Profibus (Siemens)

© SIEMENS 1998 All Rights Reserved

Version: 1.3

A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 1

PROCESS FIELD BUS

PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales

PROFIBUS-PA


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Índice

¿ Que es el PROFIBUS-PA ?

Elementos básicos del PROFIBUS-PA

Configuración del PROFIBUS-PA

Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PA

PROFIBUS-PA y NAMUR

PROFIBUS-PA y su entorno

Conceptos de redundancia

PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7

Lista de los productos PROFIBUS-PA


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


¿ Que es el PROFIBUS-PA ?Campo de aplicación

PROFIBUSProcess Field Bus

Transmisores, válvulas, accionamientos, etc.

conectados en red mediante un sistema de bus serie

para utilización en la química y todo tipo de indust rias

con alimentación para los aparatos de campo a travé sde la línea de datos

para uso en zona clasificada (seguridad intrínseca E Exi)

PROFIBUS-PA = PROFIBUS para la Automatización de Pro cesos

PROFIBUS-PA

J


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


¿ Que es el PROFIBUS-PA ?Definición

PROFIBUS-PA=

Comunicación PROFIBUS-DP+

técnica optimizada de transmisiónpara los aparatos de campo

PROFIBUS-DP

PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA

J


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Elementos básicos del PROFIBUS-PASistema de bus de campo PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP

Maestro(Clase 1)

Esclavos(Aparatos de campo, periferia descentralizada, mand o subordinado,

enlace de red con el PROFIBUS- PA)

Maestro(Clase 2)

PROFIBUS-PA

J


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Elementos básicos del PROFIBUS-PAProtocolo DP cíclico y acíclico

Maestro cl. 1

Esclavo 1 Esclavo 2 Esclavo 3

2 3 1

t

acíclicocíclico cíclico

Leer los valores de medidaescribir los valores de ajuste

PROFIBUS-DP

Leer/escribir los parámetrosy los valores de medida y

ajuste de un esclavo

PROFIBUS-PA

1

2

J

Maestro cl. 2


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Elementos básicos del PROFIBUS-PAComponentes de la red: Acoplador y Enlace

PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s

Enlace DP/PA(ampliable modularmente,tarjeta de cabeza con un

máximo de 5 acopladores)

PROFIBUS-DP45,45 Kbit/s

AcopladorDP/PA

PROFIBUS-PA31,25 Kbit/s

24 V

Variante no Ex:I < 400 mA,

máx.. 31 aparatos de campo

24 V

No-Ex: máx.24 aparatos de campoEx: máx.. 24 aparatos de campo

J

24 V

J

Variante Ex:I < 90 mA

máx.. 9 aparatos de campo(final 98: I<100 mA)

PROFIBUS-PA31,25 Kbit/s

JJ


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Elementos básicos del PROFIBUS-PA Aplicación del Acoplador y el Enlace

Equipos de campo

Sistema de control

SIMATIC S5

SIMATIC PCS 7

45,45 Kbit/s

AcopladorDP/PA

45,45 Kbit/s

AcopladorDP/PA

hasta 12 MBit/s

Enlace DP/PA


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PADireccionamiento de los aparatos de campo

PROFIBUS-DP45,45 kBit/s

AcopladorDP/PA

PROFIBUS-PA31,25 kBit/s

24 V


Enlace DP/PA

24 V

1

32

1

1

2 3

24 V

4

24 V

1

2

Esclavo

Maestro

PROFIBUS-PA31,25 kBit/s

2 3


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PALímites de direccionamiento PROFIBUS-PA

PROFIBUS-DP, hasta 12 MBit/s

DP/PA-Link

PROFIBUS-PA

SIMATIC S7-400CPU 414-2 DP, 416-2 DP

24 V

máx. 5 Líneas DPpor CPU

máx. 96 DP/PA-Linkpor línea DP

máx. 5 Acoplad. DP/PApor DP/PA-Link

máx. 31 aparatospor acoplador DP/PA,

Área No Ex - (9 para Ex)

Límite teórico: máx. 5 x 96 x 24 = 11.520 aparatos por CPU de S7

máx. 24aparatos

por DP/PA-Link

(enlace)

DP/PA-Link

24 V


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PAPerfil de los aparatos (representación simplificada)

Margen de medida

Tiempo de filtro

Alarma/valores límite

Sumario de alarmas

TAG

Parámetros específicosdel fabricante

Servicio DPcíclica y acíclica

Servicio DPacíclica

Servicio DPacíclica

Perfil PA

(p.e. paratransmisorde presión)

Estado

Valor de medida


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PAInteroperabilidad

PROFIBUS-DP

Acoplador DP/PA,Enlace DP/PA

24 V

PROFIBUS-PA

Fabricante X

Fabricante Z Fabricante Y

Fabricante Y

Perfil PA específico delfabricante


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PATiempo de ciclo (ejemplo)


DP/PA-Link

24 V

PROFIBUS-PA 31,25 kBit/s

10 ms10 ms 10 ms

10 ms

10 ms

Tiempo de ciclo = 4 x 10 ms + 10 ms = 50 ms

Telegrama cíclico(4 Byte valor de medida + 1Byte estado)

Telegrama acíclico(Lectura de valor límite de alarma: 4 Byte)

máx. 1 ms si 12 MBit/s


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PATiempo de ciclo (panorámica)

10 20 30 50

500 ms

100 ms

300 ms

Tiempo de ciclo porsegmento DP

Aparatos de campopor segmento DP

Acoplador DP/PA

24 aparatos de campo por Enlace DP/PA

10 aparatos de campo por Enlace DP/PA

90

240 ms

Ejemplo:48 Ap. de campo por línea DP, cada una con

16 Aparatos de campo a 3 DP/PA-Link==> Tiempo de ciclo para cada uno de los

48 Aparatos de campo:(16 x 10 ms) + ( 3 x 1 ms) = 163 ms


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PATopología

PROFIBUS-DP

Bifurcación en T

SIMATIC S7-400

Línea

Estrella

PROFIBUS-PA

Enlace DP/PA

24 V


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PATécnica de conexión

Distribuidor en estrella(p.e. para 2 aparatos)

Conexióndesconectable


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Configuración del PROFIBUS-PAAlimentación de los aparatos de campo

PROFIBUS-DP

SIMATIC S7-400

PROFIBUS-PA31,25 kBit/s Ω100

µF1

Línea de dos hilosapantallada. longitud

total=línea principal+ramalesLong. máx. zona Ex: 790 m

Long. máx. zona no Ex: 560 m

< 90 mA

(Protección: [EEx ia],Grupo de explosión: IIC)

≥ 10 mA ≥ 10 mA

≥ 10 mA

≥ 10 mA

≥ 10 mA

24 V

Alimentación de aparatos de campo:Zona Ex: máx. 9Zona segura: máx. 24

Ramalmáx. 30 m

Enlace DP/PA

línea principal


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PAComparación con técnica convencional

Distribuidor general

PROFIBUS-PA

Sala de mando

24 V

Distribuidor

Separación EExi,Alimentación

Distribuidor general

Distr. Distr.

PROFIBUS-DP

24 V


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PAPotenciales de ahorro

Ahorro en la ingeniería del Hardware Ahorro de costes en tarjetas de E/S, cableado, distribució n,

separadores/alimentadores, documentación, salas de mando

Ahorro en la ingeniería del Software Ahorro por centralización de la función de proyectar Menos fuentes de error debido a menor cantidad de

herramientas para proyectar Ahorro mediante mantenimiento y diagnóstico preventivo Ahorro durante la puesta en marcha

Aumento de la seguridad de funcionamiento Menos fuentes de fallo , por existir menos Hardware Rápida y sencilla búsqueda de fallos Reducción de los tiempos de parada

$ Documentación automática del estado de la Instalaci ón Facilitación de la demostración de calidad


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA y NAMURExigencias NAMUR (1)

Exigencias en la comunicación PROFIBUS-PA

Hasta 30 aparatos por bus o segmento de bus

Tiempos de ciclo analógicos de 100 ms a 2 s, binari os de 10 ms a 1 s

Apropiado para tareas de regulación, transmisión cí clica determinante

Transmisión acíclica para parámetros y eventos

Representación de variables de medida de hasta 5 By te

Acceso desde la estación de ingeniería a todos los participantes del bus

El bus de campo ha de ser utilizable en zona Ex, (s eguridad intrínseca)

Al menos el 80 % de los sensores/actores han de pod erse conectar al bus

El embornado/desembornado y prueba de los aparatos de campo ha de poderse

realizar sin interrupción del servicio

Adaptabilidad a las necesidades topológicas

Distancia entre las cajas distribuidoras del bus y el campo entre 100 m y 1000 m

Estructura en forma de línea, de estrella u otras c on bifurcaciones y ramales (media

de 20 m)

Repetidores no deseados, son fuentes potenciales de fallos


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA y NAMURExigencias NAMUR (2)

Exigencias para Instalación y Mantenimiento

La instalación y el mantenimiento ha de poder ser r ealizado por personal noespecializado (puesta en marcha, búsqueda de fallos , cambio de aparatos, modificación de parámetros)

Herramientas necesarias: Terminal de mano (handheld ) para zona Ex, portatil o Estaciónde Ingeniería fuera de la zona Ex

Tareas realizables: Lectura y simulación de valores de medida, modificación de la constante de filtro, ajuste de finales de car rera

La técnica de instalación ha de ser robusta y fácil de manejar

Conexiones mediante bornas, no soldadas

No utilización de cable coaxial

No utilización de cable de fibra óptica, sólo excep cionalmente (a causa delconsumo adicional de corriente)

Utilización de cable de dos hilos apantallado


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA y su entornoDP-, PA-, Aparatos de campo HART


Acoplador DP/PAEnlace DP/PA

PROFIBUS-PA

4-20 mA+ HART

4-20 mA

SIMATIC S7-400CPU 414-2, 416-2

ET 200 M ET 200 M

EnlaceDP/AS-i

Interfaz Actor-Sensor

24 V


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Conceptos de redundancia (Panorámica)

Estructurasen estrellacon varioscircuitos

Pequeños sistemas demando subordinados

PROFIBUS-DPcon lazo de fibra

óptica redundante

S7-400 S7-400 S7-400

OLM

OLMOLM

OLMPROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP

PROFIBUS-DP


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7SIMATIC S5


AcopladorDP/PA4-20 mA

ET 200 M

SIMATIC S5

STEP 5COROS

PROFIBUS / Ethernet ind.

PROFIBUS-PA

SIPROM

SIMATIC S5

PROFIBUS-DP 45,45 kBit/s

Manejo/visual.de aparatosde campo

Proyectar

Leer/escribirdatos de los

aparatos

Diagnóstico,p.e.m


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7Integración en SIMATIC PCS 7

Con el PROFIBUS-PA se realiza la integración de la técnica de los aparatos de campo, es decir:

Seguridad intrínseca (EExi) Alimentación de los aparatos de campo a través de l a línea de datos Parametrización a distancia Mantenimiento y diagnóstico preventivo

En el desarrollo del SIMATIC PCS 7 son tenidas en c uenta desde el principiolas exigencias tales como:

Ingeniería centralizada (parametrización y diagnóst ico) Emplazamiento de las funciones de automatización (i nteligencia) en los aparatos de campo Conexión con soluciones de bus de campo existentes, p.e. PROFIBUS-DP

en los sistemas de control del proceso


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7SIMATIC PCS 7


Enlace DP/PA

4-20 mA

ET 200 M

SIMATIC S7-400

Sistema de Ingeniería ES(Biblioteca CFC: Bloques de representaciónPDM : Diagnóstico de aparatos de campo, p.e.m,Proyecto de la red: Enlace DP/PA, aparatos de campo)

Estación de OperaciónOS (WinCC+control procesos)

PROFIBUS / Ethernet indust.

PROFIBUS-PA

Proyectar

Leer/escribirdatos de los

aparatos

Operación/visualiz.de los aparatos

de campo

Diagnóstico,p.e.m

SIMATIC PCS 7


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA en SIMATIC PCS 7Integración de aparatos, datos básicos

PROFIBUS-PA

GSD

DD

El archivo GSD describe losparámetros de comunicación(para el usuario en gran parteirrelevantes)

Descripción del D ispositivo basado en HART-DDLdescribe, entre otros, parámetros deFunción accesibles a través del PROFIBUS-PA.


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


PROFIBUS-PA en SIMATIC PCS 7Integración de aparatos de campo

GSD

DD para la generación,independ. del fabricante,

demáscaras de parametr.

con SIMATIC PDM(para biblioteca en

SIMATIC PDM)


DP/PA-Link

ESPDM

OS

Bus del sistema

PROFIBUS-PA

SIMATIC S7-400

ES

PDM

DD

GSD para elproyecto de reddel maestro DP

(S7-400 y DP/PA-Link) con el

sistema de ingeniería(para biblioteca en

config. hw)

entregado unavez a

Siemens


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoPreparación en el taller de instrumentación

PROFIBUS-DP45,45 kBit/s

Acoplador DP/PA

SIMATICPDM

PROFIBUS-PA

AC 230 V

Puesto de configuración

y prueba de los aparatos de campo

Puesto de Configuración y prueba de los Aparatos de Campo (compuesto por PC con PDM, PROFIBUS-DP, Acoplador DP/PA y PROFIBUS-PA) necesario para Aparatos de campo de

Nuevo suministro (para PM o Almacén),Almacén (para sustitución de equipos),Reparación (para Almacén)

Conexión de Aparatos de Campo a PROFIBUS- PA

1ª Pem: Ajuste en el Ap. de campo de la direcciónde participante y de los Parám. de Función según Perfil PA para el punto de medida correspondiente (por ej. PIC 2811)

Prueba de un Aparato de campo reparado:Lectura y Control del Parámetro de Función en el Aparato de campo; modificación según necesidad

Montaje en planta del Aparato de campo o con identificación del lugar previsto para su montaje (Punto de medida) en el almacén

Dirección del participante

y Parámetros de función (Valores límite, Tiempo de

filtrado, etc.)


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoProyectado con la Estación de Ingeniería ES


Enlace DP/PA

ESPDM

OS

Bus del sistema

PROFIBUS-PA

SIMATIC S7-400

GSD

Carga en la Estación de Ingeniería (ES) de los datos base (GSD) de los Aparatos de campo

Proyectado de la red DP para el S7-400(un fichero de configuración por segmento DP)

Proyectado de la red DP para el Enlace DP/DA(un fichero de configuración para máx. 24 Aparatos de campo por Enlace DP/DA)

Para ampliación futura: Proyectado deAp. de campo de reserva (por ej. 3xT, 3xF, 3xP, 3xL)

Carga de Ficheros de configuración en la CPU del S7-400 para PROFIBUS- DP y PA a través del Bus del Sistema

Envío de los datos de configuración de la CPU del S7-400 a los Master DP (interfaz DP integrada o adicional) y al Enlace DP/PA

Carga de bloques específicos desde ES en S7- 400

Res.

S7-400STOP

ES

PDM


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoFase de Puesta en Marcha

DP/PA-Link

ESPDM

OS

PROFIBUS-PA

SIMATIC S7-400

Preparación de Ap. de campo en el Taller deinstrument.; Conexión al PROFIBUS-PA

Arranque de la CPU en el S7-400

Comparación automática entre la configuración prescrita y la real de losbuses DP y PA

Reconocimiento automático y aviso de los Aparatos de campo proyectados pero no instalados

Comprobación cíclica de Ap. de campo no existentes desde el Enlace DP/PA

Conexión online de los Ap. de campo proyectados como reserva

Carga de los parámetros de función en los Ap. de campo de reserva mediantePDM (sino se hizo en el taller)

El Ap. de campo de reserva comunica y opera en el funcionamiento normal Res.

PROFIBUS-DPbis 12 MBit/s

S7-400STOP

S7-400RUN

Bus del sistema ES

PDM


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoCambio de equipos con la Planta en operac.

Enlace DP/PA

ESPDM

OS

PROFIBUS-PA

Supuesto: Fallo de comunicación de un Ap. de campo averiado

Aviso de fallo en el S7-400

Retirar el Ap. de campo defectuoso

Preparación del Ap. de campo en el tallerde instrumentación: Ajuste y carga en el Ap. de campo del nº de participante y de los parámetros de función según el Perfil PA para el punto de medida (p.ej. PIC 2811)

Añadir el nuevo Ap. de campo

Vuelve a recoger los avisos el S7-400

Carga de los parámetros de función en los Ap. de campo de reserva mediantePDM (sino se hizo en el taller)

El Ap. de campo cambiado comunica y opera en el funcionamiento normal

SIMATIC S7-400


PIC 2811

S7-400RUN

Bus del sistema ES

PDM


Version: 1.3


PROCESS FIELD BUS


Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoCambio de parám. con la Planta en operac.

Enlace DP/PA

ESPDM

OS

Bus del sistema

PROFIBUS-PA

Conexión del PC con ES y PDM al Bus del Sistema o al PROFIBUS-DP

Arrancar el PDM

SIMATIC PDM adecuado para- Ap. de campo Siemens- Ap. de campo de otros fabricantes:Basados en el perfil PA. Descripciones de dispositivos específicas (DD)

Intercambio de datos acíclico a través dePROFIBUS-DP y PROFIBUS-PApara modificar los parámetros de Función de los Ap. de campo

El S7-400 es transparente desde PDM para lectura y escritura de telegramasacíclicos (Fase de desarrollo 2)==> Intercambio de datos acíclico a travésdel Bus del sistema, PROFIBUS-DP y PROFIBUS-PA

SIMATIC S7-400


Modificación de Parámetros de

función (Valores límite, Tiempo

de filtrado, etc.)

S7-400RUN

ES, PDM

PDM

Presentación PCS 7

Profibus (Siemens)

Documents

Transcript of Profibus (Siemens)