El ciclo de bus PROFIBUS DP y el paso de testigo
PROFIBUS DP es determinista porque el acceso al bus está estrictamente controlado: los maestros se pasan un testigo (token) para decidir quién puede hablar, y cada maestro sondea a sus esclavos en un orden fijo. Entender este ciclo explica por qué la temporización de DP es repetible y dónde duele un esclavo lento. Esta página recorre el paso de testigo y el sondeo maestro-esclavo que componen un ciclo de bus DP.
Ciclo de bus PROFIBUS DP en una línea: El ciclo de bus PROFIBUS DP combina paso de testigo y sondeo. Un testigo lógico circula entre los maestros, y solo el maestro que lo sostiene puede iniciar tráfico. Mientras lo tiene, el maestro sondea a cada uno de sus esclavos por turno con un intercambio de petición y respuesta, leyendo entradas y escribiendo salidas. Al terminar pasa el testigo al siguiente, dando un barrido determinista y repetible de todo el bus.
El paso de testigo decide quién puede hablar
PROFIBUS usa un método de acceso híbrido. Entre las estaciones activas - los maestros - circula un testigo lógico en un orden definido, y solo la estación que lo sostiene en ese momento tiene permitido iniciar comunicación en el bus. Eso evita que dos maestros hablen a la vez y hace el acceso ordenado en lugar de basado en contención. Cuando un maestro termina su trabajo pasa el testigo al siguiente maestro del anillo lógico, y con el tiempo el testigo da la vuelta completa, así que cada maestro recibe un turno predecible.
Esto importa incluso en un bus de un solo maestro, que es el caso común de una línea DP con un PLC: ahí el testigo simplemente regresa al mismo maestro en cada rotación, y el maestro dedica su turno a sondear esclavos. Donde existe un segundo maestro - a menudo un equipo de diagnóstico o programación - el paso de testigo es lo que le permite compartir el bus sin colisionar con el maestro de control. El testigo, y el presupuesto de tiempo que impone, es gran parte de por qué la temporización de DP es lo bastante predecible para llamarse determinista.
Sondear a los esclavos en un orden fijo
Las estaciones pasivas - los esclavos DP, como las E/S remotas y los variadores - nunca inician; solo contestan. Mientras un maestro sostiene el testigo, recorre su lista de esclavos, enviando a cada uno una petición y recibiendo su respuesta en un solo intercambio. Ese intercambio lleva las salidas que el maestro escribe y devuelve las entradas que el esclavo reporta, así que un solo sondeo refresca ambas direcciones de datos para ese esclavo. El maestro sondea a cada esclavo configurado una vez por ciclo, en orden, y repite.
Como el ciclo es un barrido fijo, su duración es la suma de los intercambios individuales más la sobrecarga, y eso es lo que hace predecible y repetible el tiempo de escaneo DP. Añada más esclavos, o esclavos lentos, y el ciclo se alarga de forma uniforme; por eso un solo esclavo que no responde, agotando su tiempo y siendo reintentado, estira visiblemente el ciclo para todos. Este patrón de petición-respuesta donde el maestro escribe y lee es el mismo modelo básico de un maestro HART sondeando un dispositivo, solo que aplicado cíclicamente a un bus completo. Los datos que DP reúne se entregan después hacia arriba al PLC, y de ahí a cualquier historiador o SCADA que los grafique.
Preguntas frecuentes
¿Cómo funciona el paso de testigo en PROFIBUS DP?
Un testigo lógico circula entre los maestros en un orden definido, y solo el maestro que lo sostiene puede iniciar tráfico. Cuando termina, pasa el testigo al siguiente maestro. En un bus de un solo maestro, el testigo simplemente regresa al mismo maestro en cada rotación. El paso de testigo mantiene ordenado el acceso al bus y evita que dos maestros hablen a la vez.
¿Los esclavos PROFIBUS DP inician comunicación alguna vez?
No. Los esclavos DP son estaciones pasivas que solo responden al sondeo de un maestro. Mientras un maestro sostiene el testigo, envía a cada esclavo una petición y recibe una respuesta que lleva las salidas al esclavo y devuelve sus entradas en un solo intercambio. Los esclavos nunca hablan sin que se les pregunte, que es lo que hace determinista el ciclo de sondeo.
¿Por qué un esclavo lento estira todo el ciclo DP?
El ciclo de bus es un barrido fijo en el que el maestro sondea a cada esclavo una vez por rotación. El tiempo de ciclo es la suma de todos los intercambios individuales más la sobrecarga. Un esclavo que responde lento, o que agota su tiempo y se reintenta, alarga su parte del barrido, lo que empuja el ciclo completo y retrasa el refresco de todos los demás esclavos.
Fuentes y lecturas
Referencias primarias de los organismos de normas y reguladores que definen este tema:
- PROFIBUS & PROFINET International - PROFIBUS
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