Slides Redes Ind Eng Prova1

1 Sem. /2011 Redes Industriais

Redes Industriais


Redes Industriais

Prof. [email protected]: Terça-feira: 13:00 – 15:30

Permanência COELE:Terça: 15:50 – 16:30 / 20:20 – 21:10Quinta: 13:50 – 15:30


Ementa:

Redes de chão de fábrica. Estrutura de redes industriais. Características dos principais modelos de redes industriais. Protocolos de comunicação de redes industriais. Tipos de redes existentes. Redes industriais de sensores. Redes industriais de dispositivos. Redes industriais de instrumentação. Gerenciamento e manutenção de redes industriais.


Conteúdo• Histórico de redes industriais• - Histórico• - Aplicações Ethernet em automação industrial• - Protocolos Seriplex, Interbus-S, Interbus loop e CAN• - Protocolos Hart , Wirelles Hart e Modbus• - Tecnologia AS-i• - Aspectos de instalações AS-i• - Aspectos de Dimensionamento de rede AS-i• - Tecnologia DeviceNet• - Aspectos de instalações DeviceNet• - Aspectos de dimensionamento de rede DeviceNet


Conteúdo• Arquitetura PROFIBUS• - Tecnologia Profibus• - Níveis de comunicação (Profinet, PROFIBUS DP e PA)• - Meio físico, cabeamento e instalações PROFIBUS DP e PA• - Couplers, links, terminadores e repetidores• - Número de dispositivos e limites de troncos e ramos• - Fontes de alimentação e topologia de rede• - Níveis de sinais e medições de redes H1• - Aspectos de redundância em redes PROFIBUS• - Aspectos de segurança em redes e aplicações PROFIBUS• - Blocos funcionais PA• - Mestres classe 1 e 2• - Arquivos GSD• - Aspectos de dimensionamento de redes PROFIBUS


ConteúdoArquitetura Fundation Fieldbus• - Tecnologia FF• - Aspectos do protocolo FF• - Camada física: HSE e H1• - Serviços da camada de enlace• - Camada do usuário – blocos de funções• - Aspectos de comunicação OPC – Supervisão• - Meio físico, cabeamento e instalações FF• - Fontes de alimentação e topologias de rede• - Limitação de troncos, ramos e número de equipamentos H1• - Segurança intrínsica em aplicações FF• - Níveis de sinais e medições de redes H1• - Blocos funcionais• - Mecanismos de propagação de status e falha segura• - Aspectos de dimensionamento de redes FF


• Bibliografia• ALDABÓ, Ricardo. Sistemas de redes para controle e automação. Rio de

Janeiro: Book Express, c2000.• www.fieldbus.org• www.profibus.org.br• www.as-interface.net• www.iebmedia.com

• Fabricantes:

• www.smar.com.br• www.sense.com.br• www.encoderonline.com• www.softing.com• www.procentec.com• www.siemens.com

• Artigos e matérias técnicas durante o semestre.


Avaliação

2 Provas individuais – 60% da nota final.

Trabalhos individuais ou em grupo de até 3 alunos – 30% da nota final.

Exercícios ou atividades individuais ao final daaula para entrega na aula seguinte – 10% danota final.


Informações importantes

• Horário• Notebook• Celular• Material


Previsão de provas:

• 03/05 – Primeira prova• 28/06 – Segunda prova• 05/07 – Substitutiva

• Nota para aprovação: 6,0• Não há exame final!


• Perguntas?


Qual a finalidade de uma rede industrial?


Redes Industriais: Introdução• 1768 – James Watt – Máquina a vapor• 1878 – James Maxwell – Teoria / Controlador de Watt• 1930 – Harry Nyquist – Teorias em Controle Automático


Neste período alguns artefatos mecânicos, sobretudo munidos de sistemas hidráulicos e pneumáticos passaram a ser aplicados nas linhas de produção, reduzindo os esforços dos operadores e aumentando a precisão no controle dos processos e equipamentos.

Horas de Trabalho - Fábricas:

1780 - 80 horas por semana;

1820 - 67 horas por semana;

1860 - 53 horas por semana


Já no século XX, houve o início da produção em série, sobretudo das técnicas desenvolvidas e aplicadas por Henry Ford nos Estados Unidos;


Com a evolução do controle alguns processos passaram a ser realizados através de gigantescos e elaborados circuitos lógicos controlados por dispositivos eletromagnéticos, originando o que conhecemos como lógica de relés;

Os sistemas controlados por lógicas de relés trouxeram grande avanço na automação de processos produtivos dos automóveis

Entretanto havia alguns inconvenientes:


– O espaço ocupado era imenso;– A capacidade de trabalho com variáveis analógicas

era muito limitada;– Na ocorrência de um defeito, o diagnóstico era muito

demorado. O pessoal da manutenção poderia levar dias para encontrar uma bobina queimada ou um contato defeituoso dentro do circuito;

– Quando era necessário mudar o comportamento do sistema (devido à mudança no modelo de carro produzido, por exemplo) era necessário sucateartodo o processo e começar a fazer tudo do zero o que custava meses de trabalho;


• Painel de relés de controle de elevadores:


• A eletrônica e os processadores:– Com o advento da eletrônica e o aperfeiçoamento das

técnicas e sistemas de medição & controle durante a década de 50, a indústria começa a trabalhar com equipamentos de controle e comando numérico; com isso, o conceito de distribuição de salas de controle começa a ser difundido;

– Em 1947, Willian Shockley, John Barden e Walter Brattaindesenvolvem o transistor;


• A partir de 1961 surgem os primeiros computadores que começaram a ser utilizados na indústria dando origem aos primeiros robôs industriais;

• Os computadores podiam tomar decisões de controle de uma máquina como ligá-la, desligá-la, movimentá-la, sinalizar defeitos e até gerar relatórios operacionais;


• Dentro deste conceito, surgiram microcomputadores desenvolvidos especialmente para efetuar operações e controles lógicos sobre os equipamentos com possibilidade de reprogramação de suas funções;

• Este equipamento especial foi chamado de PLC (Programmable Logic Controller) ou em português, CLP Controlador Lógico Programável.


Processos Industriais – Controle Contínuo

• Uma planta pode ser imaginada como uma coleção de tanques em que os materiais são aquecidos, refrigerados e/ou reagidos, e também das tubulações em que esses materiais fluem.


Controle Automático de Processos


IMPORTANTE:As redes industriais são fundamentaispara processos contínuos ou em batelada, pois o processo produtivo é diferente daindustria de manufatura.


Uma Malha de controle é Composta por 8 módulos distintos:

1 – Elementos Primários;2 – Indicadores Analógicos, Digitais e Vídeo;3 – Transmissores, Transdutores, Conversores, Interfaces;4 – Linha de Transmissão;5 – Registradores, Memória;6 – Controladores;7 – Elementos Finais de Controle;8 – Sistema de Alarme e Segurança

Definições em Controle


Transmissores InteligentesTRANSMISSOR A 2 FIOS

- Alimentação (24 Vdc) e comunicação (4 a 20 mA) no mesmo par de fios.

TRANSMISSOR A 4 FIOS

- Alimentação e comunicação independentes.

Alimentação (110 vac)

Saída digital

Saída 4 a 20 mA


IMPORTANTE:Transmissores a 2 e 4 fios são maisantigos e mais caros.Seu princípio de funcionamento éanalógico e sofre interferênciaeletromagnética.


Controladores Analógicos – CD600 Smar


DCS TradicionalRede Local

DCS

CAMPODPT101 PT101 FCV101 DPT102 PT102 FCV102

4 - 20 mA

E/S


IMPORTANTE:

DSC: Sistema de controle digital distribuídoOs protocolos de E/S são proprietáriosCentraliza-se as informações dos controladores somente, ou seja, telemetria.


Segmentos de Mercado


Redes de Comunicação Digital

REDE DEREDE DE CAMPO CAMPO

REDE DEREDE DE CONTROLE CONTROLE

A outros níveisA outros níveis

REDE DEREDE DEGERENCIAMENTO GERENCIAMENTO

Rede de ControleRede de Controle

SupervisãoSupervisãoBanco deBanco de Dados Dados

Rede de PlantaRede de Planta

Rede deRede deCampoCampo


Rede em Fibra Ótica Redundante

Salas de Controle atuais


Conceitos em Redes Industriais

• A automação industrial vem há vários anos tentando substituir o velho padrão de corrente 4-20mA, por um sistema de comunicação serial (digital);

• 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;

• 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 à 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.


• 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 há distribuição total da inteligência nos elementos básicos tais como: sensores, chaves, sinaleiros, relés, etc;

• Pode-se ainda optar por módulos E/S inteligentes que concentram as informações de vários elementos básicos principalmente de E/S digitais reduzindo o tráfico na rede.


Tradicional:Cada dispositivo é conectado

individualmente ao controlador

Tendência:Dispositivos ligados em rede com o

controlador



• Requisitos de comunicação fabril: - Compartilhamento de recursos;- Gerenciamento da heterogeneidade;- Gerenciamento de diferentes tipos de diálogo;- Garantia de tempo de resposta médio ou máximo;- Confiabilidade dos equipamentos e da informação;- Conectividade e interoperabilidade;- Evolução (update/upgrade) e Flexibilidade.


• É necessário definir arquiteturas, topologias e protocolos apropriados para redes de comunicação industrial;

• Redes do tipo ponto-a-ponto: centralização das funções de comunicação;

• Redes de difusão: possibilidade de descentralização da comunicação;



• Idéia do final dos anos 70 e início 80: rede única para toda a fábrica;

• Idéia atual: não existe uma rede única que atende as necessidades de todas as atividades existentes em uma fábrica;

• Nas empresas modernas temos grande quantidade de computadores operando em diferentes setores;


• Operação do conjunto será mais eficiente se estes computadores forem interconectados, permitindo:

– Possibilidade de compartilhar recursos;– Possibilidade de troca de dados entre máquinas de

forma simples e confortável para o operador;– Vantagens gerais de sistemas distribuídos e

downsizing atendidos; • Redes são muito importantes para a realização

da filosofia CIM (Computer Integrated Manufacturing).


Os Níveis Hierárquicos de Integração FabrilAdministraçãoCorporativa

Planejamento(Factory)

Área(Shop)

Célula(Cell)

Subsistema(Subsystem)

Componente(Component) S A S A S A S A

EnterpriseNetwork

EthernetFieldbus,Profibus,DeviceNet

Sensorbus


Características da comunicação em CIM

Vida útil etamanho

médio dosdados

Tráfegomédio

Pacotes /seg.

Tempoocioso entre

transmissões

Númerode

estações /segmento

Administração Corporativa

Planejamento

Área

Célula

Unidade (subsistema)

Componente

Customédio

de umaestação

Hostilidadedo meio


Conceitos em Redes Industriais• Maioria das redes de comunicação existentes foram concebidas

para automação de escritórios;

• Ambiente industrial tem características e necessidades que tornam redes para automação de escritórios mal adaptadas:

- Ambiente hostil para operação dos equipamentos (perturbações eletromagnéticas, elevadas temperaturas, sujeira, áreas de segurança intrínseca, etc.);

- Troca de informações se dá entre equipamentos e, às vezes, entre um operador e o equipamento;

- Tempos de resposta críticos;

- Segurança dos dados crítica;

- Grande quantidade de equipamentos podem estar conectados à rede acarretando alto custo de interconexão (críticidade).


Características e Requisitos Básicosdas Redes Industriais

1 - Comportamento Temporal - Sistemas em Tempo Real;

2 – Confiabilidade;

3 - Requisitos do Meio Ambiente:- Meios de Transmissão;- Segurança Instrínsica

4 - Tipo de Mensagens e Volume de Informações;

5 – Conectividade / Interoperabilidade (Padronização).


1- Comportamento Temporal

• Aplicações Industriais freqüentemente requerem sistemas de controle e supervisão com características em Tempo-Real;

• Em aplicações em tempo real, é importante poder determinar o comportamento temporal do sistema de comunicação;

• Mensagens em STR podem ter restrições temporais:

– Periódicas: tem que ser enviadas em intervalos conhecidos e fixos de tempo. Ex.: mensagens ligadas a malhas de controle.

– Esporádicas: mensagens sem período fixo, mas que tem intervalo de tempo mínimo entre duas emissões consecutivas. Ex.: pedidos de status, pedidos de emissão de relatórios.

– Aperiódicas: tem que ser enviadas a qualquer momento, sem período nem previsão. Ex.: alarmes em caso de falhas.


Sistemas em Tempo-Real

• Um STR é um sistema computacional que deve reagir a estímulos (físicos ou lógicos), oriundos do ambiente dentro de intervalos de tempo impostos pelo próprio ambiente.;

• A correção não depende somente dos resultados lógicos obtidos, mas também do instante no qual são produzidos;

• A aplicação de modelos e padrões se fará necessária para a garantia do determinismo no controle de processos.

Sistema

a

Controlar

(Ambiente)

Sistema

de

Controle

SENSOR

ATUADOR

INTERFACE

estímulo

resposta


Arquitetura para Sistemas Tempo-Real


M1

DL = 10

End. 01

M2

DL = 15

End. 02

M3

DL = 50

End. 03

M4

DL = 25

End. 04

M5

DL = 5

End. 05

• Mensagens pendentes em cada estação devem ser entregues a seu destino antes de um prazo limite (deadline) associado;

• Problema de comunicação tempo real: como definir concessão do direitos de acesso ao meio de forma a garantir que todas as mensagens sejam entregues antes de seu deadline ?

A Problemática da Comunicação em Tempo-Real


• O protocolo MAC precisa garantir rápido acesso ao barramento para mensagens esporádicas de alta prioridade.

• O protocolo MAC deve atender mensagens periódicas com a maior eficiência possível, respeitando seus deadlines.

• O MAC deve ter comportamento determinista e, idealmente, permitir escalonamento ótimo global de mensagens.

• O LLC (Controle Lógico de Enlace) deve escalonar mensagens locais pendentes por deadline ou prioridade associada.

Comunicação em Tempo-Real


Camada de Aplicação

Controle Lógico de enlace (LLC)

Controle de Acesso ao Meio (MAC)

Camada Física

AP APSoftware

Aplicativo

Arquitetura do software de rede para Comunicação em Tempo Real


Classificação dos Protocolos MAC

• Alocação fixa: alocam o meio às estações por determinados intervalos de tempo, independentemente de haver ou não necessidade de acesso (ex.: TDMA = Time Division Multiple Access);

• Alocação aleatória: permitem acesso aleatório das estações ao meio (ex.: CSMA = Carrier Sense MultipleAccess). Em caso de envio simultâneo por mais de uma estação, ocorre uma colisão e as estações envolvidas tem que transmitir suas mensagens após a resolução do conflito resultante (protocolos de contenção);


Classificação dos Protocolos MAC• Alocação controlada: cada estação tem direito de

acesso apenas quando de posse de uma permissão, que é entregue às estações segundo alguma seqüência predefinida (ex.: Token-Passing, Master-Slaves);

• Alocação por reserva: para poder usar o meio, as estações tem que reservar banda com antecedência, enviando pedidos a uma estação controladora durante um intervalo de tempo pré-destinado e este fim (ex.: CRMA = Cyclic Reservation Multiple Access);

• Híbridos: consistem de 2 ou mais das categorias anteriores.


Classificação dos Protocolos MAC

• Classificação com relação ao comportamento temporal:

– protocolos deterministas: caracterizados pela possibilidade de definir um tempo limite para a entrega de uma dada mensagem (mesmo que somente em pior caso);

– protocolos não deterministas: tempo de entrega não determinável (aleatório ou probabilístico).


Protocolos MAC não deterministas

• CSMA 1-persistente, p-persistente e não persistente

- CSMA = Carrier Sense Multiple Access (Acesso Múltiplo por Detecção de portadora) : baseia-se no conceito de escuta do meio de transmissão para a seleção do direito de acesso a este;

- CSMA p-persistente: estação que quer enviar dados escuta meio. Se canal livre, envia quadro com probabilidade “p”. Senão, aguarda na escuta até que o meio esteja livre. Caso particular: p=1;

- CSMA não persistente: idem anterior, mas se canal ocupado, estação espera um período de tempo aleatório e escuta o canal novamente.


CSMA persistente e não persistente• CSMA 1-persistente: faz melhor uso da banda, mas tem

grande chance de gerar colisões• CSMA não persistente: faz pior uso da banda, mas tem

menor probabilidade de gerar colisões• CSMA p-persistente (p<1): compromisso entre as soluções

anteriores.

tempo

np

P-p

1-p


O protocolo CSMA/CD• CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection:

- Se mais de uma estação está pronta para emitir uma mensagem com o meio livre, gera-se uma colisão;

- A primeira estação que detectar a colisão interrompe a transmissão, reiniciando-a após um tempo aleatório => improvável ocorrência de nova colisão.

emissor

emissor receptor

emissor


O protocolo CSMA/CD• Métodos de acesso CSMA convencionais: tempo de

reação não pode ser exatamente determinado (não determinismo);

• Não se sabe de antemão:– se haverá colisões; – quantas colisões seguidas podem ocorrer; – o tempo (aleatório) de espera em caso de colisão.

• Tempo de espera é randomizado segundo algoritmo BEB (Binary Exponential Backoff).


Probabilidade de colisão

Tráfego x número estações

CSMA/CD


Protocolos MAC Deterministas

- Métodos de acesso deterministas: tem tempo de resposta limitado e determinável (ao menos pior caso).

- Podem ser classificados em:

- Métodos com comando centralizado (ex.: Mestre-Escravos, árbitro de barramento);

- Métodos com comando distribuído (ex.: Token-Passing, variantes deterministas do CSMA).


escravo escravo escravo escravo

Comando Centralizado: Mestre-escravos


receptor

emissorficha

Comando Distribuído: Token-bus


Estação

Interfacep/ anel

anel unidirecional

TAP

Token

Comando Distribuído: Token-Ring


Comando Distribuído: Forcing Headers

- Variante determinista de CSMA (CSMA/NBA = CSMA with Nondestructive Bitwise Arbitration);

- Estações enviam bit a bit um identificador da mensagem, que define prioridade da mesma;

- Cada mensagem tem que ter prioridade diferente das demais;

- Se todos os bits do identificador são 0, prioridade máxima;



- Camada física executa AND sobre cada bit enviado ao barramento (Collision Detection ativada ao enviar um 1 e desativada ao enviar um 0);

- Transmissão interrompida quando um 1 é enviado e ocorrer colisão (0 é lido);

- Se o identificador é transmitido até o fim sem colisão, o restante da mensagem é enviado.


100 dados

000 dados 001 dados 010 dados 011 dados

Frame a enviarNó 4

Nó 0 Nó 1 Nó 2 Nó 3

Header do frame




• Para evitar o monopólio do meio pelo nó gerador de mensagem de alta prioridade, espaços entre quadros são preenchidos por um campo de bits em 1 inserido no final de cada quadro;

• O barramento só é considerado livre para o mesmo nó enviar nova mensagem, após ter detectado que o espaço inter-framesnão foi interrompido por um bit em 0;

• A estação possuidora da mensagem de alta prioridade terá que esperar ao menos o envio de uma mensagem de prioridade menor para tomar o barramento para si novamente.


Comando Distribuído: Comprimento De Preâmbulo

• Variante determinista de CSMA/CD;

• A cada mensagem é associado um preâmbulo com comprimento diferente, que é transmitido com CD desativada;

• Após o término de envio do preâmbulo, o CD éreativado;

• Se há colisão, existe outra mensagem mais prioritária sendo enviada e a estação fica a espera de meio livre.


Frame a enviarNó 4

Nó 0 Nó 1 Nó 2 Nó 3

Preâmbulo do frame

Comando Distribuído: Comprimento De Preâmbulo


Mensagem do nó 4

Mensagem do nó 3

Mensagem do nó 2

Mensagem do nó 1

Mensagem do nó 0

Instantes de inicio de detecção de colisão em cada estação

Comando Distribuído: Comprimento de Preâmbulo


• Um dos requisitos de uma rede é a possibilidade de acesso múltiplo ao bus, ou seja, vários nós podem ler do bus ao mesmo tempo mas, para evitar colisões (dois ou mais nós a enviar ao mesmo tempo uma mensagem diferente, o que resultaria numa mensagem inválida), é preciso um mecanismo de prioridades;

• O mecanismo utilizado é o Carrier Sense MultipleAccess/Deterministic Collision Resolution (CSMA/DCR);

Comando Distribuído: CSMA/DCR



• Cada mensagem leva consigo um identificador, uma identidade que é atribuída pelo nó. Quando o bus estáem estado de espera (idle), vários nós podem iniciar as suas transmissões ao mesmo tempo;

• Cada nó lê do bus os bits enviados e compara seus valores. Caso o bit que o nó tenha tentado escrever seja recessivo (1), será lido do bus um bit recessivo, se e somente se, todos os nós que estão transmitindo naquele momento estiverem enviando um bit recessivo;



• Durante a transmissão do identificador da mensagem, o algoritmo CSMA/DCR decide de forma unívoca, não destrutiva e sem atrasos ou retransmissões quem transmite ou não a mensagem;

• No funcionamento do algoritmo CSMA/DCR em que n nós tentam escrever no bus, e assumindo que todos tentam enviar mensagens diferentes, n-1 nós vão desistir de transmitir a mensagem para que o nórestante possa transmitir a dele;



• Depois da transmissão da mensagem do nó que “ganhou” o bus, os outros nós tentam novamente transmitir as suas mensagens;

• Com a utilização do algoritmo CSMA/DCR, é possível estabelecer ordens de prioridade nas mensagens, porque estas têm identificadores programáveis;

• A figura a seguir mostra um exemplo de funcionamento do algoritmo CSMA/DCR;



• O caso descrito mostra três nós (1,k,n) que tentam enviar uma mensagem em certo momento;

• No bit 7, o nó 1 percebe que enviou um bit recessivo mas leu do bus um bit dominante e desiste de enviar a sua mensagem – fica em modo de escuta apenas;

• No bit 3, o nó n também entende que enviou um bit recessivo mas leu um bit dominante. Também este nódesiste de transmitir a mensagem. Desta forma, o nó k prevalece e transmite a sua mensagem.


2 - Confiabilidade• Em aplicações industriais, erro de 1 bit pode ter

conseqüências desastrosas;

• Para aumentar confiabilidade, enlace usa teste cíclico de redundância (CRC - Cyclic Redundancy Check) sobre quadros (técnica polinomial);

• Em sistemas que necessitem de uma operação contínua, pode ser utilizado um meio de transmissão e estações redundantes;

• Recomenda-se usar cabos blindados em ambientes com fortes campos magnéticos;

• Uso crescente de fibra óptica.


3 - Requisitos do Meio Ambiente• Perturbações eletromagnéticas requerem escolha adequada

do meio de transmissão;

– Fontes: acionamentos de motores elétricos de grande porte, fontes chaveadas, estações de solda, conversores estáticos, etc.

Par trançado (assíncrono)

Par trançado (síncrono)

Cabo coaxial

Fibra Ótica Custos

Sensibili-dade àpertur-

Taxade

transmissão

Distância

bações


Meios De Transmissão

• Cabo coaxial:

- Boas características elétricas.

- Requer resistências terminais.

- Conectores BNC fáceis de abrir.

• Par trançado:

- Usualmente usado com HUB/Switcher

- Atualmente solução mais usada para chão fábrica.

- UTP (Unshielded Twisted Pair) CAT-5 / STP (Shielded Twisted Pair).


Meios De Transmissão

• Fibra Óptica:

- Ótimo para rejeitar perturbações eletromagnéticas.

- Dificuldade de realizar topologia em barramento(bus): derivações ativas x passivas.

- Mais usado em topologias ponto a ponto: anel, estrela, árvore.

- Aplicações envolvendo HUB e Switch.


Áreas de Risco (Segurança Intrínsica)

• Sujeitas a incêndio, explosão;

• Presença de líquidos ou gases inflamáveis/explosivos;

• Não pode haver faiscamento;

• Freqüência de sinais elétricos limitada;

• Modelo de Entidade baseado em valores (cálculo) de Tensão, Corrente, Potência, Capacitância, Indutância e nas características e Resistência dos Cabos;



• Modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept): desenvolvido na Alemanha pelo PTB (PhysikalischTechnische Bundesanstalt);

• Reconhecido mundialmente como modelo básico para operação de redes em áreas de risco de explosão ou incêndio.



• Princípios de transmissão segundo modelo FISCO:– Cada segmento possui uma única fonte de alimentação;– Não se alimenta o barramento enquanto uma estação está

enviando;– Cada dispositivo de campo consome uma corrente constante

de pelo menos 10 mA e que alimenta o dispositivo; – Os dispositivos de campo funcionam como uma carga

passiva de corrente;– Existe uma terminação passiva em ambos os extremos da

rede;– Topologias permitidas: linear, em árvore e em estrela.



• Norma IEC 1158-2 para camada física: – Transmissão de dados: digital, bit - síncrona, Manchester; – Taxa de transmissão: 31,25 kbit/s, modo voltagem;– Cabo: STP com 2 fios; – Alimentação remota: opcional, via linhas de dados;– Classes de proteção contra explosão: Intrinsically safe

(EEx ia/ib) e encapsulation (EEx d/m/p/q);– Topologias: linha e árvore ou uma combinação; – Numero de estações: até 32 estações por segmento,

máximo de 126 com 4 repetidores.


Tipo de Mensagens e Volume de Informações• Níveis hierárquicos superiores:

- mensagens grandes (KByte); - podem ter tempos de transmissão longos (seg. até min.); - longos intervalos entre transmissões.

• Aplicações mais próximas ao processo: mensagens curtas:- ligar ou desligar uma unidade = 1 bit ;- fazer leitura de um sensor / medidor = 8 Bytes ;- alterar o estado de um atuador = 8 Bytes ;- verificar o estado de uma chave ou relê = 1 bit .

• Requisitos: taxa de transmissão de dados não muito elevada; taxa de ocupação do barramento elevada (grande número de pequenos pacotes a serem transmitidos); tempo de entrega conhecido.


Conectividade / Interoperabilidade(Padronização)

• Verifica-se a necessidade de uma especificação de redes locais para aplicações industriais diferente daquela adotada em automação de escritório;

• Já existem diversas redes proprietárias para ambiente fabril, mas não permitem a interligação de equipamentos de outros fabricantes;

• Maior entrave à conectividade e interoperabilidade: não padronização das interfaces e protocolos de comunicação;

• Grandes esforços tem sido despendidos para solucionar estes problemas (padronização de projetos).


Redes Industriais

Aula 2


Protocolos Industriais

• Durante a década de 50 foram introduzidos os conceitos de transmissão de dados ou informações representadas por sinais analógicos de 4-20mA que passaram a emular os sinais 3-15psi em uso;

• Nos anos 80 surgiu a transmissão digital de dados, e o uso de microprocessadores implementando os chamados protocolos de comunicação de redes;


Protocolos Industriais• Atualmente, devido a seu grande avanço tecnológico, as redes

de automação são largamente utilizadas, apresentando vantagens em relação a sistema convencionais de cabeamento: diminuição da afiação, facilidade na manutenção, flexibilidade na configuração da rede e, principalmente, diagnóstico dos dispositivos;

• Alem disso, por usarem protocolos de comunicação digitais padronizados, essas redes possibilitam a integração de equipamentos de vários fabricantes distintos. Tais sistemas dizem-se abertos, e são uma tendência em todas as áreas da tecnologia devido a sua flexibilidade e capacidade de expansão;


Categorias dos Protocolos de Campo

• Nível Baixo: conecta equipamentos simples e pequenos diretamente à rede;

• Os equipamentos deste tipo de rede necessitam de comunicação rápida em níveis discretos e são tipicamente sensores e atuadores de baixo custo;

• Estas redes não almejam cobrir grandes distâncias, sendo sua principal preocupação manter os custos de conexão tão baixos quanto for possível;

• Exemplos típicos de rede sensorbus incluem Seriplex, AS-i e INTERBUS Loop.


Categorias dos Protocolos de Campo

• Nível Médio: Pode cobrir distâncias de até 500 m;• Os equipamentos conectados a esta rede terão mais pontos

discretos, alguns dados analógicos ou uma mistura de ambos;

• Além disso, algumas destas redes permitem a transferência de seis blocos em uma menor prioridade comparados aos dados no formato de bytes;

• Esta rede tem os mesmos requisitos de transferência rápida de dados da rede de sensorbus, mas consegue gerenciar mais equipamentos e dados;

• Alguns exemplos de redes deste tipo são CAN, DeviceNet, PROFIBUS-DP, LONWorks, Modbus e INTERBUS-S.


Categorias dos Protocolos de Campo• Nível Alto: dados no formato de pacotes de mensagens, a

rede se interliga aos equipamentos de I/O mais inteligentes e pode cobrir distâncias maiores;

• Os equipamentos acoplados à rede possuem inteligência para desempenhar funções específicas de controle tais como loops PID, controle de fluxo de informações e processos;

• Os tempos de transferência podem ser longos, mas a rede deve ser capaz de comunicar-se por vários tipos de dados (discreto, analógico, parâmetros, programas e informações do usuário);

• Exemplos: 4-20mA/HART, Wireless HART, Foundation Fieldbus e PROFIBUS-PA.


Sensorbus• Seriplex• AS-i• INTERBUS Loop

Devicebus• CAN• DeviceNet• PROFIBUS-DP• LONWorks• Modbus• Interbus-S

Fieldbus• 4-20mA/HART• Wireless HART• Foundation Fieldbus• PROFIBUS-PA

Quantidadede

Dados

Tipos de Controle

ControleProcessos

ControleLógico

Menorbit

Médiobyte

Maiorbloco

Equipamentos Simples Equipamentos Complexos

ControleProcessos

Com Diagnóstico


E o Ethernet ???


Protocolo Ethernet Industrial

• A Ethernet é a tecnologia de rede local (LAN) mais utilizada no mundo em aplicações de rede de comunicação comercial. Ela está presente nos mais variados segmentos (automação bancária, controle de processos, aplicações científicas, entre outras);

• Sua versão industrial é largamente aplicada no gerenciamento de processos de fábrica. Nos últimos anos é grande o interesse da indústria pela rede Ethernet como uma real alternativa no chão de fábrica e no controle de processos.



• A rede Ethernet é uma especificação de cabos, conectores e níveis de sinais criados originalmente pela empresa XEROX, no final de 1970. Em 1985 foi incrementada, passando a ser utilizada até hoje;

• A technologia Ethernet (padrão IEEE 802.3 utiliza a camada Física (1) e Enlace (2) do modelo OSI, conforme a figura ao lado;

Níveis não definidos

TCP/IP

IP

Ethernet1

3

5

4

6

7

2



• As velocidades da rede evoluíram de 10 Mbps para 100 Mbps, e deverão alcançar em breve a taxa de 1 Gbps de acordo ao IEEE802.3z ou Gigabit Ethernet;

• Devido às dificuldades apresentadas no tratamento de colisões (determinismo), esta rede é indicada para pacotes de informação de gerenciamento, deixando o nível de células para outros protocolos (FF, Profibus, DeviceNet, etc);



• A Ethernet Industrial difere da Corporativa em alguns aspectos:– Não definição das camadas mais altas;– Formato de frame diferenciado:

• TPID – tag protocol identifier;• TCI – tag control information;• CFI – canonical format indication

Preâmbulo(7 Bytes)

SFD(1 Bytes)

MAC Dest(6 Bytes)

MAC Orig(6 Bytes)

TAG(4 Bytes)

Dados / PAD(46 a 1500 Bytes)

FCS(4 Bytes)

COMP/TIPO(2 Bytes)

TPID TCITag Protocol ID

16 bitsPrior. do Usuário

3 bitsCFI1 bit

VLAN ID12 bits



– Temperatura de funcionamento, conectores, tipos de cabos, encapsulamento e tensão de alimentação, conforme tabela abaixo:

Itens Produtos para Ethernet Comercial

Produtos para Ethernet Industrial

Temp. Operação 5C a 40C 0C a 60CPlaca multi layer e imunidade a ruído

Não Sim

Conectores RJ-45 DB9, RJ45 e Fibra ÓticaRedundância Não Sim

Encapsul. Ind. Não SimAlimentação 110 Vac 24 Vdc

Compat. até 10 anos Não Sim



• A Ethernet possui importantes característcas que são significativas para várias aplicações:– Rápido startup graças a simplicidade de conexão;– Alto grau de flexibilidade, expansão e performance, já

(tecnologia de Switches);– Integração em diferentes aplicações, desde a área de

escritórios, até a produção;– Comunicação integrada de toda a planta, já que pode

ser conectada a uma WAN (Wide Area Network), tais como ISDN (Integrated Services Digital Network –telefonia) e Internet.


Serviços TCP/IP Disponíveis

• Entre os serviços disponíveis ao TCP/IP, destacam-se:

– HTTP (Hypertext Transport Protocol): trata-se de um grupo de regras que controla a troca de arquivos na internet. Em automação este serviço funciona nos dispositivos com servidores WEB que permite a manutenção e o diagnostico dos produtos alocados na rede através de um navegador padrão;


Serviços TCP/IP Disponíveis– DHCP ("Dynamic Host Configuration Protocol" ou

"protocolo de configuração dinâmica de endereços de rede") permite que todos os micros da rede recebam suas configurações de rede automaticamente a partir de um servidor central, sem que você preciseficar configurando os endereços manualmente em cada um;

– SNMP (Simple Network Management Protocol): todos os equipamentos com esse serviço podem ser monitorados por um software-padrão, permitindo seu diagnostico e analise de desempenho;



• Virtual LAN: Permite suporte de segurança e isolação por segmentação virtual dos dados do chão de fábrica que são enviados de outros componentes e usuários;

• Fast Spanning Tree: Este protocolo permite uma rápida convergência da rede. Se ocorrer um defeito em algum nó da rede, o link redundante alternativo assumiráautomaticamente a comunicação. Assim, as redes são comutadas de forma muito veloz e os nós se tornam disponíveis em menos de um segundo.



– OPC (OLE for Process Control): é uma especificação técnica não proprietária que define um conjunto de interfaces padrão baseadas na tecnologia OLE/DCOM da Microsoft;

– O OPC cria um ambiente ininterrupto entre as aplicações de automação e controle, bem como sistemas e componentes de campo e aplicações do nível administrativo.


Vantagens do Ethernet• Enorme popularidade da tecnologia;

• Baixo custo de implementação, treinamento e manutenção;

• Alta velocidade e alta performance;

• Atualização tecnológica constante;

• Facilidade de interconectividade e acesso remoto;

• Capacidade de alavancar tecnologia comercialmente barata;


Vantagens do Ethernet• Os principais fabricantes de CLP ou SCD suportam sistemas

de fieldbus específicos, mas todos suportam Ethernet;

• Capacidade de transportar elevado fluxo de informações entre o processo industrial e a corporação;

• Elevado número de pessoal técnico qualificado;

• Habilidade de prover diagnóstico e atuação remotamente;

• Aplicação como “BACKBONE” das arquiteruras de controle digital em aplicação;


Desvantagens para o padrão de campo:

• Ausência de interoperabilidade pela falta da camada de aplicação (por si só, apresenta definições apenas para as camadas 1 e 2 do modelo ISO);

• Falta de determinismo e tempo de resposta insuficiente para algumas aplicações industriais;

• Dificuldades de sincronismo no nível de ms;

• Falta de solução para segurança intrínseca.



• Com objetivo de resolver o desempenho das redes Ethernet Industrial é preciso combinar a solução de uso correto dos serviços e pacotes de dimensionamento e projeto físico das redes;

• A configuração de um sistema deve levar em consideração:– Para baixar a probabilidade de atrasos, o tráfego

deve ser mantido significativamente inferior aos limites teóricos, evitando as possíveis colisões;



– Redes Ethernet mais rápidas não eliminam as colisões, mas podem aumentar a probabilidade de entrega dos pacotes num instante predeterminado e quando acontece a colisão, esta afeta diretamente a largura de banda;

– Para atenuar os problemas relacionados ao determinismo pode-se empregar recursos de segmentação de rede, através de Domínios (grupo de computadores e componentes de rede que possuem um nome associado) e Workgroups (grupo de computadores que regularmente dividem os mesmos recursos de uma rede), conectados via switches e roteadores.



• Outros problemas associados:– Geração de Runts – pacotes de dados muito

pequenos, que violam as regras da Ethernet, originados na rede;

– Broadcast Storm – difusão de grande quantidade de pacotes do tipo broadcast em um curto espaço de tempo, que podem ser melhorados em sua maioria pelo seccionamento da rede em grupos menores.


Barramento de Campo SERIPLEX

• Difundido pela Schneider Electric durante os anos 90;

• Cerca de 2.500 instalações e 1 milhão de nós instalados;

• Aplicado em configurações:– Mestre - Escravo a 4 fios;– Ponto a ponto (sem mestre);– Distâncias de 1650m (5000 pés);– Tempo de varredura menores que 1 ms;– Endereços definidos pelo mestre ou por programação;– 32 funções lógicas embutidas;


Aplicações SERIPLEX

• Apoio a módulos Mestres de Barramento:− (PLCs, Acopladores e Gateways);

• Botoeiras, Partida de Motores, Banco de Indicações;

• Módulos de Interface para acionamento rápido;

• Indutores de Proximidade, Detectores Fotoelétricos;



• Topologia:– Estrela, árvore, anel ou barramento;– Distâncias de até 1500m;– Até 510 dispositivos;

• Comunicação e alimentação (24V) em um mesmo cabo com 4 fios;

• Comunicação direta com PLC ou Gateway ou sem mestre.



• O Barramento Seriplex é um concorrente direto do AS-ie Interbus-Loop com possibilidade de manipular maiores quantidades de dados (até 64 bits por elemento);

• Na configuração mestre-escravo há um controlador na rede único capaz de determinar mudanças nas saídas dos dispositivos da rede;

• Na configuração ponto a ponto os nós enviam as suas informações a todos os outros elementos da rede;



• Cada dispositivo em uma rede Seriplex contém um CHIP Seriplex onde é configurado um endereço de 3 dígitos entre 001 e 255 usando um terminal portátil de configuração hand-held;

• O dispositivo é conectado ao cabo blindado com 4 condutores. O cabo fornece alimentação CC ao dispositivo e também fornece uma linha de clock(sincronização).



• Um CLP é geralmente usado e contém o módulo de sincronização assim como a fonte de alimentação CC, contudo estas funções são disponíveis independentemente de um CLP;


Protocolo INTERBUS - S

• O Interbus-S foi desenvolvido na Alemanha pela empresa Phoenix Contact em 1987;

• O Interbus-S foi concebido para integração de sensores e atuadores a um elemento de tomada de decisão (CLP, CNC, etc.), envolvendo controle determinístico e velocidade otimizada;

• O INTERBUS é utilizado em mais de 10 milhões de nós instalados e possui mais de 600 fabricantes em todo o mundo;



• O elemento de tomada de decisão (PLC) opera como estação mestre;

• Sensores e atuadores formam as estações escravas que executam operações de entrada/saída;

• Interbus-S adotou a comunicação EIA-485 e topologia em anel;

• O mestre monta um quadro único contendo campos reservados para cada um dos escravos;


Protocolo INTERBUS - S• O mestre preenche o campo reservado àquele escravo

com os dados de processo ou parâmetros a enviar;

• O quadro então é enviado ao primeiro escravo no anel;

• O primeiro escravo reconhece no quadro o início de sua janela de dados e verifica o conteúdo somente do campo reservado a ele;

• O escravo lê a informação contida no seu campo reservado e substitui o conteúdo do campo pelos dados de resposta;



• Em seguida, o primeiro escravo envia o quadro completo para o próximo escravo no anel;

• O processo se repete até que o quadro tenha percorrido todos os escravos do anel e retornado ao mestre;

• Este processo também é conhecido como shift register;

• O tempo que o quadro somado leva para percorrer o anel (ciclo de varredura), depende do número de escravos e é determinista;



• Analogia pode ser feita com um trem (quadro somado) que pára em diversas estações (escravos), deixando alguns passageiros e pegando outros.



• O número máximo de entradas e saídas suportadas pelo Interbus-S é de 4096, que podem ser varridas em 7.2 ms;

• As distância entre estações consecutivas no anel podem chegar a 400 metros, expansíveis até 13km com acopladores e sem repetidores;

• Número máximo de 256 estações por barramentoremoto e 512 no total, conforme diagrama anexo;



• As informações que o mestre envia para os escravos podem ser:– Dados de processo: comandos a executar ou valores

a colocar em uma saída (sujeitos à restrições de tempo real);

– Parâmetros de configuração do escravo (sem restrições de tempo) enviados em time slotsreservados no quadro somado.


Protocolo INTERBUS - S• A camada de Aplicação define serviços PMS (Peripherals

Message Services), que incluem:– gerenciamento de conexões;– identificação e verificação de status;– gerenciamento de objetos;– acesso a variáveis (read, write, update, etc.);– gerenciamento de programas (dowload, upload, start,

stop, resume, etc.);

• Organizações de empresas (DRIVECOM e ENCON) ocupadas em definir padrões de utilização e configuração para INTERBUS-S;



• O protoco INTERBUS é baseado no modelo OSI porrazões de eficiência, utilizando as camadas de aplicação1, 2, e 7. Certas funções das camadas de 3 a 6, foramtambém incluídas na camada de aplicação 7.


Configuração Rede INTERBUS-S• O dado de processo é transmitido de forma acíclica em

tempo real, enquanto dados de parametrização são atualizados de forma acíclica em volumes maiores de dados como ou quando necessário.


Aplicações INTERBUS-S• Seu campo tradicional de aplicação é a indústria automotiva

indústria, mas o INTERBUS está cada vez mais sendo usado como uma solução de automação de outros processos como:

– Transporte de Materiais via esteira;

– Indústria de papel e impressão;– Alimentícia & Bebidas;

– Automação predial, Sistemas da segurança

– Indústria de transformação da madeira;– Montagem Robótica, Sistemas de aquecimento, ventilação

e ar condicionado;

– Iluminação de rua e controles públicos, etc.


Aplicações INTERBUS-S

• Para aplicações em condições ambientais críticas ou ambientes que estão sujeitos a interferência eletromagnética, o cabo serial INTERBUS pode ser substituído por fibrasópticas;

• Dependendo dos requisitos, os usuários podem utilizar aplicações envolvendo cabo de cobre ou transmissão via fibra óptica, sem ter de fazer quaisquer mudanças na topologia da rede ou sistema de estrutura;

•Ambos os meios de transmissão podem ser combinados, conforme desejado na rede e sem restrições;



• Distribuição de Potência…



• Controle de Moagem...



• Mudança de Processo Alternativo em Centro de Usinagem...


Protocolo INTERBUS Loop• Em 1995 houve o desenvolvimento de INTERBUS Loop,

também conhecido como o loop de sensor – barramentode instalação local), como extensão lógica do INTERBUS para a conexão direta de sensores e atuadores, através de cabo a dois fios;

• A tecnologia, INTERBUS Loop (loop sensor, IP 65), oferece uma método físico de transmissão onde os dispositivos individualmente serão conectados através de um cabo a 2 fios sem blindagem em forma de anel e onde a alimentação de 24 V para até 32 dispositivos também éfornecida através do cabo.


Protocolo INTERBUS Loop


Protocolo INTERBUS Loop• Os dados são transmitidos como sinais de corrente, que

têm um maior nível de imunidade a interferências do que os sinais de tensão normalmente utilizados;

• Os dados a serem transmitidos são modulados utilizando o código Manchester na tensão de alimentação de 24 V;

• As características físicas do barramento são convertidas por um módulo terminal adequado, que pode ser conectado ao anel INTERBUS em qualquer ponto do segmento remoto.


Protocolo INTERBUS Loop


Protocolo CAN - Control Area Network• Rede CAN (Controller Area Network) desenvolvida pela BOSCH em

1984 com colaboração da Intel para integrar elementos inteligentes em veículos autônomos (eletrônica embarcada);

• O CAN veio a ser posteriormente desenvolvido para a aquisição de dados de sensores discretos;

• Automóvel pode possuir mais de 200 microprocessadores:

- Carburação eletrônica;

- Frenagem anti-bloqueante (ABS);

- Controle e supervisão da temperatura do óleo e do radiador, pressão de óleo de freio, etc;

- Ajuste automático de espelhos retrovisores, banco do motorista, etc.


Protocolo CAN - Control Area Network

• Em 1987 lançado chip 82526 (INTEL);• A partir de 1991 outros fabricantes licenciados:

– Phillips/Signetics (chips 82C200, 87C592, 82CE598 e 82C150).

– Motorola (chip 68HC05).– NEC (chip 72005).– Siemens, Thompson, National, Hitachi.

• Cia CAN in Automation: entidade constituída de usuários e fabricantes de produtos para automação industrial baseados no protocolo. Até 1993, a Cia já tinha 64 associados fora da industria automobilística.

• CAN vendeu mais de 5 milhões de chips só em 1995.


Protocolo CAN - Control Area Network• Camada física (padrão ISO/DIS 11898):

Topologia: barramento ou estrela; Taxa de transmissão: 125 Kbps até 1 Mbps;Comprimento máximo do barramento 40m com taxa

de 1 Mbps e até 1Km com taxa de 125 Kbps;Número máximo de nós: 64 dispositivos;

• A comunicação entre os dispositivos do barramento érealizada em modo “Multi-Cast”, que consiste em identificar a mensagem enviada para o barramento com um identificador único de rede (os dispositivos não têm identificadores próprios);



• Os outros dispositivos que estão à escuta, ao receberem a mensagem, verificam se a mensagem deve ser processada ou não através de um teste de aceitabilidade;

• O identificador (IDENTIFIER) é também responsável pela definição da prioridade da mensagem, ou seja, quanto menor for o seu valor numérico, maior será a prioridade da mensagem no barramento. O método utilizado para transmissão de mensagens é o CSMA/CD.



• Subcamada MAC: Método de acesso ao meio (Forcing Headers) com

prioridades para mensagens;

• Subcamada LLC: Comprimento máximo dos quadros de dados: 8

Bytes; Controle de erro por CRC de 16 bits.

• Camadas 3 até 6 do modelo OSI foram suprimidas.



• CSMA/NBA - Carrier Sense Multiple access with Non-destructive Bitwise Arbitration (Forcing Headers);

• Qualquer nó pode acessar o meio se estiver livre; • NBA garante 100% de utilização do meio e priorização de

mensagens baseada no identificador de 11 bits do frame;• Abaixo vemos um frame CAN:

SOF - Start of FrameEOF – End of FrameCRC - Cyclic Redundancy Check (CRC 16)

ACK - Acknowledgment

CRCACK

EOF

SOF

11 bit IDENTIFIER Length 0 to 8 bytes Data

ArbitrationField

ControlField

Data Field


Protocolo CAN - Control Area Network• Como na Ethernet, cada nó tenta transmitir se o meio encontra-

se livre. Diferentemente de Ethernet, não há colisões;• Se 2 ou mais nós iniciam transmissão simultânea, o conflito é

resolvido por arbitragem bit a bit usando o campo IDENTIFIER:– “0” é dominante no fio sobre “1” (operação AND binária);– Se um nó transmite “1”, mas escuta “0”, ele imediatamente

pára a transmissão;– O nó vencedor envia o resto da mensagem;– Mecanismo garante que não se perde informações nem

tempo;• O valor do campo IDENTIFIER define prioridade durante

arbitragem (IDENTIFIER mais baixo “vence”). Isto significa que dois frames não podem ter o mesmo IDENTIFIER.


CAN – Exemplo de Arbitragem

0 0 0 1 00000001 xxxx 11EOF

10110110100 0

Nó 1 Transmite:

No meio:

0 0 0 1 00000001 xxxx 01EOF

10110110100 0

Nó 2 Transmite:

0 10110111

Nó 2 perde arbitrageme pára transmissão!



• Modelos de comunicação:– Frame não contém campos específicos para endereço

destino/origem;– Campo IDENTIFIER pode conter endereço de uma

estação, grupo de estações (multi-casting) ou mensagens a serem difundidas para todas as estações (broadcasting);

– Campo IDENTIFIER pode identificar o conteúdo da mensagem (dados), que é difundida para todas as estações;

• Gerador da mensagem: PRODUTOR;• Estações interessadas no conteúdo da mensagem:

CONSUMIDORES.


Protocolo CAN - Control Area Network• A norma CAN não define especificação para a camada de

Aplicação;• Especificação para aplicações em automação:

CMS (CAN Message Services): serviços de leitura e escrita de variáveis remotas e tratamento de eventos, baseados no MMS;

NMT (Network Menagement): serviços de inicialização e gerenciamento da rede;

DBT (Distributor): provê uma distribuição dinâmica de nomes definidos pelo usuário para identificar as mensagens.

• O sistema suporta até 2032 objetos, aos quais é associado um número de identificação único na aplicação.


Protocolo LonWorks• Lonworks faz parte de um conjunto grande de protocolos

e sistemas que são chamados de Fieldbus. Eles nasceram da necessidade de redução de custos e do aumento da qualidade em substituição ao modelo 4-20mA em uso desde os anos 60;

• A plataforma é construída em um protocolo de baixa largura de banda criado pela Echelon (USA) na década de 90 para dispositivos de controle para funcionar sobre par trançado, transmissão de dados sobre a rede elétrica, cabo par trançado, fibras óticas e rádio frquência


Protocolo LonWorks

• É muito popular para automação de varias funções prediais como a iluminação, ar condicionado e climatização (HVAC);

• Em 1999 o protocolo de comunicações (conhecido então como LonTalk) foi submetido ao ANSI (American National Standards Intitute) e este aceitou-o como um padrão para redes de controle;


Sistema de controle HVAC surge do termo em inglês"Heating, Ventilation and Air Conditioning", o termo érelacionado a sistemas que utilizam estas técnicas. "calefação, ventilação e ar condicionado".


Protocolo LonWorks

• O protocolo é também uma derivação do padrão BACnet para a automatização de edifícios;

• De acordo com estatísticas da Echelon Corporation, jáexistem aproximadamente 60 milhões de dispositivos instalados com a tecnologia Lonworks;

• Os fabricantes de uma variedade de áreas, incluindo construção civil, transportes, utilidades, automação industrial, adotaram o Lonworks como padrão;


Protocolo LonWorks• A tecnologia LonWorks possui um protocolo chamado

LonTalk que implementa as sete camadas do modelo OSI - Modelo de Referência para Interconexão de Sistemas Abertos e possui mecanismos que impedem a modificação acidental ou intencional;

• Inclui ainda, outras características tais como: funções de reconhecimento, comunicação, prioridade na transmissão, detecção de mensagens duplicadas, evitam colisões, retransmissão automática, detecção e correcção de erros, padronização e identificação do tipo de dados;


Protocolo LonWorks

• O protocolo prevê dois tipos de camadas físicas, as redes dedicadas por par trançado ou mesmo fibra ótica e a comunicação por linha de energia;

• Quando baseada em rede dedicada, opera em 78kbit/s usando codificação Manchester enquanto a versão utilizando a linha de energia, opera em 5.4kbit/s ou 3.6kbit/s;

• A plataforma Lonworks é aberta permitindo sua integração com redes TCP/IP, internet e implementação em processadores de mercado (solution provider);


Protocolo LonWorks

• Isto significa que aplicações que requerem processadores de 16 ou 32 bits não necessitam mais de programa de interface para o microprocessador.


Protocolo LonWorks

• Camada de enlace:– subcamada MAC: CSMA preditivo p-persistente com

detecção de colisão e atribuição de prioridades às mensagens (comportamento preditivo quando é usado serviço com reconhecimento)

– subcamada LLC: serviços sem conexão (com ou sem reconhecimento) e oferece funções de montagem de quadros e checagem de erros com CRC.

• Elementos para interconexão de subredes LON: – roteadores– pontes


Aplicações usando o Lonworks

• Linhas de montagem • Fabricação de semicondutores • Controle de iluminação • Controle e gerencia de Energia • Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado • Sistemas da segurança • Automação residencial • Controles de dispositivos genéricos • Iluminação de rua e controles públicos • Controle da estação de Petróleo • Controle de freios em trens de carga


Aplicações usando Lonworks• Existem mais de 1 milhão de nós instalados nos USA em

aplicações tais como:– Controle de iluminação e controle de eletrodomésticos,

Termostatos e sistemas HVAC– Sensores de presença, luminosidade e segurança em

geral; – Equipamentos de áudio e vídeo (por exemplo, Home

Theaters);– Gerenciamento de energia; – Controle otimizado de elevadores; – Subsistemas de água e gás (válvulas, sensores de nível e

outros componentes), etc.


HART - Histórico

1. Sistema 4 a 20mA4 a 20mA

Se Resistor = 250Ω, a tensão variará de 1 a 5Vpara corrente entre 4 a 20mA

Comporta-se como umaFonte de corrente.

Programador Portátil(Handheld)

2. Sistema 4 a 20mA edigital proprietário

4 a 20mA

3. Sistema HARTProgramador Portátil

(Handheld)

4 a 20mA


Antigamente o controle de processo era feitocom sistemas analógicos: pneumático e corrente – 4 a 20mA. Com o barateamento dos microcontroladores e memórias, o sistema 4 a 20mA começou a ser substituído pelos sistemashíbridos proprietários (4 a 20mA e com protocolo de comunicação digital proprietário).

Tais sistemas não eram interoperáveis e prendiam o cliente nas mãos das empresasdevenvolvedoras do protocolo.


O HART, embora híbrido, foi adotado por várias empresas e tornou-se umareferência de protocolo simples e robusto e interoperável. A HART Communication Foundation foi criada em 1993. A rede HART é a malha de controle!>> Limitações dos equipamentos analógicos:a) Imprecisões no controle de loop fechado– Muitas conversões D/A e A/D desnecessárias

b) Nenhuma verificação (check) de integridade do sinal– Loops de terra e variação na impedância da fiação podem, por

exemplo, influenciar no sinal de controlec) Potência limitada (corrente operação < 4mA)– Limita o nível de sofisticação dos equipamentos

d) Risco da existência de faixas não casadase) Operam limitados à determinadas faixas de trabalho– Desperdiçam-se informações dos sensores fora da faixa calibrada

f) Equipamentos simples e pouco inovadoresg) Não suportam atualizações de firmwaresh) Não reportam alertas.


Protocolo HART• HART:

– Highway Addressable Remote Transducer• Origem:

– Fischer Rosemount– 1980

• Protocolo Aberto:– HCF – HART Communication Foundation 1989

• HART User Group:– Incluindo Siemens, Hitachi, Toshiba, Yokogawa,

ABB, Endress+Hauser, Fischer & Porter, RosemountInc., Camile Bauer, Smar International e outras).


Protocolo HART


Protocolo HART• Protocolo de comunicação de campo baseado no modelo Mestre /

Escravo.• Comunicação bi-direcional entre Mestre e Escravo.• Possibilidade de dois mestres (hospedeiros)

– Primário• Sistema de Controle, Asset Management, …

– Secundário• Programador Portátil – Handheld (HHT).


Protocolo HART

• Utiliza padrão de comunicação Bell 202 FSK (modulação em frequência porchaveamento);

• Opera em modo de comunicação half-duplex assíncrono, sobreposto ao sinalanalógico de corrente;

• Taxa de comunicação: 1200 bps.

1200 Hz“1”

2200 Hz“0”4

20

1 mA

Tempo

FSKFSKFSK

mA

Sinal analógico


• Simultaneos 4-20 mA e Comunicação Digital:

• Dois Mestres de rede possíveis: DCS e HHT

• Comunicação Multidrop, até 15 devices. Mestre-Escravo

• Compativel com cabos convencionais, controladores, registradores, indicadores, etc.


Protocolo HART• Topologia Multidrop:

– Permitidos até 15 equipamentos.• Cada um com endereço diferente (de 1 a 15).

– Sinal analógico de corrente fixo – 4mA


Protocolo HART

• Baseado em Comandos, que possibilitam a troca de dados entre hospedeiro e equipamento de campo

• São classificados em três classes:

– Universal;

– Common Practice;

– Device Specific.


Protocolo HART

• Universal commands :

– Reconhecidos e suportados por todos os equipamentosHART.

– Possibilitam acesso a informações importantes duranteoperação normal.

• Leitura da PV e unidades• Leitura de fabricantes e tipo de equipamento• Leitura da corrente de saída e porcentagem da faixa• Leitura do número de série e limites do sensor.


Protocolo HART• Common Practice commands :

– Opcionais. Não necessariamente implementados portodos os equipamentos HART. A Norma recomendaque sejam suportados quando aplicáveis:

• Comandos úteis para transmissores de pressãopodem não ser para transmissores de temperatura;

– Exemplos:• Execução de auto-diagnóstico;• Requisitar que a corrente de saída vá para um valor

fixo.


Protocolo HART

• Device Specific commands :

– Representam funções que são únicas, específicas paracada equipamento.

– Permitem acesso a informações de inicialização e calibração do equipamento.

– Exemplos:• Leitura e escrita do tipo de sensor.• Leitura e escrita de tabelas com dados do

equipamento.


• Identificação do equipamento:– Tag;– Descriptor;– Tipo do equipamento.

• Calibração:– Faixa de operação;– Calibração dos valores de 4 e 20mA;– Unidade de engenharia da PV.

HART - Comissionamento


HART – Comissionamento

Comissionamento simples, terminado no campo. Loop test pode ser muito útil e, se possível, deve ser sempre efetuado paragarantir correta instalação e operação de todo o loop de controle. Indicadores, registradores e telas do sistema de controle podem ser verificados e validados.


• Verificação da integridade da malha de controle

50 % 50 % 50 % Modo de Corrente Constante

12 mA

Permite que se fixe a corrente da malha independente do processo;

É uma maneira fácil de testar e calibrar indicadores, registradores, controladores e telas de usuário.

12mA


Protocolo HART• Camada Física:

– Meio físico: par trançado com até 3.000 m;

– Taxa de transmissão: 1.200 bps;

– Transmissão assíncrona com caracteres UART (1 startbit, 8 bits de dados, 1 bit de paridade e 1 stop bit);

– Topologia: barramento ou árvore;

• Camada de Enlace:

– Mestre-Escravos e Token-Passing;

– Tempo médio de resposta: 378.5 ms;


Protocolo HART

• Camada de Aplicação:

– Comandos, respostas, definição de tipos de dados e emissão de relatórios de status.

• Os chips HT2012 (Smar Research) e SYM20C15 (SymbiosLogic) servem como modems de baixa potência para uso em equipamentos de campo;

• O chip requer a adição de filtros e comparadores para a operação do protocolo.


Protocolo HARTDistância Máxima Tipo de Cabo mm2 (AWG)

1534 m Cabo de par trançado pela 0,2 (24)

3048 m Cabo de par trançado com blindagem

0,5 (20)

Instrumentos/ capacitância 65 nF/km 95 nf/km 160 nf/km 225 nf/km

1 2800 2000 1300 1000

5 2500 1800 1100 900

10 2200 1600 1000 800

15 1800 1400 900 700


Protocolo HART

• DD – Device Description:– Arquivo texto fornecido pelo fabricante do equipamento e

formatado segundo as linguagens DDL ou EDDL.– Descreve características e funções específicas de um

equipamento• Inclue detalhes de menus e diretrizes para

apresentação gráfica das características• Documenta acesso a todos os comandos suportados

pelo equipamento, bem como a todos os parâmetros e dados no equipamento

– Usado pelo Hospedeiro (inclusive Programador Portátil), que usa o dado e apresenta-o como o usuário deseja.


• Comunicação digital não interfere no controle 4 a 20mA;

• Fácil de usar e entender;• Altamente preciso e robusto;• Interoperável e confiável;• Larga variedade de equipamentos;• Suportado pela maioria dos fabricantes de

equipamentos e sistemas.

HART - Benefícios


Protocolo HART


Wireless HART

• Objetivo:

– Estabelecer um padrão aberto e interoperável de comunicação sem fio para as aplicações de processos industriais para as próximas décadas(século 21).


Arquitetura

• Network Manager– distribui chaves de segurança– configura e coordena equipamentos e rede.

• Gateways interfaceiam os equipamentos sem fio com os hospedeiros.– Serial, Ethernet e Wi-Fi, por exemplo, podem ser usadas.

• Adaptadores integram equipamentos HART existentes à rede.• Programadores Portáteis (sem fio).


Wireless HART - Mesh• Simples: - Todos os equipamentos sem fio têm

as mesmas potencialidades;- Todos podem ser roteadores.

• Confiável:- Podendo atingir 99% à medida que a

rede mesh cresce.

• Seguro :- Usa chaves e encriptação de dados - Algoritmo AES 128.

• Redundância de caminho garantida:

- Por exemplo, em caso de obstrução


Meio Físico


Meio Físico EIA - 232

• O meio físico EIA-232 é constituído por um conjunto de especificações elétricas publicado pela EIA - ElectronicIndustries Association, e que se destina a promover a comunicação série entre computadores;

• Podemos considerá-lo como um conjunto de definições e regras que descrevem a interface física e o protocolo de comunicação de dados em comunicações série de relativamente baixa velocidade, e que são utilizadas normalmente entre computadores e periféricos;


Meio Físico EIA - 232• Exemplos concretos da utilização deste protocolo são:

– A comunicação entre PCs, via porta série;– A comunicação entre PCs e e alguns tipos de

impressoras ou plotters;– A comunicação entre PCs e modems; entre PCs e

telemóveis; entre PCs e PDAs.



• No entanto estas aplicações mais "domésticas" estão hoje gradualmente sendo substituídas pela ligação USB (Universal Serial Bus);

• Assim as ligações por porta série mantêm-se hoje a um nível "mais industrial", concretamente em programação de PLCs, Centrais Telefônicas, Máquinas Industriais de CNC, etc.


Meio Físico EIA - 232 - Paralela• A porta paralela original de 8 bits foi desenvolvida pela

IBM em 1981, foi construída para ser usada como um interface muito rápido para impressoras mecânicas de agulhas;

• Este tipo de comunicação resultava muito mais rápida do que usar a comunicação porta série. O sistema de porta paralelo é muito mais rápido que a porta série, pois utiliza 8 linhas paralelas por onde fluem os 8 bits de um byte simultaneamente. Assim o tempo que demora a enviar 1 byte, é mesmo que em comunicação série levaria a enviar um único bit


Meio Físico EIA - 232 - Paralela

• Além destes 8 bits de dados são também enviados vários sinais de handshaking ou informações de controle;

• Cada um destes sinais vai pela sua linha própria, logo não interferindo com a velocidade de transmissão de dados, e garantindo a consistência do processo de transmissão.



• O maior inconveniente do sistema de porta paralela originalmente denominada SPP (Santdard Paralell Port), é o fato de permitir apenas um sentido na comunicação, isto é, do computador para a impressora, pois originalmente a comunicação paralelo foi desenvolvida, para acelerar a velocidade de funcionamento das impressoras;

• Devido a isso o sistema SPP evoluiu para o ECP e EPP, como detalhado a seguir:


Sigla Significado Velocidade Descrição

SPP Standard Parallel Port. Razoável

Este protocolo a inclui 8 bits bidireccionais, mas mantém ainda 4 bits unidireccionais.Este tipo de norma foi incluída na BIOS de PCs construídos até 1995.

EPP Enhanced Parallel Port. Rápida

Permite operação com transmissão de dados em alta velocidade. Pode-se encontrar esta norma na BIOS de PCsconstruídos com chipsets Intel SL, ou compatíveis.

ECP Extended Capabilities Port. Mais rápida

Permite operação com transmissão de dados em alta velocidade. Pode-se encontrar esta norma na BIOS de PCsconstruídos após 1994 com chipsets da SMC e National, entre outros.


Meio Físico EIA - 232 - Paralela• O modo ECP permite uma transferência de dados,

bidirecional e simétrica. Os dados podem ser transferidos entre dois sistemas, oito bits de cada vez em modo halfduplex. Este modo permite velocidade de transmissão de 2 Mbytes/s a 4 Mbytes/s;

• O modo EPP permite uma transferência de dados bidirecional em half duplex e controlada pelo computador. Este modo é utilizado essencialmente para comunicação com CDROMs externos, unidades de BACKUP externas ligadas à porta paralelo e permite atingir velocidades de transmissão da ordem dos 2 Mbytes/s.



• Os principais inconvenientes que as últimas especificações tentaram corrigir são o crosstalk e o limite de comprimento no uso de cabos.



• A EIA-422 (anteriormente RS-422) é um protocolo de comunicação de dados serial que descreve comunicações a 4-fios, full-duplex, linha diferencial e multi-drop;

• Fornece transmissão de dados balanceada com linhas de transmissão unidirecionais;

• O comprimento máximo do cabo é de 1200m. A taxa máxima de dados é de 10 Mbit/s a 12m ou 100 Kbit/s a 1200m;



• O EIA-422 não pode implementar uma rede de comunicação realmente multi-point (tal como EIA-485), ainda que somente um driver possa ser conectado a até 10 receivers;

• Um uso comum de EIA-422 é para extensões RS-232. Em estúdios de edição de vídeos ele é usado para interligar o quadro de controle central e os equipamentos de execução/gravação de vídeo e áudio. Além disso, uma variante do EIA-422 compatível com EIA-232 usando um conector mini-DIN-8 foi amplamente usada em equipamento Macintosh até ser substituída pelo Barramento Serial Universal (USB) da Intel;



• O padrão EIA-485, criado em 1983, é capaz de prover uma forma bastante robusta de comunicação multiponto que vem sendo muito utilizada na indústria em controle de sistemas e em transferência de dados para pequenas quantidades e taxas de até 10 Mbps;

• No EIA-232, os sinais são representados por níveis de tensão referentes ao terra. Há um fio para transmissão, outro para recepção e o fio terra para referência dos níveis de tensão;



• Este tipo de interface é útil em comunicações ponto-a-ponto a baixas velocidades de transmissão. Visto a necessidade de um terra comum entre os dispositivos, há limitações do comprimento do cabo a apenas algumas dezenas de metros;

• Os principais problemas são a interferência e a resistência do cabo. Já o padrão EIA-485 utiliza um princípio diferente, no qual apenas dois fios são utilizados, que serão chamados de A e B:



• Nesse caso tem-se nível lógico 1 quando, por exemplo A for positivo e B negativo, conseqüentemente tem-se nível lógico 0 quando B for positivo e A negativo.Verifica-se que o nível lógico é determinado pela diferença de tensão entre os fios, daí o nome de modo de operação diferencial;

• Umas das vantagens da transmissão balanceada é sua robustez a ruídos e interferências



• O alcance do padrão EIA-485 pode chegar a 1300m (4000 pés), porém quanto maior a distância a ser percorrida pelos dados menor será a taxa de transmissão, tem-se como base que para distância de até 40 pés a taxa pode chegar a 10Mbps e para uma distância de 4000 pés a taxa varia em torno de 100Kbps;

• Como o padrão EIA-485 foi desenvolvido para atender a necessidade de comunicação multiponto o seu formato permite conectar até 32 dispositivos, sendo 1 transmissor e 1 receptor por dispositivo;



• Outra grande vantagem do padrão EIA-485 é a facilidade de conversão do padrão EIA-232 ao EIA-485, simplesmente utilizando um CI. Com isso tem-se que a compatibilidade com dispositivos existentes no mercado é mantida, visto que a maioria dos computadores jápossui saída EIA-232;

• O protocolo RS-485 é do tipo half-duplex e não define nem recomenda nenhum protocolo de comunicação.


Protocolo MODBUS• O protocolo MODBUS® foi criado em 1978 pela Modicon

(hoje Schneider Automation);• O protocolo visava originalmente implementar uma maneira

simples de transferir dados entre controladores, sensores e atuadores usando uma porta RS232 (serial convencional);

• Após sua criação, tornou-se padrão industrial “de-facto”adotado por muitas empresas com uma segunda opção para intercâmbio de dados;

• MODBUS® é um protocolo proprietário da Schneider Automation. No entanto, a Schneider Automation optou por uma licença sem royalties e as especificações do protocolo estão disponíveis em seu web-site gratuitamente;


Protocolo MODBUS

• O MODBUS® essencilamente é uma estrutura de troca de mensagens usada para comunicação tipo mestre -escravo / cliente-servidor entre dispositivos inteligentes;

• Como o protocolo MODBUS é somente uma estrutura de troca de mensagens, ele é independente da camada física subjacente;

• MODBUS é usualmente implementado também utilizando RS422, ou RS485 sobre uma variedade de meios de transmissão (fibra, rádio, celular, etc.);


Protocolo MODBUS

Exemplos: ler grupo de entradas; ler dados de um grupo de registradores; ler status do escravo para diagnóstico; escrever em um grupo de saídas ou registros; permitir carregamento, gravação ou verificação do programa no escravo;

Quando o escravo responde ao mestre, este campo indica se a operação ocorreu sem erros (ecoa dado recebido).


• A imagem abaixo mostra um exemplo de rede Modbuscom um mestre (PLC) e três escravos (módulos de entradas e saídas, ou simplesmente E/S);

• Em cada ciclo de comunicação, o PLC lê e escreve valores em cada um dos escravos;

• Como o sistema de controle de acesso é do tipo mestre-escravo, nenhum dos módulos escravos inicia comunicação a não ser para responder às solicitações do mestre.


Protocolo MODBUS

• Basicamente, uma comunicação em Modbus obedece a um frame que contém o endereço do escravo, o comando a ser executado, uma quantidade variável de dados complementares e uma verificação de consistência de dados (CRC);

• Exemplo: Se o PLC precisa ler as 10 primeiras entradas analógicas (do endereço 0000 ao 0009) no módulo 2 será necessário utilizar o comando de leitura de múltiplos registros analógicos (comando 3);


Variações MODBUS

• Em redes seriais baseadas em RS-485 ou RS-232 o Modbuspode ter duas variações: RTU e ASCII;

• Modbus RTU:– Neste modo os dados são transmitidos em formato binário

de oito bits, permitindo a compactação dos dados em pequenos pacotes;

– RTU é a sigla inglesa para Remote Terminal Unit;– No modo RTU, os endereços e valores podem ser

representados em formato binário;– Números inteiros variando entre -32768 e 32767 podem

ser representados por 2 bytes;– O mesmo número precisaria de quatro caracteres ASCII

para ser representado (em hexadecimal).


Variações MODBUS• Em redes seriais baseadas em RS-485 ou RS-232 o Modbus

pode ter duas variações: RTU e ASCII;• Modbus RTU:

– Neste modo os dados são transmitidos em formato binário de oito bits, permitindo a compactação dos dados em pequenos pacotes;

– RTU é a sigla inglesa para Remote Terminal Unit;– No modo RTU, os endereços e valores podem ser

representados em formato binário;– Números inteiros variando entre -32768 e 32767 podem

ser representados por 2 bytes;– O mesmo número precisaria de quatro caracteres ASCII

para ser representado (em hexadecimal).


Redes Industriais

Aula 3


Redes Industriais


Redes de Automação IndustrialPirâmide da Automação:

nível de controle

nível de produção

nível de remotas

nível de processo e controle

nível de sensores e atuadores

ERP, Ethernet

PROFIBUS-DP/PAFoundation FieldbusDeviceNet,4-20mA/HART

AS-Interface


O que é um Sistema de Bus?

• Um sistema de Bus é uma rede de comunicaçãoserial usada para a transmissão de dados digitais.


Associação AS-i• Há 9 associações AS-Interface pelo mundo com 80

membros internacionais


Como o AS-i é Diferente?• Sistemas tradicionais consistem em fiação paralela

– Cada sensor terá 2 ou 3 fios conectados ao PLC;– Grande quantidade de fiação e localização de

problemas é um pesadelo;


O sistema AS-i• A alternativa inteligente:

– Sensores e atuadores podem ser conectados aosistema em qualquer ponto;

– Design modular;– O master AS-i substituí os cartões de E/S.


O sistema AS-i• Livre escolha da topologia da rede:


As Vantagens do AS-i• Um par de fios ao invés de multi-cabeamentos;• Auto-Sensing;• Tempo de Scan Rápido: 5,0ms a 10,0ms • Conexão de sensores e atuadores binários;• Instalação de baixo custo;• Menor tempo de comissionamento;• Conexão de sensores inteligentes;• Diagnóstico de todos os participantes AS-i; • Redução de documentação;• Melhora na manutenção - diagnóstico do tipo e localização de

problemas;• Economia - redução de fiação, menores cabines de controle, menor

tempo de planejamento e instalação;• Fácil programação.


Limitações do AS-i

• O AS-i foi conscientemente construído e otimizado para uso em aplicações abaixo dos fieldbuses;

• Sendo assim, algumas capacidades dos fieldbuses de alto nível não podem ser realizadas em AS-i. Algumaslimitações devem ser conhecidas:


Limitações do AS-i– Os dados transmitidos em AS-i são limitados a 4 bits

por escravos que podem ser trocados a cada ciclo. Mensagens longas podem ser transmitidas dividindo-as em vários ciclos. Isto pode ser usado em processos de dinâmicas lentas, como pressão ou temperatura (valores analógicos);

– AS-i é estritamente mestre-escravo, com varredura cíclica por escravos. Isto impede a transmissão assíncrona pelos sensores e atuadores. Os escravos devem aguardar 10 ms (no caso de uma rede com 62 escravos) até ser chamado novamente;


Limitações do AS-i

– A transferência de dados de escravo para escravo sóé possível via mestre;

– A limitação de comprimento do cabo é de 100m sem o uso de repetidores. Esta limitação física se deve a manutenção de outros critérios como o tempo de ciclo da rede, tipo de topologia livre e a não exigência de resistores de terminação.


Características do AS-interface


Como o AS-i Funciona?

• O master AS-i organiza a comunicação com os escravos;

• A informação é transferida serialmente;

– Modo síncrono / Modo Assíncrono

• Os dados são codificados:

– A informação é transformada em uma forma de ondaque é mais fácil de transmitir, mais robusta e com maior nível de imunidade a ruídos.


Componentes da Rede AS-i

• Flat Cable

• Master AS-i

• Escravo AS-i

• Fonte AS-i


Comunicação Mestre - Escravo

ALLEN-BRADLEY

7 8 9

4 5 6

1 2 3

. 0 -

<-----------------'<--

F1

F6

F2

F7

F3

F8

F4

F9

F5

F10

PanelView 550

< >^

v


Características Rede As-i

Cabo AS-Interface:Alimentação CC no mesmo par de comunicação

Fonte ASI30,5 Vcc

100m Max.31 Escravos Max.


Topologias Aplicáveis

Topologia livre, somente há limitações no comprimento do cabo


Flat Cable AS-i

• O cabo perfilado previne a inversãode polaridade do cabo;

• Instalação de baixo custo graças a tecnologia de conexão;

• Um módulo de acoplamento para um grande range de aplicações:– Módulos de I/O, derivadores, etc.

• Para a transmissão de dados e energia;

• Interface padronizada garante a compatibilidade.


Flat Cable AS-i

• Flat cable perfilado:– mesma tecnologia para a transmissão de dados AS-i

e alimentação• Tecnologia de conexão:

– Simples e segura– Proteção IP67

• Conexão simples e direta de sensores/atuadores ou módulos;

• Diferentes tipos de cabos:– Cabo PUR resistente a óleo– Cabo PVC resistente à agua


Flat Cable AS-i


Master AS-iControlador com 1 ou 2

masters e interface serial (RS 232 C or RS 485)

Controlador AS-i DP com 1/2 master(s), interfaces serial e

field bus (Profibus-DP)


Softwares AS-i

• De acordo com o padrão IEC 1131-3;• Softwares para o manuseio completo do controlador;• Escolha de diferentes linguagens de programação:

– Ladder Diagram– Blocos de Funções– Lista de Instruções– Sequential Function Chart (SFC)

• Permitem o desenvolvimento do projeto AS-i completo;• Comissionamento e teste de I/O‘s;• Controle e visualização do status do master; • Visualização integrada.


Software AS-i


Escravos AS-i

• Tecnologia modular AS-I;• Tecnologia de conexão de baixo custo – instalação,

simples através de uma chave-de-fenda;• Pequenos módulos de I/O descentralizados para

montagem em campo com fator de proteção IP 67;• Várias combinações possíveis por causa da interface

EMS padronizada;• Parte inferior para a conexão de módulos, repetidores,

extensores, derivadores;• Opção de flat cable ou cabo coaxial.


Escravos AS-i


Sensor AS-i Inteligente


Fonte de Alimentação AS-i

• Fornece energia para a geração do sinal de dados

• Responsável pela filtragem de dados (potência e dados no mesmo cabo);

• Modo chaveado projetado para uma maior eficiência, menor tamanho e peso;

• Diferente da maioria das fontes, a impedância de saídaé de natureza indutiva;

• Características especiais para o AS-i (geralmentedesnecessárias para outros sistemas de bus).


Dimensionamento Rede As-i


Redes AS-i


Repetidor AS-i

controladorAS-i

fonte AS-i 1

módulo I/Op.e. escravo 1

Fonte AS-i 2

trecho AS-i 1100 m

trecho AS-i 2100 m

para escravos adicionais

módulo compactop.e. escravo x


Extensor AS-i

controlador AS-i

nenhum módulo I/O permitido

neste trecho !

fonte AS-i 1

trecho AS-i 1100 m

trecho AS-i 2100 m

para escravos adicionais

módulo compactop.e. escravo x

extensor AS-i


Gateways (Integração)


Aplicações AS-i

Tecnologia de transportadores:• Configuração descentralizada

e modular;• Montagem simples e rápida;• Menos cabos e terminais;• Comissionamento simples de

seções da planta;• Programas menores e claros;• Uso de sensores inteligentes

em pontos críticos;• Expansão possível a qualquer

hora e ponto;


Aplicações AS-i

• Sistema ASi usado em linha de transportador de um processo de empacotamento:


Aplicações AS-i

• Monitores e acionadores AS-i para atuadoresreduzem o tempo de intalação e o custo de manutenção


Aplicações AS-i• Silos de granulados


Sensorbus• Seriplex• AS-i• INTERBUS Loop

Devicebus• CAN• DeviceNet• PROFIBUS-DP• LONWorks• Modbus• Interbus-S

Fieldbus• 4-20mA/HART• Wireless HART• Foundation Fieldbus• PROFIBUS-PA

Quantidadede

Dados

Tipos de Controle

ControleProcessos

ControleLógico

Menorbit

Médiobyte

Maiorbloco

Equipamentos Simples Equipamentos Complexos

ControleProcessos

Com Diagnóstico


Protocolo DeviceNet• É uma rede de comunicação de baixo custo idealizada para

interligar equipamentos industriais, tais como:– Sensores de proximidade, indutivos, capacitivos,

fotoelétricos;– Painéis e interfaces de operação;– Sensores de Processos;– Leitor de Código de barras;– Variadores de Freqüência;– Partida de Motores– Válvulas Solenóides


Protocolo DeviceNet

• Derivada da rede CAN (Controller Area Network); • Inicio: março 1994 – Rockwell Automation;• ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) – a partir de 1995;• 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;

• Variedade de produtos, PLC, PC, I/O remoto, Inversores de Freqüência, CCMs inteligentes, Válvulas, ...


Características Protocolo

Devicenet integra a rede CIP (Common Industrial Protocol)


Arquitetura da Rede CIP



• EtherNet/IP (protocolo industrial): Gerenciamento eficaz de informações para todo o empreendimento;

• Utiliza o protocolo padrão Ethernet TCP/IP, circuitos integrados e meio físico;

• A configuração, coleta de dados e controle podem ser realizados com os benefícios do protocolo de Internet padrão Ethernet TCP/IP;

• Fornece uma integração mais estreita entre a conexão de rede do empreendimento e do chão-de-fábrica minimizando a duplicação e maximizando o retorno em ativos;

• Utiliza as tecnologias padrão de navegação em sites e webservers são incorporados em muitos produtos do mercado.



• ControlNet: Rede de controle de alta performance que agrega Determinismo e repetibilidade essenciais para o controle;

• Altamente determinística prevê de forma confiável quando os dados serão entregues;

• Alta repetibilidade; os tempos de transmissão são constantes e não são afetados pelos dispositivos conectados ou os dados que saem da rede;

• Os recursos de dados e controle em alta velocidade (5 Mbits/s) fornecem performance de E/S melhorada;



• As opções de backup, redundância do meio e segurança intrínseca fazem da ControlNet uma rede adequada àmaioria das indústrias exigentes;

• Faixa extremamente ampla de controladores de conexão ControlNet, solução de controle de posicionamento, E/S, IHM e inversores.



• DeviceNet: rede inteligente do chão-de-fábrica, dados para diagnósticos e análises;

• Os dados da planta acessados via DeviceNet podem fornecer a base para os programas de manutenção preditiva e análises de performance;

• Corte de custos e redução de tempos de parada;• Os dispositivos podem ser conectados diretamente aos

controladores em redes abertas, sem a necessidade de instalação elétrica cara e demorada nos módulos de E/S;

• Faixa extremamente ampla de E/S conectável DeviceNet, controladores, sensores, interface de operação, meio físico, controle de posicionamento, inversores e soluções de controle de posicionamento.


Protocolo DeviceNet

• Comunicação Cíclica e Acíclica;

• Comunicação Mono e Multi-Mestres;

• Equipamentos de campo baixo custo;

• Frames de dados pequenos diminuindo o tráfego na rede (até 8 bytes);


Protocolo DeviceNet

• Scan dos devices na ordem de alguns mili-segundos;

• Suporta até 64 nós;

• Faixa de endereços (MAC ID) 0 a 63;

• Endereço 63 – geralmente default dos dispositivos de campo. Usado para movimentação de equipamentos na rede;


Protocolo DeviceNet

• 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;

– 63 para novos equipamentos que venham a ser inclusos;

Nota: segundo os padrões DeviceNet os equipamentos novos saem de fábrica com o endereço 63;


Protocolo DeviceNet• Formas de endereçamento:

– através de dip-switches; – via software;

• Taxas de comunicação de 125K, 250K, 500K;

• Distância de 100m à 500m podendo ser expandida com repetidores;

• Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito.


Aspectos de Instalações DeviceNet• A topologia da rede Devicenet é baseada em um tronco

principal com ramificações.

O tronco principal deve ser sempre terminado nas duas pontas comresistores de 121, 1%, ¼ W. O tronco principal deve ser sempre terminado nas duas pontas comresistores de 121, 1%, ¼ W.

Estrela e anel não são permitidasEstrela e anel não são permitidas


Aspectos de Instalações DeviceNet• A rede Devicenet utiliza um cabo padrão de 2 pares

trançados, sendo um dos pares responsável pela distribuição da alimentação 24Vcc nos diversos nós, e o outro utilizado para o sinal de comunicação;

• São 4 tipos de cabos padronizados: cabo redondo grosso, fino, médio e flat;


Aspectos de Instalações DeviceNetTipo de

cabo Bitola Bitola dreno

Bitola comum

Corrente Dimensões Resistência

Grosso 15AWG 18AWG 18AWG 8A 12,5mm 0,015Ω/m

Fino 22AWG 22AWG 24AWG 3A 7,0mm 0,069Ω/m

Flat 16AWG - 16AWG 8A 5,3x19,3mm 0,019Ω/m

Mais Utilizado: cabo grosso para o tronco.cabo fino para as derivações.

Mais Utilizado: cabo grosso para o tronco.cabo fino para as derivações.


Aspectos de Instalações DeviceNet



• Ramificação na rede não pode ser maior que 6 m • A soma dos comprimentos de todas as ramificações

deve ser menor que o máximo permitido para a taxa de comunicação desejada.

Tipo de cabo Função do cabo

Taxa de transmissão125 Kbits/s 250 Kbits/s 500 Kbits/s

Grosso Tronco 500m 250m 100mFino Tronco 100mFlat Tronco 380m 200m 75mFino Derivação 6mFino ∑ Derivações 156m 78m 39m



• 3 tipos básicos de conectores:

Conectores aberto

Conector selado mini Conector selado micro



• A rede DeviceNet necessita de alimentação de 24Vdc;

• Aplicações com fonte única: deve-se tentar seu posicionamento próximo ao centro de carga evitando a deterioração da tensão ao longo da linha evitando que os escravos recebam tensões inferiores a que possam efetivamente operar;

• Quando mais de uma fonte, separar os trechos interrompendo somente o fio vermelho do cabo;



Fonte única Mais de uma fonte na rede


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 (messagens) serão trocadas.

• A rede DeviceNet admite os seguintes métodos:– I/O message: telegrama síncrono:

• dedicado à movimentação de dados prioritários entre um produtor e um ou mais consumidores.

• Dividem-se de acordo com o método de troca de dados: (Poll, Cyclic, Change-of-state, Bit-strobe)

– Explicit message: telegrama assíncrono: • U geral e não prioritário;• Utilizado em serviços de parametrização e

configuração do equipamento


Métodos de Comunicação

• Pooled 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.



• 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.



• Cyclic Message:– Tanto o mestre como os escravos podem gerar uma

messagem 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.



• 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.


Configuração Aberta

Device Data Base FilesEDS-file

EstacaoEngenhariaconfigura tantoControlador qtoEqpto de campo

Configuração do Sistema

Fielddevice

I/O Sensor Drive

M IHM

Devicenet

Fielddevice

Controlador


EDS - Electronic Data Sheet

• Contém informações necessárias para uma ferramenta de configuração acessar e alterar os parâmetros do device:– Para a comunicação síncrona contém os tipos

suportados; – Para a configuração acíclica contem os indexes de

cada parâmetros,data format e faixas min, max e default value suportados pelo device;

• Formato texto;• Todo equipamento de campo deverá ter o seu EDS.


Dimensionamento de Rede DeviceNet

• A rede DeviceNet, bem como as demais redes industriais dependem de um projeto antecipado, onde todas as condições de contorno são avaliadas;

• 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.


Dimensionamento de Rede DeviceNet

• Estaremos admitindo que o monitor é alimentado pela rede DeviceNet e consome 0,5A, mas na prática a avaliação da corrente de consumo deve ser utilizada como o valor real de cada um dos instrumentos presentes na rede;

• 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 apresentada em slide anterior, utilizando o Cabo Grosso para o Tronco e Cabo Fino para os barramentos do exemplo a seguir;


Comprimento de Troncos


Comprimento das Derivações


Soma das Derivações

• O comprimento máximo para as derivações é de 6m independentemente da taxa de comunicação selecionada para a rede, o que o nosso exemplo estáatendendo;

• Outro ponto limitante é a soma de todas as derivações, que não deve extrapolar os valores apresentados na tabela do slide e no caso do exemplo acima também se enquadra no previsto para a rede de 125KBits/s.


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 do slide 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.


Derivações

• As especificações da rede DeviceNet não permitem a utilização de cabo grosso nas derivações, mas dependendo do carregamento e comprimento da rede éaté possível sua utilização, mas lembramos que a rede estará fora das especificações originais.


Queda de Tensão ao Longo da Linha

• Imprescindível na implementação de uma rede DeviceNet éa avaliação da queda de tensão ao longo da linha, que éocasionada pela resistência ohmica 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 émaior 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;



• Para se determinar qual o valor de tensão que iráchegar 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 éigual a somatória das correntes que saem do mesmo”.


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:– U = R x I e R = ρ x L– U = ρ x L x I

• Sendo:– U = tensão em Volts– R = resistência em Ohms– I = corrente em Amperes– R = resistência equivalente do cabo em Ohms– ρ = 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:



• Apesar dos cálculos acima ainda não representarem a tensão que efetivamente chega aos equipamentos, jápodemos verificar que a tensão no fim da linha estámuito perto do mínimo requerido (19,35V).

• 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.


Tensão nos Equipamentos


Conclusão• 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 até21,6V;

• 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.


O que fazer para resolver o problema de queda de tensão ?


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;


Recalculo das Correntes

• Normalmente não se deve instalar a fonte junto ao PLC, pois geralmente está localizado longe do primeiro equipamento de campo;

• Para melhor visualização iremos a seguir refazer os cálculos das quedas de tensão reposicionando-se a fonte e os cálculos seguem o mesmo raciocínio adotado;


Recálculo das Correntes


Recálculo das Correntes

• 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.


Recalculo das Tensões


Recalculo das Tensões• 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 serios transtornos.


Extensão da Rede

• Outro ponto importante são as alterações realizadas depois da instalação concluída, para exemplificar 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;

• 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.


Extensão da Rede


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 Ámperes;



• 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



• Observe que a Fonte 1 alimenta o trecho que sai do PLC passando pelos equipamentos A, B, E até o G;

• 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.


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.



• 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.


Interface com o Operador (botoeira)


Bloco de E/S para o Campo


Interface Homem-Máquina


Exemplo de Aplicação DeviceNetRede HSE


Aplicações DeviceNet

• Aplicações Hospitalares• Solda Robótica


ControlNet

• A rede ControlNet foi desenvolvida em 1995 pela empresa Allen Bradley, que hoje chama-se Rockwell Automation;

• No começo, a rede era dedicada somente aos produtos da AB, mas depois ela se tornou uma rede aberta, e hoje jáexistem vários fornecedores de equipamentos para a rede ControlNet;

• A rede ControlNet é uma rede serial para transmissão de dados críticos ao processo em Controle de Manufatura;

• Esses dados são transmitidos continuamente e disponibilizados para a aplicação em intervalos de tempo configuráveis (NUI, Network Update Interval);


ControlNet

• Onde usar: níveis intermediários (célula, área)


ControlNet

• A rede ControlNet também suporta a transmissão para dados não críticos, como aqueles utilizados para configuração e parametrização de equipamentos de campo em formato de telegramas não cíclicos;

• Entretanto, esse tipo de comunicação não é determinística.


ControlNet

• Camada física:– Topologias: barramento, árvore, estrela– Taxa transmissão: 5 Mbps– Estações endereçáveis: até 99– Distâncias:

• Cabo coaxial RG-6: 1.000 m com 2 nós, 500 m com 32 nós, 250 m com 48 nós (sem repetidores), máximo de 5.000 m com 5 repetidores

• Fibra: 3.000 m sem repetidores, até 30 km com 5 repetidores.


ControlNet

• Camada de aplicação:– Orientação a objetos– Modos de comunicação:

• Master/Slave• Multi-Master• Peer-to-Peer• Produtor/Consumidor

– Leitura de dados:• Mudança de Estado – (Change of State)• Cíclico (Cyclic)• Por Solicitação (Polling)

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