PROFIBUS
Objetivo.
El
Objetivo de éste tema de informe es conocer las características de la Red Industrial
PROFIBUS, de gran importancia en el desarrollo de conocimientos técnicos para
la aplicación en un ambiente laboral, pues su aplicación en el sector
automotriz es indispensable, favoreciendo la comunicación de distintos
dispositivos compatibles, la reducción de cableados innecesarios, reducción de
costos y una gran utilidad en procesos de fabricación automatizados.
Índice.
- ¿Qué es PROFIBUS?
- PROFIBUS DP.
- PROFIBUS FMS.
- PROFIBUS PA.
- Direccionamiento en la Red PROFIBUS.
- Topología.
- Componentes PROFIBUS.
- Resumen.
- Mapa Mental.
- Referencias.
¿Qué es PROFIBUS?
PROFIBUS es un estándar de red de
campo abierto e independiente de proveedores, donde la interfaz de ellos
permite amplia aplicación en procesos, fabricación y automatización predial. Este
estándar es garantizado según los estándares EN 50170 y EN 50254.
En todo el mundo, los usuarios pueden
ahora tener como referencia un estándar internacional de protocolo, cuyo
desarrollo busco y aún busca la reducción de costos, flexibilidad, confianza,
orientación hasta el porvenir, posibilitar las más variadas aplicaciones,
interoperabilidad y múltiples proveedores.
Actualmente, calculase por encima de
20 millones de nudos instalados con tecnología PROFIBUS y más de 1000 fábricas
con tecnología PROFIBUS PA. Son 23 organizaciones regionales y 33 Centros de
Capacidad en PROFIBUS, ubicados estratégicamente en varios países, vueltos a
proveer soporte a sus usuarios, inclusive en Brasil, en la Escuela de
Ingeniería de São Carlos – USP, que tiene el único PCC de América Latina.
- Más de 1300 socios alrededor del mundo.
- Más de 20 millones de nudos instalados exitosamente.
- Más de 2800 productos y más de 2000 proveedores de las más variadas aplicaciones.
- Un largo catálogo de productos.
- El perfil original de la aplicación en la automatización del proceso y la interoperabilidad de los equipos de campos de distintos fabricantes.
- Adición y remoción de estaciones de barramiento mismo en zonas con seguridad intrínseca, sin afectar otras estaciones.
- Comunicación transparente a través de los acopladores de la sección entre el barramiento de automatización del proceso PROFIBUS PA y el barramiento de automatización industrial PROFIBUS DP.
- Impulsión y transmisión de datos en el mismo hilo doble basado en la tecnología IEC 61158-2.
- Uso en zonas potencialmente peligrosas con blindaje explosiva tipo “con seguridad intrínseca” o “sin seguridad intrínseca”.
- Transmisión asíncrona NRZ.
- Baud rates de 9.6 kBit/s a 12 Mbit/s, seleccionable.
- Par torcido con blindaje.
- 32 estaciones por sección, máx. 127 estaciones.
- Distancia según la tasa de transmisión (tabla 1).
- 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s = 1000 m.
- Distancia extensible hasta 10 km con el uso de repetidoras.
- Conector D-Sub de 9 Pines.
En términos de desarrollo, vale la
pena recordar que la tecnología es estable, pero no estática. Las compañías
socias de la PROFIBUS Internacional siempre se encuentran en Equipos de Trabajo
atentos a las nuevas exigencias del mercado y garantizando nuevos beneficios
con la venida de nuevas características.
La
tecnología de la información tuvo un papel decisivo en el desarrollo de
la automatización, cambiando jerarquías y estructuras en el ambiente de la
oficina, y llega ahora a los más variados sectores del entorno
industrial, de las industrias de proceso y manufactura hasta los edificios y
sistemas logísticos. La capacidad de comunicación entre instrumentos y el
uso de mecanismos estandarizados, abiertos y transparentes son componentes
indispensables del moderno concepto de automatización.
PROFIBUS DP.
Esta es la solución de alta velocidad
del PROFIBUS. Su desarrollo fue perfeccionado principalmente para comunicación
entre los sistemas de automatización y los equipos descentralizados. Es
aplicable en los sistemas de control, donde se destaca el acceso a los
dispositivos distribuidos de I/O. Es utilizado en sustitución a los sistemas
convencionales 4 a 20 mA, HART o en transmisiones de 23 Volts, en medio físico
RS-485 o fibra óptica. Requiere menos de 2 ms para transmitir 1 Kbyte de
entrada y salida y es muy usado en controles con tiempo crítico.
Actualmente, 90% de las aplicaciones
relativas a esclavos Profibus utilizan el PROFIBUS DP. Esta variedad está
disponible en tres versiones:
- DP-V0 (1993).
- DP-V1 (1997).
- DP-V2 (2002).
Cada versión tuvo su origen según el
adelanto de la tecnología y la búsqueda de nuevas aplicaciones a lo largo del
tiempo.
PROFIBUS FMS.
El
PROFIBUS-FMS brinda al usuario amplia selección de funciones cuando comparado
con otras variedades. Es la solución estándar de comunicación universal usada
para solucionar tareas complejas de comunicación entre CLPs y DCSs. Esa
variedad soporta la comunicación entre sistemas de automatización, además del
cambio de datos entre equipos inteligentes, y es usada, en general, a nivel de
control. Debido a su función primaria establecer la comunicación
maestro-a-maestro (peer-to-peer) viene siendo reemplazada por aplicaciones en
la Ethernet.
PROFIBUS PA.
El PROFIBUS-PA es la solución
PROFIBUS que satisface las exigencias de la automatización de procesos, donde
hay la conexión de sistemas de automatización y los sistemas de control
de proceso con equipos de campo, tal como: transmisores de presión,
temperatura, conversores, posicionadores, etc. Puede usarse para reemplazar el
estándar 4 a 20 mA.
Existen ventajas potenciales en
utilizarse esta tecnología, que subrayan las ventajas funcionales (transmisión
de informaciones confiables, tratamiento de estatus de las variables, sistema
de seguridad en fallos, equipos con capacidad de auto-diagnosis, alcance de los
equipos, alta resolución en mediciones, integración con el control discreto en
alta velocidad, aplicaciones en cualquier sección, etc.). Además de los
beneficios económicos pertinentes a las instalaciones (reducción hasta 25% en
algunos casos en comparación con los sistemas convencionales), menos tiempo de
puesta en marcha, ofrece un aumento sensible de funcionalidad y seguridad.
El PROFIBUS PA permite medición y
control a través de línea de dos hilos simples. También permite accionar los
equipos de campo en zonas con seguridad intrínseca. El PROFIBUS PA permite aún
el mantenimiento y la conexión/desconexión de equipos mismo durante la
operación, sin afectar otras estaciones en zonas de potencial explosivo.
El PROFIBUS PA fue desarrollado en cooperación con los usuarios de la Industria
de Control y Proceso (NAMUR), cumpliendo con las exigencias de esa zona de
aplicación:
La conexión de los transmisores,
conversores y posicionadores de red PROFIBUS DP se hace con un acoplador DP/PA.
El par torcido de hilos es utilizado en la impulsión y la comunicación de datos
de todos los equipos, resultando en la instalación más fácil y en el bajo costo
de hardware, menos tiempo de iniciación, mantenimiento libre de problema, bajo
costo de software de ingeniería y alta confianza en la operación.
La transmisión RS-486 es la tecnología de
transmisión más utilizada en el PROFIBUS, aunque la fibra óptica pueda usarse
en largas distancias (más de 80 km). En seguida vienen las principales características:
En general, se aplica en zonas conteniendo alta
tasa de transmisión, instalación sencilla y bajo costo. La estructura del
barramiento permite adicionar o remover estaciones sin afectar otras estaciones
con expansiones posteriores sin ningún efecto en estaciones ya en
funcionamiento.
Direccionamiento en la Red PROFIBUS.
En cuanto
a direccionamiento, se puede tener dos arquitecturas a tener en cuenta donde lo
fundamental son la transparencia de los acopladores y la atribución de las
direcciones a los dispositivos de enlace, según muestran las figuras.
Topología
En
términos de topología se puede tener las siguientes distribuciones: estrella,
barramiento y punto a punto.
 |
| ESTRELLA |
 |
| BARRAMIENTO |
 |
| PUNTO A PUNTO |
Componentes Profibus.
Los componentes de red PROFIBUS
le ofrecen siempre el medio de transmisión adecuado para cada aplicación.
Los componentes de red se dividen en componentes para:
·
Redes eléctricas.
·
Redes ópticas.
·
Redes mixtas
Una red
mixta es una topología que combina una red eléctrica y una óptica. La
transición entre ambos medios se realiza mediante el OLM (Optical Link Module).
Las redes eléctricas: usan como cable estándar para la
transferencia de datos un cable bifilar apantallado y trenzado de sección
circular.
Para cubrir todo tipo de aplicaciones, nuestra
gama incluye cables
- con cubierta de PE o PUR;
- en versión libre de halógenos;
- en versión para enterrar o para cadenas
portacables;
- en versión para atmósferas explosivas.
El sistema PROFIBUS FastConnect permite
conectar en si los cables de cobre PROFIBUS de forma rápida y sencilla.
Los equipos terminales se conectan mediante
terminales de bus o conectores de bus. La utilización de repetidores permite
conectar varios segmentos de bus uno detrás de otro.
Además del sistema FastConnect, existen otros
componentes para redes eléctricas PROFIBUS:
Redes Ópticas: PROFIBUS OLM y el terminal de bus
OBT permiten montar una red óptica con velocidades de transferencia de hasta 12
Mbits/s independientemente de la distancia.
Posibilidades de
aplicación: escenarios con fuertes cargas electromagnéticas, redes entre
edificios, redes mixtas con segmentos PROFIBUS eléctricos y ópticos o redes de
gran extensión (p. ej., en túneles de carretera o sistemas de control de
tráfico).
Resumen.
PROFIBUS forma parte de las
Redes Industriales más utilizadas, es de una gran importancia en los procesos
de fabricación automatizados, cubriendo las necesidades actuales demandadas por
las empresas, incluyendo las del sector automotriz. Es por eso que el
aprendizaje del funcionamiento de esta Red nos es útil para un mejor desarrollo
del medio laboral en la empresa en que nos encontramos. En este tema podemos
encontrar características generales y detalladas de la Red PROFIBUS, así como
de sus componentes principales.
Mapa Mental.
