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

Introdução

É notório o crescimento do Profibus em nível mundial e principalmente no Brasil. Decidi escrever este artigo, pois tenho visto na prática muita instalação de forma inadequada e que tem refletido na qualidade da rede Profibus. Neste artigo em especial, comentarei sobre os terminadores de rede e sua importância na integridade do sinal de comunicação em níveis dentro dos padrões.

O que é um terminador de rede?

O terminador é uma impedância que se acrescenta na rede Profibus com a função de casar a impedância da rede. Quanto maior for o comprimento da rede, maior poder ser a distorção dos sinais. O terminador elimina erros de comunicação por distorções de sinais. Vale a pena ainda lembrar que se não colocarmos o terminador, o cabeamento 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. Ou 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.

Os terminadores na rede Profibus

Tanto a rede Profibus-DP quanto a rede Profibus-PA exigem os terminadores. É obrigatório o uso dos terminadores de barramento, onde sua ausência causa o desbalanceamento, provocando atraso de propagação, assim como a oscilações ressonantes amortecidas causando transposição dos níveis lógicos (thresholds).Além disso, melhora a margem de ruído estático. No Profibus-DP, os terminadores são ativos, isto é, são alimentados.Veja a figura 1.

Figura 1 – Terminador de barramento Profibus-DP.

Há necessidade da terminação ativa no barramento no começo e no fim de cada segmento, para manter a integridade do sinal de comunicação, ambos terminadores devem ser energizados. Vide figura 2.

Figura 2 – Terminador ativo de barramento Profibus-DP.

No Profibus-PA, deve-se ter terminadores no barramento (resistor de 100 Ohms e um capacitor de 1 uF em série), um no início e outro no final.Não se deve ligar a blindagem ao terminador e sua impedância deve ser 100 Ohms +/-20% entre 7.8 a 39 kHz. Este valor é aproximadamente o valor médio da impedância característica do cabo nas freqüências de trabalho e é escolhido para minimizar as reflexões na linha de transmissão, assim como para converter o sinal em níveis aceitáveis de 750 a 1000 mV.

Os cuidados necessários com os terminadores na rede Profibus-DP

Pelo fato dos terminadores serem ativos, um erro comum que se comete é colocar como escravo DP as estações de trabalho onde em uma queda de energia ou reset do microcomputador, as linhas de alimentação balançam, desbalanceando a rede.

Figura 3 – Forma de onda na RS485, Profibus-DP, quando o terminador é colocado na posição indevida.

Na figura 3, a Terminação ativa na posição incorreta (esquerda) mostra que tanto o nível quanto a forma de onda são degradados. A ativação incorreta do terminador causa descasamento de impedância e reflexões do sinal, uma vez que além do terminador ainda tem cabo com sua impedância. ;

Figura 4 – Forma de onda na RS485, Profibus-DP, quando se tem somente um terminador.

A falta de terminação (figura 4, esquerda) promove o não casamento de impedância e faz com que o cabo Profibus fique susceptível à reflexão de sinal, atuando como uma antena. Na forma de onda à direita, podemos ver a terminação adequada.

Os cuidados necessários com os terminadores na rede Profibus-PA

Vejamos alguns detalhes na rede PA com os terminadores: o 02 terminadores de barramento devem estar conectados na rede Profibus-PA, sendo um na saída do coupler DP/PA e o outro no último equipamento, dependendo da topologia adotada. o Se na distribuição do cabeamento tiver uma caixa de junção no final do tronco principal com vários spurs, o terminador de campo de ser colocado neste ponto, o que facilitará na manutenção quando for necessário remover equipamentos. o Verifique a correta conexão do terminador, lembrando que a falta de terminadores proporcionam a intermitência da comunicação, uma vez que não há casamento de impedância e há aumento da reflexão de sinal. o A falta de um terminador ou sua conexão em ponto incorreto também degrada o sinal uma vez que também ficará parte do cabeamento como antena. o A falta de um terminador pode aumentar em mais de 70% o sinal e um terminador a mais pode atenuar o sinal em até 30%. Na atenuação e intermitência podem gerar falhas de comunicação.

Figura 6 – Forma de onda típica na rede PA e a influência dos terminadores.

Conclusão

Através deste artigo pudemos ver de forma bem simples a importância dos terminadores na rede Profibus-DP e Profibus-PA. Vale a pena lembrar que o sucesso de toda rede de comunicação está intimamente ligada à qualidade das instalações. Como cliente contrate serviços de empresas que conheçam e dominem a tecnologia Profibus e que façam instalações profissionais e de acordo com o padrão Profibus. O seu tempo de comissionamento, startup e seus resultados podem estar comprometidos com a qualidade dos serviços de instalações. Para maiores informações sobre serviços profissionais, consulte a Smar: 0xx16-39463599.

Referências

Manuais Smar Profibus.
www.smar.com.br.
Material de Treinamento em Profibus - César Cassiolato.