¿Qué es PROFIBUS y cómo funciona?

El desarrollo de redes especializadas para la comunicación entre dispositivos de automatización han resultado en estándares seguros como PROFIBUS que facilitan su adaptación y adopción en numerosos escenarios.

Se ha consolidado como uno de los más utilizados en la industria gracias a su flexibilidad, velocidad y capacidad de integración con distintos sistemas.

PROFIBUS es un protocolo de comunicación estándar que define la forma en que los dispositivos industriales como PLCs, sensores y actuadores se comunican entre sí.

¿Qué es PROFIBUS?

PROFIBUS (Process Field Bus) es un protocolo de red industrial basado en el modelo OSI, utilizado para la comunicación entre dispositivos de automatización.

Funciona bajo un esquema maestro-esclavo y soporta diversas topologías, incluyendo línea, estrella y anillo.

Este protocolo está diseñado para la transmisión eficiente de datos en tiempo real, permitiendo la comunicación entre PLCs, sensores, variadores de frecuencia y otros dispositivos industriales.

Para cumplir con los requisitos de la arquitectura se hace uso de cables específicos que cumplen con las características necesarias.

Existen tres principales variantes, cada una optimizada para diferentes tipos de aplicaciones:

• DP (Decentralized Peripherals)
• PA (Process Automation)
• FMS (Fieldbus Message Specification)

Tipos de PROFIBUS

PROFIBUS DP

PROFIBUS DP (Descentralized Peripherals) es la variante más utilizada del estándar y está diseñada para la comunicación de alta velocidad entre sistemas de control y dispositivos descentralizados como sensores, actuadores y variadores de frecuencia.

Para cumplir con el estándar se utilizan cables específicos que cumplen con sus requisitos técnicos, se adjunta imagen de ejemplo de un cableado común en el estándar Profibus DP

Características técnicas:

• Velocidad de transmisión: Hasta 12 Mbps, dependiendo de la distancia del cableado.
• Topología: Soporta estructuras en línea, estrella o anillo.
• Aplicaciones: Sistemas de manufactura automatizados, ensamblaje de automóviles, líneas de producción y control de maquinaria industrial.
• Estructura de comunicación: Basada en un modelo maestro-esclavo, donde un PLC o un sistema SCADA actúa como maestro y los dispositivos periféricos como esclavos.
• Versiones: Las primeras versiones datan de la década de 1990 y han evolucionado con mejoras en velocidad y robustez.

PROFIBUS DP es útil en entornos donde la velocidad es crucial. Su uso en robótica industrial y sistemas de control de movimiento permite respuestas rápidas y sincronización precisa entre dispositivos.

PROFIBUS PA

PROFIBUS PA (Process Automation) está diseñado para la automatización de procesos en industrias donde se requiere una comunicación segura en entornos hostiles, como la industria química, petrolera y de generación de energía debido a su simple y resistente diseño.

Para cumplir con el estándar se utilizan cables específicos que cumplen con sus requisitos técnicos, se adjunta imagen de ejemplo de un cableado común en el estándar Profibus PA

Características técnicas:

• Velocidad de transmisión: Limitada a 31.25 Kbps para garantizar estabilidad en entornos industriales adversos.
• Alimentación de dispositivos: Soporta alimentación por el propio bus, reduciendo la necesidad de cables adicionales.
• Aplicaciones: Control de procesos en plantas químicas, refinerías, producción farmacéutica, tratamiento de aguas y generación de energía.
• Resistencia a entornos extremos: Diseñado para operar en atmósferas explosivas y áreas clasificadas.
• Interfaz: Se conecta a través de acopladores que traducen señales entre ambos estándares.

PROFIBUS FMS

PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) fue una de las primeras implementaciones del estándar, orientada a la comunicación entre controladores de alto nivel, como PLCs y sistemas SCADA.

Características técnicas:

• Velocidad de transmisión: Generalmente entre 9.6 Kbps y 500 Kbps.
• Aplicaciones: Control avanzado de procesos industriales, interconexión de controladores en sistemas complejos.
• Estructura de comunicación: Más flexible que DP, permitiendo comunicación entre múltiples dispositivos sin necesidad de una jerarquía estricta maestro-esclavo.

Aunque el modelo FMS fue innovador en su momento, su adopción ha disminuido debido a la aparición de alternativas como PROFINET y Ethernet Industrial, que ofrecen mayores velocidades y mejor integración con redes modernas.

Ejemplos de industrias que utilizan PROFIBUS

Para entender mejor las diferencias clave entre los dos tipos de PROFIBUS mas utilizados en la industria (DP y PA) te desglosamos dos ejemplos:

Industria automotriz

Las fábricas de automóviles utilizan PROFIBUS DP para la gestión de robots de ensamblaje, controlando con precisión cada movimiento y optimizando la producción en líneas de montaje.

Industria química

PROFIBUS PA permite la monitorización y control de procesos en entornos peligrosos, garantizando la seguridad y eficiencia en la gestión de sustancias peligrosas.

¿Cómo utilizar PROFIBUS?

Para implementar el estándar en un entorno industrial, se requiere un controlador como por ejemplo un PLC, que administre la comunicación con dispositivos esclavos.

Además, es fundamental el uso de cables especializados y conectores adecuados para mantener la integridad de la transmisión de datos.

Un ejemplo práctico es su implementación en una planta de manufactura, donde un PLC con soporte PROFIBUS DP gestiona motores, sensores y actuadores a través de una red de alta velocidad, optimizando los tiempos de respuesta y reduciendo la complejidad del cableado.

Beneficios

• Alta velocidad de transmisión: Permite una comunicación en tiempo real.
• Reducción de cableado: Simplifica la infraestructura de conexión.
• Interoperabilidad: Compatible con una amplia gama de dispositivos industriales.
• Confiabilidad: Diseñado para operar en entornos industriales exigentes.
• Escalabilidad: Se adapta a sistemas pequeños y grandes redes de automatización.

¿Qué diferencias tiene PROFIBUS con PROFINET?

PROFINET es la evolución basada en Ethernet de PROFIBUS y ofrece ventajas en términos de velocidad, flexibilidad y capacidad de integración con tecnologías de Industria 4.0.

Sin embargo, muchas industrias aún utilizan PROFIBUS debido a su confiabilidad y a la gran cantidad de dispositivos existentes que lo soportan.

Muchas industrias están adoptando una compatibilidad entre PROFIBUS y PROFINET utilizando gateways y dispositivos híbridos que permiten la comunicación entre redes PROFIBUS y PROFINET.

Estos dispositivos actúan como traductores, asegurando una integración fluida sin necesidad de reemplazar completamente la infraestructura existente.