Detalhes de cabeamento no Profibus-PA

César Cassiolato, Diretor de Marketing, Qualidade e Assistência Técnica - SMAR Equipamentos Industriais Ltda.

Tipos de Cabo Recomendados

A IEC 61158-2 determina que o meio físico do PROFIBUS PA deve ser um par de fios trançados. As propriedades de um barramento de campo são determinadas pelas condições elétricas do cabo utilizado. Embora a IEC 61158-2 não especifique tecnicamente o cabo, o cabo tipo A é altamente recomendado, a fim de garantir as melhores condições de comunicação e distâncias envolvidas.

A Tabela 1.1 apresenta em detalhes as especificações dos diversos cabos à 25ºC. Vale lembrar que a maioria dos fabricantes de cabos recomenda a temperatura de operação entre -40ºC a +60ºC. É necessário verificar os pontos críticos de temperatura por onde é passado o cabeamento e se o cabo suporta a mesma. A resistência do cabo tipo A de 22Ω/Km é válida a 25ºC. Por exemplo, a resistência do cabo tipo A a 50ºC é 24.58Ω/Km. Isso deve ser levado em conta em países quentes como o Brasil.

Comprimento Total do Cabo e Regras de Distribuição e Instalação

O comprimento total do cabo PROFIBUS-PA deve ser totalizado desde a saída do ponto de conversão DP/PA até o ponto mais distante do segmento, considerando as derivações. Vale lembrar que braços menores que 1m não entram neste total.

O comprimento total do cabeamento é a somatória do tamanho do trunk (barramento principal) mais todos os spurs (derivações maiores que 1m), sendo que com cabo do tipo A, é de no máximo 1900m em áreas não seguras. Em áreas seguras com cabo tipo A, é de no máximo 1000m, considerando que os spurs não podem exceder 30m.

Em termos de instalação e distribuição, é recomendado evitar splice, ou seja, qualquer parte da rede que tenha um meio condutor especificado e um comprimento descontínuo menor que 1m, como por exemplo: remoção de blindagem, troca do diâmetro do fio, conexão a terminais nus, etc. Em redes com comprimento total maior que 400m, a somatória dos comprimentos de todos os splices não deve ultrapassar 2% do comprimento total e ainda, em comprimentos menores do que 400m, não deve exceder 8m.

O comprimento máximo de um segmento PA quando se utiliza cabo de tipos diferentes fica limitado de acordo com a seguinte fórmula:
(L_A/Lmax_A)  +  (L_B/ Lmax_B) +  (L_C/ Lmax_C) +  (L_D/ Lmax_D)     <= 1,

Onde:
LA: Comprimento do cabo A;
LB: Comprimento do cabo ; B
LC: Comprimento do cabo C;
LD: Comprimento do cabo D;
maxLA: Comprimento máximo permitido com o cabo (1900m);
maxLB: Comprimento máximo permitido com o cabo (1200m); B
maxLC: Comprimento máximo permitido com o cabo (400m); C
maxLD: Comprimento máximo permitido com o cabo D(200m).

Com relação aos braços (spurs), é necessário estar atento aos comprimentos dos mesmos. A quantidade de equipamentos PA (deve ser considerado os repetidores quando houver) deve estar de acordo com a Tabela 1.2. Em áreas classificadas o spur máximo é de 30m.

Observação: O limite de capacitância do cabo deve ser considerado desde que o efeito no sinal de um spur seja menor que 300m e se assemelha a um capacitor. Na ausência de dados do fabricante do cabo, um valor de 0.15nF/m pode ser usado para cabos Profibus.

Onde:
Ct: Capacitância total em nF;
LS: Comprimento do spur em m;
Cs: Capacitância do fio por segmento em nF (padrão: 0.15);
Cd: Capacitância do equipamento PA.

A atenuação associada a esta capacitância é 0.035dB/nF. Sendo assim, a atenuação total vale:

Sendo que 14dB é o que permitirá o mínimo de sinal necessário para haver condições de detectá-lo com integridade.
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 1.3. Nunca se deve passar o cabo PROFIBUS PA ao lado de linhas de alta potência, pois a indução é uma fonte de ruído e pode afetar o sinal de comunicação. Além disso, o sinal fieldbus deve ser isolado de fontes de ruídos, como cabos de força, motores e inversores de freqüência.

Recomenda-se colocá-los em guias e calhas separadas. O ideal é utilizar canaletas de alumínio, onde se tem a blindagem eletromagnética externa e interna. As correntes de Foucault são praticamente imunes, devido à boa condutibilidade elétrica do alumínio. Convém lembrar que o cruzamento entre os cabos deve ser feito em ângulo de 90º.

Note que uma condição íntegra de sinais é garantida com técnicas de aterramento adequadas.