PROFIBUS

Descripción general completa del protocolo

PROFIBUS: Introducción

PROFIBUS no es un solo sistema de comunicación, sino una variedad de protocolos integrados en el mismo paquete de tecnología de bus de campo. Los usuarios pueden combinar una variedad de protocolos PROFIBUS con su propio software y otros requisitos, lo que resulta en un perfil de aplicación único. Con muchos perfiles disponibles, PROFIBUS puede adaptarse a necesidades específicas. Sin embargo, una cosa sigue siendo la misma. A través de pruebas exhaustivas, los dispositivos PROFIBUS cumplen con un alto estándar de calidad acorde con una red de alta calidad.

Historia

PROFIBUS nació de un impulso combinado del gobierno alemán, las empresas alemanas y otros líderes de la industria a finales de la década de 1980. Su esfuerzo creó una solución de automatización que no solo sigue siendo viable hoy en día, sino que ha dado lugar a otras soluciones. La orgullosa herencia de PROFIBUS permite a muchos clientes europeos recurrir a la automatización específica para sus necesidades.

Origin

En 1987, 21 empresas e instituciones de Alemania unieron fuerzas para crear un nuevo protocolo. Su objetivo era crear un sistema de bus de campo en serie de bits. Para que el sistema fuera viable, necesitaban estandarizar la interfaz del dispositivo de campo. El grupo, que había tomado el nombre de Asociación Central para la Industria Eléctrica (ZVEI), completó su objetivo con la creación de PROFIBUS FMS (Especificación de Mensajes de Bus de Campo).

Este nuevo protocolo satisface la estandarización de la Automatización Industrial a través de un protocolo capaz de enviar comunicaciones complejas. Sin embargo, el ZVEI no estaba terminado. En 1993, el grupo introdujo un nuevo estándar, PROFIBUS DP (Periferia descentralizada). Esta nueva versión presentaba más simplicidad, incluida una configuración más fácil y mensajería más rápida.

El ZVEI continúa sirviendo a la industria electrónica en Alemania. Su trabajo para crear PROFIBUS fue vital.

Organizaciones

Los estándares PROFIBUS se mantienen y avanzan a través de un par de organizaciones importantes. En 1989, los fabricantes y usuarios de PROFIBUS crearon la Organización de Usuarios de PROFIBUS (PNO). Este grupo era, y sigue siendo, una empresa no comercial. Los miembros trabajan para promover PROFIBUS a través del apoyo y la educación, incluida la publicación de documentos que ayudan a los usuarios a satisfacer sus necesidades utilizando la tecnología existente.

Un grupo más grande se formó en 1995 y se llamó PROFIBUS International, o PI. Como la asociación de usuarios de bus de campo más grande del mundo, PI puede realizar muchas tareas vitales para la progresión de PROFIBUS. Al igual que el PNO, PI educa a los usuarios en PROFIBUS y ayuda a avanzar en su colocación en todo el mundo. Sin embargo, la organización va más allá, ayudando con el control de calidad, estableciendo estándares y desarrollando nuevas tecnologías PROFIBUS.

Descripción general

PROFIBUS es una tecnología inteligente de bus de campo. Los dispositivos del sistema se conectan a una línea central. Una vez conectados, estos dispositivos pueden comunicar información de manera eficiente, pero pueden ir más allá de los mensajes de automatización. Los dispositivos PROFIBUS también pueden participar en el autodiagnóstico y el diagnóstico de conexión. En el nivel más básico, PROFIBUS se beneficia de un diseño superior de sus capas OSI y topología básica.

Modelo OSI

PROFIBUS redes de hacer uso de tres capas separadas de la OSI el modelo de la Red. En primer lugar, PROFIBUS describe la capa de aplicación. Hay varias versiones de PROFIBUS que manejan diferentes tipos de mensajería en la capa de aplicación. Algunos de los tipos de mensajería compatibles con PROFIBUS incluyen intercambio de datos cíclicos y acíclicos, diagnóstico, manejo de alarmas y mensajería isócrona.

PROFIBUS no define las capas tres a seis. Sin embargo, define el enlace de datos y las capas físicas, las capas uno y dos. La capa de enlace de datos se completa a través de un enlace de datos de bus de campo, o FDL. El sistema FDL combina dos esquemas comunes, la metodología maestro-esclavo y el paso de tokens. En una red maestro-esclavo, los maestros, generalmente controladores, envían solicitudes a esclavos, sensores y actuadores. Los esclavos responden en consecuencia. PROFIBUS también incluye el paso de tokens, un sistema en el que se pasa una señal» token » entre nodos. Solo el nodo con el token puede comunicarse. El concepto de pase de fichas es como la caracola parlante; solo la persona con la caracola puede hablar.

por último, PROFIBUS define la capa física, a pesar de que deja espacio para la flexibilidad. Los sistemas PROFIBUS pueden tener tres tipos de medios. El primero es un sistema de cableado estándar de par trenzado, en este caso RS485. También están disponibles dos sistemas más avanzados. Los sistemas PROFIBUS ahora pueden operar con transmisión por fibra óptica en los casos en que sea más apropiado. Un sistema mejorado de seguridad llamado Manchester Bus Power, o MBP, también está disponible en situaciones en las que el entorno químico es propenso a la explosión.

Topología

PROFIBUS utiliza la topología de bus. En esta topología, una línea central, o bus, está conectada a todo el sistema. Los dispositivos están conectados a este bus central. Un bus elimina la necesidad de una línea de longitud completa que vaya desde el controlador central a cada dispositivo individual.

En el pasado, cada dispositivo PROFIBUS tenía que conectarse directamente al bus central. Sin embargo, los avances tecnológicos han hecho posible un nuevo sistema de «dos hilos». En esta topología, el bus central PROFIBUS se puede conectar a un sistema Ethernet ProfiNet. De esta manera, múltiples autobuses PROFIBUS pueden conectarse entre sí.

Tipos de PROFIBUS

PROFIBUS ha avanzado a través de un puñado de revisiones. En algunos casos, los avances han dado lugar a un nuevo tipo de PROFIBUS. En otros casos, las nuevas revisiones significan diferentes versiones del mismo tipo de PROFIBUS. En cualquier caso, la variedad de soluciones PROFIBUS significa que el sistema se puede adaptar para adaptarse a las diferentes necesidades de diferentes industrias.

PROFIBUS FMS

La versión inicial de PROFIBUS fue PROFIBUS FMS, Fieldbus Message Specification. PROFIBUS FMS fue diseñado para comunicarse entre Controladores Programables y PC, enviando información compleja entre ellos. Desafortunadamente, al ser el esfuerzo inicial de los diseñadores de PROFIBUS, la tecnología FMS no era tan flexible como se necesitaba. Este protocolo no era apropiado para mensajes menos complejos o comunicaciones en una red más amplia y complicada. Nuevos tipos de PROFIBUS satisfarían esas necesidades. PROFIBUS FMS sigue en uso hoy en día, aunque la gran mayoría de los usuarios encuentran soluciones más nuevas para ser más apropiadas.

PROFIBUS DP

El segundo tipo de PROFIBUS es más universal. Llamado PROFIBUS DP, para Periferia descentralizada, este nuevo protocolo es mucho más simple y rápido. PROFIBUS DP se utiliza en la gran mayoría de los perfiles de aplicación PROFIBUS en uso en la actualidad. Los perfiles de aplicación permiten a los usuarios combinar sus requisitos para una solución específica, y se discutirán con más detalle en breve.

PROFIBUS DP tiene, en sí, tres versiones separadas. Cada versión, desde DP-V0 hasta DP-V1 y DP-V2, ofrece funciones más nuevas y complicadas.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA es un protocolo diseñado para la Automatización de Procesos. En realidad, PROFIBUS PA es un tipo de perfil de aplicación PROFIBUS DP. PROFIBUS PA estandariza el proceso de transmisión de datos medidos. Sin embargo, tiene una característica única muy importante. PROFIBUS PA fue diseñado específicamente para su uso en entornos peligrosos.

En la mayoría de los entornos, PROFIBUS PA opera sobre medios de par trenzado RS485. Este medio, junto con el perfil de la aplicación de megafonía, admite la alimentación a través del bus. Sin embargo, en entornos explosivos, esa energía puede provocar chispas que inducen explosiones. Para ello, PROFIBUS PA se puede utilizar con la tecnología de bus Manchester (MBP).

Tecnología MBP

El medio MBP fue diseñado específicamente para ser utilizado en PROFIBUS PA. Permite la transmisión de datos y energía. Sin embargo, la tecnología reduce la energía. Una potencia más pequeña reduce, o casi elimina, la posibilidad de explosión. Los autobuses que usan MBP pueden alcanzar los 1900 metros y pueden soportar ramas. Perfiles de aplicación

PROFIBUS se puede adaptar a necesidades específicas utilizando perfiles de aplicación. Hay muchos perfiles que combinan estándares para medios de transmisión, protocolo de comunicación (FMS, DP-V0, etc.) y protocolos únicos. Cada perfil de aplicación se adapta a un uso específico y aparecen nuevos perfiles con regularidad. Enumerarlas todas sería engorroso.

Sin embargo, algunos perfiles de aplicación están muy extendidos. Dos ejemplos son PROFIsafe y ProfiDrive. PROFIsafe

PROFIsafe utiliza software adicional para crear una red de alta integridad. Esta red es útil en situaciones en las que se requiere una alta seguridad. Para que los proveedores y fabricantes estén certificados en PROFIsafe, deben mantener altos estándares de calidad.

ProfiDrive

ProfiDrive se creó para aplicaciones de control de movimiento. El software añadido a la especificación PROFIBUS DP permite a la red lograr un control preciso de servomotores y otros equipos. De este modo, ProfiDrive puede lograr la sincronización a través de la red.

Garantía de calidad

La Organización de usuarios de PROFIBUS ha creado un programa de pruebas de conformidad para garantizar que los dispositivos cumplan con altos estándares. En este programa, un dispositivo se envía a un laboratorio independiente para su prueba. El dispositivo se somete a una serie completa de pruebas, que incluyen pruebas de Hardware, Conformidad y Funcionamiento, entre otras. Los resultados de las pruebas se documentan

Cuando un dispositivo supera todas las pruebas, su fabricante puede solicitar un certificado de conformidad. El certificado tiene una validez de tres años y puede renovarse con pruebas adicionales.

Attribute	Rating
PRIMARY VENDOR	Siemens
PRIMARY ADVANTAGES	Very Fast and Simple Integration to Siemens PLCs | Acceptance in Europe
PRIMARY ADVANTAGES	Expensive ASIC Required, No Power over the Bus, Expensive Connectors
NETWORK SPEED	12 Meg
DUPLICATE ADDRESS DETECTION	None
MAXIMUM FRAME SIZE	244 Bytes
CONNECTORS	Enhanced DB-9 for Profibus Speed
CONNECTORS	None – Half Duplex Protocol
BANDWIDTH UTILIZATION	Medium to Low | Frame Size larger than most applications require
MAXIMUM NUMBER NODES	126 with 32 Maximum per segment
MESSAGING TYPES	Two Types (Messaging and I/O)
PRIMARY COMMUNICATION METHODS	Half Duplex Master Slave
MAX I/O PER PACKET	244 Bytes
LARGE MESSAGE FRAGMENTATION	No
TYPICAL CYCLE TIMES	10 mec
SPONSORING ORGANIZATION	Profibus User Organization (PNO)
CONNECTOR COST	Expensive Drivers and Interface for 12Meg Speed
TYPICAL FLASH REQUIRED	ASIC Plus 5K in Processor
TYPICAL RAM REQUIRED	5K | Varies with I/O Supported