FACULDADE BRASILEIRA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

FELIPE DOS REIS BRAGA

PROTOCOLO ETHERNET/IP

VITÓRIA - ES 2014

FELIPE DOS REIS BRAGA

RESUMO

PROTOCOLO ETHERNET/IP

VITÓRIA - ES 2014

Dissertação apresentada como requisito parcial para aprovação nas disciplinas de “Eletromagnetismo II”, ministradas no 6º. período do curso de graduação de Engenharia Elétrica.

Orientação: Patrick Noé dos Santos Filgueira

FACULDADE BRASILEIRA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Para melhor entendimento e compreensão de redes de comunicação industrial, tais

como protocolos envolvidos, todos estes estabelecidos pela ISO, seguindo o modelo

OSI, foi proposto pela disciplina de Eletromagnetismo II a construção de uma

dissertação, abordando algum tipo de protocolo de comunicação industrial, voltado

principalmente para as camadas 1 e 2 do modelo OSI. No caso, o protocolo a ser

apresentado é o Ethernet/IP e este será discutido no desenvolvimento deste texto.

Palavras-chave: Protocolo; ethernet/ip; redes; comunicação

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................04

2 ISO / OSI / CAMADAS..........................................................................................05

3 CAMADA 1: FÍSICA..............................................................................................06

4 CAMADA 2: LINK DE DADOS.... …………..........................................................07

5 ESTRUTURA DE REDES......................................................................................07

6 ETHERNET/IP NO AMBITO INDUSTRIAL............................................................08

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................10

8 REFERÊNCIAS......................................................................................................11.

1 INTRODUÇÃO

Dentre as tecnologias associadas ao controle industrial, as tecnologias envolvidas

em redes de comunicação foram as que mais evoluíram a última década, seguindo

apenas uma tendência mundial que é, aprimorar e acelerar a comunicação entre

pessoas, cidades, países, enfim minimizar distancias, o mesmo ocorre quando se

trata de industrias.

Com o uso das redes a comunicação entre equipamentos se torna mais ágil e

confiável, e esta confiabilidade e rapidez são fatores indispensáveis no âmbito

industrial. O protocolo Ethernet/IP é uma rede mundialmente conhecida e aplicada,

para Personal Computers (PC’s), e ainda é uma das redes que apresenta maior

crescimento no setor industrial.

O objetivo desta dissertação é apresentar ao leitor este tipo de rede, bem como

suas particularidades e as padronizações aplicadas a ela, com um foco especial

nas camadas de link que dados e a física.

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2 ISO / OSI / CAMADAS

Com a evolução da indústria, especialmente no setor de automação se faz

necessário a inserção de formas de monitoramento e controle de processos

eficientes e em tempo real. Para tal, protocolos de comunicação industriais são

criados com o objetivo de realizar a comunicação entre dispositivos de maneira

padronizada, em forma de camadas. A Ethernet/IP é uma delas, tem obtido

bastante aceitação neste setor e possui suas particularidades, especialmente

aquelas relacionadas as camadas um e dois do modelo OSI.

Para que a intercomunicação entre dispositivos fosse eficaz e padronizado, a ISO

(International Standards Organization) elaborou um modelo de referência para

criação de protocolos, chamado OSI (Open System Interconnection). Este modelo é

fragmentado em sete camadas (7 – Aplicação / 6 – Apresentação / 5 – Sessão / 4 –

Transporte / 3 – Rede / 2 – Link de Dados / 1 – Física). Estas camadas se

comunicam de maneira sequencial (decrescente ou crescente), ou seja, um

dispositivo (programa) envia uma informação, esta, passa pela camada 7, depois 6,

5 e assim por diante, já o dispositivo que recebe a informação faz o caminho

inverso, camada 1, 2, 3.

Cada camada interpreta apenas as informações de sua responsabilidade, por

exemplo, a informação enviada pela camada dois do dispositivo que está

transmitindo, será interpretada apenas pela camada dois do dispositivo receptor.

Figura 2.1 - Modelo de referencia OSI.

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Mais especificamente abordando as camadas Um (Física): tem como função

converter as informações recebidas pela camada de enlace (0s e 1s) em sinais

elétricos, no caso de transmissão via cabos, luminosos, para transmissão por fibra

ótica e sinais eletromagnéticos para redes sem fio; e Dois (Link de Dados ou

Enlace): a quem atribui-se a função de recepção dos pacotes recebidos da camada

acima (Rede), e transformação em quadros que serão trafegados pela rede,

adicionando informações como endereço da placa de origem, da placa de rede de

destino, dados de controle, os dados em si e uma soma de verificação (CRC).

3 CAMADA 1: FÍSICA

A ligação física entre equipamentos pode ser feita através de cabo de cobre UTP

(não blindado) ou STP (blindado) e por meio de ligação óptica, que consiste em

transmissão de vibrações de raio de luz a baixas frequências por meio de um fio de

vidro fino, já esta, possui vantagem de obter baixa perda de energia e ser imune a

interferências eletromagnéticas.

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4 CAMADA 2: LINK DE DADOS

Esta camada tem como função fazer o transporte de datagramas (entidade de

dados completa e independente que contém informações suficientes para ser

roteada da origem ao destino sem precisar confiar em permutas anteriores entre

essa fonte, a máquina de destino e a rede de transporte) da camada de rede nó a

nó através de um único enlace no caminho, por isso também pode ser conhecida

como a camada de enlace. A camada 2 pode ser estruturada através de um canal

de broadcast, comum em LAN’s, na qual muitos hospedeiros estão conectados ao

mesmo meio e um protocolo de acesso ao meio deve ser utilizado para coordenar

as transmissões para evitar colisões, e pode ser estrutura também através de um

canal ponto-a-ponto. Uma característica importante da camada de link de dados é

notar que os datagramas poderão ser manipulados por diversos protocolos desta

camada no caminho, e estes protocolos podem ser diferentes.

5 ESTRUTURAÇÃO DE REDE

Para estruturação de redes são utilizados diversos componentes, os Hubs são

responsáveis por interligar 2 ou mais segmentos ou equipamentos Ethernet, os

Switches fazem um encaminhamento inteligente das mensagens, dividindo a rede

em domínios de colisão, já os Routers, que são equipamentos com duas ou mais

interfaces para duas ou mais redes, assumem a função de interligar diferentes

LAN’s, filtrando as mensagens pelo seu endereço IP, e por fim o Gateway, que se

trata de uma porta de ligação entre diferentes sistemas, um equipamento

intermédio geralmente destinado a interligar redes, separar domínios de colisão, ou

mesmo traduzir protocolos. Usualmente são utilizadas três diferentes topologias de

redes: estrela, linear e cadeia.

5.1 TOPOLOGIA EM ESTRELA

Nesta forma de topologia todos os equipamentos estão ligados por intermédio de

um equipamento, que pode ser um Hub ou um Switch.

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5.2 TOPOLOGIA LINEAR

Esta é uma das topologias mais utilizadas, e consiste em um Bus Ethernet que é

implementado recorrendo a hubs e/ou switches. No entanto, deve-se lembrar que

existe um número limitado de Hub que podem ser utilizados em uma mesma

topologia, o que não ocorre no caso dos switches.

5.2 TOPOLOGIA EM CADEIA

Não é ainda uma solução muito utilizada quando se trata de Ethernet, mas será a

solução de futuro mais interessante. Implica que cada equipamento na rede tenha 2

portas Ethernet e um Switch integrado.

6 ETHERNET/IP NO ÂMBITO INDUSTRIAL

Apesar da Ethernet/IP ter ampla utilidade em escritórios ou meios convencionais,

aplica-se de maneira eficaz em ambientes industriais devido ao tempo de resposta

imediato. No entanto, neste meio a exposição dos meios de transmissão poder

levar a não confiabilidade do sistema, por se tratar de, em sua grande maioria,

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ambientes hostis, para isto desenha-se componentes mais robustos e sujeitos a

testes mais específicos.

Por fim, entendemos que o tempo no ambiente industrial é algo extremamente

importante e se faz necessário a comunicação em tempo real. A implementação

da Ethernet/IP tem suas peculiaridades, a escolha adequada de switches e

roteadores, entre outros componentes, são fundamentais, no entanto, uma rede

Ethernet/IP instalada de forma correta gera pequena manutenção. E conquistou

seu espaço quando se trata de sistemas de supervisão e redes entre PLC’s.

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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

As redes de comunicação industrial, acompanham de perto as evoluções

tecnológicas no que tange a área de comunicação geral, o que faz com que se

otimize e aprimore a produtividade das industriais.

Baseado no modelo OSI, estabelecido pela International Standards Organization,

podemos concluir que o modelo Ethernet/IP tem sua relevância dentre os meios

de comunicação, visto que, traz como benefícios: Enorme popularidade, baixo

custo de implementação, treinamento e manutenção, alta velocidade e facilidade

de interconectividade e acesso remoto.

Portanto, podemos entender que não se pode discutir sobre redes de

comunicação sem ao menos citar a arquitetura Ethernet/IP, haja vista sua

fundamental importância neste meio.

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8 REFERÊNCIAS

REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL, Documento Técnico nº 02. Setembro,

2007. Disponível

em: http://www.schneiderelectric.pt/documents/product-services/training/

doctecnico_redes.pdf. Acesso em 09 de Novembro de 2014.

TORRES, G. O modelo de referência OSI para protocolos de redes. Clube do

Hardware, 2007. Disponível em: http://www.clubedohardware.com.br/printpage/O-

Modelo-de-Referencia-OSI-para-Protocolos-de-Rede/1349. Acesso em 09 de

Novembro de 2014.

KUROSE, J.F., ROSS, K. W. A camada de enlace e redes locais. In: KUROSE,

J.F., ROSS, K. W. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem

top.down. 3 ed. Pearson, 2005.

Disponível: http://www.ic.unicamp.br/~ripolito/peds/st564/material. Acesso em: 15

de Novembro de 2014

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