Aunque cada vez haya más equipos que se gobiernan mediante Profinet, sigue habiendo muchísimos equipos gobernados por profibus en la industria. Aprovechando que en el último bloque del curso de TIA Portal tocaremos las comunicaciones, he pensado que es también interesante el tocar las normas básicas para realizar un cableado Profibus.
Uso correcto de terminaciones.
Si trabajas habitualmente con Profibus esta norma te va a resultar de lo más básica.
Si no has cableado nunca una red, es básico que lo sepas.
Para el trabajo sin perturbaciones en el PROFIBUS-DP, el cable del bus debe ser finalizado en ambos extremos con unas resistencias de finalización.
El cable de bus desde la primera estación hasta la última estación debería ser tratado como un único cable de bus.
Los finalizadores del bus deben conectarse en la primera (p.e. en el maestro) y en la última estación (esclavo)
Esto en la práctica se consigue con los terminales que puedes comprar a Siemens o a otros fabricantes:
Es decir, lo que harás es salir desde el PLC con tu cable e irás conectando todas las estaciones remotas o esclavos, realizando una serie entre ellas.
Como ves, en el conector hay un ON/OFF.
Sirve para conectar o desconectar la resistencia de finalización del bus.
Por tanto, en los extremos (típicamente el PLC y una de las remotas) pondremos el selector en ON.
El cable en los extremos tendrán que entrar por la boca de entrada.
Esto puede estar marcado mediante una flecha o bien con un IN/OUT o similar.
Tienes que tener en cuenta que al poner la resistencia de terminación en ON, la boca de salida queda aislada.
Esto implica que si hubiera una remota conectada a la salida, y se pone la resistencia en ON, esa parte del ramal queda totalmente aislada.
Ojo con esto.
Por tanto, las remotas que queden en medio llevarán este terminal en OFF.
Ni que decir tiene que si solo hay dos elementos en la red, el PLC y una remota, ambos equipos deberán llevar la terminación igualmente en ON al ser los extremos de la red.
Alimentación del bus
El bus tiene que estar alimentado desde al menos uno de los extremos.
Esto obliga a que uno de los extremos (si no ambos) tienen que ser activos en este aspecto y alimenten por tanto la red.
En general no te das cuenta de este detalle ya que normalmente el PLC está en uno de los extremos. Por tanto la situación queda solucionada.
Pero ojo, porque a mi ya me ha sucedido tener varios PLC en una red y haber desconectado ambos PLC de los extremos y caerse la red completamente (cosas que pasan).
Así que ten siempre esto en mente: uno de los extremos tiene que estar activo para que la red no caiga.
Existen unos terminadores de red que hacen esta función en caso de tener que desconectar los extremos por la razón que sea.
Son unos aparatos cuyo fundamento es solamente ese, el alimentar la red de tal forma que puedas desconectar elementos de la red sin que esta caiga. Puedes encontrar la ficha de los terminadores de red Profibus aquí.
Cableado de las terminaciones.
En la siguiente imagen se detalla cómo se ha de pelar el cable para realizar un correcto conexionado del terminal.
Nada más que añadir salvo que es importante el tema de respetar la pantalla y conectarla correctamente en el terminal como luego veremos.
¿Qué conector elegir?
Hay muchos tipos de conectores: rectos, acodados, con conexión de PC, pinchados, atornillados...
La experiencia de todos estos años me ha decantado por los conectores, acodados, conexión atornillada y con salida para PC.
Puedes discrepar en cada uno de los puntos anteriores.
Yo solamente te doy mi punto de vista de cada una de las características:
Acodado
En general, la salida me es más cómoda acodada para poder meter el cable de Profibus por las canaletas de una forma más natural que no saliendo recto.
Habrá excepciones en los que será más práctico salir recto, pero por norma general, creo que es la mejor elección.
Conexión atornillada
Podrás pensar que el modo de pinzado como el del dibujo más arriba es una conexión mucho mas rápida que no necesita destornillador para realizar la conexión.
Bueno, la experiencia me ha hecho decantarme por los atornillados.
En una de las máquinas que construimos hace ya unos años con 3 redes Profibus, la red se caía cada dos por tres.
Todos los conectores eran pinzados y tuvimos que cablear nuevamente las terminaciones, facilitar el pinzado.
Ni aún así se solucionó.
Cambiamos a conectores atornillados (una pasta en conectores) y voilà. Se solucionó para siempre el problema.
Los técnicos de Siemens que vinieron no daban crédito, pero así fue.
Desde entonces, ni con un palo.
Salida para PC
Esto es una necesidad si usas la conexión MPI y Profibus (en un PLC Siemens 2DP).
Si no tienen conexión con el PC, tendrás que desconectar la pantalla que tengas en MPI (que es lo normal) para poder realizar los cambios.
Así que al menos necesitarás uno (normalmente en el lado del PLC). Pero puede venirte bien tenerlo en ambos extremos de la red.
En los puntos intermedios es verdad que puede ser mejor poner los que no llevan nada.
Además de por ser un poco más baratos, porque pueden llenarse de porquería.
Distancias máximas y mínimas
El lazo completo de la red no puede ser tan largo como te apetezca.
Si te pasas, puedes tener problemas en la comunicación.
Hay una relación estrecha como puedes imaginar entre la longitud del lazo y la velocidad del bus.
En este cuadro puedes ver algunas de las velocidades disponibles, aunque no todas como puede ser la de 3 ó 6 Mbits/s.
Lo importante es que tengas en cuenta que en función de a qué velocidad vayas a comunicar (por defecto a 1,5Mb/s) la tirada de cable no debe superar cierta longitud.
Por norma, si vas a comunicar a 1,5 o superior, te marques los 100 metros como límite del lazo sin repetidores.
Como distancia mínima, Siemens recomienda un mínimo de 1m ya que con menos longitud puede dar problemas también.
Apantallado del cableado.
Hay empresas que no tienen en cuenta como normas básicas para realizar un cableado Profibus es el CEM.
CEM = Compatibilidad Electro Magnética.
Las altas frecuencias emitidas por equipos de potencia como los variadores de velocidad te pueden dar muchos quebraderos de cabeza si no tienes en cuenta ciertas normas básicas:
- Los conductores de los cables del bus deben ser apantallados. Deben ir instalados separadamente de los cables de potencia con una distancia mínima de 20 cm. Por tanto, los cables del Bus ( o cables de señal) no pueden ser instalados adyacentes a los cables de potencia. Lo suyo es que vayan por bandejas separadas.
- La pantalla del cable del bus debe ser conectada a la tierra de protección en ambos extremos.
- Los cables de potencia y de bus deben instalarse en ángulo de 90º para que la influencia sea la mínima posible.
- Los cables de señal (y la superficie equipotencial) deben conectarse a tierra por el camino más corto posible.
- Las pantallas deberían tener conexiones de baja impedancia (área de conexión amplia).
Como ves son normas muy básicas que seguro que ya conocías.
Conexionado del la pantalla a tierra
Pues sí, el conexionado de la malla también es una de las normas básicas para realizar un cableado Profibus.
Aclarar que con las mallas, no se debe hacer una trencita y conectarlas a tierra.
¿Y por qué?
Porque el cometido de la malla no es derivar a tierra en caso de una falta.
Para eso ya están los cables de tierra específicamente puestos para ese menester.
El objetivo de la malla es derivar las corrientes inducidas por las altas frecuencias a tierra.
Es por ello que cuanto mayor se la superficie de contacto, mucho mejor será el apantallado.
La razón es que cuanto mayor es la frecuencia de una corriente, más querencia tiene esta corriente a circular por la superficie del conductor.
Este efecto, es el efecto pelicular.
Por tanto, cuanto mayor superficie de contacto tengas, mejor será su evacuación a tierra.
Bonus track: Repetidores
Como tal, no es una de las normas básicas para realizar un cableado Profibus.
Pero es interesante que lo tengas en cuenta.
A veces la red de Profibus conecta diferentes máquinas que tienen sus diferentes cuadros y que pueden estar a bastantes metros unos de otros.
En estos casos es conveniente la instalación en cada cuadro de un repetidor ya que nos ofrece una serie de características muy útiles:
- Permiten aumentar el número de nodos
- Amplifica la señal en tiradas largas
- Aisla galvánicamente unos elementos de otros.
- Permite crear estrellas y bifurcaciones de la red
Como ves, tienen una serie de características muy interesantes si vas a crear una red compleja en Profibus.
¿Qué te ha parecido las normas básicas para realizar un cableado Profibus?
Espero que te haya sido útil esta entrada de normas básicas para realizar un cableado Profibus.
Sí, es todo chapa teórica.
Pero que es necesario que sepas estas cosillas si no las sabías ya.
Algunas las podrás aplicar para otras instalaciones (no solo de Profibus vive el hombre).
En cualquier caso, es una buena introducción para el bloque 7 del Curso de TIA Portal ¿no?
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