Diagnóstico do sistema:

Estação 41 não está pronta



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Diagnóstico pelos LEDs

Em transmissores PA os LEDs não são comuns pelo gasto energético (Ex)

ON BF SF Condição de falha

X O O Tudo OK

X X O Sem comunicação

X X/O (piscar)

O Comunicação sem troca de dados

X X X Configuração errada

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SP

• Os 6 bytes de diagnóstico padrão podem ser seguidos por bytes adicionais de diagnóstico estendido, divididos em 3 partes:

- Device-related: definidos pelo fabicante e listados no GSD para indicar o tipo de possíveis problemas,

- Identifier-related: de estrutura padronizada para indicar qual módulo está com problema,

- Channel-related: de estrutura padronizada para indicar o número e tipo do canal (digital ou analógico) e o tipo da falha, ele é repetido para cada módulo com problema.

Em geral, o diagnóstico estendido é útil somente se o escravo estiver em troca de dados (o diagnóstico padrão nos diz o problema quando o escravo não comunica).

Diagnóstico Estendido

Padrão 6bytes Device-related Identifier-related Channel-related ……Padrão 6 bytes device-related identifier-related channel-related .....


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arlos

-S

P


Estação 41, módulo 2, canal 0

Falha na conexão

• Falha nos cabos


Estação 41, módulo 1, canal 1

Falha na conexão

Sensor

Atuador

Diagnóstico Estendido

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Diagnósticos


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P

Unidade de tempo dos parâmetros de rede: BIT TIME – tBIT

Bit Time é o tempo de transmissão de um bit, parâmetro diretamente relacionado ao baud rate em bit/s

tBIT = 1 / baud rate (Baud rate in Bits/s)

Temporização de redes Profibus

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SP

• O tempo mínimo de atualização de um escravo (varredura) depende da taxa de comunicação, do número de escravos e da quantidade de E/S.

• O número de mestres tem pouca influência, pois a mensagem de passagem de token é muito curta

• O Target Token Rotation Time, TTR, é escolhido pelo usuário para indicar um tempo de ciclo de varredura adequado, para que a rede comporte também operação de mestres classe II, etc…

• Cada mestre calcula o Token Hold Time, TTH, de acordo com a regra:

TTH = TTR –TRR

Onde TRR é o tempo passado desde a última recepção do token e a atual.



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P

Condições: Cada escravo com 2 byte de entrada e 2 de saídao mínimo Slave_Interval time é de 200 micro segundosTID1= 75 Bit times, Tsdr = 11 Bit times

Tempo de Ciclo[ms]

Escravos

12 MBit/s

1.5 MBit/s

500 kBit/s


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SP

• Tempo de ciclo da rede:

- Tempo que o token leva para circular todos os mestres- Período de varredura (data exchange) de cada escravo

Nota: o target rotation time, TTR, representa o tempo máximo de ciclo, não o real ou o atual!

• Tempo de Watchdog- Configurado para cada escravo na parametrização- Determina o máximo tempo entre duas requisições a este

escravo antes de ele ir ao modo de falha segura.- Normalmente é configurado como um múltiplo do target

rotation, tipicamente entre 5 e 10 vezes o TTR.



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P

• A ferramenta de configuração normalmente calcula o Target Token Rotation Time, TTR, com base na configuração de mestres e escravos.

• Os configuradores permitem ao usuário aumentar o Target Token Rotation Time para permitir outros mestres serem incluídos na configuração ou na rede.

• Algumas vezes este procedimento é necessário quando um mestre classe II é utilizado (redes PA).


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SP

• Configuração de Sistemas Multi-Mestre

• Quando se usa uma única ferramenta de configuração para o sistema multimestre, ela em geral ajusta o TTR & Watchdog time para acomodar todos os dispositivos.

• Quando se utilizam diferentes ferramentas de configuração (uma para cada mestre), você deve modificar os fatores de tempo manualmente, isto é:

• Determinar os TTR’s individuais de cada configuração• Adicionar todos os TTR’s para obter um valor global• Atualizar o TTR global encontrado em cada configurador• Checar se o Watchdog time também foi ajustado!



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P

• Cada mestre ativo no anel de token é responsável por detectar novos mestres na rede eventualmente adicionados nos endereços que vão do seu até o próximo mestre conhecido, ou até o Highest Station Address, HSA.

Por exemplo, considere uma rede com dois mestres trocando token, um com o endereço 1 e outro com 4. O HSA é setado em 10:

• O mestre 1 é responsável por procurar novos mestres na faixa de endereços de 2 a 3.• O mestre 4 é responsável por procurar novos mestres na faixa de endereços de 5 a 10.


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SP

• Um mestre envia mensagens de request “fdl_status” para cada endereço nesta faixa. Escravos respondem com o código de “passivos” e mestre como “ativos”.

• Quando uma nova estação ativa está pronta para receber o token, o mestre anterio envia o token a ela e reduz sua faixa de procura de novos mestres.

• Se o token for perdido, por exemplo, quando um mestre que o retêm for desconectado, o mestre remanescente com o mínimo endereço cria um novo token para manter a rede ativa.



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P

G Gap Update Factor 1 to 100

HSA Highest Station Address 2 to 126

Max retry Limit

Maximum Retries 0 to 8

• G: o número de rotações de token entre cada envio de “fdl_request”.G=1 indica que a cada token, um fdl_request será enviado.Altos valores para G implicam em demora para a detecção de novos

mestres na rede.

• HSA baixos permitem a detecção rápida de mestres.HSA altos são mais adequados para depuração e comissionamento.

• Retry limit: o máximo número de tentativas de request de um mestre antes de desistir.

Altos retry limits resultam em redes mais robustas, mas podem esconder problemas! (Recomenda-se Retry limit em 3 @ 1.5Mbit/s).


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SP

Mestre Escravo

Perda da comunicação



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SP

TSL Slot Time 52 to 216-1 ( bit times )

min TSDR Smallest Station Delay Responder

20 to 216-1 ( bit times )

max TSDR Largest Station Delay Responder 20 to 216-1 ( bit times )

TQUI Quiet Time 0 to 28-1 ( bit times )

TSET Setup Time 20 to 28-1 ( bit times )

TID1 e T ID2 Idle Time 1 e 2 20 to 224-1 ( bit times )

TTR Target Rotation Time 20 to 224-1 ( bit times )



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SLOT TIME (TSL)

O Slot Time (TSL) define o tempo máximo aguardado por umreconhecimento ou resposta, após transmissão da mensagem. Se essetempo se expirar antes do reconhecimento ou resposta, a estação que fez arequisição deve repetir o pedido, respeitando o número de retransmissõessuportadas.


TSL

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SP

PLC

PLC

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6

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1

2

4

57

8

10

11

max TSDR ( Largest Station Delay Reponder )

Tempo máximo que o escravo pode levar para começar a responder, entre 60 e 800 TBIT.

minTSDR < Resposta < maxTSDR

maxTSDR < TSL

n 3 2 1

n321



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PLC

PLC

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6

39

1

2

4

57

8

10

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min TSDR ( Smallest Station Delay Reponder )

Tempo que o escravo espera antes de responder.

Padrão: 11 bit times

n 3 2 1

n321


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SP

TSL Slot Time 52 to 216-1 ( bit times )

min TSDR Smallest Station Delay Responder

20 to 216-1 ( bit times )

max TSDR Largest Station Delay Responder 20 to 216-1 ( bit times )

TQUI Quiet Time 0 to 28-1 ( bit times )

TSET Setup Time 20 to 28-1 ( bit times )

TID1 e T ID2 Idle Time 1 e 2 20 to 224-1 ( bit times )

TTR Target Rotation Time 20 to 224-1 ( bit times )



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P


QUIET TIME (TQUI)Tempo que a eletrônica ou o software do emissor de uma

mensagem leva para ligar o modo de escuta ou de recepção após oenvio da mensagem. Este parâmetro deve ser configurado em redescom reflexão de sinais. Tipicamente é de 0 tBIT.

SETUP TIME (TSET)É um tempo de espera adicional que começa a ser contado antes do envio de uma mensagem. Geralmente é configurado em redes com couplers DP/PA ou outros conversores de mídia.Deve ser configurado no dispositivo que necessita de um tempo de setup longo (de acordo com o manual).

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SP

IDLE TIME (TID1 e TID2)Estes parâmetros correspondem aos tempos de inatividade inseridos pelos mestres entre duas transações consecutivas com o objetivo de evitar que uma transação seja iniciada sem que a anterior tenha sido difundida por todos os nós do sistema. TID1 corresponde ao tempo de entre duas transações do tipo pergunta – resposta e depois da recepção do token.No caso de uma transação sem resposta (Ex. Global Control) o tempo inserido é o definido por TID2.



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Cálculo do ciclo em redes DP

• Um byte é transmitido como 11 Bits

• O header e trailer (Overhead) consistem de 11 Bytes ou 9 Bytes• 1 TBit @ 1.5 MBaud = 0.6667 ms (1 byte = 1.33 ms)

• 1 TBit @ 12 MBaud = 83 ns (1 byte = 0.913ns)

• As regras para cálculos precisos estão na EN 50170 Volume 2.

O tempo de ciclo depende de:Taxa de comunicação (Baud rate)Número de escravos.Quantidade de dados de E/S

Delay de transmissão, TTD

Comprimento do barramento (aprox. 5ns/m de cabo)Número de repetidores (1 Tbit por repetidor).Pode ser desprezado!

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SP

Tid = 105 TBit

min TSDR = 11 TBit

max TSDR = 60 ... 800 TBit

TSDR

Mensagem de RespostaTid = 105 TBit

Mensagem de RequisiçãoTmensagem



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P

TMC = ( TID + TSDR + Header + I x 11TBit + O x 11TBit ) x Slaves

TMC = Message Cycle Time (em TBit)

TID = Idle Time no mestre = tipicamente 105 TBit

TSDR = Station Delay Time no escravo = tipicamente 11TBit

Header = Cabeçalhos no Request e na Resposta = 198 TBit

I = Número de Entradas por escravo

O = Número de Saídas por escravo

Slaves = Número de escravos


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SP

Sistema PROFIBUS-DP com 1 Mestre e 20 Escravos cada

qual com 2 Bytes de Entrada e 2 Byte de Saída.

TMC = (105 + 11 + 198 + 22 + 22 ) x 20 = 7160 TBit

7160 TBit (1.5 MBaud) = (TBit = 0.66 ms) = 4.8 ms

7160 TBit (12 MBaud) = (TBit = 0.83 ns) = 0.6 ms

Na prática, deve-se considerar um adicional de aprox. 10 - 20% (administração, diagnósticos e retransmissões).

Exemplo:



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P

• Se os escravos não possuem entradas, então a resposta ao Data Exchange é um reconhecimento curto. Nestes casos o tempo de ciclo deve ser menor de que o estimado.

• A maioria dos configuradores realiza este cálculo.

• Note que o número de mestres não afeta significativamente o tempo do ciclo das mensagens.


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SP

• Min_Slave_Intervall

- Mínimo tempo permitido entre varreduras sucessivas em um escravo.

- Este parâmetro é dado no GSD em múltiplos de 100µs (0.1ms).

Exemplo: Min_Slave_Intervall = 25Significa que o tempo de ciclo deve ser maior de 25x0.1ms = 2.5ms.

• Se o ciclo de mensagens for mais rápido, o mestre deve atrasar sua requisição.

• O cálculo do tempo de ciclo dado pela fórmula será incorreto se o Min_Slave_Intervall de qualquer escravo na configuração for maior de que o TMC calculado



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tPA_cycle = n * (0.256 ms * L +12 ms) + 40 ms

Cálculo do ciclo em redes PA com Link

tPA_cycle = Tempo do ciclo na rede PROFIBUS PA

n = Número de instrumentos PA no segmento

L = Tamanho do campo de dados em bytes. Deve ser considerado como a média entre os dados de entrada e de saída de todos os instrumentos (ou somados um a um).

Exemplo: Em um segmento com 20 instrumentos PA em um segmento, cada qual com 5 bytes de dados (independentemente se entrada ou saída): tPA_cycle = 305.6 ms.

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SP

15ms

15ms15ms

15ms

15ms

1ms

1ms

Comunicação cíclica75 msec

4 msec

1ms 1ms

Comunicação acíclica

Estação deengenharia

PROFIBUS PA 31,25Kbps

PROFIBUS DP até 12 Mbps

ES

Típico ciclo DP & PA


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P

Parâmetros padrões para DP

Parâmetro de rede

X

Baudrate

9.6K 19.2K 45.45K

93.75K

187.5K

500K 1.5M 3M 6M 12M

TSL (TBIT) 100 100 640 100 100 200 300 400 600 1000

Max_TSDR (TBIT) 60 60 400 60 60 100 150 250 450 800

Min_TSDR (TBIT) 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11

TSET (TBIT) 1 1 95 1 1 1 1 4 8 16

TQUI (TBIT) 0 0 0 0 0 0 0 3 6 9

GAP 1 1 10 1 1 1 10 10 10 10

HSA 126 126 126 126 126 126 126 126 126 126

Max_Retry_Limit 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4


apostila do treinamento profibus configuração

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