profibus (siemens)
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Índice
¿ Que es el PROFIBUS-PA ?
Elementos básicos del PROFIBUS-PA
Configuración del PROFIBUS-PA
Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PA
PROFIBUS-PA y NAMUR
PROFIBUS-PA y su entorno
Conceptos de redundancia
PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7
Lista de los productos PROFIBUS-PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
¿ Que es el PROFIBUS-PA ?Campo de aplicación
PROFIBUSProcess Field Bus
Transmisores, válvulas, accionamientos, etc.
conectados en red mediante un sistema de bus serie
para utilización en la química y todo tipo de indust rias
con alimentación para los aparatos de campo a travé sde la línea de datos
para uso en zona clasificada (seguridad intrínseca E Exi)
PROFIBUS-PA = PROFIBUS para la Automatización de Pro cesos
PROFIBUS-PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
¿ Que es el PROFIBUS-PA ?Definición
PROFIBUS-PA=
Comunicación PROFIBUS-DP+
técnica optimizada de transmisiónpara los aparatos de campo
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Elementos básicos del PROFIBUS-PASistema de bus de campo PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP
Maestro(Clase 1)
Esclavos(Aparatos de campo, periferia descentralizada, mand o subordinado,
enlace de red con el PROFIBUS- PA)
Maestro(Clase 2)
PROFIBUS-PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Elementos básicos del PROFIBUS-PAProtocolo DP cíclico y acíclico
Maestro cl. 1
Esclavo 1 Esclavo 2 Esclavo 3
2 3 1
t
acíclicocíclico cíclico
Leer los valores de medidaescribir los valores de ajuste
PROFIBUS-DP
Leer/escribir los parámetrosy los valores de medida y
ajuste de un esclavo
PROFIBUS-PA
1
2
J
Maestro cl. 2
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Elementos básicos del PROFIBUS-PAComponentes de la red: Acoplador y Enlace
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
Enlace DP/PA(ampliable modularmente,tarjeta de cabeza con un
máximo de 5 acopladores)
PROFIBUS-DP45,45 Kbit/s
AcopladorDP/PA
PROFIBUS-PA31,25 Kbit/s
24 V
Variante no Ex:I < 400 mA,
máx.. 31 aparatos de campo
24 V
No-Ex: máx.24 aparatos de campoEx: máx.. 24 aparatos de campo
J
24 V
J
Variante Ex:I < 90 mA
máx.. 9 aparatos de campo(final 98: I<100 mA)
PROFIBUS-PA31,25 Kbit/s
JJ
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Elementos básicos del PROFIBUS-PA Aplicación del Acoplador y el Enlace
Equipos de campo
Sistema de control
SIMATIC S5
SIMATIC PCS 7
45,45 Kbit/s
AcopladorDP/PA
45,45 Kbit/s
AcopladorDP/PA
hasta 12 MBit/s
Enlace DP/PA
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PADireccionamiento de los aparatos de campo
PROFIBUS-DP45,45 kBit/s
AcopladorDP/PA
PROFIBUS-PA31,25 kBit/s
24 V
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
Enlace DP/PA
24 V
1
32
1
1
2 3
24 V
4
24 V
1
2
Esclavo
Maestro
PROFIBUS-PA31,25 kBit/s
2 3
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PALímites de direccionamiento PROFIBUS-PA
PROFIBUS-DP, hasta 12 MBit/s
DP/PA-Link
PROFIBUS-PA
SIMATIC S7-400CPU 414-2 DP, 416-2 DP
24 V
máx. 5 Líneas DPpor CPU
máx. 96 DP/PA-Linkpor línea DP
máx. 5 Acoplad. DP/PApor DP/PA-Link
máx. 31 aparatospor acoplador DP/PA,
Área No Ex - (9 para Ex)
Límite teórico: máx. 5 x 96 x 24 = 11.520 aparatos por CPU de S7
máx. 24aparatos
por DP/PA-Link
(enlace)
DP/PA-Link
24 V
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PAPerfil de los aparatos (representación simplificada)
Margen de medida
Tiempo de filtro
Alarma/valores límite
Sumario de alarmas
TAG
Parámetros específicosdel fabricante
Servicio DPcíclica y acíclica
Servicio DPacíclica
Servicio DPacíclica
Perfil PA
(p.e. paratransmisorde presión)
Estado
Valor de medida
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PAInteroperabilidad
PROFIBUS-DP
Acoplador DP/PA,Enlace DP/PA
24 V
PROFIBUS-PA
Fabricante X
Fabricante Z Fabricante Y
Fabricante Y
Perfil PA específico delfabricante
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PATiempo de ciclo (ejemplo)
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
DP/PA-Link
24 V
PROFIBUS-PA 31,25 kBit/s
10 ms10 ms 10 ms
10 ms
10 ms
Tiempo de ciclo = 4 x 10 ms + 10 ms = 50 ms
Telegrama cíclico(4 Byte valor de medida + 1Byte estado)
Telegrama acíclico(Lectura de valor límite de alarma: 4 Byte)
máx. 1 ms si 12 MBit/s
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PATiempo de ciclo (panorámica)
10 20 30 50
500 ms
100 ms
300 ms
Tiempo de ciclo porsegmento DP
Aparatos de campopor segmento DP
Acoplador DP/PA
24 aparatos de campo por Enlace DP/PA
10 aparatos de campo por Enlace DP/PA
90
240 ms
Ejemplo:48 Ap. de campo por línea DP, cada una con
16 Aparatos de campo a 3 DP/PA-Link==> Tiempo de ciclo para cada uno de los
48 Aparatos de campo:(16 x 10 ms) + ( 3 x 1 ms) = 163 ms
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PATopología
PROFIBUS-DP
Bifurcación en T
SIMATIC S7-400
Línea
Estrella
PROFIBUS-PA
Enlace DP/PA
24 V
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PATécnica de conexión
Distribuidor en estrella(p.e. para 2 aparatos)
Conexióndesconectable
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Configuración del PROFIBUS-PAAlimentación de los aparatos de campo
PROFIBUS-DP
SIMATIC S7-400
PROFIBUS-PA31,25 kBit/s Ω100
µF1
Línea de dos hilosapantallada. longitud
total=línea principal+ramalesLong. máx. zona Ex: 790 m
Long. máx. zona no Ex: 560 m
< 90 mA
(Protección: [EEx ia],Grupo de explosión: IIC)
≥ 10 mA ≥ 10 mA
≥ 10 mA
≥ 10 mA
≥ 10 mA
24 V
Alimentación de aparatos de campo:Zona Ex: máx. 9Zona segura: máx. 24
Ramalmáx. 30 m
Enlace DP/PA
línea principal
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PAComparación con técnica convencional
Distribuidor general
PROFIBUS-PA
Sala de mando
24 V
Distribuidor
Separación EExi,Alimentación
Distribuidor general
Distr. Distr.
PROFIBUS-DP
24 V
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Ventajas para el Cliente del PROFIBUS-PAPotenciales de ahorro
Ahorro en la ingeniería del Hardware Ahorro de costes en tarjetas de E/S, cableado, distribució n,
separadores/alimentadores, documentación, salas de mando
Ahorro en la ingeniería del Software Ahorro por centralización de la función de proyectar Menos fuentes de error debido a menor cantidad de
herramientas para proyectar Ahorro mediante mantenimiento y diagnóstico preventivo Ahorro durante la puesta en marcha
Aumento de la seguridad de funcionamiento Menos fuentes de fallo , por existir menos Hardware Rápida y sencilla búsqueda de fallos Reducción de los tiempos de parada
$ Documentación automática del estado de la Instalaci ón Facilitación de la demostración de calidad
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA y NAMURExigencias NAMUR (1)
Exigencias en la comunicación PROFIBUS-PA
Hasta 30 aparatos por bus o segmento de bus
Tiempos de ciclo analógicos de 100 ms a 2 s, binari os de 10 ms a 1 s
Apropiado para tareas de regulación, transmisión cí clica determinante
Transmisión acíclica para parámetros y eventos
Representación de variables de medida de hasta 5 By te
Acceso desde la estación de ingeniería a todos los participantes del bus
El bus de campo ha de ser utilizable en zona Ex, (s eguridad intrínseca)
Al menos el 80 % de los sensores/actores han de pod erse conectar al bus
El embornado/desembornado y prueba de los aparatos de campo ha de poderse
realizar sin interrupción del servicio
Adaptabilidad a las necesidades topológicas
Distancia entre las cajas distribuidoras del bus y el campo entre 100 m y 1000 m
Estructura en forma de línea, de estrella u otras c on bifurcaciones y ramales (media
de 20 m)
Repetidores no deseados, son fuentes potenciales de fallos
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA y NAMURExigencias NAMUR (2)
Exigencias para Instalación y Mantenimiento
La instalación y el mantenimiento ha de poder ser r ealizado por personal noespecializado (puesta en marcha, búsqueda de fallos , cambio de aparatos, modificación de parámetros)
Herramientas necesarias: Terminal de mano (handheld ) para zona Ex, portatil o Estaciónde Ingeniería fuera de la zona Ex
Tareas realizables: Lectura y simulación de valores de medida, modificación de la constante de filtro, ajuste de finales de car rera
La técnica de instalación ha de ser robusta y fácil de manejar
Conexiones mediante bornas, no soldadas
No utilización de cable coaxial
No utilización de cable de fibra óptica, sólo excep cionalmente (a causa delconsumo adicional de corriente)
Utilización de cable de dos hilos apantallado
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA y su entornoDP-, PA-, Aparatos de campo HART
PROFIBUS-DP, hasta 12 MBit/s
Acoplador DP/PAEnlace DP/PA
PROFIBUS-PA
4-20 mA+ HART
4-20 mA
SIMATIC S7-400CPU 414-2, 416-2
ET 200 M ET 200 M
EnlaceDP/AS-i
Interfaz Actor-Sensor
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Conceptos de redundancia (Panorámica)
Estructurasen estrellacon varioscircuitos
Pequeños sistemas demando subordinados
PROFIBUS-DPcon lazo de fibra
óptica redundante
S7-400 S7-400 S7-400
OLM
OLMOLM
OLMPROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7SIMATIC S5
PROFIBUS-DP, hasta 12 MBit/s
AcopladorDP/PA4-20 mA
ET 200 M
SIMATIC S5
STEP 5COROS
PROFIBUS / Ethernet ind.
PROFIBUS-PA
SIPROM
SIMATIC S5
PROFIBUS-DP 45,45 kBit/s
Manejo/visual.de aparatosde campo
Proyectar
Leer/escribirdatos de los
aparatos
Diagnóstico,p.e.m
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7Integración en SIMATIC PCS 7
Con el PROFIBUS-PA se realiza la integración de la técnica de los aparatos de campo, es decir:
Seguridad intrínseca (EExi) Alimentación de los aparatos de campo a través de l a línea de datos Parametrización a distancia Mantenimiento y diagnóstico preventivo
En el desarrollo del SIMATIC PCS 7 son tenidas en c uenta desde el principiolas exigencias tales como:
Ingeniería centralizada (parametrización y diagnóst ico) Emplazamiento de las funciones de automatización (i nteligencia) en los aparatos de campo Conexión con soluciones de bus de campo existentes, p.e. PROFIBUS-DP
en los sistemas de control del proceso
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA en SIMATIC S5 y PCS 7SIMATIC PCS 7
PROFIBUS-DP, hasta 12 MBit/s
Enlace DP/PA
4-20 mA
ET 200 M
SIMATIC S7-400
Sistema de Ingeniería ES(Biblioteca CFC: Bloques de representaciónPDM : Diagnóstico de aparatos de campo, p.e.m,Proyecto de la red: Enlace DP/PA, aparatos de campo)
Estación de OperaciónOS (WinCC+control procesos)
PROFIBUS / Ethernet indust.
PROFIBUS-PA
Proyectar
Leer/escribirdatos de los
aparatos
Operación/visualiz.de los aparatos
de campo
Diagnóstico,p.e.m
SIMATIC PCS 7
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PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA en SIMATIC PCS 7Integración de aparatos, datos básicos
PROFIBUS-PA
GSD
DD
El archivo GSD describe losparámetros de comunicación(para el usuario en gran parteirrelevantes)
Descripción del D ispositivo basado en HART-DDLdescribe, entre otros, parámetros deFunción accesibles a través del PROFIBUS-PA.
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 28
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
PROFIBUS-PA en SIMATIC PCS 7Integración de aparatos de campo
GSD
DD para la generación,independ. del fabricante,
demáscaras de parametr.
con SIMATIC PDM(para biblioteca en
SIMATIC PDM)
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
DP/PA-Link
ESPDM
OS
Bus del sistema
PROFIBUS-PA
SIMATIC S7-400
ES
PDM
DD
GSD para elproyecto de reddel maestro DP
(S7-400 y DP/PA-Link) con el
sistema de ingeniería(para biblioteca en
config. hw)
entregado unavez a
Siemens
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 29
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoPreparación en el taller de instrumentación
PROFIBUS-DP45,45 kBit/s
Acoplador DP/PA
SIMATICPDM
PROFIBUS-PA
AC 230 V
Puesto de configuración
y prueba de los aparatos de campo
Puesto de Configuración y prueba de los Aparatos de Campo (compuesto por PC con PDM, PROFIBUS-DP, Acoplador DP/PA y PROFIBUS-PA) necesario para Aparatos de campo de
Nuevo suministro (para PM o Almacén),Almacén (para sustitución de equipos),Reparación (para Almacén)
Conexión de Aparatos de Campo a PROFIBUS- PA
1ª Pem: Ajuste en el Ap. de campo de la direcciónde participante y de los Parám. de Función según Perfil PA para el punto de medida correspondiente (por ej. PIC 2811)
Prueba de un Aparato de campo reparado:Lectura y Control del Parámetro de Función en el Aparato de campo; modificación según necesidad
Montaje en planta del Aparato de campo o con identificación del lugar previsto para su montaje (Punto de medida) en el almacén
Dirección del participante
y Parámetros de función (Valores límite, Tiempo de
filtrado, etc.)
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 30
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoProyectado con la Estación de Ingeniería ES
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
Enlace DP/PA
ESPDM
OS
Bus del sistema
PROFIBUS-PA
SIMATIC S7-400
GSD
Carga en la Estación de Ingeniería (ES) de los datos base (GSD) de los Aparatos de campo
Proyectado de la red DP para el S7-400(un fichero de configuración por segmento DP)
Proyectado de la red DP para el Enlace DP/DA(un fichero de configuración para máx. 24 Aparatos de campo por Enlace DP/DA)
Para ampliación futura: Proyectado deAp. de campo de reserva (por ej. 3xT, 3xF, 3xP, 3xL)
Carga de Ficheros de configuración en la CPU del S7-400 para PROFIBUS- DP y PA a través del Bus del Sistema
Envío de los datos de configuración de la CPU del S7-400 a los Master DP (interfaz DP integrada o adicional) y al Enlace DP/PA
Carga de bloques específicos desde ES en S7- 400
Res.
S7-400STOP
ES
PDM
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 31
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoFase de Puesta en Marcha
DP/PA-Link
ESPDM
OS
PROFIBUS-PA
SIMATIC S7-400
Preparación de Ap. de campo en el Taller deinstrument.; Conexión al PROFIBUS-PA
Arranque de la CPU en el S7-400
Comparación automática entre la configuración prescrita y la real de losbuses DP y PA
Reconocimiento automático y aviso de los Aparatos de campo proyectados pero no instalados
Comprobación cíclica de Ap. de campo no existentes desde el Enlace DP/PA
Conexión online de los Ap. de campo proyectados como reserva
Carga de los parámetros de función en los Ap. de campo de reserva mediantePDM (sino se hizo en el taller)
El Ap. de campo de reserva comunica y opera en el funcionamiento normal Res.
PROFIBUS-DPbis 12 MBit/s
S7-400STOP
S7-400RUN
Bus del sistema ES
PDM
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 32
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoCambio de equipos con la Planta en operac.
Enlace DP/PA
ESPDM
OS
PROFIBUS-PA
Supuesto: Fallo de comunicación de un Ap. de campo averiado
Aviso de fallo en el S7-400
Retirar el Ap. de campo defectuoso
Preparación del Ap. de campo en el tallerde instrumentación: Ajuste y carga en el Ap. de campo del nº de participante y de los parámetros de función según el Perfil PA para el punto de medida (p.ej. PIC 2811)
Añadir el nuevo Ap. de campo
Vuelve a recoger los avisos el S7-400
Carga de los parámetros de función en los Ap. de campo de reserva mediantePDM (sino se hizo en el taller)
El Ap. de campo cambiado comunica y opera en el funcionamiento normal
SIMATIC S7-400
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
PIC 2811
S7-400RUN
Bus del sistema ES
PDM
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A&D AS/PA PROFI_PA.PPT 9/3/2013 Folio 33
PROCESS FIELD BUS
PROFIBUS-PA: El bus de campo para procesos industriales
Pem, test y diagnóstico de los Ap. de CampoCambio de parám. con la Planta en operac.
Enlace DP/PA
ESPDM
OS
Bus del sistema
PROFIBUS-PA
Conexión del PC con ES y PDM al Bus del Sistema o al PROFIBUS-DP
Arrancar el PDM
SIMATIC PDM adecuado para- Ap. de campo Siemens- Ap. de campo de otros fabricantes:Basados en el perfil PA. Descripciones de dispositivos específicas (DD)
Intercambio de datos acíclico a través dePROFIBUS-DP y PROFIBUS-PApara modificar los parámetros de Función de los Ap. de campo
El S7-400 es transparente desde PDM para lectura y escritura de telegramasacíclicos (Fase de desarrollo 2)==> Intercambio de datos acíclico a travésdel Bus del sistema, PROFIBUS-DP y PROFIBUS-PA
SIMATIC S7-400
PROFIBUS-DPhasta 12 MBit/s
Modificación de Parámetros de
función (Valores límite, Tiempo
de filtrado, etc.)
S7-400RUN
ES, PDM
PDM
Presentación PCS 7