C345 - SINAMICS G
6C
6 Cielo Ciencia y Tecnología
·Publicada en C345 - SINAMICS G

Configuración de telegramas PROFIBUS BICO libres en Sinamics G120 y su impacto en la carga del bus

Para reducir la carga de comunicación en un bus PROFIBUS DP cuando se utiliza un telegrama libre (BICO) en un accionamiento Siemens Sinumerik / Sinamics G120, se debe ajustar la cantidad de palabras de entrada y salida (PQW/PEW) en la configuración de hardware de STEP 7 o TIA Portal, y no solo dejar conectores sin interconectar en el accionamiento. El controlador maestro PROFIBUS transfiere cíclicamente la longitud completa de palabras definida en la configuración de hardware; las palabras no interconectadas en el accionamiento simplemente se transmiten como ceros (0), consumiendo exactamente el mismo ancho de banda en la red.

Tabla de contenido

Causa técnica: transmisión cíclica en la capa física de PROFIBUS DP

En el protocolo PROFIBUS DP, el intercambio de datos entre el maestro (PLC) y los esclavos (accionamientos Sinamics G120) es estrictamente determinista y cíclico. Durante la fase de inicialización de la red, el maestro configura el tamaño del telegrama de datos de proceso (PZD) basándose exclusivamente en el número de palabras asignadas en la herramienta de configuración de hardware (HW Config).

Si en la configuración de hardware se asignan 8 palabras de entrada y 8 palabras de salida (16 bytes en cada dirección), la trama del telegrama PROFIBUS incluirá siempre los 32 bytes de datos en cada ciclo de exploración del bus. Dejar conectores BICO no interconectados en el software de parametrización del accionamiento (como STARTER o TIA Portal) no reduce el tamaño de la trama. El firmware de la unidad de control (CU) del Sinamics G120 rellenará los conectores vacíos con valores nulos (0x0000) para completar la longitud del telegrama negociada.

El cálculo del tiempo de ciclo del bus (Target Rotation Time o TTR​) se realiza a partir de la suma de los bytes configurados para todos los esclavos presentes en el segmento, la velocidad de transmisión (baud rate) y el número de repetidores. Por lo tanto, la única forma de liberar ancho de banda en la red es reducir el número de palabras configuradas en la tabla de hardware del proyecto.

Requisitos previos

Antes de modificar la estructura de telegramas de un accionamiento Sinamics G120, asegúrese de cumplir con los siguientes puntos:

  • Acceso al proyecto de ingeniería en STEP 7 (SIMATIC Manager) o TIA Portal.
  • Herramienta de parametrización de accionamientos STARTER o la opción Startdrive instalada.
  • Comunicación en línea con el accionamiento Sinamics G120 a través de la interfaz PROFIBUS DP.
  • Permisos de modificación y ventana de parada de proceso aprobada (cambiar la configuración de hardware exige la descarga del proyecto con la CPU del PLC en modo STOP).

Método 1: Optimización de la longitud del telegrama en la configuración de hardware

Se utiliza mejor cuando: Se requiere enviar una cantidad específica de palabras de control y diagnóstico que no se ajusta a los telegramas estándar, y se busca optimizar la carga del bus ajustando la trama al tamaño mínimo necesario.

Procedimiento

  1. Abra la herramienta de configuración de hardware (HW Config en STEP 7 o Dispositivos y redes en TIA Portal).
  2. Seleccione el esclavo PROFIBUS correspondiente al accionamiento Sinamics G120.
  3. Elimine el módulo de telegrama libre existente (por ejemplo, telegrama de 8 palabras In/8 palabras Out).
  4. Inserte un nuevo módulo de telegrama BICO libre asignando únicamente la cantidad exacta de palabras que se van a utilizar en la aplicación (por ejemplo, 4 palabras In/4 palabras Out).
  5. Guarde y compile la configuración de hardware.
  6. Abra la herramienta de parametrización del accionamiento (STARTER o Startdrive).
  7. Configure el parámetro de estructura del telegrama BICO (p0922 = 999 para interconexión BICO libre) y defina la longitud de palabras PZD de entrada y salida (p2051 y r2050) para que coincida exactamente con la longitud definida en el PLC.
  8. Realice la interconexión BICO de las palabras activas mediante los conectores de entrada y salida correspondientes en el accionamiento.
  9. Descargue la nueva configuración de hardware a la CPU del PLC y los parámetros al Sinamics G120.

Resultado esperado: La trama del telegrama PROFIBUS se reduce físicamente en la red, disminuyendo el tiempo de transferencia del esclavo y optimizando el ciclo global del bus.

Verificación: Compruebe en el catálogo de direcciones E/S del PLC que solo se direccionen los bytes estrictamente configurados y que no existan alarmas de fallo de longitud de telegrama en la unidad de control del G120.

Método 2: Uso de telegramas estándar predefinidos

Se utiliza mejor cuando: Las necesidades de control del accionamiento se cubren mediante las estructuras de datos normalizadas del perfil PROFIdrive (como el Telegrama Standard 1 o el Telegrama 352).

Procedimiento

  1. En la herramienta de ingeniería del PLC, seleccione el esclavo Sinamics G120 y reemplace el telegrama libre por un telegrama estándar predefinido (por ejemplo, Telegram 1, que utiliza 2 palabras PZD In/2 palabras PZD Out).
  2. Compile la configuración de hardware.
  3. En la herramienta STARTER / Startdrive, ajuste el parámetro p0922 seleccionando el número del telegrama estándar correspondiente (por ejemplo, p0922 = 1). El firmware del accionamiento conectará automáticamente las palabras PZD a los parámetros internos de consigna y estado principales.
  4. Descargue la configuración a la CPU y al accionamiento.

Resultado esperado: Se utiliza una trama de longitud mínima optimizada por el fabricante que garantiza un consumo de ancho de banda reducido en el bus.

Verificación: Monitoree la palabra de mando (STW1) y la palabra de estado (ZSW1) desde la tabla de variables del PLC para confirmar el intercambio de datos correcto.

Comparación de configuraciones de telegrama

ConfiguraciónImpacto en la carga del bus PROFIBUSFlexibilidad de interconexiónRiesgo de desalineación de datosTelegrama Libre de 8 palabras (palabras sin conectar en el G120)Alta: Transmite 32 bytes continuos (incluye ceros nulos).Alta en el accionamiento, ineficiente en red.Medio si no se mapean las palabras en el PLC.Telegrama Libre ajustado (ej. 4 palabras In / 4 palabras Out)Optimizada: Transmite únicamente los 16 bytes necesarios.Alta, adaptada a la aplicación.Bajo si HW Config y p0922/p2051 coinciden.Telegrama Estándar (ej. Telegram 1 - 2 palabras)Mínima: Transmite solo 8 bytes en total.Fija (definida por el perfil PROFIdrive).Nulo (mapeo automático en firmware).

Verificación

La correcta optimización de la comunicación PROFIBUS se considera exitosa cuando:

  • La CPU del PLC pasa a modo RUN sin registrar errores de bus ni fallos de longitud de trama en el búfer de diagnóstico (OB86 / OB122).
  • El parámetro de estado del canal de comunicación en el Sinamics G120 (r2050) muestra la recepción activa de las palabras de consigna enviadas desde el PLC.
  • El tiempo de rotación del token calculado por la herramienta de configuración de red muestra una reducción proporcional al haber disminuido el tamaño total de los telegramas de proceso.

Limitaciones y precauciones operativas

  • Límite de capacidad física de PROFIBUS DP: Aunque la norma PROFIBUS DP admite teóricamente hasta 126 nodos y un máximo de 244 bytes de entrada y 244 bytes de salida por esclavo, el incremento de la carga de datos en redes con un número elevado de esclavos (por ejemplo, más de 30 o 40 nodos a 1.5 Mbit/s) aumentará de forma transparente el tiempo de ciclo total de la red.
  • Incompatibilidad de longitudes de telegrama: Si la cantidad de palabras PZD configurada en HW Config no coincide exactamente con el número de palabras PZD asignado en el parámetro p2051 / p2050 de la unidad de control del Sinamics G120, la unidad de control rechazará el intercambio cíclico de datos y activará una alarma de fallo de comunicación (por ejemplo, F07200 o F01910).

Preguntas frecuentes

¿Si dejo de leer una palabra en el programa del PLC pero la mantengo en la configuración de hardware, se reduce la carga de la red?

No. La comunicación PROFIBUS DP en la capa de acceso al medio (L2) es independiente de la lógica del programa del PLC. Mientras la palabra permanezca declarada en la tabla de direcciones E/S de HW Config, el maestro PROFIBUS continuará solicitando y transmitiendo ese bloque de memoria en cada ciclo de bus.

¿Cuál es la velocidad de transmisión (baud rate) recomendada para evitar problemas de carga en PROFIBUS?

La velocidad estándar en instalaciones industriales es de 1.5 Mbit/s. A esta velocidad, la transferencia de pequeñas variaciones en el tamaño de los telegramas no suele afectar al proceso, a menos que la red cuente con una alta densidad de esclavos o varios repetidores de señal en el segmento.

¿Se puede cambiar la longitud del telegrama BICO libre con el equipo en funcionamiento?

No. Modificar la longitud del telegrama requiere alterar la configuración de hardware del PLC y redefinir los parámetros de comunicación de la unidad de control del G120. Ambas operaciones requieren detener el procesamiento cíclico de la CPU y la modulación del convertidor.

Artículos relacionados

Etiquetas relacionadas

Code: C345

6 respuestas