Profibus-DP

Profibus-DP

Profibus es un estándar de comunicaciones para bus de campo. Deriva de las palabras PROcess FIeld BUS.

Fue un Estándar desarrollado entre los años 1987-1990 por BMBF (Germandepartment of education and research), y por otras como ABB, AEG, Honeywell, Siemens, Landis & Gyr, Phoenix Contact, Rheinmetall, RMP, Sauter-cumulus y Schleicher. En 1989 la norma alemana DIN19245 adoptóel estándar, partes 1 y 2 (la parte 3, Profibus-DP no fue definida hasta 1993). Profibus fue confirmada como norma europea en 1996 como EN50170.

Profibus tiene tres versiones o variantes:

-DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones

- DP-V1. Agrega comunicación acíclica dedatos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización

- DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad parasincronización entre ejes en aplicaciones complejas.

Profibus tiene, conforme al estándar, cinco diferentes tecnologías de transmisión, que son identificadas como:

- RS-485. Utiliza un par de cobre trenzado apantallado, y permite velocidades entre 9.6 kbps y 12 Mbps Hasta 32 estaciones, o más si se utilizan repetidores.

- MBP. Manchester Coding y Bus Powered, es transmisión sincrónica con una velocidad fija de 31.25 Kbps

- RS-485 IS. Las versiones IS son intrínsecamente seguras, utilizadas en zonas peligrosas (explosivas).

- MBP IS

- Fibraóptica. Incluye versiones de fibra de vidrio multimodal y monomodo, fibra plástica y fibra HCS.

Desde el punto de vista del control de las comunicaciones, el protocolo Profibus es maestro esclavo, pero permite:

- Aplicaciones mono maestro. Un sólo maestro está activo en el bus, usualmente un PLC. Los demás dispositivos son esclavos. Este esquema es el que permite los ciclos de lectura más cortos

- Aplicaciones multimaestro. Permite más de un maestro. Pueden ser aplicaciones de sistemas independientes, en que cada maestro tenga sus propios esclavos. U otro tipo de configuraciones con dispositivos de diagnóstico y otros

En un ambiente multimaestro, puede haber dos tipos de maestros:

- DPM1. DP Master Class 1. Es un controlador central que intercambia información con sus esclavos en forma cíclica. Típicamente un PLC.

- DPM2. DP Master Class 2. Son estaciones de operación, configuración o ingeniería. Tienen acceso activo al bus, pero su conexión no es necesariamente permanente

Junto con las especificaciones de otros buses de campo se recoge en las normas internacionales IEC61158 e IEC61784.

Características:

- Velocidades de transmisión:

9.6, 19.2, 93.75, 187.5, 500, 1500, 3000, 6000 y 12000 Kbps

- Número máximo de estaciones: 127 (32 sin utilizar repetidores).

- Distancias máximas alcanzables (cable de 0.22 mm de diámetro):

hasta 93.75 KB audios: 1200 metros 187.5 KB audios: 600 metros 500 KB audios: 200 metros

- Estaciones pueden ser activas (maestros) o pasivas (esclavos).

- Conexiones detipo bidireccionales, multicast o broadcast.

Puesto que Profibus DP es la versión más extendida, conviene detallar más a fondo sus características.

Está actualmente disponible en tres versiones:

- DP-V0. Provee las funcionalidades básicas incluyendo transferencia cíclica de datos, diagnóstico de estaciones, módulos y canales, y soporte de interrupciones

- DP-V1. Agrega comunicación acíclica de datos, orientada a transferencia de parámetros, operación y visualización

- DP-V2. Permite comunicaciones entre esclavos. Está orientada a tecnología de drives, permitiendo alta velocidad para sincronización entre ejes en aplicaciones complejas

La instalación de un cableado para una red Profibus DP requiere de un terminador en cada extremo del bus. Según la norma este terminador debe ser activo. Esto es, no basta una resistencia terminal, sino que se trata de un arreglo de resistencias que están energizadas.

El objetivo de estos terminadores es garantizar un voltaje de referencia en estado inactivo del bus, es decir, sin mensajes, y minimizar las reflexiones de línea. Generalmente uno de los extremos de la red es el maestro Profibus DP, y en ese caso proporcionará uno de los terminadores activos.

El otro extremo del bus tiene dos alternativas. Que el terminador activo sea provisto por el último nodo de la red, o que sea provisto por un terminador externo. La primera opción es muy simple, pero tiene el inconveniente de que si se requiere desenergizar el nodo, se perderá la función del terminador activo,comprometiendo con ello la integridad de toda la red. Por ello, puede ser preferible tener la resistencia activa en forma separada, de tal modo de mantenerla siempre energizada, generalmente desde una UPS.

Profibus PA

El protocolo derivado PA, derivado de Process Automation, es un subconjunto de este estándar, orientado a las comunicaciones de instrumentos de proceso. Es decir, equipos que transmiten señales análogas como presión, temperatura, y otros.

Profibus PA tiene entre otras las siguientes características:

- Velocidad fija: 31.25 Kbps

- Estándar: IEC 61158-2. Define capa física y definición de servicios. Provee seguridad intrínseca, y alimentación a través del mismo bus de comunicaciones.

- MBP (Manchester Coding y Bus Powered)

- Puede conectar hasta 32 dispositivos por segmento

Profibus PA y Profibus DP son en esencia el mismo protocolo. Cambian el soporte físico y la velocidad. Por lo mismo la conexión entre ambas redes es muy simple. Si la velocidad de Profibus DP es muy cercana, basta un conversor de medios, y la conexión se hace en un modo "transparente". El maestro de la red DP ve directamente los nodos de la red PA, con sus mismas direcciones. Y la comunicación es directa. En este esquema, varios segmentos PA pueden conectarse a una red común Profibus DP, sumando un total de 126 nodos.

En el caso de que se requiera un troncal Profibus DP de mayor velocidad (hasta 12 Mbps), la comunicación se realiza a través de una interface

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