ANÁLISE DO DESEMPENHO DE REDES ETHERNET E FIELDBUS FOUNDATION APLICADAS A PROCESSOS QUÍMICOS.

R. A. de ALMEIDA, F.V. SILVA e A. M. F. FILETI e-mail: ricardosa@msn.com

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPALAVRAS-CHAVE: Reatores Multipropósito, Redes Industriais, Fieldbus, Supervisórios.

INTRODUÇÃOO uso de Dispositivos Inteligentes de Campo (Fieldbus) no Controle Multivariável

aumenta a versatilidade no desenvolvimento de reatores adaptáveis ao produto (Multipropósito). Neste contexto este trabalho apresenta uma análise do comportamento da rede local (LAN) com a estação de trabalho (Host) e o Dispositivo de Interface Fieldbus (DFI) no padrão de comunicação Ethernet (LAN), Ethernet de Alta Velocidade (HSE) e Fieldbus Foundation (FF-H1), na viabilização destas aplicações a reatores Multipropósitos em processos químicos.

METODOLOGIA

Conclusões A atividade na rede LAN com nove pontos de rede, visualizados na Figura 03,

mostrou o comportamento dos quadros LAN/HSE/FF-H1. A Figura 04, mostrou a instabilidade nesta transmissão de 4121 quadros da rede LAN. Cerca de 1500 destes quadros da rede HSE trafegaram entre os pontos DFI e Host SCADA. O gráfico da Figura 05 apresentou o comportamento estável na transmissão da rede HSE no mesmo meio físico da rede LAN. O comportamento da rede FF-H1 no envio de 40000 quadros, simultaneamente ao trafego de dados da LAN e HSE é mostrado na Figura 06 e exibe a estabilidade na taxa de transmissão dos quadros. Concluindo a rede LAN mesmo tendo 27,4% da banda reservada para quadros da HSE não apresentou atraso maior do que 0,25 milissegundos, o que não prejudicou a taxa de transmissão dos quadros FF-H1.Portanto, a atividade das aplicações SCADA não apresentaram prejuízos ao trafego de informação dos demais pontos nesta rede híbrida aplicada a reatores Multipropósito. Assim os resultados demonstraram que esta arquitetura de rede híbrida poderá ser utilizada em outros centros de pesquisa para o estudo de controle de processos com controladores avançados em tempo real.

Supervisão dos Experimentos

Figura 1. - Protótipo do Bromelina do abacaxi.

RESULTADO E DISCUSSÃO

Figura 5. - Comportamento HSE.

Figura 4. Comportamento padrão Ethernet..

No Laboratório de Automação e Controle de Processos (LCAP) Químicos foram configurados dois reatores Multipropósito Casos-Estudo I e II mostrados a seguir: Figura 01 precipitação de bromelina do abacaxi (SANTOS et al, 2006) e na Figura 02 protótipo de reator para produção de biodiesel (LEITE et al, 2008).

Figura 3. - Diagrama sistêmico das redes Ethernet e FF-H1.

Dados Amostrados Os analisadores de redes LAN, HSE e FF-H1 no Host SCADA, capturaram quadros transmitidos aos DFI e instrumentos de campo fieldbus. Após a captura dos quadros, os dados foram exportados para planilhas eletrônicas. A Tabela 01 mostra o número de quadros transmitidos em tempo real, e o total gasto na transmissão ponto a ponto, conforme as amostras estudadas.

Figura 2. - Protótipo do Biodiesel.

A Figura 03 mostra de forma sistêmica, as arquiteturas das redes LAN, HSE e FF-H1 utilizadas para a supervisão, controle e aquisição de dados.

Local Numero de Quadros

Tempo Médiomilissegundos

LAN 4121 0,0863639FF-H1 45976 0,006

HSE 1503 0,1808760

LAN/HSE/ FF-H1 50097 0,2732399

Tabela 01. Tabela de transmissão em tempo real.

Figura 6. - Comportamento FF-H1.

A análise do comportamento na rede LAN na amostra de 4121 quadros mostrou uma taxa de transmissão dos quadros padrão ETH entre 0,02 a 0,28 milissegundos, como mostra a Figura 04.

A análise do comportamento nas redes HSE totalizaram 1503 quadros onde a taxa de transmissão foi entre 0,13 a 0,26 milissegundos, conforme ilustra a Figura 05. Simultaneamente, os quadros analisados na Rede FF-H1, onde funcionavam os Reatores Multipropósito dos Casos-Estudo I e II obtiveram o intervalo de tempo de envio e recebimento dos quadros padrão FF-H1 de 0,005 a 0,027 milissegundos, como ilustra a Figura 06.

Agradecimentos

Sistema Distribuído Fieldbus