44656 unidade i barramentos is

5/10/2018 44656 Unidade i Barramentos is - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/44656-unidade-i-barramentos-is 1/40Prof. Eng. Júlio César Mesquita Ruzicki 1


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Segundo Tanenbaum:

“Cada um dos três séculos anteriores foramdominados por uma única tecnologia.”

No século XVIII, os sistemas mecânicos;

No século XIX, as máquinas a vapor;

No século XX, aquisição, processamento e distribuição dasinformações.

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Exemplos de invenções do século XX:

Rede de telefonia;

Rádio;Televisão

Todas são um tipo de rede de comunicação!!!

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1768 – James Watt – Máquina a vapor1878 – James Maxwell – Teoria / Controlador de Watt1930 – Harry Nyquist – Teorias em Controle Automático

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No início do século XX temos o início da fabricaçãoem série com idéias as introduzidas por Henry Ford.Esse modelo ficou conhecido como Fordismo.

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Juntamente com estes avanços vimos o surgimentode dispositivos eletromecânicos: os relés.

Circuitos lógicos foram criados:origem da lógicas de relés;Possibilitaram a aplicação de

técnicas de controle deprocessos.



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Essa técnica possibilitou a elaboração de circuitoscapazes de controlar processos repetitivos.



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Embora tenha trazido avanços para a indústria,também trouxe desvantagens:

Ocupava muito espaço;Gerava muito calor;

A manutenção era demorada;

Apresentou limitações com sistemas analógicos;Difícil manutenção;

Modificação da lógica era difícil.



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Durante a década de 50, a indústria começa a trabalhar comequipamentos de controle e comando numérico;

Em 1947, Willian Shockley, John Barden e Walter Brattain

desenvolvem o transistor;



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Os computadores já existiam, desde a década 1940, masusavam válvulas:

Difíceis de programar;

Falhavam muito, várias vezes por dia;

Programação feita através de chapas furadas.



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Em 1961 surgem os computadores industriais:Capacidade de ligar e desligar máquinas;

Sinalizar defeitos no processo;

Imprimir relatórios.



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Em 1971 surge o primeiroprocessador, o Intel 4004 :

Usado em calculadoras;

Possuia o mesmo podercomputacional do ENIAC, 25anos depois.



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A partir deste momento os computadores industriaisforam aperfeiçoados:

Surge o conceito de PLC (Programmable LogicController) ou CLP (Controlador Lógico Programável);Sua grande vantagem era a “facilidade” de se alterar

o programa;

Inventado pela General Motors (1968), com afinalidade de facilitar a alteração de uma linha demontagem sem grandes custos.



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Principais características:

Facilidade de programação;Facilidade de manutenção com conceito plug-in;

Alta confiabilidade;Dimensões menores que painéis de Relés, para

redução de custos;Envio de dados para processamento centralizado;

Expansão em módulos;



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http://www.movimatic.com.br/imgsgoogle/clp.jpg



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Com o crescimento do uso de CLP’s, surgiu anecessidade de transportar informações paracomputadores para análise e supervisão.

Inventar redes de comunicação seria a solução, usode rede LAN (Local Area Network);



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Requisitos de comunicação fabril:

Compartilhamento de recursos;

Gerenciamento da heterogeneidade;Gerenciamento de diferentes tipos de diálogo;Garantia de um tempo de resposta médio ou máximo;Confiabilidade dos equipamentos e da informação;

Conectividade e interoperabilidade;Evolutividade e flexibilidade.



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• Necessário definir arquiteturas, topologias e protocolosapropriados para redes de comunicação industriais.

Redes do tipo ponto-a-ponto: centralização das funções de

comunicação.



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O barramento de laço de corrente foi o primeiro tipo debarramento a ser utilizado na indústria.Tipos:•

4-20 mA a dois fios.•Alimentação e comunicação no mesmo par de fios.



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Laço de corrente 4-20 mA a 4 fios.• alimentação e comunicação emdois pares de fios.



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•Transmissores a 2 e 4 fios são mais antigos e mais caros.•Seu princípio de funcionamento é analógico e sofreinterferência eletromagnética.•

Ainda são usados em equipamentos onde há poucacapacidade de processamento.

Qual seu principal mérito?

Se o fio romper a corrente cai à 0 mA. É uma formade descobrir se a rede está íntegra.



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Redes de difusão: possibilidade de descentralização dacomunicação.•

com o avanço da tecnologia novos tipos de CLP menosrobustos e baratos conseguem concentrar algum tipo deprocessamento e gerenciamento de pequenas redes;



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Redes de difusão

Tendência:Dispositivos ligados em

rede com ocontrolador

Tradicional:Cada dispositivo é

conectado

individualmente aocontrolador



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Idéia do final dos anos 70/ início 80: rede única para toda afábrica.• Mas nem todos os dispositivos tem a mesma capacidadede gerenciamento e/ou comunicação.

Idéia atual: não existe uma rede única que atende asnecessidades de todas as atividades existentes em umafábrica.



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Nas empresas modernas temos grande quantidade decomputadores operando em diferentes setores.

Operação do conjunto mais eficiente se estes computadoresforem interconectados:

• possível compartilhar recursos;• possível trocar dados entre máquinas de forma simples e

confortável para o operador;• vantagens gerais de sistemas distribuídos e downsizing

Atendidas;• Redes são muito importantes para a realização da filosofia

CIM (Computer Integrated Manufacturing).



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Maioria das redes de comunicação existentes concebidaspara automação de escritórios.Ambiente industrial tem características e necessidades que tornamredes para automação de escritórios mal adaptadas:• Ambiente hostil para operação dos equipamentos (perturbações

eletromagnéticas, elevadas temperaturas, sujeira, áreas de segurançaintrínseca, etc.);• Troca de informações se dá entre equipamentos e, as vezes, entre umoperador e o equipamento;• Tempos de resposta críticos;

• Segurança dos dados crítica;• Grande quantidade de equipamentos pode estar conectada na rede =>custo de interconexão crítico.



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1. Comportamento temporal

2. Confiabilidade

3. Requisitos do meio ambiente4. Tipo de mensagens e volume de

informações

5. Conectividade/interoperabilidade

(padronização)



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Aplicações Industriais freqüentemente requerem sistemas decontrole e supervisão com características de Tempo-Real.• Em aplicações 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 efixos 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, semperíodo nem previsão. Ex.: alarmes em caso de falhas.



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•Em aplicações industriais, erro de 1 bit pode ter conseqüênciasdesastrosas.•Para aumentar confiabilidade, enlace usa teste cíclico deredundância (CRC - Cyclic Redundancy Check) sobre quadros(técnica polinomial).•Em sistemas que necessitem de uma operação contínua,pode ser utilizado um meio de transmissão e estaçõesredundantes.•Recomenda-se usar cabos blindados em ambientes com fortescampos magnéticos.•Uso crescente de fibra ótica.



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• Perturbações eletromagnéticas requerem escolha adequadado meio de transmissão.

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



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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, tais como:

• 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 relé - > 1 bit .

Requisitos: taxa de transmissão de dados não muito elevada; taxa deocupação do barramento elevada (grande número de quadrospequenos transmitidos); tempo de entrega conhecido.



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• Verifica-se necessidade de uma especificação de redes locaispara 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 outrosfabricantes.

• Maior entrave à conectividade e interoperabilidade: nãopadronização das interfaces e protocolos de comunicação.• Grandes esforços tem sido despendidos para solucionar estes

problemas => Projetos de Padronização.



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Cabo coaxial:

•Boas características elétricas.•Requer resistências nos terminais.•Conectores BNC fáceis de abrir.



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Par trançado:

•Usualmente usado com HUB/Switcher•Atualmente solução mais usada para chão fábrica.•UTP (Unshielded Twisted Pair) CAT-5 / STP (ShieldedTwisted Pair).



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Par trançado:

•Usualmente usado com HUB/Switcher•Atualmente solução mais usada para chão fábrica.•UTP (Unshielded Twisted Pair) CAT-5 / STP (ShieldedTwisted Pair).



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Fibra ótica:•

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.•Emulação de bus com HUB ou Switcher.•Um sistema de fibra é caro;•

O limite de velocidade é o da luz.

Podemos ter vários canais de comunicação namesma fibra.

http://eideguimaraes.files.wordpress.com/2009/04/image004.jpg



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