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Redes Industriais
Redes Industriais
Redes Industriais
Meios Físicos
Novembro/2006
Evolução automação industrial
INTERBUS
I/O & Dados
cabeamento . . transmitidos serialmente
paralelo . . . . via REDE.
. . .......
....... ..
..
....... ..
....... ..
Linha
Anel Árvore
• Cabos coaxiais:
• Possuem um condutor central envolvido por
um condutor externo, tipo tubo. Tem
vantagens nítidas sobre pares trançados
quando altas freqüências e bandas largas
são características do sistema de
transmissão (largura de banda é função do
número de sinais que devem ser
manipulados por uma rede em um dado
período).
Cabos
• Elemento físico utilizado para a
propagação de dados
Jacket of PVC or Teflon
Cabo Coaxial
Fibra Óptica
Radio Freqüência
Este protocolo não é imune a ruídos, qualquer ruído irá deslocar o sinal
prejudicando a interpretação do sinal.
• SIMPLEX
• HALF-DUPLEX
A ligação half-duplex emite um sinal em cada
extremidade por vez, permitindo uma ligação bidirecional
que utiliza a capacidade total da linha. Também
denominada ligação de alternância ou semiduplex,
caracteriza-se por uma ligação na qual os dados circulam
nos dois sentidos, mas nunca simultaneamente, como,
por exemplo, a comunicação entre computadores.
MODOS DE LIGAÇÃO
• FULL-DUPLEX
● Evita uma seqüência longa do mesmo bit e com isso evita a perda de
sincronismo. Consiste em substituir o sinal NRZ (não retorna a zero). O bit
‘0’ por ‘10’ e ‘1’ por ‘01’;
● Taxa de transmissão típica = 31,25 kbps (podendo chegar até 167,5 kbps);
0 0 1 0 0 1
TTL
Manchester
APM
grosso
trançado
Twisted Pair
Thick Coaxial
“coaxial torcido”
“coaxial grosso”
Thin Coaxial
“coaxial fino”
8. Fibra Óptica
Características
Estrela
Árvore
Anel Linha
8. Fibra Óptica
Aplicação real
Padrões Wireless:
ZigBee
WISA
BlueTooth
802.11
Utilizado na Automação
Industrial
9. Wireless
Características
Características WISA:
● WISA = Wireless Interface to Sensors and Actuators;
● Distância máxima utilizada = 20 metros (sala de controle);
● Potência de transmissão = até 1mW;
● Tempo de resposta máximo da rede = 20ms;
● Número máximo de equipamentos = 120;
● Freqüência de transmissão = 2,45GHz (portadora);
● Taxa de transmissão = 750kbps.
9. Wireless
Características
IEC 61158 Fieldbus Standard
Modbus+
ETHERNET
FieldBus
DeviceBus
ETHERNET
SensorBus
• Camada 3 – Rede:
A camada de rede fornece mecanismos para o
estabelecimento da conexão entre dois nós da rede que
desejem se comunicar.
As principais funcionalidades práticas são a adição da
capacidade de endereçamento e roteamento de
informações na rede.
A unidade de informação utilizada é chamada de pacote.
Modelo OSI
• Camada 4 – Transporte:
A camada de rede não garante que um pacote chegue ao
seu destino, e também não garante que os pacotes
recebidos estejam na ordem correta.
A camada de transporte acrescenta informações que
permitem que este controle seja realizado para prover
um serviço de transmissão realmente confiável.
Esta camada irá isolar as camadas superiores dos
problemas relativos a transmissão dos dados na rede.
Modelo OSI
Camada 6 – Apresentação:
• A função da camada de apresentação é realizar
transformações nos dados a serem transmitidos. Por
exemplo: compressão de dados, criptografia, conversão
de códigos, etc.
• Esta camada se preocupa basicamente com o
reconhecimento, interpretação e alterações nos dados a
serem transmitidos.
Modelo OSI
• Camada 7 – Aplicação:
Esta camada trata dos protocolos de aplicação
propriamente ditos. Não define como a aplicação deve
ser, mas sim o protocolo de aplicação correspondente.
Oferece aos processos de aplicação os meios para que
estes utilizem os recursos fornecidos pelas demais
camadas.
Os processos de aplicação são o usuário do ponto de vista
do modelo OSI.
Modelo OSI
Nesse modelo pode-se notar que as funcionalidades de um
sistema de comunicação foram divididas em dois
domínios:
• o da rede, referente à conectividade entre os
computadores, descritos pelas camadas 1 a 3 (Física,
Enlace e Rede),
• e o da aplicação, referente à comunicação entre os
programas que fazem uso da rede, descrito pelas
camadas 5 a 7 (Sessão, Apresentação e Aplicação).
A camada 4 (Transporte) é a camada que faz a ligação
entre os programas de aplicação e os recursos das
redes de computadores.
Estrutura das Redes - Modelo OSI
Exemplo
Aplicação
Apresentação
Sessão
Ligação CSMA - CD
Aplicação
Apresentação
Drivers / Software
Sessão
Transporte
Ligação
• Classificação: SensorBus
• Ampla oferta de produtos
• Topologia: Barramento / Anel / Estrela / Arvore
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): 4.7ms
• Max. número de nós 248 I/O (31 dispositivos)
• Distância Máxima: 100 metros / 300 c/ repetidor
• Meio físico: Manchester
Máquina
Sensores
Interfaces de Operação
7 8 9
4 5 6
Fonte
1 2 3
Interfaces
+ 0 -
Painel
2
3
4
Sensores Partida de
Inteligentes Motores
Cabo plano
AS-i
• Classificação: Devicebus
• Mais de 400 fornecedores de equipamentos
• Velocidade de transmissão: 500kbits/s full duplex
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): 1.8 ms
• Max. número de nós: 256
• Distância Máxima: 400m / segmento - 12.8 km total
• Mestre-Escravo c/ total transferência de frame
• Classificação: Devicebus
• Mais de 300 fornecedores de equipamentos
• Topologia: Barramento
• Velocidade de transmissão: 500 - 250 - 125 kbits/s
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): 2.0 ms
(configuração mestre / escravo)
• Max. número de nós: 64
• Distância Máxima: 500m (Dependente do Baudrate) – 6 km
com repetidores
• Meio físico: CAN
especificações gerais,
gerais que definem informações do fabricante,
velocidade de comunicação, pinagem de conectores, etc.
• Classificação: Devicebus
• Mestre – Escravo (aceita modo multimestre)
• Mais de 300 fornecedores de equipamentos
• Topologia:Linha / Estrela / Barramento
• Velocidade de transmissão: DP - Máx: 12 Mbps ; PA - Max:
31.25 kbps
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): < 2.0 ms
(dependente da configuração)
• Max. número de nós: 127
• Distância Máxima: 100m entre segmentos (12Mbaud) ; 24km
(Dependente do meio e do Baudrate)
• Meio de transmissão: DP / RS-485, PA / Manchester.
ESCRAVO
Os escravos, também chamados de estações passivas, não possuem o direito
de acesso ao barramento, apenas confirmam o recebimento de mensagens
ou respondem a uma mensagem enviada por um mestre. Os escravos são
dispositivos remotos (de periferia), tais como módulos de entrada e saída
(I/O), válvulas, acionamentos de velocidade variável e transdutores.
Arquitetura Típica
Profibus DP/PA
Profibus DP Profibus PA
Distributed Peripherals Process Automation
Coupler
• Classificação: Devicebus
• Inúmeros fornecedores de equipamentos
• Topologia: Barramento
• Velocidade de transmissão: Máx 2.5Mbps / 6Mbps (Fibra)
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): 2ms
(1 Mbps)
• Max. número de nós: 256
• Distância Máxima: 40km
• Classificação: Fieldbus
• Poucos fornecedores de equipamentos
• Topologia: Barramento / Arvore / Estrela
• Velocidade de transmissão: 5 Mbps
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): 0.5ms
• Max. número de nós: 99
• Distância Máxima: 1km (coaxial) - 2 Nós / 250m - 48 Nós / 3km
(fibra) / 30km (fibra com repetidores)
• Classificação: Fieldbus
• Crescente número de fornecedores de equipamentos
• Topologia: Barramento / Estrela
• Velocidade de transmissão: 31.25 kbps
• Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 I/O): < 100 ms
• Max. número de nós: 240 /segmento - 65.000 segmentos
• Distância Máxima: 1900m
• Meio físico: Manchester
• Classificação: Databus
• Vários fornecedores de equipamentos e chips
• Topologia: Estrela
• Velocidade de transmissão: 10/100 Mbps
• Tempo de Ciclo: Dependente do “application layer”
• Distância Máxima: Ilimitada
• ligação ótica: a fibra ótica é formada por um fio fino de vidro que
conduz vibrações de raio de luz. Esse tipo de cabo não transmite
frequências elevadas. A perda de energia ao longo do cabo é
mínima.
A fibra ótica é imune a interferências eletromagnéticas. A ligação
pode ser com fibra monomodo (até 15 km) ou multimodo (até 3
km).
Frame de dados Ethernet