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Profibus pa

O documento descreve como implementar uma malha de controle usando a tecnologia Profibus, incluindo os objetivos do treinamento, as vantagens do Profibus-PA, e os elementos e cálculos necessários para projetar uma rede Profibus-PA, como mestres, escravos, couplers e links.

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Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira COMO IMPLEMENTAR UMA MALHA DE CONTROLE COM A TECNOLOGIA PROFIBUS DP/PA CONSULTOR TÉCNICO TEIXEIRA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira CURRÍCULO RESUMIDO Técnico em Instrumentação formado pela Escola SENAI Santos; Técnico em Eletrônica formado pela Escola Piratininga na cidade de Santos; Tecnólogo em Processamento de Dados formado pela UNESP - FATEC / BS na cidade de Santos. Diversos treinamentos na área de automação. Trabalhou na Goiasfértil em Catalão - GO; COSIPA em Cubatão - SP; SENAI Santos no Curso Técnico de Instrumentação; SENAI Curitiba na Unidade Móvel em parceria SENAI - SMAR. Também é professor nos cursos de especialização do CEFET – Curitiba, CEFET - Ponta Grossa, CEFET – Cornélio Procópio e da ISA Distrito 4 Seções: Curitiba, S.Paulo e Uberaba. Atualmente é Diretor da T4M empresa de Consultoria e Treinamentos na área de Instrumentação e Controle de Processos, onde presta serviços para as seguintes empresas: Petrobrás Six e Repar, Yokogawa, Smar, Alunorte, Fluke, ABB, P+F, SENAI - Santos entre outras.
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira 1- OBJETIVOS DO TREINAMENTO Capacitar os participantes do treinamento a possuir as noções básicas de parametrização, operação e manutenção dos instrumentos com tecnologia digital utilizando o protocolo PROFIBUS DP/PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira  Melhoria e aumento da funcionalidade segurança do sistema  A redução de hardware diminui as fontes de erros.  Facilita e agiliza a manutenção.  Tempos de paradas mais curtos.  Mecanismo de Fail Safe e tratamento de status entre os blocos funcionais  Tempos de cíclo muito curtos.  Maior número de fabricantes de equipamentos  Maior número de opções para o cliente.  Maior número de aplicações nas industrias.  Maior concorrência e menor custo dos equipamentos.  Interoperabilidade e intercambiabilidade entre fabricantes. Vantagens PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Arquitetura mais enxuta que os SDCDs Fonte de Alimentação Cartão de Controle Cartões de Entrada Cartões de Saída Fusíveis Painel de Rearranjo Terminais SDCD PROFIBUS PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira CONFIGURAÇÃO DOS INTRUMENTOS PROFIBUS PA PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira É um protocolo de comunicação dedicado à Automação de Processos e otimizado para equipamentos de campo. • Transmissores, Válvulas, Atuadores, Conversores, etc. • Interligados e alimentados via barramento fieldbus. • Cada equipamento de campo possui um endereço físico e único no barramento. • Possibilidades de uso em áreas classificadas (Intrinsecamente Seguro). PROFIBUS PA Process Automation
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • A camada física está de acordo com o padrão IEC 61158- 2, variante H1 Características • Baude rate: 31.25 kbit/s PROFIBUS PA • Sinal de comunicação: codificação Manchester com a modulação de corrente
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Código Manchester Start Delimiter Serial Data End Delimiter Bit time 1 1 1 1 1 1 1 1 11０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０N+ N+ N+ N+ N-N-N-N-1 (T=32μs) Hi -T/2 T/2 Lo t -T/2 T/2 t Hi “1” “N+” Hi -T/2 T/2 Lo t -T/2 T/2 t Lo “0” “N-” Manchester Bi-phase L Encoding V 9 to 32V bias 0.75 to 1.0 V t mA 15 to 20 mA tReceiving Transmitting Fieldbus Device (Current) Preamble Características PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Forma de Onda Fieldbus Características PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Sinal Bom Características PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Ruído Entrando pelo Shield Características PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Mestres Elementos da Rede PROFIBUS PA • Classe 1: responsável pelas operações cíclicas (leitura/escrita) e controle das malhas abertas e fechadas do sistema de controle/automação (PLC). • Classe 2: responsável pelos acessos acíclicos dos parâmetros e funções dos equipamentos PA (estação de engenharia ou estação de operação: PDM). Obs: - os mestres trabalham com o meio físico RS485 (até 12 Mbits/s quando se tem os link devices SK2 da P+F.) - os equipamentos de campo são somente escravos. Possui dois tipos de mestres:
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers • São dispositivos utilizados para traduzir as características físicas entre o PROFIBUS DP (RS485) e o PROFIBUS PA (H1:31,25kbits/s) • São transparentes para os mestres (não possuem endereço) • Atendem aplicações seguras (Ex) e (Non-Ex), definindo e limitando o número máximo de equipamentos em cada segmento PA. O número máximo de instrumentos depende da somatória das correntes dos instrumentos no segmento e distâncias envolvidas no cabeamento. • São alimentados com 24 Vdc. • Couplers P+F (93.75 kbits/s SK2:12Mbits/s) e Siemens(45.45 kbits/s). Elementos da Rede PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers Elementos da Rede PROFIBUS PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers: PLC PROFIBUS DP DP/PA COUPLER PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP 45.45 kbit/s ou 93.75 kbit/s SK2 12Mbit/s Mestre
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PLC PROFIBUS DP DP/PA COUPLE RPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP 45.45 kbit/s ou 93.75 kbit/s Mestre Endereçamento do Sistema PROFIBUS com Coupler 4 32 1 PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Links • São dispositivos utilizados como escravos da rede PROFIBUS DP (RS485) e mestre da rede PROFIBUS PA (H1:31,25kbits/s). • Permitem taxas de até 12Mbits/s no barramento DP. • Permitem que sejam aclopados até 5 link couplers, mas limitam o número de equipamentos em 30 em um barramento “Non-Ex” e 10 em barramento “Ex”. Elementos da Rede PROFIBUS PA • Possuem endereço físico no barramento. • IM157 - Siemens
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link Device: IM157
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link PLC PROFIBUS DP COUPLERPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP até 12 Mbit/s DP/PA LINK Mestres Max. 5 DP/PA Couplers por link IM157 Max. 10 equipamentos por link IM157 - Ex Max. 30 equipamentos por link IM157 - Non-Ex
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Endereçamento do Sistema PROFIBUS com Link PLC PROFIBUS DP COUPLE R PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP até 12 Mbit/s DP/PA LINK Max. 30 equipamentos por link IM157 - Non-Ex Max. 10 equipamentos por link IM157 - Ex Mestres Max. 5 DP/PA Couplers por link IM157 2 32 1 2 3 11 PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Terminadores • Shunt do sinal de corrente: o sinal de comunicação é transmitido como corrente mas recebido como tensão. O terminador faz esta conversão.Um sinal de 750 a 1200 mV estará presente na rede de comunicação. • Proteção contra reflexão do sinal de comunicação: deve ser colocado nas duas terminações do barramento, um no final e outro geralmente no coupler. Elementos da Rede PROFIBUS PA • Terminador : um resistor de 100 Ohms em série com um capacitor de 1 uF.
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA non-Ex PROFIBUS - PA • Tensão mínima para um equipamento fieldbus operar: 9Vdc • Tensão típica fornecida por um coupler Siemens Non-Ex: 19Vdc • Resistência de loop do cabo (AWG 18) : 44 Ohms por Km • Tensão típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 22 Vdc • Corrente típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 380mA • Corrente típica fornecida por um Siemens Non-Ex: 400mA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA non-Ex • Para o cabo tipo A o máximo comprimento é 1900 m • Equipamentos Smar consomem 12 mA N = (19-9)/(12x10x1.9x44) = 10 equipamentos -3 • Para o cabo tipo A e um comprimento de 1400 m: N = (19-9)/(12x10x1.4x44) = 13 equipamentos -3 I = 13 x 12mA = 156mA < 400mA I = 10 x 12mA = 120mA < 400mA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do comprimento do cabo(tipo A) para 20 equipamentos em um segmento PA non-Ex L = (19-9) x1000/(20x12x10x44) = 947 m -3 I = 20 x 12mA = 240mA < 400mA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC PROFIBUS - PA • Tensão mínima para um equipamento fieldbus operar: 9Vdc • Tensão típica fornecida por um coupler Siemens Ex: 12.5 Vdc • Resistência de loop do cabo Tipo A (AWG 18) : 44 Ohms por Km • Tensão típica fornecida por um coupler P+F Ex: 12.6 Vdc • Corrente típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 110mA • Corrente típica fornecida por um Siemens Non-Ex: 100mA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC • Para o cabo tipo A o máximo comprimento é 1000 m • Equipamentos Smar consomem 12 mA N = (12.5-9)/(12x10x1.0x44) = 6 equipamentos -3 I = 6 x 12mA = 72mA < 100mA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do comprimento do cabo (tipo A) para 8 equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC L = (12.5-9) x1000/(8x12x10x44) = 828.6 m -3 I = 8 x 12mA = 96mA < 100mA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira O que devemos ter em uma rede PROFIBUS-PA ? • Interface para alojamento em microcomputador,PROFIBUS-DP Mestre Classe 2 (CP5611, CP5511) PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira O que devemos ter em uma rede PROFIBUS-PA ? • Módulo configurador PROFIBUS-PA (Simatic PDM) ou Pactware (FDT/DTM) • Coupler ou Link + Coupler • Controlador Lógico Programável Mestre Classe 1 •Terminadores •Instrumentos PROFIBUS-PA PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • GSD (device master data) file: arquivo txt com detalhes de revisão de hardware e software, bus timing do equipamento PA e informações sobre troca de dados cíclicos. Deve ser um para cada tipo equipamento.Serve para trocar dados com o CLP. Integração em Sistemas PROFIBUS • EDD (Electronic Device Description) para o Simatic PDM : arquivo ddl com a descrição de todos os parâmetros de todos os blocos funcionais e métodos (calibração) e menus operacionais. PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • DTM (Device Tool Manager ) driver de comunicação com recursos gráficos diretamente instalados no computador: Pactware, FieldCare, FieldMate etc Integração em Sistemas PROFIBUS PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira EDD ou DTM e GSD Files permitem a operação de dispositivos de diferentes fabricantes usados em um mesmo sistema. PLC PROFIBUS DP DP/PA LINK COUPLER Device Descriptions e GSD Files Fabricante T Fabricante A Fabricante Z PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS PA 31.25 kbit/s PROFIBUS PA Field device MIS / ERP Ethernet Controller S7-400 Industrial Ethernet PROFIBUS DP max 12 Mbit/s Standard Interfaces Fast speed Level Low speed Level PLC Remote I/O Drives DP/PA Link Automação Abrangente PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira DP/PA-Link Distributed I/O 4-20 mA / HART I/O module 4-20 mA / HART Field device MIS / ERP Controller S7-400 Industrial Ethernet Operaterstation SIMATIC PDM : - Profibus PA - HART PROFIBUS PA PROFIBUS PA Field device PROFIBUS DP PC S7 Eng ine eri ng PDM Standard Interfaces Asset Management PLC LD301 FI303IF303 4-20 mA LD301 TT301 FY301 LD303FY303 Automação Abrangente PROFIBUS - PA
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira BLOCOS FUNCIONAIS
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Características Gerais dos Blocos Funcionais •Target Mode: Este é o modo solicitado pelo operador •Mode Block: Este parâmetro é calculado pelo algoritmo do bloco baseado nas entradas e no modo Target. •Existem três tipos de Mode Block :Actual, Normal e Permitted •Os modos existentes do Mode Block são: O/S , MAN, AUTO Mode Block
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Alarmes •O Alarme é sinalizado no status de saída do bloco. (Ex.:”Good NonCas, Active Block Alarm, High Limited” (por exemplo quando o HI_LIM foi excedido) Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Status - GOOD : Indica que a variável de processo está boa e é confiável Características Gerais dos Blocos Funcionais - UNCERTAIN : Indica que a variável de processo é incerta, por exemplo, valor está fora da faixa de trabalho do sensor - BAD : Indica que a variável de processo é ruim, por exemplo, falha na comunicação
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe ( Falha Segura ) • Condição de segurança que o bloco entra quando o algorítmo detecta uma situação de falha. (Após a falha ser normalizada, o bloco volta para o procedimento normal). • A situação de falha são detectadas de diferentes formas em blocos de entradas e blocos de saída. • Tanto Blocos de entrada como blocos de saída tem tratamento de “FailSafe”. Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe • Blocos de entrada: A situação de falha ocorre quando o transducer envia um status “Bad”. (Por exemplo, “bad sensor”) • Blocos de Saída: A situação de falha pode ocorrer devido: •Perda de comunicação com o SP por um tempo maior que FSAFE_TIME • Status “Good (NC) IFS” na entrada SP quando o target mode é AUTO. Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe •Usar um valor de preset (FSAFE_VALUE). Status = “Uncertain Substitute value” •Usar o ultimo valor válido (LUV). Status= “ Uncertain LUV”ou “Uncertain Initial Value” • Usar o valor ruim(AI), ou usar o valor determinado pelo parâmetro ACTUATOR_ACTION do Trd (AO). • As ações a serem tomadas em condição de Fail Safe são determinadas pelo parâmetro FSAFE_TYPE (no AI e AO), e podem ser: • No totalizador as ações são determinadas por FAIL_TOT, e podem ser: • Hold (parar de totalizar) • Memory(totalize com o último valor bom) • Run (totalize com o valor ruim) Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira AI PID AO Falha de Sensor Bad – Falha de Sensor IFS – Iniciar Falha Segura Boa Cascata IFS Iniciar Falha Segura Boa Cascata FSA Falha Segura Ativa Fail Safe Value: 50% Fail Safe Time: 3 s Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
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Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Blocos Funcionais do Profibus PA • Bloco Físico (RES) • Bloco Transdutor • Entrada Analógica (AI) • Totalizador (TOT) • Saída Analógica (AO) Características Gerais dos Blocos Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Funcionais
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Físico • Parâmetros informativos tais como: Software_Rev Hardware_Rev Device_ID Serial_Num e outros • Factory Reset Factory Init Power Up Bus_Address
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Físico
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Transdutor (Transducer) • Parâmetros ajustáveis tais como: Variável a ser medida Linearização ou não Valor inferior e superior do range Unidade de trabalho Escalonamento Calibração de 0% e 100%
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Transdutor
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Entrada Analógica ENABLE SIMULATE VALUE AND STATUS ON OFF From Transducer VALUE STATUS Operator VALUE FB ALGORITHM MODE AND STATUS HANDLING STATUS OUT OUT MAN AUTO OOS FILTER OUT VALUE STATUS VALUE PV SCALE OUT SCALEFAIL SAFE ACTIVE FSAFE VALUE FSAFE TYPE PV FTIME LIMITATION ALARMS
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Entrada Analógica
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Totalizador STATUS AND VALUE HANDLING CHANNEL MODE_TOT FAIL_TOT INTEGRATION ALGORITHM SET_TOT UNIT_TOT RESET PRESET t LIMITATION ALARM OUT VALUE AND STATUS Flow VOLUME
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Totalizador
Como Implementar uma Malha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Saída Analógico SP Selector SP MODE BLOCK Operator VALUE FB ALGORITHM MODE AND STATUS HANDLING STATUS OUT OUT MAN LO AUTO RCAS OOS OUT VALUE STATUS PV SCALE OUT SCALE FAIL SAFE ACTIVE FSAFE VALUE FSAFE TYPE RCAS_IN SP INCREASE TO CLOSE RCAS_OUT DIAGNOSIS CKECKBACK SIMULATE Operator OUT SCALE PV SCALE INCREASE TO CLOSE READBACK CKECK VALVE POSITION POS_D READBACK - TRANSDUCER
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Profibus pa

  • 1.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira COMO IMPLEMENTAR UMA MALHA DE CONTROLE COM A TECNOLOGIA PROFIBUS DP/PA CONSULTOR TÉCNICO TEIXEIRA
  • 2.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira CURRÍCULO RESUMIDO Técnico em Instrumentação formado pela Escola SENAI Santos; Técnico em Eletrônica formado pela Escola Piratininga na cidade de Santos; Tecnólogo em Processamento de Dados formado pela UNESP - FATEC / BS na cidade de Santos. Diversos treinamentos na área de automação. Trabalhou na Goiasfértil em Catalão - GO; COSIPA em Cubatão - SP; SENAI Santos no Curso Técnico de Instrumentação; SENAI Curitiba na Unidade Móvel em parceria SENAI - SMAR. Também é professor nos cursos de especialização do CEFET – Curitiba, CEFET - Ponta Grossa, CEFET – Cornélio Procópio e da ISA Distrito 4 Seções: Curitiba, S.Paulo e Uberaba. Atualmente é Diretor da T4M empresa de Consultoria e Treinamentos na área de Instrumentação e Controle de Processos, onde presta serviços para as seguintes empresas: Petrobrás Six e Repar, Yokogawa, Smar, Alunorte, Fluke, ABB, P+F, SENAI - Santos entre outras.
  • 3.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira 1- OBJETIVOS DO TREINAMENTO Capacitar os participantes do treinamento a possuir as noções básicas de parametrização, operação e manutenção dos instrumentos com tecnologia digital utilizando o protocolo PROFIBUS DP/PA
  • 4.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira  Melhoria e aumento da funcionalidade segurança do sistema  A redução de hardware diminui as fontes de erros.  Facilita e agiliza a manutenção.  Tempos de paradas mais curtos.  Mecanismo de Fail Safe e tratamento de status entre os blocos funcionais  Tempos de cíclo muito curtos.  Maior número de fabricantes de equipamentos  Maior número de opções para o cliente.  Maior número de aplicações nas industrias.  Maior concorrência e menor custo dos equipamentos.  Interoperabilidade e intercambiabilidade entre fabricantes. Vantagens PROFIBUS - PA
  • 5.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Arquitetura mais enxuta que os SDCDs Fonte de Alimentação Cartão de Controle Cartões de Entrada Cartões de Saída Fusíveis Painel de Rearranjo Terminais SDCD PROFIBUS PROFIBUS - PA
  • 6.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira CONFIGURAÇÃO DOS INTRUMENTOS PROFIBUS PA PROFIBUS PA
  • 7.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira É um protocolo de comunicação dedicado à Automação de Processos e otimizado para equipamentos de campo. • Transmissores, Válvulas, Atuadores, Conversores, etc. • Interligados e alimentados via barramento fieldbus. • Cada equipamento de campo possui um endereço físico e único no barramento. • Possibilidades de uso em áreas classificadas (Intrinsecamente Seguro). PROFIBUS PA Process Automation
  • 8.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • A camada física está de acordo com o padrão IEC 61158- 2, variante H1 Características • Baude rate: 31.25 kbit/s PROFIBUS PA • Sinal de comunicação: codificação Manchester com a modulação de corrente
  • 9.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Código Manchester Start Delimiter Serial Data End Delimiter Bit time 1 1 1 1 1 1 1 1 11０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０N+ N+ N+ N+ N-N-N-N-1 (T=32μs) Hi -T/2 T/2 Lo t -T/2 T/2 t Hi “1” “N+” Hi -T/2 T/2 Lo t -T/2 T/2 t Lo “0” “N-” Manchester Bi-phase L Encoding V 9 to 32V bias 0.75 to 1.0 V t mA 15 to 20 mA tReceiving Transmitting Fieldbus Device (Current) Preamble Características PROFIBUS PA
  • 10.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Forma de Onda Fieldbus Características PROFIBUS PA
  • 11.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Sinal Bom Características PROFIBUS PA
  • 12.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Ruído Entrando pelo Shield Características PROFIBUS PA
  • 13.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Mestres Elementos da Rede PROFIBUS PA • Classe 1: responsável pelas operações cíclicas (leitura/escrita) e controle das malhas abertas e fechadas do sistema de controle/automação (PLC). • Classe 2: responsável pelos acessos acíclicos dos parâmetros e funções dos equipamentos PA (estação de engenharia ou estação de operação: PDM). Obs: - os mestres trabalham com o meio físico RS485 (até 12 Mbits/s quando se tem os link devices SK2 da P+F.) - os equipamentos de campo são somente escravos. Possui dois tipos de mestres:
  • 14.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers • São dispositivos utilizados para traduzir as características físicas entre o PROFIBUS DP (RS485) e o PROFIBUS PA (H1:31,25kbits/s) • São transparentes para os mestres (não possuem endereço) • Atendem aplicações seguras (Ex) e (Non-Ex), definindo e limitando o número máximo de equipamentos em cada segmento PA. O número máximo de instrumentos depende da somatória das correntes dos instrumentos no segmento e distâncias envolvidas no cabeamento. • São alimentados com 24 Vdc. • Couplers P+F (93.75 kbits/s SK2:12Mbits/s) e Siemens(45.45 kbits/s). Elementos da Rede PROFIBUS PA
  • 15.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers Elementos da Rede PROFIBUS PA
  • 16.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Couplers: PLC PROFIBUS DP DP/PA COUPLER PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP 45.45 kbit/s ou 93.75 kbit/s SK2 12Mbit/s Mestre
  • 17.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PLC PROFIBUS DP DP/PA COUPLE RPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP 45.45 kbit/s ou 93.75 kbit/s Mestre Endereçamento do Sistema PROFIBUS com Coupler 4 32 1 PROFIBUS - PA
  • 18.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Links • São dispositivos utilizados como escravos da rede PROFIBUS DP (RS485) e mestre da rede PROFIBUS PA (H1:31,25kbits/s). • Permitem taxas de até 12Mbits/s no barramento DP. • Permitem que sejam aclopados até 5 link couplers, mas limitam o número de equipamentos em 30 em um barramento “Non-Ex” e 10 em barramento “Ex”. Elementos da Rede PROFIBUS PA • Possuem endereço físico no barramento. • IM157 - Siemens
  • 19.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link Device: IM157
  • 20.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link PLC PROFIBUS DP COUPLERPROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP até 12 Mbit/s DP/PA LINK Mestres Max. 5 DP/PA Couplers por link IM157 Max. 10 equipamentos por link IM157 - Ex Max. 30 equipamentos por link IM157 - Non-Ex
  • 21.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Endereçamento do Sistema PROFIBUS com Link PLC PROFIBUS DP COUPLE R PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s Escravos 24V 24V PROFIBUS-DP até 12 Mbit/s DP/PA LINK Max. 30 equipamentos por link IM157 - Non-Ex Max. 10 equipamentos por link IM157 - Ex Mestres Max. 5 DP/PA Couplers por link IM157 2 32 1 2 3 11 PROFIBUS - PA
  • 22.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Terminadores • Shunt do sinal de corrente: o sinal de comunicação é transmitido como corrente mas recebido como tensão. O terminador faz esta conversão.Um sinal de 750 a 1200 mV estará presente na rede de comunicação. • Proteção contra reflexão do sinal de comunicação: deve ser colocado nas duas terminações do barramento, um no final e outro geralmente no coupler. Elementos da Rede PROFIBUS PA • Terminador : um resistor de 100 Ohms em série com um capacitor de 1 uF.
  • 23.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA non-Ex PROFIBUS - PA • Tensão mínima para um equipamento fieldbus operar: 9Vdc • Tensão típica fornecida por um coupler Siemens Non-Ex: 19Vdc • Resistência de loop do cabo (AWG 18) : 44 Ohms por Km • Tensão típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 22 Vdc • Corrente típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 380mA • Corrente típica fornecida por um Siemens Non-Ex: 400mA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total
  • 24.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA non-Ex • Para o cabo tipo A o máximo comprimento é 1900 m • Equipamentos Smar consomem 12 mA N = (19-9)/(12x10x1.9x44) = 10 equipamentos -3 • Para o cabo tipo A e um comprimento de 1400 m: N = (19-9)/(12x10x1.4x44) = 13 equipamentos -3 I = 13 x 12mA = 156mA < 400mA I = 10 x 12mA = 120mA < 400mA
  • 25.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do comprimento do cabo(tipo A) para 20 equipamentos em um segmento PA non-Ex L = (19-9) x1000/(20x12x10x44) = 947 m -3 I = 20 x 12mA = 240mA < 400mA
  • 26.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC PROFIBUS - PA • Tensão mínima para um equipamento fieldbus operar: 9Vdc • Tensão típica fornecida por um coupler Siemens Ex: 12.5 Vdc • Resistência de loop do cabo Tipo A (AWG 18) : 44 Ohms por Km • Tensão típica fornecida por um coupler P+F Ex: 12.6 Vdc • Corrente típica fornecida por um coupler P+F Non-Ex: 110mA • Corrente típica fornecida por um Siemens Non-Ex: 100mA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total
  • 27.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do número de equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC • Para o cabo tipo A o máximo comprimento é 1000 m • Equipamentos Smar consomem 12 mA N = (12.5-9)/(12x10x1.0x44) = 6 equipamentos -3 I = 6 x 12mA = 72mA < 100mA
  • 28.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS - PA N = V/(IxR) I = corrente total do segmento PA R = resistência total Cálculo do comprimento do cabo (tipo A) para 8 equipamentos em um segmento PA Ex ia IIC L = (12.5-9) x1000/(8x12x10x44) = 828.6 m -3 I = 8 x 12mA = 96mA < 100mA
  • 29.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira O que devemos ter em uma rede PROFIBUS-PA ? • Interface para alojamento em microcomputador,PROFIBUS-DP Mestre Classe 2 (CP5611, CP5511) PROFIBUS - PA
  • 30.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira O que devemos ter em uma rede PROFIBUS-PA ? • Módulo configurador PROFIBUS-PA (Simatic PDM) ou Pactware (FDT/DTM) • Coupler ou Link + Coupler • Controlador Lógico Programável Mestre Classe 1 •Terminadores •Instrumentos PROFIBUS-PA PROFIBUS - PA
  • 31.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • GSD (device master data) file: arquivo txt com detalhes de revisão de hardware e software, bus timing do equipamento PA e informações sobre troca de dados cíclicos. Deve ser um para cada tipo equipamento.Serve para trocar dados com o CLP. Integração em Sistemas PROFIBUS • EDD (Electronic Device Description) para o Simatic PDM : arquivo ddl com a descrição de todos os parâmetros de todos os blocos funcionais e métodos (calibração) e menus operacionais. PROFIBUS - PA
  • 32.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira • DTM (Device Tool Manager ) driver de comunicação com recursos gráficos diretamente instalados no computador: Pactware, FieldCare, FieldMate etc Integração em Sistemas PROFIBUS PROFIBUS - PA
  • 33.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira EDD ou DTM e GSD Files permitem a operação de dispositivos de diferentes fabricantes usados em um mesmo sistema. PLC PROFIBUS DP DP/PA LINK COUPLER Device Descriptions e GSD Files Fabricante T Fabricante A Fabricante Z PROFIBUS - PA
  • 34.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira PROFIBUS PA 31.25 kbit/s PROFIBUS PA Field device MIS / ERP Ethernet Controller S7-400 Industrial Ethernet PROFIBUS DP max 12 Mbit/s Standard Interfaces Fast speed Level Low speed Level PLC Remote I/O Drives DP/PA Link Automação Abrangente PROFIBUS - PA
  • 35.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira DP/PA-Link Distributed I/O 4-20 mA / HART I/O module 4-20 mA / HART Field device MIS / ERP Controller S7-400 Industrial Ethernet Operaterstation SIMATIC PDM : - Profibus PA - HART PROFIBUS PA PROFIBUS PA Field device PROFIBUS DP PC S7 Eng ine eri ng PDM Standard Interfaces Asset Management PLC LD301 FI303IF303 4-20 mA LD301 TT301 FY301 LD303FY303 Automação Abrangente PROFIBUS - PA
  • 36.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira BLOCOS FUNCIONAIS
  • 37.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Características Gerais dos Blocos Funcionais •Target Mode: Este é o modo solicitado pelo operador •Mode Block: Este parâmetro é calculado pelo algoritmo do bloco baseado nas entradas e no modo Target. •Existem três tipos de Mode Block :Actual, Normal e Permitted •Os modos existentes do Mode Block são: O/S , MAN, AUTO Mode Block
  • 38.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Alarmes •O Alarme é sinalizado no status de saída do bloco. (Ex.:”Good NonCas, Active Block Alarm, High Limited” (por exemplo quando o HI_LIM foi excedido) Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 39.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Status - GOOD : Indica que a variável de processo está boa e é confiável Características Gerais dos Blocos Funcionais - UNCERTAIN : Indica que a variável de processo é incerta, por exemplo, valor está fora da faixa de trabalho do sensor - BAD : Indica que a variável de processo é ruim, por exemplo, falha na comunicação
  • 40.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe ( Falha Segura ) • Condição de segurança que o bloco entra quando o algorítmo detecta uma situação de falha. (Após a falha ser normalizada, o bloco volta para o procedimento normal). • A situação de falha são detectadas de diferentes formas em blocos de entradas e blocos de saída. • Tanto Blocos de entrada como blocos de saída tem tratamento de “FailSafe”. Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 41.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe • Blocos de entrada: A situação de falha ocorre quando o transducer envia um status “Bad”. (Por exemplo, “bad sensor”) • Blocos de Saída: A situação de falha pode ocorrer devido: •Perda de comunicação com o SP por um tempo maior que FSAFE_TIME • Status “Good (NC) IFS” na entrada SP quando o target mode é AUTO. Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 42.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Fail Safe •Usar um valor de preset (FSAFE_VALUE). Status = “Uncertain Substitute value” •Usar o ultimo valor válido (LUV). Status= “ Uncertain LUV”ou “Uncertain Initial Value” • Usar o valor ruim(AI), ou usar o valor determinado pelo parâmetro ACTUATOR_ACTION do Trd (AO). • As ações a serem tomadas em condição de Fail Safe são determinadas pelo parâmetro FSAFE_TYPE (no AI e AO), e podem ser: • No totalizador as ações são determinadas por FAIL_TOT, e podem ser: • Hold (parar de totalizar) • Memory(totalize com o último valor bom) • Run (totalize com o valor ruim) Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 43.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira AI PID AO Falha de Sensor Bad – Falha de Sensor IFS – Iniciar Falha Segura Boa Cascata IFS Iniciar Falha Segura Boa Cascata FSA Falha Segura Ativa Fail Safe Value: 50% Fail Safe Time: 3 s Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 44.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 45.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 46.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 47.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 48.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Blocos Funcionais do Profibus PA • Bloco Físico (RES) • Bloco Transdutor • Entrada Analógica (AI) • Totalizador (TOT) • Saída Analógica (AO) Características Gerais dos Blocos Funcionais
  • 49.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Funcionais
  • 50.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Físico • Parâmetros informativos tais como: Software_Rev Hardware_Rev Device_ID Serial_Num e outros • Factory Reset Factory Init Power Up Bus_Address
  • 51.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Físico
  • 52.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Transdutor (Transducer) • Parâmetros ajustáveis tais como: Variável a ser medida Linearização ou não Valor inferior e superior do range Unidade de trabalho Escalonamento Calibração de 0% e 100%
  • 53.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Transdutor
  • 54.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Entrada Analógica ENABLE SIMULATE VALUE AND STATUS ON OFF From Transducer VALUE STATUS Operator VALUE FB ALGORITHM MODE AND STATUS HANDLING STATUS OUT OUT MAN AUTO OOS FILTER OUT VALUE STATUS VALUE PV SCALE OUT SCALEFAIL SAFE ACTIVE FSAFE VALUE FSAFE TYPE PV FTIME LIMITATION ALARMS
  • 55.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Entrada Analógica
  • 56.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Totalizador STATUS AND VALUE HANDLING CHANNEL MODE_TOT FAIL_TOT INTEGRATION ALGORITHM SET_TOT UNIT_TOT RESET PRESET t LIMITATION ALARM OUT VALUE AND STATUS Flow VOLUME
  • 57.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Totalizador
  • 58.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Saída Analógico SP Selector SP MODE BLOCK Operator VALUE FB ALGORITHM MODE AND STATUS HANDLING STATUS OUT OUT MAN LO AUTO RCAS OOS OUT VALUE STATUS PV SCALE OUT SCALE FAIL SAFE ACTIVE FSAFE VALUE FSAFE TYPE RCAS_IN SP INCREASE TO CLOSE RCAS_OUT DIAGNOSIS CKECKBACK SIMULATE Operator OUT SCALE PV SCALE INCREASE TO CLOSE READBACK CKECK VALVE POSITION POS_D READBACK - TRANSDUCER
  • 59.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco de Saída Analógica
  • 60.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Bloco Display
  • 61.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira MONTAGEM FÍSICA
  • 62.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 63.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 64.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 65.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 66.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira
  • 67.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link – Coupler P+F
  • 68.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Link – Coupler Siemens
  • 69.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Barreiras de Segurança Intrínseca – P+F
  • 70.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Barreiras de Segurança Intrínseca – P+F
  • 71.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Caixa de Junção PROFIBUS-PA COAMO –PARANAGUÁ /PR
  • 72.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Controle de Nível a Três Elementos COAMO –PARANAGUÁ /PR
  • 73.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Medidor mássico COAMO –PARANAGUÁ /PR
  • 74.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Posicionador COAMO –PARANAGUÁ /PR
  • 75.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira Transmissor de Temperatura COAMO –PARANAGUÁ /PR
  • 76.
    Como Implementar umaMalha de Controle com a Tecnologia Profibus Teixeira DEMONSTRAÇÃO COM PACTWARE E SYSTEM 302 STUDIO