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Profibus-PA: Byte de Status e Fail-Safe .

César Cassiolato - Gerente de Produtos da Smar Equipamentos Industriais Ltda.



INTRODUÇÃO

 

Uma característica muito útil disponibilizada pelo protocolo Profibus PA é o byte de status na estrutura float+status. A grande vantagem desta característica é permitir que se tenha além do valor de uma medição, uma informação que possa qualificar este valor e que ajuda na condição de falha a levar o equipamento para uma condição de segurança (Fail-Safe).Veremos a seguir alguns detalhes sobre esta funcionalidade.

 


ENTENDENDO O BYTE DE STATUS (ESTADO)

 

O status da entrada e dos parâmetros de saídas tem a finalidade de informar a outros blocos funcionais o estado atual. O campo de status é composto de três partes: Qualidade, Sub-estados e Limites.

 

Quality indica a qualidade do valor do parâmetro .

Good Cascade – A qualidade do valor é boa e pode ser utilizado para controle em cascata.

Good Non-cascade – A qualidade do valor é boa e não pode ser utilizado para controle em cascata.

Uncertain – A qualidade do valor está abaixo do normal, mas o valor ainda pode ser útil.

Bad – O valor não é útil.

 

Sub-status – O sub-status é um complemento do estado da qualidade e leva a informação para inicializar ou parar um controle em cascata, alarmes e outros . Há diferentes configurações do sub-status para cada qualidade.

 

Limits – Fornece informação se o valor associado está limitado ou não, bem como a direção. Os limites são classificados como: Not Limited, High Limited, Low Limited, Constant.

 

Quando um parâmetro de entrada é “conectado” num parâmetro de saída pela troca de dados cíclicos, a estrutura toda (estado e valor) é recebida via comunicação fieldbus. Se a entrada não é “conectada”, então os estados e os valores podem ser configurados manualmente pelo usuário.

 

O estado tem a seguinte composição: Quality, sub-status e limits:

Figura 1 – Estrutura do byte de status.

 

Os componentes do estado são definidos como se segue:

Quality – A qualidade usada será determinada pela condição de mais alta prioridade:

 

0 = Ruim

 

1 = Incerto

 

2 = Bom (Não-cascata)

 

3 = Bom (Cascata)

 

Sub-status – Os valores do sub-status no status attribute são definidos conforme tabela 1.

 

Limit – As seguintes condições de limites sempre estarão disponíveis no estado.

 

0 = Não limitada

 

1 = Limite Baixo

 

2 = Limite Alto

 

3 = Constante

 

Exemplos:

- 0xC1 (em hexadecimal) é o estado “Good-Cascade Non Specific and Low Limited”

- 0xCF (em hexadecimal) é o estado “Good-Cascade Not invited and Constant”

- 0x4E (em hexadecimal) é o estado “Uncertain Initial Value and High Limited”.

 

EXEMPLO: CONVESÃO DE NÚMERO PARA ENUMERAÇÕES.

 

Há muitas formas para converter o número enumerado à string de estado. Abaixo, são mostradas duas formas:

1) Expressando o número em binário.

Estado do valor hexadecimal = 78 = 0x4E = 01001110 (em binário)

Dividindo este número binário em campos Quality, Sub-Status e Limit:

 

Quality = 01 = 1 = “Uncertain”

Sub-estado = 0011 = 3 = “Valor Inicial”

Limit = 10 = 2 = “Limitado em Alto”

O estado correspondente é “uncertain - initial value - high limited”.

 

2) Usando o valor do estado em formato decimal.

Decimal Value Status = 78

Dividido o número por 64. O quociente será o Quality e armazenado o resto:

Quality = 78 / 64 = 1

Resto = 14

Dividido o resto por 4. O quociente será o Sub-Status e o resto será o limite:

SubStatus = 14 / 4 = 3

Limit = 2

Qualidade Sub-estado Valor
Hexa
Valor
Decimal
Não em
Cascata
Caminho de avanço
da cascata
Caminho de recuo
da cascata
GoodNC 0 = ok (prioridade mais baixa) 0x80 128 x    
GoodNC 9 = requer manuteção 0xA4 164 x    
GoodNC 1 = evento de atualização ativo 0x84 132 x    
GoodNC 2 = alarme de alerta ativo 0x88 136 x    
GoodNC 3 = alarme crítico ativo 0x8c 140 x    
GoodNC 4 = atualização de evento não reconhecido 0x90 144 x    
GoodNC 5 = alarme de alerta não reconhecido 0x94 148 x    
GoodNC 6 = alarme crítico não reconhecido 0x98 152 x    
GoodNC 8 = ínicio de Fail Safe(IFS) 0xa0 160 x    
Uncertain 0 = não especificado 0x40 64 x    
Uncertain 1 = último valor utilizável 0x44 68 x    
Uncertain 2 = substituto 0x48 72 x    
Uncertain 3 = valor inicial 0x4c 76 x    
Uncertain 4 = conversão de sensor sem previsão 0x50 80 x    
Uncertain 5 = vilolada faixa de unidades de engenharia 0x54 84 x    
Uncertain 6 = sub-normal 0x58 88 x    
Uncertain 7 = erro de configuração 0x5c 92 x    
Uncertain 9 = calibrção de sensor 0x64 100 x    
Uncertain 8 = valor simulado 0x60 96 x    
GoodC 0 = ok 0xC0 192   x x
GoodC 1 = reconhece inicialização (IA) 0xC4 196   x  
GoodC 2 = requisita inicialização (IR) 0xC8 200     x
GoodC 3 = não convidado (NI) 0xCC 204     x
GoodC 5 = não selecionado (NS) 0xD0 208   x  
GoodC 6 = Override (LO local) 0xD8 216     x
GoodC 8 = inicida Fail Safe(IFS) 0xE0 224   x  
Bad 0 = não específico 0x00 0 x x x
Bad 1 = erro de configuração 0x04 4 x x x
Bad 2 = não conectado 0x08 8      
Bad 4 = falha do sensor 0x10 16 x x x
Bad 3 = falha do equipamento 0x0C 12 x x x
Bad 5 = nenhuma comunicação com último valor utilizável 0x14 20      
Bad 6 = nenhuma comunicação com o valor utilizável 0x18 24      
Bad 7 = fora de serviço (a mais alta prioridade) 0x1C 28      

 

 

Tabela 1 – Condições de status.


MANIPULAÇÃO EM FAIL SAFE ( FALHA DE SEGURA )

 

O Fail Safe é um estado especial, que permite ao bloco de função atuar quando for detectado uma situação anormal.

 

Uma situação anormal ocorre quando houver uma entrada não usual, por exemplo, sensor com defeito ou perda de comunicação entre os blocos de função por um período maior que o especificado (FSAFE_TIME).

 

Quando a condição que ativou o estado de falha (Fault State) for normalizada, o Fault State é zerado e o bloco volta à operação normal.

 

CONDIÇÕES QUE ATIVAM O FAIL SAFE

 

Quando os Blocos de Função de entrada ou saída detectam uma condição anormal, o bloco entra em modo FAIL_SAFE. Estas situações anormais são detectadas através de diferentes formas.

 

Os blocos de função de entrada, por exemplo, AI e TOT são conectados com um bloco transdutor via canal. Quando a saída do transdutor tem um estado ruim, (por exemplo, sensor avariado) a condição de FAIL_SAFE do bloco é ativada.

 

Os blocos de função de saída, por exemplo: bloco AO recebe os valores de entrada de um dos blocos superiores através da “conexão cíclica.” Estes blocos superiores são blocos de função de controle e, geralmente, vêm de equipamentos de controle. Neste caso, o fail safe é ativado quando uma das seguintes condições é alcançada:

 

• Perda de comunicação de RCAS_IN por um tempo que excede FSAFE_TIME;

• Perda de comunicação de SP durante um tempo que excede FSAFE_TIME;

• O estado IFS na entrada RCAS_IN quando o modo designado é RCas;

• O estado IFS no SP quando o modo designado é Auto.

 

AÇÕES DE FAIL SAFE (FALHA DE SEGURA)

 

As ações que um bloco de entrada ou de saída podem tomar, quando o bloco está em Fail Safe, devem ser selecionadas pelo usuário através do parâmetro FSAFE_TYPE nos blocos AI e AO ou usando o parâmetro de FAIL_TOT no bloco TOT.

 

No parâmetro FSAFE_TYPE as seguintes opções estão disponíveis:

 

• Use FSAFE_VALUE – Neste caso, os blocos AI e AO usam o valor seguro fornecido pelo parâmetro FSAFE_VALUE para o cálculo quando o Fail Safe está ativo. O estado da saída vai para “Uncertain, substitute value”.

 

• Use Last Usable Value – Neste caso, os blocos AI e AO usam o último valor utilizável para o cálculo do algoritmo. O estado será "Uncertain Last Usable Level”. Se ainda não houver um valor satisfatório, use o Valor Inicial na saída. O estado será “Uncertain Initial Value”.

 

• “Use the wrong value” (apenas para o bloco AI) – o AI usa os valores e estados

errados para o cálculo.

 

• Use o ACTUATOR_ACTION (apenas para bloco AO) – O bloco AO entra em posição de segurança baseado em um parâmetro discreto ACTUATOR_ACTION no bloco transdutor.

 

No parâmetro FAIL_TOT (só usado no bloco totalizador) as seguintes opções estão disponíveis:

 

• Hold - Para a totalização no último valor. O estado da saída vai para “Uncertain non-specific”.

 

• Memory - Usa o último valor válido para a totalização. O estado será de “Uncertain Last Usable Value”. Se não houver um estado válido na memória use o valor inicial para a totalização. O estado será “Uncertain, Initial Value”.

 

• Run - A totalização é continuada (Reiniciada). Usa o valor e estado incorreto para a saída.

 

CONCLUSÃO

Vimos através deste artigo a importância do argumento status no Profibus-PA e suas particularidades.

REFERÊNCIAS

•  Manuais Smar Profibus

•  www.smar.com.br



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