REDES INDUSTRIAIS

AULA 1

Prof. Juliano de Mello Pedroso

 CONVERSA INICIAL

Nesta aula, veremos o embasamento técnico das redes industriais.

Iremos conhecer vários termos e siglas relacionadas com essa área.
A automação mudou o panorama do processo industrial, criou uma
infinidade de possibilidades que podem ser executadas no processo produtivo
dentro de uma empresa, ressaltando que temos automação na maioria das áreas
profissionais e residências. São tantos exemplos que não notamos no dia a dia,
porém temos automação quando saímos de casa e abrimos um portão eletrônico
com um controle sem fio até automações que controlam refinarias de petróleo e
usinas hidrelétricas.
Nesse sentido a rede industrial veio trazer controle e otimização dos
dados que passam pela automação.
O objetivo desta aula é conhecer o que é uma rede industrial, entender os
seus diversos tipos de classificação e como é feita a transmissão de dados,
assim como a troca de informações em redes industriais e, por fim, os tipos de
conexão.

TEMA 1 – O QUE É UMA REDE INDUSTRIAL

Uma rede comum é uma estrutura de comunicação normalmente digital

que auxilia a troca de dados entre diferentes componentes ou equipamentos
informatizados. Se estendermos esse conceito para o ambiente industrial, temos
uma rede industrial.
Sistemas industriais de controle normalmente exigem altos custos com
cabeamento e unidades de controle, ou seja, se quisermos ter o controle de
variável de uma temperatura de um processo no meio de uma planta industrial,
teremos que levar no mínimo um par de cabos do processo até uma sala de
controle, pois, se tivermos muitas variáveis a serem medidas, o montante se
tornará caro e de difícil manutenção.
Por esse motivo, a rede industrial traz vários benefícios a diversas áreas,
tais como:

 Custos de manutenção e instalação;

 Opções de atualização;
 Informação de controle de qualidade;

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  Suporte técnico.

Quando se quer ter as vantagens das redes industriais numa fábrica ou

empresa, é preciso haver um planejamento muito bem feito, pois, ao contrário
das redes de computadores, existe a exigência de se procurar uma plataforma
de aplicação compatível com os equipamentos usados no processo da empresa.
Há hierarquias que são responsáveis por diferentes tipos de conexões nos
equipamentos, as quais dependem da quantidade de informações que irão
atravessar esses equipamentos.
A seguir, na Figura 1, descrevemos 5 níveis de arquiteturas. Há diversos
autores que descrevem menos hierarquias, englobando algumas delas ou
subdividindo algumas, mas todas abrangem todos os níveis industriais.

Figura 1 – Pirâmide da automação

encontra-se o software para gestão de

vendas e de finanças

Nível de chão de fábrica,

Fonte: Cassiolato, 2011.

Chamamos essa Figura 1 de representação da pirâmide da automação,

que ainda veremos descrita de diversas formas.
A Figura 1 tem a descrição dos seguintes níveis:

1 – São sensores e atuadores que trabalham no nível mais baixo da pirâmide

da automação, ou seja, são sensores que trabalham no “Chão de fábrica”,
com bits e bytes (normalmente bits). Normalmente esses equipamentos

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 executam controle distribuído. Sistemas de controle distribuído são
sistemas que não se utilizam de uma unidade central para controlar o
sistema.
2 – Neste nível se encontram unidades mais complexas como CLP
(Controlador lógico programável), que são equipamentos que controlam
processos inteiros ou atividades de planta.
3 – Quanto mais subimos os níveis, maior a quantidade de informações
tratada. Neste nível é a vez dos computadores industriais, IHM (Interface
homem-máquina).
4 – Nesse nível é feita a gestão da produção.
5 – Nesse nível temos a administração da empresa, o planejamento
estratégico e a inclusão de vedas e controle financeiro.

Observe que, quanto mais subimos os níveis na pirâmide, mais temos

informações especializadas e em maior quantidade. Por esse motivo temos
protocolos de redes diferentes para cada um dos níveis.

TEMA 2 – CLASSIFICAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS

Temos diversas maneiras de classificar as redes industriais, quanto à

velocidade, quanto aos meios físicos de transmissão, quanto aos tipos de
funções, etc., conforme a Tabela 1.

Tabela 1 – Classificação das redes

Quanto ao meio físico -RS485

-RS232

-100BaseTx

-Fibra ótica, etc.

Quanto ao modelo de rede - Ponto a ponto

- Multipontos

Quanto ao modo de operação - Simplex

- Half Duplex

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 - Full-duplex

Quanto à topologia física - Anel

- Barramento

- Estrela

Quanto ao modo de transmissão - Serial

- Paralela

Aqui faremos uma classificação quanto à quantidade de

informações trafegadas. Também podemos incluir o tipo de equipamento
conectado a elas nesse tipo de rede. As informações podem ser bits, bytes ou
unidades maiores de informações de dados. As redes industriais que utilizam
bits no seu trafego de dados transmitem pequenos sinais contendo informações
de liga e desliga (0,1). Por sua vez, redes que utilizam bytes podem manipular
pacotes de informações discretas ou contínuas, e as redes com unidades
maiores (como Mega, por exemplo) podem transmitir vários tipos de dados
informações.
Dessa maneira, podemos também dividir as redes industriais quanto ao
tipo de rede e aos dados que elas transmitem:

 Redes que transmitem no formato de bits são chamadas de redes

sensorbus;
 Redes que transmitem dados que são do tamanho de bytes são
chamadas redes devicebus;
 Redes que transmitem dados maiores que bytes, ou seja, pacotes de
mensagens maiores são chamadas redes fieldbus.

As redes sensorbus são comumente chamadas de redes de

sensores/atuadores, redes que atuam no chão de fábrica, que trabalham com
sinais discretos. Exemplos desses tipos de redes: ASI e INTERBUS.
As redes devicebus são aquelas que normalmente cobrem distâncias
mais longas e trabalham com dados analógicos e discretos. Esta rede tem os
mesmos requisitos da anterior, porém consegue gerenciar mais equipamentos e

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 dados. Exemplos desse tipo de rede: DeviceNet, SDS, Profibus DP, LONWorks
e INTERBUS-S.
As redes fieldbus também trabalham no chão de fábrica, mas são usadas
para coletar esses dados dos atuadores e sensores e fazer a interface com os
dispositivos de campo e os controladores programáveis e interface homem-
máquina (PLC, e IHM). Exemplos: Profibus PA, Fieldbus Foundation e HART.
Na Figura 2, temos um quadro demonstrativo desse tipo de divisão de
redes. Observe que existem diversos tipos de redes que usam diversos tipos de
protocolos.

Figura 2 – Cenário das redes industriais

Fonte: Cassiolato, 2011.

Nesse momento, a maior dúvida será qual rede escolher. Veja que essa
escolha não é uma ciência exata. Mas analise os seguintes aspectos:

 Um tipo de redes que abrange o máximo possível de equipamentos do

processo em questão;
 Escolha um protocolo de rede que tenha suporte, cases implementados;
conhecidos, fácil acesso a material online;
 Que suporte atualizações se necessário;
 Material técnico bem escrito e acessível;
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  Representante especializado.

Existem muitos fabricantes de equipamentos de rede. Tome cuidado se

os equipamentos de fabricantes diferentes conseguem trocar informações entre
si.

TEMA 3 – TRANSMISSÃO DE DADOS

Basicamente a transmissão de dados é feita de duas maneiras: da forma

serial ou paralela. A escolha do tipo de transmissão normalmente já é inclusa no
protocolo, mas a escolha normalmente é feita desta forma: para distâncias mais
curtas, o modo de transmissão escolhido é o paralelo; se as distâncias forem
mais longas, o modo escolhido é o serial, com a vantagem de ter menor custo
por ter uma linha física somente.

3.1 Definições importantes

Quando construímos um circuito, a comunicação dentro dele é de apenas

alguns centímetros. Tome o exemplo de uma placa mãe. Para o processador
conversar com chipset, temos poucos centímetros e a velocidade pode ser alta,
mas agora imagine que, se precisasse de uma conversa fora da placa mãe, ou
seja, para a placa de vídeo ou até mesmo para fora desse circuito, temos que
ter alguns pontos básicos a serem definidos.
Algumas definições importantes são:
 Canais de Comunicação: em diversos momentos temos que enviar
informações para circuitos externos ao que foi construído, retomando o
exemplo da placa mãe que tem comunicação com a placa de vídeo ou
comunicação com outras placas de vídeo. Para isso, é necessário um
caminho físico entre esses dois componentes, o qual é o canal de
comunicação. Se tivermos dez comunicações entre dispositivos, devemos
ter dez canais ou multiplexar um canal para passar dez conversas
diferentes. Na Figura 3, temos um exemplo de comunicação entre duas
pessoas. Nesse caso, o canal de comunicação é o ar.

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 Figura 3 – Comunicação entre duas pessoas

Fonte: Kasahara; Rincon, 2015.

 Protocolo de Comunicação: quando existe a necessidade de troca de

informações, é vital que os dois dispositivos saibam a linguagem que será
usada. Definimos como protocolo de comunicação a especificação formal
das regras que serão usadas na comunicação dos dados, conforme a
Figura 3. Se quisermos passar uma mensagem a outra pessoa, devemos
saber qual linguagem a outra pessoa fala, ou seja, se passar uma
mensagem em chinês devemos ter a certeza de que o receptor tem como
decodificar essa mensagem.

3.2 Transmissão serial

No modo de transmissão serial, os dados passam de um dispositivo ao

outro de forma seriada, ou seja, um bit por vez por uma única linha física. Na
Figura 4, temos um exemplo de um pacote de dados transmitido de forma serial
e na Figura 5 temos um esquema de um cabo serial.

Figura 4 – Transmissão serial

Fonte: Soares, 2004.

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 Figura 5 – Esquema de um cabo serial

Fonte: <http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/39B186BEA3F72C4A862576BE004CC9B5>.

3.3 Comunicação paralela

A comunicação paralela é concebida passando vários bits por vez. Na

padronização mais usada, são oito por vez. São comunicações usadas
normalmente em pequenas distâncias, por exemplo, impressoras que utilizem
interface de comunicação paralela conforme a Figura 6.

Figura 6 – Comunicação paralela

Fonte: Messias, 1999.

As duas comunicações têm utilidades práticas e são muito importantes

nas redes industriais. A Figura 7 resume as duas comunicações.

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 Figura 7 – Comunicação serial e paralela

Fonte: Laurence, 2014.

TEMA 4 – TROCA DE INFORMAÇÕES EM REDES INDUSTRIAIS

Um canal de comunicações tem nas suas extremidades dispositivos que

irão trocar dados, os quais podem ser processados de várias formas
dependendo do estilo do sentido de transmissão.

4.1 Simplex

Essa comunicação ocorre em sentido único, ou seja, cabe a um

dispositivo enviar informações e ao outro cabe recebê-las de forma permanente.
Na Figura 8 temos um exemplo dessa comunicação.

Figura 8 – Comunicação simplex

Fonte: Souza (s.d.).

4.2 Half - duplex

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 Nesse tipo de comunicação, os dois dispositivos interconectados podem
enviar e receber informações, mas somente um por vez. Nesse caso, um envia
e o outro recebe, depois se inverte o sentido da comunicação. Na Figura 9, temos
um exemplo dessa comunicação.

Figura 9 – Comunicação em half duplex

Fonte: <https://elegydrift.wordpress.com/2012/09/27/sistema-simplex-half-duplex-full-duplex/>.

Nesse exemplo, temos uma comunicação de dois rádios, mas esses dois
dispositivos se comunicam somente um por vez.

4.3 Full - duplex

Nesse tipo de comunicação, os dois dispositivos enviam informações e

recebem ao mesmo tempo, ou seja, os dois dispositivos atuam como
transmissores e receptores. Na Figura 10, temos um exemplo desse tipo de
comunicação.

Figura 10 – Comunicação full duplex

Fonte: <https://elegydrift.wordpress.com/2012/09/27/sistema-simplex-half-duplex-full-duplex/>.

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 4.4 Transmissão serial síncrona e assíncrona

Quando chamamos uma comunicação de assíncrona, isso significa que o

transmissor e o receptor não estão sincronizados, ou seja, não há um intervalo
fixo entre os dados transmitidos ou bits. Podemos exemplificar como
comunicação assíncrona o correio de e-mail.
Já na comunicação síncrona temos que ter a sincronização do emissor e
receptor, por exemplo, um chat ou um vídeo conferência.

TEMA 5 – TIPOS DE CONEXÃO

Quando estamos projetando uma rede industrial, temos que escolher

vários aspectos e devemos conhecer quais deles irão influenciar no projeto. Um
deles é o conhecimento do tipo de conexão, pois, se soubermos o tipo de
conexão, saberemos mais do funcionamento da rede.
Existem dois tipos principais de conexão:

 Ponto a ponto
 Multiponto

5.1 Ponto a ponto

Uma conexão ponto a ponto pode também pode ser chamada de

peertopeer. Esse tipo de conexão interliga dois dispositivos de forma direta, por
exemplo, dois micros em rede para usar aplicativos online. Normalmente essa
conexão proporciona um link dedicado entre os dois dispositivos. A Figura 11
mostra o esquema de uma conexão ponto a ponto.

Figura 11 – Link ponto a ponto

Fonte: Souza (s.d.).

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 5.2 Multiponto

De forma intuitiva, a conexão multiponto é uma conexão que interliga mais

de dois dispositivos. Essa conexão permite que todos os dispositivos conversem
entre si.
Na Figura 12, temos o esquema de uma rede multiponto.

Figura 12 – Conexão multiponto

Fonte: Souza (s.d.).

FINALIZANDO

As redes industriais aceleraram o fluxo de informações no ramo da

automação, gerando maior controle e eficiência.
Nesta aula foram abordadas as definições iniciais de redes industriais
assim como os termos que são usados nesse tipo de rede. O entendimento
dessa série de termos novos abre um leque de possibilidades. Projetos na área
de redes industrias surgem todos os dias pela necessidade de o industriário
controlar seu processo produtivo. Por isso, saber classificar as redes industrias,
saber as diferenças entre os tipos de conexão e transmissão, assim como saber
classificar as redes em diversos aspectos se torna indispensável para o
engenheiro que irá trabalhar nesse ramo.

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 REFERÊNCIAS

A DIFERENÇA entre os cabos null modem e direto. National Instruments, 2014.

Disponível em:
<http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/39B186BEA3F72C4A862576BE004CC9B5
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maio 2018.

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<http://www.multirio.rj.gov.br/index.php/leia/reportagens-artigos/artigos/2983-
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PRUDENTE, F. Automação industrial – PLC: programação e instalação. Rio

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 _____. Automação industrial PLC – teoria e aplicações: curso básico. 2. ed.
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<https://elegydrift.wordpress.com/2012/09/27/sistema-simplex-half-duplex-full-
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