PROFIBUS

INTRODUCCIÓN:

1.-POSICIONAMIENTO DE LAS REDES:

-Comunicación IT: Industrial. Ethernet, ITlution.

-Comunicación de datos: Profibus, Industrial.Ethernet, EIE.net.

-Comunicación de Campo: Asi, Profibus, EIE.

2.-POSICIONAMIENTO DE PROFIBUS:

-Comunicación IT.

-Comunicación de Datos:Profibus,Insdustrial.Ethernet, EIE.net.

-Comunicación de  Campo: Profibus.

3.-¿QUE ES UN PROFIBUS?

-Profibus es el líder mundial en redes multi-funcionales de célula y de campo.

-Profibus Internacional es una Organización que reúne todas las asociaciones de usuarios de PROFIBUS(PNO) zonales, para la promoción de PROFIBUS.

-Estándar Internacional EN 50170 e IEC 61158.

4.-PROFIBUS INTERNACIONAL:

-Número 1 en Europa.

-Organizaciones de Usuarios de Profibus en los 5 Continentes.

-La organización de usuarios de PROFIBUS ha establecido una Certificación cualificada de los sistemas mediante test de laboratorio.

-Los laboratorios están establecidos tanto Europa como en USA.

-Todo producto certificado aparecerá en la Guía de productos de Profibus con su numero de certificado. 

5.-VENTAJAS O QUE HAY DE ESPECIAL EN PROFIBUS:

-Red Abierta y Estándar( Amplia gama de componentes y sistemas en el mercado Red Multi-Fabricante ).

-Profibus líder en el mercado de los Buses de Campo, utilizado por los fabricantes de los PLC´s mas importantes.

-AHORRO(Red de Célula y de Campo económica; +costes calculables de instalación y cableado).

-Componentes de la Automatización totalmente integrada(SIMATIC NET -Sistemas de comunicación para los productos de la familia Simatic).

-Alto Nivel de Seguridad de Datos(utilizan cables de Par Trenzado y de Fibra Óptica).

-Flexibilidad(Interface´s con amplia gama de necesidades y es posible adaptar la topología de la red al usuario ).

-Se pueden cubrir grandes distancias con cables de F. óptica.

-Amplia Gama de Aplicaciones(protocolo para varias aplicaciones).

6.-VENTAJAS DE USAR PROFIBUS:

-Independiente de fabricantes, teniendo una Red abierta y Estandarizada.

-Orientada hacia el futuro, Innovaciones y desarrollo de nuevos productos continuadamente.

DATOS TÉCNICOS DE PROFIBUS

1.-MÉTODOS DE ACCESO AL BUS:

2.-TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN:

Profibus, RS 485.

-Transmisión asíncrona NRZ según RS 485.

-Velocidad desde de 9,6 KBit/s hasta 12 MBit/s seleccionable en escalones.

-Cable de par trenzado y apantallado (9,6 km) o FO (aprox.150Km).

-32 Estaciones por segmento, max 127 estaciones permitidas.

-Distancia : 12MBit´s = 100 m; 1,5MBit´s = 400m; < 187.5MBit´s = 1000m.

-Distancia ampliable mediante repetidores hasta 10km (en caso de cable).

-Conectores sub-D de 9 pines.

Profibus PA, IEC 1158-2.

-Codificación Síncrona Manchester, 31,25KBit´s en corriente.

-Cable de par trenzado apantallado o sin apantallar.

-Distancia hasta 1900m por segmento, ampliable mediante repetidores.

-max. 127 estaciones (sin enlace DP/PA), 10-32 por segmento (dependiendo de que sean zonas clasificadas y el consumo)

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN DE PROFIBUS:

1.-PERFILES DE PROFIBUS.

2.-ARQUITECTURA DEL PROTOCOLO.

3.-CONFIGURACIÓN PROFIBUS "FMS".

4.-CONFIGURACIÓN PROFIBUS-DP.

5.-CONFIGURACIÓN PROFIBUS-PA.

6.-UTILIZACIÓN DEL PROFIBUS-FMS, DP, PA.

7.-POSICIONAMIENTO DE PROTOCOLOS PROFIBUS.

8.-COMUNICACIÓN S7:

-Optimizado para SIMATIC S7/M7/C7.

-Interfase de software independientemente de la Red(Valido para MPI, PROFIBUS y ETHERNET INDUSTRIAL).

-Posibilidad de conexión de PC´s y Workstations.

-Posibilidad de intercambio de datos hasta 64 KByte´s por orden.

9.-FIELDBUS MESSAGE SPECIFICATION FMS:

-Protocolo normalizado (Nivel 7 según ISO de acuerdo a EN 50.170).

-Comunicación entre diferentes PLC´s de diferentes fabricantes(SIMATIC S5, SIMATIC S7, PC, Equipos ajenos y de campo).

-Preparado para diferentes servicios de comunicación a nivel 7.

10.-PERIFERIA DESCENTRALIZADA:

-Protocolo normalizado(Nivel 2 según ISO de acuerdo a EN 50.170).

-Conexión de periferia descentralizada a un maestro (PLC, PC), ET200 equipos de Campo.

-Rápido, cíclico intercambio de datos (Adicionalmente servicios acíclicos según DP-Master clase 1 y DP-Master clase-2).

-PROFIBUS PA (Process Automation).

-Ampliación de Profibus DP para una técnica de transmisión segura según las normas IEC 61158-2.

11.-COMUNICACIÓN COMPATIBLE S5 ( SEND/RECEIVE):

-Comunicación mediante FDL (Nivel 2 según ISO de acuerdo a EN 50.170).

-Para la comunicación entre diferentes sistemas de automatización (SIMATIC S5, SIMATIC S7, PC, Equipos ajenos).

-Sencilla, segura transferencia de bloques de datos no estructurados.

12.-COMUNICACIÓN PG/OP:

-Funciones de comunicación :

• SIMATIC PG (STEP7, STEP5).
• o equipos HMI (p.e. TD/OP).

-Sistema de Automatización SIMATIC.

-Es soportado por las redes (MPI, PROFIBUS y Ethernet Industrial).

13.-COMUNICACIÓN CON SIMATIC S7:

COMPONENTES DE RED:

COMPONENTES UTILIZADOS PARA LA CONEXIÓN DE PROFIBUS:

-Medios de transmisión.

-Componentes de Red para Profibus.

-Procesadores de Comunicación para controladores Simatic.

-Procesadores de Comunicaciones para PC´s, PG´s.

-Software SIMATIC NET.

TOPOLOGÍAS DE RED EN PROFIBUS:

RED ELÉCTRICA:

-Cable de Par trenzado y apantallado (RS 485).

-Cable de Par trenzado para áreas sujetas a riesgos de explosión (IEC 1158-2).

-Conexión del participante:

• Mediante terminal de bus.
• Mediante conector de bus.

-Estructura de Linea o de árbol.

-Es posible realizar estructuras mixtas ópticas y eléctricas.

RED ÓPTICA:

-Fibra Óptica de Cristal.

-Fibra Óptica de Plástico.

RED SIN HILOS(modulo de enlace de infrarrojos ILM para PROFIBUS-DP):

-Mediante OLM se pueden crear redes mixtas.

CABLES PARA PROFIBUS:

-Ahorro de tiempo mediante un rápido y fácil montaje de los conectores con cables FastConnect.

-Para diferentes aplicaciones a través de cables de bus especiales.

-Red insensible a interferencias:

• Mediante doble apantallado.
• Concepto de tierra universal.

CABLES DE BUS PARA PROFIBUS-PA:

-Cable de bus para sistemas de bus según IEC 61158-2, p.e. PROFIBUS-PA.

-Distintas variantes para los diferentes aplicaciones(Ex, No Ex).

-Alta seguridad ante interferencias mediante un buen apantallamiento.

-Fácil estimación de long. mediante marcación por metros.

CABLE DE CONEXIÓN PROFIBUS:

-Cable preconfeccionado para una rápida y barata conexión de participantes de PROFIBUS a OLM´s o a OBT´s.

-Cable preconfecccionado para la conexión de participantes PROFIBUS (p.e. HMI) a los equipos de Automatización.

-Posibilidad de conexión a PC.

CONECTOR BUS:

-Con conectores Fast Connect el tiempo de montaje es corto debido a su técnica de conexión.

-Resistencia de cierre integrada.

-Montaje simple.

PROFIBUS ELÉCTRICO:

-Sistema Fast connect (rápido y libre de errores).

-Todos los componentes en la mano(cable de bus, conectores, repetidores, elementos de bus.

FAST CONNECT PROFIBUS:

-Para la rápida y sencilla confección de cables de cobre.

-Compuestos de tres componentes:

• Fast Connect cable de bus para montaje rápido.
• Fast Connect herramienta de montaje.
• Fast Connect conector de bus.

-Reducción de tiempos de conexionado.

-Sencilla confección.

-Seguro ante errores mediante codificación de colores.

REPETIDOR RS-485 PARA PROFIBUS:

-Interconexiona dos segmentos de PROFIBUS o de MPI con técnica RS485.

-Para la aplicación de números de participantes y de la distancia.

-Separación galvánica de los segmentos.

-Ayuda para la puesta en servicio.

PROFIBUS ÓPTICO:

-Insensible a las influencias electromagnéticas.

-Adecuado par cubrir amplias distancias.

-Separación galvánica.

-Suministrable en diferentes variantes.

• Fibra óptica de cristal G
• Fibra óptica de plástico P
• Fibra óptica PCF
• Existen cables preconfeccionados.

-Existe la posibilidad de realizar configuraciones mixtas entre ópticas y eléctricas.

FIBRA ÓPTICA DE PLÁSTICO:

-Insensible a la interferencia EMV.

-Confeccionado de FO de plástico.

• Posible "in situ"
• O suministrable confeccionado.

-Distancias de hasta 80 m.

-Suministrable en diferentes versiones.

TIPOS DE FIBRA ÓPTICA DE PLÁSTICO:

-Cable de fibra óptica de plástico estándar(I-VY4Y2P 980/1000 160A):

• Cable redondo y robusto con cubierta exterior de PVC morada y protección de hilos de Kevlar además de dos fibras de plástico dentro de una robusta cubierta interior de poliamida.
• Para interior.

Long.del Cable:

• Hasta 50 m.(PROFIBUS-DP óptico)
• Hasta 80 m.(OLM/P.)

-Cable de fibra óptica de doble núcleo(I-VYV2P 980/1000 150A):

• Núcleo plano doble en cubierta de PVC.
• Para aplicaciones interiores con poco estrés mecánico, como instalaciónj en armarios.

Long.del cable:

• Hasta 50m(PROFIBUS-DP óptico y OLM/P).

FIBRA ÓPTICA PCF:

-Insensible a interferencias EMV.

-Confeccionado de FO de plástico.

• Posible "in situ".
• O suministrable precofeccionado.

-Se alcanzan distancias de hasta 400m.

TIPO DE FIBRA ÓPTICA PCF:

-Cable estándar de fibra óptica PCF(I-VY2K 200/230 10A17+8B20)

• Robusto cable redondo con cubierta exterior morada de PVC y protección de hilos Kevlar.
• Para aplicaciones interiores:

Long.del cable:

• Hasta 400m(OLM/P).
• Hasta 300m(PROFIBUS-DP óptico).

FIBRA ÓPTICA DE CRISTAL:

-Alcanza grandes distancias.

-Insensible a interferencias EMV(Protección contra interferencias).

-Suministro confeccionado.

-Suministrable en diferentes versiones.

Tipos de fibra óptica de cristal:

-Fibra óptica interior:

• Cable interior a prueba de pisadas.
• Exento de halógenos.
• Difícilmente inflamable.
• Para interiores.

-Fibra óptica:

• Cable estándar robusto, universal.
• Para interiores y exteriores.

-Fibra óptica Flexible:

• Cable flexible arrastable.
• Para cadenas de arrastre.
• Para interiores y exteriores.

ÓPTICA BUS TERMINAL OBT:

-Conexión de participantes sin interfase de fibra óptica integrada a una red PROFIBUS  de fibra óptica de plástico o PCF.

-Sencillo y rápido montaje.

-Solo es posible con topologías lineales.

PROFIBUS ÓPTICO CON INTERFASE ÓPTICA INTEGRADA:

FIBRA ÓPTICA INTEGRADA -PROFIBUS DP ÓPTICO  CON PG/PC:

ÓPTICA LINK MODULE OLM/G, OLM/P:

-Topología óptima:

• Lineal-Anillo-Estrella.

-Para toda Velocidad PROFIBUS:

• Desde de 9,6KBit/s hasta 12 Mbit/s.
• Incluye 45 KBit/s para PROFIBUS-PA.

-Rápida localización de errores mediante contacto de potencial,led´s y pines de medida.

-Para todos los protocolos.

-Prueba de la calidad del camino de fibra óptica mediante un polímetro.

La monotorización de la recepción de la fibra óptica con un Voltímetro debe estar por encima de 100mV de salida para estar dentro de un funcionamiento normal.

TOPOLOGÍA CON MÓDULO DE ENLACE ÓPTICO(OLM)

TOPOLOGÍA CON MÓDULO DE CONEXIÓN ÓPTICO(OLM):

-Estructura de anillo redundante.

OLM EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN:

OLM CONTRA OBT:

MÓDULO DE CONEXIÓN INFRARROJO ILM:

-Acoplamiento a PROFIBUS sin hilos para todos los protocolos.

-Distancias de hasta 15m. para velocidades de hasta 1,5Mbit/s.

-Sustitución con sistemas con desgaste(p.e. anillos rozantes).

-Montaje sin necesidad de ajustes de ayuda.

EJEMPLOS DE CONFIGURACIÓN PARA ILM:

CONEXION SERIE PLC´s OMRON

El objetivo de esta actividad es realizar, mediante la conexión serie y empleando uno de los protocolos propietarios de OMRON, una transferencia de datos entre dos PLC´s:

Una vez tengamos los dos PLC´s configurados procederemos al traspaso de datos entre ambos de la siguiente forma:

-Al pulsar una entrada en el PLC1 mandaremos tres números al PLC2:

• Primer Número = 31
• Segundo Número = 210
• Tercer Número = 89

-El PLC2 recibirá la información ,y reflejará el tercer número en su salida.A su vez al activar una entrada del PLC2 ,se encenderán todas las salidas del PLC1 durante 5 segundos.

Una vez leída la Actividad a realizar,debemos saber con que equipo de Omron vamos a trabajar,ya que dependiendo del modelo la compatibilidad en las comunicaciones variará, pues los diferentes puertos de conexión entre los equipos limitan la intercomunicación,es decir:

Si utilizamos dos PLC´s Omron Modelo CQMH1(que es el caso),debemos saber que poseen dos puertos, un puerto de periféricos, que se emplea para conectar, una consola de programación, y un puerto RS-232C integrado en la CPU que se puede utilizar para conectar dispositivos distintos de la consola de programación.

Al existir diferentes puertos de comunicación debemos saber y configurar el tipo de comunicación que queremos utilizar,dicho esto explicaremos la Comunicación HOST-LINK.

Comunicación HOST link:

Host Link  es el protocolo estándar de Omron más utilizado. Una trama puede llegar a contener hasta un máximo de 131 caracteres de datos. Podemos conectar  un ordenador con otro autómata (que es nuestro caso) o un ordenador con varios autómatas (máximo hasta 32 nodos, 1:N en RS422/485).

PC Link. Conexión 1:1

Si dos PLC´s están conectados entre sí vía puertos RS-232C(Como es en nuestro caso), se dice que tienen un sistema data link (pc link) 1:1. Estos PLC´s pueden compartir una cantidad de canales de comunicación dependiendo del modelo de autómata. Uno de los PLC deberemos configurarlo como esclavo y el otro como maestro.Por lo tanto,el sistema de comunicaciones a emplear sera un sistema de comunicaciones Data Link entre un CQM1H y CQM1H, 

El cable empleado para comunicar los dos equipos, será el mostrado por la figura.

 

La comunicación se realizará a través del área de datos LR. Este zona se utiliza para realizar la intercomunicación de datos entre los PLC´s. Todos los datos que se transfieren se guardan en el área LR.

Dependiendo el Modelo o Versión de los PLC´s utilizaremos más o menos canales o con lo que es lo mismo podremos transferir mas o menos información,también cabe destacar el grupo de canales de comunicación se dividirán en dos grupos,es decir:

Por ejemplo para el Modelo En el CQM1H, se pueden transmitir 64 canales. El área LR va desde el canal LR00 hasta el LR63:

-32 canales para escribir desde el maestro hasta el esclavo, (LR00 a LR31).

-32 canales  para escribir desde el esclavo al maestro(LR32 a LR63) .

PASOS PARA REALIZAR LA PRACTICA:

1.-Abrimos el Programa Cx-Programmer e insertamos el tipo de dispositivo,  que en nuestro caso es la CQMH1.

2.-Seguidamente y antes de cerrar esta mini ventana clikamos en la pestaña de configuración:

3.-Se nos abrirá otra mini ventana donde elegiremos dentro del Tipo de CPU la "Cpu51" y le daremos a Aceptar en las dos ventanas.

4.-Insertamos el segundo PLC para poder realizar la intercomunicación.Para ello deberemos posicionarnos en la columna de la izquierda donde pone Nuevo Proyecto(Clickamos con botón derecho) y seleccionamos Insertar PLC:

4.-Repetiremos los pasos 1 y 2:

5.-Una vez tengamos los dos PlC´s asignaremos a cada uno el papel que desempeñara  en la comunicación ,es decir uno hará de MAESTRO y otro de ESCLAVO, para continuar con un orden lógico y evitar así confusiones nos dirigiremos a la configuración de la columna de la izquierda del PLC1. Abriremos la configuración con el botón derecho del ratón y una vez dentro de la ventana seleccionaremos Tarjeta común "A" para asignar al PLC1 como Maestro.Tengamos en cuenta que elección dentro del Modulo sera PC Link Unidireccional (Maestro),ademas nos señalara esta opción en los canales de vinculo como LR00 a LR63 ,pues si fuese el esclavo esta ultima opción no nos la indicaría.

6.-A continuación repetiremos el paso anterior en el PLC2 pero esta vez en la "Tarjeta A" escogeremos PC Link Unidireccional (Esclavo).

Configurados los PLC´S diseñaremos la actividad requerida en esta practica:

7.-Dentro del PlC1 insertaremos tres MOVE que contendrán los números a transmitir (31,210 y 89) estos MOVE solo moverán dichas cifras al PLC2 cuando activemos el contacto de Entrada "P_ENTRADA" (P.00).

Los números tendremos que colocarlos en los MOVE´s en forma Hexadecimal,ademas deberemos poner a cada uno una LR:

-31 = 1F (Hexadecimal) LR0

-210 = D2 (Hexadecimal)LR1

-89 = 59 (Hexadecimal)LR2

8.-Una vez hayamos activado el contacto de "P_ENTRADA" del PLC1 nos dirigiremos al PLC2 donde insertaremos un Contacto P_ON que por sus características siempre estará activado, por lo que la señal moverá la entrada del MOVE a la Salida 100, es decir reflejara en su salida el numero 89.

También justo debajo del último MOVE explicado podemos ver un segmento que nuevamente contiene un P_ON(contacto siempre Activo) y otro "MOVE" que a través de LR32(ESCLAVO) moverá en hexadecimal 255 bits para asi encender todas las salidas del PLC1.

9.-Volviendo nuevamente al PLC1 podemos ver que cuando el último Move del PLC2  transfiera a su salida el 255 cerrara el contacto LR32 del PLC1 y al activar el Pulsador 001 se encenderá la salida 100 durante 5 segundos programados por el Temporizador, transcurrido ese tiempo el contacto TIM000 pondrá a 0 la Salida 100 y con esto habrá acabado la actividad.