Curso Redes Industriais

PREFCIO:

DeviceNet

Com o desenvolvimento da informtica nos anos 80 e a constante reduo dos custos de componentes microcontrolados, possibilitou o inicio dos sistemas com comunicao serial em larga escala mundial aplicados as redes de comunicao dos microcomputadores. J no inicio dos anos 90 vrios protocolos de comunicao digital tentam estabelecer-se no mercado de automao industrial, e de fato vrios deles esto em uso controlando processos automticos e distribuindo informaes aos equipamentos de controle. Devido ao fracasso do processo de normalizao de um nico protocolo, vrias associaes tcnicas foram estabelecidas propondo protocolos abertos onde vrios fabricantes poderiam desenvolver produtos oferecendo aos usurios independncia na escolha. De fato o protocolo DeviceNet firmou-se no mercado pela diversidade de produtos oferecidos e tambm pela excelente soluo tcnica de uma rede produtorconsumidor que poupa o meio fsico das desgastantes trocas de dados incoas. A associao de importantes fabricantes mundiais de automao a ODVA ( Open DeviceNet Vendor Association ) trouxe a confiabilidade e estabilidade que os usurios almejavam.

NDICE:1 - Introduo:1.1 - Conceitos de Redes Industriais 1.2 - Tipos de Comunicao Serial 1.2.1 - Point to Point 1.2.2 - Master / Slave 1.2.3 - Multi Master 1.2.4 - Producer / Consumer 1.3 - Mtodos de Comunicao 1.3.1 - Polled Message 1.3.2 - Strobed Message 1.3.3 - Cyclic Message 1.3.4 - Change of State 1.4 - Protocolos de Mercado 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6

3 - Projeto da Rede DeviceNet:3.1 - Comprimento dos Cabos 3.1.1 - Comprimento do Cabo Grosso 3.1.2 - Comprimento do Cabo Fino 3.1.2.1 - Comprimento das Derivaes 3.1.2.2 - Soma das Derivaes 3.1.3 - Linha Tronco 3.1.4 - Derivaes 3.2 - Queda de Tenso 3.2.1 - Clculo das Correntes 3.2.2 - Clculo das Quedas de Tenses 3.2.3 - Tenso nos Equipamentos 3.2.4 - Concluso 3.3 - Posicionamento da Fonte 3.3.1 - Recalculo das Correntes 3.3.2 - Recalculo das Tenses 3.3.3 - Extenso da Rede 3.3.4 - Mltiplas Fontes de Alimentao 3.4 - Alimentao da Rede 3.4.1 - Fonte de Alimentao 3.4.2 - Distribuidor de Alimentao 3.4.3 - Resistor de Terminao 3.4.4 - Posio do Resistor de Terminao 3.5 - Interoperabilidade 3.5.1 - Distribuidor de Rede 3.5.2 - Layout com Distribuidor de Rede 3.6 - Aterramento da Rede 3.6.1 - Malha de Aterramento 3.6.2 - Entrada dos Cabos nos Equipamentos 3.6.3 - Borne de Dreno 3.6.4 - Isolao do Dreno 3.6.5 - Verificao da Isolao da Blindagem 3.6.6 - Aterramento da Blindagem 3.6.7 - Blindagem com Mltiplas Fontes 3.6.8 - Blindagem dos Instrumentos de Campo 16 16 17 17 17 17 17 18 18 19 21 21 22 22 23 24 24 26 26 26 27 27 28 28 29 30 30 30 30 31 31 31 31

2 - Rede DeviceNet:2.1 - Introduo 2.2 - Meio Fsico 2.3 - Topologias 2.3.1 - Branch Line 2.3.2 - Tree 2.3.3 - Line 2.3.4 - Star 2.3.5 - Ring 2.4 - Nmeros de Estaes Ativas 2.5 - Nmero de Redes por PLC 2.5.1 - Memria Disponvel 2.5.2 - Rack 2.5.3 - Tempo de Resposta 2.6 - Taxa de Comunicao 2.7 - Cabos DeviceNet 2.7.1 - Composio Cabo Redondo 2.7.2 - Cabo Grosso 2.7.3 - Cabo Fino 2.7.4 - Cabo Flat 2.7.5 - Caractersticas dos Cabos 2.8 - Comprimento dos Cabos 7 8 8 8 9 9 10 10 11 12 12 12 12 13 13 14 14 14 14 14 15

4 - Protocolo:4.1 - Camadas OSI 4.2 - Protocolo DeviceNet 4.3 - CAN Data Frame 4.4 - Arbitrao e Controle 4.5 - Erros de Comunicao 4.6 - Grupos de Mensagens 4.7 - Mensagens 32 33 33 34 35 36 36

Rede DeviceNet

5 - Software:5.1 - Conversor DeviceNet / RS232 5.2 - Overview RSLinx 5.2.1 - Configurando o Linx para Comunicar com o NetWorx 5.3 - Overview RSNetWorks 5.4 - Instalando EDS 5.4.1 - Instalando o Arquivo de EDS 5.4.2 - Instalando a cone 5.5 - Modo On / Off line 5.6 - Scanner DeviceNet 5.6.1 - Scanlist 5.6.2 - Mapeamento de Memria 5.6.2.1 - Mapeamento das Entradas 5.6.2.2 - Mapeamento das Sadas 5.6.2.3 - Endereamento da Memria 5.7 - Configurao de Equipamentos 5.7.1 - Parmetros de Comunicao 5.7.2 - Configurao Entradas e Sadas 5.7.3 - Monitorao das Entradas 5.7.4 - Proteo Watch Dog 37 38 39 41 42 42 43 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 50 50

1.1 - Conceitos de Redes Industriais:A automao industrial vem a vrios anos tentando substituir o velho padro de corrente 4-20mA, por um sistema de comunicao serial. As redes industriais apresentam como grande vantagem a reduo significativa de cabos de controle e seus acessrios (bandejamento, leitos, eletrodutos, conectores, painis, etc) que interligam os elementos de campo ao sistema controlador (PLC). A reduo tambm muito significativa no projeto e na instalao, pois com menos cabos, diminui-se o tempo de projeto e dos detalhes de encaminhamento dos cabos. Na instalao inicial o tempo tambm reduzido na mesma proporo, pois menos cabos sero lanados e painis de rearrango no sero mais necessrios e menos conexes sero realizadas. Do ponto de vista da manuteno, ganha-se a medida que o sistema fornece mais informaes de status e diagnsticos, mas por outro lado requer-se pessoal mais qualificado e treinado para compreender e utilizar os recursos disponveis. A figura abaixo ilustra a forma tradicional de interligao dos dispositivos de campo com o seu controlador, em comparao com os dispositivos ligados em rede e distribudos no campo.

6 - Manuteno:6.1 - Endereamento 6.1.1 - Endereamento via Hardware 6.1.1.1 - Chave Dipswitch 6.1.1.2 - Tabela de Endereos 6.1.2 - Endereamento via Software 6.2 - Led de Sinalizao 6.2.1 - Significado Led Rede 6.3 - Display do Scanner 6.4 - Substituio de Equipamentos 6.5 - Equipamento Faltando 6.6 - Novo Equipamento na Rede 6.6.1- Incluso de um Novo Equipamento na Rede 51 51 52 52 53 54 54 55 56 56 57 57

Tradicional:Cada dispositivo conectado individualmente ao controlador (PLC).

Tendncia:Dispositivos ligados em rede com o controlador (PLC).

Anexos:Anexo I - Termos e Definies (traduo de termos em ingls) Anexo II - Lista de Cdigos de Erros Anexo III - Check list para Start Up DeviceNet Anexo IV - Troubleshooting Anexo V - ODVA - Open DeviceNet Vendor Association 58 60 62 65 68

Existe tambm uma tendncia de todos os dispositivos serem inteligentes e poderem se comunicar com a rede, principalmente devido a crescente reduo dos custos dos componentes microcontrolados. Por outro lado nem sempre a distribuio total da inteligncia nos elementos bsicos tais como: sensores, chaves, sinaleiros, rels, etc; interessante; pois pode-se optar por mdulos I/O inteligentes que concentram as informaes de vrios elementos bsicos principalmente de I/O digitais reduzindo o trfico na rede.

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1.2 - Tipos de Comunicao Serial:Neste tpico apresentaremos uma breve descrio dos tipos de comunicao mais comuns utilizados em troca de dados serialmente. O tipo de comunicao define a conexo entre os equipamentos e a maneira como feita a troca das informaes no que se diz respeito ao caminho percorrido pelos dados.

1.2.3 - Multi-Master:A rede Multimestre prevista por vrios protocolos de comunicao, mas com pouca aplicao em redes industriais. Oferece como vantagem a possibilidade de dois mestres utilizarem o mesmo meio fsico, mas na prtica poucos protocolos permitem a troca de dados de um escravo para os dois mestres, sendo que o comum neste tipo de configurao cada mestre possuir seu conjunto de escravos.

1.2.1 - Point-to-Point:Na comunicao ponto a ponto a troca de dados feita diretamente entre os dois elementos, sem a necessidade de um gerenciador. Sendo amplamente empregada em equipamentos autnomos, que normalmente realizam suas tarefas sozinhos, mas necessitam de configurao ou dados para manipulao, como exemplo podemos citar: um computador e o mouse, um inversor de frequncia e seu configurador, transmissor de presso e seu configurador Hart, etc. No exemplo abaixo, a comunicao ponto a ponto utilizada por um sensor que envia dados para um controlador e um analisador.ALLEN-BRADLEYPanelView 550

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1.2.4 - Producer-Consumer:As redes Produtor-Consumidor suportam os trs mtodos de comunicao expostos anteriormente: ponto-a-ponto, mestre-escravo e multimestre. Do ponto de vista prtico, esta forma de comunicao mais flexvel, pois dependendo da natureza da informao a ser trocada pode-se optar pela forma mais adequada, otimizando o barramento no que diz respeito ao trfego. A rede DeviceNet utiliza este conceito e aplica as vrias formas de comunicao dependendo da funo a ser realizada pelos equipamentos.ALLEN-BRADLEYPanelView 550

1.2.2 - Master-Slave:A comunicao Mestre / Escravo, amplamente utilizada, possui um mestre para gerenciar a comunicao, e tem como funo solicitar e receber os dados e comandos. Os outros participantes da rede conhecidos como escravos, que nunca iniciam uma comunicao e respondem com dados para o mestre, que mantm uma lista de todos os escravos presentes na rede e rotineiramente solicita para cada escravo a troca de dados. Esta forma de comunicao uma das mais utilizadas, mas nem sempre a mais adequada pois como em uma rede industrial controlando mdulos de I/O, messagens repetitivas e desnecessrias poluem o trfico na rede.

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Outra grande vantagem disponvel na rede Produtor-Consumidor a possibilidade de uma informao ser gerada e distribuda por qualquer equipamento da rede, como aplicao prtica deste principio pode-se observar um configurador da rede que envia parmetros de configurao para um equipamento qualquer da rede. Exemplo: configurao de um inversor de frequncia, definio do tipo de entrada em um mdulo analgico de I/O, etc.2

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1.3 - Mtodos de Comunicao:O tipo de comunicao define basicamente os equipamentos que participam da troca de dados, e o mtodo define a forma com que as informaes (messagens) sero trocadas. A rede DeviceNet admite os seguintes mtodos:a cada 100msALLEN-BRADLEYPanelView 550

1.3.3 - Cyclic Message:Tanto o mestre como os escravos podem gerar uma messagem cclica, a intervalos de tempo pr-estabelecidos, com o comando ou dado a ser enviado. Pode ser aplicado para sinais mais lentos como medio de temperatura, onde a leitura do dado duas vezes por segundo, traz o mesmo efeito prtico do que a temperatura ser lida dezenas de vezes por segundo.ALLEN-BRADLEYPanelView 550

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analgico I/O a cada 2000ms ciclico a cada 5ms polling

digital I/O mudana de estado

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a cada 2000msanalgico I/O

1.3.1 - Polled Message:O mestre gera uma mensagem de comando direcionada a um determinado escravo (ponto-a-ponto), transmitindo tambm dentro da mensagem os dados especficos para este escravo, tais como: comando on / off para a sadas de I/O ou dados para um display, etc. A resposta do escravo direcionada ao mestre e tambm inclui seus dados. O mestre ir gerar uma mensagem para cada escravo configurado com a comunicao Polled e acolher a resposta de todos.

1.3.4 - Change of State Message:A comunicao change of state ou mudana de estado, uma das mais eficientes para leitura de entradas digitais, as mensagens so transmitidas da mesma maneira que a cclica, s que geradas a partir de uma alterao de I/O. Na maioria das aplicaes com sinais on / off de: sensores de proximidades, chaves fim de curso, contatos auxiliares e botoeiras, enviariam sinais somente quando houvesse alterao, reduzindo o trfico da rede com mensagens iguais e repetidas dezenas de vezes por segundo. O protocolo prev ainda que se aps alguns milisegundos quando no houver alterao das entradas, uma nova mensagem enviada ao scanner para identificar que o equipamento de campo continua funcionando na rede. Este tipo de comunicao especialmente indicada para redes com muitos sinais, visando reduzir o tempo de scan da rede.ALLEN-BRADLEYPanelView 550

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