Lo standard PROFIBUS.
Chiunque operi nell’automazione industriale ha avuto a che fare o per lo meno ha sentito parlare di rete PROFIBUS, un bus che permette di collegare tra loro apparecchiature come i plc e non solo. Su questa rete troviamo anche (soprattutto in passato) schede di comunicazione per i sistemi di supervisione industriale, tools di programmazione, e altro.
Questa rete sfrutta il layer fisico seriale RS-485, che assicura una buona velocità, la possibilità di lavorare con un certo numero di nodi, ma che tuttavia non possiede sicurezza intrinseca.
Il PROFIBUS-PA.
Per quanto riguarda la connessione di apparecchiature da campo, la rete PROFIBUS-PA è quella che fa al caso nostro, essa infatti è nata proprio per permettere l’integrazione degli oggetti in campo nel sistema d’automazione.
Il PROFIBUS PA sfrutta il protocollo di comunicazione denominato MBP (Manchester bus powered), in accordo con le specifiche IEC 61158, sezione 2. Per quanto riguarda il mezzo fisico, questa rete sfrutta il doppino con schermo così come avviene per la rete di tipo DP, ci sono però delle differenze che ora scopriremo.
Quali sono le principali differenze tra il protocollo impiegato nella PROFIBUS PA e quello DP?
Il protocollo MBP lavora con segnali in corrente sul bus, e funziona a una velocità fissa di 31.25 kbit/s (kilobit al secondo). Sebbene questa velocità sia molto più bassa di quella raggiungibile con la rete DP, essa è più che sufficiente per far lavorare i componenti nella maggior parte delle aree dell’automazione industriale, dove i tempi di reazione dei sistemi non sono necessariamente brevi.
Sullo stesso cavo, in PROFIBUS PA, con soli due conduttori sono trasmessi alimentazione e dati; inoltre questo protocollo nella versione MBP-IS può funzionare anche in aree con rischio di esplosione. Questa caratteristica rende la rete PROFIBUS PA adatta all’industria e alla connessione più a basso livello (verso il campo).
Per creare i segmenti MBP si utilizzano accoppiatori DP/PA oppure dei LINK.
Ogni segmento può contenere un massimo di 32 stazioni e queste possono essere collegate a una distanza massima di poco meno di due chilometri. A questo proposito bisogna considerare che in zone a rischio esplosione le distanze utilizzabili in rete PROFIBUS PA si riducono notevolmente.
Accoppiatori DP/PA e moduli LINK.
Quando si integra una rete PROFIBUS DP con una di tipo PA, si utilizzano gli accoppiatori; questi rendono i segmenti trasparenti dal punto di vista del protocollo PROFIBUS.
I segmenti MBP sono visibili direttamente dal lato DP, e gli accoppiatori sono apparecchiature semplici da mettere in funzione dato che non necessitano di configurazione.
I link di segmento invece, sono apparecchi intelligenti che mappano tutti i componenti collegati all’MBP, i quali vengono visti nel segmento RS-485 come un oggetto solo.
Nella prossima immagine vediamo una rete di accoppiamento Profibus dp e pa mediante un apparecchio della Siemens.
Nella figura sopra, partendo dall’alto abbiamo la rete più a alto livello (Industrial Ethernet) alla quale è collegato il PLC che ha la funzione di master DP; nelle reti Profibus infatti è necessaria la presenza di un master, mentre le altre apparecchiature funzionano come slave.
Alla rete DP sono collegati uno slave DP e due accoppiatori, inoltre osserviamo il computer che può servire a programmare il sistema o come supervisore.
A ogni accoppiatore sono collegate le apparecchiature da campo, e l’accoppiatore di tipo EX gestisce le componenti in area a rischio di esplosione.
Nella prossima immagine vediamo invece una rete con Link DP/PA, sempre della casa tedesca.
Anche nell’esempio in figura sopra abbiamo il PLC collegato in rete PROFIBUS-DP che ha la funzione di master e un’apparecchiatura che funziona come slave. Il sistema presenta tuttavia diversi moduli accoppiatori DP/PA sui quali vengono collegate le apparecchiature; poi attraverso l’interfaccia IM 153-2 il tutto viene accoppiato alla rete profibus.
Nella prossima immagine vediamo il dettaglio di questa configurazione.
