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Marco Padovan (Sense)
Diretor Presidente

Leandro Torres (SMAR)
Diretor Vice Presidente Tesoureiro

Robert Gries Drumond (Siemens)
Diretor Vice Presidente Secretário

Adriano Oliveira (SMAR)
Diretor de Marketing

Silas Anchieta
Diretor Executivo

 

JORNALISTA RESPONSÁVEL

Sílvia Bruin Pereira
(MTb 11.0065 / MS 5936)

Os artigos assinados são de exclusiva responsabilidade de seus autores. É vedada a reprodução total ou parcial dos textos e ilustrações desde newsletter, sob pena de sanções legais. São tomados todos os cuidados razoáveis na preparação do conteúdo das matérias e, caso haja enganos em textos ou desenhos, será publicada errata na primeira oportunidade.

 


Associação PROFIBUS
Caixa Postal 11.063-9 - CEP 05422-970
São Paulo, SP. Telefone/Fax: (11) 2849-3202
e-mail: profibus@profibus.org.br
site: www.profibus.org.br.

 

ARTIGO TÉCNICO

Dimensionamento da quantidade de equipamentos em uma rede PROFIBUS-PA

C√©sar Cassiolato, Diretor de Marketing, Qualidade, Assist√™ncia T√©cnica e Instala√ß√Ķes Industriais da SMAR Equipamentos Industriais Ltda. Engenheiro Certificado na Tecnologia PROFIBUS e Instala√ß√Ķes PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de Manchester, Reino Unido.
cesarcass@smar.com.br

 

Introdução
Apesar de muito simples a tecnologia do meio f√≠sico utilizada no PROFIBUS-PA, a chamada H1, de acordo com a IEC61158-2, ainda vemos alguns detalhes em alguns projetos e que em campo poderiam ser evitados diminuindo o tempo de comissionamento e startup e evitando as condi√ß√Ķes de intermit√™ncias e paradas indesejadas durante a opera√ß√£o.

Em outro artigo detalharemos mais o meio f√≠sico. Acompanhe nas pr√≥ximas edi√ß√Ķes.

Sempre que poss√≠vel, consulte a EN50170 e a IEC61158-2 para as regulamenta√ß√Ķes f√≠sicas, assim como as pr√°ticas de seguran√ßa de cada √°rea.

√Č necess√°rio agir com seguran√ßa nas medi√ß√Ķes, evitando contatos com terminais e fia√ß√£o, pois a alta tens√£o pode estar presente e causar choque el√©trico. Lembre-se que cada planta e sistema t√™m seus detalhes de seguran√ßa. Informe-se sobre estes detalhes antes de iniciar o trabalho!

Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados √† seguran√ßa, √© preciso seguir as normas de seguran√ßa e de √°reas classificadas locais aplic√°veis que regulam a instala√ß√£o e opera√ß√£o dos equipamentos. Estas normas variam de √°rea para √°rea e est√£o em constante atualiza√ß√£o. √Č responsabilidade do usu√°rio determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplica√ß√Ķes e garantir que a instala√ß√£o de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas.
Uma instala√ß√£o inadequada ou o uso de um equipamento em aplica√ß√Ķes n√£o recomendadas podem prejudicar a performance de um sistema e consequentemente a do processo, al√©m de representar uma fonte de perigo e acidentes. Devido a isto, recomenda-se utilizar somente profissionais treinados e qualificados para instala√ß√£o, opera√ß√£o e manuten√ß√£o.

 

Arquitetura típica de uma rede PROFIBUS
Observe a figura 1, onde temos uma arquitetura t√≠pica em PROFIBUS. Nela podemos verificar a ampla cobertura de meios f√≠sicos, v√°rias topologias e n√≠veis de aplica√ß√Ķes. Neste artigo iremos comentar alguns detalhes sobre o PROFIBUS-PA.




Figura 1 ‚Äď Arquitetura t√≠pica de uma rede PROFIBUS.

PROFIBUS-PA
O PROFIBUS-PA é a solução PROFIBUS que atende os requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA.

Existem vantagens potenciais da utiliza√ß√£o dessa tecnologia, onde resumidamente destacam-se as vantagens funcionais (transmiss√£o de informa√ß√Ķes confi√°veis, tratamento de status das vari√°veis, sistema de seguran√ßa em caso de falha, equipamentos com capacidades de autodiagnose, rangeabilidade dos equipamentos, alta resolu√ß√£o nas medi√ß√Ķes, integra√ß√£o com controle discreto em alta velocidade, aplica√ß√Ķes em qualquer segmento, etc.). Al√©m dos benef√≠cios econ√īmicos pertinentes √†s instala√ß√Ķes (redu√ß√£o de at√© 40% em alguns casos em rela√ß√£o aos sistemas convencionais), custos de manuten√ß√£o (redu√ß√£o de at√© 25% em alguns casos em rela√ß√£o aos sistemas convencionais), menor tempo de startup, oferece um aumento significativo em funcionalidade e seguran√ßa.

O PROFIBUS-PA permite a medi√ß√£o e controle por uma linha a dois fios simples. Tamb√©m permite alimentar os equipamentos de campo em √°reas intrinsecamente seguras. O PROFIBUS-PA permite a manuten√ß√£o e a conex√£o/desconex√£o de equipamentos at√© mesmo durante a opera√ß√£o sem interferir em outras esta√ß√Ķes em √°reas potencialmente explosivas. O PROFIBUS-PA foi desenvolvido em coopera√ß√£o com os usu√°rios da Ind√ļstria de Controle e Processo (NAMUR), satisfazendo as exig√™ncias especiais dessa √°rea de aplica√ß√£o:

  • O perfil original da aplica√ß√£o para a automa√ß√£o do processo e interoperabilidade dos equipamentos de campo dos diferentes fabricantes.
  • Adi√ß√£o e remo√ß√£o de esta√ß√Ķes de barramentos mesmo em √°reas intrinsecamente seguras sem influ√™ncia para outras esta√ß√Ķes.
  • Uma comunica√ß√£o transparente atrav√©s dos acopladores do segmento entre o barramento de automa√ß√£o do processo PROFIBUS-PA e do barramento de automa√ß√£o industrial PROFIBUS-DP.
  • Alimenta√ß√£o e transmiss√£o de dados sobre o mesmo par de fios baseado na tecnologia IEC 61158-2.
  • Uso em √°reas potencialmente explosivas com blindagem explosiva tipo “intrinsecamente segura” ou “sem seguran√ßa intr√≠nseca”.

Transmiss√£o s√≠ncrona em conformidade √† norma IEC 61158-2, com uma taxa de transmiss√£o definida em 31,25 Kbits/s, veio atender aos requisitos das ind√ļstrias qu√≠micas e petroqu√≠micas. Permite, al√©m de seguran√ßa intr√≠nseca, que os dispositivos de campo sejam energizados pelo pr√≥prio barramento. Assim, o PROFIBUS pode ser utilizado em √°reas classificadas. As op√ß√Ķes e limites do PROFIBUS com tecnologia de transmiss√£o IEC 61158-2 para uso em √°reas potencialmente explosivas s√£o definidas pelo modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept). O modelo FISCO foi desenvolvido pelo instituto alem√£o PTB - Physikalisch Technische Bundesanstalt (Instituto Tecnol√≥gico de F√≠sica) e √© hoje internacionalmente reconhecida como o modelo b√°sico para barramentos em √°reas classificadas.

A transmissão é baseada nos seguintes princípios, e é frequentemente referida como H1:

  • cada segmento possui somente uma fonte de energia, a fonte de alimenta√ß√£o;
  • alimenta√ß√£o n√£o √© fornecida ao barramento enquanto uma esta√ß√£o est√° enviando
  • os dispositivos de campo consomem uma corrente b√°sica constante quando em estado de repouso
  • os dispositivos de campo agem como consumidores passivos de corrente (sink)
  • uma termina√ß√£o passiva de linha √© necess√°ria, em ambos os fins da linha principal do barramento.
  • topologia linear, √°rvore e estrela s√£o permitidas.

No caso da modula√ß√£o, sup√Ķe-se que uma corrente b√°sica de pelo menos 10 mA consumida por cada dispositivo no barramento. Atrav√©s da energiza√ß√£o do barramento, esta corrente alimenta os dispositivos de campo. Os sinais de comunica√ß√£o s√£o ent√£o gerados pelo dispositivo que os envia, por modula√ß√£o de + /- 9 mA, sobre a corrente b√°sica.

Transmiss√£o de Dados

Digital, sincronizado a bit, código Manchester

Taxa de Transmiss√£o

31,25 Kbits/s, modo tens√£o

Segurança de Dados

Pre√Ęmbulo, error-proof start e end limiter

Cabos

Par trançado blindado

Alimentação

Via barramento ou externa (9-32 Vdc)

Classe Proteção à Explosão

Segurança Intrínseca (Eex ia/ib) e invólucro (Eex d/m/p/q)

Topologia

Barramento ou estrela/√°rvore, ou combinadas.

N√ļmero de Esta√ß√Ķes

At√© 32 esta√ß√Ķes por segmento, m√°ximo de 126

Dist√Ęncia M√°xima sem repetidor

1900 m (Cabo tipo A)

Repetidores

Até 4 repetidores

Tabela 1 - Características da IEC 61158-2.

Para se operar uma rede PROFIBUS em área classificada é necessário que todos os componentes utilizados na área classificada sejam aprovados e certificados de acordo com o modelo FISCO e IEC 61158-2 por organismos certificadores autorizados tais como PTB, BVS (Alemanha), CEPEL, UL, FM (EUA). Se todos os componentes utilizados forem certificados e se as regras para seleção da fonte de alimentação, comprimento de cabo e terminadores forem observadas, então nenhum tipo de aprovação adicional do sistema será requerida para o comissionamento da rede PROFIBUS.

FISCO

  • R¬ī:15 ... 150 Ohm/km;
  • L¬ī: 0,4 ... 1 mH/km;
  • C¬ī: 80 ... 200 nF/km.
  • Em termos de termina√ß√£o:

Cabo tipo A: 0,8 mm2 (AWG18)

  • Em termos de termina√ß√£o:
      • R = 90 ... 100 Ohms;
      • C = 0 ... 2.2 ¬ĶF.

O conceito FISCO foi otimizado para que seja permitido um n√ļmero maior de equipamentos de campo, de acordo com o comprimento do barramento, levando-se em conta a varia√ß√£o das caracter√≠sticas do cabo (R', L',C') e terminadores, atendendo categorias e grupos de gases com uma simples avalia√ß√£o da instala√ß√£o envolvendo seguran√ßa intr√≠nseca. Com isto, aumentou-se a capacidade de corrente por segmento e facilitou-se para o usu√°rio a avalia√ß√£o. Al√©m disso, ao adquirir produtos certificados, o usu√°rio n√£o precisa se preocupar mais com c√°lculos, mesmo em substitui√ß√£o em opera√ß√£o.

 



Figura 2 ‚Äď Exemplo de sinal PROFIBUS-PA em modo tens√£o.

 



Figura 3 ‚Äď Exemplo de codifica√ß√£o Manchester.

A transmiss√£o de um equipamento tipicamente fornece 10 mA a 31.25 kbit/s em uma carga equivalente de 50 ő©, criando um sinal de tens√£o modulado de 750 mV a 1.0 V pico a pico. A fonte de alimenta√ß√£o pode fornecer de 9 a 32 Vdc, por√©m em aplica√ß√Ķes seguras (IS) devem-se atender os requisitos das barreiras de seguran√ßa intr√≠nseca.



Figura 4 ‚Äď Modo Tens√£o 31.25 kbit/s.

O comprimento total do cabeamento √© a somat√≥ria do tamanho do trunk (barramento principal) e todos os spurs (deriva√ß√Ķes maiores que 1m), sendo que com o cabo tipo A √© de no m√°ximo 1900 m em √°reas n√£o seguras. Em √°reas seguras √© de no m√°ximo 1000 m com o cabo tipo A e os spurs n√£o devem exceder 30 m.

Topologias no PROFIBUS-PA
Nas figuras 5 e 6 temos as topologias principais do PROFIBUS-PA, embora na pr√°tica haja um misto das duas topologias, barramento e estrela/√°rvore.
 



Figura 5 ‚Äď Topologia em √Ārvore ou Estrela.



Figura 6 ‚Äď Topologia em barramento.

Na figura 7 temos uma solução compacta e de baixo custo da SMAR com um mestre PROFIBUS-DPV1 e 4 canais (DF97) PROFIBUS-PA no mesmo controlador com taxa de até 12 Mbits/s. A SMAR possui o modelo DF95 para 2 canais PROFIBUS-PA.



Figura 7- DF97 - Mestre Profibus DPV1 SMAR com 4 canais PROFIBUS-PA e 1 canal PROFIBUS-DP.

Basicamente, podemos citar os seguintes elementos de uma rede PROFIBUS:

  • Mestres (Masters): s√£o elementos respons√°veis pelo controle do barramento. Eles podem ser de duas classes:
  • Classe 1: respons√°vel pelas opera√ß√Ķes c√≠clicas (leitura/escrita) e controle das malhas abertas e fechadas do sistema de controle/automa√ß√£o (PLC, controladores, CPUs).
  • ¬†Classe 2: respons√°vel pelos acessos ac√≠clicos dos par√Ęmetros e fun√ß√Ķes dos equipamentos PA, esta√ß√£o de engenharia ou esta√ß√£o de opera√ß√£o: ProfibusView, AssetView, Simatic PDM, Pactware, etc.
  • Acopladores DP/PA (Couplers):s√£o dispositivos utilizados para traduzir as caracter√≠sticas f√≠sicas entre o PROFIBUS DP (Rs485) e o PROFIBUS PA (H1:31,25kbits/s).E ainda:
  • ¬†S√£o transparentes para os mestres (n√£o possuem endere√ßo f√≠sico no barramento);
  • ¬†Atendem aplica√ß√Ķes (Ex) e (Non-Ex) definindo e limitando o n√ļmero m√°ximo de equipamentos em cada segmento PROFIBUS PA. O n√ļmero m√°ximo de equipamentos em um segmento depende entre outros fatores, da somat√≥ria das correntes quiescentes e de falhas dos equipamentos (FDE) e dist√Ęncias envolvidas no cabeamento.
  • ¬†Podem ser alimentados at√© 24 Vdc, dependendo do fabricante e da √°rea de classifica√ß√£o.
  • ¬†Podem trabalhar com as seguintes taxas de comunica√ß√£o, dependendo do fabricante: P+F (93.75 kbits/s e SK3:12Mbits/s) e Siemens (45.45 kbits/s).



Tabela 2 ‚Äď Dados dos Couplers DP/PA (para mais detalhes consulte os fabricantes).

 



Tabela 3 ‚Äď Dados dos Couplers DP/PA P+F (para mais detalhes consulte o fabricante).

  • Link devices:S√£o dispositivos utilizados como escravos da rede PROFIBUS DP e mestres da rede PROFIBUS PA. S√£o utilizados para se conseguir altas velocidades, de at√© 12Mbits/s no barramento DP e ainda:
  • Possuem endere√ßo f√≠sico no barramento;
  • Permitem que sejam conectados at√© 5 Couplers DP/PA, mas limitam o n√ļmero de equipamentos em 30 em um barramento “Non-Ex” e 10 em barramento “Ex”.Com isto, aumentam a capacidade de endere√ßamento da rede PROFIBUS DP. Dependendo da quantidade de dados trocados ciclicamente, podem permitir at√© 64 equipamentos.
  • Terminador de barramento na rede PA: consiste de um capacitor de 1¬ĶF e um resistor de 100 ő© conectados em s√©rie entre si e em paralelo ao barramento. Tem as seguintes fun√ß√Ķes:
  • Shunt do sinal de corrente: o sinal de comunica√ß√£o √© transmitido como corrente mas recebido como tens√£o. O terminador faz esta convers√£o.
  • Prote√ß√£o contra reflex√£o do sinal de comunica√ß√£o: deve ser colocado nas duas termina√ß√Ķes do barramento, um no final e outro geralmente no coupler DP/PA.

 

Alguns detalhes em termos de projeto e quantidade de equipamentos por segmento PROFIBUS-PA
Verifique a quantidade de equipamentos (N) por segmento PROFIBUS-PA, lembrando que a mesma √© fun√ß√£o do consumo quiescente de cada equipamento PROFIBUS-PA, as dist√Ęncias envolvidas (resist√™ncia de loop cabo tipo A: 44 ő©/km), do coupler DP/PA e sua corrente drenada, classifica√ß√£o de √°rea (Couplers para √°rea classificada drenam correntes da ordem de 100 mA, tens√£o de sa√≠da 12 V), al√©m da corrente de FDE. A corrente total no segmento deve ser menor do que a drenada pelo coupler.¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†

Onde :

= corrente no segmento PROFIBUS-PA
= somatória das correntes quiescentes de todos os equipamentos no segmento PROFIBUS-PA
= corrente adicional em caso de falha, normalmente     desprezível
= corrente de folga, √ļtil em caso de expans√£o ou troca de fabricante¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†¬†
=  corrente drenada pelo coupler DP/PA

Além disso, deve-se ter pelo menos 9.0 V na borneira do equipamento PROFIBUS-PA mais distante do coupler DP/PA:

> 9.0 V : com isto garante-se a energiza√ß√£o do √ļltimo equipamento PROFIBUS-PA (na pr√°tica costuma-se adotar >= 10.5V garantindo uma folga). Vale ainda lembrar que o sinal de comunica√ß√£o deve ter excurs√£o de 750 a 1000 mV.

Onde:

        =   Tensão de saída do coupler DP/PA
R¬†¬†¬† ¬†¬†=¬†¬†¬† Resist√™ncia de Loop (Cabo tipo A R = 44 ő©/km)
L       =   Comprimento total do barramento PROFIBUS-PA 
   =   Tensão na borneira do equipamento PROFIBUS-PA mais distante do coupler DP/PA

Algumas caixas de jun√ß√Ķes ou protetores de curto para segmento, chamados spur guards podem ser alimentados via barramento PA (H1), sendo assim, dever√° entrar no c√°lculo da somat√≥ria da corrente. Al√©m disso, cada sa√≠da destes spur guards possui um limite permitido de corrente que deve ser respeitado.

 

C√°lculo do n√ļmero de equipamentos em um segmento PROFIBUS-PA non-Ex

Iremos mostrar o c√°lculo em um comprimento m√°ximo de 1900m (para cabo tipo A), considerando os seguintes dados:

      • Tens√£o m√≠nima para um equipamento PROFIBUS-PA operar: 9 Vdc
      • Tens√£o t√≠pica fornecida por um coupler DP/PA Non-Ex: 19 Vdc
      • ¬†Corrente t√≠pica fornecida por um coupler Non-Ex: 400 mA
      • Resist√™ncia de loop do cabo Tipo A (AWG 18) : 44 Ohms/Km (duas vias)
      • Desprezaremos as correntes de FDEEquipamentos PROFIBUS-PA SMAR consomem 12 mA

Tomando como base a lei de Ohm:

V = RxIx(N)
N = V/(IxR), onde:
V  = queda máxima de tensão no cabo garantindo a tensão mínima de      alimentação no equipamento mais distante do coupler DP/PA.
I = corrente de cada equipamento PROFIBUS-PA
R = resistência total
N = n√ļmero de equipamentos

Substituindo os valores:

N = (19-9)/(12x10-3 x 1.9x 44) = 10 equipamentos
Verificando a corrente total com a m√°xima corrente fornecida pelo coupler DP/PA, tem-se:

I = 10 x 12mA = 120mA < 400mA OK

Vamos admitir agora, cabo tipo A e um comprimento de 1400 m:

N = (19-9)/( 12x10-3  x 1.4 x 44) = 13 equipamentos

Verificando a corrente total com a m√°xima corrente fornecida pelo coupler DP/PA, tem-se:

I = 13 x 12mA = 156mA < 400mA OK

 

C√°lculo do comprimento do cabo (tipo A) para 20 equipamentos em um segmento PROFIBUS-PA non-Ex

L = (19-9) x 1000/(20 x 12x10-3  x 44) = 947 m

Verificando a corrente total com a m√°xima corrente fornecida pelo coupler DP/PA, tem-se:
I = 20 x 12mA = 240mA < 400mA OK

 

C√°lculo do n√ļmero de equipamentos em um segmento PROFIBUS-PA Eex ia IIC

Iremos mostrar o c√°lculo em um comprimento m√°ximo de 1000m (cabo tipo A, √°rea Ex), considerando os seguintes dados:

      • Tens√£o m√≠nima para um equipamento PROFIBUS-PA operar: 9 Vdc
      • Tens√£o t√≠pica fornecida por um coupler DP/PA Ex: 12.5 Vdc
      • ¬†Corrente t√≠pica fornecida por um coupler DP/PA Ex: 100 mA
      • Resist√™ncia de loop do cabo Tipo A (AWG 18) : 44 Ohms/Km (duas vias)
      • Desprezaremos as correntes de FDE
      • Equipamentos PROFIBUS-PA SMAR consomem 12 mA

Tomando como base a lei de Ohm:

      • N = V/(IxR), onde:
      • V¬† = queda m√°xima de tens√£o no cabo garantindo a tens√£o m√≠nima de alimenta√ß√£o no equipamento mais distante do coupler DP/PA.
      • I = corrente total do segmento PA
      • R = resist√™ncia total
      • N = n√ļmero de equipamentos¬†

Substituindo os valores:

N = (12.5-9)/( 12x10-3 x 1.0x 44) = 6 equipamentos
Verificando a corrente total com a m√°xima corrente fornecida pelo coupler DP/PA, tem-se:

I = 6 x 12mA = 72mA < 100mA OK

 

C√°lculo do comprimento do cabo (tipo A) para 8 equipamentos em um segmento PROFIBUS-PA Eex ia IIC

Verificando a corrente total com a m√°xima corrente fornecida pelo coupler DP/PA, tem-se:
I = 8 x 12mA = 96mA < 100mA OK

Determinando-se o comprimento:

L = (12.5-9) x1000/(8x12x10-3 x44) = 828.6 m

Note que a quantidade de equipamentos é totalmente dependente da classificação da área, tipo de cabo, corrente e tensão fornecida pelo coupler DP/PA e corrente quiescente total dos equipamentos PA.

√Č comum na pr√°tica considerarmos uma tens√£o de pelo menos 10.5V nos c√°lculos para o equipamento mais distante do coupler DP/PA ( nos exemplos foi considerado 9.0V), garantindo uma integridade dos n√≠veis de sinais. Nos c√°lculos acima para simplific√°-los, n√£o foram inclu√≠das as correntes para uma expans√£o no segmento ( isto √©, acr√©scimo de mais equipamentos)¬† ou mesmo no caso de uma troca de equipamentos que consomem mais. Na pr√°tica recomendamos sempre estar atento a estes detalhes.

 

Comprimento Total do Cabo PROFIBUS-PA
O comprimento total do cabo PROFIBUS-PA deve ser totalizado desde a sa√≠da do ponto de convers√£o DP/PA at√© o ponto mais distante do segmento, considerando as deriva√ß√Ķes. Vale lembrar que bra√ßos menores que 1 m n√£o entram neste total. O comprimento total do cabeamento √© a somat√≥ria do tamanho do trunk (barramento principal) mais todos os spurs (deriva√ß√Ķes maiores que 1 m), sendo que, com cabo do tipo A, o m√°ximo comprimento em √°reas n√£o-classificadas √© de 1900 m sem repetidores. Em √°reas classificadas √© de 1000 m, com spur m√°ximo de 30 m.

√Č recomend√°vel evitar splice na instala√ß√£o e distribui√ß√£o. Os splices s√£o quaisquer partes da rede que tenha uma altera√ß√£o de imped√Ęncia, que pode ser causada, por exemplo, por altera√ß√£o do tipo de cabo, descontinuidade do shield, esmagamento ou dobra muito acentuada no cabo etc. Em redes com comprimento total maior que 400 m, a somat√≥ria dos comprimentos de todos os splices n√£o deve ultrapassar 2% do comprimento total e ainda, em comprimentos menores do que 400 m, n√£o devem exceder 8 m.
O comprimento máximo de um segmento PROFIBUS-PA quando se utiliza cabo de tipos diferentes fica limitado de acordo com a seguinte fórmula:

Onde:

  • LA: Comprimento do cabo A;
  • LB: Comprimento do cabo B;
  • LC: Comprimento do cabo C;
  • LD: Comprimento do cabo D;
  • LA max: Comprimento m√°ximo permitido com o cabo A (1900 m);
  • LB max: Comprimento m√°ximo permitido com o cabo B (1200 m);
  • LC max: Comprimento m√°ximo permitido com o cabo C (400 m);
  • LD max: Comprimento m√°ximo permitido com o cabo D (200 m).

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 4. Em áreas classificadas o spur máximo é de 30 m.

Total de Equipamentos PA por Segmento coupler DP/PA

Comprimento do Spur (m) com
01 Equipamento

Comprimento do Spur (m) com
02 Equipamento

Comprimento do Spur (m) com
03 Equipamento

Comprimento do Spur (m) com
04 Equipamento

Comprimento Considerando a Quantidade M√°xima de Spurs (m)

1-12

120

90

60

30

12 x 120 =1440

13-14

90

60

30

1

14 x 90 = 1260

15-18

60

30

1

1

18 x 60 = 1080

19-24

30

1

1

1

24 x 30 = 720

25-32

1

1

1

1

1 x 32 = 32

Tabela 4 - Spur x N√ļmero de Equipamentos PROFIBUS-PA.

Observa√ß√£o: O limite de capacit√Ęncia 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 aus√™ncia de dados do fabricante do cabo, um valor de 0.15 nF/m pode ser usado para cabos PROFIBUS.

Onde:

CT: Capacit√Ęncia total em nF;
LS: Comprimento do spur em m;
Cs: Capacit√Ęncia do fio por segmento em nF (padr√£o: 0.15);
Cd: Capacit√Ęncia do equipamento PA.

A atenua√ß√£o associada a esta capacit√Ęncia √© 0.035 dB/nF. Sendo assim, a  atenua√ß√£o total vale:

Sendo que 14 dB √© o que permitir√° o m√≠nimo de sinal necess√°rio para haver condi√ß√Ķes de detect√°-lo com integridade.
Veja na figura 9 um exemplo de c√°lculo do comprimento total de um segmento PROFIBUS-PA.

 



Figura 8 ‚Äď Exemplo de c√°lculo do comprimento total na rede PROFIBUS-PA.

 

Conclus√£o

Vimos neste artigo vários detalhes da rede PROFIBUS-PA em termos de meio físico, dimensionamento e instalação que contribuem fundamentalmente como um todo para o sucesso de um sistema de controle e automação PROFIBUS.

Este artigo n√£o substitui os padr√Ķes IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias t√©cnicos do PROFIBUS. Em caso de discrep√Ęncia ou d√ļvida, os padr√Ķes IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias t√©cnicos e manuais de fabricantes prevalecem. Sempre que poss√≠vel, consulte a EN50170 para as regulamenta√ß√Ķes f√≠sicas, assim como as pr√°ticas de seguran√ßa de cada √°rea.

Para mais informação sobre a tecnologia PROFIBUS, veja: http://www.smar.com/brasil2/PROFIBUS.asp

Para informa√ß√Ķes sobre certifica√ß√£o de redes Profibus e AS-i, consulte: http://www.smar.com/brasil2/especialistas_profibus.asp

Para detalhes de um sistema de automação verdadeiramente aberto baseado em redes, consulte: www.system302.com.br

Para artigos Profibus consulte: http://www.smar.com/brasil2/artigostecnicos/

 

Referências

  • Manuais SMAR PROFIBUS
  • www.smar.com.br
  • Material de Treinamento e artigos t√©cnicos PROFIBUS - C√©sar Cassiolato
  • Especifica√ß√Ķes t√©cnicas e Guias de Instala√ß√Ķes PROFIBUS.
  • “Dimensionamento da quantidade de equipamentos em uma rede Profibus-PA”, C√©sar Cassiolato, Mecatr√īnica Atual - Edi√ß√£o 48, 2010.

 


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