4 Redes Industria Is
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ELT 431 – Automação Industrial
Departamento de Engenharia Elétrica
Universidade Federal de Viçosa
Prof. M.Sc. Alexandre Santos Brandão
REDES DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
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Conteúdo
� Redes de Computadores� Objetivos e Justificativas
� Tipos e Padrões de Redes
� DCS - Distributed Control System
� Hart - Highway Addressable Remote Transducer� Hart - Highway Addressable Remote Transducer
� Tecnologia Fieldbus� Profibus PA - PROcess FIeldBUS Process Automation
� Profibus DP - PROcess FIeldBUS Decentralized Periphery
� Fundation Fieldbus
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Redes de Computadores
� Objetivos� Necessidade de utilizar diversos computadores, sistema distribuído
� Comunicação entre membros de equipes
� Compartilhamento de recursos
� Busca de informação por todo o mundoBusca de informação por todo o mundo
� Definição� Conjunto de computadores autônomos interconectados, cuja troca de
informações ocorre sem nítida relação de mestre/escravo
� Modelo Servidor-Cliente
Cliente Servidor
Rede
Solicitação
Resposta
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Redes de Computadores
� Redes ponto a ponto� Possuem muitas conexões entre pares individuais de máquinas
� Redes de Difusão
PC PC
� Redes de Difusão� Existe apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as
máquinas
� As mensagens curtas (pacotes) são enviadas por uma das máquinas e todas as outras recebem
PC PC PC PC
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Redes de Computadores
� Topologia de Redes � Define a forma como as diferentes estações serão interligadas
Estrela Anel
Malha Regular e Irregular Árvore Ponto a PontoMalha Regular e Irregular Árvore Ponto a Ponto
Difusão
Barramento Satélite Anel
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Redes de Computadores - Categorias
� LAN – Local Area Network - Rede de alcance local� Interligam um grupo de computadores
� Necessitam de programas que gerenciem tarefas, conhecidos como servidores (DNS, NFS, POP, NIS), os quais ficam hospedados em um computador (host)
� WAN – Wide Area Network - Rede de alcance remoto� WAN – Wide Area Network - Rede de alcance remoto� Interligam computadores geograficamente distantes
� Utilizam linhas de transmissão oferecidas por empresas de telecomunicações e se comunicam por protocolos (SNA, PPP, TCP-IP)
� Internet é uma WAN que engloba todo o planeta
� Os computadores conectados utilizam o protocolo de comunicação TCP/IP, não importando o sistema operacional utilizado
� O protocolo TCI/IP possibilita total compartilhamento de recursos e informações, além de serviços como WWW e FTP
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Redes de Computadores - Padrões
� EthernetTM (padrão IEEE 802.3)� Cada computador detecta o tráfego na rede
� Se vazio, transmite suas informações
� Se dois computadores transmitirem informações ao mesmo tempo� São alertados sobre uma colisão
� Param a transmissão
� Esperam um período aleatório para reiniciar a transmissão
� Em caso de colisão� Os dados são perdidos
� Cada um dos envolvidos na colisão aguardam o período para retransmitir, não havendo perdas para o usuário
� À medida que o número de estações aumentam, aumentam também o número de colisões
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Redes de Computadores - Padrões
� Token Ring da IBM (padrão IEEE 802.5)� Utiliza um método circular para determinar qual estação tem permissão
para transmitir
� Computador pacientemente� Monitora a rede até que ele veja um padrão especial de bits denominado
permissãopermissão
� Ao ver a transmissão� Envia um pacote de dados
� Este pacote de dados viaja pelo anel de transmissão� Destinatário recebe na passagem
� Quando o pacote retornar ao transmissor� Ele passa o token para a próxima estação
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Distributed Control System (DCS)
� Sistema de Controle Distribuído (DCS) se refere a um sistema de controle geral de um sistema de manufatura, processo ou qualquer tipo de sistema dinâmico
� O elemento de controle é distribuído (podem ser um PLC)
� Todo o sistema de controle é por redes de comunicação e monitoramento (redes industriais e sistemas SCADA)
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HART - Highway Addressable Remote Transducer
� Protocolo de comunicação que permite a sobreposição de um sinal de comunicação digital aos sinais analógicos de 4-20mA, sem interferência, utilizando a mesma fiação
Modulado em FSK
(Frequency Shift Key )(Frequency Shift Key )
Comunicação Bidirecional
Cada ciclo de pedido e
recebimento de valor dura
cerca de 500 ms
O canal HART é usado na
supervisão da malha.
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HART - Highway Addressable Remote Transducer
Modo de Comunicação
Configuração e Calibração
Topologia Multidrop Multiplexador e Host
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Fieldbus
� Barramento de campo (Fieldbus)� Denominação dada à rede que interliga os elementos de chão de
fábrica (CLPs, válvulas, indicadores dedicados, sensores, transdutores, atuadores)
� Visa substituir o sistema de sinal analógico 4 - 20mA
Definição� Definição� É uma rede digital, bidirecional de acesso compartilhado, multiponto e
serial, utilizado para interligar os dispositivos primários de automação a um sistema integrado de automação e controle de processos
� Inovação� Os dispositivos de campo podem possuir uma "inteligência“, que os
tornam capaz de executar funções simples de controle
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Fieldbus
� Instalação� O padrão 4-20mA requer um par de fios para cada dispositivo,
enquanto o Fieldbus requer apenas um par-trançado para toda a rede
� Manutenção� A depuração é facilitada devido a possibilidade de diagnóstico e
configuração online dos dispositivos de campoconfiguração online dos dispositivos de campo
� Melhora de Desempenho� Aumento de flexibilidade, pois alguns algoritmos e procedimentos de
controle podem ficar no próprio dispositivo de campo
� No padrão 4-20mA, somente uma informação (valor da variável) unidirecional pode ser transmitida, enquanto no fieldbus são transmitidas várias informações de forma bidirecional
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Fieldbus
� Equipamentos de Campo� São interligados e energizados via o barramento
� Possuem um endereço físico único no barramento
� Utiliza padrão Token Pass para envio/recebimento de dados
Sistema4 a 20 mA
SistemaFieldbus
15,3 m
A
4 a 20 mA
Transmissor Transmissor
Tag = LIC-012Valor = 70,34Unidade= M3
Status = BomAlarme = S/N
Fieldbus
Barramento/Endereçamento
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Fieldbus
� Protocolo de Comunicação
Codificação simétrica, que não ocasiona componente DC
Os dados são representados por bordas de descida e subida
Período de 1bit é de 32us, com taxa de transmissão de 31,25kbps
![Page 16: 4 Redes Industria Is](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022042717/55cf8f4e550346703b9b026d/html5/thumbnails/16.jpg)
PROFIBUS - PROcess FIeldBUS
� PROFIBUS/PA – Process Automation� É um protocolo de comunicação especialmente projetado para atender
as necessidades da automação de processos e otimizado para equipamentos de campo
� Permite a definição de parâmetros e blocos funcionais para dispositivos de automação de processosde automação de processos
� PROFIBUS/DP – Decentralized Periphery� É o protocolo utilizada para comunicação entre um ou mais
controladores (Mestre) e módulos de I/O distribuído e dispositivos de campo (Escravos)
� É a solução de alta velocidade (high-speed) do PROFIBUS para aplicações com um grande volume de dados
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PROFIBUS - PROcess FIeldBUS
![Page 18: 4 Redes Industria Is](https://reader034.fdocumentos.com/reader034/viewer/2022042717/55cf8f4e550346703b9b026d/html5/thumbnails/18.jpg)
Fundation Fieldbus
� Protocolo de Comunicação
Fieldbus
Aplicação Usuário
FundationFieldbus
H1 – baixa velocidade para controle de processoApresentação
Sessão
Transporte
Rede
Dados
Física
Pilha de Comunicação
Física
processo(substitui tecnologia 4-20mA)
31.25 kbit/s
HSE – alta velocidade para automação avançada
10/100 Mbit/sEthernet/Fibra Ótica
Alimentado pelo barramento
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Fundation Fieldbus
� Protocolo de Comunicação
Fieldbus
Aplicação Usuário
FundationFieldbus
Executa codificação/decodificação de Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Dados
Física
Pilha de Comunicação
Física
Executa codificação/decodificação de mensagens da camada do usuário
Programador centralizado determinístico
Transferência eficiente e segura de dados
Suporte ao modelo Cliente/Servidor
Suporte ao modelo Emissor/Assinante
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Fundation Fieldbus
� Protocolo de Comunicação
Fieldbus
Aplicação Usuário
FundationFieldbus
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Dados
Física
Pilha de Comunicação
Física
Blocos de Função
Programação de Blocos de Função
Arquivos de Descrição dos Dispositivos
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ELT 431 – Automação Industrial
Departamento de Engenharia Elétrica
Universidade Federal de Viçosa
Prof. M.Sc. Alexandre Santos Brandão
REDES DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL