domingo, 31 de outubro de 2010

ENC: [ARTIGO TÉCNICO] Algumas dicas de soluções de problemas no PROFIBUS-DP

Algumas dicas de soluções de problemas no PROFIBUS-DP

 

 

Introdução

Apesar de muito simples a tecnologia do meio físico mais utilizada no PROFIBUS-DP, a RS485, ainda vemos alguns detalhes em campo que poderiam ser evitados e que poderiam diminuir o tempo de comissionamento e startup e evitar as condições de intermitências e paradas indesejadas durante a operação.

Em outro artigo detalharemos mais situações. Acompanhe no site SMAR: www.smar.com.br

Atenção

Sempre que possível, consulte a EN50170 para as regulamentações físicas, assim como as práticas de segurança de cada área.

É necessário agir com segurança nas medições, evitando contatos com terminais e fiação, pois a alta tensão pode estar presente e causar choque elétrico. Lembre-se que cada planta e sistema têm seus detalhes de segurança. Informe-se sobre estes detalhes antes de iniciar o trabalho!

Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados à segurança, é preciso seguir as normas de segurança e de áreas classificadas locais aplicáveis que regulam a instalação e operação dos equipamentos. Estas normas variam de área para área e estão em constante atualização. É responsabilidade do usuário determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplicações e garantir que a instalação de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas.

Uma instalação inadequada ou o uso de um equipamento em aplicações não recomendadas podem prejudicar a performance de um sistema e conseqüentemente a do processo, além de representar uma fonte de perigo e acidentes. Devido a isto, recomenda-se utilizar somente profissionais treinados e qualificados para instalação, operação e manutenção.

O meio físico RS485

Neste padrão temos dois canais independentes conhecidos como A e B, que transmitem níveis de tensão iguais, porém com polaridades opostas (VOA e VOB ou simplesmente VA e VB).

Por esta razão, é importante que a rede seja ligada com a polaridade correta.

Embora os sinais sejam opostos, um não é o retorno do outro, isto é, não existe um loop de corrente.

Cada sinal tem seu retorno pela terra ou por um terceiro condutor de retorno, entretanto, o sinal deve ser lido pelo receptor de forma diferencial sem referência ao terra ou ao condutor de retorno.

Quanto ao aterramento neste sistema de comunicação, esta é a grande vantagem do sinal diferencial: note na figura 1a que o sinal está trafegando com fases invertidas nos condutores do cabo enquanto o ruído trafega com mesma fase.

Nos terminais de entrada do amplificador diferencial, o sinal de comunicação PROFIBUS chega em modo diferencial e o ruído em modo comum, rejeitando-o. Sendo assim, todo ruído que for induzido no cabo, em geral de origem eletromagnética, será em sua maioria rejeitado.


Figura 1a - Sinal PROFIBUS-DP - RS485


Figura 1b - Rede PROFIBUS-DP - RS485

Linhas de transmissão diferenciais utilizam como informação apenas a diferença de potencial existente entre os dois condutores do par trançado, independente da diferença de potencial que eles apresentam em relação ao referencial de tensão (comum ou terra).
Dicas em algumas situações com a rede PROFIBUS-DP

  • A RS-485 usa um par diferencial desbalanceado, o que significa que cada dispositivo na rede deve ser conectado ao terra proporcionado um retorno de sinal para minimizar ruído nas linhas de dados. O cabo utilizado de ser de par trançados com shield e sempre que necessário deve-se utilizar protetores de transientes.


Figura 1c - Rede PROFIBUS-DP - RS485 com protetor de transiente

  • Terminação: neste caso na prática temos visto muitos erros de conceitos. O terminador é uma impedância que se acrescenta na rede PROFIBUS com a função de casar a impedância da rede. Quanto maior for o comprimento da rede, maior poder ser a distorção dos sinais. O terminador elimina erros de comunicação por distorções de sinais. Vale a pena ainda lembrar que se não colocarmos o terminador, o cabeamento funciona como uma antena, facilitando a distorção de sinais e aumentando a susceptibilidade à ruídos. A impedância característica é o valor da carga que colocada no final desta linha, não reflete nenhuma energia. Ou em outras palavras, é o valor da carga que proporciona um coeficiente de reflexão zero, ou ainda, uma relação de ondas estacionárias igual a um.

A tabela 1 mostra como verificar a rede PROFIBUS-DP em relação aos terminadores e mesmo em relação ao cabo utilizando um multímetro.

8 (A)

3 (B)

Cabo ok

Curto entre A e B

1 BT ativo

  • 2 BTs ativos
  • << 110 ?, mais de 2 BTs Ativos

8 (A)

shield

Cabo ok

Curto entre A e o shield

----

----

3(B)

shield

Cabo ok

Curto entre B e o shield

----

----

Tabela 1 - Medições com terminadores na rede PROFIBUS-DP

  • Linhas A e B no cabo PROFIBUS-DP: é comum em campo encontrarmos a inversão destas linhas na montagem dos conectores. No PROFIBUS-DP adotamos:

a.      Linha B: Positivo do sinal - Cor vermelha (Pino 3 do DB9)

b.      Linha A: Negativo do sinal - Cor Verde (Pino 8 do DB9)

A figura 2 mostra o sinal PROFIBUS-DP com as linhas A e B invertidas a 200m da medição.


Figura 2 - Sinal PROFIBUS-DP com as linhas A e B invertidas a 200m da medição (Cortesia Rafaela Castelhano Souza).


Com a rede inativa e um voltímetro pode-se identificar esta situação. Se a linha B não for mais positiva do que a A, há um problema nestas conexões.

  • Condição de tristate e idle (1.0 V): esta condição ocorre quando nenhum equipamento PROFIBUS estiver transmitindo e aí os circuitos entram em um estado de alta impedância. Os resistores nas linhas A e B são colocados para que as linhas de dados não flutuem e com isto se tenha uma corrente DC de BIAS:

a.      Resistores com valores altos: diminuem a imunidade a ruídos e geram instabilidade na rede

b.      Resistores com valores baixos: sobrecarregam os drivers de comunicação


Figura 3 - Terminador de barramento PROFIBUS-DP


Figura 4 - Sinal PROFIBUS-DP com problema de sobrecarga nos drivers 485

 

  • Colisão de dados: uma vez que não se tem mais de um equipamento colocando dados na rede PROFIBUS uma alteração nos sinais que alterem o tempo de bit ou mesmo que se altere o tempo de idle. Temos que observar nos sinais se algum equipamento não está requisitando dados mais rápido do que o tempo de um byte. A colisão acontece quando um equipamento tenta comunicar e a linha não está em tristate. Outra situação com colisão é quando se tem endereços repetidos no barramento. Como o endereço padrão (default) é o 126, é comum se ter em algumas situações, principalmente durante o comissionamento e startup de aplicações, a condição de endereços repetidos.

A figura 5 exemplifica o que acontece no barramento nesta situação.


Figura 5 - Deformação no sinal RS485 com equipamentos que respondem ao mestre por possuírem o mesmo endereço

Este artigo não substitui os padrões IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias técnicos do PROFIBUS. Em caso de discrepância ou dúvida, os padrões IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias técnicos e manuais de fabricantes prevalecem. Sempre que possível, consulte a EN50170 para as regulamentações físicas, assim como as práticas de segurança de cada área.

Para mais detalhes veja os artigos:

Para mais informação sobre a tecnologia PROFIBUS, veja http://www.smar.com/brasil2/profibus.asp
Para detalhes de um sistema de automação verdadeiramente aberto baseado em redes, consulte: www.system302.com.br
Referências:

  • Manuais SMAR PROFIBUS
  • Aterramento, Blindagem, Ruídos e dicas de instalação - César Cassiolato
  • EMI - Interferência Eletromagnética - César Cassiolato
  • www.smar.com.br
  • Material de Treinamento e artigos técnicos PROFIBUS - César Cassiolato
  • Especificações técnicas e Guias de Instalações PROFIBUS.
  • http://www.smar.com/brasil2/artigostecnicos/

* César Cassiolato é Engenheiro Certificado na Tecnologia PROFIBUS e Instalações PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de Manchester -UK.

 

 

 

 

 

 

 

 

ENC: [ARTIGO TÉCNICO] PROFIBUS-PA: Configurando ciclicamente o DT303 - Transmissor de Densidade

PROFIBUS-PA: Configurando ciclicamente o DT303 - Transmissor de Densidade

 

 

Configuração Cíclica do DT303

Os protocolos PROFIBUS-DP e PROFIBUS-PA possuem mecanismos contra falhas e erros de comunicação entre o equipamento da rede e o mestre. Por exemplo, durante a inicialização do equipamento esses mecanismos são utilizados para verificar esses possíveis erros. Após a energização (power up) do equipamento de campo (escravo) pode-se trocar dados ciclicamente com o mestre classe 1, se a parametrização para o escravo estiver correta. Estas informações são obtidas através dos arquivos GSDs (arquivos fornecidos pelos fabricantes dos equipamentos que contém suas descrições). Através dos comandos abaixo, o mestre executa todo o processo de inicialização com os equipamentos PROFIBUS-PA:

  • Get_Cfg: carrega a configuração dos escravos no mestre e verifica a configuração da rede;
  • Set_Prm: escreve nos parâmetros dos escravos e executa os serviços de parametrização da rede;
  • Set_Cfg: configura os escravos de acordo com as entradas e saídas;
  • Get_Cfg: um outro comando, onde o mestre verifica a configuração dos escravos.

Todos estes serviços são baseados nas informações obtidas dos arquivos gsds dos escravos. O arquivo GSD do DT303 mostra os detalhes de revisão do hardware e do software, bus timing do equipamento e informações sobre a troca de dados cíclicos. Para ter acesso a biblioteca completa de GSDs SMAR, consulte:

http://www.smar.com/Files/firmware2/PROFIBUS-DDGSD_fw_bmp303-v3r5.zip

Para versões inferiores a 2.00, o DT303 possui somente um Bloco AI (Analog Input). A partir da versão 2.00 o DT303 possui 3 Blocos AIs: AI1, AI2 e AI3.

A figura acima exemplifica o diagrama de blocos funcional do DT303, segundo o Profile V3 O DT303 possui um bloco Analog Input, onde troca ciclicamente o valor da densidade/concentração, temperatura com o mestre classe 1 do Profibus.

Com 3 Blocos AIs (neste caso deve-se usar o arquivo GSD, SMAR0905a.gsd ), tem-se:

  • 1° Bloco AI: disponível para configuração das unidades de concentração;
  • 2° Bloco AI: disponível para configuração das unidades de densidade;
  • 3° Bloco AI: disponível para configuração das unidades de temperatura.

A maioria dos configuradores PROFIBUS utiliza-se de dois diretórios onde se deve ter os arquivos GSD's e bitmap's dos diversos fabricantes. Os GSD's e bitmap's para os equipamentos da SMAR podem ser adquiridos via internet no site www.smar.com.br.

Veja a seguir um exemplo típico onde se tem os passos necessários à integração de um equipamento DT303 em um sistema PA e que pode ser estendido a qualquer equipamento:

  • Copiar o arquivo GSD do DT303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de GSD.
  • Copiar o arquivo bitmap do DT303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de BMP.
  • Uma vez escolhido o mestre, deve-se escolher a taxa de comunicação, lembrando-se que quando se têm os acopladores, podemos ter as seguintes taxas: 45.45 kbits/s (Siemens), 93.75 kbits/s (P+F) e 12Mbits/s (P+F, SK3). Quando se tem o link device, pode-se ter até 12Mbits/s.
  • Acrescentar o DT303, especificando seu endereço no barramento.
  • Escolher a configuração cíclica via parametrização com o arquivo GSD, onde é dependente da aplicação, conforme visto anteriormente. Para os Blocos AI, o DT303 estará fornecendo ao mestre o valor da variável de processo em 5 bytes, sendo os quatros primeiro em formato ponto flutuante e o quinto byte o status que traz informação da qualidade desta medição.
  • Pode-se ainda ativar a condição de watchdog, onde após a detecção de uma perda de comunicação pelo equipamento escravo com o mestre, o equipamento poderá ir para uma condição de falha segura.

A SMAR possui um ampla equipe especializada em projetos, certificações de redes e instalações em PROFIBUS. Para mais detalhes, acesse o canal direto de comunicação com os engenheiros especialistas em instalações e tecnologia PROFIBUS e AS-i da SMAR: http://www.smar.com/brasil2/especialistas_PROFIBUS.asp

Consulte a solução completa SMAR PROFIBUS:

Referências:

  • Manuais SMAR PROFIBUS

 

* César Cassiolato é Engenheiro Certificado na Tecnologia PROFIBUS e Instalações PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de Manchester -UK.

 

 

 

 

 

 

 

 

sábado, 23 de outubro de 2010

ENC: [ARTIGO TÉCNICO] Transmissor de Pressão com sensor capacitivo: alta exatidão com leitura direta e totalmente digital

Transmissor de Pressão com sensor capacitivo: alta exatidão com leitura direta e totalmente digital

 

 

Introdução

A medição e controle de pressão é a variável de processo mais usada na indústria de controle de processos nos seus mais diversos segmentos. Além disso, através da pressão é facilmente possível inferir uma série de outras variáveis de processo, tais como nível, volume, vazão e densidade. Comentaremos neste breve artigo alguns detalhes da leitura direta e totalmente digital de pressão em um transmissor com sensor capacitivo.

 

Sensores Capacitivos

 Estes são os sensores mais confiáveis e que já foram usados em milhões de aplicações. São baseados em transdutores onde a pressão aplicada a diafragmas sensores faz com que se tenha uma variação da capacitância entre os mesmos e um diafragma central, por exemplo.  Esta variação de capacitância tipicamente é usada para variar a  freqüência de um oscilador ou usada como elemento em uma ponte de capacitores. Esta variação de capacitância pode ser usada para variar a freqüência de um oscilador. Esta freqüência pode ser medida diretamente pela CPU e convertida em Pressão. Neste caso não existe conversão A/D o que contribui na exatidão e eliminação de drifts embutidos nas conversões analógicas/digitais . Vale a pena lembrar que este princípio de leitura totalmente digital é utilizado pela SMAR desde a década de 80 (a SMAR, é a única empresa brasileira e uma das poucas no mundo a fabricar este tipo de sensores). Os sensores capacitivos possuem respostas lineares e praticamente insensíveis a variações de temperatura, sendo os mais indicados em instrumentação e controle de processos, já que possuem excelentes performance em estabilidade, em  temperatura e pressão estática. Algumas de suas vantagens:

  • Ideais para aplicações de baixa e alta pressão.
  • Minimizam o Erro Total Provável (ETP) e conseqüentemente a variabilidade do processo.
  • Ideais para aplicações de vazão.
  • Por sua resposta linear, permite alta rangeabilidade com exatidão.



Figura 1 - Exemplo de construção de um sensor capacitivo

Mantendo o sinal totalmente digital desde o sensor até a aquisição e leitura pela CPU permite infinitamente maior qualidade dos sinais, ficando livre de derivas térmicas e degradações associadas aos métodos analógicos e que são usados pela maioria dos fabricantes de transmissores de pressão. A medição digital, portanto, reduz o Erro Total Provável (ETP).

Este princípio de medição direta e digital é usado em todos os transmissores SMAR da Série 300 e Série 400 (LD301, LD302, LD303, LD291, LD292, LD293 e LD400) e o LD1.0 (Sensor Econômico).  Desde 1988, quando a SMAR introduziu no mercado o LD300, este princípio já era usado e com isto a SMAR se tornou a primeira empresa em nível mundial a ter um sensor de pressão com leitura direta e totalmente digital, garantindo medições com altas exatidões e proporcionando menores variabilidades de processos.

Como funciona o sensor capacitivo da SMAR?

O sensor capacitivo é composto por uma parte mecânica que é  a chamada célula capacitiva e uma parte eletrônica que é basicamente um circuito ressonante.Veja a figura 2.


Figura 2 - Sensor de Pressão Capacitivo SMAR

Um esquema da célula capacitiva é mostrado na figura 2.

No centro da célula está o diafragma sensor. Este diafragma flexiona-se em função da diferença de pressões aplicadas ao lado direito e esquerdo da célula.

Essas pressões são aplicadas diretamente aos diafragmas isoladores, os quais fornecem resistência contra corrosão provocada por fluidos de processos. A pressão é diretamente transmitida ao diafragma sensor através do fluido de enchimento, provocando a sua deflexão.

O diafragma sensor é um eletrodo móvel. As duas superfícies metalizadas são eletrodos fixos. A deflexão do diafragma sensor é percebida através da variação da capacitância entre os dois eletrodos fixos e o móvel.

Uma vez que o movimento do diafragma sensor é mínimo, a histerese é praticamente nula. O projeto do sensor, com tecnologia de ponta da SMAR, garante a linearidade e repetibilidade, tornando o sensor altamente confiável em termos de leitura e exatidão.

Figura 3 - Exemplo de um Transmissor Capacitivo SMAR: LD301 (HART®/4-20mA), LD302 (FF) e LD303 (Profibus-PA)

 

O circuito eletrônico ressonante lê a variação da capacitância entre a placa móvel e a fixa. A CPU condiciona o sinal e comunica de acordo com o protocolo do transmissor. Como não há conversão A/D, os erros e desvios são eliminados durante a conversão. O sensor de temperatura fornece a compensação da temperatura que, combinada com a precisão do sensor de pressão, resulta em uma alta exatidão e rangeabilidade para as diversas séries e modelos de transmissores SMAR.

A variável de processo, assim como a monitoração e a informação de diagnóstico, é fornecida através do protocolo de comunicação digital. As opções de protocolos de comunicação disponíveis são: HART®, FOUNDATIONT fieldbus e PROFIBUS PA.

Esses protocolos podem ser facilmente modificados substituindo-se a placa eletrônica interna ou fazendo o download do firmware. Trocando-se a placa interna, o transmissor HART® pode se tornar um instrumento FOUNDATIONT fieldbus / PROFIBUS PA e vice-versa. Um instrumento FOUNDATIONTT fieldbus pode se tornar um PROFIBUS PA, apenas fazendo o download do firmware do equipamento.

 

Desafiando as fronteiras digitais... A SMAR SEMPRE vai além!!!

A SMAR constantemente desafia suas fronteiras e seus limites. Sua equipe de engenheiros estão neste momento trabalhando em produtos que dominarão o mercado nos próximos anos; produtos sempre com inovação.

Esta equipe não mediu esforços e desenvolveu um "super chip" HART®, o HT3012, que é um processador 4 em 1 que complementa o microprocessador  de seus transmissores dando uma tremenda performance. Este chip provê um co-processador matemático, um modem HART®, um controlador de LCD e um conversor PWM (para o sinal de 4-20mA), que combinados com a precisão do sensor capacitivo, provêm a alta exatidão e rangeabilidade peculiares à linha de transmissores SMAR. O HT3012 é um chip de alta integração que permite que as séries de transmissores SMAR sejam caracterizadas por uma única placa eletrônica (single circuit board) simplificando a manutenção e com um dos mais altos MTBFs (Mean Time Between Failures) do mercado. Para melhorar ainda mais a performance do transmissor, a temperatura é constantemente medida e a saída do transmissor é continuamente compensada para esta variação. Esta alta performance garante rápidas respostas, o que faz do LD400 o transmissor mais rápido do mercado.



Figura 4 - LD400

Conclusão

Os transmissores SMAR foram desenvolvidos para ser uma solução robusta e altamente confiável para a medição de pressão. Apresenta grande flexibilidade nas aplicações devido ao uso de um sensor capacitivo que mantém o sinal digital desde a leitura do sensor até a saída do transmissor, resultando em uma resolução alta e eficaz.

Todo o processamento é feito pelo HT3012, um poderoso co-processador matemático que assegura uma resposta rápida e um elevado desempenho para o transmissor. Os transmissores SMAR são a melhor escolha para aumentar a produtividade e garantir a confiabilidade do seu processo.


Figura 5 - Super Chip HT3012 & Sensor Capacitivo: Performance, Confiabilidade e muito mais...

 

Para mais detalhes consulte:

 

 

 

 

 

 

 

 

segunda-feira, 18 de outubro de 2010

ENC: PROFIBUS: Estrutura de Frames

PROFIBUS: Estrutura de Frames

Introdução

Procedimentos de transmissão no PROFIBUS

A troca de mensagens no PROFIBUS acontece em ciclos e cada pacote de dados é conhecido como mensagem ou frame.

Cada frame de requisição de dados ou de envio de dados a uma estação mestre PROFIBUS está associado a um frame de confirmação ou resposta de uma estação mestre ou escrava.

Os dados podem ser transmitidos em frames de envio ou resposta, sendo que o frame de confirmação não contém dados, isto é, somente apresentará em seus campos códigos de reconhecimento do frame pela estação. Isto avisa a estação mestre que o escravo irá processar e responder ao mestre em breve.

O ciclo de mensagens é somente interrompido quando se tem a transmissão do frame de token (o token é passado entre as estações mestres em uma ordem numérica ascendente de endereços por meio do frame  de  token e com isto o mestre que recebe o token, dominará a comunicação por um determinado tempo) e pela transmissão de dados sem confirmação, necessária para mensagens broadcast. Em ambos casos não há confirmação. Todas as estações, exceto a que detém o token, monitoram todas as requisições, e confirmam ou respondem somente quando são endereçadas e a confirmação ou resposta retornará em um tempo predefinido, o slot time(máximo tempo que o mestre irá esperar por uma resposta do slave), caso contrário, a requisição é repetida.  A estação  que não confirmar ou responder depois de um certo número de tentativas (retries) será listada como "não operacional" pela estação mestre.

Se um escravo detecta um erro de transmissão ao receber um pedido do mestre, ele simplesmente não responde e depois de esperar um slot time, o mestre enviará novamente o pedido(retry). Da mesma forma se o mestre detectar uma falha na resposta do escravo, também enviará novamente o pedido. O número de vezes que o mestre tentará sucesso na comunicação com o escravo dependerá da taxa de comunicação, sendo:

  • 9.6kbits/s a 1.5Mbits/s - retry = 1
  • 3.0 Mbits/s - retry = 2
  • 6.0 Mbits/s - retry = 3
  • 12.0 Mbits/s - retry = 4

Após esgotar todos os retries, o mestre marca o escravo, indicando um problema e faz o log out dele. Nos ciclos subseqüentes, se o mestre consegue sucesso, ele realiza a seqüência do startup novamente(4 ciclos para trocar dados novamente).

 

Estrutura dos frames PROFIBUS

Inicialmente veremos como é formado um caracter UART no PROFIBUS.

Cada frame  consiste de um número de caracteres, os chamdos caracteres UART. O caracter UART (UC) é um caracter  start-stop  para transmissão assíncrona, consistindo de 11 bits: um  start bit, que é sempre "0", 8 bits de informação , que pode ser "0" o u "1", um bit de paridade, que pode ser "0" ou "1" e u m  stop  bit, que é sempre "1", conforme a Figura 1.

 

Start Bit

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

Paridade

Stop Bit

"0"

0

1

2

3

4

5

6

7

even

"1"

?

LSB

?

?

?

?

?

?

MSB

?

?

Figura 1 - Caracter UART PROFIBUS

 

Estrutura dos Frames

A especificação do Fieldbus Data Link  profibus apresenta 4 tipos diferentes de frames, onde:

  • SD1, SD2, SD3 e SD4: bytes de início (Start Delimiter), podendo ter os valores: 10H, 68H, A2H e DCH. Veja os frames a seguir.
  • DA: byte de endereço de destino (Destination Address)
  • SA: byte de endereço fonte (Source Address)
  • FC: byte de controle (Frame Control). O campo FC dos frames SD1, SD2, SD3, além de outras informações de controle, identifica a função do frame. De acordo com a configuração de seus bits, pode-se identificar o tipo de estação que enviou o frame, se o frame é de pedido, resposta ou confirmação e a natureza das informações que contém.
  • FCS: byte de checagem (Frame Check Sequence)
  • LE: byte de comprimento (Octet Length), podendo assumir valores entre 4 e 249
  • LEr: byte de comprimento repetido
  • DATA_UNIT(DU): campo de dados que pode ser fixo (8) ou variável, podendo variar  de 1 a 246  bytes
  • ED: byte finalizador (End Delimiter), sendo seu valor sempre 16H
  • SC: frame de resposta curta (Short Acknowledgement), tendo como valor E5H.

Nos tipos de frames a seguir cada coluna representa 1 byte ( "1 octet"), exceto o campo DATA_UNIT (DU) que é variável.

SD

1 byte

Start Delimiter (usado para diferenciar os formatos dos telegramas)

LE

1 byte

Net Data Length (DU) + DA + SA + FC + DSAP + SSAP.

LEr

1 byte

byte de comprimento repetido

DA

1 byte

Destination Address- Para onde a mensagem vai.

SA

1 byte

Source Address - De onde a mensagem veio. 

FC

1 byte

Function Code (FC=Tipo/Prioridade da mensagem) Usado para informações de controle, identifica a função do frame. FC=13:  signals diagnostic data.

DSAP

1 byte

Destination Service Access Point (COM port do receiver).  A estação de destino utilize este campo para determiner qual service a executar.

SSAP

1 byte

Source Service Access Point (COM port do sender).

DU

1 a 32 bytes (ou 1-244 bytes)

Data Units/ de 1 a 244 bytes.

FCS

1 byte

Byte de checagem (Frame Check Sequence)

ED

1 byte

End Delimiter (sempre 16H).

Tabela 1 - Significado dos campos de um frame PROFIBUS

 

1) Frames de tamanho fixo sem campo de dados

 

Request Frame

SD1

DA

SA

FC

FCS

ED

 

Acknowledgement Frame

SD1

DA

SA

FC

FCS

ED

 

Short Acknowledgement Frame

SC

 

2) Frames de tamanho fixo com campo de dados

Send/Request Frame

SD3

DA

SA

FC

<DATA_UNIT (8)>

FCS

ED

 

Response Frame

SD3

DA

SA

FC

<DATA_UNIT (8)>

FCS

ED

 

 

3) Frames de tamanho do campo de dados variável

Send/Request Frame

SD2

LE

LEr

SD2

DA

SA

FC

<DATA_UNIT...>

FCS

ED

 

Response Frame

SD2

LE

LEr

SD2

DA

SA

FC

<DATA_UNIT...>

FCS

ED

 

4) Token Frame

Send/Request Frame

SD4

DA

SA

 

Confiabilidade dos dados da transmissão no PROFIBUS

Para garantir a confiabilidade dos dados da transmissão, o PROFIBUS dispõe de um mecanismo de segurança conhecido como distância Hamming  4 ( Hd = 4, o que significa que até três bits errados simultaneamente podem ser detectados). A introdução de um bit de paridade nos caracteres UART incrementa  em um bit a distância Hamming . Consegue-se Hd = 4 enviando um FCS com cada frame, assim como a inclusão de delimitadores de início e fim dos frames . O PROFIBUS não utiliza a correção de erros:  quando  é detectado um erro em um frame , descarta-se e repete-se a transmissão.

 


Figura 2 - Sequência na troca de frames entre o Mestre PROFIBUS DP e o Slave




Figura 3: Sistema PROFIBUS

 

Conclusão

Vimos neste artigo detalhes dos formatos dos frames PROFIBUS.

Este artigo não substitui os padrões IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias técnicos do PROFIBUS. Em caso de discrepância ou dúvida, os padrões IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias técnicos e manuais de fabricantes prevalecem. Sempre que possível, consulte a EN50170 para as regulamentações físicas, assim como as práticas de segurança de cada área.

A SMAR possui um ampla equipe especializada em projetos, certificações de redes e instalações em PROFIBUS. Para mais detalhes, acesse o canal direto de comunicação com os engenheiros especialistas em instalações e tecnologia PROFIBUS e AS-i da SMAR: http://www.smar.com/brasil2/especialistas_profibus.asp
Consulte a solução completa SMAR PROFIBUS: http://www.smar.com/brasil2/profibus.asp
http://www.smar.com/brasil2/system302/

 

Referências:

  • Manuais SMAR PROFIBUS
  • www.smar.com.br
  • Especificações técnicas e Guias de Instalações PROFIBUS.
  • Material de Treinamento e artigos técnicos PROFIBUS - César Cassiolato
  • PROFIBUS Specification - Normative Parts - Part 4 - Data Link Layer Protocol Specification.

 

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