Uso de repetidores em Profibus-DP

César Cassiolato (cesarcass@smar.com.br), Smar Equipamentos Industriais.

O uso de repetidores em Profibus é muito comum em casos onde se tem mais de 32 estações ou para redes densas. Veremos a seguir alguns detalhes pertinentes que devem ser levados em conta em fase de projeto e instalação para garantir a correta performance da rede Profibus-DP.

O que são repetidores?
Repetidores são elementos ativos que servem para interfacear segmentos em uma rede Profibus e que asseguram níveis adequados de sinais, garantindo a integridade do sinal de comunicação. O repetidor possui a capacidade de evitar a deterioração do sinal em longas distâncias. Essencialmente ele trabalha recebendo o sinal de um segmento de rede, "limpando" e amplificando este sinal, e transmitindo-o para outro segmento de rede. Desta forma a mensagem original é mantida por todos os segmentes da rede. O repetidor executa esta função bidirecionalmente. Além disso, serve para isolar galvanicamente os segmentos.

Verificação dos repetidores
Vale lembrar que podemos ter até 126 dispositivos DPs, divididos em segmento com 32 estações, onde devem ser contabilizados os repetidores, OLMs, etc. Segundo a EN50170, um máximo de 4 repetidores são permitidos entre duas estações quaisquer.
Dependendo do fabricante e das características do repetidor, mais de 4 repetidores é possível.
Podemos ter até 9 repetidores em cascata, lembrando que não se recomenda um número maior devido aos atrasos embutidos na rede e o comprometimento com o slot time (máximo tempo que o mestre irá esperar por uma resposta do slave). Veja as figuras 1 e 2.
 O comprimento máximo do cabeamento depende da velocidade de transmissão, conforme a tabela 1.

Tabela 1 – Distâncias limites que devem ser respeitadas na rede Profibus-DP.

A recomendação é que se coloque um repetidor onde se quer criar braços além do tronco principal. Certamente na prática pode-se ter uma margem de 5% destes comprimentos máximos e não há a necessidade de se comprar um repetidor quando se ultrapassa os limites dentro desta proporção.
Observe sempre que o repetidor é um elemento que deve ser alimentado. E ainda, observe que ao ter um repetidor se faz necessário um terminador antes do mesmo e um depois, conforme a topologia.

Regra que define a máxima distância entre duas estações
Pode-se utilizar a seguinte regra para determinar a máxima distância entre duas estações conforme a taxa de comunicação, considerando-se o número de repetidores:
(Nrep+1)*seg, onde Nrep é o máximo número de repetidores em série e seg é o comprimento máximo de um segmento de acordo com o baud rate (vide tabela 1).
Por exemplo, suponha que estejamos a uma taxa de 1500kbit/s(onde de acordo com a tabela 4, temos distância máxima de 200m) e o fabricante de um determinado repetidor recomende que se utilize no máximo 9 repetidores em série: (9+1)*200 = 2000m.

O uso de terminadores e repetidores
Outro detalhe a ser observado na prática, de acordo com a figura 1, é o uso dos terminadores de barramento, onde preferencialmente o mestre está localizado no início do barramento com um terminador ativo e o último escravo, o mais distante do mestre, também possui terminador ativo. Isto significa que o último escravo deve permanecer alimentado o tempo todo e, por exemplo, durante sua manutenção ou reposição, pode haver comunicação intermitente com os outros devices.
Quando devido à arquitetura e/ou topologia tem-se algo como a figura 2, onde se tem o mestre no meio do barramento, deve-se colocar os terminadores no primeiro escravo (o mais a esquerda do mestre) e no último (o mais distante), mantendo-os sempre energizados. Aqui também, durante a manutenção ou reposição, pode haver comunicação intermitente com os outros devices.

Figura 1 – Regra geral de segmentação, repetidor e bus terminador.

Figura 2 – Mestre localizado no meio do barramento.

Alguns repetidores não se programam automaticamente com a taxa de comunicação e nem mesmo possuem indicação luminosa de alimentação ativa.

Conclusão
Vimos neste artigo a importâncias 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.