Trabalho protocolo profibus

Protocolo ProfiBus
Engenharia Elétrica 10° Período 26/11/2014
Redes Industriais – UNICEP
Professor Rodrigo
Alunos:
Isac Negreiros dos Santos Junior, RA: 3800608
João Paulo Ferreira, RA 3800605
Tiago Valério Franco, RA 3800576
Antônio Marcos Lino dos Santos, RA 3800591
Gerson Roberto da Silva, RA 3800701

PROTOCOLO PROFIBUS
Comunicação Industrial
Figura 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 PROFIBUS FMS e o PROFINet podem 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.
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 fieldbus. O objetivo era a realização
e estabilização de um barramento de campo bit serial, 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 costurado para exigência de tarefas de comunicação.
Um passo mais adiante em 1993, viu-se a conclusão da especificação para
o mais simplesmente configurado e mais rápido PROFIBUS DP (Periferia
Descentralizada). Este protocolo está disponível agora em três versões
funcionais, o DP-V0, DPV1 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. Hoje, o PROFIBUS é o barramento de campo líder no
mercado mundial.

REDE PROFIBUS PA
O Profibus PA define, em adição às definições padrões do Profibus DP, os
parâmetros e blocos de função para dispositivos de automação de processo,
tais como transmissores, válvulas e posicionadores.
Além disso, possui uma característica adicional que é a transmissão
intrinsecamente segura, o que faz com que ele possa ser usado em áreas
classificadas, ou seja, ambientes onde existe o perigo de explosão.
É indicado para controlar variáveis analógicas em controle de processos. É
encontrado predominantemente nas indústrias de transformação e pode ser
utilizado em substituição ao padrão 4 a 20 mA.
Principais vantagens:
• Transmissão confiável das informações;
• Tratamento de status das variáveis;
• Sistema de segurança em caso de falha;
• Equipamentos com capacidade de auto diagnose;
• Integração com controle discreto em alta velocidade;
• Aplicações em qualquer segmento;
• Redução de até 40% nos custos de instalação;
• Redução de até 25% nos custos de manutenção;
• Menor tempo de startup;
• Aumento significativo da funcionalidade, disponibilidade e
segurança.
Características técnicas:
• Abaixo, podemos conferir as características técnicas do protocolo
Profibus PA:
• Nível de tensão do sinal: 750 a 1000 mV.
• Camadas utilizadas: Física (Physical Layer), Enlace (Data Link
Layer) e Interface com o Usuário (User Interface).

• Velocidade de transmissão utilizada: modo H1 – 31,25 Kbps.
• Tipo de codificação: Manchester.
• Alimentação: cada equipamento na rede deve ser alimentado com no
mínimo 9V. Essa alimentação pode ser externa ou via barramento.
• Comprimento máximo do segmento: 1900m sem repetidor. É
permitido o uso de até 4 repetidores, o que faz com que a extensão da
rede alcance 9,5 km.
• Número de equipamentos no barramento: até 32. Este número pode
variar de acordo com a classificação da área, o consumo de corrente
nestes equipamentos, as distâncias envolvidas entre mestre e
escravos e o tipo de cabo utilizado na instalação.
• Áreas com segurança intrínseca: utilização de até 9 equipamentos em
áreas classificadas como Grupo IIC e até 23 equipamentos em áreas
classificadas como Grupo IIB. Esses valores usam como referência
uma corrente quiescente de 10 mA.
• Topologias: barramento, árvore, estrela ou mista.
O modelo fisco
• O modelo FISCO cumpre os requisitos de segurança intrínseca, mas
trouxe algumas vantagens sobre o modelo como a segurança
intrínseca era implementada anteriormente. As duas principais
vantagens são:
• Maior disponibilidade de potência no barramento intrinsecamente
seguro;
• Simplificação da verificação de conformidade de um sistema
implementado com dispositivos certificados para o modelo FISCO,
dispensando a certificação do sistema como um todo (este processo
de certificação era complexo e caro).
• O modelo FISCO consiste basicamente em:
• Ter um único dispositivo ativo (fonte de alimentação) no barramento
de campo, localizado na área não classificada;

• Todos os demais dispositivos de campo, na área classificada, são
passivos;
• Os dispositivos de campo devem ser certificados conforme o modelo
FISCO, por entidades como PTB (Alemanha), CSA (Canadá), e
outros;
• Cada dispositivo de campo deve garantir o consumo de, pelo menos,
10 mA (ver figura 2);
• O comprimento máximo do barramento de campo deve ser 1000 m
(Ex ia) ou 1900 m (Ex ib);
• Os cabos do barramento devem ter os seguintes parâmetros:
• resistência entre 15 e 150 /km;
• capacitância entre 80 e 200 F/km;
• indutância entre 0,4 e 1 mH/km.
Tipos de cabos
Existem 4 tipos de cabos que podem ser utilizados em uma instalação. Veja
na Tabela 1 as principais características de cada um deles.
Tabela 1 – Caracteristicas de cabos

Uma das situações que podem causar interferência nos sinais que estão
sendo transmitidos é a proximidade com alguns tipos de cabos. Para evitar
este tipo de problema, veja na Tabela 2 as distâncias mínimas
recomendadas para instalação de cabos Profibus.
Tabela 2 – Distâncias Mínimas
PERFIL DE COMUNICAÇÃO FMS
O perfil de comunicação FMS foi projetado para a comunicação no nível
de células. Neste nível, controladores programáveis (CLP’s ou PC’s)
comunicam-se uns com outros. Nesta área de aplicação, mais importante
que um sistema com tempos de reação rápida é um sistema com uma
diversidade grande de funções disponíveis.
A camada de aplicação (7) do FMS é composta das seguintes partes:
- FMS: Fildbus Message Specification e
- LLI: Lower Layer Interface
O modelo de comunicação PROFIBUS FMS possibilita que aplicações
distribuídas sejam unificadas em um processo comum através do uso de
relacionamentos de comunicação. A parte da aplicação situada no
dispositivo de campo que pode ser acessada via comunicação é
denominada de dispositivo virtual campo (VFD – virtual field device). A
figura 2 mostra a relação entre um dispositivo real e virtual. Neste exemplo

somente determinadas variáveis (isto é, número de unidades, taxa de falhas
e paradas) são parte do dispositivo de campo virtual e podem ser acessadas
via uma relação de comunicação. As variáveis “valor desejado” (setpoint) e
“receita” (recipe) não estão disponíveis neste caso.
Todos os objetos de comunicação de um dispositivo FMS são registrado
em um dicionário de objetos (OD). O dicionário contém descrição,
estrutura e tipo de dados, assim como a associação entre os endereços
internos do dispositivo do objeto de comunicação e sua denominação no
barramento (índice/nome).
Objetos de comunicação estática são registrados no dicionário de objetos
estáticos. São configurados um única vez e não podem ser modificados
durante a operação. FMS reconhece cinco tipos de objetos de comunicação.
- variáveis simples
- matriz (array): série de simples variáveis do mesmo tipo
- registro (record): série de variáveis simples de diferentes tipos
- domínio (domain)
- evento (event message)
“Objetos de comunicação dinâmica são registrados na seção dinâmica do
dicionário de objetos”. Estes podem ser modificados durante a operação.

Figura 2 – VFD – equipamento de campo virtual com OD
Endereçamento lógico é o método preferido de endereçamento de objetos.
O acesso é realizado com um endereço curto (índice) que é um número
inteiro sem sinal. Cada objeto possui um único índice.
Opcionalmente pode-se endereçar os objetos pelo nome.
Objetos de comunicação podem também ser protegidos do acesso não
autorizado através da proteção de acesso, ou os serviços de acesso é que
podem ser restringidos (por exemplo somente leitura).
FMS Services
Os serviços FMS são um subset dos serviços MMS (MMS – Manufacturing
Message Specification, ISSO 9506), que foram otimizados para aplicações
de barramentos e que foram então estendidos por funções para a
administração dos objetos de comunicação e gerenciamento de redes. A
figura 3 provê uma visão geral dos serviços profibus disponíveis.

Serviços confirmados podem somente ser utilizados para relação de
comunicação orientada à conexão. A execução do serviço é mostrada na
figura 4.
Serviços não confirmados podem também ser utilizados em relações de
comunicação sem conexão (broadcast e multicast). Podem ser transmitidos
em alta ou baixa prioridade.
Figura 3 – Serviços FMS
Os serviços FMS estão divididos nos seguintes grupos:
- Serviços de gerenciamento do contexto para estabelecer ou encerrar
conexões lógica.
- Serviços de acesso à variáveis utilizados para acessar variáveis, registros,
matrizes ou lista de variáveis.

- Serviços de gerenciamento do domínio utilizados para transmitir grande
quantidades de memória. Os dados devem ser divididos em segmentos pelo
usuário.
- Serviços de gerenciamento de chamada de programas utilizados para
controle de programas.
- Serviços de gerenciamento de eventos utilizados para transmitir
mensagens de alarme. Estas mensagens são enviadas como transmissões
multicast ou broadcast.
- Serviços VFD Suport utilizados para identificação e status. Podem ser
enviados espontaneamente quando requisitados por um dispositivo como
transmissão multicast ou broadcast.
- Serviços de gerenciamento OD utilizados para acessos de leitura e escrita
ao dicionário de objetos. Lower Layer Interface (LLI).
O mapeamento das camadas 7 a 2 é gerenciada pela LLI. Tarefas incluem
controle de fluxo e monitoração da conexão. O usuário comunica-se com
outros processos através de canal lógico denominado de associação de
comunicação. O LLI provê vários tipos de associação de comunicação para
a execução do FMS e serviços de gerenciamento. As associações de
comunicações têm diferentes capacidades de conexão (isto é, monitoração,
transmissão e demandas dos parceiros de comunicação).
Associação de comunicação orientada à conexão representa uma conexão
lógica ponto-a-ponto entre dois processos de aplicação. A conexão deve
primeira ser estabelecida com um serviço Initiate antes que possa ser
utilizado para transmissão de dados. Após tenha sido estabelecida com
sucesso, a conexão é protegida contra acesso não autorizado e fica
disponível para a transmissão de dados. Quando a conexão não é mais
necessária, ela pode ser desconectada através do serviço Abort. O LLI
possibilita a monitoração controlada por tempo para associações de
comunicação orientadas à conexão.
Os atributos da conexão “aberta” e “definida” são outra importante
característica de uma associação de comunicação orientada à conexão.

Nas conexões definidas o parceiro da comunicação é especificado durante a
configuração. Em conexões abertas o parceiro da comunicação não
especificado até a fase de estabelecimento da conexão.
Associações de comunicação sem conexão possibilitam a um dispositivo se
comunicar simultaneamente com diversas estações utilizando serviços não
confirmados. Em associações de comunicação broadcast, um serviço FMS
não confirmado é simultaneamente enviado para todas as outras estações.
Em relacionamentos de comunicação multicast, um serviço FMS não
confirmado é simultaneamente enviados para um predefinido grupo de
estações.
Todas as associações de um dispositivo FMS são registrados no CRL. EM
dispositivos simples, a lista é definida pelo fabricante. No caso de
dispositivos complexos, o CRL é configurável pelo usuário. Cada
associação de comunicação é endereçado por uma designação abreviada, a
referência de comunicação (CREF). Do ponto de vista do barramento, uma
CREF é definida pelo endereço da estação, ponto de acesso do serviço da
camada 2 e LLI. O CRL contém a associação entre o CREF e a camada 2
bem como o endereço LLI. Adicionalmente, o CRL também especifica
quais serviços DMS serão suportados, o tamanho dos telegramas, etc. para
cada CREF.

Figura 4 – Sequência de um serviço FMS
Gerenciamento de Rede
Além dos serviços FMS, funções de gerenciamento de rede (Fieldbus
Management Layer 7 = FMA7) estão disponíveis. As funções FMA7 são
opcionais e permitem uma configuração central. Podem ser iniciadas
remota ou localmente.
Gerenciamento de Contexto: pode ser utilizado para estabelecer e
desconectar uma conexão FMA7.
Gerenciamento da Configuração: pode ser usada para acessar CRL’s,
variáveis, contadores estáticos e parâmetros das camadas 1e 2. Pode
também ser usada para identificação e registro das estações do barramento.
Gerenciamento de Falha: pode ser usada para indicar falhas/eventos e para
reiniciar os dispositivos.

Profinet
O profinet é uma rede padronizada pela Associação profibus Internacional
como uma das quatorze redes de Ethernet industrial A norma que
regulamenta o profinet é a IEC61158-5 e IEC61158,sendo o décimo
protocolo incluso desta norma (Type 10).
Basicamente, há dois tipos de redes Profinet: Profinet IO e Profinet CBA.
O Profinet IO é utilizado em aplicações em tempo real (rápidas) e o
Profinet CBA é utilizado em aplicações onde o tempo não é tão critico, por
exemplo, na conversão da rede profibus DP.
A figura abaixo ilustra como o profinet definiu suas chamadas baseadas nas
arquiteturas TPC/IP.
Figura – Arquitetura TCP/IP para Profinet
Nota-se pela figura acima que o profinet pode ter três formas distintas de
operação, sendo duas pelo tempo real e uma para não tempo real.

A primeira baseia-se a arquitetura TCP ou UDP na camada quatro. Essa
arquitetura é a chamada e NON-REAL TIME (Non-RT), pois se tempo de
processamento aproxima-se dos 100ms. A grande aplicação neste tipo de
comunicação é de configuração e rede ou na comunicação com os Proxis,
utilizando CBA. Os Proxis são conversores de um determinado protocolo
em outro (por exemplo, de profinet para profibus DP ou de Profinet para
Interbus S ), conforme mostrado na figura abaixo.
Figura – Proxy Profinet/Profbus DP e Profnet/Interbus S.
A segunda maneira baseia-se no chamado Soft Real Time (SRT),
caracterizando por ser um sinal que interliga diretamente a chamada da
Ethernet a aplicação. Com a eliminação de vários níveis de protocolo, há
redução no comprimento das mensagens transmitidas , necessitando de
menos tempo para transmitir os dados na rede. Podem-se utilizar os dois
tipos de Profinet, CBA e IO, nesse caso.
A terceira maneira baseia-se no conceito de Isochronous Real Time (IRT),
para aplicações em que o tempo de resposta é critico e deve ser menor do
que 1 ms. Uma aplicação típica deste conceito é o controle de movimentos
de robôs, quando o tempo de atualização dos dados deve ser pequeno.
Utiliza-se apenas o Profinet IO para este caso.
A figura abaixo os conceitos de Non-Real-Time (aplicações com tempos de
varredura em torno de 100ms), Soft Real Time (aplicações com tempo de
varredura em torno de 10 ms) e Isochronous Real Time (aplicações com
tempo de varredura menores do que 1 ms).

Figura – Comparativos de tempos da rede Profinet.
Profinet IO
O profinet IO é, na realidade, uma extensão de protocolo profibus DP. Ele
opera diretamente com os elementos de campo, realizando leituras dos
sensores, atualizações dos sinais de saída e controle do diagnóstico de rede.
A rede ethernet industrial Profinet IO descreve um modelo do dispositivo
baseado em características essenciais, o profibus DP, incluindo canais para
cada elemento alocado na rede . As características dos dispositivos de
campo são descritas via GSD em uma base XML.
O arquivo GSDML (GSD em uma base de programação XML) acompanha
todos os elementos da rede Profinet IO e descreve as principais
características de cada um deles . O mesmo deve ser fornecido pelo
fabricante do equipamento.
Para se conseguir um tempo de resposta utilizando o Profinet IO na
configuração IRT (Isochronous Real Time ), é necessário um hardware
especifico que consiga processar as informações nesse tempo (para o cabo
IRT). Assim a Siemens desenvolveu o ERTEC 400 que é um processador
voltado as aplicações em Profinet.

O quadro da rede Profinet IO é mostrado na figura abaixo e segue a mesma
estrutura do campo Ethernet falado anteriormente, a grande diferença esta
no campo Frame ID, que nesse caso é possível distinguir se o quadro é
IRT, SRT ou Non-RT, de acordo com os dois bytes do campo. Cada valor
deste campo, define como as mensagens serão trafegadas na rede por
exemplo: de 0000h a 00FFh, quadro IRT, de 8000h a FBFFh, quadro SRT
e de FC00h a FE02h, quadro Non-RT. De acordo com a figura abaixo, a
quantidade mínima de bytes do quadro Profinet IO é de setenta e dois
bytes, contando cabeçalho, informações e verificação de erro.
Figura – Quadro profinet IO
O preâmbulo são bits auxiliares que identificam o inicio da transmissão e
servem para sincronizar o elemento que deseja transmitir seus dados com o
Clock da rede, o padrão para cada byte é AAh (10101010).
Os endereços de origem e destino identificam o que esta sendo transmitido
e quem esta recebendo as informações, esses endereços são conhecidos
como endereço MAC e possuem quarenta e oito bytes de comprimento.
O endereço MAC é o endereço físico do elemento de rede. Os três
primeiros bytes são destinados a informação do fabricante, os três
posteriores são fornecidos pelo fabricante para identificação do modulo de
rede Profinet.

O campo tipo e frame ID identificam o tipo de informação a ser transmitida
e o tamanho do campo de dados. O campo de dados pode variar de trinta e
seis a mil quatrocentos e setenta e dois bytes. No quadro ethernet
IEEE802.3, a variação de campo de dados é de quarenta e seis a mil
quinhentos bytes (cabeçalho e informação), essa diferença é justamente
para aplicações IRT, com a diminuição do campo de dados e,
consequentemente, o tempo de resposta da rede.
A verificação de erro é do tipo CRC, onde se tem um polinômio de grau
trinta e dois para efetuar a operação matemática de verificação de erro na
mensagem transmitida.
Outro ponto a ser destacado é o atraso da rede com relação ao switch,
sendo que o switch gera um pequeno atraso na rede .
É importante levar em consideração na hora de calcular o ciclo de
varredura da rede ou no atraso que um elemento pode causar se houver
muitos switches na rede.
O meio físico IEEE802.3 para redes Ethernet industriais
Tabela – Características físicas das redes de Ethernet industriais.
Para a configuração utilizando par trançado blindado, o cabo possui dois
pares (quatro vias), categoria 5 e também há possibilidade de utilização de

repetidores (hubs industriais) ou switches industriais que podem aumentar a
distancia da rede para ate 500 metros (utilizando par trançado ) .
Já para configuração utilizando fibra ótica é possível utilizar repetidores
ópticos e, dependendo do tipo de fibra utilizada (monomodo ou
multímodo), pode-se chegar a distancias de dezenas de quilômetros,
colocando vários repetidores em cascata durante o percurso do sinal óptico.
A topologia da rede é, comumente, projetada em estrela, utilizando o
mestre (controller) como elemento central da rede, os switches industriais
especiais para derivar e interligar os elementos da rede e os módulos de
campo (nodes) onde são conectados os sensores e atuadores.
A figura abaixo ilustra uma topologia típica para uma rede Ethernet
industrial.
Figura – Topologia para uma rede Ethernet industrial qualquer.
PROFIBUS DP
O PROFIBUS DP é a solução de alta velocidade (high-speed) do
PROFIBUS. Seu desenvolvimento foi otimizado especialmente para
comunicações entres os sistemas de automações e equipamentos
descentralizados. Voltada para sistemas de controle, onde se destaca o

acesso aos dispositivos de I/O distribuídos. É utilizada em substituição aos
sistemas convencionais 4 a 20 mA, HART ou em transmissão com 24
Volts. Utiliza-se do meio físico RS-485 ou fibra ótica. Requer menos de 2
ms para a transmissão de 1 kbyte de entrada e saída e é amplamente
utilizada em controles com tempo crítico.
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 1 – Tipo de funcionalidade dos periféricos.
RS 485: O MEIO FÍSICO MAIS APLICADO DO PROFIBUS
A transmissão RS 485 é a tecnologia de transmissão mais utilizada no
PROFIBUS, embora a fibra ótica possa ser usada em casos de longas
distâncias (maior do que 80Km). Seguem as principais características:
 Transmissão Assíncrona NRZ.

 Baud rates de 9.6 kBit/s a 12 Mbit/s, selecionável.
 Par trançado com blindagem.
 32 estações por segmento, máx. 127 estações.
 Distância dependente da taxa de transmissão (tabela 1).
 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s = 1000 m.
 Distância expansível até 10Km com o uso de repetidores.
 9 PIN, D-Sub conector.
Normalmente se aplica em áreas envolvendo alta taxa de transmissão,
instalação simples a um custo baixo. A estrutura do barramento permite a
adição e remoção de estações sem influências em outras estações com
expansões posteriores sem nenhum efeito em estações que já estão em
operação.
Quando o sistema é configurado, apenas uma única taxa de transmissão é
selecionada para todos os dispositivos no barramento.
Há necessidade da terminação ativa no barramento no começo e fim de
cada segmento, conforme a figura 2, sendo que, para manter a integridade
do sinal de comunicação, ambos terminadores devem ser energizados.
Figura 2 – Padrão de comunicação RS 232.

PROFIBUS-DP E A ALTA TAXA DE VELOCIDADE DE
COMUNICAÇÃO.
O perfil PROFIBUS-DP foi desenvolvido para atender comunicação cíclica
de forma rápida entre os dispositivos distribuídos. Além disso, o
PROFIBUS DP oferece funções para serviços de acesso acíclico, como
configuração, monitoração, diagnósticos e gerenciamento de alarmes de
equipamentos de campo.
Em 12Mbit/s, O PROFIBUS-DP requer somente 1 ms para transmitir 512
bits de entrada e 512 bits de saída, distribuídos entre 32 estações. Esse
perfil é ideal para controles discretos, exigindo alta velocidade de
processamento. A Figura 7 mostra o tempo típico de transmissão do
PROFIBUS-DP, em função do número de estações e velocidade de
transmissão, onde cada escravo possui 2 bytes de entrada e 2 bytes de saída
e o “ Minimal Slave Interval Time ” é 200μs.
Figura 3 – Comparativo entre os tipos de ProfiBus

TEMPO DE RESPOSTA NO PROFIBUS DP
O tempo de reposta em um sistema Profibus DP é essencialmente
dependente dos seguintes fatores:
 MaxTSDR (tempo de resposta após o qual uma estação pode
responder).
 A taxa de comunicação selecionada.
 Min_Slave_Intervall (tempo entre dois ciclos de polling, no qual um
escravo pode trocar dados com um escravo. Depende do ASIC
utilizado, porém no mercado encontra-se tempos de 100μs).
Para efeitos práticos, à 12Mbits/s pode-se assumir que o tempo de ciclo de
mensagem (Tmc), que envolve o promptingtelegram + TSDR + a resposta
do escravo, onde N é o número de entradas e saídas do escravo, é:
Tmc = 27μs + N x 1.5μs
Por exemplo: um mestre com 5 escravos e cada escravo com 10 bytes de
entrada e 20 de saída, à 12Mbits/s teria um Tmc aproximado de 72μs/slave.
O tempo de ciclo de barramento é obtido somando-se todos os ciclos de
mensagem:
Tbc = 5 x 72μs = 360μs
Uma explicação mais detalhada sobre tempos do sistema pode ser
consultada no padrão IEC 61158.
O comprimento da rede é um fator muito importante a ser analisado, pois
quanto maior ele for maior pode ser a distorção dos sinais. O terminador é
uma impedância que se acrescenta na rede PROFIBUS a fim de evitar este
problema, pois este tem a função de casar a impedância da rede,

minimizando erros de comunicação por distorções de sinais. Vale a pena
lembrar que se não houver um terminador na rede, o cabeamento irá
funciona como uma antena, facilitando a distorção de sinais e aumentando
a susceptibilidade a ruídos. A impedância característica é o valor da carga,
que colocada no final desta linha, não reflete nenhuma energia. Em outras
palavras, é o valor da carga que proporciona um coeficiente de reflexão
zero, ou ainda, uma relação de ondas estacionárias igual a um.
Tanto a rede PROFIBUS-DP quanto a rede PROFIBUS-PA exigem
terminadores, pois sua ausência causa o desbalanceamento, provocando
atraso de propagação, assim como oscilações ressonantes amortecidas,
causando transposição dos níveis lógicos (thresholds), além de melhorar a
margem de ruído estático. No PROFIBUS-DP, os terminadores são ativos,
isto é, são alimentados. Veja a Figura 4.
Figura 4 – Terminação rede ProfiBus.

Bibliografia
1. Normativa Peças de Profibus FMS, DP e PA, de acordo com a norma
europeia EN5170 Volume 2. Edição 1.0 (1998).
2. NETO, CD (2008). O Profissional de Automação com Nível
Superior. III Fórum Internacional de Automação do Setor Sucroalcoleiro e
Alimentício. 2008.
3. Manual dos Procedimentos de instalação, Operação e Manutenção -
Geral Profibus PA. Smar, de 2009.
4. http://www.smar.com/brasil/artigo-tecnico/profibus-instalacao-avancada-
parte-1. Acesso em : 24/11/2014

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