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Profibus (II)

Hoy continuaré con el post que escribió mi compañero Jairo la semana pasada sobre el protocolo de comunicación Profibus, más concretamente sobre la estructura de la trama y forma de comunicación.
Como bien se comentó en post anterior el protocolo Profibus establece reglas de comunicación desde el nivel de enlace hasta el nivel de aplicación. La estructura está basada únicamente en tres niveles (1, 2 y 7 de OSI) y trata de integrar redes de rango superior que usen el modelo OSI completo. Para ello necesita una pequeña adaptación de los niveles 2 y 7 que se realiza mediante una subcapa del nivel 7 llamada LLI, mediante una interfaz de protocolo llamada FMA (Fielbus Management) que enlaza con los servicios de los niveles inferiores.

En cuanto a la trama, se pueden distinguir tres formatos diferentes: tramas de longitud fija sin datos, tramas de longitud fija con datos y tramas de longitud variable. A continuación se muestra un esquema con los tres formatos:



En cuanto a los mensajes, pueden ser cíclicos y acíclicos. Los mensajes cíclicos permiten el intercambio de datos de baja prioridad, por lo que su tiempo de respuesta no es tan importante. Este tipo de mensajes disponen de los siguientes servicios:

  • SDN (Send Data with No Acknowledge): mensajes de difusión del maestro a todos los esclavos.
  • SDA (Send Data with Acknowledge): mensajes mediante los que se envian datos o funciones de control del maestro a uno de los esclavos (punto a punto).
  • RDR (Request Data with Replay): mensaje por el cual el maestro solicita datos a uno de los esclavos (punto a punto).
  • SRD (Send and Request Data): mensajes que permiten al maestro enviar y recibir datos de un esclavo (punto a punto).

La respuesta a cualquiera de estos mensajes está relacionada con el tiempo del ciclo de testigo entre todos los nodos que están activos.
Los mensajes acíclicos en cambio, permiten acortar el tiempo de respuesta de los datos críticos. De este modo, cuando llega el turno de cada estación maestra, ésta puede enviar un mensaje de difusión con todos los valores críticos de todos los esclavos. Esos valores están almacenadas en una tabla a la que pueden acceder todas las estaciones maestras.
Los mensajes acíclicos pueden ser de 2 tipos:

  • CRDR (Cyclic Request Data with Reply): permite transferir datos a una única estación remota y al mismo tiempo solicitar datos que el usuario remoto había dejado disponibles previamente. La transferencia de datos, en este caso, es opcional. Tan pronto como se recibe la trama sin error, se transmiten los datos solicitados.
  • CSRD (Cyclic Send and Request Data)

La petición de este tipo de mensajes se hace mediante un mensaje de difusión por el que la estación maestra realiza una petición a cada estación esclava (realiza dicha peticiones de manera consecutiva) y la respuesta de cada esclavo es de forma escalonada mediante una instrucción de lectura rápida (no se pierde tiempo en la orden de procesamiento en cada estación esclava ya que la petición se realiza anteriormente mediante un mensaje de difusión). El esquema es el siguiente:


Una de las ventajas de Profibus respecto a otros buses de campo puede ser al existencia de una norma estable EN 50170 y las características que tiene por las que se cubren un gran abanico de aplicaciones en procesado, fabricación y automatización de procesos. Se podría mencionar alguna ventaja más como bajo coste de conexión y cableado, permite integrar dispositivos menos inteligentes, tiene una fácil configuración, cubre necesidades en tiempo real, transmite pequeñas cantidades de datos...

Fuentes:
http://www.santiagoapostol.net/srca/buses/profibus.pdf
http://www.etitudela.com/profesores/mpm/profibusomron/downloads/profibus1.pdf
http://www.dte.upct.es/personal/manuel.jimenez/docencia/GD6_Comunic_Ind/pdfs/Tema%208.pdf


Iker Berriozabal
S21sec labs

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