Os analisadores para PROFIBUS estão disponíveis no mercado em diversos modelos e de diferentes fabricantes, variando muito em capacidade, design de usabilidade e preço. Um analisador de redes PROFIBUS básico deve reunir os seguintes requisitos:

• Capacidade de capturar e exibir mensagens, alertando para erros ou condições particulares. Esta funcionalidade permite capturar telegramas - comunicações que por vezes têm a duração de alguns milissegundos, e que ocorrem apenas ocasionalmente (uma vez a cada poucos segundos - é algo ocasional numa rede de alta velocidade!).
• Filtragem de mensagens para permitir apenas a exibição das notificações desejadas, possibilitando ocultar as mensagens nas quais podemos não estar interessados.
• Uma “Live List”, mostrando todos os dispositivos que fazem parte da rede de comunicações. Isto permite uma visão geral dos dispositivos que estão conectados com a rede e o seu estado.
• A fim de diagnosticar problemas de cablagem (entrelaçamento, conectores ou interfaces com defeito, etc.), o analisador deve ter a capacidade de ver a forma de onda real no barramento. Alguns analisadores têm a visualização de forma de onda embutida, mas existem diversos no mercado que não dispõem desta funcionalidade. Além disso, ser capaz de acionar a exibição da forma de onda para ver o sinal de um determinado dispositivo é essencial.
• Para tornar o analisador útil numa situação real de chão de fábrica, é essencial que este seja portátil e possa funcionar sem alimentação elétrica (ou seja, com a bateria do seu portátil!).
• Existem alguns analisadores e osciloscópios separados, que necessitam de uma conexão de barramento e fonte de alimentação separadas, e um ninho de cabos. Se tiver um analisador destes, não se esqueça de comprar um carrinho de compras para poder andar pela fábrica!
• Finalmente, para ser capaz de conectar o analisador a uma rede em produção sem a necessidade de uma interrupção da comunicação, este deve fornecer uma carga mínima ao cabo e, muito importante, não exigir a utilização de uma linha “stub” ou “spur”. Uma linha stub é simplesmente um cabo que conecta o analisador à rede. As linhas stub podem causar reflexos no cabo e, desta forma, podem corromper as mensagens de alta velocidade que estão a “viajar” de um dispositivo para outro através do cabo.

Para além do básico

O ProfiTrace é muito mais do que um analisador PROFIBUS básico, e contém muitos recursos úteis que não são fornecidos por outros analisadores. Ferramenta essencial para manutenção e solução de problemas, o ProfiTrace é, atualmente, o analisador móvel mais poderoso para redes PROFIBUS. Milhares de utilizadores beneficiam diariamente desta ferramenta. O ProfiTrace é fácil de usar e congrega todos os elementos necessários em apenas um, para detetar várias falhas PROFIBUS: monitor de barramento, osciloscópio, gráfico de barras, topologia de barramento, relatórios, Master DP. Principais características de um analisador ProfiTrace:

• Analisador PROFIBUS de alta velocidade e recursos completos com carregamento mínimo de barramento.
• Decodificação completa dos telegramas (incluindo DP, PA e DPV1).
• Estatísticas de rede, para verificação do estado de saúde.
• Osciloscópio integrado para visualização da forma de onda.
• Gráfico de barras, visão geral da qualidade do sinal.
• Conexão direta a segmentos PROFIBUS DP ou PA.
• Topologia Scan, layout de dispositivos no cabo.
• Criação automatizada de relatórios para referência e documentação.

Agora vamos explorar alguns exemplos de problemas de rede que podem ser diagnosticados e localizados com o ProfiTrace Ultra.

Falhas de comunicação

Quando usamos o ProfiTrace numa rede em funcionamento, não precisamos de uma linha spur, isto acontece porque o hardware do ProfiTrace (chamado ProfiCore) é uma caixa eletrónica independente que comunica com o ProfiTrace (a correr no seu portátil) através de um cabo USB de alta velocidade. Além disso, a caixa (que cabe no seu bolso) é alimentada pela bateria de um portátil via cabo USB.

Normalmente, é utilizado um “conector de tap”, que na verdade é uma linha stub de 100 mm, para conectar o ProfiCore à rede. Isto pode parecer estranho, mas na verdade é muito útil, pois permite ver o reflexo muito pequeno causado pelo conector de tap, e com isso fazer medições do comprimento do cabo (ver o exemplo abaixo).

Após a montagem, podemos correr o software ProfiTrace no portátil: mas o que devemos observar? O ponto de partida passa, geralmente, por observar a “Live List”, que transmite uma visão geral da rede mostrando os dispositivos conectados e o seu estado:

Os escravos e os mestres podem ser diferenciados na “live list” pela cor. Os dispositivos com cor de fundo branca e cor do número alternada entre azul e vermelho, significa que são dispositivos duplos masters/escravos . Alguns PLCs e dispositivos HMI comportam-se dessa maneira.

Dispositivos escravos que aparecem com a cor de fundo vermelha na “live list” indicam um “erro de parametrização”. Isto geralmente é causado pelo dispositivo errado (ficheiro GSD) ter sido configurado no mestre de controlo. O ProfiTrace torna o diagnóstico ainda mais simples, dado a “live list” mostrar a identificação real do dispositivo (número de ID) e o nome do modelo, juntamente com o número de ID corretamente configurado e o respetivo nome. Fácil!

Escravos com fundo magenta ou roxo indicam um “erro de configuração”. Os erros de configuração são causados por módulos incorretamente configurados no dispositivo. O ProfiTrace pode até mesmo mostrar-nos os módulos que, de facto, estão configurados no mestre e assim permitir-nos detetar o problema rapidamente. Além disso, se você tiver uma licença para o pacote ProfiCaptain integrado - um mestre classe1 / classe2, você pode até mesmo ler remotamente os módulos que estão conectados ao dispositivo físico. Ainda mais fácil!

Os escravos que não estão presentes no barramento, mesmo que saibamos que estão corretamente configurados, podem aparecer totalmente em branco na “live list”. Isto pode ser causado por um dispositivo com defeito, sem energia ou com o endereço errado definido no dispositivo. Talvez ainda não tenha sido instalado? Infelizmente, para descobrir qual é a causa, terá que se levantar e caminhar até ao dispositivo e verificar. Neste caso, não existe mesmo outra forma.

Os escravos que aparecem com número a azul, mas com fundo branco, estão presentes no barramento, mas não estão na troca de dados. Porquê? Podem não ter sido configurados no mestre controlador, ou pode ser que o dispositivo tenha um endereço incorreto. Alguns problemas são mais difíceis, como o endereçamento duplicado, problemas intermitentes de cablagem e dispositivos com defeito. Mas, com um pouco de formação [link para página de formação], é possível aprender rapidamente a reconhecer, diagnosticar e localizar tais problemas. O nosso curso de instalação e diagnóstico de redes PROFIBUS DP e PA cobre estas e outras técnicas, e dá-lhe o conhecimento e a vertente prática para encontrar essas falhas num contexto real.

Os dispositivos PROFIBUS não só têm diagnósticos para nos informar sobre falhas de comunicação, como também muitos desses dispositivos têm “diagnósticos prolongados” para nos informar dos detalhes de erros periféricos, podendo assim tornar-se uma ferramenta de manutenção preventiva.

Para que melhor se perceba esta conceito, é necessário perceber que todos os escravos trocam mensagens de forma cíclica, ou acíclica, com o seu controlador (PLC). Estes podem também sinalizar o seu controlador que têm informação relativamente importante sobre o seu funcionamento para ser transmitida. Um exemplo prático deste conceito é um variador de frequência. É normal este equipamento ter ventoinhas de ventilação para que não aqueça. Quando estas não estão em funcionamento o variador pode informar o controlador desta situação. Como, por norma, o programador do controlador não está interessado nesta informação, o Profitrace pode desempenhar este trabalho, já que este tipo de informação pode ser visualizado. Para perceber melhor como, veja o próximo ponto.

O que é um erro periférico?

É um erro relacionado com o sensor, atuador ou cabo IO. O ProfiTrace apresenta diagnósticos detalhados na “live list” com um pequeno indicador vermelho a piscar:

Também podemos capturar o telegrama de diagnóstico do dispositivo devido à ampla capacidade de deteção e rápida resposta do ProfiTrace.

O ProfiTrace interpreta diagnóstricos relacionados não só com o dispositivo, mas também os de módulo e canal.

Reflexões

As reflexões são o principal problema em redes de alta velocidade como o PROFIBUS. As reflexões podem ser causadas por qualquer descontinuidade elétrica ao longo do cabo PROFIBUS, como a linha stub ou a extremidade do cabo. Uma rede PROFIBUS utiliza terminações para parar a reflexão no final da linha, mas muitas coisas podem gerar erros. Nos nossos cursos de “Instalação e Diagnóstico de redes PROFIBUS”, ensinamos o que pode gerar erros e como os prevenir e corrigir.

O ProfiTrace pode ser útil para encontrarmos este tipo de falha? Claro que sim! O osciloscópio de alta velocidade embutido pode ser facilmente disparado para mostrar a forma de onda de cada dispositivo conectado ao cabo (segmento). Podemos ver dispositivos onde a qualidade do sinal é baixa, ou interrupções causadas por endereçamento duplo e, claro, reflexões.

Não só podemos identificar as reflexões mas, utilizando uma técnica simples, podemos medir rapidamente a distância de qualquer dispositivo no segmento até à fonte da reflexão, localizando o problema rapidamente. Sem o ProfiTrace, a identificação da reflexão é realmente difícil. Porquê? Porque os dispositivos mais afetados pelas reflexões, geralmente, são os que estão mais distantes. Confuso, não? Com o ProfiTrace e um pouco de formação, é possível aprender a localizar essas falhas ao longo do cabo.

Medição do comprimento do cabo

Vimos anteriormente que, normalmente, conectamos o ProfiTrace à nossa rede através de um pequeno conector tap. Na verdade, é uma pequena linha stub, que causa uma pequena reflexão. No entanto, a reflexão é de amplitude muito pequena e não causará problemas ao operar a menos de 12Mbit / s. A reflexão desta linha stub pode ser útil para medir o comprimento do cabo para cada dispositivo no segmento.

A técnica baseia-se na deteção de uma pequena reflexão do conector tap quando é acionado o osciloscópio de cada escravo no segmento.

Alguns engenheiros pensam que o seu trabalho está concluído quando acabam as “luzes vermelhas”. Embora a ausência de uma falha de barramento (BF) vermelha mostre que o escravo está a trocar dados com o mestre, na verdade não sabemos a qualidade das comunicações. Continua a ser possível (e também bastante comum) que escravos tenham problemas, mesmo sem a luz de falha de barramento acesa. Isto acontece porque o PROFIBUS é muito robusto e continua a funcionar em caso de erros pontuais.

O mestre apenas repetirá uma solicitação caso nenhuma resposta seja recebida dentro do tempo exigido. Somente quando o “limite de tentativas” é excedido, o mestre desiste e indica que ocorreu uma falha. Mesmo assim, o mestre irá tentar restabelecer a comunicação com o escravo ausente no próximo ciclo de barramento, e sendo bem-sucedido, não vemos um BF vermelho no escravo.

É necessário verificar se a comunicação é confiável e se não existem erros no barramento. Então… chamem o ProfiTrace! O ProfiTrace possui um grande número de dados estatísticos que podem mostrar se há alguma falha no barramento, e até mesmo erros raros serão detetados na rede. As estatísticas mais importantes do ProfiTrace incluem:

• Total de contagem de novas tentativas - total de novas tentativas para cada escravo;
• Pior sequência de contagem de novas tentativas - número máximo de tentativas consecutivas para cada escravo;
• Contagem sincronizada - o número de vezes que o mestre tenta estabelecer contato com um escravo específico;
• Contagem do número de telegramas ilegais ou corrompidos para cada escravo;
• Contagem de mensagens de diagnóstico - indica se houve alguma solicitação de diagnóstico do mestre, possivelmente indicando erros periféricos.
• Tempo de ciclo mínimo e máximo – indica o jitter no tempo de ciclo de cada escravo, possivelmente indicando um problema. As estatísticas do ProfiTrace funcionam em segundo plano, mesmo ao fazer outras medições. Assim, é possível voltar para verificar as estatísticas após, por exemplo, 10 minutos de verificação de outras características do barramento, como formas de onda, etc. A página de estatísticas informa se alguma falha foi registada desde que iniciámos ou reiniciámos o ProfiTrace.

A verificação do estado de saúde da rede também deve envolver a verificação da qualidade da forma de onda transmitida por cada dispositivo no barramento. Pode ser executado de forma simples, através da função do osciloscópio ativado no ProfiTrace. No entanto, devemos estar cientes de que o sinal que vemos no monitor é o sinal indicativo de onde o ProfiCore está conectado. Os dispositivos do outro lado de um repetidor mostram uma forma de onda no osciloscópio, mas neste caso trata-se do sinal transmitido pelo repetidor, e não o sinal original transmitido pelo dispositivo.

É bem possível que o sinal do outro lado de um repetidor seja de baixa qualidade, talvez devido a interferências ou reflexões , mas o sinal que vemos no monitor é de qualidade, porque o sinal original é limpo pelo repetidor.

Portanto, em resumo, devemos realizar uma verificação das formas de onda em cada segmento (ou seja, até ao repetidor ou módulo de link ótico (OLM)). Devemos verificar a amplitude e a qualidade da forma de onda de cada dispositivo no segmento. É recomendável também confirmar as formas de onda do repetidor / OLM, acionando um dispositivo que está do lado oposto. Isto deve ser feito juntamente com a verificação das estatísticas descritas acima.

Segmentos PA

O ProfiCore Ultra possui uma interface RS485 embutida para conexão direta com segmentos DP. Assim, como fazemos um exame do estado de saúde da rede PA? A resposta passa pela utilização do PA Probe Ultra. Este dispositivo, que faz parte do kit ProfiTrace Pro, fornece uma interface transparente para o sinal Manchester Bus Powered (MBP) que é usado em segmentos e dispositivos PA. O PA Probe Ultra não permite apenas ler os telegramas e estatísticas diretamente do cabo PA, mas também fornece uma eletrónica inteligente que nos permite utilizar o osciloscópio ProfiTrace integrado para ver o sinal PA em tempo real:

Agora é possível ter uma ferramenta que pode ser usada para fazer uma verificação completa da saúde de todo o sistema PROFIBUS, incluindo todos os segmentos de DP e PA. Os nossos cursos de “Diagnóstico e Manutenção PROFIBUS”, e “Certificação de Redes PROFIBUS” cobrem os detalhes e a prática em contexto real de redes em sistemas DP e PA.

Mais info:

- Problemas de Terminações em Redes Profibus

- Procentec: ProfiTrace

- What can I do with ProfiTrace