Introducción

El entorno de trabajo TIA Portal de Siemens es la herramienta preferida para la configuración y programación de los controladores Siemens más recientes. Es un entorno relativamente amigable, visualmente más atractivo que el tradicional Step 7, aun cuando los requerimientos de hardware son elevados si se desea trabajar con proyectos relativamente grandes. Y exige contar con un monitor de alta definición o más de uno si es posible, salvo que nos guste hacer scroll por la pantalla todo el tiempo.

La curiosidad mato al gato

Con el fin de satisfacer mi curiosidad con esta plataforma, empecé a configurar una red PROFIBUS DP con el objetivo de integrar en la configuración un DP/PA Link, algo que es habitual para los usuarios de Step 7 que trabajen en la industria de proceso. En este entorno, el DP/PA Link se encuentra tan integrado dentro del sistema que en cierto modo enmascara el modo de trabajo real de este dispositivo.

Pero ¿qué quería saber el gato?

En Step 7 existen dos formas de integrar dispositivos PA:

La primera consiste en el uso del DP/PA coupler FDC157, este dispositivo permite el acceso directo desde el controlador a los dispositivos PA conectados al mismo. Pero este acceso transparente trae aparejado un inconveniente: la velocidad del segmento DP al cual el FDC157 está conectado está limitado a velocidades de transferencia de datos de 45,45 Kbps. Esto se debe a que PROFIBUS PA funciona a 31,25 Kbps. Si PROFIBUS DP funciona a velocidades superiores a 45,45 Kbps, se produciría un desfase entre la red DP y la red PA, con el consiguiente problema de pérdida de sincronización. Si la aplicación es compatible con los tiempos de ciclo limitados por esta velocidad de transferencia, esta alternativa es económica y simple.

La necesidad de trabajar con velocidades de transferencia de datos superiores a 45,45 kbps fue incrementándose con los años, particularmente al crecer en tamaño las aplicaciones que usaban PROFIBUS DP y al requerir tiempos de ciclo más rápidos.

Un gato más rápido y más listo

La consiguiente segunda solución presentada por Siemens consistió en el uso de un sistema modular denominado DP/PA Link. Este dispositivo emplea un módulo de interface denominado IM 157 (posteriormente reemplazado por el IM 153-2) al cual se conectan de 1 a 5 FDC157. El IM 157 funciona como un esclavo DP compatible con velocidades de transferencia de datos de hast 12 Mbps, permitiendo el acceso del controlador a los dispositivos PA conectados a los FDC157, los cuales siguen funcionando a 31,25 kbps. Sin embargo, debido a la diferencia de velocidades existente entre PROFIBUS DP Y PA, el IM157 y su sucesor IM153-2 cuentan con un buffer de memoria y adicionalmente realizan un mapeo de los datos de los dispositivos PA conectados a los FDC157.

Un gato con un truco bajo la manga

Esto se debe a que el IM157 (también conocido como Link) es un esclavo DP, y como tal está limitado a intercambiar un máximo de 244 bytes por ciclo con el Master DP. Para realizar esta tarea, el Link arma un frame DP en el cual los módulos PA de los instrumentos son mapeados dentro del mismo. Es decir, el DP/PA Link actúa como un sistema RIO, pero para instrumentos PA.

Este comportamiento no es evidente para el usuario final de Step 7 gracias a la alta integración del hardware con el software en dicha plataforma.

DP-PA Link en PCS7

Descubriendo la naturaleza del truco

Sin embargo, si se desea usar el DP/PA Link con un controlador que no sea Siemens, esta transparencia desaparece y el método de integración pasa a ser el siguiente:

Siemens cuenta con un pequeño software denominado GSD Tool, aunque originalmente basado en Visual Basic hoy en día está basado en Java, que realiza la tarea de crear un archivo GSD customizado para ser usado con el IM 157 o IM153-2, integrando dentro del mismo la información de los GSD correspondientes a los dispositivos de campo empleados en la aplicación. Este GSD incorpora los bloques de función de los instrumentos PA, los cuales se definen como módulos del nuevo GSD a ser generado.

GSD-Tool nos dá la bienvenida

Para esta tarea se deben copiar a la carpeta de trabajo del software los GSD de todos los dispositivos PA a ser utilizados y el resultado es un GSD que incluye las funciones de dichos instrumentos.

Carpeta de entrada de GSD Tool

Carpeta de salida de GSD Tool

Una clase diferente de gato

En las bibliotecas de hardware de las herramientas de configuración de PLCs no Siemens, después de importar este GSD, el mismo aparece disponible como un Gateway DP/PA Link e incluye los módulos de función correspondientes a los dispositivos PA conectados. Se procede a elegir los módulos que sean necesarios, teniendo el cuidado de no sobrepasar los 244 bytes y la aplicación funciona correctamente. La dirección de cada dispositivo se elige en el módulo “Begin of Device” y como el DP/PA Link trabaja con espacios de direccionamiento diferentes para DP y PA, las direcciones DP y PA pueden repetirse.

DP/PA Link en un Maestro DP Prosoft para Control Logix

Los GSD que se integran mediante el GSD Tool pueden ser los de tipo perfil , los cuales se pueden descargar del site de PI o los específicos del fabricante. Un inconveniente que se presenta es que, si se usan los GSD específicos de cada dispositivo en lugar de los GSD de perfil, cada vez que se agregue un nuevo dispositivo PA, el GSD del IM157 debe ser creado nuevamente. Si se usan los GSD de perfil, este inconveniente se evita, pero se pierden las funcionalidades adicionales que ofrecen los GSD específicos.

Ahora, retomemos la plataforma TIA Portal. La misma permite usar los couplers FDC157, siempre y cuando se limite la velocidad de transferencia de datos a 45,45 kbps. Pero aceptemos que esta velocidad resulta inadecuada hoy en día salvo para pequeñas aplicaciones.

Entonces, podemos usar el DP/PA Link dentro de TIA Portal, cuya biblioteca de hardware no incluye este dispositivo?

¡Si se puede!

Podemos hacerlo de la misma manera en la que se integra el DP/PA Link en un PLC no Siemens, es decir generando un GSD específico para nuestra aplicación, el cual incluirá la información provista por los bloques de función de los dispositivos PA mapeados como módulos del GSD creado.

Este método no es particularmente elegante, y ciertamente no da la sensación de integración que ofrece Step 7 pero correctamente empleado nos permite trabajar con PROFIBUS DP y PA a las velocidades a las que estamos acostumbrados, es decir hasta 12 Mbps.

Como dato interesante, este método también permite la integración del DP/PA Link en los viejos PLC serie S5.

Algunas limitaciones:

El gsd tool funciona con determinados modelos de DP/PA Links específicos. Algunos IM-153-2 y/o IM157 no están soportados.

TIA Portal no es compatible con PLCs que tengan el firmware desactualizado, por lo que al elegir la CPU debe verificarse que la versión de firmware de la CPU del proyecto coincida con la del dispositivo real.

El GSD-tool es muy sensible a detalles como la protección contra escritura de los archivos o el bloqueo de ejecutables que realiza Windows por motivos de seguridad, por lo que es conveniente realizar una verificación de estos detalles antes de todo.

Finalmente, el GSD-Tool algunas veces presenta problemas de compatibilidad con algunos GSD que no cumplen estrictamente con las reglas de estructura definidas por PI

La pregunta que queda pendiente es la siguiente: ¿por qué motivo pase un buen periodo de tiempo realizando estas pruebas?

Por curiosidad en principio y también por motivos prácticos. El estándar de PROFIBUS no incluye una especificación del método a seguir para la integración de PROFIBUS PA en PROFIBUS DP, detalle que permitió la aparición de opciones al DP/PA Link en el mercado.

Pero PROFINET si incluye una especificación acerca de cómo se debe realizar la integración de buses de campo en dicho protocolo. Esta especificación se basa en el concepto de proxy, el cual justamente es el concepto de trabajo del DP PA Link al ser usado con PLCs no Siemens.

En una próxima nota analizaremos el método de integración para redes fieldbus propuesto por PI con equipos ya disponibles en el mercado.

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