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DCA – Redes Industriais/ Julho de 2003 1 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Foundation Fieldbus Versus ProfiBus Vanessa da Silva Cruz DCA-UFRN Vanessa_eng@yahoo.com.br LECA-DCA-UFRN Resumo: Este artigo tem o objetivo de fazer um estudo sobre a tecnologia fieldbus e a profibus. Será mostrado características das duas tecnologias. Palavras Chaves: Automação Industrial, Fieldbus, Profibus. Abstract: This article has the objective of doing a study on the technology fieldbus and the profibus. It will be shown characteristics of the two technologies. Keywords: Industrial automation, Fieldbus, Profibus. 1 INTRODUÇÃO Hoje em dia a automação tem englobado vários setores como: Petroquímico, predial, bebidas, alimentos, agrícolas entre outros. A automação industrial vem evoluindo ao longo dos anos possibilitando um aumento de qualidade no processo produtivo. O uso da microinformática e de computadores tem uma grande parcela de contribuição nesta evolução, diminuindo em grande parte os custos, complexidades e riscos nas tarefas de um processo de produção. Não se pode deixar de ressaltar a importância das redes de comunicação, as quais integram os processos produtivos desde o chão de fábrica até o mais alto nível de gerência da informação. Nisso será apresentado apenas dois tipo de redes que é a Foundation Fieldbus e a Profibus. 2 FIELDBUS O Foundation Fieldbus é um sistema da comunicação totalmente digital, em série e bidirecional que conecta equipamentos “fieldbus” tais como sensores, atuadores e controladores. O fieldbus é uma rede local (LAN) para automação e instrumentação de controle de processos, com capacidade de distribuir o controle no campo. Ao contrário dos protocolos de rede proprietários, o Fieldbus não pertence à nenhuma empresa, ou é regulado por um único organismo ou nação. A tecnologia é controlada pela Fieldbus Foundation uma organização não lucrativa que consiste em mais de 100 dos principais fornecedores e usuários de controle e instrumentação do mundo. O Foundation Fieldbus mantém muitas das características operacionais do sistema analógico 4-20 mA, tais como uma interface física padronizada da fiação, os dispositivos alimentados por um único par de fios e as opções de segurança intrínseca, mas oferece uma série de benefícios adicionais aos usuários. O “Fieldbus” não é apenas uma substituição do sinal de transmissão analógico de 4 a 20 mA por um digital, interligando os instrumentos de campo a sala de controle. Algumas vantagens desta nova tecnologia são: • Redução no custo de fiação, instalação, operação e manutenção de plantas industriais; • Informação imediata sobre diagnóstico de falhas nos equipamentos de campo. Os problemas podem ser detectados antes deles se tornarem sérios, reduzindo assim o tempo de inatividade da planta; • Distribuição das funções de controle nos equipamentos de campo - instrumentos de medição e elementos de controle final. Serão dispensados os equipamentos dedicados para tarefas de controle; • Aumento da robustez do sistema, visto que dados digitais são mais confiáveis que analógicos; • Melhoria na precisão do sistema de controle, visto que conversões D/A e A/D não são mais necessárias. Consequentemente a eficiência da planta será aperfeiçoada. O “Fieldbus” não representa uma paixão típicas por novas tecnologias e sim a redução de aproximadamente 40 % nos custos de projeto, instalação, operação e manutenção de um processo industrial. DCA – Redes Industriais/ Julho de 2003 2 Impacto nos novos sistemas de controle: ♦ Redução de custo de engenharia; ♦ Redução de cabos, bandejas, borneiras, etc; ♦ Melhoria na qualidade das informações; ♦ Os transmissores transmitem muito mais informações; ♦ Os equipamentos indicam falha em tempo real; ♦ Facilidade na manutenção; ♦ entre outros. A seguir temos a arquitetura de uma rede Fielbus, onde podemos observar a estação de supervisão, uma placa de interface com múltiplos canais, o barramento linear, terminador do barramento ( BT-302 ), fonte de alimentação (PS-302), impedância ( PSI-302 ) e diversos instrumentos, inclusive um CLP com placa de interface para o barramento. (Diagrama fornecido pela SMAR ). Na figura seguinte podemos observar com mais detalhes a instalação de um barramento linear Fieldbus, também observamos a redundância das placas de interface. O texto seguinte foi traduzido do catálogo eletrônico de descrição de produtos Profibus ( fabricantes: ABB, Festo, AIXO, ASCO, ComSoft, Hartmann & Braun, Endress + Hauser, Matsushita, Mitsubishi, OMRON, Philips, Siemens, SISCO, SMAR, entre outros ) , que pode ser encontrado em www.profibus.com. 3 A FAMÍLIA DO PROFIBUS Figure 1: PROFIBUS Área de aplicação. PROFIBUS é um padrão de fieldbus aberto para largas aplicações, processos contínuo, manufatura, elétrica, entre outras. Independência dos vendedores e abertura estão garantidas pelo padrão PROFIBUS EN 50 170. Com o PROFIBUS, dispositivos de diferentes fabricantes podem comunicar entre si sem a necessidade de interface especiais. PROFIBUS pode ser usado onde necessitamos de alta velocidade transmissão de dados e tarefas de comunicação complexas e extensas. Veja figura 1. A família de PROFIBUS consiste em três versões compatíveis. ♦ PROFIBUS-DP Aperfeiçoado para velocidade alta e montagem barata, esta versão de PROFIBUS é especialmente projetada para comunicação entre sistemas de controle de automatização e I/O distribuído ao nível de dispositivo. PROFIBUS-DP pode ser usado para substituir transmissão paralela em 24 V - 0 a 20 mA. ou 4 a 20 mA. ♦ PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA é especialmente projetado para automatização de processo. Permite conectar sensor e atuadores até mesmo em um barramento comum em áreas intrinsecamente seguras. PROFIBUS-PA permite comunicação de dados e pode ser usado com tecnologia 2 fios de acordo com o padrão internacional IEC 1158-2. Características Meio Físico de acordo com IEC1158-2, variante H1 Taxa de comunicação 31.25 kbits/s Topologia Barramento, árvore/estrela, ponto a ponto Alimentação Via barramento ou externa Segurança Intrínseca Possível Número de equipamentos Máximo: 32(non-Ex) Explosion GroupIIC: 9 Explosion GroupIIB: 23 DCA – Redes Industriais/ Julho de 2003 3 Cabeamento Máximo 1900 m, expandível a 10Km com 4 repetidores Máximo comprimento de spur 120m/spur Sinal de comunicação Codificação Manchester, com modulação de corrente. Tabela 1 – Características do meio físico ♦ PROFIBUS-FMS PROFIBUS-FMS é a solução de propósito geral para comunicação de tarefa ao nível de célula. Serviços de FMS poderosos abrem um amplo alcance de aplicações e provêem grandes flexibilidades. PROFIBUS-FMS também pode ser usado para tarefas de comunicação extensas e complexas. Figure 2: A família de PROFIBUS PROTOCOLO DE ACESSO AO MEIO. PROFIBUS especifica as características técnicas e funcionais de um sistema de fieldbus serial, descentralizando os controladores digitais, agora trabalhando a nível de célula. Há uma distinção entre dispositivos mestre e dispositivos de escravo. ♦ Dispositivos mestres determinam a comunicação de dados no barramento. Um mestre pode enviar mensagens sem um pedido externo quando segura os direitos de acesso do barramento (o token). Também são chamados os mestres estações ativas. ♦ Dispositivos escravos são dispositivos periféricos. Dispositivos escravos típicos incluem dispositivos de I/O, válvulas, drivers e transmissores.Eles não têm direitos de acesso ao barramento e só podem reconhecer mensagens ou podem enviar mensagens ao mestre quando requisitados. Também são chamados os escravos estações passivas. Eles só requerem uma porção pequena do protocolo do barramento, o implementação deles é particularmente econômica PROFIBUS – protocolo de acesso ao meio. 4 CONCLUSÃO Diante do exposto no artigo, podemos ver que é criado uma rede de comunicação e a parti dela e aperfeiçoado as parte que não estao adequada gerando uma nova rede. Com isso a cada tempo estamos com melhores redes o que não significa que as anteriores não prestem, pois dependendo do processo a ser automatizado pode- se usar uma rede mais antiga, que dará resultado muito bom. O ideal é fazer um bom estudo da planta e analizar qual a melhor rede se incorpora ao processo. Podendo ocorrer o caso de ser usada mais de uma rede de comunicação REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] smar – http://www.samr.com.br [2] Viana, Willian S. Curso Pós Técnico em Automação. [3] Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 70 – Junho de 2002
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