Profibus tec 2009, Notas de estudo de Mecatrônica

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Associação PROFIBUS Brasil América Latina 1

NOSSO COMPROMISSO

Nós somos e continuaremos sendo a organização líder mundial em redes digitais para a indústria e automação de processos, servindo nossos clientes, nossos membros e usuários com as melhores soluções, benefícios e informações.

Temos o compromisso de estabelecer, divulgar e proteger os padrões para a comunicação aberta na área de automação e controle de processos.

Eng. César Cassiolato - SMAR Equipamentos Ind. Ltda. Presidente da Associação PROFIBUS Brasil América Latina Diretor do Centro de Competência e Treinamento em PROFIBUS da América Latina

Eng. Marco Aurélio Padovan - Sense Eletrônica Ltda Vice-Presidente da Associação PROFIBUS Brasil América Latina

Eng. Leandro H. B. Torres - SMAR Equipamentos Ind. Ltda. Diretor Tecnologia Profibus PA da Associação PROFIBUS Brasil América Latina

Eng. Marcus Vinicius Ribeiro - SMAR Equipamentos Ind. Ltda. Gerente de Aplicações de Açúcar & Álcool  Diagramação e Layout: Adriano Oliveira - SMAR Equipamentos Ind. Ltda. Diretor de TI e Comunicação da Associação PROFIBUS Brasil América Latina

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1. Comunicação Industrial

A tecnologia da informação tem sido determinante no desenvolvimento da tecnologia da automação, alterou hierarquias e estruturas no ambiente dos escritórios e chega agora ao ambiente industrial nos seus mais diversos setores, desde as indústrias de processo e manufatura até prédios e sistemas logísticos. A capacidade de comunicação entre dispositivos e o uso de mecanismos padronizados, abertos e transparentes são componentes indispensáveis do conceito de automação de hoje. A comunicação vem se expandindo rapidamente no sentido horizontal nos níveis inferiores ( field level ), assim como no sentido vertical integrando todos os níveis hierárquicos. De acordo com as características da aplicação e do custo máximo a ser atingido, uma combinação gradual de diferentes sistemas de comunicação, tais como Ethernet, PROFIBUS e AS-Interface, oferece as condições ideais de redes abertas em processos industriais.

No nível de atuadores/sensores o AS-Interface é o sistema de comunicação de dados ideal, pois os sinais binários de dados são transmitidos via um barramento extremamente simples e de baixo custo, juntamente com a energia (24Vdc) necessária para alimentar estes mesmos sensores e atuadores. Outra característica importante é que os dados são transmitidos ciclicamente, de uma maneira extremamente eficiente e rápida.

No nível de campo, a periferia distribuída, tais como módulos de E/S, transdutores, acionamentos ( drives) , válvulas e painéis de operação, comunicam-se com sistemas de automação via um eficiente sistema de comunicação em tempo real, o PROFIBUS-DP ou PA. A transmissão de dados do processo é efetuada ciclicamente, enquanto alarmes, parâmetros e diagnósticos são transmitidos aciclicamente, somente quando necessário.

No nível de célula, os controladores programáveis, tais como CLP’s e PC’s comunicam-se uns com os outros, o que requer grandes pacotes de dados e um grande número de funções poderosas de comunicação. Além disto, uma integração eficiente aos sistemas de comunicação corporativos existentes, tais como: Intranet, Internet e Ethernet é um requisito absolutamente mandatório, o que o PROFInet pode suprir.

A revolução da comunicação industrial na tecnologia da automação está revelando um enorme potencial na otimização de sistemas de processo e tem feito uma importante contribuição na direção da melhoria no uso de recursos. As informações a seguir fornecerão uma explicação detalhada do PROFIBUS como um elo de ligação central no fluxo de informações na automação.

Figura 1: Comunicação Industrial

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2. Tecnologia PROFIBUS

Um pouco de história

A história do PROFIBUS começa na aventura de um projeto da associação apoiado por autoridades públicas, que iniciou em 1987 na Alemanha. Dentro do contexto desta aventura, 21 companhias e institutos uniram forças e criaram um projeto estratégico em fieldbus. O objetivo era a realização e estabilização de um barramento de campo bitserial, sendo o requisito básico a padronização da interface de dispositivo de campo. Por esta razão, os membros relevantes das companhias do ZVEI (Associação Central da Indústria Elétrica) concordaram em apoiar um conceito técnico mútuo para manufatura e automação de processos.

Um primeiro passo foi a especificação do protocolo de comunicações complexas PROFIBUS FMS (Especificação de Mensagens Fieldbus), que foi preparado para exigência de tarefas de comunicação.

Um passo mais adiante em 1993 foi a conclusão da especificação para uma variante mais simples e com comunicação mais rápida, o PROFIBUS-DP (Periferia Descentralizada). Este protocolo está disponível agora em três versões funcionais, o DP-V0, DP-V1 e DP-V2.

Baseado nestes dois protocolos de comunicação, acoplado com o desenvolvimento de numerosos perfis de aplicações orientadas e um número de dispositivos de crescimento rápido, o PROFIBUS começou seu avanço inicialmente na automação manufatura e desde 1995 na automação de processos com a introdução do PROFIBUS-PA. Hoje, o PROFIBUS é o barramento de campo líder no mercado mundial.

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, manufatura e automação predial. Esse padrão é garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254. Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete outros fieldbuses. A IEC 61158 está dividida em sete partes, nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão as especificações segundo o modelo OSI. Nessa versão houve a expansão que incluiu o DPV-2. Mundialmente, os usuários podem agora se referenciar a um padrão internacional de protocolo aberto, cujo desenvolvimento procurou e procura a redução de custos, flexibilidade, confiabilidade, segurança, orientação ao futuro, atendimento as mais diversas aplicações, interoperabilidade e múltiplos fornecedores.

Hoje, estima-se um número próximo de 30 milhões de nós instalados com tecnologia PROFIBUS e mais de 1000 plantas com tecnologia PROFIBUS-PA. São 24 organizações regionais (RPAs) e 35 Centros de Competência em PROFIBUS (PCCs), localizados estrategicamente em diversos países, de modo a oferecer suporte aos seus usuários, inclusive no Brasil, junto a Escola de Engenharia de São Carlos-USP, existe o único PCC da América Latina.

 Mais de 1300 associados ao redor do mundo

 Próximo de 30 milhões de nós instalados com sucesso

 Mais de 2800 produtos e mais de 2000 fornecedores, atendendo às mais diversas necessidades de aplicações.

 Um extensivo catálogo de produtos pode ser obtido no site www.PROFIBUS.com

 Para referência e suporte na Amércia Latina acesse www.PROFIBUS.org.br

Em termos de desenvolvimento, vale a pena lembrar que a tecnologia é estável, porém não é estática. As empresas-membro do PROFIBUS International estão sempre reunidas nos chamados Work Groups atentas às novas demandas de mercado e garantindo novos benefícios com o advento de novas características.

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2.1. Perfil de Comunicação (Communication Profile)

O perfil de comunicação PROFIBUS define como os dados serão transmitidos serialmente através do meio de comunicação.

PROFIBUS-DP - Periferia Descentralizada (Decentralized Periphery)

O DP é o perfil mais utilizado. Otimizado para alta velocidade e conexão de baixo custo, foi projetado especialmente para a comunicação entre sistemas de controle de automação e seus respectivos I/O’s distribuídos em nível de dispositivo. O PROFIBUS-DP pode ser usado para substituir a transmissão de sinal em 24 V em sistemas de automação de manufatura assim como para a transmissão de sinais de 4 a 20 mA ou HART em sistemas de automação de processo.

PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification)

O PROFIBUS-FMS é o perfil de comunicação universal para tarefas de comunicação complexas. FMS oferece muitas funções sofisticadas de comunicação entre dispositivos inteligentes. Atualmente, com o advento do PROFInet, o FMS tem um papel menos significativo.

2.2. Perfil físico (Physical Profile)

A aplicação de um sistema de comunicação industrial é amplamente influenciada pela escolha do meio de transmissão disponível. Assim sendo, aos requisitos de uso genérico, tais como alta confiabilidade de transmissão, grandes distâncias a serem cobertas e alta velocidade de transmissão, soma-se as exigências específicas da área automação de processos tais como operação em área classificada, transmissão de dados e alimentação no mesmo meio físico, etc. Partindo-se do princípio de que não é possível atender a

Figura 3: Estrutura da Tecnologia PROFIBUS

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todos estes requisitos com um único meio de transmissão, existem atualmente três tipos básicos de meio físicos de comunicação disponíveis no PROFIBUS:

 RS485 para uso universal, em especial em sistemas de automação da manufatura;

 IEC 61158-2 para aplicações em sistemas de automação em controle de processo;

 Fibra Ótica para aplicações em sistemas que demandam grande imunidade à interferências e grandes distâncias.

Atualmente, estão sendo feitos desenvolvimentos e produtos com tecnologia em infravermelho e wireless já estão disponíveis.

Links e acopladores são disponíveis para acoplamento entre os vários meios de transmissão. Enquanto o termo Acoplador (Couplers) aplica-se à dispositivos que implementam o protocolo somente no que se refere ao meio físico de transmissão, o termo Link se aplica aos dispositivos inteligentes que oferecem maiores opções na operação entre subredes.

2.3. Perfil de Aplicação (Aplication Profile)

O perfil de Aplicação descreve a interação do protocolo de comunicação com o meio de transmissão que está sendo utilizado, além de definir o comportamento do dispositivo durante a comunicação. O mais importante perfil de aplicação PROFIBUS é, atualmente, o perfil PA, que define os parâmetros e blocos de função para dispositivos de automação de processo, tais como transmissores, válvulas e posicionadores. Existem ainda alguns outros perfis disponíveis, tais como: ProfiSafe, Acionamentos (Drives), Interface Homem Máquina e Encoders, etc. os quais definem a comunicação e o comportamento destes equipamentos de uma maneira independente do fabricante.

Atualmente, 90% das aplicações envolvendo escravos PROFIBUS utilizam-se do PROFIBUS-DP. Essa variante está disponível em três versões: DP-V0 (1993), DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002). A origem de cada versão aconteceu de acordo com o avanço tecnológico e a demanda das aplicações exigidas ao longo do tempo.

Figura 3 – Versões do PROFIBUS

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O PROFIBUS-DP usa somente as camadas 1 e 2, bem como a interface do usuário. As camadas 3 a 7 não são utilizadas. Esta arquitetura simplificada assegura uma transmissão de dados eficiente e rápida. O Direct Data Link Mapper (DDLM) proporciona à interface do usuário acesso fácil à camada 2. As funções de aplicação disponíveis ao usuário, assim como o comportamento dos dispositivos e do sistemas dos vários tipos de dispositivos DP, são especificados na Interface do Usuário.

No PROFIBUS-FMS as camadas 1, 2 e 7 são de especial importância. A camada de aplicação é composta do FMS (Fieldbus Message Specification) e do LLI (Lower Layer Interface). O FMS define uma ampla seleção de serviços de comunicação mestre-mestre ou mestre-escravo. O LLI define a representação destes serviços FMS no protocolo de transmissão de dados.

3.2. Meio de transmissão RS

O padrão RS 485 é a tecnologia de transmissão mais freqüentemente encontrada no PROFIBUS. Sua aplicação inclui todas as áreas nas quais uma alta taxa de transmissão aliada à uma instalação simples e barata são necessárias. Um par trançado de cobre blindado (shieldado) com um único par condutor é o suficiente neste caso.

A tecnologia de transmissão RS 485 é muito fácil de manusear. O uso de par trançado não requer nenhum conhecimento ou habilidade especial. A topologia por sua vez permite a adição e remoção de estações, bem como uma colocação em funcionamento do tipo passo-a-passo, sem afetar outras estações. Expansões futuras, portanto, podem ser implementadas sem afetar as estações já em operação.

Taxas de transmissão entre 9.6 kbit/s e 12 Mbit/s podem ser selecionadas, porém uma única taxa de transmissão é selecionada para todos dispositivos no barramento, quando o sistema é inicializado.

Instruções de instalação para o RS

Sempre que possível, consulte a EN50170 e a IEC60079-14 para as regulamentações físicas, assim como para as práticas de segurança em instalações elétricas em atmosferas explosivas.

É necessário agir com segurança nas medições, evitando contatos com terminais e fiação, pois a alta tensão pode estar presente e causar choque elétrico. Lembre-se que cada planta e sistema tem seus detalhes de segurança. Informar-se deles antes de iniciar o trabalho é muito importante.

Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados à segurança, é preciso seguir as normas de segurança e de áreas classificadas locais aplicáveis que regulam a instalação e operação dos equipamentos. Estas normas variam de área para área e estão em constante atualização. É responsabilidade do usuário determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplicações e garantir que a instalação de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas.

Uma instalação inadequada ou o uso de um equipamento em aplicações não recomendadas podem prejudicar a performance de um sistema e conseqüentemente a do processo, além de representar uma fonte de perigo e acidentes. Devido a isto, recomenda-se utilizar somente profissionais treinados e qualificados para instalação, operação e manutenção.

Repetidores

Para casos com mais de 32 estações ou para redes densas, devem ser utilizados repetidores. Segundo a EN50170, um máximo de quatro repetidores são permitidos entre duas estações quaisquer. Dependendo do fabricante e das características do repetidor, é permitido instalar até nove repetidores em cascata. Recomenda-se não utilizar uma quantidade maior que a permitida, devido aos atrasos embutidos na rede e

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ao comprometimento com o slot time (tempo máximo que o mestre irá esperar por uma resposta do slave ). Veja Figuras 5.1 e 5.2.

O comprimento máximo do cabeamento depende da velocidade de transmissão, conforme a Tabela 2.

O padrão PROFIBUS considera a capacitância máxima para cada taxa de comunicação. A Tabela 2 apresenta os comprimentos máximos dos troncos principais e dos spurs em função do baud rate. A topologia e a distribuição do cabeamento são fatores que devem ser considerados para a proteção de EMI (Emissão Eletromagnética).

É válido ressaltar que em altas freqüências os cabos se comportam como um sistema de transmissão com linhas cruzadas, refletindo energia e espalhando-a de um circuito a outro. Devem-se manter em boas condições as conexões, pois conectores inativos podem desenvolver resistência ou se tornar detectores de RF.

Figura 5.1 – Segmentação em Instalações PROFIBUS

Figura 5.2 – Regra Geral de Segmentação, Repetidor e bus Terminador

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ATENÇÃO

Alguns repetidores não se programam automaticamente com a taxa de comunicação e nem mesmo possuem indicação luminosa de alimentação ativa. É comum o uso de repetidores onde se tem diferença de potencial de terra, assim como para isolar galvanicamente duas áreas. Alguns fornecedores de CCMs já incluem repetidores em suas soluções. O repetidor pode possuir endereço na rede PROFIBUS.

É aconselhado evitar colocar estações baseadas em PC como último elemento da rede, pois durante o reset a linha de +5V no conector 9-in sub D fica desabilitada e pode causar comunicação intermitente. Neste caso, costuma-se utilizar terminação ativa(existem módulos terminadores alimentados e que podem ser conectados independente dos escravos).

As características desejáveis de um cabo PROFIBUS-DP são:

 Área condutora: 0.34 mm2 (AWG 22);

 Impedância: 35 a 165  (nominal 150 ) nas freqüências de 3 a 20 MHz;

 Capacitância: < 30 pF/m;

 Resistência de Loop : < 110 /km;

 Para o cabo tipo A, a maior distância é 1200 m.

A resistência de loop é determinada da seguinte maneira: através de um curto-circuito entre os conectores em uma das extremidades do cabo, mede-se a resistência entre os dois conectores na outra extremidade com um multímetro e aplicam-se os valores à seguinte fórmula:

Onde o valor medido () = Rm. O valor de Rs deve ser < 110 /Km.

Figura 5.3 – Mestre Localizado no Meio do Barramento.

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É necessário lembrar que cabos com capacitâncias maiores podem deformar as bordas e as formas do sinal de comunicação com o baud rate e a comunicação intermitente pode prevalecer. Cabos onde a resistência de loop é muito alta e a capacitância for menor que 30pF/m podem ser utilizados, mas a atenção deve estar voltada para a atenuação do sinal.

Os fabricantes de cabos recomendam a temperatura de operação entre -40ºC a +60ºC. Deve-se verificar os pontos críticos de temperatura por onde o cabeamento passa e se o cabo suporta a mesma. Como exemplo, tem-se que a resistência de loop de um cabo tipo A PROFIBUS RS485 é 110  a 20 ºC, podendo haver um aumento de 0,4%/ºC.

Existem algumas regras que devem ser seguidas em termos do cabeamento e separação entre outros cabos, quer sejam de sinais ou de potência. Deve-se preferencialmente utilizar bandejamentos ou calhas metálicas, observando as distâncias conforme Tabela 3. Nunca se deve passar o cabo PROFIBUS ao lado de linhas de alta potência, pois a indução é uma fonte de ruído e pode afetar o sinal de comunicação.

Cabo de comunicação PROFIBUS-DP

Cabos com e sem shield: 60Vdc ou 25Vac e < 400Vac

Cabos com e sem shield > 400Vac

Qualquer cabo sujeito à exposição de raios

Cabo de comunicação PROFIBUS-DP

10 cm 20 cm 50 cm

Cabos com e sem shield 10 cm 10 cm 50 cm

60 Vdc ou 25 Vac e < 400 Vac

Cabos com e sem shield: > 400 Vac

20 cm 10 cm 50 cm

Qualquer cabo sujeito à exposição de raios

50 cm 50 cm 50 cm

Em termos de cabo, não existe nenhuma nomenclatura padrão, mas na prática tem-se adotado:

 Para condutores: verde (A, negativo);

 Para as linhas de dados: vermelho (B, positivo)

É conveniente que se utilize as linhas A e B de forma continuada ao longo de todo barramento, evitando inversões e cruzamentos de cabos. Se não for possível evitar o cruzamento de cabos, aconselha-se realizar cruzamentos perpendiculares.

Shield e Aterramento

O shield (a malha, assim como a lâmina de alumínio) deve ser conectado ao terra funcional do sistema em cada estação e em ambas as extremidades do cabo, de tal forma a proporcionar uma ampla área de conexão com a superfície condutiva aterrada.

Em casos onde se tem um diferencial de tensão entre áreas recomenda-se passar junto ao cabeamento uma linha de equalização de potencial (a própria calha metálica pode ser usada ou um cabo AWG 10-12). Veja Figura 5.4. Deve existir uma conexão equipotencial adequada entre prédios e instalações externas,

Tabela 3 – Distâncias de Separação entre Cabeamentos.

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A Figura 5.6 apresenta detalhes de cabeamento, shield e aterramento quando se tem áreas distintas. Quanto ao aterramento, recomenda-se agrupar circuitos e equipamentos com características semelhantes de ruído em distribuição em série e unir estes pontos em uma referência paralela. Recomenda-se aterrar as calhas e bandejamentos.

Um erro comum é o uso de terra de proteção como terra de sinal. Vale lembrar que este terra é muito ruidoso e pode apresentar alta impedância. É interessante o uso de malhas de aterramento, pois apresentam baixa impedância. Condutores comuns com altas freqüências apresentam a desvantagem de terem alta impedância. Os loops de correntes devem ser evitados. O sistema de aterramento deve ser visto como um circuito que favorece o fluxo de corrente sob a menor indutância possível.

Figura 5.5 – Detalhe do Conector Típico 9-Pin Sub D

Figura 5.6 – Detalhe de Cabeamento em Áreas Distintas com Potenciais de Terras Equalizados

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Algumas recomendações:

 Deve-se evitar splice , ou seja, qualquer parte da rede que tenha comprimento descontínuo de um meio condutor especificado, por exemplo, remoção de blindagem, troca do diâmetro do fio, conexão a terminais nus, etc. Em redes com comprimento total maior que 400 m, a somatória dos comprimentos de todos os splices não deve ultrapassar 2 % do comprimento total e ainda, em comprimentos menores que 400m, não deve exceder 8 m.

 Em áreas sujeitas à exposição de raios e picos de alta voltagem, é indicado utilizar os protetores de surtos. Toda vez que houver uma distância efetiva maior que 100m na horizontal ou 10m na vertical entre dois pontos aterrados, recomenda-se o uso de protetores de transientes. Na prática, na horizontal, entre 50 e 100m, recomenda-se o uso dos mesmos;

 Quando a taxa de comunicação for maior ou igual a 1.5 MBit/s, é recomendado ter pelo menos 1m de cabo entre dois equipamentos DP. A capacitância de entrada dos dois equipamentos compensará o cabo, a fim de preservar a impedância comum. Quando se tem uma distância menor, a capacitância de entrada pode causar reflexões. Em taxas inferiores a 1.5 MBit/s este efeito é bem menor.

 O sinal fieldbus deve ser isolado das fontes de ruídos, como cabos de força, motores, inversores de freqüência. O ideal é ter o cabo PROFIBUS em guias e calhas separadas;

 Quando utilizar cabos multivias, não se devem misturar sinais de vários protocolos;

 Quando possível, utilizar filtros de linha, ferrites para cabo, supressores de transientes, centelhadores ( spark gaps ), feedthru e isoladores óticos para proteção;

 Utilizar canaletas de alumínio onde se tem a blindagem eletromagnética externa e interna. São praticamente imunes as correntes de Foucault devido à boa condutibilidade elétrica do alumínio;

 Para a taxa de 12 Mbits/s, recomenda-se colocar conectores com indutores de 110 nH, conforme a Figura 5.8;

 Para cada equipamento, antes de instalá-lo, ler cuidadosamente seu manual e as recomendações do fabricante;

 Em casos onde existem problemas com distâncias ou alta susceptibilidade a ruídos, recomenda-se o uso de fibras óticas, onde é possível estender a mais de 80Km (fibras sintéticas);

 É comum o uso de link ótico. Neste caso, recomenda-se estar atento ao uso de repetidores óticos(OLM). Veja Figura 5.9;

 Sempre verificar o endereçamento. No PROFIBUS-DP é comum ser local, através de dip switches.

Figura 5.7 – Detalhe da Preparação do Cabo PROFIBUS

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Já no caso de grau de proteção IP65/76, existem 3 alternativas para a conexão:

 Conector circular M12 (IEC 947-5-2)

 Conector HAN-BRID, conforme recomendação DESINA

 Conector híbrido SIEMENS

RS485-IS

Existia grande demanda entre usuários para apoiar o uso do RS485 com suas rápidas taxas de transmissão em áreas intrinsecamente seguras. O PNO encarou esta tarefa e desenvolveu uma diretriz para a configuração de soluções RS485 intrinsecamente seguras com capacidade de troca de dados simples de dispositivos.

Figura 6: Terminador de barramento para o RS

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Conector M12 para RS485, IP65/ Pinos: 1 – VP 2 – RxD/TxD-N 3 – DGND 4 – RxD/TxD-P

Conector Han-Brid, versão CU-Fo

Transmissão de dados via fibra ótica e alimentação 24 Vdc para periféricos em um único conector

B-Line (red) A-Line (green)

Shielding (PE)

PE M

P

Conector Híbrido

Transmissão de dados e alimentação 24 Vdc via cabo de cobre para dispositivos com grau de proteção IP

Figura 7: Opções para conectores PROFIBUS IP65/

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A especificação dos detalhes da interface, os níveis para corrente e tensão que precisam ser aderidos para todas as estações devem assegurar um funcionamento seguro durante a operação.

Um circuito elétrico permite correntes máximas em um nível de tensão específico.

Quando conectar fontes ativas, a soma das correntes de todas as estações não pode exceder a corrente máxima permitida. Uma inovação do conceito RS485–IS é que, em contraste ao modelo FISCO que tem somente uma fonte intrinsecamente segura, todas as estações representam agora fontes ativas.

3.3. Meio de transmissão IEC 61158-

O PROFIBUS-PA é a solução PROFIBUS que atende os requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA.

Existem vantagens potenciais da utilização dessa tecnologia, onde resumidamente destacam-se as vantagens funcionais (transmissão de informações confiáveis, tratamento de status das variáveis, sistema de segurança em caso de falha, equipamentos com capacidades de autodiagnose, rangeabilidade dos equipamentos, alta resolução nas medições, integração com controle discreto em alta velocidade, aplicações em qualquer segmento, etc.). Além dos benefícios econômicos pertinentes às instalações (redução de até 40% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais), custos de manutenção (redução de até 25% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais), menor tempo de startup , oferece um aumento significativo em funcionalidade e segurança.

O PROFIBUS-PA permite a medição e controle por uma linha a dois fios simples. Também permite alimentar os equipamentos de campo em áreas intrinsecamente seguras. O PROFIBUS-PA permite a manutenção e a conexão/desconexão de equipamentos até mesmo durante a operação sem interferir em outras estações em áreas potencialmente explosivas. O PROFIBUS-PA foi desenvolvido em cooperação com os usuários da Indústria de Controle e Processo (NAMUR), satisfazendo as exigências especiais dessa área de aplicação:

 O perfil original da aplicação para a automação do processo e interoperabilidade dos equipamentos de campo dos diferentes fabricantes.

 Adição e remoção de estações de barramentos mesmo em áreas intrinsecamente seguras sem influência para outras estações.

 Uma comunicação transparente através dos acopladores do segmento entre o barramento de automação do processo PROFIBUS-PA e do barramento de automação industrial PROFIBUS-DP.

 Alimentação e transmissão de dados sobre o mesmo par de fios baseado na tecnologia IEC 61158-2.

 Uso em áreas potencialmente explosivas com blindagem explosiva tipo “intrinsecamente segura” ou “sem segurança intrínseca”.

Transmissão síncrona em conformidade à norma IEC 61158-2, com uma taxa de transmissão definida em 31,25 Kbits/s, veio atender aos requisitos das indústrias químicas e petroquímicas. Permite, além de segurança intrínseca, que os dispositivos de campo sejam energizados pelo próprio barramento. Assim, o PROFIBUS pode ser utilizado em áreas classificadas. As opções e limites do PROFIBUS com tecnologia de transmissão IEC 61158-2 para uso em áreas potencialmente explosivas são definidas pelo modelo FISCO ( F ieldbus I ntrinsically S afe C oncept). O modelo FISCO foi desenvolvido pelo instituto alemão PTB - Physikalisch Technische Bundesanstalt (Instituto Tecnológico de Física) e é hoje internacionalmente reconhecida como o modelo básico para barramentos em áreas classificadas.

A transmissão é baseada no seguintes princípios, e é freqüentemente referida como H1:

 cada segmento possui somente uma fonte de energia, a fonte de alimentação;

 alimentação não é fornecida ao barramento enquanto uma estação está enviando

 os dispositivos de campo consomem uma corrente básica constante quando em estado de repouso