PLC E rede DEVICENET

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1. INTRODUÇÃO Em vista da variedade de aplicações deste equipamento, e considerando sua distinta diferença com relação aos equipamentos eletromecânicos, deverá ser verificada a aplicabilidade para cada caso em específico. As instruções, gráficos e exemplos de configuração que aparecem neste descritivo têm por finalidade auxiliar no entendimento do texto. As instruções de programa presentes neste descritivo são as de maior aplicação, para maiores detalhes deverá ser consultado o manual de instruções do software aplicativo corresponde ao tipo de CLP. Devido às muitas variáveis e exigências associadas com qualquer instalação em particular, a Microsis não assumirá responsabilidade pelo uso real baseado em ilustrações de aplicações. A cada dia que passa os equipamentos elétricos vão dando lugar aos microprocessadores. Tanto na vida profissional como na cotidiana estamos sendo envolvidos por microprocessadores e computadores. Na indústria, estas máquinas estão sendo empregadas para otimizar os processos, reduzir os custos e aumentar a produtividade e a qualidade dos produtos, estamos passando por um momento de automação dos processos ou Automação Industrial. Um microprocessador pode por exemplo tomar decisões no controle de uma maquina, ligá-la, desligá-la, movimentá-la, sinalizar defeitos e até gerar relatórios operacionais. Mas 16

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1. INTRODUÇÃO

Em vista da variedade de aplicações deste equipamento, e considerando

sua distinta diferença com relação aos equipamentos eletromecânicos, deverá

ser verificada a aplicabilidade para cada caso em específico.

As instruções, gráficos e exemplos de configuração que aparecem neste

descritivo têm por finalidade auxiliar no entendimento do texto.

As instruções de programa presentes neste descritivo são as de maior

aplicação, para maiores detalhes deverá ser consultado o manual de instruções

do software aplicativo corresponde ao tipo de CLP. Devido às muitas variáveis

e exigências associadas com qualquer instalação em particular, a Microsis não

assumirá responsabilidade pelo uso real baseado em ilustrações de aplicações.

A cada dia que passa os equipamentos elétricos vão dando lugar aos

microprocessadores. Tanto na vida profissional como na cotidiana estamos

sendo envolvidos por microprocessadores e computadores. Na indústria, estas

máquinas estão sendo empregadas para otimizar os processos, reduzir os

custos e aumentar a produtividade e a qualidade dos produtos, estamos

passando por um momento de automação dos processos ou Automação

Industrial.

Um microprocessador pode por exemplo tomar decisões no controle de uma

maquina, ligá-la, desligá-la, movimentá-la, sinalizar defeitos e até gerar

relatórios operacionais. Mas detrás destas decisões, está a orientação do

microprocessador, pois elas são baseadas em linhas de programação(códigos

de máquina).

2. AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Automação Industrial é um conjunto de técnicas destinadas a tornar

automáticos vários processos numa indústria: o comando numérico, os

controladores programáveis, o controle de processos e os sistema CAD/CAM

(computer aided design manufacturing - projetos e manufatura apoiados em

computador).

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2.1 CONTROLADOR PROGRAMÁVEL

Um sistema de controle de estado sólido, com memória programável para

armazenamento de instruções para o controle lógico, pode executar funções

equivalentes as de um painel de relês ou de um sistema de controle analógico.

É ideal para aplicações em sistemas de controle de relês e contatores, os quais

se utilizam principalmente de fiação,dificultando desta forma, o acesso a

possíveis modificações e ampliações do circuito de controle existente. O

controlador programável monitora o estado das entradas e saídas, em resposta

às instruções programadas na memória do usuário, e energiza, desenergizar,

ou faz um controle proporcional das saídas dependendo do resultado

conseguido com as instruções do programa. Na automação industrial, as

máquinas substituem tarefas tipicamente mentais,tais como

memorizações,cálculos e supervisões.

Os controladores programáveis dominam os dispositivos pneumáticos,

hidráulicos, mecânicos e eletromecânicos. Os Controladores Programáveis

substituem a ação do homem como sistema de controle,e podem controlar

grandezas tais como vazão, temperatura, pressão, nível, torque, densidade,

rotação, tensão e corrente elétrica (variáveis de controle).

2.1.1 SLC500 - ALLEN BRADLEY

Família de controladores programáveis para aplicações de pequeno e médio

porte, instruções avançadas de programação, módulos para aplicativos

distintos,comunicação por redes proprietárias (DH +, DH485 , Remote I/O) e

redes abertas Control Net,Device Net e Ethernet.

Antes de se começar a abordagem da família SLC500 alguns conceitos em

Automação Industrial devem ser observados.

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2.2 CONCEITOS INICIAIS: CARACTERÍSTICAS DE UM CLP

Na escolha do CLP alguns aspectos devem ser abordados são eles o tipo de

processador ou CPU, Tipos de Entradas e saídas, possibilidades de

comunicação,versatilidade do software de programação, sistemas de

supervisão e atuação no processo, interfaces homem-máquina existentes e

suporte técnico dado pelo fabricante de CLP.

ESQUEMA GERAL DE UM CLP:

FIGURA 2.1 Unidade central de processamento

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C I R C U I T O S

DE

ENTRADAS

C I R C U I T O S

DE

S AIDAS

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO

DISPOSITIVOS DE PROGRAMAÇÃO E COMUNICAÇÃO.

MEMÓRIA PROGRAMA E DADOS

FONTE DE ALIMENTAÇÃO

Acoplamento ótico Acoplamento ótico

Page 4: PLC E rede DEVICENET

2.1.1 TIPOS DE CPU'S

Define a memória de programação, recursos avançados de programação,

canais de comunicação existentes e os tempos de execução das instruções e

de varredura das entradas e atualização das saídas (tempo de scan).

A Função da CPU consiste em se ler entradas executar a lógica segundo o

programa aplicativo e acionar ou controlar proporcionalmente as saídas.

MEMÓRIA DO CLP

A memória do CLP divide-se em memória de aplicação, memória do usuário e

programa executável ou memória do sistema.

MEMÓRIA DE APLICAÇÃO.

Onde são armazenados os arquivos de programa ou seja o programa

aplicativo em diagrama Ladder.

Existem dois tipos: Volátil e não volátil.

VOLÁTIL.

Pode ser alterada ou apagada (gravar ou ler), se ocorrer uma queda de

alimentação perde-se o programa, são usadas baterias e capacitores para

resguardar o programa.

O exemplo amplamente utilizado é a memória RAM ( memória de acesso

aleatório ).

NÃO VOLÁTIL.

Possui a mesma flexibilidade da memória RAM e retém o programa mesmo

com a queda da alimentação.

Exemplo: EEPROM (Memória de leitura eletricamente apagável e

programável).

MEMÓRIA DO USUÁRIO.

Constituída de bit's que são localizações discretas dentro da pastilha de silício,

pode ser submetido a tensão, portanto lido como “1” ou não submetido à

tensão lido como “0” .Os dados são padrões de cargas elétricas que

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Page 5: PLC E rede DEVICENET

representam um valor numérico.A cada conjunto de 16 Bit`s denomina-se

palavra, estas palavras possuem uma localização na memória chamada

endereço ou registro. Onde são armazenados valores referentes aos Arquivos

de Dados, que são valores associados ao programa tais como: status de E/S,

valores Pré-selecionados e acumulados de temporizadores e contadores e

outras constantes e variáveis.

PROGRAMA EXECUTÁVEL OU MEMÓRIA DO SISTEMA.

Direciona e realiza as atividades de operação, tais como: Execução do

programa do usuário e coordenação das varreduras das entradas e atualização

das saídas, programada pelo fabricante e não pode ser acessada pela usuário.

CICLO DE OPERAÇÃO.

O ciclo de operação do CLP consiste no modo com que o CLP examina as

instruções do programa , usa o estado armazenado na tabela Imagem das

entradas para determinar se uma saída será ou não energizada. O resultado

é armazenado numa região da memória chamado de tabela imagem das

saídas.

FONTE DE ALIMENTAÇÃO.

Encarregada de fornecer alimentação ao barramento do CLP, em 5VCC ou 24

VCC. Protege os componentes contra picos de tensão, garante a operação

normal com flutuações de 10 à 15%, estas flutuações podem ser provocadas

por quedas na rede, partidas e paradas de equipamentos pesados. Em

condições instáveis de tensão deve-se instalar estabilizador.Suporta perdas

rápidas de alimentação permitindo ao controlador salvar os dados e o

programa do usuário.

Se o painel onde está instalado o CLP for susceptível à interferência

eletromagnética ou ruído elétrico aconselha-se a instalação de um

transformador de isolação.

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Page 6: PLC E rede DEVICENET

VELOCIDADE.

A velocidade que um CLP genérico executa o seu ciclo de operação fica em

torno de 1 à 25 mseg para 1024 instruções do programa aplicativo, cada

instrução possui o seu tempo de processamento. Na soma do tempo total de

processamento ou ciclo de operação devem ser considerados: Tempo para o

dispositivo de campo acionar a entrada,Tempo para o CLP detectar o

sinal,Tempo para a varredura da entrada, Tempo para varredura do programa ,

Tempo para a varredura da saída, Tempo para o acionamento do circuito de

saída ,Tempo para o acionamento do dispositivo de campo, Tempos para os

canais de comunicação.

2.2.2 TIPOS DE ENTRADAS E SAÍDAS

As entradas e saídas podem estar acopladas a CPU, ou, podem ser cartões

para os CLP'S que são divididos em módulos (Modulares).

ENTRADAS.

São denominadas entradas os dispositivos de campo que são conectados ao

CLP como botões,chaves thumbwhell,chaves limite,chaves seletoras,sensores

de proximidade e sensores fotoelétricos.

Os circuitos de entrada filtram os sinais de tensão para classificá-los como

válidos, determinam a validade de um sinal pela sua duração ou seja esperam

para poder confirmar se o sinal é uma ruído elétrico ou uma referência de um

dispositivo de entrada. Este tempo de filtragem varia em torno de 8mseg. mas,

pode ser ajustado através do software de programação. Quanto maior o tempo

de resposta melhor será a filtragem do sinal, um menor tempo de resposta é

usado em aplicações que requerem uma maior velocidade de resposta como

interrupções e contagens.

SAÍDAS.

São exemplos de saídas para o CLP: Solenóides, relês, contatores, partidas de

motores, luzes indicadoras, válvulas e alarmes. As CPU’s utilizam como

circuitos de saída: Relês, Transistores e Triacs.

Os Relês funcionam tanto em CA como CC, resistem à cargas de até 2,5 A e

suportam melhor os picos de tensão pois possuem uma camada de ar entre os

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Page 7: PLC E rede DEVICENET

os seus contatos o que elimina a possibilidade de corrente de fuga. Mas, são

lentos e desgastam com o tempo.

Os Transistores, são silenciosos chaveiam corrente contínua e não tem peças

móveis sujeitas ao desgaste , são rápidos e reduzem o tempo de resposta .

Mas suportam cargas de no máximo 0,5A.

Os Triacs, possuem características semelhantes aos transistores,

diferenciando no aspecto de que os mesmos chaveiam Corrente alternada.

As saídas de estado sólido ( transistores e triacs ) podem ser mais facilmente

danificadas por sobretensão ou sobrecorrente que as à relê.

2.2.3 LIGAÇÕES

Nos cartões de E/S DC deve ser observada a polaridade dos mesmos,

sabendo-se que em sensores do tipo PNP ( + ) são usadas com cartões do

tipo Sink e sensores NPN ( - ) são usados em cartões do tipo source.

LIGAÇÃO PARA CARTÕES DE ENTRADA SINKING:

Quando o dispositivo de campo está ativo ele fornece corrente ao circuito de

entrada. ver figura abaixo:

I I

+

_ I DC .com

FIGURA 2.2 Ligação entrada do cartão

22

FONTE DC

DISPOSITI- VO DE CAMPO

CIRCUI_ TO DE ENTRA_DA DC

Page 8: PLC E rede DEVICENET

LIGAÇÃO PARA CARTÕES DE ENTRADA SOURCING:

Quando o dispositivo de campo está ativo a corrente sai dos módulos de

entrada para o dispositivo , ver figura abaixo:

I I

_

+ I VDC

FIGURA 2.3 Ligação entrada do cartão

LIGAÇÃO PARA CARTÕES DE SAÍDA SINK

O dispositivo de campo está conectado no positivo da fonte de alimentação e o

negativo é fechado no módulo de saída do CLP. ver figura abaixo:

VDC

I

+

_

DC COM

FIGURA 2.4 Ligação na saída do cartão

23

FONTE DC

FONTE DC

DISPOSITI- VO DE CAMPO

DISPOSITI- VO DE CAMPO

CIRCUI_ TO DE ENTRA_DA DC

CIRCUI_ TO DE SAÍDA DC

Page 9: PLC E rede DEVICENET

LIGAÇÃO PARA CARTÕES DE SAÍDA SOURCE

Quando a saída fornece a corrente da fonte ao dispositivo de campo. ver figura

abaixo: VDC

I

+

_

DC COM

FIGURA 2.5 Ligação na saída do cartão

2.2.4 ENTRADAS E SAÍDAS DIGITAIS

São definidas como sinais discretos em níveis lógicos 1 ou 0, sendo que 1

corresponde a um nível alto de tensão que pode ser 100/120/200/240/24 VAC

(tensão alternada) ou 24 VDC,30-55 VDC (tensão contínua) , 0 corresponde a

um nível baixo de tensão que pode ser Neutro (corrente alternada) ou DC

COMUM ( corrente contínua).

2.2.5 ENTRADAS E SAÍDAS ANALÓGICAS

São definidos como sinais variantes no tempo podem ser : 4 à 20 mA, 0 à 10

volts, -20 à +20mA , -10 à +10 volts. ver figuras abaixo:

v , I V.I

Tempo tempo

Sinais Digitais Sinais analógicos

FIGURA 2.6 Diferença entra sinais digitais e analógicos

24

FONTE DC

DISPOSITI- VO DE CAMPO

CIRCUI_ TO DE SAÍDA DC

Page 10: PLC E rede DEVICENET

2.2.6 MODOS DE COMUNICAÇÃO

- Modo de comunicação System.

O CLP está em comunicação com dispositivos do sistema do seu fabricante.

- Modo de comunicação user.

O CLP está em comunicação com equipamentos dedicados.

- Protocolos:

Conjunto de regras, requisitos e procedimentos que devem ser obedecidos

para que se possa transmitir uma informação em uma rede de comunicação de

dados digital, é o idioma utilizado na rede ou seja o dispositivo transmissor

necessita ser compreendido pelo receptor e cada fabricante tem seus próprios

padrões

DF1 :

Protocolo proprietário usado para comunicação ponto - a - ponto (conexão

direta) ou remota através de modens.

Considera-se dois tipos:

DF1 FULL-DUPLEX : Transmissão se dá nas duas direções, recebe-se e

transmite-se simultaneamente.

DF1 HALF-DUPLEX : Transmissão em ambos os sentidos porém não

simultaneamente.

DH485:

Rede "Token Pass" com topologia em barramento, de comprimento de cabo

até 1.219 metros, com Baud rate: 1200, 2400, 9600, 19.200. Possibilidade de

até 32 dispositivos.

Exclusiva para CLP's da família SLC500,Micrologix e dispositivos Homem -

máquina e softwares de supervisão.

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Page 11: PLC E rede DEVICENET

REMOTE I/O :

Rede de entradas, saídas e dispositivos físicos remotos. A quantidade de

dispositivos acoplados na mesma depende da CPU utilizada. A extensão

máxima dos cabos depende da velocidade de transmissão e pode ir até 3000

metros. Presente nos processadores PLC5 e cartão Scanner do SLC500.

DH + :

Rede proprietária da Allen Bradley de maior performance possui uma maior

quantidade de Drivers para comunicação. Possui uma taxa de comunicação de

57,6 Kbps, comprimento do cabo da rede até 3.000 metros e do cabo da rede

secundária 30 metros. Pode-se ter até 64 estações na rede. Presente em

todos os CLP's família 5 e SLC500-5/04.

CONTROL NET :

Este tipo de protocolo garante a opção de meio físico redundante,é uma rede

baseada no modelo "PRODUTOR CONSUMIDOR", possui taxa de 5 Mbps. ,

conexão por cabo coaxial, até 99 estações na rede, distância de 3Km no tronco

principal,usando repetidores pode-se extender em até 30Km, e até 500m no

secundário, é uma rede determinística na qual pode-se Ter dados de I/O e

dados entre CPU's trafegando na mesma rede.

DEVICE NET:

É uma rede complemente aberta de dispositivos de campo, com

possibilidade de cada Scanner poder endereçar até 63 estações, com distância

de até 500m com velocidade de 125K baud. Possui possibilidade de

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Page 12: PLC E rede DEVICENET

interligação de diferentes fornecedores, suporta comunicação produtor

consumidor. Os dados de I/O e configuração trafegam no mesmo meio físico

sem interferências. Neste modelo pode-se trafegar os dados a todos que

necessitam ao mesmo tempo. Baseada no protocolo CAN ( Controller Área

Network ),desenvolvido pela Bosch para industria automobilística,o que garante

a sua robustez em ambientes ruidosos. Pode-se fazer a remoção de nós sem

afetar a integridade da rede, possui sinal e alimentação de 24 VCC no mesmo

cabo. Cabo de rede constituído por dois pares trançados: Um par “sinal” e um

par “alimentação” até 8 A com blindagem.

ETHERNET:

Rede de comunicação de dados local com taxa de comunicação de 10Mbit/s

presente nos controladores da família 5: 5/20E, 5/40E , 5/80E e SLC500 5/05.

Esta rede possui grande versatilidade (inúmeros fabricantes à acessão),

grande estabilidade e velocidade de processamento dos dados. Com uma rede

Ethernet você tem recursos de rede quase ilimitados,pois pode maximizar a

comunicação entre a grande variedade de equipamentos oferecidos por vários

fornecedores.

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Page 13: PLC E rede DEVICENET

2.3 COMPARANDO REDES

TABELA 2.1 Vantagens e desvantagens entre redes

1.1.1 - SOFTWARE DE PROGRAMAÇÃO:

Cada tipo de fabricante de CLP possui o seu software de programação, cuja

linguagem de programação pode ser: ladder, CSF(diagrama lógico), ou SFC

(linguagem em Grafcet). Através do qual o usuário desenvolve o seu aplicativo.

Os CLP'S ALLEN BRADLEY utilizam linguagem em ladder e SFC (PLC5),

as instruções lógicas são incorporadas no ladder.

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INTERBUS-S PROFIBUS DEVICE NET

* Todas as interfaces * Interfaces desenvolvidas * Comunicação Produtor-con- desenvolvidas pela pela Bosh,Siemens e Klockner sumidor. Phoenix Contact. Moeler. * Dados de I/O e configuração no * Participantes predo- * Participantes Europeus. mesmo meio físico sem interfe- minante Europeus. * Possui 03 opções de protocolo rência. * Taxa de velocidade * Baixa documentação,desem- * Constituido de uma linha tronco 500Kpbs (2 palavras) penho,alto custo por nó instala- + derivações. * Cada “byte”de da- do. * Remoção de nós sem afetar in-dos adicional requer * Pequeno alcance (100m) a tegridade da rede. um ciclo de rede adi- 12Mbps,Lenta para 24 KM * Até 64 nós endereçados.cional . 9K. * Sinal e alimentação 24VCC no * Usuário necessita * Requer o uso de repetidores mesmo cabo.mapear “manualmen- * Taxas selecionáveis com a dis-te os dispositivos da ASI tancia.rede no CLP. * Baixo custo meio físico. * Terminações de 121 em am- * Sistema Origem- * Fácil de instalar (conectores bos os extremos. destino: apenas um vampiro). * Rede constituida por dois paresmestre. * Alimentação pela rede. trançados. * Dispositivos não * Limitada a dispositivos sim- * Qualquer nó pode acessar o são alimentados pela ples. barramento quando disponível. rede. * Alcance ( 300 m c/repetidores) * Como na Ethernet cada nó tenta * Não se pode remo- * Velocidade ( 167 Kbps ) transmitir quando o barramento ver um dispositivo da * Mestre / Escravo ( apenas 01 está livre ,ao contrario da Ethernet.rede. mestre ) . * Topologia em anel * Não hà limitação quanto a quant.c/ derivações. de dispositivos ,a base de dados de cada um dos 64 dispositvos independe dos demais. * Baseada no protocolo CAN,o que garante uma boa imunidade a ruidos

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3. SISTEMAS DE SUPERVISÃO E ATUAÇÃO NO PROCESSO

Basicamente existem dois tipos de sistemas de controle:

SISTEMAS SCADA: Sistemas de Controle e Aquisição de Dados.

Este controle e aquisição de dados pode ser feito por uma interface homem-

máquina ou por um software de supervisão. Se caracterizam por suas unidades

remotas fazerem somente a aquisição dos dados

SDCD : Sistema Digital de Controle Distribuído:

Sistema de controle no qual as suas unidades remotas além de realizarem

aquisição de dados também atuam no processo. O controle da planta fica

distribuído nas diversas etapas.

3.1 INTERFACES HOMEM - MÁQUINA

Dispositivos de controle com os quais é possível monitoração e atuação no

processo e geração de relatórios de Alarmes (Dtam Plus, Panel View - Allen

Bradley).

3.1.1 SLC500

Família de controladores para aplicações na indústria de máquinas e pequenos

e médios processos industriais.

Apresenta-se sobre duas versões: Arquitetura fixa e Arquitetura modular.

Desenvolve-se a seguir uma apresentação das diversas características destes

dois tipos de arquiteturas.

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Page 15: PLC E rede DEVICENET

3.2 ARQUITETURA FIXA: "SHOEBOX"

FIGURA 3.1 Interconexão com PC

Unidade compacta contendo CPU, entradas, saídas e fonte, possui versões

com 20, 30 ou 40 pontos e 24 tipos de combinações diferentes de acordo com

os níveis de tensão de entrada e os tipos de saídas.

TIPOS DE UNIDADES:

1747-L20 : 12E + 8 S

1747-L30 : 18E + 12S

1747-L40 : 24E + 16S

Possui um chassi para expansão com duas ranhuras para que possam ser

acoplados mais dois cartões digitais ou analógicos ou algum módulo de

comunicação compatíveis* (consultar System Overview pg.55).

Velocidade de varredura (Tempo de Scan ) 8ms/K instrução.

Capacidade de Memória : 1k instruções = 4k palavras = 8k bytes. Esta

memória tem backup por capacitor que retém o programa por menos 2

semanas, ainda possui uma bateria opcional e módulos de memória EEPROM

e UVPROM. Canal de comunicação com a rede DH485, mas não há a

possibilidade de enviar dados na mesma, o CLP Fixo somente recebe dados

30

UNIDADE FIXA RACK

A2 C/02Cartões

1747 - PIC

Page 16: PLC E rede DEVICENET

de outros processadores. Para a alteração da tabela de dados no mesmo há a

possibilidade de se interligar um dispositivo da família DTAM ao mesmo.

Para se programá-lo utiliza-se o conversor DH485 para RS232, (1747 PIC ).

Nos processadores de 24 Vcc a entrada 0 é configurável como um contador de

frequências de até 8Khz.

Possui uma fonte 24Vcc para o usuário com capacidade de até 200 mA, nos

modelos com alimentação de 110/220 Vca.

Suporta todas as instruções das família SLC 500 exceto PID e MSG.

3.2.1 ARQUITETURA MODULAR

Engloba chassis, fontes, CPU'S, módulos de E/S, módulos de Comunicação,

módulos especiais e cabos para interligação.

FIGURA 3.2 Rack de expansão

3.3 TIPOS DE CHASSIS

Quatro tamanhos: 1746 A4,A7, A10,A13 com respectivamente 4,7,10 e 13

ranhuras.

Cada CPU ou ASB pode endereçar até 30 Slot's (ranhura ou trilho), a CPU ou

ASB ocupa a primeira ranhura do primeiro chassi nos demais chassis a

31

FONTEUMA P/CADACHASSI

CPUouASB

MÓDULOS

CABO C7 ou C9

A PARTIR DO 2º CHASSI A 1º RANHURA É UTIL

Page 17: PLC E rede DEVICENET

primeira ranhura é disponível para um módulo de E/S, a ligação entre os

chassis é feita através de um simples cabo paralelo 1747-C7 ou C9 e

quantidade de chassis é limitada a 03 por CPU ou ASB.

3.3.1 FONTES

Existem 4 tipos de fontes para SLC500:

TABELA 3.1 Potência das fontes disponíveis

3.3.2 CPU'S

-Chave Rotativa da CPU:

Permite ao operador localmente alterar o modo de operação do controlador,

existem três modos: Remoto,programação e operação.

Programação PROG: Nesta posição o processador não atualiza os pontos de

E/S e permite alterar a tabela de dados do PLC. O led de PROC fica apagado.

Operação RUN: Nesta posição o processador executa o programa e atualiza os

pontos de E/S e permite-se também alterar a tabela de dados do PLC. O led de

PROC fica verde.

Remoto - REM: Nesta posição o processador permite uma alteração do modo

remotamente através de um terminal de programação.

Remoto Programação- REM PROG. Nesta posição o processador não atualiza

os pontos de E/S e permite alterar a tabela de dados do PLC. O led de PROC

fica apagado.

Remoto Operação REM RUN. Nesta posição o processador atualiza os pontos

de E/S . O led de PROC fica verde.

32

1746-P1

1746-P2

1746-P3

1746-P4

Tensão de Entrada

Correnteem 5 vcc

Corrente em 24 Vcc

Corrente em24Vcc p/Usu

110/220Vca

110/220Vca

24 Vcc

110/220Vca

2,0 A

5,0 A

3,6 A

10 A

0,46 A

0,96 A

0,87 A

2,88A

200 mA

200mA

1A

1746-P5 90-146 Vcc 5 A 0.96A 200 mA

Page 18: PLC E rede DEVICENET

Nota: Os modos de teste são possíveis através do software de programação.

3.3.3 MODELOS DE CPU'S

TABELA 3.2 Configuração básica de uma CPU

33

CÓDIGO DECATÁLAGO

MEMÓRIA

E/S LOCAL

E/S REM.

SCAN TÍP.

Temp.Exec.xic

5/05 5/02 5/03 5/04

1747 - L551 1747 - L552 1747 - L553

16K 32K 64K

960

32 palavras E 32 palavras S

0.9 ms/K

0.37us

1747 - L524

4K

480

32 palavras E 32 palavras S

4.8 ms/K

2.4 us

16K 32K 64K

1747 - L541 1747 - L542 1747 - L543

1747 - L531 1747- L532

8 K 16K

960 960

32 palavras E 32 palavras S

32 palavras E 32 palavras S

1ms/K 0.9 ms/K

0.44us 0.37us

Page 19: PLC E rede DEVICENET

3.3.4 LED'S DE DIAGNÓSTICO:

FIGURA 3.3 Identificação das comunicações das CPU

3.5 MÓDULOS DE ENTRADA E SAÍDA

Recomendações para fiação dos dispositivos de E/S se encontram nos

anexos.

3.5.1MÓDULOS DE E/S DISCRETA

Existem 34 módulos de 4,8,16 ou 32 pontos ou combinados ( Módulos de 4 ou

8 pontos não têm borneira destacável), isolação para placa de fundo de 1500 V

e potência de saída limitada a 1440 VA por módulo.

Módulos de saídas se apresentam sobre três tipos: saídas à relê, à Triac, à

transistor. As saídas à relê podem ser usadas em AC ou DC, a desvantagem

deste tipo de saída é chaveamento mais lento que o triac e a grande vantagem

é uma maior potência e maior qualidade no chaveamento. As Saídas á triac

34

PROG

SLC 5/03RUN

FLT

BATT

FORCE

RS232

DH485

RUN REM

ENET

CANAL 1 : Pode ser DH485,DH+,eETHERNET TCP/IP (RJ45).

CANAL 0 : RS232PODE SER DF1 , DH485 ,ASCII

LED'S DE DIAGNÓSTICOO ESTADO DOS LED'S SE ENCONTRAM NOS ANEXOS

Page 20: PLC E rede DEVICENET

garantem um chaveamento mais rápido,mas são usadas somente em corrente

alternada.

As saídas à transistor são aplicadas em sistemas com tensão CC e baixa

potência.

Módulos de 32 pontos de entrada: IB32, IV32; Faixa de operação: 18 à 30 VDC

a 50ºC, 18 a 26,4 VDC à 60ºC. Consumo = 106 mA.

Módulos de 32 pontos de saída: OB32 , OV32: Faixa de operação: 5 à 50 VDC

a 60º C. Consumo = 452 mA.

Módulos de 32 pontos incluem Kit (conector + contatos) para montagem de

cabo (1746 N3), possui também cabo pronto opcional e terminal para

montagem em trilho DIN ( 1746 - C15 + 1492-RCM40).

Códigos de catálago:

* Módulos de Entrada. 1746 - I _ _ _

- A = 100/120 VAC.

- C = 48 VDC I/P

- M = 200/240 VAC.

- N = 24 VAC/VDC(sink).

- B = 24 VDC (sink).

- V = 24 VDC (source).

- TB = 24 VDC (sink),resposta rápida on-0,3 ms/ off-0,5 ms (tempo para

reconhecer o nível lógico).

- G = 5VDC (display TTL)

* Módulos de Saída. 1746 - O_ _ _

- A = 120/240 VAC

- AP12 = 120/240VAC 1A

- B = 24 VDC (source),tensão de operação de 10 à 50 volts.

- BP = 20.4 - 26.4 VDC (source)

- BP8 = 24VDC 2A O/P

- V = 24 VDC (sink)

- VP = 20.4 - 26.4 VDC (sink)

- G = 5 VDC (display)

- W = VAC/VDC (Relê)

- X = VAC/VDC (Relê) individualmente isolados.

35

Page 21: PLC E rede DEVICENET

Módulos Digitais de saída de alta corrente*

- OAP12 = 85 - 265VAC, Corrente por ponto 2A à 30º C , corrente de pico por

ponto: 17A por 25mseg.

- OBP8 = 20,4 - 26,4VDC , 8 pontos tipo sourcing ( 4 comuns ),corrente por

ponto 2A à 60º C , corrente de pico 4 A por 10mseg.

- OAP16 ( sourcing ) e OVP16 ( sinking ) = 20,4 - 26,4 VDC , 16 pontos por

comum / módulo, corrente por ponto: 1,5 A à 30ºC , corrente de pico por ponto

4,0 A por 10mseg.

- OC16 ( sinking ) = 30 - 55VDC 60ºC, 16 pontos por comum.

* Permitem uma maior abrangência de aplicações nas linhas automotivas,

empacotamento, manuseio de materiais pelo fato de controlar diretamente

solenóides, contatores, motores etc.

Com corrente contínua entre 1 e 2 A à 60ºC.

Módulos com proteção por fusível e diagnóstico de fusível queimado. Módulos

de saída AC tem 2 fusíveis removíveis( um para cada comum ) com proteção

contra curtos.

Tempo de desligamento para cargas indutivas com módulos 1746-OBP16 e

OVP-16 foram reduzidos em 70% em relação aos outros módulos.

Módulos Combinados:

1746 - IO4 - 2 entradas 120 Vac / 2 saídas à relê.

1746 - IO8 - 4 entradas 120 Vac / 4 saídas à relê.

1746 - IO12 - 6 entradas 120 Vac / 6 saídas à relê.

3.5.2 MÓDULOS ANALÓGICOS

Existem 7 módulos analógicos com 4 pontos de E/S diferenciais, resolução de

16 bits para as entradas e 14 bits para as saídas.

Todos os módulos possuem isolação para placa de fundo = 500 V

Módulos de entrada

Módulos de entrada para corrente ou tensão selecionáveis por ponto,módulos

para termopar/mV e RTD.

36

Page 22: PLC E rede DEVICENET

NI4 - 4 entradas diferenciais de V/I

NI8 - 8 entradas diferenciais de V/I

NT4 - 4 entradas para termopar.

NR4 RTD - 4 entradas para resistência.

Módulos Combinados

NIO4I - 2 entradas de V/I, 2 saídas de corrente.

NIO4V- 2 entradas de V/I, 2 saídas de tensão.

Módulos de saída

NO4I - 4 saídas de corrente

NO4V- 4 saídas de tensão

SLC FAST ANALOG *

Entradas Analógicas de alta velocidade

FIO4V - Tem saídas de 0-10v

FIO41 - Tem saídas de 0 a 20mA

* Entradas analógicas de alta velocidade ( 7khz , 3dB ), 2 Entradas e 2 saídas ,

outros cartões de entrada analógica são para 10 Hz.

3.5.3 MÓDULOS ESPECIAIS

1746 - HSCE:

É um módulo contador de alta velocidade com 1 canal, frequência de até 50

KHz, possui entradas para encoders de quadratura, pulso + direção ou pulso

up/down. É compatível com SLC 5/02 ou maior.

1746 - DCM:

É um módulo para ligar o SLC á Remote I/O aberta por um CLP 5.

1746 - BAS : MÓDULO BASIC.

Módulo usado para fazer a interface com computadores, modens, impressoras,

balanças e outros equipamentos, é programável em basic, protocolo DF1

incorporado, possui capacidade de cálculo de funções trigonométricas e ponto

flutuante e relógio de tempo real, portas RS 232, 422, 423, 485 e DH485.

Memória de 24KRAM.

37

Page 23: PLC E rede DEVICENET

1747- KE:

É um módulo para interface DF1/DH485. Se conecta ao SLC através do cabo

C13, usado para aplicações SCADA em programação e supervisão.

1747 – DSN:

É um módulo scanner para block I/O.

1770 - KF3 :

Interface DH485 / DF1, conecta o micro a rede DH485 utilizando protocolo

aberto DF1 sem sobrecarregar o micro e sem ocupar um slot no chassi. Usado

para programação e supervisão (SCADA).

1746 - HSTP1:

Módulo Controlador de motor de passos, fornece controle para um eixo para

aplicações micro-passos. Este módulo de ranhura simples opera com uma

ampla variedade de controladores SLC500 e encoders compatíveis. O usuário

pode programar o módulo para movimentos tanto incrementais quanto

absolutos, dependendo da aplicação, o módulo é programado com o software

de programação do SLC500.

1746 - HS :

O sistema de controle de movimento IMC110 é um módulo de servo

posicionamento de malha fechada mono-eixo que se conecta em uma ranhura

simples do SLC500. Quando utilizado com servo acionadores, motores e

encoders, o IMC110 torna-se componente chave de um eficiente sistema de

controle de movimento de baixo custo. A Linguagem de gerenciamento de

movimento (MML) e a Linguagem Gráfica de Controle de Movimento (GML),

fornecem duas ferramentas de programação offline de fácil uso, as quais

auxiliam na depuração e interface gráfica. O IMC 110 substitui métodos

mecânicos de controle de velocidade e posicionamento de máquinas. O

IMC110 orienta o movimento de um mono-eixo,ou haste,por meio de um

sequenciador pré-programado, enquanto monitora um encoder para

realimentação de posição.

1761 NET- AIC:

38

Page 24: PLC E rede DEVICENET

Módulo Stand Alone responsável pela conexão do CLP Micrologix 1000 na

rede DH485, usado também quando se necessita comunicar o SLC500 5 /04

na rede DH485, pode ser interface de programação para CLP’s conectados

em rede DH485 ou acesso à mesma através de modem.

1747 - SN:

Cria um Link de Remote I/O no SLC500 (5/02 ou maior), funciona em 57.6

Kbps( 3.000m), 115.2Kbps (1.500m) e 230.4 Kbps (750m). Suporta 4 Rack’s

lógicos numerados de 0 à 3. O módulo SN série B realiza funções do tipo

“block transfer” e suporta endereçamento complementar.

TABELA IMAGEM

1747 - SN RACK LÓGICO GRUPO

LOGICO

FIGURA 3.4 Identificação do bit na rack

1747 ASB :

Módulo adaptador de Entradas e saídas remotas, funcionalidade baseada na

serie C do Módulo 1771 - ASB , permite que os processadores SLC & PLC5

controlem módulos da família 1746.

Suporta endereçamento de 1/2, 1 e 2 Slot's e módulos discretos e especiais,

parâmetros de operação configurados através de DIP switches de oito posições

cada. Cada módulo ASB pode controlar até 30 módulos de qualquer tipo

utilizando cabo C7 ou C9 operando a 57.6, 115.2, e 230.4 Kbaud. Suporta I/O

complementar.

39

RACK LOGICO 0

RACK LOGICO 1

RACK LOGICO 2

RACK LOGICO 3

Grupo lógico 1

Grupo lógico 2

Grupo lógico 3

Grupo lógico 4

Grupo lógico 5

Grupo lógico 0

Grupo lógico 6

Grupo lógico 7

16 bits 16 bits

Palavra de Entrada

Palavra de Saída

Page 25: PLC E rede DEVICENET

Através das chaves miniseletoras pode-se definir: número do rack, número do

grupo lógico inicial, velocidade de transmissão, definição de chassis primário

ou complementar, se não estiver sendo utilizado chassi complementar, todos

os módulos 1747- ASB deverão ser configurados como complementar.

Mini Seletoras.

SW1 : Mini seletoras de 0 à 6 , Rack lógico inicial .

7 e 8 , Grupo lógico inicial.

SW2 : Miniseletoras 1,2 - Baud Rate ( velocidade de acordo com o tanto

3 - Chassi primário ou complementar.

4,5,6,7,8 : Total de grupos lógicos.

SW3 : 1 , Saídas permanecem no ultimo estado quando alguma falha

ocorrer.

2 , Reset automático da rede.

3 , Tempo de resposta de comunicação.

4 , Estabelece o ultimo chassi.

5 , 6 : Tipo de endereçamento 1 Slot, 2 Slot , ½ Slot.

7 , Endereçamento Discreto ou Block Transfer ( Módulos especiais

e analógicos ).

OBS: Para maiores informações sobre configuração das mini-seletoras utilize o

manual Remote I/O Adapter Module, publicação: 1747-NU002, cap 4.

1784 KR:

Placa compatível com IBM-PC para colocação do micro na rede DH485

1794 Flex I/O:

Equipamento Allen Bradley que possibilita a alocação das remotas junto ao

processo, economizando cabos para transmissão dos dados. Possibilita a

diminuição do tamanho do painel e do custo de instalação devido ao seu

tamanho reduzido. Montado em trilho DIN é composto de um módulo de

acoplamento de remotas "ASB" que é alimentado em 24 VDC,uma base onde

são instaladas as E/S discretas e analógicas. A cada ASB podem ser

conectados até 8 módulos, devido ao custo do ASB deve-se ligar o máximo de

módulos ao mesmo. Este equipamento tem a possibilidade de se poder trocar

os módulos com a processador energizado.

40

Page 26: PLC E rede DEVICENET

3.6 CONFIGURAÇÕES EM REDE E LIGAÇÕES PONTO A PONTO

A seguir apresentamos algumas configurações típicas da família SLC500.

Os procedimentos para interligação das redes bem como dispositivos se

encontram nos anexos.

3.6.1 PROGRAMAÇÃO PONTO A PONTO ( DF1 FULL DUPLEX)

FIGURA 3.5 Sistema simples de comunicação

41

PIC

RS232

CANAL 0

RS232

COM1COM2

5/03

Page 27: PLC E rede DEVICENET

3.6.2 CONFIGURAÇÃO EM REDE DH485

REDE DH485

DTAM-E DTAM-MICRO DATAM-PLUS SLC FIXO 1747L20 5/03 (Canal 1-DH485)

Canal 0 (RS 232 )

MODEM OU RADIO MODEM

5/02 OU SUPERIOR

SN

REMOTE I/O

ASB + I/O REMOTOS

FIGURA 3.6 Interconectividade de diversas rede.

42

PIC

1747 AIC 1747 AIC 1747 AIC

1747 AIC

PANELVIEW 550 PANELVIEW 900 PANELVEIW 1200 PANELVIEW 1400 VERSÃO R/IO

Cabo CD

Cabo C10

Cabo CP3

Cabo C10

Cabo CR Cabo C10

Cabo C10

Cabo C10

NETAIC

MICROLOGIX1000

Cabo CBLHM02

Page 28: PLC E rede DEVICENET

3.6.3 CONFIGURAÇÃO EM REDE ETHERNET / DH+ / DH485

REDE ETHERNET

PLC5 - 5/40E

REDE DH+

5/04.

1747-AIC

DH485 5/20B.

PANELVIEW 550

5/02 PROCESSOR OU SUPERIOR

COM MÓDULO 1747-SN 1771 ASB + I/O 1771 ( PLC5)

REMOTE I/0

FIGURA 3.7 Interconectividade com rede ethernet

43

NETAIC

5/05

CABO1761 CBL PM02

1761 - NET AIC

SN

Placa NE2000ou Similar.

SUPERVISÓRIO

Cabo CR

Cabo C10

Cabo C10

Cabo CD

Cabo CD

Transciever

Page 29: PLC E rede DEVICENET

3.6.4 CONTROL NET

FIGURA 3.8 Tela da rede control net

3.6.5 DEVICE NET

FIGURA 3.9 Tela da rede device net

44

Page 30: PLC E rede DEVICENET

3.7 ENDEREÇAMENTOS

3.7.1 ENDEREÇOS DE ENTRADAS E SAÍDAS.

Define-se como sendo CHASSI, o compartimento físico. Solta ranhura ou

trilho onde serão conectados os módulos e a CPU (sempre no slot 0). RACK

LÓGICO OU GAVETA ao conjunto de 8 grupos lógicos e um GRUPO LÓGICO

pode conter até 16 terminais de entrada e 16 terminais de saída ( 1 palavra de

entrada e uma palavra de saída ). RACK FÍSICO é o chassi onde serão

encaixados os módulos e CPU.

Considera-se ainda, k = Nº inteiro igual a 1024. Uma palavra é igual a 16 bits.

SLC 500 FIXO:

Os endereços de I/O para o "SHOEBOX" são fixos e dependem do modelo

utilizado por exemplo:

para a L20 : Entradas - I:0/00 à I:0/11

Saídas - O:0/00 à O:0/07

Os endereços encontram-se discriminados no chassi do CLP.

Para se endereçar o chassi de expansão: I:1 /__ ou O:1/__

3.7.2 SLC 500 MODULAR RACK LOCAL

I : 1 / 01

45

Nº SLOT 1 ou 2

NºdoBIT 00 à 15

Tipo I - Entrada O - Saída

Nº SLOT 01 à 30

Nº BIT 00 à 15

Page 31: PLC E rede DEVICENET

3.7.2.1 SLC500 MODULAR : RACK REMOTO.

Para configuração do módulo ASB considera-se 3 tipos de endereçamentos

de 1 slot ( cada slot corresponde a um grupo), 2 slot's (cada 02 Slot's

correspondem a um grupo) e 1/2 Slot (cada 1/2 Slot é um grupo . utilizado em

módulos de 32 pontos).

3.7.2.2 ENDEREÇAMENTO DE 1/2 SLOT

A cada 1/2 Slot contém um grupo lógico.

Este tipo de endereçamento é utilizado com cartões de 32 pontos.

CPU CARTÕES CHASSI - 1771 A4B

0 1 2 3 4 5 6 7 01 23 45 67 01 23 45 67 01 23 45 67

0 1 2 3

FIGURA 3.10 Disposição dos cartões para endereçamento

3.7.2.3 ENDEREÇAMENTO DE 1 SLOT

A cada 1 Slot contém um grupo lógico.

Este tipo de endereçamento é utilizado com cartões de 16 pontos.

CPU CARTÕES CHASSI - 1771 A4B

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

FIGURA 3.11 Disposição dos cartões para endereçamento

46

0 1

Page 32: PLC E rede DEVICENET

3.7.2.4 ENDEREÇAMENTO DE 2 SLOT

A cada 2 Slot contém um grupo lógico.

Este tipo de endereçamento é utilizado com cartões de 8 pontos.

CPU CARTÕES CHASSI - 1771 A4B

0 1 2 3 4 5 6 7

Rack 0

FIGURA 3.12 Disposição dos cartões para endereçamento

_______ : ______ ______ _____ / ____ ____

O: Saída Rack Lógico Grupo Bit 00 à 07 / 10 à 17.

I: Entrada

No módulo SN , considera-se dois tipos de endereçamentos. discreto e block

transfer.

FIGURA 3.13 Transferência / comunicação do CPL com imagens de entrada

47

PROCESSADOR SLC

1747 RIO SCANNER

M FILES

I/O IMAGE

Page 33: PLC E rede DEVICENET

.

.

FIGURA 3.14 Mapeamento a memoria

3.8 ARQUIVO “G”

Quando se utiliza o módulo SN deve-se configurar o arquivo G, este é baseado

nos dispositivos que você tem em sua rede remote I/O . Neste arquivo

configura-se o endereço de partida do dispositivo,o tamanho imagem do

dispositivo e o endereço físico do dispositivo no adaptador.

Não pode-se programar o arquivo “G” ON-LINE. Faz-se as mudanças em OFF

LINE e em seguida descarrega-se para ON-LINE Este arquivo consta de 5

palavras:

Word 0 :Setada automaticamente e não pode ser alterada.

Word 1:Endereço Lógico do dispositivo,consiste do rack lógico (0,1,2 ou 3)

e grupo lógico inicial (0,2,4 ou 6 ).

Word 2: Tamanho imagem do dispositivo.

48

SN

ASB

ASB

FONTE

1746 NI4

1746NO4I

M1 : 1 . 101 = 4 M1 : 1.102 =001

MO : 1 .101 = 4 MO : 1 .102 = 052

EXEMPLO:

Page 34: PLC E rede DEVICENET

Word 3: Endereço Lógico do dispositivo utilizando I/O Complementar ,consiste

do rack lógico (0,1,2 ou 3)e grupo lógico inicial (0,2,4 ou 6 ).

Word 4: Tamanho imagem do dispositivo no I/O complementar.

No software RSLogix pode-se configurar automaticamente o arquivo G.

3.9 TIPOS DE ENDEREÇAMENTOS - módulo SN.

Modo Discreto. (Módulos discretos)

e: número do slot do módulo SN.

Modo Block Transfer. ( Módulos Especiais e analógicos )

O módulo RIO SCANNER realiza transferências de block transfer direto e

aloca nos arquivos M0 e M1 do módulo SN.

Para BTW’s o M0 BT Buffer contém dados de controle da BTW e dados da

BTW enquanto que a correspondente M1 BT Buffer contém somente

informações de STATUS da BTW.

Para BTR’s,o M0 BT Buffer contém somente dados de controle da

BTR,enquanto uma correspondente M1 BT Buffer contém informações de

STATUS da BTR e dados da BTR . Os Block Transfer ocorrem

assíncronos as transferências discretas.

49

1 1

1 1 1 1 1

0 1 1 0

1 1 1 0

¼ Rack.

Rack Completo

½ Rack

¾ Rack.

ENTRADAS I : e . 0 até I : e. 31

SAIDAS O : e . 0 atè O : e. 31

Page 35: PLC E rede DEVICENET

Existem um total de 32 Block Transfer de controle e Status no M0 (saídas /

Controle ) e 32 Block Transfer de saídas e controle.

O Buffer de block Transfer consiste de:

* 3 BT, palavras de controle em um buffer de BT no arquivo MO.

* 4 BT, palavras de Status em um Buffer de BT no arquivo M1.

* 64 BT, palavras de BTW no arquivo M0 e 64 palavras de BTR no arquivo

M1.

Usa-se o arquivo M0, buffer de controle de BT para iniciar a block transfer

e o correspondente arquivo M1 para mostrar o Status da Block Transfer.

Os Buffers de BT consistem de 100 palavras nos arquivos M0 e M1 partindo

da palavra 100.

Por exemplo: BT Buffer 1 está no M0:e.100 e M1:e.100 ; o BT Buffer 2

está localizado no M0:e.200 e M1:e.200.

Todos os buffers de block transfer são zerados quando do inicio do ciclo de

ligação do CLP.

3.10 ARQUIVO M0: BLOCK TRANSFER OUTPUT / CONTROL BUFFERS.

Existem 32 Buffer de BT alocados no arquivo M0, estes buffers contém

informações de controle de BTR/BTW e saídas de dados da instrução

BTW.

M0 : e . x 00

e = numero de slot do módulo SN.

x = numero da BT. ( 1 À 32 )

- M0 : e . X 00 => BIT’S DE CONTROLE.

- M0 : e . X 01 => TAMANHO DA BT. 0 À 64.

- M0 : e . X 02 => ENDEREÇO ( RACK,GRUPO,SLOT ).

- M0 : e . X 03 => ATÉ 09 RESERVADO.

- MO : e . 10 ATÈ MO : e X 73 => LOCALIZAÇÃO DOS DADOS.

50

Page 36: PLC E rede DEVICENET

ARQUIVO M1 : BLOCK TRANSFER IMPUT / STATUS BUFFERS.

Existem 32 Buffer de BT alocados no arquivo M1, estes buffers contém

informações de STATUS de BTR/BTW e ENTRADAS de dados da

instrução BTR.

M1 : e . x 00

e = numero de slot do módulo SN.

x = numero da BT. ( 1 À 32 )

- M1 : e . X 00 => BIT’S DE CONTROLE.

- M1 : e . X 01 => TAMANHO DA BT. 0 À 64.

- M1 : e . X 02 => ENDEREÇO ( RACK,GRUPO,SLOT ).

- M1 : e . X 03 => ATÉ 09 RESERVADO.

- M1 : e . 10 ATÈ M1 : e X 73 => LOCALIZAÇÃO DOS DADOS.

( 0 À 63 ).

51

Page 37: PLC E rede DEVICENET

4. INTRODUÇÃO

Primeiro passo ao se conceber uma solução qualquer de automação é

desenhar a arquitetura do sistema, organizado seus elementos vitais: remotas

de aquisição de dados, PLCs, instrumentos, sistema de supervisão, etc. em

torno de redes de comunicação de dados apropriadas. A escolha da arquitetura

irá determinar o sucesso de um sistema em termos de alcançar os seus

objetivos de desempenho, modularidade, expansibilidade etc. As soluções irão

depender das limitações de cada projeto em particular. Existem vários pontos

que o projetista deve verificar ao iniciar o projeto.

O melhor é estabelecer um check list de pontos importantes a serem

verificados:

Quantas são as áreas de processo ?

Quais as distâncias entre as áreas ?

Qual o lay out da instalação industrial ?

Haverá uma sala de controle centralizada ou apenas púlpitos de comando

locais ?

Existe necessidade de um sistema de backup ? A que nível ?

Quais são as condições ambientais ?

Existe campo magnético intenso nas proximidades ? Existe interferência

eletromagnética ?

O cliente está familiarizado com novas tecnologia de redes de campo para

instrumentação, sensores e acionamentos ?

Existem sites fora da área industrial que devam ser conectados à planta ?

Escritório central, centros de distribuição, unidades remotas como britagens

móveis, instalações portuárias, etc. ?

Quais as necessidades dos dispositivos em termos da velocidade de

transmissão de dados ?

Qual a capacidade de expansão dos módulos prevista para os próximos anos ?

Existe preferência quanto ao atendimento aos padrões internacionais ou

preferência por redes proprietárias ?

Uma das arquiteturas mais praticadas é a que define duas hierarquias de

redes: uma rede de informação e uma rede de controle.

52

Page 38: PLC E rede DEVICENET

4.1 REDE DE INFORMAÇÃO

O nível mais alto dentro de uma arquitetura é representado pela rede de

informação. Em grandes corporações é natural a escolha de um backbone de

grande capacidade para interligação dos sistemas de ERP (Enterprise

Resource Planning), Supply Chain (gerenciamento da cadeia de suprimentos),

e EPS (Enterprise Production Systems). Este backbone pode ser representado

pela rede ATM ou GigaEthernet ou mesmo por uma Ethernet 100-BaseT,

utilizando como meio de transmissão cabo par trançado nível 5. Esta última

rede vem assegurando uma conquista de espaço crescente no segmento

industrial, devido à sua simplicidade e baixo custo.

4.1.1 REDE DE CONTROLE

Interliga os sistemas industriais de nível 2 ou sistemas SCADA aos sistemas de

nível 1 representados por CLPs e remotas de aquisição de dados. Também

alguns equipamentos de nível 3 como sistemas PIMS e MES podem estar

ligados a este barramento. Até dois anos atrás o padrão mais utilizado era o

Ethernet 10Base-T. Hoje o padrão mais recomendado é o Ethernet 100Base-T.

Quase todos os grandes fabricantes de equipamentos de automação já

possuem este padrão implementado.

53

Page 39: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 4.1 Arquitetura de uma rede de duas camadas – Unifilar

As estações clientes se comunicam com seus servidores através da rede de

informação. As estações Servidores se comunicam com os CLPs através da

rede de controle. Do ponto de vista de segurança, é interessante isolar o

tráfego de controle do tráfego de informação através de equipamentos de rede.

Hoje o equipamento mais utilizado para este fim é o switch Ethernet e o padrão

mais utilizado é o 100Base- T. Além de evitar os problemas de divisão de

banda, típico da arquitetura barramento, o switch segmenta a rede. O switch

assegura a criação de uma rede Ethernet livre de colisões. Esta nova

concepção de rede é denominada de rede Ethernet Industrial.

54

Page 40: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 4.2 Arquitetura de uma rede de duas camadas (figura incluindo

equipamentos de rede)

4.2 EQUIPAMENTOS DE INTEGRAÇÃO DE REDES

Repetidor (Repeater): Dispositivo não inteligente que simplesmente copia

dados de uma rede para outra, fazendo que as duas redes se comportem

logicamente como uma rede única. São usados para satisfazer restrições

quanto ao comprimento do cabo, por exemplo.

Distribuidores de conexão (Hubs): Servem para conectar os equipamentos que

compõem uma LAN. Os equipamentos interligados a um hub pertencem a um

mesmo segmento de rede, isto é os usuários do hub dividem a largura da

banda. Se tivermos 10 usuários em um segmento de 100Mbps, cada usuário

usufruirá em média de 10Mbps de banda de passagem. Cada hub possui de 4

a 24 portas 10Base-T com conectores RJ-45.

Ponte (Bridge): Segmenta uma rede local em sub-redes com o objetivo de

reduzir tráfego ou converter diferentes padrões de camadas de enlace

(Ethernet para Token Ring por exemplo)

Roteador (Router) Usado para interligar duas redes que possuem a mesma

camada de transporte, mas camadas de rede diferentes. Os roteadores

55

Page 41: PLC E rede DEVICENET

decidem sobre qual caminho o tráfego de informações (controle e dados) deve

seguir.

Comporta (Gateway) Usado para dar acesso à rede a um dispositivo não OSI.

Switch. São os dispositivos de mais amplo espectro de utilização, para

segmentar a rede a baixo custo, sem necessidade de roteamento. Sua maior

limitação está em não permitir broadcasting entre segmentos.

FIGURA 4.3 Outras formas de representação dos equipamentos de rede

FIGURA 4.4 Conexão entre redes

56

Page 42: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 4.5 Uso de gateway

4.3 ARQUITETURA DE REDE ÚNICA

As redes de controle e informação também podem estar fundidas em uma rede

única. Esta topologia apresenta os seguintes inconvenientes:

O tráfego na rede de controle é de natureza diversa do tráfego na rede de

informação, caracterizando-se por mensagens curtas e muito freqüentes. O

tráfego da rede de informação é em geral representado por arquivos maiores

transmitidos com baixa frequência. Os requisitos de performance e segurança

das duas redes também são diferentes. Embora este tipo de topologia seja

muito utilizado, a topologia anterior é mais recomendada por segmentar cada

tipo de tráfego.

FIGURA 4.6- Barramento único

57

Page 43: PLC E rede DEVICENET

4.4 REDES PROPRIETÁRIAS

Apesar da rede Ethernet ser hoje a preferida da área industrial muitas redes

proprietárias de concepção mais antigas são ainda muito usadas. Por exemplo

a rede DH+ (Data Highway plus) da Rockwell.

FIGURA 4.7 Exemplo de rede proprietária de nível 1: Remote IO da Rockwell

4.5 ARQUITETURA DE UM SDCD

Os SDCDs tradicionais se caracterizavam por um elevado nível de

redundância: redundância de servidores, redundância de rede de comunicação

de dados, de cartões de entrada e saída, etc. Além disso, possui sofisticados

algoritmos de diagnóstico, que permitem localizar o cartão defeituoso a partir

da console de operação. OS cartões de E/S com defeito podem ser trocados a

quente.

58

Page 44: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 4.8 Configuração de um SDCD

4.5.1SISTEMAS HÍBRIDOS

Atualmente os SDCDs têm um sucesso peso leve. Conhecido como sistema

híbrido, este novo sistema alia a versatilidade e performance de um SDCD com

o baixo custo de uma solução SCADA + CLP. São exemplos desta classe de

sistema o INDUSTRIALIT (OPERATEIT/ CONTROLIT) da ABB, o Plant Web da

Emerson e o PSC7 da Siemens.

FIGURA 4.9 Sistema híbrido da ABB com rede Profibus redundante

59

Page 45: PLC E rede DEVICENET

4.5.2 REQUISITOS DESEJADOS PARA A ARQUITETURA

Ao se fazer um projeto de automação, estamos interessados em requisitos de

desempenho tais como:

4.5.2.1 REDES DE SENSORES E COMANDOS

1. Baixo tempo de varredura para leitura cíclica de todos os dispositivos em

rede.

2. Determinismo no tempo.

3. Exigência para algumas aplicações de uma rede com topologia em anel com

elf-healing ou outro tipo de redundância, de tal forma que um cabo partido não

interrompa todo o circuito.

4. Capacidade de comandar vários dispositivos sincronamente (multicasting,

bbroadcasting).

5. Capacidade de expansão futura.

6. Obediência a padrões internacionais (padrão aberto).

7. Facilidade de aquisição de instrumentos de múltiplas fontes.

8. Possibilidade de utilização de meio óptico para uso externo, fora das salas

elétricas.

9. Disponibilidade de sensores/atuadores do tipo desejado na aplicação dentro

da tensão desejada (média tensão/ baixa tensão).

No caso de uma aplicação de CCM inteligente, o número máximo de nós

suportados e o tempo máximo de resposta são quesitos de máxima

importância.

4.5.2.2 REDES DE DADOS (INFORMAÇÃO E CONTROLE)

1. Padrão internacional e de fato (Ethernet 100Base-T é a melhor referência).

2. Alto desempenho medido pela velocidade de transmissão.

3. Capacidade de expansão futura

4. Possibilidade de uso de fibra ótica

5. Possibilidade de adição de redundância.

60

Page 46: PLC E rede DEVICENET

4.6 REDES DE CAMPO

Os CLPs são usados para ler os sensores discretos ou digitais e os valores dos

instrumentos analógicos. Caso uma rede digital não seja usada, os sinais de

campo serão conectados aos cartões de entrada e saída dos CLPs. Os sinais

discretos são codificados na faixa de 0 a 24VCC ou 0-110VAC ou 0-220VAC.

Já os sinais analógicos são geralmente codificados na faixa de 0 a 20 mA ou

de 0-10V.

Redes digitais:

Outra alternativa é o uso de uma rede digital de instrumentos e sensores. Este

tipo de rede atende pelo nome genérico de fieldbus ou barramento de campo.

Na verdade, devemos dividir estes tipos de rede em 3 tipos diferentes:

Redes de sensores ou Sensorbus - são redes apropriadas para interligar

sensores e atuadores discretos tais como chaves limites (limit switches),

contatores, desviadores, etc. São exemplos de rede Sensorbus: ASI da

Siemens, Seriplex, CAN e LonWorks.

Redes de Dispositivos ou Devicebus - são redes capazes de interligar

dispositivos mais genéricos como CLPs, outras remotas de aquisição de dados

e controle, conversores AC/DC, relés de medição inteligentes, etc.

Exemplos: Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, SDS, LonWorks, CAN,

ControlNet, ModbusPlus.

Redes de instrumentação ou fieldbus - São redes concebidas para integrar

instrumentos analógicos no ambiente industrial, como transmissores de vazão,

pressão, temperatura, etc, válvulas de controle, etc.

Exemplos:

IECSP50-H1, HART, WorldFIP, Profibus-PA.

Padronização internacional

Hoje o standard Fieldbus está padronizando 8 famílias de redes:

Tipo Nome Comercial

1 Fieldbus (mesmo que ANS/ISA S50.01)

2 ControlNet

3 Profibus

4 P-NET

61

Page 47: PLC E rede DEVICENET

5 Fieldbus Foundation HSE

6 SwiftNet

7 WorldFIP

8 Interbus

Existe forte tendência de todas estas redes venham a utilizar a Ethernet como

plataforma básica num futuro próximo e que adotem forte orientação a objetos

através de blocos de função padrões.

FIGURA 4.10 Tipos de redes de campo segundo ARC

4.6.1 FAIXA DE APLICAÇÃO DE REDES

FIGURA 4.11 Faixa de atuação das redes de campo segundo ARC

62

Page 48: PLC E rede DEVICENET

O quadro a seguir compara as principais redes de campo quanto às suas

características fundamentais.

FIGURA 4.12 Arquitetura de sistema de automação mostrando redes de

instrumentos Fieldbus.

FIGURA 4.13 Uso de Redes de Instrumentos de Campo – Foundation Fieldbus

63

Page 49: PLC E rede DEVICENET

O tempo de resposta da rede depende de vários fatores, entre eles: a

velocidade de transmissão dos dados, que pode ser função do comprimento da

rede, do número de nodos instalados, do tamanho e natureza dos bloco de

dados, etc. Os fabricantes oferecem gráficos e tabelas que nos permitem

estudar o desempenho de uma rede para uma determinada aplicação.

Exemplo:

O gráfico abaixo mostra o desempenho de um anel ou segmento da rede

Modbus Plus. Para se obter um tempo de resposta inferior a 200 ms, para

transmissão de 400 registros por transação, o número máximo de dispositivos

na rede deve ser 12. Qual o número máximo de dispositivos para a

transmissão de 150 registros por transação, com o mesmo tempo de resposta?

FIGURA 4.14 Desempenho da rede Modbus Plus

64

Page 50: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 4.15 Arquitetura típica de uma rede de automação de múltiplas

camadas

TABELA 4.1 Comparação das redes de campo:

65

Page 51: PLC E rede DEVICENET

5. CONCEITOS DE REDES INDUSTRIAIS

A automação industrial vem a vários anos tentando substituir o velho padrão de

corrente 4-20mA, por um sistema de comunicação serial. As redes industriais

apresentam como grande vantagem a redução significativa de cabos de

controle e seus acessórios (bandejamento, leitos, eletrodutos, conectores,

painéis, etc) que interligam os elementos de campo ao sistema

controlador (PLC). A redução também é muito significativa no projeto e na

instalação, pois com menos cabos, diminui-se o tempo de projeto e dos

detalhes de encaminhamento dos cabos. Na instalação inicial o tempo também

é reduzido na mesma proporção, pois menos cabos serão lançados e painéis

de rearranjo não serão mais necessários e menos conexões serão realizadas.

Do ponto de vista da manutenção, ganha-se a medida que o sistema fornece

mais informações de status e diagnósticos, mas por outro lado requer-se

pessoal mais qualificado e treinado para compreender e utilizar os recursos

disponíveis.

66

Page 52: PLC E rede DEVICENET

A figura abaixo ilustra a forma tradicional de interligação dos dispositivos de

campo com o seu controlador, em comparação com os dispositivos ligados em

rede e distribuídos no campo.

FIGURA 5.1 Menor quantidade de cabos nos PLC’s em rede

Tradicional :

Cada dispositivo conectado individualmente ao controlador

Tendência:

Dispositivos ligados em rede com o controlador

Existe também uma tendência de todos os dispositivos serem inteligentes e

poderem se comunicar com a rede, principalmente devido a crescente redução

dos custos dos componentes microcontrolados.

Por outro lado nem sempre a distribuição total da inteligência nos elementos

básicos tais como: sensores, chaves, sinaleiros, relés, etc; é interessante; pois

pode-se optar por módulos I/O inteligentes que concentram as informações de

vários elementos básicos principalmente de I/O digitais reduzindo o tráfico na

rede.

5.1 TIPOS DE COMUNICAÇÃO SERIAL

Neste tópico apresentaremos uma breve descrição dos tipos de comunicação

mais comuns utilizados em troca de dados serialmente. O tipo de comunicação

define a conexão entre os equipamentos e a maneira como é feita a troca das

informações no que se diz respeito ao caminho percorrido pelos dados.

67

Page 53: PLC E rede DEVICENET

5.1.1- POINT-TO-POINT

Na comunicação ponto a ponto a troca de dados é feita diretamente entre os

dois elementos, sem a necessidade de um “gerenciador”. Sendo amplamente

empregada em equipamentos autônomos, que normalmente realizam suas

tarefas sozinhos, mas necessitam de configuração ou dados para manipulação,

como exemplo podemos citar: um computador e o mouse, um inversor de

frequência e seu configurador, transmissor de pressão e seu configurador Hart,

etc. No exemplo abaixo, a comunicação ponto a ponto é utilizada por um

sensor que envia dados para um controlador e um analisador.

FIGURA 5.2 Ligação ponto a ponto

5.1.2 MASTER-SLAVE

A comunicação Mestre / Escravo, amplamente utilizada, possui um mestre para

gerenciar a comunicação, e tem como função solicitar e receber os dados e

comandos. Os outros participantes da rede conhecidos como escravos, que

nunca iniciam uma comunicação e respondem com dados para o mestre, que

mantém uma lista de todos os escravos presentes na rede e rotineiramente

solicita para cada escravo a troca de dados.

Esta forma de comunicação é uma das mais utilizadas, mas nem sempre é a

mais adequada pois como em uma rede industrial controlando módulos de I/O,

mensagens repetitivas e desnecessárias poluem o tráfico na rede.

68

Page 54: PLC E rede DEVICENET

fiFIGURA 5.3 Ligação mestre/escravo

5.1.3 MULTI-MASTER

A rede Multimestre é prevista por vários protocolos de comunicação, mas com

pouca aplicação em redes industriais. Oferece como vantagem a possibilidade

de dois mestres utilizarem o mesmo meio físico, mas na prática poucos

protocolos permitem a troca de dados de um escravo para os dois mestres,

sendo que o comum neste tipo de configuração é cada mestre possuir seu

conjunto de escravos.

FIGURA 5.4 Ligação multi mestre

5.1.4 PRODUCER-CONSUMER

As redes Produtor-Consumidor suportam os três métodos de comunicação

expostos anteriormente: ponto-a-ponto, mestre-escravo e multimestre. Do

ponto de vista prático, esta forma de comunicação é mais flexível, pois

69

Page 55: PLC E rede DEVICENET

dependendo da natureza da informação a ser trocada pode-se optar pela forma

mais adequada, otimizando o barramento no que diz respeito ao trafego. A

rede DeviceNet utiliza este conceito e aplica as várias formas de comunicação

dependendo da função a ser realizada pelos equipamentos. Outra grande

vantagem disponível na rede Produtor-Consumidor é a possibilidade de uma

informação ser gerada e distribuída por qualquer equipamento da rede, como

aplicação prática deste principio pode-se observar um configurador da rede que

envia parâmetros de configuração para um equipamento qualquer da rede.

Exemplo: configuração de um inversor de frequência, definição do tipo de

entrada em um módulo analógico de I/O, etc.

^FIGURA 5.5 Ligação Produtor consumidor

5.2 MÉTODOS DE COMUNICAÇÃO

O tipo de comunicação define basicamente os equipamentos que participam da

troca de dados, e o método define a forma com que as informações

(mensagens) serão trocadas. A rede DeviceNet admite os seguintes métodos:

FIGURA 5.6 Troca de informações com os equipamentos

70

Page 56: PLC E rede DEVICENET

5.2.1 POLLED MESSAGE

O mestre gera uma mensagem de comando direcionada a um determinado

escravo (ponto-a-ponto), transmitindo também dentro da mensagem os dados

específicos para este escravo, tais como: comando on / off para a saídas de I/O

ou dados para um display, etc. A resposta do escravo é direcionada ao mestre

e também inclui seus dados. O mestre irá gerar uma mensagem para cada

escravo configurado com a comunicação Polled e acolherá a resposta de

todos.

FIGURA 5.7 Comunicação Polled message

5.2.2 STROBED MESSAGE

O mestre transmite uma mensagem tipo mult-cast para todos os escravos

configurados como Strobed, além de um bit de comando para cada um, junto

com a instrução. Os escravos respondem em seguida.

FIGURA 5.8 Comunicação strobed message

71

Page 57: PLC E rede DEVICENET

5.2.3 CYCLIC MESSAGE

Tanto o mestre como os escravos podem gerar uma mensagem cíclica, a

intervalos de tempo pré-estabelecidos, com o comando ou dado a ser enviado.

Pode ser aplicado para sinais mais lentos como medição de temperatura, onde

a leitura do dado duas vezes por segundo, traz o mesmo efeito prático do que a

temperatura ser lida dezenas de vezes por segundo.

FIGURA 5.9 comunicação cyclic message

5.2.4 CHANGE OF STATE MESSAGE

A comunicação change of state ou mudança de estado, é uma das mais

eficientes para leitura de entradas digitais, as mensagens são transmitidas da

mesma maneira que a cíclica, só que geradas a partir de uma alteração de I/O.

Na maioria das aplicações com sinais on / off de: sensores de proximidades,

chaves fim de curso, contatos auxiliares e botoeiras, enviariam sinais somente

quando houvesse alteração, reduzindo o tráfico da rede com mensagens iguais

e repetidas dezenas de vezes por segundo.

O protocolo prevê ainda que se após alguns milisegundos quando não houver

alteração das entradas, uma nova mensagem é enviada ao scanner para

identificar que o equipamento de campo continua funcionando na rede. Este

tipo de comunicação é especialmente indicada para redes com muitos sinais,

visando reduzir o tempo de scan da rede.

72

Page 58: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 5.10 Comunicação change of state message

73

Page 59: PLC E rede DEVICENET

6- REDE DEVICENET

A rede DeviceNet é uma rede de baixo nível que proporciona comunicações

utilizando o mesmo meio físico entre equipamentos desde os mais simples,

como sensores e atuadores, até os mais complexos, como Controladores

Lógicos Programáveis (PLC) e microcomputadores.

A rede DeviceNet possui o protocolo aberto, tendo um número expressivo de

fornecedores de equipamento que adotaram o protocolo. A ODVA (Open

DeviceNet Vendor Association - www.odva.org), é uma organização

independente com objetivo de divulgar, padronizar e difundir a rede DeviceNet

visando seu crescimento mundial.

A rede DeviceNet é baseada no protocolo CAN (Controller Area Network),

desenvolvido pela Bosh nos anos 80 originalmente para aplicação

automobilística. Posteriormente adaptada ao uso industrial devido ao excelente

desempenho alcançado, pois em um automóvel temos todas características

críticas que se encontram em uma indústria, como: alta temperatura, umidade,

ruídos eletromagnéticos, ao mesmo tempo que necessita de alta velocidade de

resposta, e confiabilidade, pois o airbag e o ABS estão diretamente envolvidos

com o risco de vidas humanas.

O protocolo CAN define uma metodologia MAC (Controle de Acesso ao Meio) e

fornece como segurança um checagem CRC (Vistoria Redundante Cíclica),

que detecta estruturas alteradas e erros detectados por outros mecanismos do

protocolo. A rede DeviceNet é muito versátil, sendo utilizado em milhares de

produtos fornecidos por vários fabricantes, desde sensores inteligentes até

interfaces homem-máquina, suportanto vários tipos de mensagens fazendo

com que a rede trabalhe da maneira mais inteligente.

6.1 MEIO FÍSICO

O meio físico da rede DeviceNet utiliza dois pares de fios, um deles para a

comunicação e o outro para alimentação em corrente contínua dos

equipamentos.

Os sinais de comunicação utilizam uma técnica de tensão diferencial para

reduzir o efeito de indução e ruídos eletromagnéticos. A alimentação em

74

Page 60: PLC E rede DEVICENET

corrente contínua é de 24V, o que prove proteção aos instaladores contra

acidentes.

FIGURA 6.1 Conexão da fonte na rede

6.2 TOPOLOGIAS

Topologia é o termo adotado para ilustrar a forma de conexão física entre os

participantes da rede, e exigem vários tipos mas nem todos são aplicáveis a

rede

6.2.1BRANCH LINE

É a configuração básica da rede DeviceNet, onde existe um cabo principal,

também chamado de linha tronco, e derivações que podem ser efetuadas por

conectores ou caixas de distribuição, utilizando-se cabo de menor secção para

as derivações.

FIGURA 6.2 Conexão da rede em modo branch line

75

Page 61: PLC E rede DEVICENET

Existe um limite no comprimento do cabo tronco, juntamente com um limite

pequeno para as derivações e também um limite geral que compreende a

soma do comprimento de todas as derivações.

6.2.1.1 TREE

A topologia em arvore pode ser executada utilizando-se caixas de distribuição

onde o troco principal da rede entra e sai, e as derivações são interligadas aos

equipamentos.

FIGURA 6.3 Conexão de rede em modo tree

Não existe um limite para o número de derivações, mas somente um máximo

de estações ativas que se comunicam na rede.

6.2.1.3 LINE

Nada impede que o cabo principal da rede entre e saia dos equipamentos

formando uma rede em linha, mas deve-se atentar para o detalhe que na

necessidade de substituição de um equipamento causará a interrupção dos

outros equipamentos subsequentes.

76

Page 62: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 6.4 Conexão da rede em modo line

6.1.2.4 STAR

Esta aplicação não é permitida, além do que não tem muita aplicação prática,

pois não elimina a conexão de cada equipamento ao PLC

FIGURA 6.5 Conexão da rede em modo star

6.1.2.5 RING

Também não é permitida a implementação da rede DeviceNet em anel, pois a

forma de propagação dos sinais digitais na rede necessita de terminadores.

77

Page 63: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 6.6 Conexão da rede em modo ring

6.1.2.6 NÚMEROS DE ESTAÇÕES ATIVAS

A rede DeviceNet pode ter 64 equipamentos ativos, que utilizam o barramento

para se comunicar, endereçados de 0 a 63.

Ressaltamos que este número significa 64 equipamentos com comunicação

CAN ligados ao mesmo meio físico.

No entanto deve-se observar que as caixas de derivação não ocupam nenhum

endereço na rede e os módulos de I/O, muitas vezes independentemente do

número de entrada e saídas ocupa somente um endereço.

FIGURA 6.7 Endereçamento de nos da rede

Sugerimos a utilização de no máximo 61 equipamentos e deixar os seguintes

endereços livres ao se fazer um novo projeto:

• 0 para o scanner;

• 62 para a interface microcomputador-rede

78

Page 64: PLC E rede DEVICENET

• 63 para novos equipamentos que venham a ser inclusos

Nota: segundo os padrões DeviceNet os equipamentos novos saem de fábrica

com o endereço 63.

6.2 NÚMERO DE REDES POR PLC

Quando existe a necessidade da instalação de mais do que 64 estações ativas,

pode-se utilizar mais scanners, mas existem os seguintes fatores limitantes:

FIGURA 6.8 Divisão de instrumentos entre redes

6.2.1 MEMÓRIA DISPONÍVEL

Normalmente é o principal limitante. A maneira como a CPU faz a leitura da

rede através do scanner, é variável conforme o fabricante/família do

equipamento, porém, basicamente é a memória da CPU um dos limitantes,

pois cada equipamento da rede ocupa um espaço da memória, similarmente ao

que ocorre com os cartões de I/O convencional;

6.2.2 RACK

Existem determinados fabricantes que fornecem PLC’s com um rack para um

determinado número de cartões, e caso todos os slots estejam ocupados, para

expandir há a necessidade de troca/expansão do rack. Outra interface utilizada

ao invés do scanner são placas ligadas diretamente ao micro, e neste caso o

limitante é o número de slots livres.

79

Page 65: PLC E rede DEVICENET

6.2.3 TEMPO DE RESPOSTA

Quanto maior o número de I/O que o PLC deve fazer a varredura, maior o

tempo de processamento das informações, portanto este também é outro

limitante, principalmente em processos onde exista a necessidade de

velocidade na leitura/processamento/ação. Como foi citado anteriormente,

dependendo do método de comunicação do equipamento de campo, são

gerados maiores ou menores tempo de varredura, assim como também varia o

tamanho do pacote de informações a serem trocados entre equipamento de

campo/scanner. Concluímos que não existe regra prática para se determinar o

tempo de varredura da rede, devendo prevalecer o bom senso analisando os

instrumentos ligados a rede; sinais on/off normalmente não degradam o tempo

de resposta, e normalmente não acarretam restrições no número de

equipamentos, mas já os instrumentos que tem a comunicação “pesada”, como

IHM (Interface Homem-Máquina) e/ou inversores, o número de equipamentos

na rede deve ser reduzido.

6.2.4 TAXA DE COMUNICAÇÃO

A taxa de comunicação é a velocidade com que os dados são transmitidos no

barramento da rede, e quanto maior a velocidade, menor é o tempo de

varredura da rede, mas em contra partida menor é o comprimento máximo dos

cabos. A tabela abaixo apresenta as três velocidades de transmissão

possíveis:

Na grande maioria das aplicações, a velocidade ideal é de 125 kbit / s pois gera

a melhor relação custo/benefício, devido a possibilidade da instalação de mais

80

Page 66: PLC E rede DEVICENET

equipamentos, pois permite o maior comprimento de cabo possível. A taxa de

transmissão pode ser configurada via hardware (chaves dipswitch) ou via

software, normalmente da mesma forma que o endereço DeviceNet.

Importante: Em uma mesma rede DeviceNet, todos os equipamentos devem

estar configurados para a mesma taxa de comunicação, caso contrário se

houver algum equipamento configurado em outra taxa de comunicação

provavelmente irá interromper o funcionamento de toda a rede.

6.3 CABOS DEVICENET

Os cabos para redes DeviceNet possuem dois pares de fios, um para

alimentação 24Vcc e outro para a comunicação digital. São normalizados e

possuem especificações rígidas que garantem o funcionamento da rede nos

comprimentos pré-estabelecidos. A especificações determinam também as

cores dos condutores, que seguem a tabela abaixo para sua identificação:

6.3.1 COMPOSIÇÃO DO CABO REDONDO

O cabo DeviceNet redondo é composto por um par de fios de alimentação

24Vcc (VM e PR) envolvido por uma fita de alumínio, e um par de fios para

comunicação (BR e AZ) também envolvido por uma fita de alumínio. Existe

também um fio de dreno (sem capa plástica), que está eletricamente conectado

a malha trançada externa do cabo, que cobre 65% da superfície.

81

Page 67: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 6.9 Cabo device net

6.3.2 CABO GROSSO

O cabo DeviceNet grosso, também conhecido como Trunk Cable, possui um

diâmetro externo de 12,5mm, com caa de PVC ou em casos especiais em PU.

Observe que devido a formação e o diâmetro externo, o cabo é pouco flexível e

dificulta as manobras.

FIGURA 6.10 Cabo device net utilizado na linha tronco

6.3.3 CABO FINO

O cabo DeviceNet fino, também conhecido como Thin or Drop Cable, possui

um diâmetro externo de 7mm, com capa de PVC ou em casos especiais em

PU. Devido ao menor diâmetro, o cabo fino possui uma manobrabilidade maior,

mas ainda requer alguns cuidados.

FIGURA 6.11 Cabo device net utilizado nas derivações

82

Page 68: PLC E rede DEVICENET

6.3.4 CABO FLAT

O cabo DeviceNet Flat, possui dimensões de 5,3mm de espessura por 19,3mm

de largura e foi desenvolvido para ser utilizado com conectores especiais, que

utilizam a técnica de perfuração, onde pinos condutores perfuram a isolação do

cabo e conectam-se aos condutores. Nota: os cabos flats não possuem

blindagem e nem dreno, e devem ser lançados em leitos de cabos separados

dos cabos de potência.

FIGURA 6.12 Cabo device net ( cabo flat)

2.7.5 - Características dos Cabos:

A tabela abaixo apresenta as características básicas dos cabos DeviceNet.

TABELA 6.1 Características dos cabos device net.

6.3.5 COMPRIMENTO DOS CABOS

A tabela abaixo apresenta os comprimentos máximos dos cabos em função da

taxa de comunicação adotada para a rede, observe que quanto maior o cabo

maior sua indutância e capacitância distribuída que atenua o sinais digitais de

comunicação:

83

Page 69: PLC E rede DEVICENET

TABELA 6.2 Taxa de transmissão x Comprimento

Os limites nos comprimentos dos cabos foram tecnicamente determinados e

normalizados e devem ser rigorosamente respeitados, para que haja garantia

do funcionamento adequado da rede. Se os limites forem extrapolados, a rede

pode inicialmente funciona, porém, intermitentemente podem ocorrer quedas

na comunicação devido a transitórios e instabilidades devido ao baixo nível no

sinal diferencial de comunicação e desta forma devemos tomar o máximo

cuidado desde o projeto até a instalação.

7 PROJETO DE REDES DEVICENET

A instalação de redes sem um pré-projeto, levam a frustrantes resultados

operacionais, quando funcionam, e muitas vezes de difícil correção, pois

normalmente os fundamentos básicos não foram observados.

A rede DeviceNet, bem como as demais redes industriais dependem de um

projeto antecipado, onde todas as condições de contorno são avaliadas. Abaixo

citamos os principais tópicos que devem ser analisados:

Nos próximos itens estaremos avaliando um projeto através de um exemplo

prático da instalação de uma rede com monitores de válvulas como um único

equipamento de campo para facilitar os cálculos. O monitor de válvulas é um

instrumento muito utilizado em rede e possui duas entradas digitais que

sinalizam o estado aberto e fechado da válvula e através de uma saída aciona

uma válvula solenóide que comanda a abertura da válvula. Estamos supondo

que o monitor é alimentado pela rede DeviceNet e consome 0,5A, mas na

84

Page 70: PLC E rede DEVICENET

prática a avaliação da corrente de consumo deve ser utilizada como o valor real

de cada um dos instrumentos presentes na rede.

7.1 COMPRIMENTO DOS CABO

Nos exemplos a seguir estamos considerando que a rede irá operar na taxa de

125KBits/s e os limites dos cabos de acordo com a tabela 6.1

7.1.1 COMPRIMENTO DO CABO GROSSO

No exemplo abaixo totalizou-se 486m o que atende os requisitos para a

velocidade de 125KBits/s (até 500m).

7.1.2 COMPRIMENTO DO CABO FINO

Para o cabo fino deve-se fazer duas avaliações:

7.1.2.1 COMPRIMENTO DAS DERIVAÇÕES

FIGURA 7.1 Comprimento a linha tronco

O comprimento máximo para as derivações é de 6m independentemente da

taxa de comunicação selecionada para a rede, o que o nosso exemplo está

atendendo.

85

Page 71: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.2 Comprimento da linha de derivações.

7.1.2.2 SOMA DAS DERIVAÇÕES

Outro ponto limitante é a soma de todas as derivações, que não deve

extrapolar os valores apresentados na tabela 2.8, e no caso do exemplo acima

também se enquadra no previsto para a rede de 125KBits/s.

7.1.3 LINHA TRONCO

A linha tronco da rede DeviceNet pode ser implementada com o cabo grosso

com seu comprimento máximo limitado em função da taxa de comunicação,

conforme a tabela 2.8, ou ainda pode ser implementada com o cabo fino onde

seu comprimento máximo deve ser 100m independentemente da taxa de

comunicação. É possível ainda a utilização do cabo flat, mas deve-se evitar seu

encaminhamento próximo a outros cabos que possam gerar indução

eletromagnética.

7.1.4 DERIVAÇÕES

As especificações da rede DeviceNet não permitem a utilização de cabo grosso

nas derivações, mas dependendo do carregamento e comprimento da rede é

86

Page 72: PLC E rede DEVICENET

até possível sua utilização, mas lembramos que a rede estará fora das

especificações originais.24m < 156m

7.2 QUEDA DE TENSÃO

Imprescindível na implementação de uma rede DeviceNet é a avaliação da

queda de tensão ao longo da linha, que é ocasionada pela resistência ôhmica

do cabo submetida a corrente de consumo dos equipamentos alimentados pela

rede. Quanto maior o comprimento da rede, maior o número de equipamentos

e mais elevado o consumo dos instrumentos de campo, mais elevadas serão

as quedas de tensões podendo inclusive não alimentar adequadamente os

mais distantes. Outro ponto a considerar é o posicionamento do fonte de

alimentação na rede, que quanto mais longe do centro de carga maior será a

queda de tensão. Segundo as especificações da rede DeviceNet admiti-se uma

queda de tensão máxima de 4,65V, ou seja, nenhum elemento ativo deve

receber uma tensão menor do 19,35V entre os fios VM e PR. Lembramos no

entanto, de que na prática a restrição é maior ainda, pois normalmente as

cargas ligadas aos módulo de saída on / off normalmente admitem uma

variação de 10%, ou seja não poderiam receber tensão menor do que 21,6V.

Existem alguns meios para esta avaliação, e o primeiro seria medir as quedas

em todos os equipamentos ativos com a rede energizada e todas as cargas

ligadas, lembramos que esta não é a melhor forma de se analisar o problema

pois as modificações implicam normalmente em mudanças na instalação já

realizada. Outros meios como: gráficos, programas de computador estão

disponíveis, mas para uma análise precisa sugerimos o cálculo baseado na lei

de ohm.

7.2.1 CÁLCULO DAS CORRENTES

Para se determinar qual o valor de tensão que irá chegar aos equipamentos de

campo, primeiramente devemos determinar as correntes nos trechos dos

cabos, baseado na corrente de consumo dos equipamentos e pela lei de

Kirchoff: “A somatória das correntes que chegam em um nó é igual a somatória

das correntes que saem do mesmo”.

87

Page 73: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.3 Verificação das correntes nos trechos da rede

Analisando-se os diversos pontos ( nós ) obtemos as correntes descritas

abaixo e indicadas na figura anterior:

Note que iniciamos o levantamento pelo ponto mais distante da fonte, pois para

determinarmos o valor de corrente que deve chegar em cada nó temos que

saber qual o valor de corrente que saí do mesmo.

Ponto H: 1,0 A No ponto H temos a soma das correntes consumidas pelos

equipamentos com endereço 25 ( J ) e 62 ( I ).

Ponto F: 1,5ª A corrente que sai ao ponto F, vinda da fonte de alimentação, irá

alimentar os equipamentos G, H e I resultando em 1,5A.

Ponto D: 2,0A Acrescenta-se ao anterior o consumo do elemento E.

Ponto B: 2,5ª Neste ponto teremos mais 0,5A do equipamento C.

Ponto A: 3,0A Como todos os equipamentos possuem o mesmo consumo,

acrescentamos mais 0,5A do monitor do endereço A.

Fonte: 3,0 A Finalmente o consumo requerido da fonte será de 3,0A.

Nota 1: para este cálculo despreza-se a corrente consumida pelo scanner do

PLC, pois estes miliamperes são insignificantes para causar algum problema.

Nota 2: O valor apresentado do consumo dos monitores de válvulas de 0,5A é

um valor didático para simplificar os cálculos, o valor real de uma solenóide

“low power” é da orderm de 0,05A.

88

Page 74: PLC E rede DEVICENET

7.2.2 - CÁLCULO DAS QUEDAS DE TENSÕES

Os cálculos das quedas de tensão serão baseados na Lei de Ohm, aplicada a

cabos onde o valor da resistência depende do comprimento do cabo:

Sendo:

U = tensão em Volts

R = resistência em Ohms

I = corrente em Amperes

R = resistência equivalente do cabo em Ohms

r = resistividade do cabo utilizado Ohms / Metro

L = comprimento do cabo em Metros

A tabela abaixo apresenta o resultado da formula para queda de tensão no

cabo, considerando a resistividade específica de cada modelo:

TABELA 7.1 Resistividade do cabo device net.

Aplicando-se a fórmula para o nosso exemplo abaixo temos:

89

Page 75: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.4 Calculo das quedas de tensão.

Partindo-se da fonte de alimentação com a tensão nominal de 24Vcc, temos

nos pontos seguintes:

UA = 21,75V: A corrente de 3,0A sobre o lance de 50 metros de cabo grosso:

U = 0,015W/m x 50m x 3A = 2,25V \UA = 24V - 2,25V = 21,75V

UB = 21,19V: O trecho AB de 15m está submetido a corrente de 2,5A:

U = 0,015W/m x 15m x 2,5A = 0,56V \UB = 21,75V - 0,56V = 21,19V

UEF = 20,92V:Supomos que a distância E até F é desprezível, então teremos

apenas um subtrecho de 9m submetido a 2,0A:

U = 0,015W/m x 9m x 2A = 0,27V \UEF = 21,19V - 0,27V = 20,92V

UH = 19,50V: No trecho final com 95m e corrente de 1A, temos:

U = 0,015W/m x 95m x 1A = 1,42V \UH = 20,92V - 1,42V = 19,50V

Apesar dos cálculos acima ainda não representarem a tensão que efetivamente

chega aos equipamentos, já podemos verificar que a tensão no fim da linha

está muito perto do mínimo requerido (19,35V).

3.2.3 - Tensão nos Equipamentos:

Analogamente iremos aplicar a mesma Lei de Ohm para as derivações

observando que a resistividade do cabo fino das derivações é menor do que a

do cabo grosso.

90

Page 76: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.5 Queda de tensão ao longo do cabo

A derivação da linha tronco até o equipamento C é de 6m:

U = 0,069W/m x 6m x 0,5A = 0,21V \UC = 21,19V - 0,21V = 20,98V

UE = 20,77V: A queda de tensão nesta derivação será a mesma pois o

comprimento também é de 6m e a corrente de 0,5A, portanto:

U = 0,069W/m x 6m x 0,5A = 0,21V \UE = 20,98V - 0,21V = 20,77V

UG = 20,77V: O mesmo acontece com a derivação FG (desprezando-se a

distancia entre o trecho DF: U = 0,21V \UG = 20,77V

UI = 19,36V: No trecho de 2m temos a corrente de 1A:

U = 0,069W/m x 2m x 1A = 0,14V \UI = 19,50V - 0,14V = 19,36V

UJ = 19,22V: No trecho restante de 4m temos somente 0,5A:

U = 0,069W/m x 4m x 0,5A = 0,14V \UJ = 19,36V - 0,14V = 19,22V

Desta forma, verificamos que o ponto J apresenta tensão menor do que 19,35V

e irá apresentar problemas de alimentação. Observe também que os pontos C,

E, G, I e H não acionarão corretamente suas solenóides que admitem uma

queda de tensão máxima de 10%, ou seja, funcionam bem com até 21,6V.

IMPORTANTE: não adianta aumentar a capacidade da fonte, que não trará

nenhum efeito na queda de tensão na rede, e no nosso exemplo uma fonte de

3A ou 50A não resolveria o problema.

91

Page 77: PLC E rede DEVICENET

7.3 POSICIONAMENTO DA FONTE

Como pudemos verificar no exemplo anterior, quanto maior for o comprimento

dos cabos maior será a queda de tensão e uma maneira simples de diminuir

significativamente a queda de tensão é a mudança da fonte de alimentação

externa. O ponto ideal para a colocação da fonte de alimentação na rede é o

mais próximo possível do centro de carga, ou seja no trecho da rede que mais

consome.

Normalmente não se deve instalar a fonte junto ao PLC, pois geralmente está

localizado longe do primeiro equipamento de campo.

3.3.1 RECALCULO DAS CORRENTES

Para melhor visualização iremos a seguir refazer os cálculos das quedas de

tensão

FIGURA 7.6 Calculo das correntes nos trechos da rede.

reposicionando-se a fonte e os cálculos seguem o mesmo raciocínio adotado:

Ponto H: 1,0A No ponto H temos a soma das correntes consumidas pelos

equipamentos J e I, nada mudou.

Ponto F: 1,5A A corrente que sai ao ponto F, vinda da fonte de alimentação, irá

alimentar os equipamentos G, H e I resultando em 1,5A.

92

Page 78: PLC E rede DEVICENET

Ponto D: 2,0A Acrescenta-se ao anterior o consumo do elemento E, e sem

mudanças até este ponto.

Ponto B: 1,0A Neste ponto observamos uma redução, através do ponto B

passa a corrente somente, dos equipamentos A e C com total de 1A.

Ponto A: 0,5A No ponto A, circula somente 0,5A e o trecho até o PLC somente

alguns mA que são desprezíveis para os nossos cálculos. Note que o valor de

corrente fornecido pela fonte não se alterou com relação ao exemplo anterior,

porém não temos nenhum trecho da rede com a corrente total de 3A, ao

contrário do exemplo anterior.

7.3.2 RECALCULO DAS TENSÕES

FIGURA 7.7 Tensão uniforme em todo o circuito.

Ponto de entrada da fonte de alimentação.

UE = 23,79V: Queda de somente 0,5A do equipamento E no cabo fino de 6m:

U = 0,069W/m x 6m x 0,5A = 0,21V \UE = 24V - 0,21V = 23,79V

UF = 24,00V: Consideremos o trecho DF de comprimento desprezível.

UG = 23,79V: Idem ao ponto E.

UH = 22,58V: No trecho final com 95m e corrente de 1A, temos:

U = 0,015W/m x 95m x 1A = 1,42V \UH = 24,00V - 1,42V = 22,58V

UI = 22,44V: Onde temos 1A dos equipamento I e J sob o cabo fino de 2m:

U = 0,069W/m x 2m x 1A = 0,14V \UI = 22,58V - 0,14V = 22,44V

93

Page 79: PLC E rede DEVICENET

UJ = 22,30V: Somente 0,5A do equipamento J no trecho de cabo fino 2m:

U = 0,069W/m x 4m x 0,5A = 0,14V \UJ = 22,44V - 0,14V = 22,30V

UB = 23,86V: Queda de 1A dos equipamentos A e B no trecho BD:

U = 0,015W/m x 9m x 1,0A = 0,14V \UB = 24V - 0,14V = 23,86V

UC = 23,65V: Idem ao ponto E, resultando em: UC = 23,86V - 0,21V = 23,65V

UA = 23,74V: Queda de 0,5A do equipamento A no trecho AB:

U = 0,015W/m x 15m x 0,5A = 0,12V\UA = 23,86V - 0,12V = 23,74V

Com esta alteração a tensão mínima da configuração anterior no ponto J de

19,22V passou para 22,30 com um ganho de 3,08V. Um grande número de

casos podem ser resolvidos somente com a alteração da posição da fonte de

alimentação. Se considerarmos no exemplo anterior, somente a válvula do

ponto A estava corretamente alimentada, com tensão maior que 24V -10% ou

seja: 21,6V e no exemplo atual todas estão perfeitamente alimentadas,

confirmamos que o pré-projeto da rede é de extrema necessidade, pois

mudanças depois da instalação pronta pode causar sérios transtornos.

3.3.3 EXTENSÃO DA REDE

Outro ponto importante são as alterações realizadas depois da instalação

concluída, para exemplificarmos os efeitos sobre a queda de tensão, iremos

supor que o trecho final da rede com os equipamentos I e J foram alterados e

serão montados em outro local necessitando uma extensão de 215m:

FIGURA 7.8 Aumento no comprimento dos cabos.

94

Page 80: PLC E rede DEVICENET

Recalculando-se a queda de tensão nestes pontos teremos:

UH = 19,35V: No trecho final com 95 mais 215m e corrente de 1A, temos:

U = 0,015W/m x 310m x 1A = 4,42V \UH = 24,00V - 4,65V = 19,35V

UI = 19,21V: Onde temos 1A dos equipamento I e J sob o cabo fino de 2m:

U = 0,069W/m x 2m x 1A = 0,14V \UI = 19,35V - 0,14V = 19,21V

UJ = 19,07V: Somente 0,5A do equipamento J no trecho de cabo fino 2m:

U = 0,069W/m x 2m x 0,5A = 0,14V \UJ = 19,21V - 0,14V = 19,07V

Com esta alteração na rede os equipamentos I e J não irão funcionar, portanto

confirmamos que qualquer modificação deve ser criteriosamente estudada para

evitar transtornos e retrabalhos.

7.3.4 MÚLTIPLAS FONTES DE ALIMENTAÇÃO

A rede DeviceNet admite ser alimentada por múltiplas fontes de alimentação ao

longo da linha tronco e esta prática deve ser adotada para redes longas e com

consumo elevado. Outra vantagem da utilização de múltiplas fontes de

alimentação é a possibilidade de se utilizar correntes muitos elevadas que

podem ser segmentadas em trechos com até 8 Amperes.

Na implementação do uso de múltiplas fontes, cada trecho deve ser

segmentado, interrompendo-se o fio vermelho, mantendo-se os outros, de

forma que cada trecho seja alimentado por uma única fonte. Observe que o

negativo de todos os trechos não devem ser interrompidos e apenas uma única

fonte de alimentação deve estar ligada ao aterramento. Esta técnica será

exemplificada a seguir como uma solução para o problema da extensão do

cabo da rede

:

95

Page 81: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.9 Distribuição de fonte ao longo da rede.

Observe que a Fonte 1 alimenta o trecho que sai do PLC passando pelos

equipamentos A, B, E até o G:

UA = 22,50V: Queda de 2A (A+C+E+G) sobre 50m de cabo grosso:

U = 0,015W/m x 50m x 2A = 1,50V \UA = 24V - 1,50V = 22,50V

UC = 21,95V: Queda de 1,5A (C+E+G) sobre 15m de cabo grosso mais queda

de 6m com cabo fino sob o consumo do instrumento C:

U = 0,015W/m x 15m x 1,5A + 0,069W/m x 6m x 0,5A = 0,55V

\UC = 22,50V - 0,55V = 21,95V

UE = 21,61V: Queda de 1,0A (E+G) sobre 9m de cabo grosso mais queda de

6m com cabo fino sob o consumo do instrumento C:

U = 0,015W/m x 9m x 1,0A + 0,069W/m x 6m x 0,5A = 0,34V

\UE = 21,95V - 0,34V = 21,61V.

UG = 21,61V: Idem ao equipamento E pois o trecho DF é desprezível. A Fonte

2 alimenta os instrumentos I e J.

UI = 23,86V: Queda de 1,0A (I+J) sobre 2m de cabo fino:

U = 0,069W/m x 2m x 1A = 0,14V \UI = 24,00V - 0,14V = 23,86V

UJ = 23,72V: Queda de 0,5A (J) sobre 4m de cabo fino:

U = 0,069W/m x 4m x 0,5A = 0,14V \UJ = 23,86V - 0,14V = 23,72V

Conclusão: observamos que as duas fontes assim posicionadas atendem

perfeitamente os requisitos, pois todos os equipamentos estão adequadamente

alimentados, e o que é melhor, todas as solenóides de saída serão alimentadas

dentro da faixa de 10% pois em todos os pontos a tensão é maior que 21,6V.

96

Page 82: PLC E rede DEVICENET

7.4 ALIMENTAÇÃO DA REDE

Segundo as especificações da rede DeviceNet a alimentação 24Vcc deve ser

estabilizada, estável e com proteções, sendo que a proteção de picos de surge

(certificação CE categoria 3 para pulsos de surge), transitórios gerados na rede

de corrente alternada que alimenta a fonte de alimentação possam passar para

a rede DeviceNet e causar a queima dos equipamentos.

3.4.1 - Fonte de Alimentação:

A fonte de alimentação para a rede DeviceNet deve fornecer uma tensão

contínua e estabilizada em 24 Vcc independentemente da corrente consumida.

Aconselhamos que a fonte utilizada para alimentar a rede DeviceNet e / ou os

módulos de saídas possuam proteção contra curto circuito, para que uma

sobrecorrente não possa colocar em risco o cabo da rede.

Caso a fonte de alimentação esteja posicionada longe do seu centro de carga,

pode-se elevar um pouco a tensão da rede, corrigindo a queda de tensão

excessiva que possa existir no final da linha. Para tanto deve-se verificar a

máxima tensão admissível por todos os equipamentos conectados na rede e as

cargas conectadas aos módulos que possuem saída e se utilizem da tensão da

rede para alimentação dos I/O’s.

FIGURA 7.10 Fonte de tensão.

7.4.2 DISTRIBUIDOR DE ALIMENTAÇÃO

A linha CA que serve as fontes de alimentação pode ter outros equipamentos,

inclusive de grande porte, tais como: transformadores, motores, inversores de

97

Page 83: PLC E rede DEVICENET

frequência, freios eletromagnéticos, chaves seccionadoras, etc; que em

operação normal podem produzir altos picos de tensão transitória inclusive com

alta energia, devido as altas correntes sobre as cargas de alta indutância.

Caso as fontes de alimentação utilizadas na rede DeviceNet não possuam

proteção adequada irão deixar que os pulsos de alta energia que chegam

através da linha Ca possam passar para a linha em CC e poderão danificar os

chips da interface CAN dos instrumentos. Aconselhamos utilizar fontes de

alimentação ou distribuidores de alimentação que possuam diodos especiais

que neutralizam os pulsos de alta energia.

FIGURA 7.11 Distribuidor de tensão

3.4.3 RESISTORES DE TERMINAÇÃO

Nos extremos da rede deve-se instalar um resistor de terminação, que possui o

objetivo de reduzir possíveis reflexões do sinal na rede, que causa distúrbios

na comunicação, com constantes e aleatórias paradas e eventualmente

interrupção total do seu funcionamento. O resistor de terminação deve ser de

121W, mas admite-se o valor comercial mais comum de 120W e sendo a

potência dissipada é mínima e um resistor de 1/4W estaria adequado.

FIGURA 7.12 Resistor utilizado na rede.

98

Page 84: PLC E rede DEVICENET

7.4.2 POSIÇÃO DO RESISTOR DE TERMINAÇÃO

Os resistores devem ser conectados entre os fios de comunicação ( BR branco

e AZ azul ), nos dois extremos da rede, nos pontos entre todos que possuem a

maior distância entre si, ou nas duas caixas de distribuição nos extremos da

rede. Uma maneira prática de se verificar se uma determinada rede possui os

dois resistores é medir a resistência entre os fios de comunicação azul e

branco, obtendo-se 60W, indicaria que os resistores estão presentes na rede,

mas não garante que eles estão na posição correta.

FIGURA 7.13 Posicionamento de resistor na rede.

A figura acima ilustra também a utilização dos distribuidores de alimentação

integrando as fontes externas e os resistores de terminação a rede.

7.5 INTEROPERABILIDADE

Uma grande vantagem da rede DeviceNet é a habilidade de se ligar/desligar os

equipamentos com a rede energizada sem a necessidade de desligar a sua

alimentação. Mas deve-se adotar medidas extras com relação a topologia e

estrutura de conexão, para que ao se substituir um equipamento não ocorra o

desligamento dos subsequentes.

99

Page 85: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.14 Equipamento não interfere na rede.

7.5.1 DISTRIBUIDOR DE REDE

Para efetuar trocas “a quente” com maior segurança, deve-se utilizar as caixas

de derivação, onde liga-se e desliga-se os equipamentos através de conectores

“plug-in” que minimizam a probabilidade de curtos entre os fios, que podem

interromper o funcionamento da rede e até danificar permanentemente vários

equipamentos. Deve-se prever a substituição de qualquer equipamento ativo

sem interromper o funcionamento da rede, portanto a adoção da topologia em

linha deve ser adotada com restrições.

FIGURA 7.15 Distribuidor de rede

100

Page 86: PLC E rede DEVICENET

7.5.2 LAYOUT COM DISTRIBUIDOR DE REDE

Já a opção com distribuidores permite a substituição de qualquer elemento

ativo sem interromper o funcionamento do restante da rede.

FIGURA 7.16 Distribuidor de rede fazendo as conexões com os instrumentos

7.6 ATERRAMENTO DA REDE

Um dos pontos mais importantes para o bom funcionamento da rede DeviceNet

é a blindagem dos cabos, que tem como função básica impedir que fios de

força possam gerar ruídos elétricos que interfiram no barramento de

comunicação.

NOTA: Aconselhamos que os cabo DeviceNet seja conduzido separadamente

dos cabos de potência, e não utilizem o mesmo bandejamento ou eletrodutos.

FIGURA 7.17 Correto aterramento da fonte.

101

Page 87: PLC E rede DEVICENET

7.6.1 MALHA DE ATERRAMENTO

Para que a blindagem possa cumprir sua missão é de extrema importância que

dreno seja aterrado somente em um único ponto.

7.6.2 ENTRADA DOS CABOS NOS EQUIPAMENTOS

O cabo DeviceNet possui uma blindagem externa em forma de malha, que

deve ser sempre cortada e isolada com fita isolante ou tubo plástico isolador

em todas as extremidades em que o cabo for cortado. Deve-se tomar este

cuidado na entrada de cabos de todos os equipamentos, principalmente em

invólucros metálicos, pois a malha externa do cabo não deve estar ligada a

nenhum ponto e nem encostar em superfícies aterradas.

FIGURA 7.18 Malha encostando na carcaça.

7.6.3 BORNE DE DRENO

Existe ainda um fio de dreno no cabo DeviceNet , que eletricamente está

interligado a malha externa do cabo, e tem como função básica permitir a

conexão da malha a bornes terminais. Inclusive todos os equipamentos

DeviceNet possuem um borne para conexão do fio de dreno, que internamente

não está conectado a nenhuma parte do circuito eletrônico, e normalmente

forma uma blindagem em volta do circuito através de pistas da placa de circuito

impresso

102

Page 88: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.19 No detalhe o fio dreno.

7.6.4 ISOLAÇÃO DO DRENO

Da mesma forma que a blindagem externa, aconselhamos isolar o fio de dreno

em todas as suas extremidades com tubos plásticos isoladores, a fim de evitar

seu contato com partes metálicas aterradas nos instrumentos.

Todos estes cuidados na instalação devem ser tomados para evitar que a

malha ou o fio de dreno sejam aterrados no campo.

FIGURA 7.20 Correto posicionamento dos cabos de entrada.

7.6.5 VERIFICAÇÃO DA ISOLAÇÃO DA BLINDAGEM

Ao final da instalação deve-se conferir a isolação da malha e dreno em relação

ao terra (> 1MW)

.

103

Page 89: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.21 Teste de isolação.

7.6.6 ATERRAMENTO DA BLINDAGEM

Após este teste o fio dreno deve ser interligado ao negativo “V-” da rede no

borne “-” da fonte de alimentação que energizara a rede. Então ambos “V-” e “-”

devem ser ligados ao sistema de aterramento de instrumentação da planta em

uma haste independente do aterramento elétrico, mas diferentes hastes podem

ser interconectadas por barramento de equalização de potencial.

FIGURA 7.22 Sempre que possível utilizar o aterramento de instrumentos

7.6.7 BLINDAGEM COM MÚLTIPLAS FONTES

Quando a rede DeviceNet utiliza duas ou mais fontes, somente uma delas deve

estar com o negativo aterrado em uma haste junto com o fio de dreno da rede.

104

Page 90: PLC E rede DEVICENET

FIGURA 7.23 Interromper o positivo da fonte.

Observe que neste caso as fontes de alimentação não devem ser ligadas em

paralelo, interrompa o positivo, para que não exista duas fontes em um trecho .

CUIDADO! Repetimos: é de extrema importância que a malha de aterramento

esteja aterrada somente em um único ponto junto a fonte de alimentação da

rede. Aconselhamos que toda vez que houver manobras no cabo da rede ou

manutenção nos instrumentos, se desligue a conexão do dreno com o negativo

da fonte para verificar se a isolação do fio dreno, não está aterrado em

qualquer outro ponto da rede, pois as manobras dos cabos muitas vezes

podem romper a isolação do cabo conectando a malha a eletrodutos ou calhas

aterradas.

7.6.8 BLINDAGEM INSTRUMENTOS CAMPO

A extremidade do cabo dos transmissores que chegam aos módulo DeviceNet

deve ser aterradas em um borne de “Malha”. O mesmo cuidado com relação a

malha dos transmissores deve ser adotado e jamais devem ser aterradas junto

ao instrumento no campo, e aconselhamos isolar a malha com fita isolante na

caixa de bornes do transmissor.

FIGURA 7.24 Ligação interna no instrumento.

105

Page 91: PLC E rede DEVICENET

8.MANUTENÇÃO

A manutenção de uma rede DeviceNet pode ser muito simples ou

extremamente complexa e confusa, dependendo de como a rede foi montada.

Uma rede com pré-projeto, analisando: topologia, comprimento dos cabos,

cálculo de queda de tensão, cálculo de correntes admissíveis, e análise da

banda utilizada; determinam estabilidade e funcionabilidade da rede.

Caso as premissas anteriores não forem observadas, podem ocorrer

problemas de instabilidade com a rede com interrupção de funcionamento

aleatoriamente, ou até mesmo nunca entrarem em operação. As redes bem

projetas dificilmente apresentam problemas e são muito estáveis e confiáveis.

Mas para o caso de redes onde não foram tomados os cuidados necessários

existem softwares e equipamentos de analise para as redes DeviceNet e

fornecem importantes dicas para solução de problemas, onde destacamos:

• número de erros por segundo da rede como um todo e de cada endereço,

• números de erros acumulados,

• Percentagem de utilização da banda de comunicação disponível,

• tensão entre negativo e dreno,

• tensões entre as linhas de comunicação e a alimentação.

O número de erros acumulados por endereço dá uma importante pista de onde

pode estar o problema, mas nem sempre é verdade, pois redes com problemas

de aterramento podem causar falha de comunicação com algum equipamento

que está funcionando perfeitamente.

8.1 ENDEREÇAMENTO

O endereçamento dos equipamentos pode ser feito por hardware ou software,

sendo que o endereço default para os equipamentos novos é 63.

8.1.1 ENDEREÇAMENTO VIA HARDWARE

O endereçamento via hardware normalmente utiliza duas chaves rotativas que

diretamente indicam o endereço do equipamento ou podem utilizar chaves

106

Page 92: PLC E rede DEVICENET

dipswitch que utiliza o endereçamento binário. No endereçamento binário os

bits significam:

Bit 0: Menos significativo 20 = 1, quanto ativo soma-se: +1

Bit 1: Representa 21 = 2, então soma-se: +2

Bit 2: Representa 22 = 4, então soma-se: +4

Bit 3: Representa 23 = 8, então soma-se: +8

Bit 4: Representa 24 = 16, então soma-se: +16

Bit 5: Representa 25 = 32, então soma-se: +32

Para se obter o endereço deve-se somar todos os bits ativos, exemplo:

21: Ativa-se os bits 0, 2 e 4, para somar: 1+ 4 +16 = 21

10: Ativa-se os bits 1 e 3, para somar: 2 + 8 = 10

8.1.1.1 CHAVE DIPSWITCH

A dipswitch de endereçamento requer seis chaves para gerar os 64 endereços

disponíveis para a rede DeviceNet, e mais duas para gerar as combinações da

taxa de velocidade de comunicação, normalmente utilizadas pelos

equipamentos, conforme ilustra a figura:

FIGURA 8.1 Configuração das dip switch

.

8.1.1.2 TABELA DE ENDEREÇOS

A tabela a seguir ilustra todas as combinações possíveis para os endereços

DeviceNet utilizando a chave dip.

107

Page 93: PLC E rede DEVICENET

TABELA 8.1 Configuração dos endereços

8.2 LED DE SINALIZAÇÃO

O led de sinalização de rede dos equipamentos, possuem o seu funcionamento

normalizado, sendo uma ferramenta importante para detecção de defeitos e

normalidade de funcionamento da rede

108

Page 94: PLC E rede DEVICENET

.

FIGURA 8.2 Localização dos led’s do distribuidor.

8.2.1 SIGNIFICADO LED DE REDE

A tabela a seguir apresenta o significado do led de rede dos equipamentos de

campo;

TABELA 8.2 Identificação pelos estados do led.

ALOCADO: significa que o equipamento está presente no scanlist e está

trocando dados com o scanner.

ALTERAÇÃO DE ENDEREÇO: quando o endereço for alterado com o

equipamento funcionando, o seu led de rede ficará verde e o novo endereço

somente será efetivado se o instrumento for realocado novamente, ou seja

deve-se desenergizar e energizar o equipamento novamente para que o novo

endereço seja reconhecido.

109

Page 95: PLC E rede DEVICENET

8.3 - DISPLAY DO SCANNER

O scanner do PLC possui um display e outra importante ferramenta para a

identificação de defeitos, e rapidamente fornece uma pista com o endereço e

um código de erro, que ajuda a solução de problemas. Em condição normal de

operação o scanner deve indicar 00 informando que a rede está em

funcionamento e todos os equipamentos configurados no scanlist estão

operando normalmente.

FIGURA 8.3 Indicação no scanner.

Caso algum problema seja detectado o scanner irá piscar primeiramente com o

endereço e em seguida com o código de erro. O Anexo II traz a lista completa

dos códigos de erros, mas abaixo informamos os principais erros encontrados

na prática:

110

Page 96: PLC E rede DEVICENET

TABELA 8.3 Erros comuns no scanner.

Caso mais de um equipamento esteja com defeito a mesma sequência será

repetida, iniciando com o endereço, código de erro, novo endereço, novo

código de erro; e assim sucessivamente para todos os equipamentos, e ao final

a lista é repetida ciclicamente.

Ex.: Caso o display do scanner esteja mostrando a seguinte seqüência:

78,05,78,09. Significa que os equipamentos dos endereços 05 e 09 não estão

sendo encontrados na rede (erro 78).

8.4 SUBSTITUIÇÃO DE EQUIPAMENTOS

Caso haja alguma dúvida com relação ao funcionamento correto de algum

equipamento ligado a rede, e deseja-se substituí-lo, proceda conforme:

Passo 1: retira-se o equipamento com suspeita da rede,

Passo 2: verifica-se no display do scanner se o código apresentado é o

endereço do equipamento retirado da rede seguido do código 78,

Passo 3: programa-se o endereço da peça antiga na nova,

111

Page 97: PLC E rede DEVICENET

Passo 4: insere-se a nova peça na rede e observe que o led verde fica

piscando inicialmente e depois ascende constantemente,

Passo 5: observe que o scanner não deve apresentar o código de erro 78 para

este endereço.

Cuidado: caso o endereço seja ajustado erroneamente e coincidir com o de

algum equipamento que esteja funcionando na rede, o led vermelho do último

equipamento colocado na rede começará a piscar e ao se reinicializar o

sistema, se este equipamento ainda estiver na rede, irá interromper o

funcionamento do outro equipamento também.

8.5 EQUIPAMENTO FALTANDO

O scanner DeviceNet indica a falta de equipamentos através do código de erro

78, seguido do endereço do equipamento que não foi encontrado na rede. Este

procedimento é comum durante o processo de partida ou durante a

substituição de algum equipamento.

FIGURA 8.4 Indicação no scanner.

112

Page 98: PLC E rede DEVICENET

CONCLUSÃO

 

O técnico hoje, não só trabalha realizando comandos elétricos e executando

algumas atividades pertinentes a profissão. Se o técnico não entende como

funciona uma rede de PLC, não consegue identificar um bit (endereçamento),

identificar possíveis problemas em uma rede (device net) ou mesmo em um

CLP, não terá muitas escolhas onde trabalhar. As empresas em geral estão

investindo muito na automatização do processo e exige que seus

colaboradores tenham no mínimo conhecimento básico sobre PLC e redes

industriais. Dentre as redes que estão sendo muito utilizadas na atualidade, a

Device net é uma das que oferecem melhor plataforma de trabalho.

 A rede Device net oferece aos usuários grandes benefícios, pois concilia todas

as características de uma rede industrial com baixo custo de instalação e

diagnóstico remoto, e tem a programação similar ao do PLC convencional,

nãotrazendo nenhuma dificuldade, além de oferecer uma gama muito grande

de fabricantes de equipamentos.

Nas indústrias é cada vez maior a tendência das mesmas seguirem essa lógica

de rede (device net), pois, o volume ocupado pelos cabos é menor, a

manutenção geralmente é facilitada, aquisição de dados (que no sistema antigo

era inviável) entre outros.

Outro ponto muito importante é observar a importância de termos um projeto

bem feito e principalmente uma instalação de acordo com os requisitos que

uma rede industrial necessita, sendo que observado estes pontos o usuário

não terá nenhum tipo de problema na utilização desta tecnologia.

113

Page 99: PLC E rede DEVICENET

BIBLIOGRAFIA

Manual do curso básico de CLP – SIEMENS

Manual do curso de CLP SLC 500 - ALLEN BRADLEY

Curso de redes industriais Device net - Sense Instrumentos

Filho; Constantino Seixas . UFMG Sistema de arquitetura de rede e

automação. Arquivo pdf

Ribeiro;Marco Antônio. Automação Industrial. 4ª edição. Bahia:Salvador

1999. 498p.

Coelho; Marcelo.Redes de comunicação industrial.CEFET/SP.São

Paulo;:São Paulo.2008.85p.

114

Page 100: PLC E rede DEVICENET

ANEXO I - TERMOS E DEFINIÇÕES

Trunk Line

Linha Tronco: Cabo entre os dois terminadores da rede que pode ser do tipo

cabo grosso, fino ou flat.

Drop Line

Derivação: Cabo tipo fino ou flat que conecta os equipamentos de campo aos

módulos derivadores.

Device

Equipamento: Equipamento de campo que possui um endereço na rede

DeviceNet.

Node

Nó: Endereço do equipamento de campo na rede DeviceNet.

Thick Cable

Cabo Grosso: Cabo para rede DeviceNet usado para linhas tronco, com

diâmetro externo de 12,2mm.

Thin Cable

Cabo Fino: Cabo para rede DeviceNet usado para linhas tronco e derivações,

com diâmetro externo de 6,9mm.

Flat Cable

Cabo Chato: Cabo utilizado somente para linhas tronco, com 5,3mm de altura.

Scanlist

Lista de Equipamentos: Lista de equipamentos ativos na rede DeviceNet,

disponíveis para mapeamento ou já mapeados.

Pont-to-Point

Ponto-a-Ponto: Tipo de mensagens entre equipamentos de rede Multi-Master

Multi-Mestre

Tipo de troca de mensagens entre equipamentos de rede

Producer-Consumer

Produto-Consumidor: Tipo de troca de mensagens entre equipamentos de rede

Polled Message

Mensagem Polled: Método de comunicação entre equipamentos de rede.

Strobed Message

Mensagem Strobed: Método de comunicação entre equipamentos de rede.

Cyclic Message

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Page 101: PLC E rede DEVICENET

Mensagem Cíclica: Método de comunicação entre equipamentos de rede.

Change of State Message

Mensagem de mudança de estado: Método de comunicação entre

equipamentos de rede

CAN (Controller Area Network)

CAN (Rede de Controle de Área): Protocolo de rede.

MAC

(Controle de acesso ao Meio) Metodologia protocolo CAN .

CRC

(Vistoria Cíclica Redundante) Checagem de erros protocolo CAN.

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Page 102: PLC E rede DEVICENET

ANEXO II - LISTA DE CÓDIGOS DE ERROS

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Page 103: PLC E rede DEVICENET

118

Page 104: PLC E rede DEVICENET

ANEXO III - CHECK LIST PARA START UP

Neste item faremos uma lista de check up para partida de sistemas que

utilizem Redes DeviceNet. Para tanto consideraremos que se tenha um projeto

da rede e que todos os cálculos necessários foram feitos.

A3-1 - Verificação de terminadores:

Com a rede desligada meça a resistência entre CANH (fio branco) e CANL (fio

azul) que deve ser aproximadamente 60W, valor das duas resistências de

terminação de 120W em paralelo. Note que este teste serve para verificar se o

numero de terminações está correto, porém não testa se a posição está

correta, para isto deve-se ter em mãos um projeto da rede onde se define os

pontos a serem colocados os terminadores. Este teste é muito útil, pois é muito

mais comum do que se pensa a instalação de um numero incorreto de

terminadores, o que causa funcionamento irregular da rede.

A3-2 - Aterramento:

Item importantíssimo em uma rede digital, para isto a ligação correta deve

seguir a seguinte regra: "A rede DeviceNet deve ser aterrada em um único

ponto, preferencialmente onde entra a alimentação da rede, e neste ponto deve

ser ligado o fio shield no negativo da fonte, caso haja mais de uma fonte, esta

ligação deve ser feita somente no ponto de aterramento". O ideal é que se

tenha um terra exclusivo para instrumentação, caso o mesmo não esteja

disponível utilize o terra comum. A figura a seguir ilustra uma ligação típica de

terra.

119

Page 105: PLC E rede DEVICENET

Como foi citado anteriormente, a rede DeviceNet deve ser aterrada somente

em um único ponto, e um teste a ser feito para verificação deste item é abrir o

aterramento e medir a resistência entre o fio preto (V-) e o fio nu (shield), que

deve ser da casa de Megaohms. Caso o resultado desta operação de zero

ohms, significa que existem outros pontos aterrados, neste caso verifique se os

fios de shield estão corretamente instalados com o tubo contrátil e a blindagem

do cabo também isolada.

Após feitos os testes acima, com um multimetro meça em vários pontos da

rede o diferencial de tensão entre shield e V-, com o positivo do multimetro no

shield e o negativo no V-, esta tensão deve ter os valores da tabela abaixo:

Caso exista algum ponto com valores que não estejam dentro deste intervalo,

alguns testes podem ser feitos, como segue:

• Verifique se o shield e V- estão conectados um no outro e a rede esteja

aterrada na fonte;

• Verifique se não há trechos do fio shield abertos e/ou em curto;

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Page 106: PLC E rede DEVICENET

Nota: Com a rede aterrada junto a fonte e conectada neste ponto ao V-, a

tensão de shield será sempre zero ou negativa com relação ao V- devido ao

offset causado pela queda de tensão no fio preto do V-.

A3-3 - Teste de Tensão:

Alguns equipamentos ligados a saídas de caixas de I/O não possuem o mesmo

range de tensão para funcionar comparado aos equipamentos DeviceNet,

portanto para verificar se o sistema foi bem dimensionado (Vide capitulo de

calculo da queda de tensão) um teste a ser feito é acionar TODAS as saídas -

caso com maior queda de tensão - e ir acionando saída por saída para verificar

se não há falhas no acionamento de cargas, caso haja falhas, estude a

mudança de local da fonte ou inclusão de uma nova fonte.

A3-4 - Conclusão:

Estes três pontos relatados acima são essenciais para o funcionamento da

rede, e são possíveis de se verificar sem a necessidade de instrumentos

específicos. Existem alguns instrumentos para checagem de redes DeviceNet

que são muito úteis, tanto para manutenções corretivas como para

manutenções preventivas, como exemplo o DeviceNet Alert, fabricado pela

SST, verifica os pontos:

Taxa erros: O equipamento verifica se esta havendo erros de comunicação,

mostrando taxa instantânea, taxa mínima, taxa máxima e acumulativo de erros,

e caso esteja ocorrendo erros indica em quais equipamentos estão os erros,

ajudando por onde começar a verificação. Neste item a verificação é geral, não

importando o ponto onde o equipamento esteja ligado;

Tráfico: Verifica e informa qual a porcentagem da banda está sendo utilizada.

Esta informação é também muito importante, pois se a banda utilizada for muito

alta, pode haver congestionamento de informações na rede, gerando atraso na

atualização dos dados na CPU do PLC, e esta informação também é geral, não

importando em qual ponto o instrumento esteja ligado, pois fornece a utilização

geral e também por equipamento, permitindo ao usuário verificar quais

instrumentos estão utilizando maior banda;

121

Page 107: PLC E rede DEVICENET

Tensão: A partir deste item são verificações locais, ou seja, o instrumento

mede o valor de tensão no ponto que o instrumento está ligado, dando

parâmetros como maior e menor valor de tensão, valor pico-a-pico instantâneo,

máximo e mínimo e status destes valores.

Tensão do shield: Também analisa se o valor de shield local está dentro dos

parâmetros aceitáveis, conforme mostrado no item 2 acima;

Tensão de modo comum: Como a rede DeviceNet trabalha com diferencial de

tensões, este item mostra o offset da tensão, que tem sua faixa de trabalho e

caso estiver fora dela pode gerar erros;

Diferencial de tensão recessivo e dominante: A rede DeviceNet é uma rede

digital, portanto trabalha com sinais de bit zero e um, e no protocolo CAN isto é

feito através do diferencial de tensão entre CANH e CANL (fios branco e azul),

e este parâmetro fornece informações de como está o valor destes diferenciais;

Tensões de CAN_H e CAN_L: Caso o parâmetro acima apresente distúrbios,

através destes parâmetros facilita a correção do problema mostrando se o erro

no diferencial está localizado em um dos fios de CANH ou CANL.

Pelo citado acima, podemos perceber a facilidade que se obtêm tendo uma

ferramenta desta em mãos para se trabalhar com este tipo de rede. Apesar dos

testes possíveis a serem feitos utilizando somente multímetros como os citados

acima ajudar bastante, a checagem total da rede se obtêm através do

instrumento, e quando o mesmo apresentar nenhuma irregularidade, pode-se

garantir a total estabilidade do sistema.

Anexo IV – Resolvendo problemas na DeviceNet:

Siga os procedimentos abaixo em caso de problemas com a rede DeviceNet,

principalmente quando se tratar de uma rede nova.

A4.1 - Problemas Relacionados ao Projeto da Rede:

A rede DeviceNet não irá funcionar adequadamente se as regras de projeto da

instalação não forem seguidas. Mesmo que inicialmente a rede tenha

funcionado, posteriormente poderão ocorrer anomalias de operação devido a

um projeto incorreto. Observe os itens:

• percorra a rede em campo tentando observar o layout atual,

• conte o número de nós (deve ser: <64 incluindo o scanner e o KFD),

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Page 108: PLC E rede DEVICENET

• meça o comprimento total do cabo principal da rede, para cabo grosso:

< 100m para 500Kbit/s, 250m para 250Kbit/s ou 156m para 125Kbit/s

• verifique se não existe nenhuma derivação com cabo fino maior que 6m,

• confira a soma de todas as derivações do cabo fino são menores que:

• 39m para 500Kbit/s, 78m para 250Kbit/s ou 500m para 125Kbit/s

• verifique se existe os dois resistores de terminação 120W montados nas

extremidades da rede: um no scanner e outro no derivador mais distante.

• verifique se a malha de aterramento está aterrada somente em um único

ponto da rede, de preferência junto ao scanner.

• o terminal negativo da rede fio preto também deve ser aterrado em um único

ponto junto com a malha da rede.

• confira a integridade do aterramento, remova a conexão da malha e do

negativo do terra e verifique a impedância em relação ao sistema de

aterramento que deve ser maior que 10MW.

• confira se a impedância da malha de terra para o negativo da fonte que deve

ser maior que 1MW.

• verifique se existe baixa impedância entre os fios de comunicação da rede

fios branco e azul para positivo vermelho e para o negativo preto.

• verifique também se a seção do cabo que liga a malha e o negativo da rede

(fio preto) ao sistema de aterramento, pois deve ser o menor comprimento

possível e com seção mínima adequada.

A4.2 - Problemas Relacionados a Fonte de Alimentação:

• verifique se houve projeto de distribuição de fontes de alimentação,

• confira se nos pontos mais distantes a tensão da rede DeviceNet (entre os

fios vermelho e preto) é maior que 20V,

• É importante lembrar que a queda de tensão ao longo da linha varia com o

aumento de carga, ou seja deve ser medir a queda de tensão com todos os

elementos de saída que consomem da rede ligados,

• observe que os equipamentos ligados a saídas digitais a transistor, que não

estão utilizando fonte de alimentação local (fonte externa), serão energizados

com praticamente a mesma tensão da rede DeviceNet,

123

Page 109: PLC E rede DEVICENET

• CUIDADO!: no caso deste módulo de saída receber 20V na rede DeviceNet,

muito provavelmente não acionaria um válvula solenóide low power

normalmente utilizada nos sistemas de rede, pois estas válvulas possuem

alimentação mínima de 24V -10% ou seja:21,6V,

• Verifique também a corrente máxima nos cabos que não deve passar de 8A

para o cabo grosso e 3A para o cabo fino.

A4.3 - Problemas Relacionados a Fiação e sua Conexões:

• verifique se as malhas de aterramento nas caixas de distribuição e nos

instrumentos de campo estão isoladas de qualquer contato com partes

aterradas e se estão cortadas rente a capa cinza do cabo DeviceNet e se estão

isoladas com fita isolante ou termo-contrátil,

• aconselhamos também a isolar o condutor de dreno com termo contrátil para

evitar seu aterramento indesejável e curto-circuitos com outras partes

energizadas,

• aconselhamos também a utilização de terminais pré-isolados (ponteira) nas

pontas dos fios a fim de evitar que algum dos capilares que compõem os fios

possam provocar um curto-circuito, para tanto aconselhamos utilizar as

ponteiras Phoenix:

• Cabo DeviceNet Grosso: vermelho, preto e dreno: ponteira preta, fios de

comunicação branco e azul: ponteira dupla branca.

• Cabo DeviceNet Fino: todos os fios ponteira branca.

• verifique se os parafusos dos conectores estão bem apertados puxando

levemente os fios,

• verifique se os prensa-cabos estão adequadamente apertados e se estão

dimensionados corretamente para o cabo utilizado, puxando levemente os fios

e observando se escorregam,

• sacuda os conectores procurando pôr problemas intermitentes,

• verifique se os cabos não estão forçando os conectores e tampas das caixas

e se entram no invólucro de forma que líquidos possam escorrer pôr eles e

penetrar nas conexões,

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Page 110: PLC E rede DEVICENET

• verifique se os cabos estão com uma separação mínima de alguns

centímetros e cabos de potências, principalmente de: motores, inversores de

frequência, reles, contatores e solenóides.

A4.4 - Problemas Verificados no Scanner DeviceNet:

· verifique se o scanner indica algum código de erro seguido do número do nó,

e em caso positivo acompanhe o problema seguindo as instruções do manual

do scanner,

• verifique o scan list e compare com os componentes efetivamente presente

na rede.

• caso o scanner não estiver comunicando-se com a rede (bus off) reinicialize a

alimentação 24Vcc da rede e o scanner.

A4.5 - Problemas nos Equipamentos de Campo DeviceNet (nós):

O led de rede (bicolor) dos equipamentos é o primeiro ponto a ser verificado e

pode informar as seguintes situações:

A4.5.1 - Led Verde Piscado:

Significa que o equipamento não está alocado (não presente no scan list) no

scanner DeviceNet.

• confira se o equipamento realmente não está listado no scan list,

• verifique se o scanner não está em bus off,

• verifique se não está ocorrendo time out.

A4.5.2 - Led Vermelho Aceso:

Significa que o equipamento não está conseguindo se comunicar com a

DeviceNet.

• verifique se ocorreu falta de alimentação em outros nós,

• verifique se os outros nós não estão desconectados,

• verifique se o baud rate do equipamento é o mesmo da rede toda,

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Page 111: PLC E rede DEVICENET

• verifique o scanner, se está em bus off, se estiver reset a rede e o scanner, se

o problema persistir, verifique:

· se o equipamento não está defeituoso,

· confirmar seu baud rate,

· se a topologia da rede está correta,

· problemas de conexão,

· scanner defeituoso,

· problemas de alimentação,

· problemas de aterramento,

· problemas de indução de ruídos elétricos

A4.5.3 - Led Vermelho Piscado:

Durante a energização da rede indica que dois nós estão com o mesmo

endereço, caso contrário verifique:

• verifique o baud rate do equipamento,

• se persistir substitua o equipamento,

• se o problema ainda persistir, substitua o distribuidor,

• verifique a topologia e pôr último verifique com o osciloscópio entre os fios da

alimentação vermelho e preto se existe ruídos elétricos.

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