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Redes RS-485, Modbus RTU e Profibus DP

Informe protocolo, taxa, comprimento do cabo e dispositivos para saber se um segmento basta, quantos repetidores e terminadores usar e quanto tempo o mestre Modbus leva para ler todos os escravos.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Verificação
Rede
Varredura Modbus RTU

Cabo de par trançado blindado com impedância de 100 a 130 Ω (Profibus tipo A: 135 a 165 Ω, 30 pF/m). Topologia em linha, sem estrela.

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Comprimento máximo do segmento conforme a taxa

RS-485 pela curva prática da TIA-485-A (1200 m até cerca de 90 kbit/s e depois L × taxa ≤ 10⁸); Profibus DP pela tabela da IEC 61158 para cabo tipo A.

Toque no gráfico para ver os valores.

Tempo de varredura Modbus conforme a taxa

Mesma rede e mesmas mensagens em cada taxa. Abaixo de certo ponto, o tempo de resposta dos escravos domina e subir a taxa quase não ajuda.

Toque no gráfico para ver os valores.

Tempos de uma transação Modbus

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

RS-485 (curva prática TIA-485-A, cabo 24 AWG): Lmáx = mín(1200 m; 10⁸ ÷ taxa)
Profibus DP, cabo tipo A: 9,6 a 93,75 kbit/s → 1200 m; 187,5 → 1000 m; 500 → 400 m; 1500 → 200 m; 3.000 a 12.000 → 100 m
Segmentos s: menor inteiro com s ≥ L ÷ Lmáx e s · cap − 2(s − 1) ≥ dispositivos (cada repetidor ocupa uma carga nos dois segmentos); cap = 32 ÷ UL
Modbus RTU: tc = 11 ÷ taxa; t3,5 = 3,5 · tc (1,75 ms acima de 19.200 bit/s); transação = n_ped · tc + máx(t_resp; t3,5) + n_resp · tc + t3,5 + pausa
Bytes (endereço + função + dados + CRC): 01/02 → 8 e 5 + ⌈N/8⌉; 03/04 → 8 e 5 + 2N; 05/06 → 8 e 8; 15 → 9 + ⌈N/8⌉ e 8; 16 → 9 + 2N e 8
Varredura = transação × mensagens por escravo × número de escravos

Hipóteses e limites

  • Topologia em linha (daisy chain) com terminação nas duas pontas de cada segmento; derivações curtas. Cabo de par trançado blindado com impedância adequada.
  • A curva de comprimento do RS-485 é a prática do TSB-89 para 24 AWG; cabos de menor capacitância permitem um pouco mais.
  • Varredura Modbus sem erros nem retransmissões, um mestre e uma porta. O tempo de resposta do escravo vem do manual ou de medição; inversores e medidores costumam responder em 5 a 50 ms.

Normas e documentos técnicos

  • TIA-485-A (ANSI/TIA/EIA-485-A-1998): Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems
  • TIA/EIA TSB-89-A: Application Guidelines for TIA/EIA-485-A
  • Modbus Organization: MODBUS over Serial Line Specification and Implementation Guide V1.02; MODBUS Application Protocol Specification V1.1b3
  • IEC 61158 e IEC 61784-1 (CPF 3): Profibus DP
  • PROFIBUS International: Installation Guideline PROFIBUS DP/FMS (2.112) e PROFIBUS Assembling Guideline (8.022)

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-10: segurança em instalações e serviços em eletricidade (painéis de automação)
  • NR-12: segurança em máquinas, sistemas de comando e redes de controle
  • ABNT NBR 5410: instalações elétricas de baixa tensão (separação entre cabos de energia e de sinal)

Perguntas frequentes

Qual o comprimento máximo de uma rede RS-485?

Cerca de 1.200 m por segmento até uns 90 kbit/s. Acima disso, vale a regra prática comprimento × taxa ≤ 10⁸: a 115.200 bit/s, cerca de 870 m. Com repetidores, cada segmento ganha mais 1.200 m.

Quantos dispositivos cabem num barramento RS-485?

32 cargas unitárias por segmento. Com transceptores de 1/8 de carga, 256 dispositivos. No Modbus, o limite de endereços é 247 escravos; no Profibus DP, 126 estações.

Quanto tempo o Modbus RTU leva para ler 10 escravos?

A 19.200 bit/s, ler 10 registros (pedido de 8 bytes, resposta de 25) com 10 ms de resposta do escravo leva cerca de 31 ms por escravo, ou 309 ms para 10 escravos.

Qual o comprimento do Profibus DP a 1,5 Mbit/s?

200 m por segmento com cabo tipo A. A 12 Mbit/s cai para 100 m; até 93,75 kbit/s chega a 1.200 m. Cada segmento aceita 32 estações, incluindo repetidores.