O uso de Repetidores e HUBs Profibus-DP para aumentar a disponibilidade em Profibus

O uso de Hubs e Repetidores

O RHP303 da Smar é um elemento ativo que serve de interface entre segmentos de rede Profibus e que assegura níveis adequados de sinais, garantindo a integridade do sinal de comunicação. O repetidor evita a deterioração do sinal em longas distâncias. Essencialmente, ele trabalha recebendo o sinal de um segmento de rede, "limpando-o", amplificando-o e transmitindo-o para os outros segmentos. Desta forma, a mensagem original é mantida para todos os segmentos da rede. O RHP303 executa esta função bidirecionalmente. Além disso, serve para isolar galvanicamente os segmentos.

O PROFIBUS-DP é um barramento de comunicação de alta velocidade que obedece a regras estritas de linhas de spurs por causa de possíveis reflexões que causam perturbação nos sinais de comunicação.

O RHP303 é a solução inovadora para aplicações em que haja necessidade de linhas de spurs ou segmentos estrela. É a solução mais econômica para instalar linhas de spurs confiáveis em redes DP de alta velocidade. Ele possui 5 repetidores galvânicos isolados e transparentes, o que viabiliza estruturas de rede com extensões de linhas de spurs que, individualmente, podem incluir até 31 dispositivos e um comprimento igual ao do barramento principal. O RHP303 regenera o sinal elétrico em um canal e o transfere a todos os outros canais (topologia tipo “pé de galinha”).

Como o RHP303 cria segmentos isolados, os equipamentos podem então ser removidos e inseridos durante a operação. Da mesma forma, problemas elétricos do barramento e perturbações de EMC em um spur não se espalham aos outros segmentos. Os circuitos inteligentes e de isolação do RHP303 não modificam eletricamente o sinal de comunicação. Estes circuitos também identificam a velocidade da transmissão automaticamente.

O RHP303 tem o diferencial de trabalhar em Modbus para duas taxas de comunicação em modo manual: 9,6 kbps e 19,2 kbps.

Para auxiliar o trabalho de instalação, a terminação é integrada e pode ser ligada ou desligada. O RHP303 é alimentado por uma tensão de 12 a 30 Vdc. Para identificação de defeitos, manutenção e comissionamento, o RHP303 tem LEDs que indicam o status de cada canal.

Principais características

• Classificação IP 20;
• 5 canais isolados;
• Transparente para todas as versões do protocolo PROFIBUS-DP;
• Especificações RS-485 para cada canal;
• Taxa de comunicação máxima de 12 Mbps;
• Suporta até 31 dispositivos por canal;
• Suporta até 1200 m de comprimento de linha do spur;
• Não necessita endereço;
• Terminador integrado;
• Suporte ao protocolo Modbus em modo manual em 9,6 kbps e 19,2 kbps;
• Ideal para aplicação em áreas susceptíveis a Interferência Eletromagnética;
• Permite expandir com confiabilidade a rede PROFIBUS-DP/ MODBUS RTU;
• Regenera o sinal Profibus-DP/ Modbus RTU afetado pelos efeitos capacitivos nos segmentos;
• Inserção e remoção de equipamentos escravos durante a operação;
• Proteção contra curto-circuito e indicação em cada canal;
• Construção compacta e robusta;
• Display de status e erro (por canal);
• Compatível com todos os cabos DP;
• Proporciona uma disposição dos cabos da rede de forma mais conveniente;
• Instalações facilmente extensíveis;
• Conector DB9 fêmea disponível para diagnóstico;
• Reduz custos com cabeamento e repetidores.

Observe, agora, a figura 1

F1. Repetidor HUB RHP303. 

Áreas de Aplicação do repetidor HUB

• Linhas de spurs dinâmicas para os atuadores, medidores de fluxo e analisadores de pH;
• Inversores e motores;
• Centros de controle de motores;
• Barreira para equipamento galvânico não isolado;
• Grandes redes estruturadas em estrela/árvore.

Exemplos de Aplicação

Na figura 2 é exibida uma aplicação geral para o RHP303. Cada canal isolado protege a propagação de curto-circuito de um canal para os demais e permite a expansão em até 1200 m por segmento.

Além disso, o RHP303 amplifica e corrige os sinais de comunicação que são afetados pelos efeitos capacitivos nos segmentos. Veja no exemplo da figura 3 uma rede afetada pelo efeito capacitivo.

A figura 4 mostra os sinais de comunicação recuperados pelo RHP303. 

F2. Aplicação geral

 

F3. Sinais de comunicação afetados pelo efeito capacitivo. 

F4. Sinais de comunicação recuperados pelo RHP303. 

O RHP303 aumenta a disponibilidade da rede, filtrando ruídos de EMI de forma que um canal não interfira no outro e nem no tronco principal. As derivações isoladas do RHP303 garantem que ruídos comuns em áreas críticas como CCMs não interfiram em outras áreas.

Repare na figura 5. 

F5. Aplicação em áreas susceptíveis a Interferência Eletromagnética. 

As redes Profibus-DP/Modbus RTU podem ser expandidas em topologia árvore ou estrela, sem limites de RHP303 em cascata. Assim é possível aumentar o comprimento e o número de equipamentos nos segmentos com a garantia da integridade do sinal de comunicação. Veja as figuras 6 e 7. 

F6. Expansão de redes Profibus-DP. 

F7. Exemplo de aplicação Profibus-DP e Modbus RTU. 

Conclusão

Vimos neste artigo a importância dos repetidores para a expansão da rede Profibus-DP e detalhes em termos de sua correta instalação juntamente com os terminadores de barramento para garantirem o perfeito funcionamento e integridade do sinal de comunicação.

A Smar possui um ampla equipe especializada em projetos, certificações de redes e instalações em Profibus. Para mais detalhes, acesse o canal direto de comunicação com os engenheiros especialistas em instalações e tecnologia PROFIBUS e AS-i da SMAR: https://www.smar.com/pt/assistencia-tecnica

Autor

• César Cassiolato