PROFIBUS

1. INTRODUÇÃO

Segundo Cassiolato (2008), “O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores, onde a interface entre eles permite uma ampla aplicação em processos e manufatura. Esse padrão é garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254, além da IEC 611158-2 no caso do PROFIBUS PA”.

Em se tratando de Redes PROFIBUS é sempre importante lembrar que esta tecnologia foi uma iniciativa de fabricantes, usuários e do governo alemão, proposta em 1987, padronizada através da norma DIN 19245, utilizada em automação industrial para troca de informações entre os diversos equipamentos da indústria de diferentes fabricantes. Estas redes são divididas em três versões Profibus-DP, Profibus-FMS e Profibus-PA.

“O Profibus pertence a um grupo de protocolos que compartilham um conceito chamado “fieldbus”. Este conceito surgiu quando se verificou que apenas automatizar as máquinas de uma linha de produção não era suficiente para garantir uma alta qualidade e produção. O conceito “fieldbus” compartilha a idéia da descentralização da inteligência, ou seja, a informação não está apenas armazenada num único membro do processo como, por exemplo, o “PC Manager”, mas distribuída em uma rede desde o chão de fábrica até os níveis mais superiores da gerência”. (LAGO)

O objetivo principal deste artigo é proporcionar aos estudantes e profissionais de informática conhecimentos sobre esta tecnologia, suas aplicabilidades e benefícios para o mercado mundial.

Durante o desenvolvimento do trabalho será apresentado características da tecnologia, vantagens de sua utilização, versões, aplicabilidades, topologia, funcionamento e segurança.



2. REDES PROFIBUS

2.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

* Apresenta dispositivos mestres (estando com o token envia mensagem) e escravos (apenas recebe e confirma recebimento das mensagens).
* Sistema aberto de automação, comunicação de diferentes fabricantes sem a necessidade de adaptação de interface.
* Pode ser utilizado tanto para transmissão em alta velocidade, como para transmissões mais complexas e extensas de comunicação.
* Passagem de tokens entre os mestres.
* Topologia barramento ou estrela.
* Vários meios físicos suportados tais como: cobre, cabos par trançado com malha, fibra ótica (locais com interferências), entre outros.
* Suporta até 32 nós por segmento, máximo de 127 estações e 126 nós por rede com repetidores.
* Transmissão assíncrona com NRZ.
* Distância máxima alcançada utilizando o cobre 100m.
* Taxas de transmissão entre 9,6kbps (1200m) até 12Mbps (100m).
* Pode trafegar tanto por um meio elétrico como por um ótico.

2.2 VANTAGENS

* Baixo custo de planejamento e instalação.
* Implementação simplificada após o surgimento das redes Profibus, pois diminuíram as quantidades de cabos, diminuindo os custos e tornaram-se mais simples.
* Facilidade na manutenção.
* Tempo real
* Integração de diferentes fabricantes.
* Aumenta a flexibilidade da planta.
* Gabinetes otimizados, proporcionando um ambiente mais livre, ocupando um espaço menor.
* Tecnologia confiável, pois possui sistema de segurança em caso de falhas.
* Com os cabos menores e os gabinetes otimizados proporcionou-se uma facilidade na detecção de erros.

2.3 VERSÕES DAS REDES PROFIBUS

As redes Profibus estão divididas em três versões: DP, FMS e PA.

As redes Profibus – DP, conexão rápida e econômica, utilizada principalmente em sistemas de controle de automação e equipamentos descentralizados, otimizado para alta velocidade e baixo custo, utiliza em seu meio físico RS-485 ou fibra ótica, sua aplicação geralmente em Profibus escravos, ou seja, comunicação escravo a escravo sem participação do mestre.
Utiliza as camadas 1 e 2 do modelo OSI.

Profibus – FMS, conexão genérica, utilizado principalmente no controle dos equipamentos inteligentes, tarefas complexas, antes ponto-a-ponto (mestre a mestre), hoje em dia vem sendo atualizado para comunicações Ethernet. Utiliza as camadas 1, 2 e 7 do modelo OSI.

Profibus – PA, processos contínuos, utilizado na conexão de sensores e atuadores em barramento único, principalmente na conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, topologia barramento ou estrela, suporta até 31 dispositivos PA por link, máximo de 1900m por segmento sem repetidores, podendo utilizar até 4 repetidores para alcançar uma distância de até 9,5km, interface de comunicação com o DP através do PA-link e PA-Acoplador, funciona com mestre e escravo e comunicação digital bidirecional. Essa versão destaca-se por trazer benefícios de alta velocidade, baixo custo, segurança, fácil instalação e manutenção, entre outras.

2.4 APLICABILIDADES DAS REDES PROFIBUS

* Sistemas de controle de automação industriais, sendo que cada versão com sua aplicabilidade.

2.5 FUNCIONAMENTO DAS REDES PROFIBUS

As redes Profibus são baseadas no modelo OSI, a camada física é responsável pela transmissão física dos dados, camada de enlace define o protocolo de acesso a rede, e a camada de aplicação as funções de aplicação da rede.

O Profibus utiliza um protocolo uniforme para acesso ao meio, implementado na camada 2 do modelo OSI, que garante o acesso ao meio e a transmissão que será realizada por apenas uma estação, tendo esta o direito de transmissão dos dados. A camada 2 funciona no modo connectionless, ou seja, broadcast e multicast, e deve garantir a segurança e integridade dos dados.

A tecnologia Profibus funciona definindo mestres e escravos na rede, mestres responsáveis pela passagem do token (serve para auxiliar na comunicação com os escravos) e envio da mensagem, e escravos que são os periféricos na rede, não enviam mensagem para rede, apenas recebem e respondem quando solicitado pelos mestres. O mestre que possuir o token tem o direito de se comunicar com os escravos a ele atribuídos e com os mestres vizinhos.

Os mestres lêem ciclicamente a informação nas entradas dos escravos, escrevem ciclicamente na saída dos escravos, o tempo do ciclo da rede deve ser menor que o tempo de ciclo do programa do sistema central, para muitas aplicações é aproximadamente de 10ms.



CONCLUSÃO

Durante o estudo para concretização do artigo pôde-se analisar como se encontra o desenvolvimento da tecnologia para automação, tipo Profibus, utilizada em automação de indústrias.

Conclui-se que as redes Profibus é bastante utilizada pelo mercado mundial, pois é bem vista nas indústrias, por ser uma tecnologia de baixo custo, confiáveis, fácil planejamento, instalação e implementação, funciona em tempo real, tolerante a falhas com detecção e sinalização de erros, entre outras vantagens.

O objetivo principal deste artigo foi alcançado, estudar e obter conhecimentos sobre as redes Profibus, aplicabilidades, características, funcionamento e vantagens desta tecnologia que foi proposta em meados de 1987.

Autor: Maylane Menezes Lima Oliveira