Modelo OSI E TCP/IP - Aplicações e Definição, Pesquisas de Redes de Computadores. Universidade Estácio de Sá (Estácio)
jessica-camila
jessica-camila24 de abril de 2018

Modelo OSI E TCP/IP - Aplicações e Definição, Pesquisas de Redes de Computadores. Universidade Estácio de Sá (Estácio)

PDF (2 MB)
18 páginas
9Número de visitas
Descrição
Utilizando o Modelo OSI é possível realizar comunicação entre máquinas distintas e definir diretivas genéricas para a elaboração de redes de computadores independente da tecnologia utilizada, sejam essas redes de curta, ...
20 pontos
Pontos de download necessários para baixar
este documento
Baixar o documento
Pré-visualização3 páginas / 18

Esta é apenas uma pré-visualização

3 mostrados em 18 páginas

Baixar o documento

Esta é apenas uma pré-visualização

3 mostrados em 18 páginas

Baixar o documento

Esta é apenas uma pré-visualização

3 mostrados em 18 páginas

Baixar o documento

Esta é apenas uma pré-visualização

3 mostrados em 18 páginas

Baixar o documento
redes

Modelo OSI e TCP/IP

Aluna: Jéssica Camila Rocha do Nascimento

Matrícula: 201402390262

Disciplina: Redes Industriais e Sistemas Supervisórios

Turma: 3002.

Professor: Haroldo Giust.

Data: 18/04/2018

Modelo OSI

Modelo de referência da ISO, tem como principal objetivo ser um modelo padrão para protocolos de comunicação entre diversos tipos de sistema, garantindo a comunicação end-to- end, o Modelo OSI (em inglês Open Systems Interconnection) foi lançado em 1984 pela Organização Internacional para a Normalização (em inglês International Organization for Standardization).

Trata-se de uma arquitetura modelo que divide as redes de computadores em 7 camadas para obter camadas de abstração. Cada protocolo realiza a inserção de uma funcionalidade assinalada a uma camada específica.

Utilizando o Modelo OSI é possível realizar comunicação entre máquinas distintas e definir diretivas genéricas para a elaboração de redes de computadores independente da tecnologia utilizada, sejam essas redes de curta, média ou longa distância.

Este modelo exige o cumprimento de etapas para atingir a compatibilidade, portabilidade, interoperabilidade e escalabilidade. São elas: a definição do modelo, definição dos protocolos de camada e a seleção de perfis funcionais. A primeira delas define o que a camada realmente deve fazer. A segunda faz a definição dos componentes que fazem parte do modelo, enquanto que a terceira é realizada pelos órgãos de padronização de cada país.

O Modelo OSI é composto por 7 camadas, sendo que cada uma delas realizam determinadas funções. As camadas são: Aplicação (Application), Apresentação (Presentation), Sessão (Session), Transporte (Transport), Rede (Network), Dados (Data Link) e Física (Physical).

Este conceito de modelo baseado em sete camadas foi fornecido por Charles Bachman em um de seus trabalhos. A evolução do projeto OSI começou a partir de experiência com a ARPANET, a Internet incipiente, a NPLNET, o EIN, o CYCLADES e também com o trabalho em IFIP WG6.1. A partir daí, com base neste modelo, um sistema de rede passou a ser dividido em camadas. Dentro de cada uma delas, uma ou mais entidades se encarregavam de implementar sua funcionalidade.

Atualmente, a ISO trabalha em parceria com outra organização, a União Internacional de Telecomunicações (em inglês International Telecommunications Union), publicando diversas especificações de protocolos que tem como base a arquitetura OSI.

1) Camada Física: Trata-se da transmissão dos bits por um canal de comunicação. O projeto de redes deve garantir que, quando um lado enviar um bit 1, no outro lado deve chegar um bit 1, e não um bit 0. Nessa camada os padrões estabelecidos atuam nas interfaces mecânicas, elétricas, procedurais e o meio físico. (Fibra, Cabo, Sem Fio).

2) Camada de Enlace de Dados: O principal objeto da camada de enlace de dados é transformar um canal de transmissão bruta em uma linha que pareça livre de erros de transmissão não detectados pela camada de rede (Para executar essa tarefa, a camada de enlace faz o transmissor dividir os dados em quadro de dados, assim enviando sequencialmente cada pacote, e o receptor informando se o quadro chegou corretamente). Outra questão abordada pela camada de enlace é a garantia que o transmissor não vai enviar uma quantidade excessiva de dados para o receptor lento. Além do mais a camada de enlace identifica os endereços físicos da rede, conhecido com endereço MAC. LCC e MAC, ambos são sub-camadas da camada de enlace Um quadro é composto pelo Header, User Data e Trailer.

• Delimitação de Quadros. • Controle de Fluxo; • Controle de Erros; • Variedade de serviços; • Controle de Acesso; • Multiplexação.

3) Camada de Rede: Controla a operação da sub-rede. Determina como os pacotes são roteados da origem até o destino. Essas rotas podem ser estáticos, podem ser declaradas no inicio de cada transmissão ou podem ser dinâmicas. Caso ocorra o congestionamento nos caminhos, a camada de rede deve fazer esse controle de congestionamento. E cabe a camada de rede a superar todos os problemas, a fim de permitir que redes heterogêneas sejam interconectadas. (IP, ICMP, ARP e RARP). Camada fornece para as camadas superiores independência das tecnologias de transmissão e comutação usadas para conectar sistemas

• Direto: Quando os dois hosts estão na mesma rede física. • Indireto: Quando os hosts estão em rede distintas. Assim necessitando de um

gateway.

4) Camada de Transporte: A função básica da camada de transporte é: receber o dados da camada a cima, dividi-las em unidade menores, caso necessário e repassá-la a camada de redes e assegurar que todos os fragmentes chegue na outra extremidade. Fazendo tudo isso de forma eficiente e que as camadas superiores fiquem isoladas das mudanças tecnológicas. (TCP, UDP e RTP).

• Fase de Estabelecimento: Estabelecimento de conexões. Além do estabelecimento da qualidade do serviço.

• Fase de Transferência: Transfere os dados obedecendo a qualidade descrita na fase anterior.

• Fase de Terminação: Responsável pelo o encerramento da fase anterior.

5) Camada de Sessão: Permite que usuários diferentes máquinas estabeleçam sessões entre eles. Essa sessão oferece controle de dialogo (Quem deve transmitir em cada momento?), gerenciamento de símbolos (Impedir que duas parte acesso a mesma operação critica) e a sincronização (Verificação periódica das transmissões longas,para permitir que continuem a partir do ponto em que estavam ao ocorrer uma falha).

• Intercambio de dados; • Controle de conversação; • Sincronização de diálogos; • Gerenciamento de Atividades; • Relatório de exceções;

6) Camada de Apresentação ou de tradução ou sintaxe: Essa camada está envolvida com a sintaxe e a semântica das informações transmitidas (ASCII ou XML).

• Transformação de Dados; • Formatação de Dados; • Sintaxe de seleção;

7) Camada de Aplicação: Essa camada possui uma series de protocolos necessários pelos usuários. Representa o usuário final. (FTAM, X.400, CMIP)

Rede – Física, Enlace e Rede; Transporte – Transporte; Aplicação – Sessão, Apresentação e Aplicação;

Modelo TCP/IP

De uma forma simples, o TCP/IP é o principal protocolo de envio e recebimento de dados MS internet. TCP significa Transmission Control Protocol (Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP, Internet Protocol (Protocolo de Internet).

Para quem não sabe, protocolo é uma espécie de linguagem utilizada para que dois computadores consigam se comunicar. Por mais que duas máquinas estejam conectadas à mesma rede, se não “falarem” a mesma língua, não há como estabelecer uma comunicação. Então, o TCP/IP é uma espécie de idioma que permite às aplicações conversarem entre si.

Na realidade, o TCP/IP é um conjunto de protocolos. Esse grupo é dividido em quatro camadas: aplicação, transporte, rede e interface. Cada uma delas é responsável pela execução de tarefas distintas. Essa divisão em camadas é uma forma de garantir a integridade dos dados que trafegam pela rede.

O modelo TCP/IP não possui as camadas de apresentação e sessão, como no modelo OSI. O Modelo TCP/IP possui 4 camadas:

1) Camada de Aplicação: Essa camada é utilizada pelos programas para enviar e receber informações de outros programas através da rede. Nela, você encontra protocolos como SMTP (para email), FTP (transferência de arquivos) e o famoso HTTP (para navegar na internet). Uma vez que os dados tenham sido processados pela camada de aplicação, eles são enviados para a divisão abaixo. (DNS, Gopher, SMTP, FTP, HTTP, RIP).

2) Camada de Transporte (Camada Transporte - OSI): A finalidade dessa camada é permitir que os hosts mantenham uma conversação. Onde dois protocolos foram definidos: TCP – Transmission Control Protocol é um protocolo orientado a conexões confiável que permite a entrega dos bytes sem erros. Além de realizar o controle do fluxo (Impedindo que receptor lento receba um volume de mensagens maior do que ele pode manipular). UDP (Não orientado a conexão), outro protocolo, porém não é confiável. Ele realiza o roteados dos bits empacotado recebido pela camada de aplicação.

3) Camada de Internet ou inter-redes (Camada de Rede - OSI): Essa camada integra toda essa arquitetura. Seu objetivo é permitir que os host injetem pacotes em qualquer rede e garantir que elas trafegarão independentemente até o destino (Pode ser em diferentes redes). Assim os pacotes podendo chegar até em ordem diferentes, obrigando as camadas superiores a ordená-las, caso seja necessária. Fornece mecanismo para conectar redes e gateways diferentes. A camada de internet é não oientada a conexão, assim ela se comunica através de datagramas.

4) Camada Host/rede (Abstração de Hardware): O host tem que se conectar a rede utilizando algum protocolo para que seja possível enviar os pacotes IP. Responsável pelo endereçamento e tradução de nomes e endereços lógicos em endereço físico. Outra função é o agrupamento de vários pacotes menores, chegando no destinarios voltando a formação original.

Todas as camadas e protocolos citados acima fazem parte do TCP/IP. É assim que ele trabalha, em etapas. O que você precisa lembrar é que o protocolo é utilizado para a transmissão de dados pela rede.

Além disso, é sempre bom ter em mente que, como o TCP/IP, primeiro há o recebimento das informações (camada de aplicação), depois elas são empacotadas para o formato da rede (transporte). Por fim, os dados são endereçados (rede) e enviados (interface).

Modelo OSI x TCP/IP

O padrão aberto técnico e histórico da Internet, o Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), surgiu de uma necessidade específica do Departamento de Defesa dos Estados Unidos. O modelo de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP tornam possível a comunicação de dados entre dois computadores quaisquer, em qualquer parte do mundo, a aproximadamente a velocidade da luz.

Devido ao sugimento de um grande número de redes de computadores, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre esses vários esquemas de rede. Viu-se então, a necessidade de se criar um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas (interoperabilidade). Assim, a ISO lançou em 1984 o modelo de referência OSI.

MODELO OSI:

O modelo de referência OSI é o modelo fundamental para comunicações em rede. Embora existam outros modelos, a maior parte dos fabricantes de rede, hoje, relaciona seus produtos ao modelo de referência OSI, especialmente quando desejam instruir os usuários no uso de novos produtos. Eles o consideram a melhor ferramenta disponível para ensinar às pessoas a enviar e receber dados através de uma rede.

Dividir a rede em sete camadas oferece as seguintes vantagens:

1. Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples. 2. Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por

parte de vários fabricantes. 3. Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede.

4. Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento.

5. Decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua aprendizagem e compreensão.

MODELO TCP/IP:

Já o modelo TCP/IP tem importância histórica, assim como os padrões que permitiram que as indústrias de telefonia, energia elétrica, estradas de ferro e videotape se desenvolvessem.

O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) desenvolveu o modelo de referência TCP/IP porque queria uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição, mesmo a uma guerra nuclear.

Imaginem um mundo em guerra, entrecruzado por diferentes tipos de conexões: cabos, microondas, fibras óticas e links de satélite, e ainda a necessidade de trafegar informações/dados, independentemente da condição de qualquer nó ou rede particular na internetwork (que, nesse caso, pode ter sido destruída pela guerra).

Foi dentro desse complexo problema de projeto que levou à criação do modelo TCP/IP e que tornou-se, desde então, o padrão no qual a Internet se desenvolveu.

Diferentemente do modelo OSI (com sete camadas), o modelo TCP/IP tem quatro camadas.

É importante notar que algumas das camadas do modelo TCP/IP têm o mesmo nome das camadas no modelo OSI. Mas não se iluda, as camadas dos dois modelos têm funções e protocolos característicos que podem induzir ao erro.

MODELO OSI x TCP/IP: SEMELHANÇAS E DIFERENÇAS.

Algumas semelhanças:

• Ambos são divididos em camadas; • Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes; • Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis; • A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é presumida por

ambos; • Os profissionais da rede precisam conhecer ambos.

Algumas diferenças:

• O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação;

• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada; • O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas;

• Os protocolos do TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos;

• Em contraste, nenhuma rede foi criada em torno de protocolos específicos relacionados ao OSI, embora todos usem o modelo OSI para guiar os estudos.

Aplicação em Redes Industriais

As Redes de Computadores são sistemas de comunicação responsáveis por interligar dispositivos eletrônicos de forma que eles possam trocar informações. Por exemplo, no caso da Internet, esses dispositivos podem ser computadores, smartphones, tablets etc. Com qualquer um desses dispositivos todas as pessoas que tenham acesso à Internet conseguem se comunicar e trocar informações, independente do lugar onde cada uma delas esteja.

A comunicação de dados trata do envio de dados através de um meio físico, que pode ser cabo, fibra-ótica, infravermelho etc. No caso da nossa história, nossos meios físicos são:

1. O ar: Já que a troca de mensagens entre os walk-talks é feita sem fios; 2. A rua: Nesse caso os pães são enviados da padaria para o cliente através de uma rua.

Percebam que o meio físico é o “lugar” por onde a informação irá “caminhar” até chegar em seu destino. É através dele que a mensagem sai de um lugar e vai para outro.

Já a rede de computadores é a responsável pela ligação entre todos os envolvidos na história, através de um “caminho” (ou uma estrutura de comunicação de dados) de forma que seja possível a troca de informações (nesse caso, pães) entre um lugar e outro. Na vida real, esses “envolvidos na história” são os computadores e a rede que faz essa conexão entre todo mundo é a Internet. Através da Internet nós podemos trocar informações com todas as pessoas que tenham acesso a ela. Seja em forma de e-mails, Messenger ou qualquer outro bate-papo, redes sociais, enfim, conseguimos nos comunicar até com quem não conhecemos.

Dentro das redes, tanto na rede de computadores quanto nas redes industriais, o “transporte” dos dados é feito através dos protocolos.

No nosso exemplo, os protocolos foram chamados de motos, carros etc. No caso da rede de computadores, onde falamos mais sobre Internet, utiliza-se o TCP/IP, que é a combinação entre os protocolos TCP e IP. Nas redes industriais existem vários, por exemplo: Profibus, Foundation fieldbus, As-i, DeviceNet etc. Cada um desses protocolos tem suas características e particularidades e a escolha por um determinado tipo é feita de acordo com a necessidade do “lugar” onde este protocolo irá atuar.

Em uma rede de computadores as mensagens percorrem “caminhos” denominados Camadas, que são organizadas de acordo com o modelo OSI, da ISO (International Standards Organization). Este modelo é composto de sete camadas, que, com exceção da primeira, que é a Física, são implementadas em software.

A implementação de todas as camadas varia de acordo com a necessidade da aplicação. Quanto maior a complexidade da aplicação, maior será a quantidade de camadas implementadas e vice- versa. Por exemplo, quando falamos de Internet, que utiliza o protocolo TCP/IP, são implementadas apenas cinco delas, que são: Física, Enlace, Rede, Transporte e Aplicação.

Já em vários protocolos de redes industriais são implementadas apenas três, que são: Física, Enlace e Aplicação. Cada uma das camadas “enxerga” e trata a mensagem de uma maneira diferente. Veja na Tabela 1 como é feita esta interpretação:

Cada vez que a mensagem passa por uma camada ela é “embalada” com um conteúdo que apenas poderá ser interpretado pela mesma camada do destino final. Este processo é chamado de Encapsulamento. Para exemplificar, vamos a mais uma história. Imagine que vamos iniciar uma conversa pelo Messenger com alguém. A mensagem inicial enviada é a palavra “OI!!!”. Então quer dizer que, quando digitamos a mensagem e a enviamos, estamos solicitando à Camada de Aplicação que a mensagem “OI!!!” Seja enviada para algum lugar.

Então, esta camada insere um cabeçalho contendo as informações que serão necessárias para a Camada de Aplicação do receptor da mensagem. Cada vez que uma mensagem+cabeçalho chega à camada inferior ela é vista como dado pela camada atual e, esta insere seu cabeçalho e envia esse “conjunto” de cabeçalhos+mensagem para a próxima camada. Esse processo se repete até que a Camada de Enlace seja atingida.

Neste ponto, além do cabeçalho referente à Camada de Enlace, também é adicionado um outro cabeçalho, denominado Trailer, que é um conjunto de informações que serão inseridas após os dados. Assim, o frame está pronto para ser transmitido. Então, na Camada Física são gerados sinais elétricos, por exemplo, que são os responsáveis pela transmissão deste frame até o destino final. Esse frame será “recebido” pela Camada de Enlace do destinatário.

Em seguida, o cabeçalho referente à Camada de Enlace será retirado e o que sobrar será enviado para a camada superior. Cada camada retira do frame o cabeçalho referente à mesma camada da origem, e esse processo é realizado até que a mensagem original chegue à Camada de Aplicação e, por fim, “apareça” na tela do computador de destino.

Na Figura 2 podemos ver que cada quadro colorido representa o cabeçalho de cada camada. Nesta figura foram implementadas apenas cinco camadas, que são as necessárias quando se fala de Internet:

Então, como é feita a transmissão dos dados pelo meio físico? Quando uma mensagem é enviada de um dispositivo para outro, ela passa por várias camadas até chegar à Camada Física, onde ela é transformada em algum tipo de sinal para que possa trafegar pelo meio físico utilizado.

Este sinal pode ser:

• Elétrico: quando se utiliza cabos; • Luz: quando se utiliza fibra ótica; • Rádio, infravermelho, satélite: quando a transmissão é feita sem fios, ou seja, os sinais

trafegam pelo ar.

Para que uma mensagem consiga percorrer o meio físico ela precisa ser codificada, ou seja, ela precisa ser transformada em alguma coisa que seja capaz de percorrer o meio físico que está sendo utilizado.

Vamos a um exemplo. Imagine que existam duas pessoas e cada uma delas esteja em um quarto. Esses quartos são vizinhos e existe no meio da parede um pequeno buraco que os interliga. As duas pessoas gostariam de se comunicar entre si, utilizando este buraco na parede, porém elas são mudas. Então, é claro, que não dá para a comunicação ser feita através da fala. Existe em cada um dos quartos várias pecinhas com letras, números e sinais ortográficos escritos, onde é possível uni-las e formar palavras.

Assim, cada vez que uma das pessoas resolve mandar uma mensagem, ela coloca as pecinhas em ordem, de forma que a palavra que se quer enviar seja formada, e ela começa a jogar pelo buraco uma pecinha de cada vez (também em ordem). A pessoa do outro quarto vai juntando as pecinhas por ordem de chegada. Quando todas as peças são enviadas a palavra está completa no destino e a pessoa conseguirá ler a mensagem. Ambos os lados agem da mesma forma, formando palavras e enviando uma peça de cada vez para o destino.

Esse processo de transformar a palavra em pedaços para que a informação consiga “passar” por um meio físico (neste caso o buraco) e chegar ao destino é chamado de Codificação.

Veja Figura 1:

Figura 1 – Exemplo de codificação de dados

Na vida real, quando a mensagem chega na Camada Física, ela é vista por esta camada como uma sequência de bits. Esses bits são codificados, ou seja, são transformados em sinais (elétricos, luz etc), são transmitidos por partes e são unidos novamente no destino final. Uma das técnicas mais simples de codificação é através de impulsos, onde um impulso significa bit 1 e a ausência de impulso significa bit 0. Com estes dois dígitos é possível codificar todo tipo de mensagem que esteja representada por uma sequência de bits.

Esse processo de enviar a informação por partes, ou seja, bit por bit é chamada de Transmissão Serial.

De acordo com [1] esse tipo de transmissão tem as seguintes características:

• Os dados são transmitidos de forma menos complexa; • Há necessidade de apenas um canal de comunicação (por exemplo, cabo par trançado); • Menor velocidade na transmissão dos dados; • Menor custo; • E maior imunidade a ruídos.

Existem três formas de transmitir uma mensagem. São elas: Simplex, Half-duplex e Duplex. Veja abaixo a explicação de cada uma delas:

Simplex: neste tipo de comunicação a transmissão dos dados é feita de forma que não haja interatividade entre as partes que estão enviando a mensagem e as que estão recebendo. Por exemplo: a televisão nos fornece informações de vários tipos e nós não

conseguimos interagir com ela. Quando o Willian Bonner nos dá “Boa noite” no final do Jornal Nacional, tem gente que até responde, mas ele não ouve.

Half-duplex: aqui, a comunicação ocorre entre todas as partes, porém, quando uma está enviando uma mensagem, a outra fica quieta e somente quando a primeira termina a transmissão, é que a segunda poderá enviar sua parte. Exemplo: walk-talk.

Duplex: neste modo, a transmissão e recepção dos dados pode ocorrer ao mesmo tempo. Exemplo: telefone. Quando duas pessoas estão conversando, elas podem falar ao mesmo tempo. Não é necessário que uma escute enquanto a outra fala.

O modo de transmissão utilizado nas Redes Industriais é o Half-duplex.

Em Redes Industriais de fato, a comunicação não é mais feita entre pessoas, e sim, entre os próprios dispositivos. É como se eles tivessem vontade própria.

Quando falamos em automação, estamos falando de “coisas” sem vida, que trabalham sozinhas, executando ordens vindas de outras “coisas” sem vida. Não é necessário que uma pessoa faça o que precisa ser feito. Complexo? Vejam este exemplo simples. Suponhamos que temos um tanque de água de 1000 litros. Este tanque deve manter seu nível entre 30 e 80% de sua capacidade.

Num modelo antigo, esse tanque era controlado por uma pessoa, que ficava vigiando seu nível. Quando o tanque estava com o nível abaixo de 30%, a pessoa responsável iria até a válvula que controla a entrada de água dentro do tanque e abriria esta válvula de forma que a quantidade de água entrando no tanque, fosse maior. Com isso, o tanque começaria a se encher de água. Em um determinado momento, o nível de água ultrapassa os 80% permitido. Então, esta mesma pessoa, corre até a válvula, e a fecha, cortando ou diminuindo o fluxo.

Enquanto o nível estiver dentro do normal, a situação está controlada (e esta pessoa tem seu momento de descanso).

Agora imagina a pessoa que é realmente responsável por esta atividade. Ela encontra uma série de dificuldades, por exemplo, a válvula pode ser longe do tanque, fazendo com que ela fique andando por distâncias longas o tempo todo, nesse processo: “verifica o tanque – abre a válvula – verifica o tanque – fecha a válvula”. Além de ser desgastante toda essa andação da pessoa, muitas vezes ela pode não ter uma noção do tanto que esta válvula deverá ser aberta ou fechada, até mesmo para evitar que ela tenha que andar tanto. Mais um probleminha, essa válvula pode ser grande e seu manuseio pode ser complicado, já que, esse processo de abrir e fechar pode ser pesado.

Enfim, são vários os motivos, nesta história, que fazem com que este processo precise ser automatizado.

Veja Figura 1:

Figura 1 – Esquema de um Processo Manual

Agora essa abertura e fechamento da válvula será feito de forma automatizada. Para isto, precisamos dos seguintes equipamentos (além do tanque e da válvula):

• Um CLP (Controlador Lógico Programável); • Um sensor de nível; • Um posicionador de válvula.

Quem vai controlar todo o esquema de fechamento e abertura da válvula é o CLP. Este equipamento é chamado de Mestre nas redes industriais, pois ele dá ordens, ou seja, envia comandos para os equipamentos escravos, que neste caso são o sensor e o posicionador. O CLP é programado com uma sequência de lógicas e, sua atuação vai variar de acordo com informações que ele receber sobre o processo. Ele compara o valor recebido do sensor com o valor que ele tem registrado e que é considerado normal. Se este valor estiver abaixo do normal, neste caso 30%, o CLP manda uma informação para o posicionador e este abre a válvula. Se o valor recebido for superior ao valor considerado normal, ele manda uma mensagem para que o posicionador feche a válvula. Se o valor estiver dentro da faixa, então o CLP não toma nenhuma atitude.

O sensor de nível será o responsável por detectar o nível de água dentro do tanque e enviar esse valor para o CLP. O envio desses dados é feito constantemente, em tempo real.

Já o posicionador é o responsável pela interface entre o CLP e a válvula. É ele quem atua na válvula abrindo ou fechando, de acordo com a necessidade.

Veja Figura 2:

Figura 2 – Esquema de Automatização de um Processo

Vocês conseguem notar, através destes exemplos simples, a necessidade de se automatizar um processo? Agora imaginem uma indústria inteira, com muitos processos variados e complexos. A automação é totalmente necessária. E as Redes Industriais é quem interliga todos os envolvidos no processo de automação e faz o transporte dos dados de um lado para outro.

Só pra reforçar: em uma rede de comunicação como a internet, a troca de dados é feita entre pessoas através de dispositivos eletrônicos; nas redes industrias a comunicação é feita entre os próprios dispositivos eletrônicos, que neste caso, são: sensores, atuadores, controladores, posicionadores, PC, workstation etc. Aqui, não se faz apenas um controle dos equipamentos, como citado no exemplo acima, mas também é possível acompanhar todo o processo de produção, estoque de tudo que existe na empresa, controle de compra e venda, fazer rastreio

de produtos…enfim. Através desta interligação entre todas as áreas de uma planta, consegue-se controlar toda ela.

Veja na Tabela 1 uma relação entre cada um desses dispositivos e a área onde atuam:

Tabela 1 – Relação entre Dispositivos e sua Área de Atuação

De acordo com [1], a necessidade da automação na indústria e nos mais diversos segmentos está associada às possibilidades de aumentar a velocidade de processamento das informações, uma vez que as operações estão cada vez mais complexas e variáveis. Isso ocorre, pois, no modelo de indústria atual, todas as partes de uma planta podem ser automatizadas, o que faz com que se tenha variados benefícios. Entre eles estão:

• Economia de energia; • Aumento da produtividade; • Um melhor controle de qualidade do produto; • Segurança operacional; • Entre outros.

Todos estes benefícios são conseguidos através da utilização de redes industriais. Estas redes podem ser divididas de três formas:

• Rede de informação; • Rede de controle; • Rede de campo.

As Redes de Informação representam o nível mais elevado dentro de uma arquitetura. Em grandes corporações é natural a escolha de um backbone de grande capacidade para interligação dos sistemas ERP (Enterprise Resource Planning), Supply Chain (gerenciamento da cadeia de suprimentos) e EPS (Enterprise Production Systems). Estas redes atuam nos Níveis 4 e 5 da Tabela 1.

Já a Rede de Controle tem como função interligar os sistemas industriais de Nível 2 aos sistemas de Nível 1. É possível também, que equipamentos de Nível 3 estejam ligados a este barramento.

Por fim, as Redes de Campo, também conhecidas como fieldbus, garantem a conectividade entre os diversos dispositivos atuantes diretamente no Nível 1 (chão de fábrica) com os níveis superiores (sistemas de controle ou gerenciamento).

Então, visando a minimização de custos e o aumento da operacionalidade de uma aplicação introduziu-se o conceito de rede industrial para interligar os vários equipamentos de uma aplicação. A utilização de redes e protocolos digitais prevê um significativo avanço nas seguintes áreas:

• Custos de instalação, operação e manutenção; • Facilidade de diagnóstico da rede; • Procedimentos de manutenção com gerenciamento de ativos; • Fácil expansão e upgrades; • Informação de controle e qualidade; • Determinismo (permite determinar com precisão o tempo necessário para a

transferência de informações entre os integrantes da rede); • Baixos tempos de ciclos; • Várias topologias; • Padrões abertos; • Redundância em diversos níveis; • Menor variabilidade nas medições com a melhoria das exatidões; • Medições multivariáveis.

A facilidade de se diagnosticar um problema, por exemplo, é muito maior do que quando se utilizam as redes convencionais do tipo 4-20 mA. O diagnóstico pode ser realizado analisando as formas de onda produzidas na Camada Física da rede ou os telegramas de mensagem produzidos na Camada de Enlace. Com um diagnóstico rápido, é possível diminuir o tempo de parada de uma planta e reduzir possíveis prejuízos no processo.

Referência bibliográfica:

[1] ALBUQUERQUE, P. U. B., ALEXANDRIA, A. R. (2009). Redes Industriais – Aplicações em

Sistemas Digitais de Controle Distribuído. Ensino Profissional Editora.

[2] BERGE, J. (2002). Fieldbuses for Process Control: Engeneering, Operation and Maintenance.

ISA – The Instrumentation, Systems and Automation Society, 2002.

[3] TANEMBAUM, A. S., STEEN, M. V. (2002). Distributed Systems – Principles and Paradigms.

Prentice Hall, 2002.

[4] Profibus Installation Guideline for Commissioning. Version 1.0.2. November 2006.

[5] TEOTÔNIO, I. D.. http://www.slideshare.net/italodiego12/13-encapsulamento-camadas-osi

[6] ALÍPIO, P.. Transmissão de Sinais Digitais.

comentários (0)

Até o momento nenhum comentário

Seja o primeiro a comentar!

Esta é apenas uma pré-visualização

3 mostrados em 18 páginas

Baixar o documento