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Redes de Comunicação Industriais | FAQ
1. Quais os tipos de Mestres Profibus

São dois os tipos de mestre Profibus segundo a norma: Mestres Classe 1 e Mestres Classe 2, eles têm papéis diferentes na rede.

O Mestre Classe 1 é o responsável pelo controle do processo, ele realiza a troca de dados cíclica com os dispositivos de campo e está presente todo o tempo na rede, os PLCs e demais controladores são Mestres Classe 1.

Já os Mestres Classe 2 são utilizados para outras funções que não o controle do processo. Por exemplo, uma estação de engenharia com um sistema de gerenciamento de ativos utiliza um mestre classe 2 para acessar parâmetros internos ou blocos funcionais em equipamentos Profibus PA. Alguns mestres classe 1 podem também realizar a função de mestres classe 2. Uma rede Profibus pode não ter um mestre classe 2, ou ter um mestre classe 2 apenas temporariamente. O TH Link Profibus além de ser um completo monitor de rede Profibus, é também é um mestre classe 2 que dá suporte a sistemas de engenharia baseados em FDT/DTM para parametrização de instrumentos Profibus PA sem custos adicionais, seu DTM pode ser acessado livremente na Internet.


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2. Quais os websites mais indicados para se buscar informações sobre Profibus e Profinet?

O website da Associação Profibus do Brasil (www.profibus.org.br) e o da Profibus Internacional (www.profibus.com) são bastante completos e possuem grande acervo de documentos e informações técnicas para consulta. Todavia, alguns dos documentos ali presentes são restritos aos associados.

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3. Como posso saber o tempo de ciclo de uma rede Profibus?

O tempo de ciclo de uma rede Profibus pode ser medido com um analisador ou um monitor de redes, como o TH Link Profibus ou o PBT4. Na casa de milissegundos, ele define a taxa de atualização e de leitura dos instrumentos de campo da rede e depende de três fatores: (1) o número de escravos da rede, (2) a taxa de comunicação da rede (baudrate) e (3) a quantidade de bytes de entrada e de saída que os instrumentos de campo fornecem.

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4. Como posso parametrizar um instrumento Profibus PA?

Dependendo do instrumento é possível realizar a parametrização via ajuste local, por um software dedicado fornecido pelo fabricante do instrumento ou pela rede Profibus. Neste último caso, pela rede Profibus, é necessário um sistema baseado em arquivos de descrição de dispositivo EDD ou em drivers DTM. Caso o instrumento em questão possua o arquivo DTM, basta que se tenha um mestre classe 2 que tenha driver DTM conectado à rede Profibus do instrumento (como por exemplo, o TH Link Profibus que tem seu driver DTM disponível sem custos) e um aplicativo FDT como o Pactware, que é livre e não tem custos e pode ser acessado livremente na Internet.

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5. O que significa comunicação Manchester no Profibus PA?

Manchester é o nome de um padrão de modulação de sinais seriais digitais especialmente desenvolvido para barramentos onde o sinal digital trafega no mesmo par de fios que alimenta os instrumentos. No Manchester, modula-se os bits “1” e “0” como transições de patamares de corrente elétrica. Esta forma de modulação é utilizada nos segmentos Profibus PA e em outros barramentos de campo, como no Foundation Fieldbus.

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6. O padrão de comunicação serial RS-485 do Profibus DP é igual ao de qualquer outro dispositivo RS-485? Poderia então conectar um dispositivo RS-485 a uma rede Profibus DP?

O padrão serial RS-485 utilizado no Profibus é o mesmo de outros dispositivos RS-485. Todavia no Profibus DP a taxa suportada pelos equipamentos de campo pode chegar a 12 MBits/s e o somente se utiliza um único tipo de terminação de barramento.

Porém, não é possível se conectar um equipamento qualquer com interface RS-485 a um segmento Profibus DP, pois os protocolos de rede deste instrumento que definem o formato das mensagens e o instante em que cada instrumento pode enviar um telegrama não seriam compatíveis com o Profibus.


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7. Tenho dispositivos com interface serial RS-485 (dispositivos Modbus RTU e ASCII) e RS-232, como ligá-los a uma rede Profibus DP?

Para isso é necessário utilizar um instrumento conversor com duas portas seriais: uma por onde se conecta ao instrumento serial (RS-232 ou RS-485) e a outra por onde se conecta a uma rede Profibus DP, da qual é um escravo. Um exemplo deste equipamento é o SPI 3.

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8. Quais os tipos de redundância em Profibus?

A norma Profibus (nas versões DP-V0 e DP-V1) não define mecanismos de redundância de cabos, mestres ou escravos. Entretanto os fornecedores de instrumentos e equipamentos de rede possuem soluções proprietárias para esta finalidade.

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9. Qual a melhor taxa de comunicação Profibus DP para minha aplicação?

Quanto maior a taxa de comunicação (baudrate) de uma rede Profibus, menor será o período de ciclo da rede. Entretanto sabe-se que redes com altas taxas de comunicação são menos imunes a influências externas e, portanto mais propensas a falhas. Por outro lado, as redes configuradas com baixas taxas de comunicação se comportam de forma mais robusta, embora com tempos de ciclos maiores.

Desta forma, a melhor taxa de rede para uma aplicação é a mínima possível que resulte em um tempo de ciclo de rede não superior ao período de controle do controlador (tipicamente o tempo de scan do CLP). Esta taxa será a que resulta em uma rede com maior robustez sem influenciar negativamente o controle do processo.


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10. Qual a diferença entre GSD, EDD e FDT/DTM? Qual a finalidade de cada um?

A sigla GSD (de General Station Description) é usada para designar os arquivos que acompanham todos os equipamentos escravos PROFIBUS DP e PA, já o GSDML (General Station Description Markup Language) é utilizado para parametrização de dispositivos em redes PROFINET. Sem estes arquivos é impossível se inserir o equipamento no projeto do mestre/IO-controller da rede. Nele estão descritas todas as características pertinentes ä comunicação do dispositivo, bem como as descrições dos parâmetros, módulos e diagnósticos específicos do equipamento. O TS Monitor PROFIBUS faz uso do GSD para informar ao usuário diagnósticos específicos do fabricante.

Já as siglas EDD e FDT/DTM designam tecnologias para se acessar parâmetros de instrumentos durante a operação da rede. Os arquivos EDD (Electronic Device Description) são integrados a um software compatível que os utiliza para, através de um mestre PROFIBUS classe 2, ler e escrever em parâmetros um dado instrumento DP ou PA. Já a sigla FDT/DTM designa outra tecnologia diferente da empregada no EDD para a mesma finalidade: parametrização de instrumentos. É importante destacar que tanto o EDD quanto o FDT/DTM não são apenas empregadas em PROFIBUS, são disponíveis também para outros barramentos de campo como FF e HART.


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11. O que preciso para implantar um sistema de gerenciamento de ativos na minha rede Profibus?

Principalmente 3 componentes:

  • Um software para Gerenciamento de Ativos, atualmente eles se baseiam principalmente em FDT/DTM. Um aplicativo que pode ser utilizado para esta finalidade e é fornecido sem custo é o Pactware.
  • Um mestre classe 2 que dê suporte ao software utilizado, ou seja, que possua um driver DTM, como por exemplo o TH Link Profibus.
  • Drivers DTM dos instrumentos de campo da rede, que em geral são fornecidos sem custos pelos fabricantes de instrumentos.

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12. Qual a diferença entre DP-V0, DP-V1 e DP-V2?

Estas são as três versões do protocolo Profibus, a diferença entre elas é a quantidade de serviços que englobam. A versão DP-V0, utilizada pela grande maioria dos equipamentos Profibus DP é a versão mais compacta do protocolo, define basicamente os serviços de troca de dados cíclica, parametrização, configuração e envio de diagnósticos. A versão DP-V1 expande o leque de serviços da DP-V0, definindo o acesso (escrita e leitura) esporádico a parâmetros internos de instrumentos de campo. Esta versão é utilizada principalmente nos instrumentos Profibus PA.

Já a versão DP-V2 é uma versão do protocolo que expande ainda mais os serviços da rede para aplicações de “motion control”. É uma versão dedicada aos drivers e outros equipamentos deste segmento. O mais importante é lembrar que as três versões do protocolo são compatíveis e, portanto, equipamentos DP-V0, DP-V1 e DP-V2 comunicam-se sem problemas em uma mesma rede.


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13. O que é o Profibus FMS?

Antes de existir o protocolo Profibus DP, existia o Profibus FMS. Ele foi utilizado até meados da década de 1990 antes de ser substituído pelo Profibus DP. Atualmente a versão FMS do Profibus é obsoleta, portanto não é mais comercializada e nem utilizada em novos projetos.

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14. Como saber se meu conector Profibus DP está bem montado?

A melhor forma de se conferir a montagem de conectores é contar com o conhecimento e a experiência de um profissional certificado como Instalador Profibus. Este profissional possui a capacitação necessária para montar corretamente e testar a montagem do conector. Problemas com montagem equivocada de conectores são muito comuns e uma das principais causas de falhas em redes Profibus.

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15. O que é Protocolo ARP?

ARP (Address Resolution Protocol) é um protocolo de comunicação criado em 1982 e definido na RFC 826 utilizado para identificar os endereços físicos (endereço MAC) de dispositivos conectados a uma determinada rede e realizar a conexão com endereços lógicos (endereço IP), formando a tabela ARP.

A tabela ARP registra a relação entre os endereços físicos e lógicos e é consultada antes do envio de informações dentro da rede.

O endereço MAC é usualmente referenciado dentro da camada de enlace do modelo OSI, que estabelece as conexões físicas entre os dispositivos de rede para que as transferências de informação possam ocorrer. O endereço IP, por sua vez, é referenciado na camada de rede que é responsável pelo endereçamento lógico e roteamento de dados. O protocolo ARP faz a conexão entre as duas camadas.

A fim de auxiliar a atualização da identificação destes endereços alguns dispositivos utilizam ainda o gratuitous ARP (GARP) que envia o IP e MAC para atualizar a tabela ARP e de outros equipamentos. Outro uso do gratuitous ARP é a simples notificação na rede da entrada de um novo equipamento no intuito de evitar o processo comum de broadcast de ARP.


Em redes PROFINET, o protocolo ARP é utilizado pelo IO-Controller que, inicialmente, não sabe os endereços físicos, MAC, dos equipamentos com os quais vai se comunicar. No projeto de engenharia esta informação não é inserida, mas sim profiname e endereço IP. Com esta informação descoberta o controlador pode iniciar a comunicação e controle.

Exemplo:

Dado um dispositivo cujo MAC é 00:1A:B4:D6:25:21  e deseja descobrir o MAC de outro dispositivo, ele manda uma mensagem para o MAC de broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF

Todos os dispositivos recebem a mensagem cuja formato é:

Who has 192.168.0.3? Tell 192.168.0.1

O dispositivo que possui este IP responde para o dispositivo de MAC 00:1A:B4:D6:25:21

192.168.0.3 is at 00:12:43:D7:C4:A8


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16. O que é Protocolo SNMP?

SNMP (Simple Network Management Protocol) é um protocolo de comunicação criado em 1988 e definido na RFC 1067 utilizado para gerenciamento e manutenção de redes com endereçamento IP. Este protocolo está, atualmente, na 3ª versão de atualização tecnológica e é largamente utilizado para gerenciamento e monitoramento, podendo incluir dispositivos como computadores, modems, roteadores, switches, servidores e até impressoras. O protocolo realizar a leitura das informações contidas nas bases de dado MIB dos equipamentos (Management Information Base).

Algumas das informações buscadas pelo protocolo LDDP incluem, mas não se limitam a:

  • Informações estatísticas de tráfego (uso de banda, perdas de pacote);

  • Uso de memória e CPU;

  • Informações relacionadas a topologia (coletadasanteriormente, por exemplo, via LLDP);

  • Temperatura de componentes internos (CPU/memória);

  • Demais informações disponibilizadas pelo fabricante no OID de seus equipamentos (Object Identifier).

Na prática muito se fala sobre switches gerenciáveis e não gerenciáveis (esta última sem a capacidade de trocar dados SNMP) pela facilidade de gerenciamento de tráfego, perda de pacotes, topologia entre outros dados. Adicionalmente e, especialmente em redes PROFINET, é importante salientar que ser “gerenciável” e ter a capacidade de trocar informações de SNMP não é exclusividade de switches e pode ser aplicado a quaisquer dispositivos da rede.


Exemplo:


Em redes PROFINET pode-se combinar o uso de SNMP para, por exemplo, detectar quais portas de um determinado equipamento (gerenciável) está perdendo pacote, seja por má montagem de conectores ou por cabeamento de má qualidade. Este protocolo otimiza a manutenção industrial ao prover informação mais precisa para correção e prevenção de falhas.

Pode-se utilizar o protocolo SNMP, por exemplo, para prever o tempo de troca de cabos flexíveis sujeitos a movimentação contínua na indústria, como cabos de robôs. Estes cabos apresentam limites de ciclo de movimentação e a degradação da comunicação, que deve gerar perdas de dados, pode ser identificada antecipadamente com uso do protocolo SNMP.


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17. O que é Protocolo SNMP?

SNMP (Simple Network Management Protocol) é um protocolo de comunicação criado em 1988 e definido na RFC 1067 utilizado para gerenciamento e manutenção de redes com endereçamento IP. Este protocolo está, atualmente, na 3ª versão de atualização tecnológica e é largamente utilizado para gerenciamento e monitoramento, podendo incluir dispositivos como computadores, modems, roteadores, switches, servidores e até impressoras. O protocolo realizar a leitura das informações contidas nas bases de dado MIB dos equipamentos (Management Information Base).

Algumas das informações buscadas pelo protocolo LDDP incluem, mas não se limitam a:

  • Informações estatísticas de tráfego (uso de banda, perdas de pacote);

  • Uso de memória e CPU;

  • Informações relacionadas a topologia (coletadasanteriormente, por exemplo, via LLDP);

  • Temperatura de componentes internos (CPU/memória);

  • Demais informações disponibilizadas pelo fabricante no OID de seus equipamentos (Object Identifier).

Na prática muito se fala sobre switches gerenciáveis e não gerenciáveis (esta última sem a capacidade de trocar dados SNMP) pela facilidade de gerenciamento de tráfego, perda de pacotes, topologia entre outros dados. Adicionalmente e, especialmente em redes PROFINET, é importante salientar que ser “gerenciável” e ter a capacidade de trocar informações de SNMP não é exclusividade de switches e pode ser aplicado a quaisquer dispositivos da rede.


Exemplo:


Em redes PROFINET pode-se combinar o uso de SNMP para, por exemplo, detectar quais portas de um determinado equipamento (gerenciável) está perdendo pacote, seja por má montagem de conectores ou por cabeamento de má qualidade. Este protocolo otimiza a manutenção industrial ao prover informação mais precisa para correção e prevenção de falhas.

Pode-se utilizar o protocolo SNMP, por exemplo, para prever o tempo de troca de cabos flexíveis sujeitos a movimentação contínua na indústria, como cabos de robôs. Estes cabos apresentam limites de ciclo de movimentação e a degradação da comunicação, que deve gerar perdas de dados, pode ser identificada antecipadamente com uso do protocolo SNMP.


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18. O que é Protocolo LLDP?

LLDP (Link Layer Discovery Protocol) é um protocolo de comunicação definido pela IEEE 802.1AB e utilizado para identificar capacidades e características de suas conexões a seus vizinhos. O protocolo trabalha na camada de enlace do modelo OSI. O LLDP é semelhante ao CDP (Cisco Discovery Protocol), proprietário da Cisco, e tem a vantagem de ser aberto e não estar atrelado apenas a um fabricante, possibilitando diferentes aplicações e equipamentos.

Algumas das informações buscadas pelo protocolo LDDP incluem, mas não se limitam a:

  • Nome e descrição das portas ethernet;

  • Capacidade e status de auto negociação;

  • Tipo de meio físico (100Mbps, 1000Mbps, Full ou Half Duplex, etc);

  • Conexões físicas porta a porta.

Estas informações acima e outras são armazenadas em campos de memória  denominado MIB (Management Information Base) dentro de cada dispositivo e solicitadas via SNMP (veja nossa página sobre SNMP).

A imagem a seguir ilustra um exemplo de parte de um pacote de dados LLDP:



Em redes PROFINET o protocolo LLDP, juntamente com SNMP, dá permite a identificação da topologia de rede em todas suas conexões e dá suporte a identificação rápida de falhas, uma vez que faz o levantamento online e de forma segura, evitando a consulta a esquemas elétricos ou topologias de rede que podem não apresentar a mesma fidelidade.

Em caso de falhas de equipamentos, perda de pacotes em links ou quaisquer problemas que precisem de identificação física do equipamento o uso de LLDP permite a execução de manutenção corretiva rápida e até preditiva, evitando a falha.

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19. O que é o GSDml?

O arquivo GSD, sigla para General Station Description, foi criado juntamente com o PROFIBUS para descrever as características de um equipamento. No PROFINET, este arquivo com a mesma função é criado em Markup Language (.xml) e por isso também se vê a escrita como GSDml.

Os arquivos GSD são padronizados pela PI International e disponibilizados pelo fabricante para cada dispositivo (e para diferentes versões do dispositivo), usualmente, em suas páginas web com fácil acesso ao fabricante.

Para exercer o controle de um processo o IO Controller precisa das informações de capacidades, funções e características de cada equipamento para tornar viável a troca de informações correta. Uma analogia básica é um gestor ter a ciência das capacidades de cada membro de uma equipe e assim determinar a melhor forma de executar uma tarefa (na realidade, a forma possível de realizar um controle).

É importante salientar que os arquivos GSD não informa aplicações, dados técnicos de instalação e especificações técnicas físicas do device.

Estes arquivos também são utilizados por ferramentas de análise e monitoramento para auxiliar a buscar e interpretação de alarmes (condições anormais) de equipamentos.

Abaixo listamos algumas informações contidas nos arquivos GSDml:

  • Fabricante;

  • Versão do GSD relacionada do hardware e software;

  • Família de produto, por exemplo, IO, Switch, Gateway, Drive;

  • Identificação do profile PROFINET;

  • Diagnósticos específicos do fabricante;

  • Módulos, submódulos e campos de dados disponíveis;


Exemplo:

A figura abaixo apresenta uma captura de parte de um arquivo GSDml da fabricante Murreletronik.


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