fundamentos e tecnologia do Profibus

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ASSOCIAÇÃO PROFIBUS www.profibus.org.br
Fundamentos e tecnologiaFundamentos e tecnologia
do protocolo PROFIBUSdo protocolo PROFIBUS
ASSOCIAÇÃO PROFIBUS www.profibus.org.br
Workstations
LAN
Linking Devices
 Rede de campo
Dispositivos de
Campo
Ethernet corporativa
WORKSTATIONS
I/O
 Rede corporativa
Rede
Industrial
LAN
Rede
Fieldbus
Infra-estrutura de comunicação em Indústrias
Fieldbus Ethernet
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Normalização Internacional
“IEC 61158 - Digital Data Communication for Measurement and Control -
Fieldbus for use in Industrial Control Systems.” (1999 - 2002)
Trabalho canceladoTeste de ConformidadeIEC 61158-8
Necessita revisãoGerência de RedeIEC 61158-7
Dez tiposAL: Protocolos da Camada de AplicaçãoIEC 61158-6
Dez tiposAL: Serviços da Camada de AplicaçãoIEC 61158-5
Oito tiposDLL: Protocolos da Camada de EnlaceIEC 61158-4
Oito tiposDLL: Serviços da Camada de EnlaceIEC 61158-3
Oito tiposPhL: Camada FísicaIEC 61158-2
Relatórios técnicosIntroduçãoIEC 61158-1
ConteúdoTítuloVolume
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“IEC 61784 - Digital data communications for measurement and control -
Part 1: Profile sets for continuous and discrete manufacturing relative to
fieldbus use in industrial control systems.” (2003)
Normalização Internacional
Swiftnet full stackTipo 6Tipo 6Tipo 6CPF-7/2
Swiftnet transport-Tipo 6Tipo 6CPF-7/1
INTERBUS SubsetTipo 8Tipo 8Tipo 8CPF-6/3
INTERBUS TCP/IPTipo 8Tipo 8Tipo 8CPF-6/2
INTERBUSTipo 8Tipo 8Tipo 8CPF-6/1
WorldFIP (MPS)Tipo7Tipo 7Tipo 1CPF-5/3
WorldFIP (MPS,MCS,SubMMS)Tipo 7Tipo 7Tipo 1CPF-5/2
WorldFIP (MPS,MCS)Tipo 7Tipo 7Tipo 1CPF-5/1
P-Net RS-232Tipo 4Tipo 4Tipo 4CPF-4/2
P-Net RS-485Tipo 4Tipo 4Tipo 4CPF-4/1
PROFInetTipo 10TCP/UDP/IPEthernetCPF-3/3
PROFIBUS-PATipo 3Tipo 3Tipo 1CPF-3/2
PROFIBUS-DPTipo 3Tipo 3Tipo 3CPF-3/1
Ethernet/IPTipo 2TCP/UDP/IPEthernetCPF-2/2
ControlNetTipo 2Tipo 2Tipo 2CPF-2/1
Foundation Fieldbus (H2)Tipo 9Tipo 1Tipo 1CPF-1/3
Foundation Fieldbus (HSE)Tipo 5TCP/UDP/IPEthernetCPF-1/2
Foundation Fieldbus (H1)Tipo 9Tipo 1Tipo 1CPF-1/1
ALDLLPhy
Nome UsualProtocolo da IEC 61158Profile IEC
61784
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Profiles de aplicação comuns (opcional)
PROFIsafe, HART on DP, Redundância, etc.
Profiles de aplicação comuns (opcional)
PROFIsafe, HART on DP, Redundância, etc.
PROFIBUS DPPROFIBUS DP
IEC 61158/61784
DP-V0 ... V2
RS485
RS485-IS
NRZ
Seg. Intrínseca
Fibra
Ótica
Multi-modo
Mono-modo
MBP
Manchester
Baixa potência
Seg. Intrínseca
Tecnologias
de transmissão
Protocolo
de comunicação
Profiles de
aplicação comuns
Profiles de aplicação
 específicos
Estrutura técnica do sistema PROFIBUS
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x
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Estrutura usual de sistemas PROFIBUS
• Diferentes “versões” baseadas nas aplicações usuais;
• Não são explicitamente descritas na norma, porém são de fato utilizadas
nos transmissores, controladores e nos sistemas de automação;
• Cada “versão” é uma combinação de:
Profile de aplicação
+
Protocolo de comunicação
+
Tecnologia de transmissão
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Versões PROFIBUS
PROFIBUS DP
(manufatura)
PROFIBUS PA
(processo)
PROFIdrive
(drivers)
PROFIsafe
(universal)
RS485 RS485
RS485
MBP-ISMBP-IS
Protocolo DP
(stack)
DP-V0..V2
Protocolo DP
(stack)
DP-V1
Protocolo DP
(stack)
DP-V2
Protocolo DP
(stack)
DP-V0..V2
Profiles de
aplicação
Ex. Ident
Systems
Profile de
aplicação
PA devices
Profile de
aplicação
PROFIdrive
Profile de
aplicação
PROFIsafe
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Tecnologias de transmissão
Ilimitado com
refresh
Máx. 9 com
refresh
Máx. 9 com
refresh
Máx. 4Nro. de
repetidoras
126 nós/rede32 nós/seg.
126 nós/rede
com repet.
32 nós/seg sem
repet.
126 nós/rede
com repet.
32 nós/seg. Máx.
126 nós/rede.
Nro. de nós
Estrela e anel
tipicamente
Barramento c/
terminadores
Barramento c/
terminadores
Mista c/
terminadores
Topologia
NãoEEx ibNãoEEx ia/ibSeg. Intrínseca
Opcional sobre
linha híbrida
Opcional sobre
fiação adicional
Opcional sobre
fiação adicional
Opcional sobre o
sinal
Alimentação
Fibra multimodo,
monomodo, PCF,
plástico
Par trançado
blindado tipo A
Par trançado
blindado tipo A
Par trançado
blindado
Cabeamento
HD=4, bit de
paridade,
START/STOP
HD=4, bit de
paridade,
START/STOP
HD=4, bit de
paridade,
START/STOP
Preâmbulo, check
error,
START/STOP
Segurança na
transmissão
9.6 a 12000
KBit/s
9.6 a 12000
KBit/s
9.6 a 12000
KBit/s
31.25 KBit/sTaxa de
transmissão
Ótica, digital,
NRZ
Digital, sinal
diferencial NRZ
Digital, sinal
diferencial NRZ
Digital, sinc. bit a
bit, cod.
Manchester
Transmissão de
dados
Fibra ÓticaRS485-ISRS485MBP
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Transmissão na versão PROFIBUS DP
Terra de
proteção
Terra de
proteção
Blindagem
RxD/TxD-P (3) RxD/TxD-P (3)
DGND (5)
+5V (6)
RxD/TxD-N (8)
DGND (5)
+5V (6)
RxD/TxD-N (8)
Nó 1 Nó 2
+5V
DGND
RxD/TxD-P
RxD/TxD-N
390 Ω
390 Ω
220 Ω
• Cabeamento e terminador (RS485):
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PROFIBUS DP com sistemas de I/O remoto
Barramento PROFIBUS DP
I/O remoto
Nós PROFIBUS DP
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PROFIBUS DP em pesagem de silos e misturadores
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Transmissão na versão PROFIBUS PA
9 Padrão IEC 61158-2 variante H1;
9 Atende ao FISCO (FieldbusIntrinsically Safe Concept);
9 Características:
• Sinal de comunicação: codificação Manchester com modulação de corrente;
• Topologia: Barramento, árvore/estrela, ponto a ponto;
• Alimentação: via barramento ou externa, 9-32Vdc, em áreas não intrinsecamente
seguras;
• 31.25 KBit/s;
• Permite segurança Intrínseca (Ex ia/ib).
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PROFIBUS PA em extração de minério de ferro
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Protocolo de comunicação PROFIBUS DP
• Projetado originalmente para garantir troca cíclica e rápida de dados no nível de
campo → versão DP-V0;
• Expansão posterior para atender outras demandas de serviços de comunicação →
expansão em três versões DP-V0, DP-V1 e DP-V2;
• Todas versões especificadas na norma IEC 61158;
• Classes de dispositivos:
 Mestre DP de classe 1 (DPM1):
- Executa leituras e escritas cíclicas em dispositivos escravos;
- Tipicamente PCs industriais e PLCs.
 Mestre DP de classe 2 (DPM2):
- Configuração, avaliação e parametrização de dispositivos
escravos;
- Utilizados durante o comissionamento e para
procedimentos de 
manutenção e diagnóstico;
- Tipicamente estações de trabalho.
 Escravo:
- Dispositivos passivos;
- Tipicamente transmissores e atuadores industriais;
- Integração relativamente fácil (versão DP-V0 100% integrada em
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Protocolo de comunicação PROFIBUS DP
Circulação de token entre os mestres ativos
DPM1
DPM2 DPM1
Escravo DP Escravo DP
Escravo PA Escravo PA
Coupler
DP/PA
DP
PA
Comunicação mestre DPM1 – escravo
Comunicação mestre DPM2 – escravo
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• Tempo de ciclo de um sistema DP mono-mestre:
Desempenho do protocolo PROFIBUS DP
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Nível de funções
Tempo
DP-V0
DP-V1
DP-V2
Modelo de publicação de dados Publisher-Subscriber(s)
Modo Isochronous de comunicação
Extensões:
- Sincronismo entre clocks & time stamp
- HART on DP
- Upload e Download
- Redundância
Comunicação acíclica entre PCs ou 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
Evolução do protocolo PROFIBUS DP
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Integração entre as versões PROFIBUS DP & PA
9 Via dispositivo Coupler: somente tradução de características físicas (RS485-MBP).
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9 Via dispositivo Link: dispositivo ativo que atua como escravo no canal DP e 
mestre no canal PA.
Integração entre as versões PROFIBUS DP & PA
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Abrangência da norma PROFIBUS
Profile diferenciado para sistemas de I/O remoto inseridos em
dispositivos PA.
Remote I/O for PA devices
Integração de dispositivos voltados para o rastreamento de
peças (leitores de barcode, transportadoras).
Ident systems
Implementação de equipamentos para dosagem e pesagem
industrial.
Dosing/weighing
Comunicação entre equipamentos de acionamento elétrico de
motores e máquinas elétricas de baixa voltagem.
Low-voltage switchgear
Controle de equipamentos de dispositivos típicos de plantas de
fabricação de semicondutores.
SEMI
Controle de drivers hidráulicos.Fluid Power
Interfaceamento de encoders lineares ou angulares.Encoders
Interfaceamento desde interfaces HMI simples até dispositivos
de automação de auto nível.
Panel devices
Sistemas de manufatura com integração de robôs
manipuladores e centros de usinagem de comando numérico.
Robots/NC
Sistemas de controle de processos contínuos.PA devices
Controle e monitoramento de acionadores elétricos de motores
(inversores de freqüência).
PROFIdrive
ConteúdoDesignação
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Ferramentas de integração de dispositivos PROFIBUS
Manufatura
Processo
GSD
FDT EDD Via Interpretador
- Manipulação uniformi-
 zada de dispositivos
- Linguagem específica
- Baixa complexidade 
Via software “driver”
- Manipulação específica
 de dispositivos
- Interface de aplicação
- Complexidade alta
Via configurador
- Configuração de acesso
- Configuração de I/O
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Muito Obrigado!
	Normalização Internacional
	Integração entre as versões PROFIBUS DP & PA
	Integração entre as versões PROFIBUS DP & PA
	Abrangência da norma PROFIBUS
	Ferramentas de integração de dispositivos PROFIBUS