Diagnóstico PROFIBUS con ProfiTrace 2 - guía práctica

El comprobador PROFIBUS y sus herramientas de diagnóstico

El comprobador PROFIBUS sirve para supervisar la comunicación, diagnosticar averías y verificar su resolución. Permite supervisar los mensajes entre dispositivos, la calidad de la señal eléctrica y el comportamiento de cada estación. A la hora de elegir, compare las funciones necesarias para su propia instalación, el método de conexión, el control y el precio.

Selección de un comprobador de PROFIBUS

• Lectura y registro de telegramas con un disparador según las condiciones especificadas. Ayuda a detectar incluso errores esporádicos, como una interrupción que se produce una vez a la semana.
• Filtrado de los mensajes registrados para mostrar solo los mensajes necesarios, por ejemplo, filtrar mensajes solo para una estación concreta o solo mensajes repetidos, dañados, de diagnóstico, etc. Una función muy útil a la hora de esclarecer la causa de los errores en la red.
• Visualización clara de la lista de estaciones activas en la red, incluyendo la indicación de su estado (correcto, error de parametrización de la estación, error de configuración, repetición de la consulta, etc.).
• Osciloscopio para comprobar el cableado, los conectores y la forma de la señal. También es importante distinguir los telegramas según la estación emisora: MASTER o SLAVE.
• Diseño portátil para realizar mediciones al principio, en el centro y al final del segmento, así como detrás de los repetidores. La alimentación a través de USB desde un ordenador portátil facilita el trabajo incluso en un armario eléctrico sin toma de corriente de 230 V.
• La menor carga posible en la red medida. Utilice el conector Tap designado para la conexión. Una derivación inadecuada o demasiado larga altera las condiciones eléctricas y provoca reflexiones de la señal.

Funciones de ProfiTrace 2

ProfiTrace 2 combina varias herramientas de diagnóstico. La disponibilidad de funciones concretas depende de la licencia y del equipamiento del paquete:

• Analizador PROFIBUS de alta velocidad y prestaciones completas con una carga mínima en la red PROFIBUS
• Lectura y registro de telegramas PROFIBUS, incluidos los mensajes de las redes DP, PA y DPV1
• Estadísticas completas sobre el estado y los mensajes de todas las estaciones de la red
• Osciloscopio para la señal diferencial B-A, así como para las formas de onda independientes de los conductores A y B, con selección de los telegramas de una estación emisora concreta.
• Gráfico de tensión en las estaciones, que muestra la tensión en todas las estaciones a la vez
• Conexión a PROFIBUS DP mediante un conector D-sub de 9 pines; para M12 se necesita un adaptador adecuado. La medición directa de PROFIBUS PA requiere PA Probe Ultra y está destinada a zonas sin riesgo de explosión.
• Escaneo de la topología de la red, incluida la longitud del cable entre estaciones
• Diagnóstico activo y simulación de la estación MASTER en ProfiCaptain, según la licencia adquirida.
• Generación de un informe con los resultados de las mediciones para la documentación de servicio y la evaluación del estado de la red.
• Entorno del programa en checo y posibilidad de crear informes en PDF. Las versiones lingüísticas disponibles dependen de la versión del programa instalada.

Conexión de ProfiCore y primera puesta en marcha de ProfiTrace 2

Instale el programa ProfiTrace 2 y el controlador ProfiCore necesario desde el paquete de instalación. Conecte ProfiCore Ultra al ordenador portátil a través de USB, que también le proporciona alimentación. Conecte el cable de conexión corto Tap Connector al puerto PG de paso del conector PROFIBUS. Incluso una derivación corta tiene un impacto eléctrico en el bus; no utilice en su lugar un cable largo cualquiera.

Licencia de ProfiTrace 2

Abrir el portal de licencias de HMS Anybus Diagnostics

La licencia de ProfiTrace 2 está vinculada al número de serie de ProfiCore Ultra. El archivo de licencia se puede instalar en varios ordenadores, pero para realizar mediciones debe estar conectado el ProfiCore correspondiente. La licencia se guarda en un archivo con la extensión .pld.

Obtención e instalación de la licencia:

1) Abra el portal de licencias de HMS Anybus Diagnostics. Seleccione Product Group: PROFITRACE, introduzca el código de pedido del kit, el número de serie de ProfiCore y la Major Version: 2.

2) El número de serie se encuentra en la parte inferior del ProfiCore. El archivo de licencia descargado debe coincidir con este número.

3) Instala el archivo a través de Help > License info tool. Si lo instala manualmente, guárdelo en la carpeta «App» del directorio de instalación de ProfiTrace o en C:\ProgramData\procentec\proficoreultra.

Como alternativa, conecte el ordenador a Internet, inicialice ProfiCore y, en el cuadro de diálogo de licencia, seleccione Download & Install license. Si el cuadro de diálogo no se abre, lo encontrarás a través de Help > License info tool.

Preparación del programa

Tras iniciar por primera vez la aplicación ProfiTrace 2 recién instalada, es necesario realizar lo siguiente:

1) Comprueba que el controlador y la licencia del ProfiCore conectado estén instalados.

2) Configura el idioma del programa en Ajustes > Idioma.

3) Copie en el subdirectorio GSD de la instalación de ProfiTrace los archivos GSD de los dispositivos que vaya a medir. A continuación, vuelva a cargar la biblioteca GSD. El procedimiento detallado se encuentra en el capítulo «Archivos GSD».

Normas de medición de la red PROFIBUS

1) En primer lugar, compruebe la instalación: cables, conectores, terminaciones, blindaje, conexiones y posibles fuentes de interferencias electromagnéticas. Además de la capa física, compruebe también las direcciones de las estaciones, la configuración de hardware de la CPU y que los archivos GSD sean los correctos.

2) Una interrupción puede deberse a un fallo grave, como un cortocircuito, o a la concurrencia de varios fallos menores. En ocasiones, la red funciona incluso con errores, pero cualquier deterioro adicional la deja fuera de servicio. Por ello, FOXON recomienda realizar un diagnóstico preventivo de todos los segmentos al menos una vez al año; adapte la periodicidad a la importancia de la línea y a las condiciones de funcionamiento.

3) El comprobador proporciona curvas de respuesta, estadísticas y telegramas. Para determinar la causa, es necesario combinar los resultados con el conocimiento del cableado real y las normas de instalación de PROFIBUS. El gráfico por sí solo no determina de forma fiable la ubicación ni el tipo de cada fallo.

4) Para la primera medición, elija el inicio o el final del segmento. Necesitará un conector adecuado con un puerto PG de paso. Si no lo encuentra al final, realice la medición desde otro punto accesible y anote esa posición.

5) Los repetidores y los módulos ópticos OLM dividen la instalación en segmentos eléctricos independientes. Mide la calidad física de la señal en cada segmento por separado. El comprobador detectará la comunicación de las estaciones remotas incluso a través del repetidor, pero no medirá su señal eléctrica original más allá de este.

6) Realice el diagnóstico pasivo, a ser posible, con la línea sometida a una carga normal. El funcionamiento de los motores y los variadores de frecuencia revelará interferencias que pueden pasar desapercibidas cuando la máquina está parada.

7) Para una comprobación inicial, supervise la red durante aproximadamente 5-10 minutos. Este intervalo no descarta la posibilidad de que se produzca un fallo ocasional. En caso de interrupciones irregulares, opte por un periodo de supervisión más prolongado y active el disparador de registro de telegramas.

8) Si detecta errores en la red (especialmente en el osciloscopio o en el gráfico de barras), realice otra medición desde el otro extremo del segmento. No recomendamos sacar conclusiones basándose en los resultados de una sola medición.

9) Antes de la conexión, compruebe el estado de la red y la terminación del Tap Connector. El analizador pasivo tiene una carga eléctrica reducida, pero en caso de una instalación defectuosa no se puede garantizar una conexión que no afecte a la comunicación.

a. En una medición pasiva normal, mantenga la resistencia de terminación del Tap Connector DESACTIVADA. Una terminación adicional dentro de un segmento ya correctamente terminado sobrecargará el bus y reducirá la amplitud. En el ejemplo original se observó una caída de aproximadamente 0,5-1 V; no se trata de un valor universal. Evalúe la activación de la terminación en una prueba independiente de la interfaz o en una configuración especial en función de la conexión real.

b. En una red con poca reserva de calidad de señal, incluso una pequeña interferencia en la conexión se manifestará como una interrupción del servicio. Planifique las mediciones de este tipo de instalaciones junto con el personal de operación y mantenimiento; una vez detectada la avería, compruebe todo el segmento desde varios puntos.

Inicio de la medición y velocidad de transmisión

Conecta ProfiCore a USB, inicia ProfiTrace 2 e inicializa el dispositivo. Tras comprobar la licencia, el programa detecta la velocidad de transmisión de PROFIBUS. Si la detección se realiza correctamente, la estación aparecerá en LiveList. Si la detección automática falla, configura en el analizador la velocidad conocida de la red medida mediante el botón «Configurar velocidad de transmisión». Al hacerlo, modificas la configuración del analizador, no la velocidad de la red operativa. Si sigues sin ver la estación, comprueba la conexión y la presencia de comunicación.

LiveList y estadísticas de estaciones

LiveList: lista de estaciones activas

Pestaña ProfiTrace - LiveList

LiveList muestra las direcciones de las estaciones y su estado. El número en rojo indica MASTER, el azul SLAVE. Si el color del número cambia, el dispositivo puede funcionar en ambos roles, como ocurre, por ejemplo, con algunos paneles de control. Distinga el color del número del color de fondo del campo.

El fondo de los números en LiveList está rellenado con un color que tiene el siguiente significado:

• Fondo verde: la estación SLAVE está en un intercambio cíclico de datos con la estación MASTER. El color verde por sí solo no confirma aún una señal eléctrica sin errores.
• El color blanco indica que la estación no se comunica activamente con la estación MASTER. La estación tiene su propia dirección, está en el bus, pero el MASTER no la reconoce. Es probable que el programador se haya olvidado de añadirla a la configuración de hardware de la CPU o, por el contrario, que aún no la haya añadido a propósito, sino que solo la tenga preparada por el momento. Otra razón puede ser una configuración incorrecta de la dirección PROFIBUS de dicha estación.
• Color amarillo = la estación se ha perdido durante la medición con el comprobador. Probablemente se ha producido una desconexión física del cable de la estación, un cortocircuito en el cable, etc.)
• El color rojo indica que la estación presenta un error de parametrización. A menudo se debe a un archivo GSD incorrecto cargado en la estación MASTER. El comprobador muestra dicha estación en rojo y, al mismo tiempo, nos indica el número de identificación de esta estación. Este número de identificación debe coincidir con el número de identificación del archivo GSD seleccionado.
• Color morado = la estación presenta un error de configuración. La configuración cargada en la CPU no se corresponde con los módulos de E/IO instalados en la estación SLAVE. ProfiTrace 2 nos muestra una lista de los módulos de E/IO que están configurados en la CPU. A continuación, podrá comprobar usted mismo si se corresponden con los módulos de E/IO conectados a la estación. Si también ha adquirido una licencia de ProfiCaptain, podrá leer de forma remota los módulos que están físicamente instalados en la estación SLAVE en cuestión.
• Esquina roja parpadeante del campo: la estación notifica un diagnóstico ampliado o estático. Haga clic para ver los detalles. La causa puede ser, por ejemplo, una tarjeta de I/O defectuosa o datos de proceso no preparados; no tiene por qué tratarse de un fallo del bus.

Visualización de estadísticas de estaciones

Pestaña ProfiTrace - Visualización de estadísticas de estaciones

Para una primera evaluación, preste especial atención a las Syncs, los reintentos, la peor secuencia de reintentos, las estaciones perdidas, los mensajes no permitidos y el diagnóstico durante el intercambio de datos (DX). Tras la puesta en marcha inicial y sus propias consultas activas, cree un nuevo estado inicial de las estadísticas. Investigue el aumento de errores durante el funcionamiento estable; el número general de reintentos permitidos no puede determinarse únicamente en función de la velocidad de la red.

Estadísticas más importantes

• Syncs: el analizador registra los inicios del establecimiento de comunicación de la estación MASTER con una estación determinada. Deben aparecer al arrancar o al reiniciar deliberadamente el sistema. Su aumento repetido durante el funcionamiento estable indica un nuevo establecimiento de conexión y requiere una comprobación. No confunda esta estadística con el modo de sincronización de salidas SYNC.
• Repetición: el MASTER vuelve a enviar la solicitud porque no ha recibido la respuesta esperada. El número de intentos depende de la configuración de la red. La pérdida continuada de respuestas provoca la interrupción del intercambio de datos y un nuevo establecimiento de la comunicación.
• Repeticiones, secuencia máxima: el mayor número de repeticiones consecutivas. Compáralo con el límite de repeticiones configurado. Por ejemplo, dos repeticiones significan la consulta original y dos intentos adicionales; no se trata de una característica fija de todas las redes.
• Estación perdida: cuántas veces se ha perdido la estación SLAVE durante la medición con el comprobador, es decir, cuántas veces se ha desconectado de la red, se ha producido un corte de corriente, un cortocircuito en el cable, etc.
• Respuestas no válidas a solicitudes: mensajes dañados o no válidos, por ejemplo con errores de paridad o de formato. Busque su relación con una amplitud baja, interferencias, cableado dañado, conectores o cortocircuitos. En algunos ejemplos, la amplitud descendió por debajo de 2,5 V; lo decisivo es la forma de onda completa y las estadísticas asociadas.
• Número de respuestas de la estación SLAVE en DX: esta estadística registra el número de «quejas» de la estación SLAVE a la estación MASTER. Los dispositivos PROFIBUS disponen de un diagnóstico básico de la comunicación, destinado a diagnosticar la conexión MASTER - SLAVE. Sin embargo, muchos dispositivos disponen también de lo que se conoce como «diagnóstico ampliado», que nos ayuda a localizar problemas en la propia estación o en los periféricos de IO conectados. A menudo ocurre que un dispositivo SLAVE notifica un error, pero este error no tiene nada que ver con PROFIBUS. La conexión MASTER-SLAVE funciona correctamente; sin embargo, el error se encuentra en los periféricos conectados a la estación SLAVE o, en su caso, en una tarjeta IO defectuosa del módulo SLAVE.

Ejemplo de la estadística «Respuestas no permitidas a las solicitudes». Vemos el número de mensajes erróneos asociados a cada dirección de la red PROFIBUS.

Osciloscopio y análisis de la señal de PROFIBUS

El osciloscopio captura, en el punto de conexión del comprobador, los telegramas emitidos por cada estación. Al seleccionar una dirección, se muestra la forma de onda de los telegramas de esa estación sin necesidad de reconectar el comprobador cada vez. Sin embargo, no se trata de una medición directa de la tensión en el conector remoto de la estación. Para localizar la avería, compare las mediciones de varios puntos; mida cada segmento eléctrico por separado.

Tensión medida:

• B-A: señal diferencial entre los conductores B y A. Las interferencias que se transmiten por igual a ambos conductores se suprimen en gran medida en la visualización diferencial. Por ello, este modo se utiliza para la comprobación básica de la señal PROFIBUS.
• A y B: curva independiente de cada conductor respecto a la referencia. Este modo ayuda a distinguir la asimetría, un conductor dañado y las interferencias, que la visualización diferencial oculta parcialmente.

En la parte inferior de la ventana, seleccione una estación en LiveList haciendo doble clic. Compruebe sucesivamente los telegramas de todas las estaciones emisoras disponibles en el segmento medido.

Las reflexiones complican la localización del fallo. El telegrama que parezca estar en peor estado no tiene por qué proceder de la estación más cercana al fallo.

En el siguiente ejemplo, la reflexión se manifiesta de la siguiente manera:

• En la estación cercana a una terminación incorrecta, la señal presenta una forma relativamente favorable.
• En la estación situada en el extremo opuesto del segmento, el mismo problema se aprecia de forma más evidente debido al retraso de la reflexión. Verifique esta situación según la topología y mediante mediciones desde ambos extremos; no se trata de una regla general aplicable a todas las averías.

Ejemplo: Tenemos una red PROFIBUS correctamente conectada, con 1 MASTER y 5 SLAVE, y una resistencia correctamente conectada en cada extremo del segmento. Las señales medidas son las siguientes:

A continuación, en la red de demostración se desactivó la resistencia de terminación de la última estación, la n.º 44. La señal en esta estación presenta un aspecto más favorable, mientras que en la estación n.º 2, situada en el extremo opuesto, está notablemente distorsionada. En la red operativa, no desactive la terminación para esta demostración.

En este ejemplo, la causa se encuentra en el extremo opuesto del segmento al que observamos la peor forma de onda. La evaluación por sí sola del aspecto de la señal de la estación n.º 2 llevaría a una conclusión errónea.

Ejemplos de señales y fallos de PROFIBUS

Señal estándar

Las siguientes imágenes muestran las curvas de respuesta a diferentes velocidades de transmisión. Evalúe los pequeños picos en los flancos junto con el tiempo de estabilización y las estadísticas de comunicación. Las caídas pronunciadas hacia el nivel diferencial cero o las deformaciones dentro del bit requieren una comprobación. La causa suele ser un reflejo, un cortocircuito, una terminación inadecuada o un cableado dañado.

Señal a 187,5 kbit/s. La representación temporal se corresponde con la imagen original del osciloscopio.

Señal a 1,5 Mbit/s. Compare la forma en la escala de tiempo correspondiente.

Señal a 12 Mbit/s.

Una señal atenuada procedente de la parte más alejada del segmento requiere comprobar la longitud y la calidad del cable, los conectores y la topología admisible. Si es necesario dividir el segmento, elija un repetidor adecuado, por ejemplo, el B1, y verifique su ubicación mediante mediciones.

Reflexiones de señal

Las reflexiones se producen en los cambios de impedancia de la línea, por ejemplo, en las derivaciones, en una terminación incorrecta o en un cable y conector dañados.

Posible motivo:

• resistencia desconectada en el conector extremo/repetidor/etc. del dispositivo en el segmento
• Conector extremo del segmento dañado. Compruebe las resistencias en ambos extremos del segmento.

Terminación de segmento sin alimentación

El segmento PROFIBUS DP debe estar correctamente terminado en ambos extremos. La terminación suele recibir alimentación de la estación correspondiente o de un elemento activo. Si falla esta alimentación, cambia el nivel de reposo de la señal y disminuye el margen de comunicación. En el ejemplo mostrado, el nivel de reposo descendió de aproximadamente 1 V a 0,5 V; la forma de onda real depende de la conexión y de la terminación restante.

Posible motivo:

• Una o ambas terminaciones del segmento no reciben alimentación. Compruebe su alimentación.

Cortocircuito y cambio de impedancia

Un cable cortado, una conexión suelta u otra variación de la impedancia distorsionan la forma de onda. En el ejemplo, la señal alcanza un determinado nivel y, a continuación, sigue aumentando. Comprueba el apriete de las uniones, la continuidad de los conductores y los conectores. Confirma el tipo de fallo mediante una comprobación adicional; la forma en sí misma no es una prueba concluyente.

Cortocircuito y resistencia de transición

Un cortocircuito o una resistencia transitoria se manifiesta mediante una deformación y una caída de la amplitud. En los ejemplos citados, tras el flanco, el nivel de la señal desciende hacia cero.

Posible motivo:

• El conductor A o B está cortocircuitado a tierra, o ambos conductores están cortocircuitados entre sí en algún punto de la red, por ejemplo en una curva del cable.
• cortocircuito en el conector debido al desgaste por el paso del tiempo, la suciedad, una conexión defectuosa del conector, etc.).

Breve resumen:

Cortocircuito total del conductor rojo con el blindaje del cable. Ejemplos de osciloscopio en diferentes estaciones de la red:

Interfaces PROFIBUS defectuosas de los dispositivos

La propia interfaz del dispositivo puede estar defectuosa, por ejemplo, el puerto de la CPU La siguiente prueba independiente requiere desconectar el cable de funcionamiento de la estación y, por lo tanto, la interrupción de la conexión correspondiente. Realícela en el modo de servicio acordado. Conecte el comprobador directamente a la estación sospechosa y asegúrese de que esta configuración de prueba esté correctamente terminada. No lo confunda con una medición pasiva habitual en un bus activo.

En el ejemplo solo está conectada la estación n.º 2. Las demás estaciones registradas anteriormente tienen un fondo amarillo, ya que ya no están disponibles. Tras cambiar a A y B, uno de los conductores no muestra la curva esperada. Esto reduce las sospechas a la propia interfaz y a la conexión de prueba; antes de realizar la reparación, descarte también un fallo en el conector y el cable.

Interferencias electromagnéticas (EMC)

Busque las interferencias electromagnéticas según el trazado del cable, el apantallamiento, las conexiones entre cables y los tramos paralelos a los conductores de potencia. Compruebe especialmente los cables de salida de los variadores de frecuencia. Respete las normas de instalación específicas para cada tipo de cable, el método de tendido y las barreras utilizadas. Durante la comprobación controlada, observe si el alejamiento seguro de los cables elimina las interferencias en el osciloscopio. En casos anteriores, bastó con modificar el trazado en unas decenas de centímetros; no se trata de una distancia mínima de aplicación general.

Si no es posible modificar el trazado del cable, evalúe la posibilidad de dividir el segmento con un repetidor adecuado y de modificar el apantallamiento o las conexiones. El repetidor puede limitar la propagación de las interferencias entre segmentos, pero por sí solo no elimina la fuente de interferencias ni garantiza la corrección de una instalación defectuosa.

Posible motivo:

• El cable PROFIBUS está tendido en el canal junto al conductor de potencia
• Un electricista, en un intento por poner orden en los cables, ató juntos los cables de alimentación y los de PROFIBUS en el cuadro eléctrico.
• Blindaje del cable ausente o mal conectado, por ejemplo, en los bornes de la estación SLAVE.
• La estación SLAVE, por sí misma, genera interferencias EMC y las transmite a la red PROFIBUS
• La serie de variadores de frecuencia está diseñada de tal manera que los cables de potencia y el cable PROFIBUS salen del variador en la misma dirección, están muy próximos entre sí y basta muy poco para que entren en contacto.

Ejemplos del efecto de las interferencias electromagnéticas en la comunicación PROFIBUS

Gráfico de barras de la tensión de las estaciones

El gráfico de barras muestra la amplitud de los telegramas de cada estación emisora en el punto de conexión del comprobador. No se trata de una medición directa de la tensión en cada conector remoto. La amplitud diferencial típica ronda los 5 V; evalúe las desviaciones sospechosas según el modo del gráfico, el osciloscopio y las estadísticas. Detrás del repetidor se ve su señal regenerada, por lo que debe realizar allí una medición independiente.

Observe los cambios de amplitud, las estaciones que se desvían notablemente y su relación con los errores de comunicación. No evalúe la red basándose únicamente en un único umbral numérico.

Tensión y topología real

Cada estación de la red PROFIBUS tiene su propia dirección, que se puede ver en la parte inferior del gráfico. ATENCIÓN: aunque los números del gráfico aparecen en orden secuencial (o se pueden ordenar según el nivel de tensión mín.-máx./máx.-mín.), esto no significa en absoluto que las estaciones estén conectadas físicamente entre sí en este orden. Si desea eliminar tensiones no deseadas en las estaciones de la red PROFIBUS, es importante conocer la topología exacta de la red medida. Solo así podrá determinar cómo están ordenadas las estaciones entre sí y qué tensión tiene cada una. En el capítulo «Topología» encontrará los métodos para detectar la topología de la red.

Al evaluar las mediciones, tenga en cuenta lo siguiente:

1) El repetidor separa los segmentos eléctricos y renueva la señal. Por ello, los telegramas de las estaciones situadas detrás de él suelen tener una amplitud muy similar en el punto de medición. Para comprobar su capa física real, desplaza el comprobador al segmento correspondiente.

2) La velocidad de transmisión modifica la sensibilidad de la instalación a la longitud del cableado, los reflejos y otras deficiencias. A 500 kbit/s, un fallo se manifiesta de forma diferente que a 12 Mbit/s. Una velocidad menor no significa que se haya eliminado la causa.

3) Cuando la máquina está parada, es posible que no se manifiesten las interferencias generadas durante el funcionamiento de los motores y los variadores. Compare la señal con una carga de funcionamiento representativa.

4) Las distintas interfaces tienen una amplitud diferente. Un valor más alto, por sí solo, no confirma ni un fallo ni un estado sin errores. Compruebe la curva de señal y las estadísticas de errores.

5) Si un variador antiguo u otra estación presenta una amplitud notablemente baja, compruebe el osciloscopio, las repeticiones de mensajes y las pérdidas de la estación. Un nivel bajo puede estar relacionado con la interfaz, el cableado, la longitud del segmento o la terminación.

Una amplitud baja por sí sola no es motivo para sustituir todo el convertidor. En primer lugar, compruebe la instalación desde varios puntos de medición y la relación con las pérdidas de comunicación. En función del resultado, opte por reparar o sustituir la interfaz, el dispositivo o adaptar el segmento con un repetidor adecuado. A continuación, verifique el cambio realizando una nueva medición.

6) Errores de instalación: el nivel de tensión en las estaciones influye, por supuesto, en la ejecución de la propia instalación, es decir, cortocircuitos, conductores rotos, cables partidos, cables incorrectos, conectores mal conectados, etc. Mostraremos las consecuencias de estos errores en los siguientes gráficos.

Ejemplos de gráficos de tensión

Tensión admisible

Los siguientes gráficos muestran ejemplos de instalaciones en las que no se observaron errores ni repeticiones de mensajes durante la medición. Las amplitudes de las distintas estaciones pueden no ser idénticas. No deduzca del gráfico una tolerancia de tensión universal; evalúela siempre junto con el osciloscopio y las estadísticas.

Repetidor en la red

1) Tras conectarnos al inicio del segmento, observamos amplitudes muy similares en las estaciones 66-86, así como en las estaciones 2, 40, 42 y 46. En el ejemplo, esto lleva a sospechar que existe un segmento común detrás del repetidor, cuya señal tiene aproximadamente 6,24 V en el punto de medición. Un repetidor transparente habitual no tiene una dirección PROFIBUS propia, por lo que no lo encontrarás en LiveList. Búscalo físicamente y comprueba qué estaciones hay antes y después de él.

La amplitud similar de las estaciones 66-86 y 2, 40, 42, 46 es motivo para comprobar el repetidor y la topología; por sí sola, no prueba su ubicación.

En este ejemplo, las estaciones 22-27 se encuentran detrás del repetidor y presentan una amplitud muy similar. El resto de estaciones difieren. Al medir una instalación desconocida, compruebe primero esta interpretación en función del cableado.

Caída de tensión en una parte del segmento

Hemos conectado el comprobador al MASTER (n.º 2), hemos activado en el comprobador la simulación de una estación MASTER (n.º 0) y vemos la tensión en las demás estaciones SLAVE de la red. A primera vista, resulta evidente que el nivel de tensión es de aproximadamente 3,6 V, el cual es el mismo para la gran mayoría de las estaciones. En este caso, la instalación se corresponde con la secuencia numérica de las estaciones tal y como está conectada en la realidad, por lo que la topología de la red es efectivamente 2 ↔ 40 ↔ 41 ↔ 42 ↔ 43 ↔ 44 ↔ etc. Se observa un cambio indeseado en la tensión entre las estaciones 41 y 42, donde la tensión se mantiene al mismo nivel en las estaciones siguientes. El problema hay que buscarlo entre estas estaciones, es decir, hay que comprobar el cable, los conectores, etc. En este caso, el fallo se encontraba en la resistencia de terminación del conector de la estación n.º 41, que se encontraba en una «posición intermedia» y, por ello, conectó la resistencia al cable de salida del conector de la estación n.º 41.

Fig. Una caída de tensión notable indica un cortocircuito entre las estaciones 41-42 y provoca una caída de tensión en las estaciones 42-53

Influencia de la velocidad de transmisión

El ejemplo compara las mismas estaciones a dos velocidades de transmisión. Tras reducir la velocidad, la amplitud aumentó en la estación n.º 19. El cambio de velocidad puede mejorar temporalmente la comunicación, pero no repara el cableado ni los conectores. Cambie la velocidad de la red operativa únicamente como parte de un cambio de configuración controlado.

Medición de la topología de la red PROFIBUS

ProfiTrace 2 calcula las distancias y el orden de las estaciones a partir de las propiedades eléctricas medidas del segmento. El resultado es una herramienta de ayuda para comprobar el cableado, no un sustituto de la verificación del cableado real.

La medición requiere un segmento en buen estado, correctamente instalado y sin interferencias, derivaciones ni terminaciones defectuosas. Los resultados pueden ser inexactos, especialmente en tramos cortos. Las distancias inferiores a 2 m o superiores a 230 m con respecto al punto de medición no pueden determinarse de forma fiable. Se supone que hay al menos 1 m de cable entre las estaciones. Solo se cuentan las estaciones del segmento actual.

1) Medición de la topología con la línea en pleno funcionamiento

2) Las mediciones con la línea fuera de servicio requieren una configuración de prueba adecuada y, en su caso, una comunicación activa. No la realice de forma incontrolada en la red operativa.

Topología durante el funcionamiento de la línea

Condiciones para la medición de la topología durante el funcionamiento de la red:

1) El cálculo topológico admite velocidades de 500 kbit/s y 1,5 Mbit/s.

2) El comprobador debe conectarse al final o al principio del segmento, no en el medio

3) La red debe estar en buen estado, es decir, el osciloscopio no debe mostrar ninguna anomalía en la red, la tensión debe ser correcta, las estadísticas de la red no deben indicar ningún error, etc.

Haga clic en Calcular la topología. Opción Compensar conectores Incluye en el cálculo las propiedades eléctricas de los conectores; considere su uso especialmente en redes cortas de aproximadamente hasta 20 m. Evalúe siempre la precisión en función de la conexión real.

En el siguiente cuadro de diálogo, seleccione la estación de la red a la que está conectado actualmente el comprobador. Es decir, el comprobador está conectado al conector PROFIBUS que está conectado a la estación XY, cuyo número debe seleccionar ahora en el cuadro de lista.

Ejemplos de topologías de red medidas:

1) Topología medida correctamente

2) Ejemplo de resultado erróneo: el programa no dibuja la topología o muestra un orden y unas distancias poco fiables. No utilices este resultado como un esquema de red confirmado.

Archivos GSD

GSD es una descripción textual de las características de un dispositivo PROFIBUS concreto. El entorno de ingeniería lo utiliza para configurar la estación SLAVE; ProfiTrace obtiene de él los nombres de los dispositivos y los datos para interpretar el diagnóstico. Cargar el GSD en el comprobador no cambia la configuración de la CPU.

El archivo principal utiliza la extensión .GSD. Las variantes lingüísticas pueden tener, por ejemplo, la extensión .GSE para el inglés o .GSS para el español.

Información en el archivo GSD

• Nombre del fabricante
• Número de identificación de la estación
• Identificación de las variantes de dispositivos compatibles y de las revisiones de hardware o software. Verifica el GSD correcto según el dispositivo concreto.
• Lista de velocidades de red compatibles
• Ejemplo de lista de velocidades: 9,6; 19,2; 93,75 y 187,5 kbit/s, 500 kbit/s y 1,5 Mbit/s. Esta lista corresponde al dispositivo de ejemplo, no a todas las estaciones de PROFIBUS.
• MaxTsdr: tiempo máximo de respuesta de una estación SLAVE para una velocidad determinada, expresado en tiempos de bit.
• Freeze (congelación): soporte para la congelación de datos de entrada.
• AutoBaud: compatibilidad con el reconocimiento automático de la velocidad de transmisión.
• Fail Safe: propiedad definida en el GSD para el comportamiento en un estado de comunicación determinado. No sustituye a la seguridad funcional ni garantiza, en general, un valor nulo de todas las salidas.

Identificación de estaciones SLAVE

En LiveList se muestran primero las direcciones de las estaciones. ProfiTrace obtiene el nombre de la biblioteca GSD solo después de capturar el número de identificación del dispositivo en la comunicación de diagnóstico. Por lo tanto, la mera presencia de un GSD correcto no garantiza que el nombre se muestre de inmediato.

Instalación de archivos GSD

1) Copie los archivos GSD de los dispositivos medidos en el subdirectorio GSD de la instalación de ProfiTrace. Utilice los archivos destinados al modelo exacto del dispositivo, preferiblemente los proporcionados por su fabricante.

2) Una vez finalizada la copia, es necesario cargar la biblioteca de archivos GSD. Esta operación debe realizarse siempre que se copien nuevos archivos GSD en el directorio /GSD.

Configuración: escanear bibliotecas GSD

3) Una vez finalizado el escaneo de los archivos GSD, el programa ProfiTrace 2 memoriza el número de identificación de la estación de cada archivo GSD y, tan pronto como dicha estación se identifique en la red PROFIBUS con su número de identificación, el comprobador capta este número y lo convierte, según el archivo GSD, en el nombre de la estación. Si no encuentra en el directorio /un archivo GSD con ese número de identificación, solo mostrará dicho número de identificación de la estación.

Visualización de los nombres de las estaciones

1. Al poner en marcha la red: conectamos el analizador a la red PROFIBUS y activamos la línea. El MASTER, como parte de la inicialización de la comunicación, envía a la red el comando Get Diagnostics; las estaciones SLAVE se identifican con su código de identificación y, en ProfiTrace 2, vemos estos códigos de identificación en la LiveList. Si tenemos el archivo GSD correcto en el directorio /GSD, se nos mostrará el nombre de la estación en lugar de su número.

2. Cuando una estación presenta un error: si durante el funcionamiento de la red se produce algún error en una estación y esta se comunica al MAESTRO con su código de identificación, el analizador ProfiTrace 2 vuelve a captar dicho código de identificación y nos muestra el nombre de la estación en LiveList.

3. Consulta de diagnóstico activa: mediante ProfiCaptain, es posible solicitar un diagnóstico como otro MASTER y averiguar los números de identificación. Se trata de una intervención activa en la comunicación que requiere la licencia correspondiente, una dirección libre y los parámetros de red correctos. Acuérdelo previamente con el técnico responsable.

Identificación mediante ProfiCaptain

1) En ProfiCaptain, seleccione Setup MASTER. Antes de la activación, seleccione una dirección libre que no entre en conflicto con ninguna estación de la red y compruebe los permisos para el diagnóstico activo. Para leer la identificación, no asuma el control del dispositivo ni pase al intercambio de datos.

2) Antes de iniciar la simulación del MASTER, es necesario detectar la velocidad correcta y el resto de ajustes de la red PROFIBUS. Hacemos clic en el botón Set/autodetect Bus parameters.

3) En la ventana que se acaba de abrir, está marcada la opción de utilizar los parámetros estándar de PROFIBUS (Use standard busparameters). Recomendamos desactivar esta opción y, por seguridad, volver a detectar los parámetros de la red PROFIBUS pulsando el botón Auto detect Bus Parameters. Confirme el siguiente mensaje con «Aceptar» y el comprobador comenzará a detectar la velocidad de la red. En cuanto detecte los parámetros correctos de la red, los mostrará en las casillas correspondientes, mostrará las estaciones encontradas en la matriz de estaciones y mostrará un mensaje indicando que la detección se ha realizado con éxito. Confirmaremos ambos cuadros de diálogo con el botón «OK» y nos prepararemos para iniciar la simulación MASTER.

4) En el menú de simulación de MASTER disponemos de cuatro niveles de funcionamiento de la estación MASTER en la red PROFIBUS, que se seleccionan haciendo clic en el botón correspondiente.

Offline: simulación de la estación MASTER desactivada

STOP: estamos conectados a la red como MASTER, solo podemos enviar mensajes de diagnóstico a la red

Clear: modo activo en el que el MASTER puede establecer comunicación con las estaciones y opera con el indicador Clear. No garantiza un estado seguro de la máquina; las reacciones reales dependen del equipo y de la configuración.

Operate: intercambio completo de datos entre MASTER y SLAVE, que puede controlar las salidas. No utilice este modo si solo desea identificar los nombres de las estaciones.

5) Para visualizar los nombres de las estaciones, necesitamos enviar un mensaje Get diagnostic a la red, por lo que basta con activar el primer modo: STOP. Cerramos la ventana con el botón «Close».

Pulsamos el botón Class 2 Commands y, en la ventana que se acaba de abrir, pulsamos Start Scan.

El programa muestra una lista de las estaciones encontradas; cierre la ventana pulsando el botón «Close».

En la parte superior, en la pestaña, haz clic en la primera pestaña, «ProfiTrace». En LiveList ya vemos los nombres de las estaciones, o al menos sus números de identificación, en lugar de los números. El nombre de la estación se importa del archivo GSD correspondiente, que tenemos guardado en el directorio /GSD. Si no disponemos del archivo GSD, en lugar del nombre solo se mostrará el número de identificación de la estación.

Un escaneo activo añade sus propios telegramas de diagnóstico a la red e influye en las estadísticas. Una vez finalizado el diagnóstico, vuelva a poner ProfiCaptain en modo Offline, guarde los resultados obtenidos hasta el momento y restablezca las estadísticas antes de realizar una nueva medición pasiva. Un telegrama de diagnóstico por sí solo no es prueba de un fallo.

Registro y análisis de telegramas PROFIBUS

Además de las herramientas estándar, como el osciloscopio o los niveles de tensión, a veces es necesario realizar un diagnóstico de la red PROFIBUS al nivel más detallado, es decir, el análisis de los mensajes (telegramas). ProfiTrace 2 es capaz de registrar mensajes en la red, filtrarlos, realizar búsquedas en ellos y, sobre todo, iniciar la grabación y registrar únicamente los mensajes que buscamos (disparador o trigger).

Hacemos clic en la pestaña «Mensajes» y, en la parte superior, en el botón Iniciar la grabación de mensajes. En ese momento, aparecerá en la ventana un registro de los mensajes que se intercambian entre la estación MASTER y las demás estaciones SLAVE. Con la casilla «Colocar abajo» seleccionaremos que se muestre el último mensaje registrado en la última línea de la ventana.

Ejemplo de ciclo de comunicación

En la imagen vemos un ejemplo de registro de mensajes de PROFIBUS del comprobador ProfiTrace 2. De forma clara, podríamos describir el registro de mensajes más o menos así:

952736) El MASTER n.º 2 envía al SLAVE n.º 6 una solicitud de intercambio de datos (Data Exchange). En el registro siguiente, 952737, se recibe una breve confirmación (ACK). En este ejemplo, el SLAVE no envía datos de proceso de entrada en la respuesta de datos.

952738) lo mismo se repite para la estación SLAVE n.º 12

952740) El MASTER envía en cada ciclo el estado FDL a una estación siempre una dirección superior. Con esta consulta comprueba si hay un nuevo MASTER en la red. (2->97)

952741) El MASTER n.º 2 cede al segundo MASTER n.º 0 de la red «el derecho a comunicarse con las estaciones subordinadas al MASTER n.º 0». Sin embargo, este MASTER no tiene ninguna estación a su cargo (en realidad, éramos nosotros, con nuestro dispositivo de prueba, quienes estábamos presentes en la red como MASTER n.º 0), por lo que devolvemos el «derecho a controlar las estaciones SLAVE» al MASTER n.º 2.

952742) El MASTER n.º 2 envía datos a la salida de la estación SLAVE n.º 24 y la estación le envía datos desde la entrada (2<-24).

952745) mismo intercambio de datos (Data exchange) entre el MASTER y el SLAVE n.º 40

952747) mismo intercambio de datos (Data exchange) entre el MASTER y el SLAVE n.º 6

952751) El MASTER envía el estado FDL a una estación cuya dirección es una unidad mayor que en el ciclo anterior (2->98)

Dos líneas marcan el inicio y el final de un ciclo. La duración del ciclo depende del número de estaciones de la red y de la velocidad de comunicación. Si hacemos clic en «Ver estadísticas de las estaciones», encontraremos la estadística «Intervalo de intercambio de datos» y comprobaremos que, en nuestro caso, la duración del ciclo ronda los 1 ms.

Activador de grabación y captura de errores esporádicos

En caso de una interrupción ocasional, configure el disparador para que capture tanto el mensaje de error como la comunicación circundante, por ejemplo, 100 mensajes antes del evento y 100 después. De este modo, podrá ver también lo que ocurrió antes de la propia interrupción de la conexión.

En la parte superior de la ventana del programa, hacemos clic en el botón Configurar el activador de grabación En la ventana abierta, configuraremos:

• Habilitar = activo la configuración del disparador
• Reinicio: si se produce de nuevo la condición de activación, se reanudará el registro según el número de mensajes establecido tras el evento. Evalúe esta opción en función de si necesita capturar el primer evento o una secuencia más larga de errores repetidos.
• Número de mensajes antes/después: determine el alcance de la comunicación circundante. Utilice como estimación inicial el número de estaciones ×4 y compruebe cuántos ciclos contiene realmente el registro. En redes con varios maestros o con diferentes tipos de mensajes, el número de mensajes por ciclo varía.

Hacemos clic en el botón «Configurar el disparador» y, si buscamos mensajes de error, marcamos las siguientes opciones:

Confirmaremos los elementos seleccionados con el botón «Aceptar» y, en la ventana siguiente, de nuevo con el botón «Aceptar». Con el botón Iniciar la grabación de mensajes iniciará la grabación.

Los iconos giratorios nos confirman que el comprobador está supervisando la red PROFIBUS y que se están grabando los mensajes. La ventana de mensajes permanece vacía hasta que aparece en la red el mensaje que queríamos capturar. Los mensajes capturados se pueden guardar a través del menú Archivo → Guardar → Archivo de mensajes.

En la versión del programa mostrada, el registro en memoria admite hasta un millón de mensajes. El indicador azul situado en la parte inferior de la ventana muestra la memoria ocupada. Guarde los datos necesarios antes de iniciar un nuevo registro, ya que el anterior puede sobrescribirse.

Para una grabación más larga, utilice Acción > Iniciar grabación en archivo. Compruebe las opciones y los límites disponibles en la versión instalada del programa.