PROFIBUS, el protocolo de comunicación de red digital, ha logrado convertirse en poco tiempo en un elemento esencial para muchos sectores industriales.
En el ámbito de la automatización industrial, PROFIBUS ha surgido como una tecnología crucial para la comunicación eficiente entre dispositivos. En este artículo exploraremos a fondo qué es PROFIBUS, cómo funciona y por qué es tan relevante en el mundo de la manufactura y la automatización.
PROFIBUS ¿Qué es?
PROFIBUS, que significa “Process Field Bus,” es un estándar de comunicación industrial ampliamente utilizado en entornos de automatización y control. Se ha convertido en la columna vertebral de numerosos sistemas, permitiendo la transferencia de datos rápida y confiable entre diferentes dispositivos de una red industrial.
Este bus de campo se encarga de llevar a cabo la comunicación entre sensores y el sistema de control.
Su implementación inicial fue en industrias de automatización de fábricas, luego en industrias de procesos y posteriormente en fabricación, etc. Es una red adecuada para tareas de comunicación rápidas y sensibles y también para comunicaciones complejas.
Este protocolo estándar internacional tiene como objetivo ganar flexibilidad, reducir costes, confianza, adaptarse a variadas aplicaciones, interfuncionalidad y confianza.
PROFIBUS ¿Cómo funciona?
En el concepto de la automatización industrial, la comunicación entre dispositivos y uso de mecanismos estándar, abiertos y flexibles son componentes esenciales. A nivel de campo, la comunicación se distribuye rápidamente en dirección horizontal, así como en dirección vertical integrando todos los niveles jerárquicos que componen el sistema de automatización.
Una combinación de diferentes sistemas de redes de comunicación industrial como son As-Interface, Ethernet Industrial y PROFIBUS son las condiciones ideales de red abierta para los procesos industriales.
Los actuadores y sensores de AS-Interface brinda un sistema de comunicación de datos perfecto donde las señales de datos binarios se expanden a través de un bus de datos sencillo y de bajo coste con una fuente de alimentación de 24Vdc necesaria para la alimentación de dichos sensores/actuadores.
Los periféricos distribuidos a nivel de campo, como módulos de entrada y salida, válvulas, transductores, accionamientos y paneles de operación funcionan a tiempo real a través de un eficiente sistema de comunicación, el PROFIBUS PD O PA.
En este sistema de comunicación, la transmisión de datos se realiza de forma cíclica mientras que los parámetros, alarmas y diagnósticos se transmiten cuando es necesario.
Por otro lado, los ordenadores de ingeniería, las células y los controladores programables como los PLC tienen que comunicarse entre sí requiriendo una transferencia de un gran paquete de datos en variadas y potentes funciones de comunicación.
Mediante el protocolo PROFINET, del cual hablaremos en el próximo artículo, la integración de los sistemas corporativos como Ethernet, Intranet y Internet es obligatoria.
TIPOS DE PROFIBUS
Existen dos variables principales de PROFIBUS: PROFIBUS DP (Decentralized Peripherals) y PROFIBUS PA (Process Automation). Cada una tiene sus aplicaciones específicas, desde la comunicación de dispositivos en el nivel de campo hasta el control de procesos en la industria.
Inicialmente, el grupo de trabajo de PROFIBUS, desarrolló PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification). Se trataba de un protocolo complejo no usado en la actualidad.
PROFIBUS DP
Corresponde a la solución de alta velocidad. El 90 por ciento de las aplicaciones para la que es utilizado PROFIBUS utilizan PROFIBUS DP. Esta solución dispone de tres versiones cuyo origen se ha ido produciendo por el avance de las nuevas tecnologías y la alta demanda de las aplicaciones:
- DP-V0 (1993)
- DP-V1 (1997)
- DP-V2 (2002).
PROFIBUS DP se desarrolló, de forma específica, para integrar la comunicación entre los sistemas de automatización y los equipos descentralizados. Se aplica en sistemas de control donde se requiere el acceso a dispositivos distribuidos de Entrada y Salida sustituyendo a los sistemas convencionales de 4 a 20mA, HART o en transmisiones de 24 voltios.
Con la interfaz estándar R-485 de capa física de comunicación o fibra óptica, transmite 1 Kbyte de Entrada y salida en menos de dos minutos. Principalmente es utilizada en sistemas de automatización industrial.
PROFIBUS PA
En la automatización industrial, PROFIBUS PA, cumple con los requisitos esenciales donde los sistemas de control de procesos y sistemas de automatización se conectan con los dispositivos de campo como son los transmisores de temperatura y presión, convertidores y posicionadores, entre otros. Igualmente puede sustituir a los sistemas convencionales de 4 a 20 mA.
El uso de esta tecnología conlleva varias ventajas funcionales como en la transmisión de información confiable, sistemas de seguridad de fallas, manejo de estados variables, mediciones con alta resolución, autodiagnóstico e integración con control de alta velocidad, entre otros.
Igualmente conlleva grandes ventajas económicas propias de las instalaciones como reducción de costes, reducción de costes en el mantenimiento, reducción de los tiempos de puesta en marcha. Además, ofrece un aumento de la seguridad y de funcionalidad.
Esta solución permite el control y medición a través de una línea y dos cables individuales. El mantenimiento, la conexión y desconexión de los equipos se puede realizar durante el funcionamiento sin interferir en otras estaciones en zonas.
PROFIBUS PA fue desarrollado con la colaboración de la industria de control y procesos NAMUR cumpliendo con los requisitos esenciales:
- Compatibilidad con equipos de campo de diferentes fabricantes.
- Añadir y eliminar estaciones de bus sin afectar a otras estaciones.
- A través de los acopladores de segmento entre PROFIBUS PA y PROFIBUS PD se produce una comunicación transparente.
- Trasmisión de datos y potencia en el mismo par de cables basado en la tecnología IEC 61158-2.
- Utilización en áreas potencialmente peligrosas con pantalla de protección ante explosiones.
Para la conexión de los convertidores, acopladores y posicionadores de una red PROFIBUS DP se realiza mediante acopladores DP/PA.
PROFIBUS ha demostrado ser una tecnología robusta, eficiente y versátil en el ámbito de la automatización industrial. Este artículo proporciona una visión completa de sus fundamentos, aplicaciones y beneficios, destacando su papel fundamental en la evolución de las tecnologías.
