Redes IndustriaisPROFIBUS DP

1Protocolo PROFIBUS DPAutores: Claudio Albues, Paulo XavierOrientador: Marcelo Cad

Salvador,2015

SumrioIntroduoMeio FsicoTopologia de RedeTipos de DispositivosRepetidoresArquitetura de RedeComunicao e transferncia de dados

3IntroduoA rede PROFIBUS: PROFIBUS desenvolvido na Alemanha, inicialmente pela Siemens em conjunto com a Bosch e Klockner-Moeller em 1987. (Profibus, 2015, p.2) um padro de rede de campo aberto.O PROFIBUS DP a soluo de alta velocidade (high-speed) do PROFIBUS (SMAR, 2015, p.1)DP uma sigla em ingls para Decentralized Periphery (Periferia Descentralizada)

4Meio FsicoRS485: a tecnologia de transmisso mais utilizada no Profibus;Transmisso Assncrona NRZ.Baud rates de 9.6 kBit/s a 12 Mbit/s, selecionvel.Par tranado com blindagem.32 estaes por segmento, mx. 127 estaes.Distncia dependente da taxa de transmisso12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s = 1000 m.Distncia expansvel at 10Km com o uso de repetidores.

Meio FsicoFibra tica: atende s necessidades de imunidade a rudos, diferenas de potenciais, longas distncias, arquitetura em anel e redundncia fsica e altas velocidades de transmisso.TIPO DE FIBRACARACTERSTICASFibra de vidro monomodoDistncia mdia de 2 3 KmFibra de vidro multimodoDistncia Longa, > 15 KmFibra SintticaDistncia Curta, > 80 kmFibra PCS/HCSDistncia Curta, > 500 mTopologia de Rede

Fontes: PROFIBUS, 2015

Tipo de DispositivosMESTRE DP CLASSE 1 (DPM1) um controlador principal que troca informaes ciclicamente com os escravos. Os controladores lgicos programveis (CLPs) so exemplos desses dispositivos mestres;

MESTRE DP CLASSE 2 (DPM2)So as estaes de engenharia utilizadas para configurao, monitorao ou sistemas de superviso.

ESCRAVOUm escravo DP um dispositivo perifrico, tais como: dispositivos de I/O, atuadores, IHM, vlvulas, transdutores. RepetidoresSo elementos ativos que servem para interfacear segmentos em uma rede Profibus e que asseguram nveis adequados de sinais, garantindo a integridade do sinal de comunicao;

O repetidor possui a capacidade de evitar a deteriorao do sinal em longas distncias.Arquitetura PROFIBUS DPA arquitetura do protocolo PROFIBUS DP segue o modelo OSIPossui 3 das camadas presentes nesse modelo:Camada FsicaCamada de Enlace de dadosCamada de Aplicao

10Camada FsicaNa camada fsica so definidos:velocidade mxima de transmisso de dados;nmero de pinos do conector e a utilidade de cada um deles;o tipo de cabo de transmisso (se RS-485 ou fibra tica, por exemplo);o dimetro dos condutores;a voltagem a ser apresentada por cada nvel lgico (0 e 1)11Camada FsicaNa camada fsica os dados so codificados em caracteres de 11 bits:O primeiro definido como start bitOs 8 seguintes como bits de dadosO dcimo bit definido como bit de paridadeO dcimo primeiro ser o stop bit

12ParidadeO bit de paridade tem por funo verificar a consistncia da informao transmitidaNo PROFIBUS DP a paridade par, isto , o nmero de 1s em um caractere deve ser parEm caso de no paridade em um caractere o telegrama inteiro descartado

Camada de EnlaceNa camada de enlace so definidos:O protocolo de acesso ao barramento (FDL) responsvel por:Controle de acesso do barramento (MAC-Medium Access Control).Estrutura dos telegramas.Segurana dos dados.Disponibilidade dos servios de transmisso de dados:SDN (Send Data with no acknowledge)SRD (Send and Request Data with reply)

Protocolo de gerenciamento (FMA), responsvel por:Configurao de parmetros de operao.Reporte de eventos.Ativao dos pontos de acesso de servios (SAPs).

A estrutura do frame de dados14Comunicao e Transmisso de dadosA comunicao na rede PROFIBUS DP ocorre de forma cclica ou acclica:Cclica para comunicao ente os mestres classe 1 e os escravos da rede, e entre os mestres em redes multimestres.Acclica para os mestres classes 2 e os escravos da redeA rede pode ser monomestre ou multimestreH a comunicao mestre-mestre e mestre-escravoA comunicao mestre-mestre ocorre em redes multimestre, e apenas para a transferncia do direito de acesso ao barramento (chamado de token)15Rede MonomestreH o envio e a recepo do token por um nico mestre.

Fonte: SMAR, 201516Rede MultimestreO token passado de forma sequencial entre os mestres da rede

Fonte: http://www.feldbusse.de/Transferncia de dadosOs dados so transferidos na forma de telegramas na rede PROFIBUS DP, que definido pelo Protocolo FDLDentre desse protocolo so definidos os tipos de telegrama:Telegramas sem campos de dados (6 bytes de controle).Telegramas com um campo de dado de comprimento fixo (8 bytes de dados e 6 de controle).Telegramas com campo de dados varivel (de 0 a 244 bytes de dados e de 9 a 11 de controle).Reconhecimento rpido (1 byte).Telegrama detokenpara acesso ao barramento (3 bytes).Um telegrama composto por 255 caracteres

Endereamento7 Bits so utilizados para o endereamento nos telegramas DP, isso da a possibilidade de enderear at 127 estaesO endereo 126 reservado a estaes no endereadas participarem da comunicaoE o endereo 127 reservado para comunicao Broadcast

Fonte: TORRES, R. V. (2011)Variaes do Protocolo DP

Fontes: SMAR, 2015CONEXO PORFIBUS DP - PROFIBUS PA

Fontes: PROFIBUS, 2015Aplicao

Fontes: PROFIBUS, 2015ConclusoComo se pde notar, as redes PROFIBUS possuem a vantagem de ter seus cdigos abertos, permitindo a interoperabilidade entre os instrumentos que utilizem esse protocolo. As redes PROFIBUS DP, em especial, permitem a descentralizao do controle, transmisso e medio nos equipamentos industriais, e costuma ser muito recomendado para processos de manufatura. Dentre as aplicaes evolvendo escravos Profibus, 90% utilizam o PROFIBUS DP.RefernciasSMAR. O que PROFIBUS. Disponvel em:< http://www.smar.com/brasil/profibus>. Acesso em: 4 out. 2015.

Caractersticas do Protocolo PROFIBUS e sua utilizao em reas classificadas. Disponvel em:< http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1866-caractersticas-do-protocolo-profibus-e-sua-utilizao-em-reas-classificadas>. Acesso em: 4 out. 2015.

O PROTOCOLO PROFIBUS. Disponvel em:< http://www.automacaoindustrial.info/o-protocolo-profibus-parte-i/>. Acesso em: 4 out. 2015.Uso de repetidores em Profibus-DP. Disponvel em:< http://www.profibus.org.br/news/junho2007/news.php?dentro=1>. Acesso em: 2 out. 2015.REDE PROFIBUS. Disponvel em: < ftp://ftp.ifes.edu.br/cursos/EngenhariaEletrica/Hans/Redes%20Industriais/Profibus/Rede%20Profibus.pdf> .Acesso em: 20/10/2015.