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Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – Unileste-MG Diretoria da Área de Ciências Exatas

Pós Graduação em Tecnologia em Desenvolvimento de Software

Rede ControlNet

Carla Ferreira COELHO Júnia Almeida MATOS

Novembro de 2004

Relatório Técnico Português

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Rede ControlNet

Carla Ferreira COELHO Júnia Almeida MATOS Pós Graduação em Tecnologia em Desenvolvimento de Software Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – Unileste-MG Av. Tancredo de A. Neves, 3500 – Bairro Universitário, Coronel Fabriciano - MG - Brasil CEP 35.170-056 Fone: (31) 3846-7912 Fax: (31) 3846-7912

RESUMO

Para automatizar sua fábrica de maneira eficiente, é necessário conectar tudo em rede

– do dispositivo mais simples até a Internet. Muito provavelmente, sua fábrica deve ter várias

redes já instaladas para diversas finalidades.

No entanto, como há diversos dispositivos, redes e protocolos, provavelmente você

terá dificuldades em fazer com que todos os seus sistemas “falem a mesma língua”. Isso afeta

sua produtividade, aumenta os custos e limita sua capacidade de reagir rapidamente a

mudanças.

Para esse fim, criou-se a rede ControlNet a fim de que essa tecnologia fosse utilizada

para fornecer à empresa um melhor custo benefício de acordo com a atuação do mercado

existente.

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1 Introdução

A Arquitetura Integrada da Rockwell Automation permite que os fabricantes

consolidem essas atividades em um único sistema coordenado. O resultado é o melhor fluxo

de informações que remove filtros complexos e lentos e fornece dados em tempo real aos

funcionários da empresa para que tomem decisões de maneira efetiva.

A Arquitetura Integrada da Rockwell Automation oferece uma técnica que propicia

retorno imediato para usuários finais e OEMs:

• Reduza custos de integração

• Reduza o tempo de partida

• Use equipamentos plug & play

• Teste os equipamentos antes que saiam da fábrica

• Baixe o custo total de propriedade (menos treinamento, menos peças sobressalentes,

manutenção mais eficiente)

• Localize falhas rapidamente com diagnósticos mais fáceis

• Melhore a qualidade e aumente a produtividade

• Comunique-se de forma integrada com uma arquitetura habilitada para a informação

(RSBizWare, gerenciamento de ativos, etc.)

Agora, com a Arquitetura Integrada da Rockwell Automation que oferece o modelo

para controle, comunicação e visualização mais produtivos, e-manufacturing torna-se mais do

que uma palavra da moda. A entrada remota do pedido do cliente para a produção e a entrega

do produto já é uma realidade.

A Arquitetura de Rede Aberta NetLinx é a estratégia da Rockwell Automation que usa

a tecnologia de rede aberta para uma integração contínua de todos os setores da fábrica.

Na arquitetura NetLinx, as redes falam uma mesma língua e compartilham um

conjunto universal de serviços de comunicação. Conseqüentemente, é possível trocar

informações continuamente com todos os setores da fábrica e, no caso de aplicações de e-

business, com a Internet.

Criada especificamente para aplicações industriais, a arquitetura NetLinx oferece a

capacidade de controlar, configurar e coletar dados em uma única rede, simplificando assim

as comunicações em sua fábrica. Tanto as modalidades de comunicação em que o tempo é

fator fundamental, como E/S e intertravamento, quanto a troca de mensagens são oferecidas

sem afetar o desempenho da rede.

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O protocolo CIP (Common Industrial Protocol) é um componente importante da

Arquitetura de Rede Aberta NetLinx e oferece os seguintes recursos:

• serviços de controle comum – um conjunto padrão de serviços de mensagem para

todas as três redes na arquitetura NetLinx

• serviços de comunicação comum – permitem que você se conecte e obtenha dados de

qualquer rede

• recursos de roteamento comum – reduzem tempo e esforço durante a configuração

do sistema, pois não exigem tabelas de roteamento ou lógica adicional para mover dados entre

redes.

• conhecimentos básicos comuns – reduzem o volume de treinamento necessário

quando ocorre mudança para outras redes na arquitetura NetLinx por oferecer recursos e

ferramentas de configuração semelhantes.

E, como a DeviceNet™, a ControlNet™ e a EtherNet/IP™ usam o mesmo protocolo e

arquitetura, todos os dispositivos podem comunicar-se em uma rede ou até mesmo entre redes

sem conversão ou programação especial. Escolha o tipo de rede, a mídia e a topologia

exigidos pela aplicação e combine redes baseadas em NetLinx sem aumentar a complexidade

nem prejudicar o desempenho. Você pode controlar e configurar dispositivos e também obter

dados quando e em qualquer ponto do sistema.

O resultado é um único sistema projetado especificamente para atender às suas

necessidades.

2 Rede ControlNet

A rede ControlNet é uma rede industrial de camada de controle em tempo real, aberta,

que permite o transporte em alta velocidade de dados de E/S e mensagens de dados críticos

em termo de tempo, inclusive o carregamento e o descarregamento de dados de programação

e de configuração e mensagens peer to peer, em um único link de mídia física.

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Figura 1 - Modelo de Rede ControlNet

Determinística e passíveis de repetição, os recursos de controle e de dados de alta

velocidade de 5 Mbps da ControlNet aprimoram significativamente o desempenho de E/S e a

comunicação peer to peer.

A ControlNet fornece a comunicação entre o controlador e dispositivos de E/S,

inversores, interfaces de operação, computadores e outros dispositivos, além de combinar os

recursos das redes existentes, como DH+TM e Remote I/O.

Sendo uma rede industrializada desde o começo, a ControlNet foi concebida para

executar o controle de fábrica em seu ambiente existente. Originalmente desenvolvida pela

Rockwell Automation em 1995, essa tecnologia agora é gerenciada pela ControlNet

International. As especificações e o protocolo da rede são abertos, o que significa que os

fabricantes não precisam adquirir hardware, software ou direitos de licenciamento da

Rockwell Automation para conectar dispositivo a um sistema. As ferramentas para

desenvolvedores de produto, como as especificações e programas de domínio público para

criar dispositivos alvo ou servidores, já estão disponíveis na Web.

Através da ControlNet International, a ControlNet conta com o apoio mundial de

usuários e fabricantes de produtos compatíveis com ControlNet, inclusive líderes do setor

como a Rockwell Automation, Omron e Cutler-Hammer. Atualmente, há mais de 500.000 nós

ControlNet instalados e esse número continua a crescer à medida que fabricantes de

automações desenvolvem e fornecem interfaces ControlNet para vários tipos de dispositivos.

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Figura 2 - Arquitetura de rede da Rockwell Automation 2.1 Por que ControlNet

De proprietário para padrão de público, a proliferação de redes industriais oferece para

os usuários vários benefícios, mas infelizmente de redes diferentes. Junte isto com o

achatamento de arquiteturas e demandas para desempenho mais alto, e você pode ver, havia

uma necessidade por uma automatização e rede de controle que combinaram os benefícios de

várias redes sobre uma ligação para desempenho de sistema aumentado. Também era

necessário uma rede de controle para predizer confiantemente quando serão entregados dados

e serão assegurados que tempos de transmissão são constantes e não afetados por dispositivos

que conectam, ou partindo, a rede.

Estas realidades dirigiram o desenvolvimento de ControlNet em real-tempo, rede de

controlar-camada que provê transporte de alta velocidade de dados de I/O tempo-críticos e

dados de mensagem, inclusive upload/download de programas e dados de configuração e

mensagem de semelhante-para-semelhante, em uma única ligação física. A alta velocidade de

ControlNet (5 Mbits/sec) e configuração dos dados transmissão capacidades aumentam

desempenho de I/O e comunicações de semelhante-para-semelhante significativamente.

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Vantagem completa levando do modelo de Produtor/Consumidor, ControlNet permite

os controladores múltiplos de controlar I/O no mesmo fio. Isto provê vantagem significante

em cima de outras redes que permitem só um controlador de mestre no fio. ControlNet

também permite multicast de contribuições e dados de semelhante-para-semelhante, enquanto

reduzindo tráfico assim no fio e desempenho de sistema crescente.

ControlNet é altamente determinística e repetível - exigências críticas para assegurar,

sincronismo e coordenar desempenho de tempo real. Determinismo é a habilidade para

predizer confiantemente quando serão entregue os dados, e repetição assegura que transmita

em tempos constante e não é afetada por dispositivos que conectam, ou partindo, a rede. Estas

características são aumentadas mais adiante com usuário I/O selecionável e controlador que

engrenam atualização cronometra para emparelhar exigências de aplicação.

2.1.1 ControlNet provê

• Largura da banda para I/O, real-tempo entregando, mensagem de semelhante-

para-semelhante e - programando tudo na mesma ligação;

• Determinística, desempenho repetível para ambos discreto e aplicações de

processo;

• Controladores múltiplos que controlam I/O na mesma ligação;

• Todos os dados talvez multicast, inclusive contribuições, produções, e

semelhante-para-semelhante,

• Redundância de mídia e intrínseca opções seguras;

• Instalação simples que requer para nenhuma ferramenta especial instalar ou

afinar a rede;

• Acesso de rede de qualquer nodo;

• Flexibilidade em topologia (ônibus, suba em árvore, estrela) e tipos de mídia

(persuada, fibra, outro) ;

2.1.2 Como trabalha

Acesso de rede é controlado por um algoritmo de tempo-fatia chamado Tempo Domínio

Múltiplo Acesso Simultâneo (CTDMA) que regula a oportunidade de um nodo para transmitir

em cada intervalo de rede. Você seleciona o comprimento do intervalo de rede selecionando

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um tempo de atualização de rede (NOZ). Por exemplo, 2ms, 20ms, 50ms, etc. A NOZ mais

rápida que você pode especificar é 2 ms.

É enviada informação que é tempo-crítica durante a porção marcada do intervalo de

rede. Informação que pode ser entregada sem constrangimentos de tempo (como dados de

configuração) é enviado durante a parte fora do programa do intervalo de rede. Dados de

controle tempo-crítico é entregado toda NOZ em um determinística, moda repetível. Dados

Não-tempo-crítico é entregado como licenças de tempo fora do programa.

Figura 3 - Como ControlNet trabalha

2.1.3 Onde ControlNet ajusta?

Arquiteturas de planta-chão estão aplainando em três camadas:

• Informações estendem em camadas para coleção de dados planta-larga e

manutenção de programa. Exemplo: Ethernet

• Automatização e Camada de Controle durante real-tempo I/O controlam,

enquanto engrenando, e messaging. Exemplo: ControlNet

• Camada de dispositivo para integração custo-efetiva de dispositivos de baixo-

fim. Exemplo: DeviceNet, Fundação Fieldbus

ControlNet conhece as demandas de real-tempo, aplicações de velocidade altas à

automatização e Camada de Controle para integração de sistemas de controle complexos

como sistemas de passeio coordenados, solde controle, controle de movimento, sistemas de

visão, sistemas de controle de grupo complexos, sistemas de controle de processo com

exigências de dados grandes, e sistemas com os controladores múltiplos e interfaces de

humano-máquina. ControlNet é ideal para sistemas com Controladores PC-baseados

múltiplos, PLC-para-PLC e PLC-para-DCS comunicação.

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Figura 4 - Arquitetura de planta

Figura 5 - ControlNet Arquitetura Capacidades

ContControlNet permite os controladores múltiplos em uma única ligação

compartilhar contribuições enquanto controlando as próprias produções deles/delas.

Controladores também podem falar com um ao outro em qualquer possível combinação com

dados engrenando marcados e dados de messaging fora do programa.

2.2 Camada Física

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O desempenho custo-efetivo de ControlNet é aumentado mais adiante por opções de

instalação flexíveis, cabo extensamente disponível, e torneiras simples sem exigências de

espaçamento de mínimo.

• Quad de RG-6 protegem cabo que é amplamente barato e usado no cabo indústria de

TELEVISÃO;

• Torneiras passivas que podem ser instaladas em qualquer lugar no tronco sem

exigências de espaçamento de mínimo;

• Apoio para ônibus, estrela, ou topologias de árvore para satisfazer várias necessidades

de aplicação;

• Redundância de mídia opcional transparente que permite disponibilidade de sistema

mais alta;

• Apoio para fibra cabo ótico.

Figura 6 - ControlNet apóia muitas topologias inclusive Ônibus, Árvore, Estrela e

combinações que usam repetidores

Figura 7 - ControlNet usa quad de RG-6 barato protegem cabo. Torneiras de rede provêem opções de ascensão flexíveis: "Y", "T", reta ou direito terminaram.

2.3 Mídia Física e Ferramentas

Uma rede ControlNet típica consiste em um ou mais dos seguintes componentes: cabos

de tronco, taps, repetidoras, terminadores e pontes.

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O cabo de tronco da ControlNet é o barramento ou a parte central do sistema. Você tem

a opção de usar cabeamento coaxial ou de fibra. A escolha do cabo baseia-se em fatores

ambientais associados a sua aplicação e local de instalação. Há vários tipos de cabo para uso

especial que você pode escolher de acordo com o ambiente em que instalará o cabo. Um

conector de cabo ou BNC acopla seções do cabo de tronco às derivações elétricas. A opção

TNC oferece uma versão modular mais resistente de derivações e conectores para ambientes

IP67 ou com forte vibração. Isso produz um nó. Os terminadores são colocados na derivação

em cada extremidade de um segmento de cabo.

As repetidoras são usadas pra aumentar o número de derivações, estender o

comprimento total do segmento ou criar uma configuração em anel, estrela ou árvore (o cabo

distribuído em várias direções a partir de um único ponto). O número de repetidoras e o

comprimento total do cabo são limitados com base na topologia da rede.

2.3.1 Recursos e características exclusivas Mídia Física

• A mídia redundante aumenta a disponibilidade – se um canal se rompe, o outro

assume toda a comunicação, e são produzidos diagnósticos que indicam a falha no

canal.

• A mídia coaxial tem baixo custo e ampla disponibilidade;

• Os conectores BNC simplificam a conexão e a desconexão de dispositivos;

• Conectores TNC para ambientes de alta vibração ou IP67;

• A mídia de fibra aumenta a distância e é imune a ruído.

Repetidoras

• Permite combinar tipos de mídia (coaxiais e de fibra) para maior flexibilidade;

• Aumentam a extensão geral (até 20 km);

• Tamanho pequeno – poupa espaço;

• As repetidoras em anel fornecem redundância de baixo custo. 2.4 Controle Fundamentos da Rede

Discute-se aqui o controle de acesso médio (MAC) sublayer que protocolam três redes

de controle de candidato: Ethernet fundou redes, ControlNet (um símbolo-ônibus fundou

rede), e DeviceNet (uma LATA fundou network)1. O sublayer de MAC protocolo que

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descreve como obter acesso à rede que é responsável para satisfazer a exigência de resposta

de tempo-critical/real-tempo em cima da rede e para a qualidade e confiança da comunicação

entre nodos de rede. A comparação é focos nas subcamadas MAC e protocolos.

A Ethernet não é uma solução de protocolo completa, mas só a subcamada MAC,

considera que ControlNet e DeviceNet são soluções de protocolo completas. Uso popular

seguindo nós usamos o termo de Ethernet para se referir a Soluções de rede completas

Ethernet-baseadas.

2.5 Ethernet (CSMA/CD)

Ethernet usa o Portador Acesso de Múltiplo de Senso com Descoberta de Colisão

(CSMA/CD) que é um mecanismo para solucionar contenção no médio de comunicação. O

protocolo de CSMA/CD é especificado no padrão de rede IEEE 802.

Quando um nodo quiser transmitir, escuta a rede. Se a rede está ocupada, isto, espera-

se até que a rede fique inativa; caso contrário transmite imediatamente. Se dois ou mais nodos

escutar a rede inativa e decidir transmitir simultaneamente, as mensagens destes nodos

transmitido colidirão e as mensagens ficarão corrompidas. Quando se transmiti, um nodo,

também tem que escutar para descobrir uma colisão de mensagem. Para descobrir uma colisão

entre duas ou mais mensagens, o nodo transmitido deixa de transmitir e espera um

comprimento fortuito de tempo para tentar novamente sua transmissão. Este tempo fortuito é

determinado pelo padrão Binário Exponencial Backo (BEB) algoritmo. O tempo antes de

tentar novamente é fortuitamente escolhido entre 0 e (2i –1) onde i denota o evento de colisão

de ith descobriu pelo nodo e uma abertura de tempo é o tempo mínimo precisado para uma

transmissão de ida-e-volta. Porém, depois que 10 colisões foi alcançado, o intervalo é xed a

um máximo de 1023 aberturas. Depois de 16 colisões, o nodo deixa de tentar transmitir e

informa fracasso atrás ao microprocessador de nodo.

O Dados do pacote Armação possui tamanho que está entre 46 e 1500 bytes. Há um

mínimo de erro de dados que se classificam segundo o tamanho da exigência porque os

estados standards para armações válidas devem ser pelo menos 64 bytes longo, de Endereço

de Destino para Checksum (72 bytes inclusive Preâmbulo e Começo de Delimiter). Se os

dados que repartem de uma armação é menos de 46 bytes, o eld de Bloco é usado a ll fora a

armação para o tamanho mínimo. Há duas razões para esta limitação de tamanho mínima:

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Primeiro, faz isto por que fica mais fácil de distinguir armações válidas. Quando um

transceptor descobre uma colisão, trunca a armação atual por meios de pedaços perdidos e

pedaços de armações freqüentemente se aparece no cabo.

Segundo impede para um nodo de completar a transmissão de uma armação curta

antes de o pedaço de rst chegue ao fim distante de cabo onde isto pode colidir com outra

armação. Para um 10-Mbps Ethernet com um comprimento de máximo de 2500 m e quatro

repetidores, o mínimo permitido para o tempo de armação ou tempo de abertura que é de

51.2s que é o tempo exigido para transmitir 64 bytes a 10 Mpbs.

MAP, PROFIBUS, e ControlNet são exemplos típicos de token-passing que funciona

como um controle de ônibus em redes. Estes são deterministicos e transmite em rede porque

o tempo de espera de máximo antes de enviar uma mensagem pode ser caracterizada antes do

tempo de rotação simbólico. O protocolo token bus (IEEE 802.4) permite um linear,

multidrop, árvore-shapped, ou segmento de topologia. Os nodos na rede de token bus é

organizado logicamente em um anel, e, no caso de ControlNet, cada nodo sabe o endereço de

seu antecessor e seu sucessor. Durante operação da rede, o nodo com o token transmite

armações de dados(token bus) até que isto corre fora de armações de dados que possa ser

transmitido com o tempo que se segurou aos alcances simbólicos do limite. O nodo regenera

então o símbolo e transmite isto a seu sucessor lógico na rede. Se um nodo não tem nenhuma

mensagem para enviar, passa o token para o nodo sucessor. O local físico do sucessor não é

importante porque o símbolo é enviado ao vizinho lógico. Colisão de armações de dados não

podem ocorrer, como só um pode transmitir um nodo de cada vez. O protocolo também

garante um tempo de máximo entre acessos de rede para cada nodo, e o protocolo tem

providências para regenerar o token se o proprietário do token deixar de transmitir e não

passar o token para seu sucessor. Também podem ser acrescentados dinamicamente nodos à

passagem e podem pedir para ser derrubado do anel lógico.

O formato de armação de mensagem de ControlNet tem um total que está em cima de

7 bytes, inclusive preâmbulo, delimitado de começo, fonte MAC ID, cheque de redundância

cíclico (ou CRC), e delimitação de fim. A Armação de Pacote de Dados, isto é Lpacket ou

Armação de Pacote de Ligação, pode incluir vários Lpackets que contém o tamanho, controle,

etiqueta, dados, e um indivíduo de endereço de destino com tamanho de armação de total

entre 0 e 510 bytes. As espécies de eld de tamanho possui um número de byte pares (de 3 a

255) contendo em um Lpacket individual. Cada byte par tem que incluir o tamanho, controle,

etiqueta, e elds de dados de ligação.

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O protocolo de ControlNet adota um mecanismo de símbolo-transcurso implícito e

nomeia um MAC ID sem igual (de 1 a 99) para cada nodo. Como símbolo-passando ônibus

em geral, o nodo com o símbolo podem enviar dados; porém, não há nenhum real transcurso

simbólico ao redor da rede.

Ao invés, cada nodo monitora a fonte que MAC ID de cada armação de mensagem

recebeu. Ao fim de uma armação de mensagem, cada nodo fixa um registro de símbolo

implícito para a fonte recebida MAC ID + 1. Se o registro simbólico implícito é igual ao

próprio MAC ID do nodo que nodo pode transmitir mensagens agora. Todos os nodos têm o

mesmo valor nos registros simbólicos implícitos deles/delas, colisões prevenindo no médio.

Se um nodo não tiver nenhum dado para enviar, há pouco envia uma mensagem com um eld

de Lpacket vazio, chamou uma armação nula.

O comprimento de um ciclo, chamou o Tempo de Atualização de Rede (NOZ) em

ControlNet ou Símbolo Tempo de rotação (TRT) em geral, é dividido em três partes

principais: marcado, fora do programa, e guardband, durante a parte marcada de uma NOZ,

pode cada nodo transmita tempo-critical/scheduled dados obtendo o símbolo implícito de 0

para S. Durante a parte fora do programa de uma NOZ, cada nodo de 0 para partes de U a

oportunidade para transmitir dados no-tempo-críticos em uma moda de redondo-pisco-de-

peito-ruivo até que a duração fora do programa alocada é expirado. Quando o tempo de

guardband é alcançado, todos os nodos deixam de transmitir, e só o nodo com mais baixo

MAC ID, chamou o moderador, pode transmitir uma mensagem de manutenção, chamado a

armação moderador dentro da qual realiza a sincronização de todos os cronômetros de cada

nodo e publicando de parâmetros de ligação críticos como NOZ, tempo de nodo, S, U, etc.

Se a armação moderador não é ouvida para duas Nozes sucessivas, o nodo com o mais

baixo, MAC ID começará a transmitir a armação moderador no guardband da terceira NOZ.

Além disso, se um nodo moderador nota que outro nodo tem um mais baixo MAC ID que seu

próprio, cancela seu papel moderador imediatamente.

2.6 Vantagem

O protocolo token bus é um protocolo que determina e que provê excelente

processamento e eficiência de cargas de rede altas. Durante operação de rede, o token bus

pode somar nodos dinamicamente para que possa remover nodos da rede. Isto contrasta com

caso de anel de símbolo onde os nodos formam um anel fisicamente e não podem ser somados

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ou removeram dinamicamente segmentos Marcados e fora do programa por cada ciclo de

NOZ fazem ControlNet satisfatório para mensagens tempo-críticas e non-tempo-críticas.

2.7 Desvantagem

Embora o protocolo de token bus é eficiente e deterministico a rede alta descargas, a

baixo trac de canal seu desempenho não pode emparelhar isso de protocolos de contenção.

Em geral, quando há muitos nodos em um anel lógico, uma porcentagem grande da

rede o tempo é usado para passar o token bus entre nodos quando trac de dados estiver claro.

2.8 Comunicação de Produtor/Consumidor

As capacidades de redes tradicionais não podem satisfazer as demandas já-crescentes

para produtividade mais alta e maior desempenho de sistema, enquanto provendo para

comunicação repetível e previsível entre dispositivos. Taxas de bauds mais altas e maior

eficiência de protocolo, só, não são bastante para afrontar o desafio. De uma aproximação de

estado-de-o-arte é precisada para a tecnologia básica de como uma rede administra

comunicações com dispositivos conectados (nodos).

ControlNet está baseado em uma solução inovadora em tecnologia de rede aberta: o

modelo de Produtor/Consumidor. Ao contrário seus antecessores, o Produtor/Consumidor

modelam licenças todos os nodos na rede acessar os mesmos dados simultaneamente de uma

única fonte. No final das contas, este modelo provê:

• Maior desempenho de sistema para produtividade mais alta;

• Eficiência aumentada porque dados precisa só ser produzido uma vez, embora o

número de consumidores;

• Sincronização precisa porque dados chega ao mesmo tempo a cada nodo.

Figura 8 - Produtor/Consumidor 2.8.1 O Modelo de Comunicação "Novo"

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Mais velha comunicação de rede modela usa "Fonte/Destino" ou modelos de

comunicação de ponto-para-ponto. Fonte/Destino desperdiça largura da banda como dados

deve ser enviado tempos múltiplos quando só o destino é diferente. Também, sincronização

entre nodos é muito difícil como dados chega a um momento diferente a cada nodo.

Com Produtor/Consumidor, o dados tem um identificador sem igual. Usando este

modelo, nodos múltiplos podem consumir os mesmos dados ao mesmo tempo de um único

produtor, enquanto resultando em uso mais eficiente de largura da banda. Também, podem ser

sincronizados nodos facilmente.

Exemplo: Comunique o tempo-de-dia atual para um quarto de vinte (20) as pessoas.

2.8.1.1 Modelo Fonte/Destino

Uma pessoa ("fonte") fala para cada pessoa ("destinos") no quarto, um de cada vez, o

tempo-de-dia atual (dados).

Ineficiências

• Transmissão de Dados de excesso - algumas pessoas podem escolher escutar;

outros podem escolher ignorar.

• Inexatidões de dados - Tempo passará durante transmissões múltiplas, enquanto

chegando a um acordo precisão de dados.

• Flutuações de determinismo - O comprimento de tempo para entregar dados é

dependente no número das pessoas no quarto.

2.8.1.2 Modelo Produtor/Consumidor

Uma pessoa (o "Produtor") fala para TODAS as pessoas (os "Consumidores") no quarto

ao mesmo tempo o tempo-de-dia atual (dados).

Altamente Eficiente

• Economia de Transmissão de Dados - Nenhum esforço perdido que entrega

dados a esses que não se preocupam.

• Dados precisos - Nenhum ajuste para dados precisados desde que todo o mundo

recebeu os dados ao mesmo tempo.

• Determinística - Comprimento de tempo para entregar dados é independente do

número das pessoas no quarto.

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3 Exemplo de Projeto

Quando a equipe de gerenciamento da Rover decidiu investir em novas linhas de pintura,

os sistemas de controle e automação da Rockwell Automation foram especificamente

solicitados pelos especialistas na Durr, em Warwick. A ControlNet foi usada para fornecer às

instalações a mais moderna tecnologia e manter os custos de instalação em nível mínimo. O

sistema completo era uma instalação flexível capaz de pintar uma grande variedade de

modelos de veículos, grandes e pequenos. O projeto modular e a infra-estrutura de

cabeamento da ControlNet proporcionaram níveis mensuráveis de economia em instalação e

hardware.

O processo de pintura proporciona o acabamento completo da carroceria em um processo

altamente automatizado, em menos de 6 horas. Ele inclui preparação da carroceria e vedação

de costura, cobertura de primer, revestimento de base e revestimento transparente de dois

componentes. Cada revestimento é curado em forno com jatos de ar e um processo de

espanador de plumas, para assegurar que todas as partículas de poeira sejam removidas antes

da próxima estação de pintura.

Uma área final para inspeção da qualidade da pintura assegura que cada carroceria seja

cuidadosamente verificada antes de passar ao setor de montagem.

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Figura 9 - Exemplo de aplicação da ControlNet no setor automotivo.

4 Estudo de Caso

Nesta seção, nós temos parâmetros de rede críticos, e então estuda dois casos de

sistemas de controle transmitidos em rede: um sistema de rede de controle com 10 nodos,

cada um com 8 bytes de dados para enviar todo período, e um SAE veículo exemplo com 53

nodos. Matlab4 é usado para simular a subcamada do protocolo MAC das três redes de

controle. A rede transmite parâmetros como o número de nodos, os períodos de mensagem, e

tamanhos de mensagem podem ser especificadas dentro do modelo de simulação. Em nosso

estudo, estes parâmetros de rede são constantes. A simulação de registros de programa e o

histórico de tempo de cada mensagem é calculado com estatísticas de desempenho de rede

vista por mensagens na rede, o eficiente e utilização da rede, e o número de mensagens ao

término das que permanecem ausentes com o execução da simulação.

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Para operação de rede de controle, o tipo de conexão de mensagem deve ser

especificado. Praticamente, há três tipos de conexões de mensagem: strobe, poll, e mudança

de estado (COS)/cyclic. Em uma conexão strobe, o dispositivo de mestre radiodifunde uma

mensagem de strobed para cada grupo de dispositivos e estes dispositivos responde com a

condição atual deles. Neste caso, todo as redes são considerados dispositivos que provam

informação nova ao mesmo tempo. A demora de tempo entre provar ao dispositivo de fonte e

receber ao dispositivo de destino são a soma do tempo de transmissão e o tempo de espera ao

nodo de fonte.

Em uma conexão de votação, o mestre envia mensagens individuais aos dispositivos

recebidos votos e pedidos atualiza as informação deles. Dispositivos só respondem com

sinais novos depois que eles recebem uma mensagem de votação. COS/cyclic são dispositivos

que enviam mensagens quando o estado dele é mudado (COS) ou periodicamente (cíclico).

Embora COS/cyclic parece muito apropriado dos sistemas de controle tradicionais

aponte de veja, strobe e poll é geralmente usada em redes de controle industriais.

Baseado nestes tipos de diferentes conexões de mensagem, nós consideramos três

políticas. A política de rst que nós chamamos o \ zero política libertando", assume que todo

nodo tenta enviar sua mensagem de rst a t = 0 e envia para uma mensagem nova todo período.

Este tipo de situação acontece quando o sistema começa a ter procedimentos de mensagens ou

quando há um pedido strobe do mestre. Isto é, a segunda política o \ acaso que liberta

política", assume um tempo de começo fortuito por cada nodo; cada nodo ainda envia uma

mensagem nova todo período. A possível situação para esta política libertando é o COS ou

messaging cíclico onde nenhum pre-horário é terminado. Na terceira política, chamou \

marcado política libertando", o tempo começo-enviando é programado para acontecer (para a

extensão possível) quando a rede está disponível ao nodo; isto acontece em uma conexão

recebida votos.

Além de variar a política de liberação, nós mudamos também o período de cada nodo

para demonstrar o eect de carga de trac na rede. Para cada política e período, calcula-se as

demoras de tempo comuns destes dez nodos e a utilização das três redes de controle de

diferentes; nós também registramos o número de unsent e fracasso ou mensagens descartadas

de cada rede. Para redes ControlNet e DeviceNet, pode ser explicitamente a demora de tempo

de máximo determinado. Para Ethernet, pode ser computado o valor esperado da demora de

tempo usando o Algoritmo de BEB uma vez a política libertando é conhecida.

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5 Conclusão

As Redes Devicebus transmitem dados no formato de bytes, podendo conter pacotes

de informação discreta, analógica ou uma mistura delas, possui alta performance orientada

para a distribuição dos dispositivos de controle e seus periféricos. Este tipo de rede mantém

os mesmos requisitos de transferência rápida das redes sensorbus, conseguindo porém,

gerenciar um número maior de equipamentos e dados, podendo cobrir distâncias de até 500

metros.

Referências Feng-Li Lian1, James R. Moyne2, and Dawn M. Tilbury1. Performance Evaluation of Control Networks: Ethernet, ControlNet, and DeviceNet www.umich.edu acessado em 18/11/2004. TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. Rio de Janeiro: Campus, 1997. 923p. ControlNet International, Ltd 1997-2003. www.controlnet.org acessado em 26/11/2004. Rockwell Automation, Inc. 2005. http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/br/cnet-br001_-pt-p.pdf acessado em 27/10/2004.