Profibus De Wikipedia, la enciclopedia libre
PROFIBUS
Información Protocolo
Tipo de Red
Bus de dispositivos, dispositivos,Control de Procesos
Medios físicos
De par trenzado , fibra
Topología de red
Autobús
Dispositivo de
Interruptor DIP o hardware / software
direccionamiento
Consejo de Administración
PROFIBUS & PROFINET International (PI)
Sitio web
www.profibus.com
Conector eléctrico Profibus
PROFIBUS (Process Field Bus) es un estándar para bus de campo de comunicación en la automatización de la tecnología y fue ascendido por primera vez en 1989 por el BMBF (departamento alemán de educación e investigación) y luego utilizado por Siemens por Siemens.. No debe ser confundido con el PROFINET estándar para Industrial Ethernet . PROFIBUS es ni una ni un protocolo sin derechos de autor publicado abiertamente, a diferencia de MODBUS .
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1 Origen 2 Tecnología
2.1 Capa de aplicación 2.2 capa de seguridad o 2.3 Bit-capa de transmisión o 3 perfiles 4 Normalización 5 Organización 6 Véase también 7 Referencias 8 Enlaces externos o
Origen [ editar ] La historia de PROFIBUS se remonta a un plan promovido públicamente por una asociación que comenzó en Alemania en 1986 y para el que 21 empresas e institutos idearon un plan maestro del proyecto denominado " bus de campo ". El objetivo era poner en práctica y difundir el uso de una serie de bits de bus de campo basado en los requisitos básicos de las interfaces de los dispositivos de campo. Con este fin, las empresas miembros acordaron apoyar un concepto técnico común para la producción (es decir, discreta o fábrica de automatización ) y automatización de procesos. En primer lugar, el complejo protocolo de comunicación Profibus FMS (Field bus Message Specification), que se adapta para las exigentes tareas de comunicación, se ha especificado. Posteriormente en 1993, se completó el pliego de condiciones de la más simple y por lo tanto, considerablemente más rápido protocolo PROFIBUS DP (periféricos descentralizados). Profibus FMS se utiliza para la (no determinista) la comunicación de datos entre Profibus Masters. Profibus DP es un protocolo hecho para (determinista) la comunicación entre maestros Profibus y sus esclavos de E / S remotas. Hay dos variantes de PROFIBUS en uso hoy en día; PROFIBUS DP más utilizado, y el menor se utiliza, aplicaciones específicas, PROFIBUS PA:
PROFIBUS DP (descentralizada Periféricos) se utiliza para operar los sensores y actuadores a través de un controlador centralizado en aplicaciones de automatización de la producción (de fábrica). Las muchas opciones de diagnóstico estándar, en particular, se centran en aquí. PROFIBUS PA (Automatización de Procesos) se utiliza para controlar el equipo de medición a través de un sistema de control de procesos en aplicaciones de automatización de procesos. Esta variante está diseñada para su uso en la explosión / zonas peligrosas ( Ex-zona 0 y 1). La capa física (es decir, el cable) se ajusta a la norma IEC 61158-2, que permite que la energía que se entregarán a través del bus de instrumentos de campo, al tiempo que limita la corriente fluye de manera que l as condiciones de explosivos no se crean, incluso si se produce un fallo de funcionamiento. El número de dispositivos conectados a un segmento PA está limitada por esta característica. PA tiene una tasa de transmisión de datos de 31,25 kbit / s. Sin embargo, PA utiliza el mismo protocolo que DP, y puede estar vinculado a una red DP utilizando un dispositivo acoplador. El DP mucho más rápido actúa como una red troncal para la transmisión de señales de proceso al controlador. Esto significa que DP y PA pueden trabajar bien juntos, especialmente en aplicaciones híbridas donde las redes de automatización de procesos y la fábrica trabajan lado a lado.
En más de 30 millones de nodos PROFIBUS se instalaron a finales de 2009. 5 millones de ellos se encuentran en las industrias de proceso.
Tecnología [ editar ] Protocolo PROFIBUS ( modelo de referencia OSI ) OSI-Layer
PROFIBUS
7 Aplicación DPV0 DPV1 DPV2 6 Presentación 5 Sesión 4 Transporte Manejo 3 Red 2 De enlace de datos FDL 1 Físico EIA-485 Óptico MBP
Capa de aplicación [ editar ] Para utilizar estas funciones, se definieron diferentes niveles de servicio del protocolo DP:
DP-V0 para el intercambio cíclico de datos y diagnóstico DP-V1 para el intercambio de datos acíclico y gestión de alarmas DP-V2 para isócrono modo de emisión y el intercambio de datos ( esclavo -esclavo: para la comunicación)
Capa de Seguridad [ editar ] La capa de seguridad FDL (Field bus de enlace de datos) trabaja con un método de acceso híbrido que combina paso de testigo con un método maestro-esclavo. En una red PROFIBUS DP, los sistemas de controladores o proceso de control son los amos y los sensores y actuadores son los esclavos. Se utilizan varios tipos de telegramas. Ellos pueden ser diferenciados por su delimitador de inicio (SD): Sin datos: SD1 = 0x10
SD1 DA SA FC FCS ED Datos de longitud variable: SD2 = 0x68
SD2 LE Ler SD2 DA SA FC DSAP SSAP PDU FCS ED Datos de longitud fija: SD3 = 0xA2
SD3 DA SA FC PDU FCS ED Token: SD4 = 0xDC
SD4 DA SA ED Breve reconocimiento: SC = 0xE5
SC SD: Inicio Delimitador LE: (. Incl DA, SA, FC, DSAP, SSAP) Longitud de unidad de datos de protocolo, LER: Repetición de la unidad de datos de protocolo, (distancia de Hamming = 4) FC: Código de función
DA: Dirección de destino SA: Dirección de origen DSAP: Destino Servicio de punto de acceso SSAP: Fuente Service Access Point SAP (decimal)
SERVICIO
Por defecto 0
Intercambio de datos cíclico (Write_Read_Data)
54
-Maestro-Maestro de SAP (MM Comunicación)
55
Estación de Cambio de dirección (Set_Slave_Add)
56
Leer entradas (Rd_Inp)
57
Leer Salidas (Rd_Outp)
58
Comandos de control para un esclavo DP (Global_Control)
59
Leer datos de configuración (Get_Cfg)
60
Leer datos de diagnóstico (Slave_Diagnosis)
61
Enviar parametrización de datos (Set_Prm)
62
Revise los datos de configuración (Chk_Cfg)
Nota: SAP55 es opcional y puede ser desactivada si el esclavo no proporciona la memoria de almacenamiento no volátil para la dirección de estación. PDU: Unidad de datos de protocolo (datos del protocolo) FCS: Secuencia de Comprobación del marco ED: Fin delimitador (= 0x16!) El FCS se calcula simplemente sumando los bytes dentro de la longitud especificada. Un desbordamiento se ignora aquí. Cada byte se guarda con una paridad par y se transfiere de forma asíncrona con un inicio y bit de parada. Puede que no haya una pausa entre un bit de parada y el siguiente bit de inicio cuando se transmiten los bytes de un telegrama. Las señales de maestros el inicio de un nuevo telegrama con una pausa SYN de al menos 33 bits (lógica = autobús ociosas "1").
Capa de bits de transmisión [ editar ] Tres métodos diferentes se especifican para la capa de bits de transmisión:
Con la transmisión eléctrica de conformidad con EIA-485 , cables de par trenzado con impedancias de 150 ohmios se utilizan en una topología de bus. / S se pueden utilizar velocidades de bits de 9,6 kbit / s hasta 12 Mbit. La longitud del cable entre dos repetidores se limita 100-1.200 m, dependiendo de la velocidad de bits utilizada. Este método de transmisión se utiliza principalmente con PROFIBUS DP. Con la transmisión óptica a través de la fibra óptica, de estrella, autobús- y anillotopologías se utilizan. La distancia entre los repetidores puede ser hasta 15 km. La topología en anillo también se puede ejecutar de forma redundante. Con tecnología de transmisión MBP (Manchester Powered autobús), los datos y la alimentación del bus de campo se alimentan a través del mismo cable. La potencia puede ser reducida de tal manera que el uso en entornos con peligro de explosión es posible. La topología de bus puede ser de hasta 1.900 m de largo y permisos de ramificación a los dispositivos de campo (máx. 60 m ramas). La velocidad de bits fija aquí es un 31,25 kbit / s. Esta tecnología ha sido especialmente creado para su uso en la automatización de procesos para PROFIBUS PA.
Para la transferencia de datos a través de contactos para dispositivos móviles o la transmisión de datos óptica o radio en espacios abiertos de deslizamiento, los productos de diferentes fabricantes se pueden obtener, sin embargo, no se ajustan a ninguna norma. PROFIBUS DP utiliza dos conductores del cable apantallado con una vaina de color violeta, y se ejecuta a velocidades de entre 9.6kbit / s y 12 Mbit / s. Una velocidad particular, puede ser elegido para una red para dar tiempo suficiente para la comunicación con todos los dispositivos presentes en la red. Si los sistemas cambian lentamente luego baje la velocidad de comunicación es adecuado, y si los sistemas cambian rápidamente a continuación una comunicación efectiva se producirá a través de la velocidad más rápida. La transmisión equilibrada RS485 utilizado en PROFIBUS DP sólo permite 126 dispositivos que se conectan a la vez; sin embargo, más dispositivos pueden ser conectados o la red expandido con el uso de concentradores o repetidores. PROFIBUS PA es más lento que el PROFIBUS DP y corre a una velocidad fija de 31.2kbit / s a través de azul enfundados cable bifilar apantallado. La comunicación puede ser iniciada para minimizar el riesgo de explosión o de los sistemas que necesitan un equipo intrínsecamente seguro. Los formatos de mensaje en PROFIBUS PA son idénticos a PROFIBUS DP.
Sistema de control distribuido «DCS» redirige aquí. Para el simulador de combate aéreo, véase Digital Combat Simulator . Un Sistema de Control Distribuido o SCD, más conocido por sus siglas en inglés DCS (Distributed Control System), es un sistema de control aplicado a procesos industriales complejos en las grandes industrias como petroquímicas, papeleras, metalúrgicas, centrales de generación, plantas de tratamiento de aguas, incineradoras o la industria farmacéutica. Los primeros DCS datan de 1975 y controlaban procesos de hasta 5000 señales. Las capacidades actuales de un DCS pueden llegar hasta las 250.000 señales. Archivo:Piramide Automatizacion http://www.addixa.net/wp-content/uploads/2012/11/Piramide_Ingles.png
Índice [ocultar ]
1 SCD vs SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos)-PLC
2 Niveles de control en un SCD
3 Redundancia
4 Bibliografía
5 Enlaces externos
SCD vs SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos)-PLC[editar ] Las principales diferencias entre un sistema de control basado en un SCD y un SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) más un conjunto de PLCs (siglas en inglés de Controlador Lógico Programable) son las siguientes: 1. Un SCD trabaja con una sola Base de Datos integrada para todas las señales, variables, objetos gráficos, alarmas y eventos del sistema, mientras que un SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) más PLC tienen cada uno la suya de forma independiente y que hay que comunicar entre sí mediante algún protocolo común. 2. En un SCD la herramienta de ingeniería para programar el sistema es sólo una y opera de forma centralizada para desarrollar la lógica de sus controladores o los objetos gráficos de la monitorización. Desde este puesto de ingeniería se cargan los programas de forma transparente a los equipos del sistema. Por el contrario, un SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) tiene su entorno de programación y los PLCs el suyo trabajando de forma independiente. 3. En un SCD, la plataforma de programación es multiusuario de forma que varios programadores pueden trabajar simultáneamente sobre el sistema de forma segura sin conflictos de versiones. 4. Todos los equipos del sistema (ordenadores, servidores, controladores) están sincronizados contra un mismo reloj patrón, de forma que todas las medidas, alarmas y eventos tienen una misma marca de tiempo. 5. Un SCD dispone de herramientas para la gestión de la información de planta, integrándola verticalmente hacia la cadena de toma de decisiones y otros sistemas ubicados más arriba en la jerarquía de la producción.
Niveles de control en un SCD [editar ] Un SCD aborda la complejidad de los procesos industriales diviendo en cuatro niveles funcionales su alcance.
Nivel de Operación. Este nivel es el de interacción del sistema con los operadores de la planta y es donde se encuentran los sistemas informáticos para la monitorización del proceso y adquisición de la información en tiempo real, que se almacena en la base de datos transformándola en datos históricos para análisis posteriores. Este nivel gestiona además el intercambio de información con otros sistemas de mantenimiento y planificación de la producción.
Nivel de control. En un SCD la responsabilidad del control de las diferentes partes funcionales del proceso, se asignan a varios controladores locales distribuidos por la instalación, en lugar de centralizar estas funciones en un solo punto. Los controladores están conectados entre sí y con las estaciones de operación mediante redes de comunicación.
Nivel módulos de Entrada/Salida. Los módulos de entradas/salidas para señales cableadas, se distribuyen por la instalación, es lo que se denomina "periferia descentralizada", esto ahorra tiradas de cables de señal aproximando la electrónica del control hasta los elementos de campo. Estos módulos de entrada/salida se comunican con los controladores mediante protocolos específicos o de bus de campo (en inglés "fieldbus") para garantizar los tiempos de comunicación entre controlador y periferia en unos tiempos mínimos, del orden de milisegundos, adecuados a las necesidades del proceso. El bus de campo más extendido en Europa es el Profibus (tanto en sus variantes DP como PA) y en los países de influencia americana es el Fieldbus Foundation o FF.
Nivel de elementos de campo. Desde el año 2000, ha ido creciendo la necesidad de integrar directamente los instrumentos y los actuadores en los buses de campo del SCD, de forma que estos equipos son en realidad una extensión natural del nivel anterior. Estos equipos permiten funcionalidades adicionales como gestionar su mantenimiento o configurar sus parámetros de comportamiento de forma remota desde el nivel de operación. Los instrumentos de este nivel deben ser compatibles con el bus de campo elegido, ya sea Profibus, Fieldbus Foundation u otro. También existe la posibilidad de integrar instrumentos con protocolo HART como alternativa al bus de campo.
aqui Sistemas de Control Distribuido con "FieldBus"
Sabemos que un bus de campo debe cumplir con ciertas características especiales, tales como flexibilidad, resistencia a la interferencia electromagnética, facilidad de instalación, mantenimiento y programación. Sus principales ventajas sobre la técnica convencional del cableado hacia un control central son: - Facilidad y menor cantidad de cableado. - Rutas cortas para señales críticas como las analógicas.
- Facilidad para instalación. - Facilidad para implementar modificaciones. - Facilidad de expansión. - Facilidad de mantenimiento. - Reducción de interfaces y terminales. - Menor costo por suministros de montaje (canaletas, tuberías conduit, etc.). - Alta velocidad de procesamiento de señales. - Alta confiabilidad de operación. Los actuales esfuerzos de automatización son enfocados hacia la solución de problemas complejos y esto generalmente implica mayor uso de programas de usuario, tiempos de reacción menores y el procesamiento de :un número cada vez mayor de entradas y salidas. Estudios de comparación de costos han demostrado que la instalación de una sistema de bus de campo puede representar ahorros de hasta 35% respecto de un sistema centralizado.
Diferentes Buses de campo en un control distribuido Cuando se considera la aplicación de una solución con sistemas distribuidos se debe diferenciar las siguientes posibilidades:
- CONTROL DESCENTRALIZADO Se denomina así a la conexión directa en módulos I/O, de las señales de entradas y salidas cerca del proceso o máquinas a controlar. Las estaciones I/O son conectadas vía el bus de campo al sistema de control central.
"En vez de un cableado voluinitioso seleccionar el control descentralizado". Al proyectar una instalación automatizada, los módulos o tarjetas de entrada/salida suelen colocarse en los autómatas centrales. Ello exige que cada instrumento de campo, como por ejemplo sensores, transmisores de medida y actuadores, se conecte mediante un cable de 2 ó 4 hilos a la entrada o salida prevista para él en dichos módulos o tarjetas. Esta forma de cableado puede llegar a ser muy voluminosa y poca clara. Además, generalmente se requerirá montar estructuras de soporte mecánico como canaletas, tubos conduit, etc. Por otro lado, las interferencias electromagnéticas afectan seriamente a la fiabilidad de la instalación y las grandes
distancias
por
salvar
hacen
inviables
económicamente
estas
soluciones convencionales de cableado. Además, el sistema de automatización resulta muy caro de mantener y rígido ante cualquier ampliación o modificación. Por ello, para instalaciones geográficamente dispersas y con una estructura flexible, la solución ideal es el sistema de periferia descentralizada.
Fig. 3.3 Reemplazo del atado de cables (ejemplo red ASI). - CONTROL DISTRIBUIDO
Se denomina control distribuido a la asignación de tareas a varios controladores (ej. PLC) más pequeños instalados en ubicaciones estratégicas en la planta. En vez de instalar un controlador central de gran capacidad, los pequeños controladores son ¡nterconectados vía un sistema de bus de campo. Esta solución presenta las siguientes ventajas: • Programación más sencilla con programas más pequeños. • Un arreglo más confiable de la estructura del sistema. • Facilidad para ampliar o modificar el sistema. • Mayor disponibilidad de información en el sistema debido a la presencia de controladores autónomos. • Tiempos de reacción muy cortos, independientes de los tiempos de operación de bus. ... Y ¿qué ventajas presenta sobre el control descentralizado? Ventajas del Control Distribuido - Reducción de costos por cableado eléctrico. - Reducción de costos por disminución de accesorios de montaje. - Reducción de costos de mantenimiento. - Calibración y diagnósticos remotos. - Interoperabilidad. - Interfaz directa con sistemas abiertos. - Alta velocidad en procesamiento de información, - Comportamiento similar al de sistemas centralizados. - Mejoras en la calidad del producto final. - Capacidad de comunicación en todos los niveles de la planta. ... Y ahora ¿qué consideraciones debemos tomar para integrar los dispositíwos en un bus de campo?
