Introducción al protocolo PROFIBUS y sus aplicaciones

PROFIBUS: Introducción

PROFIBUS no es un sistema de comunicación, sino una variedad de protocolos creados en el mismo paquete de tecnología de bus de campo, los usuarios pueden combinar variedades 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 satisfacer necesidades específicas, sin embargo, una cosa sigue siendo la misma, a través de pruebas exhaustivas, los dispositivos PROFIBUS cumplen con un alto nivel que corresponde a una red de alta calidad.

Historia

PROFIBUS nació de un impulso combinado del gobierno alemán, las compañías alemanas y otros líderes de la industria a fines de los años ochenta, su esfuerzo creó una solución de automatización que no solo sigue siendo viable en la actualidad, sino que también ha llevado a otras soluciones, la orgullosa herencia de PROFIBUS permite a muchos clientes europeos recurrir a la automatización específica de sus necesidades.

La Asociación Central para la Industria Eléctrica creó PROFIBUS.

Origen

En 1987, 21 empresas e instituciones en Alemania se unieron para crear un nuevo protocolo, Su objetivo era crear un sistema de bus de campo bit-serial, 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 satisfacía 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 presenta una mayor simplicidad, incluida una configuración más sencilla y una 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 PROFIBUS (PNO), este grupo era, y sigue siendo, una empresa no comercial, los miembros trabajan para promover PROFIBUS a través del soporte 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 Fieldbus más grande del mundo, PI puede realizar muchas tareas vitales para la progresión de PROFIBUS, al igual que la PNO, PI educa a los usuarios sobre PROFIBUS y ayuda a avanzar en su colocación en todo el mundo, sin embargo, la organización va más allá al ayudar a garantizar la calidad, establecer estándares y desarrollar nuevas tecnologías PROFIBUS.

Visión general

PROFIBUS es una tecnología inteligente de bus de campo, los dispositivos en el 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 del diseño superior de sus capas OSI y su topología básica.

Modelo OSI

Las redes PROFIBUS hacen uso de tres capas separadas del modelo de red OSI, en primer lugar, PROFIBUS describe la capa de aplicación, hay varias versiones de PROFIBUS que manejan diferentes tipos de mensajes en la capa de aplicación, algunos de los tipos de mensajes que admite PROFIBUS incluyen el intercambio de datos cíclicos y acíclicos, el diagnóstico, el manejo de alarmas y los mensajes isócronos.

PROFIBUS no define las capas tres a seis, sin embargo, sí define el enlace de datos y las capas físicas, 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, metodología maestro-esclavo y paso de token, en una red maestro-esclavo, los maestros, generalmente los controladores, envían solicitudes a esclavos, sensores y actuadores, los esclavos responden en consecuencia, PROFIBUS también incluye el paso de token, un sistema en el que se pasa una señal de “token” entre los nodos, solo el nodo con el token puede comunicarse, el concepto de pasar token es como la caracola que habla; solo se permite hablar a la persona con la concha.

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

Topología

PROFIBUS utiliza la topología de bus, en esta topología, una línea central, o bus, está cableada en todo el sistema, los dispositivos están conectados a este bus central, un bus elimina la necesidad de una línea de longitud completa que va 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 cables”, en esta topología, el bus central PROFIBUS puede conectarse a un sistema ProfiNet Ethernet, de esta manera, múltiples buses PROFIBUS pueden conectarse entre sí.

Tipos de profibus

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

La serie NEXTO de Altus puede comunicarse con PROFIBUS, opciones menos robustas como la serie NEXTO Xpress se comunican por Modbus:

Profibus fms

La versión inicial de PROFIBUS fue PROFIBUS FMS, especificación de mensajes de bus de campo, PROFIBUS FMS fue diseñado para comunicarse entre controladores programables y PC, enviando información compleja entre ellos, desafortunadamente, siendo 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 o comunicaciones menos complejos en una red más amplia y complicada, Los nuevos tipos de PROFIBUS satisfacerían esas necesidades, PROFIBUS FMS todavía está en uso hoy en día, aunque la gran mayoría de los usuarios encuentran que las soluciones más nuevas son 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 aplicaciones PROFIBUS que se utilizan en la actualidad como el I-7550, los perfiles de aplicación permiten a los usuarios combinar sus requisitos para una solución específica, y se analizarán con más detalle en breve.

PROFIBUS DP tiene, en sí, tres versiones separadas, Cada versión, desde DP-V0 a DP-V1 y DP-V2, proporciona características más nuevas y complicadas.

Profibus PA

PROFIBUS PA es un protocolo diseñado para la automatización de procesos, en la actualidad, 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 funciona sobre medios de par trenzado RS485, este medio, junto con el perfil de aplicación de PA, admite la alimentación a través del bus, sin embargo, en entornos explosivos, ese poder puede conducir a chispas que inducen explosiones, para manejar esto, PROFIBUS PA se puede usar con la tecnología Manchester Bus Powered (MBP).

Tecnología MBP

El medio MBP fue diseñado específicamente para ser utilizado en PROFIBUS PA, permite la transmisión tanto de datos como de potencia, sin embargo, la tecnología reduce el poder, una potencia menor reduce, o casi elimina, la posibilidad de explosión, los buses que utilizan MBP pueden alcanzar los 1900 metros y pueden admitir sucursales, perfiles de aplicación.

PROFIBUS se puede adaptar a las 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 los nuevos perfiles aparecen regularmente, enumerarlos todos sería engorroso.

Sin embargo, algunos perfiles de aplicaciones 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 donde la alta seguridad es un requisito, para que los proveedores y fabricantes estén certificados en PROFIsafe, deben mantener altos estándares de calidad.

PROFIdrive

PROFIdrive fue creado para aplicaciones de control de movimiento, el software agregado a la especificación PROFIBUS DP permite a la red lograr un control preciso de los servomotores y otros equipos, así, PROFIdrive puede lograr la sincronización a través de la red.

Seguro de calidad

La Organización de Usuarios 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 realizar pruebas, el dispositivo luego se somete a una serie completa de pruebas, que incluyen pruebas de Hardware, Conformidad y Función, entre otras, Los resultados de las pruebas están documentados.

Cuando un dispositivo pasa todas las pruebas, su fabricante puede solicitar un certificado de conformidad, el certificado tiene una validez de tres años y se puede renovar con más pruebas.

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