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: "Sinal Diferencial RS485 - PROFIBUS DP" em http://www.profibus.org.br/detalhe_noticia.php?id=37 '"Protetor de transientes em redes PROFIBUS" em http://www.smar.com/newsletter/marketing/index27.html "Miminizando Ruídos em Instalações PROFIBUS" em http://www.smar.com/newsletter/marketing/index30.html 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: http://www.smar.com/brasil2/PROFIBUS.asp http://www.smar.com/brasil2/system302/ Referências: Manuais SMAR PROFIBUS   * César Cassiolato é Engenheiro Certificado na Tecnologia PROFIBUS e Instalações PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de Manchester -UK.