Tabela 1 – Características do meio físico

Figura 1 – Sistema PROFIBUS genérico.

PROFIBUS-PA PROFILE 3.0
Um sistema PROFIBUS pode ser operado e monitorado independentemente de equipamentos e fabricantes se todas as funcionalidades e parametrização, bem como as maneiras de acessos a estas informações forem padrões. Estes padrões são determinados pelos profiles (perfis) do PROFIBUS-PA.
Estes profiles especificam como os fabricantes devem implementar os objetos de comunicação, variáveis e parâmetros, segundo a classe de funcionamentos dos equipamentos. E ainda existe a classificação dos próprios parâmetros:
• Valores dinâmicos de processo: que dizem respeito as variáveis de processo, cuja informação é descrita nos arquivos GSD (device data master) e que serão lidas ciclicamente pelos mestres classe 1 e também aciclicamente pelos mestres classe 2.
Mestre Classe 1: Classe 1 - responsável pelas operações cíclicas (leituras/escritas)
e controle das malhas abertas e fechadas do sistema.
Mestre Classe 2: Classe 2 - responsável pelos acessos acíclicos dos parâmetros
e funções dos equipamentos PA (estação de engenharia: exemplo PDM).
• Valores padrões de configuração/operação: que são exclusivamente acessadas para leitura e escrita vias serviços acíclicas. Existem parâmetros que são mandatoriamente implementados e outros que são opcionais aos fabricantes.
• Parâmetros específicos dos fabricantes: que são exclusivos segundo a funcionalidade daquele fabricante de equipamento e que podem ser acessados aciclicamente, uma vez que também são definidos segundo os padrões de estruturas de dados do profile.
Atualmente, o PROFIBUS-PA está definido segundo o PROFILE 3.0 (desde 1999), onde se tem informações para vários tipos de equipamentos, como transmissores de pressão, de temperatura, posicionadores de válvula, etc.
Estes equipamentos são implementados segundo o modelo de blocos funcionais (Function Blocks), onde se tem o agrupamento de parâmetros que garante um acesso uniforme e sistemático das informações.
Vários blocos e funções são necessários, dependendo do modo e fase de operação. Basicamente, pode-se citar os seguintes blocos:
• Blocos Funcionais de entrada e saída analógicas: estes blocos descrevem funcionalidades durante a operação, tais como, troca de dados cíclicos de entrada/saída, condições de alarmes, limites, etc.
• Bloco Físico (Physical Block): que trás informações de identificação do equipamento, assim como, pertinentes ao hardware e software.
• Blocos Transdutores (Transducer Blocks): que fazem o acondicionamento de informações dos sensores que serão utilizadas pelos blocos funcionais e que também recebem informações destes para dispararem atuações em elementos finais de controle.Normalmente um equipamento de entrada (um transmissor de pressão, por exemplo) possui um bloco transdutor (TRD) que está amarrado via canal a um bloco de entrada analógica (AI) e um equipamento de saída (um posicionador de válvula, por exemplo) possui um bloco de saída analógica (AO) que recebe um valor de setpoint e o disponibiliza via canal a um bloco transdutor (TRD) que acionará o elemento final (por exemplo, posicionando uma válvula).
Existem alguns equipamentos que possuem vários blocos AI´s e AO´s e são chamados de equipamentos multicanais, onde se deve ter vários blocos TRD´s associados ao hardware.
O PROFIBUS-PA ainda diferencia os profiles em classes:
• Equipamento Classe A: inclui informações somente dos blocos físico e de funções.Neste tipo de classe, o equipamento está limitado ao básico necessário para operação:variável do processo (valor e status), unidade e tag.
• Equipamento Classe B: possuem funções estendidas de informações dos blocos físico, transdutor e de funções.
Uma característica poderosa suportada pelo PROFILE 3.0 é a definição de cada equipamento segundo os arquivos GSD.Este arquivos garante que qualquer sistema Profibus possa integrar o equipamento, independente de suas características.Com isto cada fabricante pode desenvolver suas particularidades em formas de blocos funcionais que vão além do que está definido no profile.Isto agrega valores nos equipamentos e torna possível a competição de desenvolvimento e oferta de características adicionais nos equipamentos pelos fabricantes.Sendo que as particularidades específicas de cada equipamento podem ser acessadas via conceitos padrões de interfaces, baseado em EDDL (Linguagem Eletrônica Descritiva de Equipamentos) ou FDT (Ferramenta de Equipamento de Campo).Através destas interfaces, o usuário ganha versatilidade e flexibilidade de configuração, parametrização, calibração e principalmente mecanismos de download e upload durante a fase de planejamento/comissionamento dos projetos.

Vamos detalhar a seguir equipamentos utilizados como conversores/interfaces onde se quer manter a convivência com os sinais convencionais 4-20mA e/ou 3-15 psi.Até que tenhamos todos os equipamentos com funcionalidades em PROFIBUS-PA ou mesmo quando por motivos de custos não se quer desfazer de uma área com tecnologia convencional, os equipamentos a seguir são ideais:

DETALHAMENTO DO CONVERSOR 4-20mA PARA PROFIBUS PA, IF303 - SMAR
O IF303 é um conversor de corrente 4-20mA para PROFIBUS PA com 3 canais de entrada e que foi desenvolvido pela Smar segundo o PROFILE 3.0. O IF303 recebe um sinal de corrente, tipicamente 4-20mA ou 0-20mA, e disponibiliza este sinal para a rede PROFIBUS PA:

Figura 2 – IF303 e seus Blocos Funcionais.

O IF303 possui os seguintes blocos funcionais:
• Bloco Físico (PHY BLOCK): este bloco também é conhecido por bloco de informação do equipamento, onde se tem revisão de software, revisões de hardware, revisões de DD, etc.
• Bloco Transdutor (TRD BLOCK): possui 3 blocos deste tipo, um para canal de corrente.Este bloco é responsável pelo interfaceamento do sensor com o blocos de entrada analógica (AI) e Totalizador (TOT).Além disso, trás toda informação pertinente ao conversor, tais como, número serial, faixa, data, local e método de calibração, diagnósticos, etc…
• Bloco de Entrada Analógica (AI BLOCK): possui 3 blocos, um para canal de corrente.
• Bloco Totalizador (TOT BLOCK): possui 3 blocos, um para canal de corrente.
• Bloco Display (DSP BLOCK): é um bloco especial da Smar que permite a configuração dos parâmetros que poderão ser monitorados ou configurados via ajuste local (LCD).

Destes blocos, os blocos Ais e TOTs farão parte dos serviços de troca de dados cíclicos com o mestre que serão detalhados posteriormente no arquivo GSD.
O IF303 possui o seguinte diagrama funcional, conforme a figura 3:

Figura 3 – Conversor IF303 – Smar.

Analisando este diagrama, pode-se ver que os sinais de 4-20 mA (provenientes de equipamentos convencionais 4-20mA) são entregues aos blocos transdutores que levando em conta o procedimento de calibração, feito em fábrica e pelo usuário, disponibilizarão os valores em percentagem de tal forma que estes poderão ser disponibilizados diretamente ao Mestre Classe 1 via blocos de Entradas Analógicas (AIs) ou ainda poderão passar pela extração de raiz quadrada, sendo disponibilizados via blocos Totalizadores (TOTs) . Estes valores, conforme suas magnitudes de operação, serão checados em suas condições limites e uma vez não observadas, cada bloco transdutor gerará um status informando-o através do valor primário, onde na estratégia implementada no mestre, deverá ser tomadas ações de acordo com este status. Suponha que em um dos três canais tenha-se um transmissor 4-20mA sem a funcionalidade de totalização, conforme a figura 4. Quando é escolhido a extração de raiz quadrada, então se tem a curva da figura 5.Na figura 4, tem-se a aplicação da função de transferência na medição de massa e fluxo:

Figura 4 – Medição com placa de orifício.

Figura 5 – Resposta conforme a extração de raiz quadrada.

Observe que com a totalização, existe um ponto a ser definido, onde se tem o corte de zero (Low Flow Cutoff) e também um ponto onde a resposta deixa de ser linear com a pressão e passa a atender a extração de raiz, conforme a pressão diferencial aplicada (Flow Lin Sqr Point).
Uma vez que se tenha definido a função de transferência, conforme a aplicação, o usuário pode escolher a unidade de saída, com a qual o valor de pressão ou vazão será disponibilizado ao mestre do sistema via bloco AI ou Totalizador respectivamente, via serviços de troca de dados cíclicos.
As figuras 6 e 7 mostram respectivamente o bloco de entrada analógica e de totalização.

Figura 6 – Bloco de Entrada Analógica – AI.

Figura 7 – Bloco Totalizador – TOT.

O bloco AI recebe o valor de 4-20mA (pode ser pressão, temperatura, etc...) ou vazão do bloco transdutor e em seu algoritmo será checado segundo configuração prévia do usuário, limites, warnings e condições de falha segura. Além disso, pode-se configurar escalas e unidades e filtro de amortecimento (damping) no sinal do processo a ser disponível via troca cíclica de dados. Ainda se tem a condição de simular um valor para condições de testes de loop, muito usado em comissionamento e startups de plantas.O bloco TOT também recebe via canal, o sinal de vazão e prevê tratamentos de status e condições de falha segura. A integração é feita levando-se em conta o modo de operação (MODE_TOT): somente valores positivos de vazão, somente valores negativos de vazão, (ambos valores). Também se pode “resetar” a totalização e configurar um valor de preset através do parâmetro SET_TOT. A opção de reset é muito utilizada em processos por bateladas.

MECANISMOS DA COMUNICAÇÃO
Tanto o PROFIBUS-DP quanto o PROFIBUS-PA prevêem mecanismos no protocolo contra falhas e erros de comunicação e, por exemplo, durante a inicialização, várias fontes de erros são verificadas. Apos a energização (conhecida como power up) os equipamentos de campo (os escravos) estão prontos para a troca de dados cíclicos com o mestre classe 1, mas para isto, a parametrização no mestre para aquele escravo deve estar correta. Estas informações são obtidas através dos arquivos GSD, que deve ser um para cada equipamento. Veja a seguir, o gsd para o IF303 na figura 8.
Através dos comandos abaixo, o mestre executa todo processo de inicialização com equipamentos PROFIBUS-PA:
• Get_Cfg: carrega a configuração dos escravos e verifica a configuração da rede;
• Set_Prm: escreve em parâmetros dos escravos e executa serviços de parametrização da rede;
• Set_Cfg: configura os escravos segundo entradas e saídas;
• Get_Cfg: um segundo comando, onde o mestre verificará a configuração dos escravos.
Todos estes serviços são baseados nas informações obtidas dos arquivos gsd dos escravos.
Observando o exemplo da figura 8, vê-se que o GSD trás detalhes de revisão de hardware e software, bus timing do equipamento e informações sobre a troca de dados cíclicos. O IF303 possui 6 blocos funcionais: 3 AIs e 3 Totalizadores. Além disso, possui o módulo vazio (Empty módulo) para aplicações onde se quer configurar apenas alguns blocos funcionais.
Deve-se respeitar a seguinte ordem cíclica dos blocos: AI_1, AI_2, AI_3, TOT_1, TOT_2, TOT_3.Vamos admitir que se queira trabalhar somente com os blocos AIs, sendo assim, deve-se configurar: AI_1, AI_2, AI_3, EMPTY_MODULE, EMPTY_MODULE, EMPTY_MODULE.
Suponha ainda outra aplicação onde se tem apenas um canal com um AI e um TOT: AI_1, EMPTY_MODULE, EMPTY_MODULE, TOT_1, EMPTY_MODULE, EMPTY_MODULE.

#Profibus_DP GSD_Revision = 2 Vendor_Name = "SMAR" Model_Name = "IF303" Revision = "1.0" Ident_Number = 0x0896; 3 AI and 3 TOT Protocol_Ident = 0 Station_Type = 0 Bitmap_Device = "Src0896n" FMS_supp = 0 Hardware_Release = "3.0" Software_Release = "1.18" 31.25_supp = 1 45.45_supp = 1 93.75_supp = 1 187.5_supp = 1 MaxTsdr_31.25 = 100 MaxTsdr_45.45 = 250 MaxTsdr_93.75 = 1000 MaxTsdr_187.5 = 1000 Redundancy = 0 Repeater_Ctrl_Sig = 0 24V_Pins = 0 Freeze_Mode_supp = 0 Sync_Mode_supp = 0 Auto_Baud_supp = 0 Set_Slave_Add_supp = 1 Min_Slave_Intervall = 250 Modular_Station = 1 Max_Module = 6 Max_Input_Len = 30 Max_Output_Len = 6 Max_Data_Len = 36 Max_Diag_Data_Len = 14 Slave_Family = 12 User_Prm_Data_Len = 0 ;Empty module Module = "EMPTY_MODULE" 0x00 EndModule ;Modules for Analog Input Module = "Analog Input (short) " 0x94 EndModule Module = "Analog Input (long) " 0x42, 0x84, 0x08, 0x05 EndModule ;Module for Totalizer Module = "Total " 0x41, 0x84, 0x85 EndModule Module = "Total_Settot " 0xC1, 0x80, 0x84, 0x85 EndModule Module = "Total_Settot_Modetot " 0xC1, 0x81, 0x84, 0x85 EndModule

Figura 8 – Arquivo GSD do Conversor IF303.

A maioria dos configuradores PROFIBUS utiliza-se de dois diretórios onde se deve ter os arquivos gsd’s e bitmap’s dos diversos fabricantes. Os gsd’s e bitmap’s para os equipamentos da Smar podem ser adquiridos via internet no site www.smar.com.
Veja a seguir um exemplo típico onde se tem os passos necessários à integração de um equipamento IF303 em um sistema PA e que pode ser estendido a qualquer equipamento:
• Copiar o arquivo gsd do IF303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de GSD.
• Copiar o arquivo bitmap do IF303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de BMP.
• Uma vez escolhido o mestre, deve-se escolher a taxa de comunicação, lembrando-se que quando se tem os couplers, podemos ter as seguintes taxas: 45.45 kbits/s (Siemens), 93.75 kbits/s (P+F) e 12Mbits/s (P+F, SK2).Quando se tem o link device, pode-se ter até 12Mbits/s.
• Acrescentar o IF303, especificando seu endereço no barramento.
• Escolher a configuração cíclica via parametrização com o arquivo gsd, onde é dependente da aplicação, conforme visto anteriormente.Para cada bloco AI, o IF303 estará fornecendo ao mestre o valor da variável de processo em 5 bytes, sendo os quatro primeiro em formato ponto flutuante e o quinto byte o status que trás informação de qualidade desta medição. Quando se trabalha com o bloco TOT, pode-se escolher o valor da totalização (Total) e ainda, a integração é feita levando-se em conta o modo de operação (Mode_Tot), onde se pode definir como será feita a totalização (somente valores positivos de vazão, somente valores negativos de vazão, ambos valores).Também se pode resetar a totalização e configurar um valor de preset através do parâmetro Set_Tot.A opção de reset é muito utilizada em processos por bateladas.
• Pode-se ainda ativar a condição de watchdog, onde após a detecção de uma perda de comunicação pelo equipamento escravo com o mestre, o equipamento poderá ir para uma condição de falha segura.

DETALHAMENTO DO CONVERSOR PROFIBUS PA PARA 4-20mA, FI303 – SMAR
O FI303 é um conversor destinado principalmente à interface de uma rede PROFIBUS PA com válvulas de controle ou outros atuadores. O FI303 controla 3 sinais de 4-20mA(3 canais) de saída proporcional às entradas recebidas da rede PROFIBUS PA e que foi desenvolvido pela Smar segundo o PROFILE 3.0:

Figura 9 – Conversor FI303 – Smar.

O FI303 possui os seguintes blocos funcionais:
• Bloco Físico (PHY BLOCK): este bloco também é conhecido por bloco de informação do equipamento, onde se tem revisões de software, revisões de hardware, revisões de DD, etc.
• Bloco Transdutor (TRD BLOCK): possui 3 blocos deste tipo, sendo um por canal.Este bloco é responsável pelo interfaceamento com o bloco de saída analógica (AO). Além disso, trás toda informação pertinente ao equipamento, tais como, número serial, data, local e método de calibração, diagnósticos, etc…
• Bloco de Saída Analógica (AO BLOCK): possui 3 blocos deste tipo, sendo um por canal
• Bloco Display (DSP BLOCK): é um bloco especial da Smar que permite a configuração dos parâmetros que poderão ser monitorados ou configurados via ajuste local (LCD).
Destes blocos, os blocos AOs farão parte dos serviços de troca de dados cíclicos com o mestre que serão detalhados posteriormente no arquivo GSD.
O FI303 possui o seguinte diagrama funcional, conforme a figura 10.

Figura 10– Diagrama funcional do Conversor FI303 – Smar.

Analisando este diagrama, pode-se ver que via PLC (mestre classe 1), o conversor recebe um valor de setpoint, de acordo com a estratégia de controle.Dependendo do modo de operação, automático ou cascata, este setpoint será escrito via serviços cíclicos no parâmetro SetPoint ou RcasIn dos blocos AOs, respectivamente.Este valor passará pelo algoritmo do bloco que analisará condições de alarmes e condições de falha segura, disponibilizando um valor de saída que chegará até o bloco transdutor.O usuário poderá então, caracterizar este valor de acordo com a curva da válvula ou atuador, escolhendo Linear, ou Tabela de 8 pontos. Uma vez definido a curva de transferência, pode-se definir taxas de variação %/s com este setpoint agirá no elemento final.São os chamados “Rates”.Então, o bloco Transdutor atuará em hardware, gerando as correntes de 4-20mA para os elementos finais. Os valores de correntes retornarão aos blocos AOs e via parâmetros ReadBacks fecharão os loops com o mestre.Caso algum loop com o elemento final se rompa, gerará um status no canal correspondente.
Veja na figura 11, o bloco de saída analógica (AO).Este bloco recebe valor de setpoint e também envia valores de retorno para o mestre classe 1.

Figura 11 – Bloco de Saída Analógica

MECANISMOS DA COMUNICAÇÃO
Veja a seguir, o gsd para o FI303 na figura 12.
Através do arquivo gsd o mestre executa todo processo de inicialização com o equipamento e este arquivo trás detalhes de revisão de hardware e software, bus timing do equipamento e informações sobre a troca de dados cíclicos.O FI303 possui 3 blocos funcionais AOs. É com estes blocos que o mestre classe 1 executará os serviços cíclicos e o usuário deverá escolher qual a configuração, conforme sua aplicação. Se o bloco AO estiver em AUTO, então o equipamento receberá o valor e status do setpoint do master classe 1 e ainda o usuário poderá escrever neste valor via master classe 2. Neste caso, o status do setpoint deve ser sempre igual a 0x80 (“good”) e pode-se escolher as seguintes configurações:
• SP
• SP/CKECKBACK
• SP/READBACK/POSD
• SP/READBACK/POSD/CKECKBACK
Se o bloco AO estiver em RCAS, o equipamento receberá o valor e status do setpoint somente via master classe 1, sendo o status sempre igual a 0xc4 (“IA”).Pode-se escolher as seguintes configurações:
• SP
• SP/CKECKBACK
• SP/READBACK/POSD
• SP/READBACK/POSD/ CKECKBACK
• RCASIN/RCASOUT
• RCASIN/RCASOUT/ CKECKBACK
• SP/READBACK/RCASIN/RCASOUT/POSD/CHECKBACK

#Profibus_DP GSD_Revision = 2 Vendor_Name = "SMAR" Model_Name= ”FI303" Revision= "1.0" Ident_Number= 0x0899 Protocol_Ident= 0 Station_Type= 0 Bitmap_Device = "Src0899n" FMS_supp= 0 Hardware_Release= "3.0" Software_Release= "1.18" 31.25_supp= 1 45.45_supp= 1 93.75_supp= 1 187.5_supp= 1 MaxTsdr_31.25= 100 MaxTsdr_45.45= 250 MaxTsdr_93.75= 1000 MaxTsdr_187.5= 1000 Redundancy= 0 Repeater_Ctrl_Sig= 0 24V_Pins= 0 Freeze_Mode_supp= 0 Sync_Mode_supp= 0 Auto_Baud_supp= 0 Set_Slave_Add_supp= 1 Min_Slave_Intervall= 250 Modular_Station= 1 Max_Module= 3 Max_Input_Len= 45 Max_Output_Len= 30 Max_Data_Len= 75 Max_Diag_Data_Len= 14 Slave_Family= 12 User_Prm_Data_Len= 0 ; ;Modules for Analog Output Block ; Module = "eSP ” 0x82, 0x84, 0x08, 0x05 EndModule ; Module = " SP ” 0xA4 EndModule ; Module = "eSP + RB + POS_D " 0xC6, 0x84, 0x86, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05 EndModule ; Module = "eSP + CHECKBACK " 0xC3, 0x84, 0x82, 0x08, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eSP + RB + POS_D + CB " 0xC7, 0x84, 0x89, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eRCAS_IN + RCAS_OUT " 0xC4, 0x84, 0x84, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05 EndModule ; Module = " RCAS_IN + RCAS_OUT " 0xB4 EndModule ; Module = "eRCAS_IN + RCAS_OUT + CB ” 0xC5, 0x84, 0x87, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eSP + RB + RCASIN + RCASOUT + POS_D + CB" 0xCB, 0x89, 0x8E, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05, 0x0A EndModule

Figura 12 – Arquivo GSD do Conversor FI303.

Veja a seguir um exemplo típico onde se tem os passos necessários à integração de um equipamento FI303 em um sistema PA:
• Copiar o arquivo gsd do FI303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de GSD.
• Copiar o arquivo bitmap do FI303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de BMP.
• Uma vez escolhido o mestre, deve-se escolher a taxa de comunicação, lembrando-se que quando se tem os couplers, podemos ter as seguintes taxas: 45.45 kbits/s(Siemens), 93.75 kbits/s(P+F) e 12Mbits/s(P+F, SK2).Quando se tem o link device, pode-se ter até 12Mbits/s.
• Acrescentar o FI303, especificando seu endereço no barramento.
• Escolher a configuração cíclica via parametrização com o arquivo gsd, onde é dependente da aplicação.Lembre-se que esta escolha deve estar de acordo com o modo de operação dos blocos AOs.Nestas condições atentar para o valor do status do valor de setpoint que deve ser 0x80(Good), quando o modo for Auto e 0xc4(IA) quando for Rcas.Pode-se trabalhar com até 3 blocos Aos sendo na seguinte ordem cíclica: AO_1, AO_2 e AO_3. No caso de aplicação onde, por exemplo, só iremos trabalhar com 2 Aos deve-se ter: configuração para o AO_1, configuração para o AO_2 e EMPTY_MODULE.
• Pode-se ainda ativar a condição de watchdog, onde após a detecção de uma perda de comunicação pelo equipamento escravo com o mestre, o equipamento poderá ir para uma condição de falha segura.Como o FI303 estará em um elemento final é recomendável a configuração de um valor de falha segura.

DETALHAMENTO DO CONVERSOR PROFIBUS PA PARA 3-15 psi, FP303 - SMAR
O FP303 é um conversor, principalmente, destinado a interface de uma rede PROFIBUS PA com atuadores pneumáticos de controle de válvula ou posicionadores. O FP303 produz um sinal de 3~15 psi (0.2~1.0 kg/cm2) de saída, proporcional a uma entrada recebida da rede PROFIBUS PA. Foi desenvolvido pela Smar segundo o PROFILE 3.0:

Figura 13– Conversor FP303 – Smar.

O FP303 possui os seguintes blocos funcionais:
• Bloco Físico (PHY BLOCK): este bloco também é conhecido por bloco de informação do equipamento, onde se tem revisões de software, revisões de hardware, revisões de DD, etc.
• Bloco Transdutor (TRD BLOCK): este bloco é responsável pelo interfaceamento do sensor com o bloco de saída analógica (AO). Além disso, trás toda informação pertinente ao equipamento, tais como, dados do sensor, número serial, data, local e método de calibração, calibração, diagnósticos, etc…
• Bloco de Saída Analógica (AO BLOCK);
• Bloco Display (DSP BLOCK): é um bloco especial da Smar que permite a configuração dos parâmetros que poderão ser monitorados ou configurados via ajuste local (LCD).
Destes blocos, o bloco AO fará parte dos serviços de troca de dados cíclicos com o mestre que serão detalhados posteriormente no arquivo GSD.

O FP303 possui o seguinte diagrama funcional, conforme a figura 14:

Figura 14– Diagrama funcional do Conversor FP303 – Smar.

Analisando este diagrama, pode-se ver que via PLC (mestre classe 1), o conversor recebe um valor de setpoint, de acordo com a estratégia de controle.Dependendo do modo de operação, automático ou cascata, este setpoint será escrito via serviços cíclicos no parâmetro SetPoint ou RcasIn do bloco AO, respectivamente. Este valor passará pelo algoritmo do bloco que analisará condições de alarmes e condições de falha segura, disponibilizando um valor de saída que chegará até o bloco transdutor.O usuário poderá então, caracterizar este valor de acordo com a curva da válvula ou atuador, escolhendo Linear, Tabela de 21 pontos. Uma vez definido a curva de transferência, pode-se definir taxas de variação %/s com este setpoint agirá no elemento final.São os chamados “Rates”.Então, o bloco transdutor atuará em hardware gerando a pressão proporcional ao setpoint.Um sensor de pressão informará a pressão gerada via parâmetro ReadBack do AO, fechando o loop com o mestre.Funções de diagnose podem ser monitoradas via sinal do sensor de pressão, via mestre classe 2. O FP303 ainda fornece o sinal de temperatura ambiente, como variável secundária.

MECANISMOS DA COMUNICAÇÃO
Veja a seguir, o gsd para o FP303 na figura 15.
Através do arquivo gsd o mestre executa todo processo de inicialização com o equipamento e este arquivo trás detalhes de revisão de hardware e software, bus timing do equipamento e informações sobre a troca de dados cíclicos.O FP303 possui um bloco funcional AO.É com este bloco que o mestre classe 1 executará os serviços cíclicos e o usuário deverá escolher qual a configuração, conforme sua aplicação. Se o bloco AO estiver em AUTO, então o equipamento receberá o valor e status do setpoint do master classe 1 e ainda o usuário poderá escrever neste valor via master classe 2. Neste caso, o status do setpoint deve ser sempre igual a 0x80(“good”) e pode-se escolher as seguintes configurações:
• SP
• SP/CKECKBACK
• SP/READBACK/POSD
• SP/READBACK/POSD/CKECKBACK
Se o bloco AO estiver em RCAS, o equipamento receberá o valor e status do setpoint somente via master classe 1, sendo o status sempre igual a 0xc4(“IA”).Pode-se escolher as seguintes configurações:
• SP
• SP/CKECKBACK
• SP/READBACK/POSD
• SP/READBACK/POSD/ CKECKBACK
• RCASIN/RCASOUT
• RCASIN/RCASOUT/ CKECKBACK
• SP/READBACK/RCASIN/RCASOUT/POSD/CHECKBACK

#Profibus_DP GSD_Revision = 2 Vendor_Name = "SMAR" Model_Name= ”FP303" Revision= "1.0" Ident_Number= 0x0898 Protocol_Ident= 0 Station_Type= 0 Bitmap_Device = "Src0898n" FMS_supp= 0 Hardware_Release= "3.0" Software_Release= "1.18" 31.25_supp= 1 45.45_supp= 1 93.75_supp= 1 187.5_supp= 1 MaxTsdr_31.25= 100 MaxTsdr_45.45= 250 MaxTsdr_93.75= 1000 MaxTsdr_187.5= 1000 Redundancy= 0 Repeater_Ctrl_Sig= 0 24V_Pins= 0 Freeze_Mode_supp= 0 Sync_Mode_supp= 0 Auto_Baud_supp= 0 Set_Slave_Add_supp= 1 Min_Slave_Intervall= 250 Modular_Station= 1 Max_Module= 1 Max_Input_Len= 15 Max_Output_Len= 10 Max_Data_Len= 25 Max_Diag_Data_Len= 14 Slave_Family= 12 User_Prm_Data_Len= 0 ; ;Modules for Analog Output Block ; Module = "eSP ” 0x82, 0x84, 0x08, 0x05 EndModule ; Module = " SP ” 0xA4 EndModule ; Module = "eSP + RB + POS_D " 0xC6, 0x84, 0x86, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05 EndModule ; Module = "eSP + CHECKBACK " 0xC3, 0x84, 0x82, 0x08, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eSP + RB + POS_D + CB " 0xC7, 0x84, 0x89, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eRCAS_IN + RCAS_OUT " 0xC4, 0x84, 0x84, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05 EndModule ; Module = " RCAS_IN + RCAS_OUT " 0xB4 EndModule ; Module = "eRCAS_IN + RCAS_OUT + CB ” 0xC5, 0x84, 0x87, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x0A EndModule ; Module = "eSP + RB + RCASIN + RCASOUT + POS_D + CB" 0xCB, 0x89, 0x8E, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x08, 0x05, 0x05, 0x05, 0x0A EndModule

Figura 15 – Arquivo GSD do Conversor FP303

Veja a seguir um exemplo típico onde se tem os passos necessários à integração de um equipamento FP303 em um sistema PA:
• Copiar o arquivo gsd do FP303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de GSD.
• Copiar o arquivo bitmap do FP303 para o diretório de pesquisa do configurador PROFIBUS, normalmente chamado de BMP.
• Uma vez escolhido o mestre, deve-se escolher a taxa de comunicação, lembrando-se que quando se tem os couplers, podemos ter as seguintes taxas: 45.45 kbits/s(Siemens), 93.75 kbits/s(P+F) e 12Mbits/s(P+F, SK2).Quando se tem o link device, pode-se ter até 12Mbits/s.
• Acrescentar o FP303, especificando seu endereço no barramento.
• Escolher a configuração cíclica via parametrização com o arquivo gsd, onde é dependente da aplicação.Lembre-se que esta escolha deve estar de acordo com o modo de operação do bloco AO.Nestas condições atentar para o valor do status do valor de setpoint que deve ser 0x80(Good), quando o modo for Auto e 0xc4(IA) quando for Rcas.
• Pode-se ainda ativar a condição de watchdog, onde após a detecção de uma perda de comunicação pelo equipamento escravo com o mestre, o equipamento poderá ir para uma condição de falha segura.Como o FP303 estará em um elemento final é recomendável a configuração de um valor de falha segura.

A configuração/parametrização dos equipamentos PROFIBUS PA pode ser feita via ajuste local configurável ou utilizando-se o Simatic PDM, da Siemens, que é uma ferramenta universal baseada na tecnologia EDDL, um dos padrões definidos pelo PROFIBUS International (PNO) para interfaces de parametrização de equipamentos de campo.

CONCLUSÃO
Podemos ver os conceitos envolvidos do PROFIBUS-PA, Profile 3.0, onde fica marcante a utilização dos Blocos funcionais como uma garantia da interoperabilidade e intercambialidade entre os vários fabricantes. Profibus é uma tecnologia totalmente aberta e qualquer fabricante de equipamentos pode participar da fundação e desenvolver equipamentos com esta tecnologia. Através dos exemplos dos conversores de entrada e de saída, pode-se ver os detalhes envolvidos em cada equipamento e ainda, pontos da integração com os mestres utilizado o arquivo GSD, caracterizando a facilidade de integração e a convivência com os equipamentos convencionais.
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