Post on 22-Apr-2015
Redes de Automação Redes de Automação IndustrialIndustrial
Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng.
Modelo OSIModelo OSI
Redes para Automação IndustrialRedes para Automação Industrial
Aplicações industriais freqüentemente requerem sistemas de controle e supervisão com características de tempo real;
As mensagens em sistemas de tempo real podem ter restrições temporais associadas e podem ser classificadas como: Periódicas: enviadas em intervalos
conhecidos e fixos de tempo. Ex: msgs ligadas a malha de controle
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Esporádicas: msg sem período fixo, mas que tem intervalo mínimo entre duas emissões.
Ex: pedido de status, emissão de relatório; Aperiódicas: tem que ser enviadas a
qualquer momento. Ex: alarme em caso de falhas;
Utiliza-se arquitetura com apenas três camadas: Física Enlace: dividida em duas (LLC e MAC); Aplicação;
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Redes determinísticas: Aquelas onde a transmissão de dados ou
informações ocorre em instantes e e intervalos de tempo determinados;
Permitem que o tempo de resposta seja precisamente determinado, evitando problemas de inicialização e atrasos;
Redes probabilísticas: Aquelas onde somente é possível calcular a
probabilidade da transferência de informações ocorrer em um determinado intervalo de tempo;
Redes para Automação IndustrialRedes para Automação Industrial
Especificação de uma rede de automação:
Taxa de transmissão; Topologia física da rede; Meio físico de transmissão; Tecnologia de comunicação; Algoritmo de acesso ao meio;
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Taxa de transmissão: É a quantidade média de dados a serem
transmitidos na rede em um período de tempo
Taxa é medida em kilobits por segundo (kbps);
Topologia física da rede: Está relacionada dom a disposição
construtiva na qual os dispositivos estão conectados na rede;
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Meio físico de transmissão: Relacionado com o cabeamento utilizado
para interconexão dos dispositivos; Par trançado, cabo coaxial, fibra ótica; São selecionados de acordo com a
aplicação; Tecnologia de comunicação:
É a forma de gerenciamento entre os pontos de comunicação da rede no tocante à comunicação de dados;
Comunicação produtor/consumidor e mestre/escravo;
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Algoritmo de acesso ao barramento: Algoritmo utilizado pelos nós para acessar
ou disponibilizar informações na rede. Exemplos: CSMA/CD, token passing, etc
Topologia física:Topologia física:
Ponto a ponto: Cada processador recebe a informação,
utiliza a que lhe diz respeito e retransmite o restante a outro
Topologias físicasTopologias físicas
Topologia em barra O meio físico de comunicação é
compartilhado entre todos os processadores
Topologias físicasTopologias físicas
Topologia em anel: Arquitetura ponto a ponto em que cada
processador é conectado a outro, fechando-se o último segmento ao primeiro
O sinal circula no anel até chegar no destino
Topologias físicasTopologias físicas
Topologia estrela: Utiliza um nó central para gerenciar a
comunicação entre as máquinas. Nós em falha não afetam os outros, apenas o central
Topologias físicas - HíbridaTopologias físicas - Híbrida
Tecnologia de comunicaçãoTecnologia de comunicação
Forma de gerenciamento entre os pontos de comunicação: Mestre-escravo:
Escravo: periféricos que recebem informações do processo mestre para atuar na planta
Dispositivos passivos que somente respondem a requisições diretas vindas do mestre
Monomestre: há somente um mestre no barramento durante a operação Geralmente a CPU do CLP é o componente do controle
central Multimestre:
A imagem de entradas e saídas pode ser lida por todos os mestres, porém somente um mestre pode controlar um dado escravo
Tecnologia de comunicaçãoTecnologia de comunicação
Ponto a ponto (origem-destino): Desperdício de banda pois os dados devem ser
enviados várias vezes para cada destino especificamente
Sincronização entre os nós é difícil pois os dados chegam em instantes diferentes
Pode gerar congestionamento no fluxo de informação Produtor-consumidor:
Neste modelo os dados possuem um identificador único: origem ou destino
Todos os nós podem ser sincronizados Múltiplos nós produtores podem enviar dados para
múltiplos nós consumidores Alguns nós podem ser produtores e consumidores Economia na transmissão de dados
Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio
Procedimentos específicos para acessar a informação da rede:
CSMA/CD: Carrier sense multiple access/colision detection Um dispositivo começa a transmitir dados assim que
detecta que o canal está disponível Pode haver colisão, e neste caso após um tempo
randômico transmite de novo
Token passing: A rede física tem topologia em anel O anel indica a direção onde circula o token (ficha) Se um dispositivo deseja transmitir ele deve capturar o
token e substituí-lo por um frame Após transmitir ele regenera o token e o libera no anel
Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio
Cíclica ou varredura (cyclic polling): Dispositivos produtores transmitem dados a uma taxa
configurada pelo usuário (E/S) e adequada à aplicação Eficiente para aplicações onde os sinais transmitidos
se alteram lentamente
Mudança de estado: Dispositivos produzem dados apenas quando tem seu
estado alterado Em segundo plano um sinal é transmitido ciclicamente
para confirmar que o dispositivo está operando normalmente
Redes de campoRedes de campo
Para uma rede aplicada à interligação de elementos simples a nível de chão de fábrica é utilizada a denominação genérica de “barramentos de campo” ou Fieldbus
Redes de sensores ou SENSORBUS: interligam sensores e atuadores discretos tais como chaves, contactores, etc. Ex: ASI, Seriplex, CAN e LonWorks
Redes de dispositivos ou DEVICEBUS: interligam dispositivos mais genéricos como CLPs, controladores, conversores, relês inteligentes, etc. Ex: Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, ControlNet,
Modbus+
Redes de instrumentação ou FIELDBUS: integram instrumentos analógicos como transmissores de vazão, temperatura, nível, válvulas proporcionais, etc. Ex: Hart, WorldFIP, Profibus-PA
Sistema em RedeSistema em Rede
Sistema em RedeSistema em Rede