Redes e supervisorio, Slides de Redes de Computadores e Telecomunicações

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Disciplina: Redes

Industriais e Sistemas

Supervisórios

Aula 02

Professora Renata Mercante

Redes Industriais  A estrutura da automação industrial baseia-se em ilhas de informações e caracterizam-se por sistemas onde o hardware e o software utilizados são proprietários.  Esse tipo de solução causa enormes prejuízos às empresas.  A criação dos chamados "gargalos de informações" também é uma das complicações geradas por essa estrutura.  Uma tendência nos sistemas atuais é a integração destas ilhas de informação. Nesse sentido visa-se utiliza Ethernet e um protocolo padrão como o TCP/IP.

Redes Industriais  Podem ser divididas em quatro tipos:  Redes de Sensores ou Sensorbus : ASI, Seriplex, CAN e LonWorks. Nível mais baixo usada para ligar pequenos sensores, como interruptores, atuadores simples e pequeno valor. Nível 0.  Redes de Dispositivos ou Devicebus : Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, SDS, LonWorks, CAN, ControlNet, ModbusPlus. Cobre 500m de distância. Nível de periféricos. Nível 0,5.  Redes de Instrumentação ou Fieldbus - Fieldbus-H1, HART e Profibus-PA, Modbus. Nível de dispositivos inteligentes cobre 10km. Nivel 1.  Redes DATABUS – Informações trocadas em arquivos com grande volume de informação entre computadores – ETHERNET (LAN, WAN, INTERNET) cobre até 100km. Nível 2.

Redes Industriais e protocolos  Protocolos são conjunto de regras sobre como se dará a comunicação entre as partes envolvidas. A escolha do protocolo depende particularmente da aplicação. Não existe protocolo certo ou errado. Os protocolos são construídos seguindo o padrão Open Systems Interconection (OSI). Padronização de equipamentos e protocolos. Camada OSI TCP/IP 7 APLICAÇÃO (gateway) 4 APLICAÇÃO 6 APRESENTAÇÃO 5 SESSÃO 4 TRANSPORTE 3 TRANSPORTE 3 REDE (roteador) 2 ENLACE (Internet) 2 ENLACE (ponte, switch) 1 FÍSICA 1 FÍSICA (hub)

Redes Industriais (Protocolos)

1. Actuator Sensor Interface (AS-I)
2. Controller Area Network (CAN)
3. Highway Addressable Remote Transducer (HART)
4. ModBus
5. ProfiBus
6. Foundation FieldBus
7. DeviceNet
8. InterBus
9. ControlNet
10. Ethernet
11. Wireless (Zigbee, Bluetooth e Wi-Fi)

Actuator Sensor Interface (AS-I)  Protocolo aberto para simples aplicações  Mestre escravo.  Cada nó deve ter o ASI SLAVE.  Tempo de varredura de 5ms.  Comunicação por “telegramas” (4 bits de informação).  Endereços definidos pelo mestre ou por programação.  Topologia  Estrela, árvore ou anel.  Máximo de 100 metros do dispositivo ao mestre (500m com repetidores)

Actuator Sensor Interface (AS-I)  Redes de sensores trabalham detectando e convertendo a “1” ou “0” as leituras de sequências de 16 bits (words).  O “Scanner” é responsável por transformar as “words” de estado de cada nó da rede de sensores em um registro no dispositivo final (CLP).

Actuator Sensor Interface (AS-I)  Os módulos escravos estão disponíveis em quatro configurações:  Módulos de entrada para sensores convencionais ou fins de curso com contatos mecânicos  Módulos de saída para atuadores convencionais  Módulos de entrada e saída para aplicações duais.  Módulos de conexão para ligação de sensores compatíveis com AS-I.  Conversores analógicos-digitais.  A cada escravo é permitido drenar uma corrente de 65mA da fonte de 30VDC. Se os dispositivos necessitam de mais corrente, fontes separadas devem ser conectadas a cada dispositivo.

Aspecto Físico do módulo ASI  O formato do cabo impede a montagem com polaridade trocada  O material isolante é projetado para recuperar a isolação após a sua perfuração pelos módulos escravos.  Normalmente informação e energia são transmitidos no mesmo cabo de cor amarela.  Para circuitos com acionamento em condições de segurança, ou quando os escravos precisam de mais potência, pode-se usar uma fonte de tensão auxiliar com um cabo separado.

Características das redes AS-I  Cabeamento simples e de baixo custo. Dados e energia em um único cabo  Conectividade com outras redes como PROFIBUS, DEVICENET e MODBUS  Conceito mais econômico para a montagem de uma rede se há um grande número de sinais binários a serem detectados e transmitidos.  Algumas ideias que reforçam o uso do AS-I:  Dispositivos não tem como serem ligados erradamente. Não é preciso verificação.  Ampliações podem ser feitas simplesmente adicionando escravos no cabo da rede AS-I e atualizando o programa de controle.  A instalação é simples, não necessitando de mão de obra especializada

Configuração das redes AS-I Versão 2.

Controller Area Network (CAN)  A rede CAN é um sistema de comunicação serial concebida inicialmente para aplicações de sistemas automotivos.  Sua utilização na indústria automotiva foi motivada pelos benefícios técnicos e econômicos, o que culminou com padronização pela SAE ( Society of Automotive Engineers ) e pela ISO ( International Organization for Standardization ).  Com o sucesso obtido nas aplicações automotivas a comunidade da indústria de processo adotou em determinadas aplicações industriais.

Controller Area Network (CAN)  Acesso à rede baseado em conceito Multimestre  todos os módulos podem transmitir uma mensagem assim que o barramento estiver livre  No momento da transmissão simultânea de vários módulos, o que tiver a mais alta prioridade recebe o direito de acesso à rede  Transmissão pode ser Multicast para todos os módulos ao mesmo tempo.  Filosofia de acesso ao meio CSMA/BA (Carrier Sense Multiple Access with Bit Wise Arbitration) na qual é feita uma análise da prioridade de transmissão. Aquele que tiver prioridade maior continuará enviando a sua mensagem sem destruição  Taxa de transmissão programável entre 5Kbps a 1Mbps  Protocolo Digital e Comunicação Serial Síncrono  Detecção de erros  Retransmissão Automática de Mensagens Corrompidas

Controller Area Network (CAN): métodos de transmissão  CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection):  No método chamado de CSMA (Carrier Sense Multiple Access), quando um dispositivo deseja transmitir ele “ouve” o meio para saber se existe outra transmissão. Caso não haja, o dispositivo pode transmitir. Caso contrário, ela espera por um tempo aleatório e tenta transmitir novamente. Utilizado nas redes locais de computadores (Ethernet).  CSMA/BA (Carrier Sense Multiple Access/Bit Wise Arbitration) :  É semelhante ao CSMA/CD utilizado na Ethernet, com a diferença que, em uma eventual colisão, temos prioridades de tempo e mensagens definidas. Utilizado nas redes CAN.  CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) :  O controle de acesso ao meio por CSMA/CA é um método de transmissão que possui um grau de ordenação maior que CSMA/CD e mais parâmetros restritivos. Antes de transmitir efetivamente um pacote, a estação avisa sobre a transmissão e em quanto tempo irá realizar a tarefa. Utilizado em redes sem fio WiFi. Menor probabilidade de colisão.