Tipos de conectores PROFIBUS: D-sub, M12 e conexão direta

Quando olhamos para uma rede PROFIBUS, o conector pode parecer apenas um detalhe mecânico entre o cabo e o equipamento.

Não é.

Dependendo da aplicação, ele também participa da continuidade do barramento, da conexão da blindagem, da terminação do segmento e até da forma como a equipe de manutenção acessa a rede para programação ou diagnóstico.

Por isso, escolher o conector correto não significa apenas verificar se ele se encaixa fisicamente no equipamento.

O primeiro passo é entender qual tecnologia PROFIBUS estamos utilizando.

PROFIBUS DP e PROFIBUS PA utilizam os mesmos conectores?

Não necessariamente.

No PROFIBUS DP utilizando RS485, são comuns:

• conectores D-sub de 9 pinos;
• conectores M12 específicos para RS 485;
• conexão direta através de bornes em determinados equipamentos.

No PROFIBUS PA utilizando MBP, aparecem outras soluções, como conectores M12 próprios para PA, conectores 7/8″ e conexões através de junction boxes e outros componentes da infraestrutura de processo.

Mesmo quando dois conectores são chamados de M12, isso não significa que sejam eletricamente ou mecanicamente iguais.

Conector D-sub de 9 pinos

O D-sub de 9 pinos, também chamado de DB9 ou Sub-D, é provavelmente o conector mais reconhecido em redes PROFIBUS DP sobre RS 485.

Ele é muito encontrado em:

• CLPs;
• remotas de I/O;
• inversores;
• IHMs;
• repetidores
• hubs;
• ferramentas de diagnóstico.

É a solução mais utilizada em aplicações IP20, principalmente dentro de painéis e ambientes protegidos.

No PROFIBUS, os principais sinais RS 485 utilizam:

Pino 3: condutor B, cor vermelha

Pino 8: condutor A, cor verde

Além deles, o dispositivo disponibiliza referências elétricas utilizadas, entre outras funções, para alimentar a rede de terminação.

Um cuidado importante é manter a identificação dos condutores consistente em todo o segmento:

A = verde

B = vermelho

Inverter A e B em um ponto da instalação impede a comunicação adequada daquele trecho.

O conector D-sub pode possuir terminação integrada

Muitos conectores PROFIBUS D-sub possuem uma chave que permite ativar ou desativar a terminação do barramento.

Isso facilita bastante a instalação, mas também cria uma fonte frequente de erro.

Em um segmento PROFIBUS DP, a terminação deve estar ativa somente nas duas extremidades físicas do segmento.

Nos dispositivos intermediários, deve permanecer desligada.

Podemos imaginar:

Existe ainda outro detalhe.

Em muitos conectores, quando colocamos a chave de terminação em ON, além de ativar os resistores internos, o conector também interrompe eletricamente a saída do barramento.

Isso é útil na extremidade do segmento.

Mas, se essa chave for ativada acidentalmente em um equipamento intermediário, os dispositivos localizados depois dele podem simplesmente desaparecer da rede.

Por isso, durante um diagnóstico, verificar a posição das terminações é uma das primeiras ações recomendadas.

A terminação precisa estar alimentada

No PROFIBUS RS 485, a terminação é ativa.

Isso significa que ela depende da alimentação disponibilizada pelo dispositivo.

Esse detalhe merece atenção principalmente nas extremidades do segmento.

Se a terminação estiver integrada ao conector de um equipamento e esse equipamento for desligado, dependendo da arquitetura a terminação também pode deixar de funcionar corretamente.

Quando existe necessidade de desligar ou substituir frequentemente o primeiro ou o último dispositivo da linha sem afetar a comunicação, um terminador ativo alimentado independentemente pode ser uma solução mais adequada.

O que é a porta PG, PIggyBack ou interface de programação?

Alguns conectores D-sub possuem uma segunda interface, geralmente chamada de porta PG.

Historicamente ela é associada à conexão de equipamentos de programação, mas também é extremamente útil para manutenção e diagnóstico.

Um analisador PROFIBUS pode ser conectado nesse ponto sem exigir a desmontagem do cabeamento principal.

Por isso, durante o projeto da rede, vale pensar onde existirão pontos de acesso para análise.

Não é necessário colocar uma porta de diagnóstico em absolutamente todos os dispositivos.

Mas uma rede sem nenhum ponto acessível pode tornar uma investigação simples muito mais trabalhosa.

Na linha atual da TS, por exemplo, os conectores CDP-35-PG e CDP-90-PG possuem interface PG, enquanto o CDP-180 não possui. Todos suportam até 12 Mbit/s e têm terminação integrada. (toledoesouza.com)

Conector M12 no PROFIBUS DP

Em aplicações fora de painéis ou em ambientes que exigem maior proteção contra poeira, umidade e esforços mecânicos, encontramos frequentemente conectores M12.

No PROFIBUS RS 485, a PI especifica um M12 de 5 pólos com codificação B.

Essa codificação mecânica é importante porque reduz a possibilidade de conexão equivocada com interfaces M12 utilizadas para outras funções.

Nos conectores especificados para ambientes industriais severos, são comuns graus de proteção como IP65 ou IP67, desde que todo o conjunto, incluindo cabo, conector e montagem, atenda aos requisitos correspondentes.

Portanto, não basta o corpo do conector ter boa vedação.

A montagem também precisa estar correta.

M12 de PROFIBUS PA é diferente

Aqui existe um erro fácil de cometer.

O M12 utilizado no PROFIBUS-MBP, normalmente associado ao PA, não é o mesmo M12 utilizado no PROFIBUS DP sobre RS 485.

Para MBP/PA, a PI define um conector:

M12 de 4 polos, codificação A.

Nele, os sinais principais são:

Pino 1: PA+

Pino 3: PA-

A blindagem é conectada através da estrutura apropriada do conector.

Essa diferença é importante porque PROFIBUS DP/RS 485 e PROFIBUS PA/MBP possuem tecnologias de transmissão diferentes. Portanto, não devemos escolher um M12 apenas pelo diâmetro ou pela aparência.

Precisamos verificar tecnologia, pinagem e codificação.

E a conexão direta em borne?

Nem todo equipamento utiliza conector destacável.

Inversores, repeaters, hubs e outros dispositivos podem permitir que o cabo PROFIBUS seja conectado diretamente em bornes.

Tecnicamente, essa solução pode funcionar perfeitamente quando prevista pelo fabricante e montada corretamente.

Existem, porém, diferenças práticas.

Com o conector destacável, normalmente é mais simples:

• remover o equipamento;
• acessar o barramento;
• verificar a terminação;
• substituir um componente;
• conectar determinadas ferramentas de diagnóstico.

Por isso, a própria PI considera o uso de conectores vantajoso para manutenção, comissionamento e testes quando essa opção está disponível. (profibus.com)

Na conexão direta, a qualidade da montagem continua sendo fundamental.

Condutores, blindagem, aperto dos bornes e recomendações do fabricante precisam ser respeitados.

Conexão por parafuso ou IDC?

Mesmo entre conectores D-sub existem diferentes tecnologias para conectar o cabo.

Duas bastante encontradas são:

borne a parafuso

e

IDC, Insulation Displacement Connection.

No IDC, contatos próprios (como lâminas) atravessam a isolação dos condutores e realizam a conexão sem a necessidade de decapar individualmente os fios da mesma maneira que em um borne convencional. Isso pode acelerar a montagem. Mas existe uma condição importante: conector e cabo precisam ser compatíveis entre si.

A própria PI recomenda verificar se o cabo utilizado foi aprovado pelo fabricante para aquele sistema de conexão, especialmente em tecnologias de deslocamento de isolação.

Portanto, rapidez de instalação não deve significar improvisar combinações de cabo e conector.

A blindagem também passa pelo conector

Outro papel importante do conector é manter uma conexão adequada da blindagem.

Em uma rede PROFIBUS DP, a continuidade e o contato apropriado da blindagem são parte da estratégia de compatibilidade eletromagnética da instalação.

Por isso, os conectores normalmente possuem estrutura metálica ou metalizada e mecanismos que permitem estabelecer uma conexão de baixa impedância com a blindagem do cabo.

Evite pensar na blindagem apenas como “mais um fio”.

A maneira como ela entra em contato com o conector importa.

Uma montagem mal executada pode reduzir justamente a proteção que esperamos obter em um ambiente industrial com inversores, motores e outros equipamentos geradores de interferência.

Qual conector escolher?

A resposta depende da aplicação.

Alguns critérios úteis são:

Isso é mais útil do que simplesmente escolher “o conector mais robusto”.

O melhor conector é aquele que atende à tecnologia, ao ambiente e à estratégia de manutenção da instalação.

Um conector ruim pode afetar toda a rede?

Pode. Mas nem sempre porque o conector em si é de má qualidade. Problemas bastante comuns são:

• A e B invertidos;
• condutor mal preso;
• cabo inadequadamente decapado;
• contato ruim em conexão IDC;
• blindagem mal conectada;
• terminação ativada em local incorreto;
• terminação sem alimentação;
• saída do barramento interrompida por uma chave ON;
• conector inadequado ao ambiente;
• montagem sujeita a esforço mecânico excessivo.

Isso explica por que, em uma análise PROFIBUS, olhar apenas para o CLP ou para o diagnóstico do slave pode não ser suficiente.

Às vezes, a causa da falha está em uma peça de poucos centímetros instalada entre o cabo e o equipamento.

No próximo conteúdo, vamos avançar justamente para o planejamento do layout e entender como conectores, cabos, segmentos, repeaters e terminações precisam ser organizados antes da instalação.