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Método de Acesso da Rede

ENGENHARIA ELÉTRICA

Redes Industriais e supervisórios

15,3 mA

Sistema

4 a 20 mA

Transmissor

Tag = LIC-

012

Valor = 70,34

Unidade= M3

Status = Bom

Alarme = S/N

Sistema

PROFIBUS PA

Transmissor

Mais do que comunicação digital

• Todos os dados do

instrumento

disponíveis no nível

de controle.

• Controle do processo

mais fácil e mais

flexível.



Método de Acesso da Rede

Mais comuns em Aplicações Industriais

• Passagem de Token;

• Polling

• Detecção de Colisão



Comunicação entre estações

Mensagem especial

Tempo determinado

Sem hierarquia



Método de Acesso da Rede – Passagem de Token

Estabelece ordem na comunicação de cada dispositivo sensor.

Enumera CLP e sensores (Mestre / Escravos).

Tempo determinado.

A L L E N - B R A D L E Y

7 8 9

4 5 6

1 2 3

. 0 -

< - - - - - - - - - - - - - - - - - '

<

-

-

F 1

F 6

F 2

F 7

F 3

F 8

F 4

F 9

F 5

F 1

0

P a n e l V i e w 5 5 0

< >

^

v

Com hierarquia



Método de Acesso da Rede – Polling

Acesso aleatório;

Busca presença de sinal na rede;

Todos os dispositivos testam a rede;

Carrier Sense Multiple Access - CSMA

CSMA – CD(Colision Detect): Tem colisão, aborta;

CSMA – CA(Colision Avoid ): Tem colisão, método por prioridade



Método de Acesso da Rede – Detecção de Colisão

Estrutura de Comunicação

• Mestre – Escravo;

• Multi-Mestre;

• Peer to Peer




7 8 9

4 5 6

1 2 3

. 0 -

< - - - - - - - - - - - - - - - - - '

<

-

-

F 1

F 6

F 2

F 7

F 3

F 8

F 4

F 9

F 5

F 1

0

P a n e l V i e w 5 5 0

< >

^

v

Comunicação entre dispositivos periféricos;

Autoridade de um dispositivo;

Comunicação somente entre um mestre e um escravo.



Estrutura de Comunicação – Mestre-Escravo

Mais de um mestre;

Compartilhamento da rede entre escravos;

Escravos específicos.


7 8 9

4 5 6

1 2 3

. 0 -

< - - - - - - - - - - - - - - - - - '

<

-

-

F 1

F 6

F 2

F 7

F 3

F 8

F 4

F 9

F 5

F 1

0

P a n e l V i e w 5 5 0

< >

^

v



Estrutura de Comunicação – Multi-mestre

Semelhante para semelhante.

Não possui mestre e escravo;

Controle da rede é compartilhado;

Utiliza Token.


7 8 9

4 5 6

1 2 3

. 0 -

< - - - - - - - - - - - - - - - - - '

<-

-

F 1

F 6

F 2

F 7

F 3

F 8

F 4

F 9

F 5

F 1

0

P a n e l V i e w 5 5 0

< >

^

v



Estrutura de Comunicação – Peer to Peer

Atuador/Sensor-Interface



Gerenciamento Células Chão de Fábrica Nível Atuador- Sensor

Workstation, PC

CLP, PC

CLP, PC Acionam. Válvulas

Atuadores Sensores



AS-Interface - Base



AS-Interface – Dados técnicos

AS-Interface - exemplo de configuração

SIMATIC

Sensor Ultrasonico com interf. AS-I por. ex. BERO

Sensor Indutivo com interf. AS-I

Fonte AS-I Mestre

AS-I

Fonte Externa (p/ alim. carga)

Módulo 4 Saídas

Módulo 4 Entradas






30,5V – 2.8A Mestre

Fonte AS-i

•A fonte deve ser regulada com valores e tensão entre 29,5 e

31,6Vcc sendo protegida contra sobrecargas e proteção contra

curto-circuito.

•Esta pode ser instalada em qualquer parte da rede mas de

preferência próximo ao ponto de maior consumo de corrente

para se evitar queda de tensão na linha.



Fonte AS-i

•Faz o balanceamento da rede para prover imunidade à ruídos.

•Acoplado a saída da fonte de alimentação deve-se ter um

conjunto de indutores com função de isolar a fonte do sinal de

comunicação e assim preservar a integridade do sinal.





AS-Interface – Interação Mestre/Escravo



AS-Interface – Comunicação Mestre



AS-Interface – Comunicação Escravo

Endereço Dados



Mestre

• Monitoração dos escravos

• Endereçamento automático e manual dos escravos

• Detecção de erro com alarme

• Interpretação de mensagem de erro

• O Mestre ASI é o dispositivo que gerencia a rede. Esta pode

ser uma placa para PC, um módulo Scanner (cartão para PLC)

ou Mini-PLC.

• O Programa aplicativo fica armazenado no mestre

Escravo ASi

•O Escravo é um dispositivo que por si só não tem autonomia

para mudar seus estados de saída, ficando dependente da rede

para acioná-las.

•Os Escravos podem ser:

•Sensores

•Atuadores

•Módulos de entrada

•Módulos de saída

•Módulos de entrada e saída





AS-Interface – Estrutura da mensagem

Endereçador ASi (Hand-held)

• Permite o Pré-endereçamento dos escravos;

• Fácil operação;

• Conexão direta com qualquer escravo.





AS-Interface – Estrutura da mensagem

- +

10 mm

4 mm

Protegido contra polaridade reversa

“Auto-cicatrizável”

Azul: -

Marrom: +



AS-Interface - Cabo



AS-Interface - Cabo

Disponível em: Amarelo Dados e energia 30 V DC Preto Tensão auxiliar 24 V DC pode ser usado em conjunto com FK-E modulo base Vermelho Tensão auxiliar de até 230 V AC para escravos AS-i em painéis de comando

Amarelo

Preto

Vermelho

IP67



AS-Interface – Diferentes cabos

Módulo do Usuário

Cabo AS-I

Módulo de Acoplamento

M12 Sensor/ Atuador



AS-Interface – Composição estação escrava

Fixação do módulo base no sistema

Inserção do cabo Na canaleta

Aparafusar o modulo aplicação

Ajuste mecânico

Contato elétrico



AS-Interface – Montagem



AS-Interface – Diferentes cabos

AS-Interface – Dimensionamento da fonte DC

Exemplo:

Módulos AS-i: 40mA

Cada módulo de entrada comporta 4E/3S

Scanner – mestre AS-i: 40mA

100 sensores indutivos: 40mA => 4A

20 sensores opticos: 90mA => 1,8A



AS-Interface – Dimensionamento da fonte DC

Exemplo:

120E / 90S => 30 módulos 4E/3S + Scanner mestre

[31 (Módulos + Scanner)] x 40mA = 1,2A

Itotal = 1,2 + 4 + 1,8 = 7A

Cada módulo suporta no máximo 250mA

A linha de transmissão suporta 7A



Sensores com sinalização





Escravo Asi

O código I/O define a função de cada pino de dado, podendo

ser este entrada ou saída. Para isto existe uma tabela com

todas as possibilidades.

Escravo Asi

O código ID identifica o escravo dentro de uma classificação do

ASI.



O Gateway faz a ligação com uma rede hierarquicamente

superior. O Gateway tem o papel de mestre na rede Asi e atua

como escravo para a rede superior.



DEVICENET/AS-i PROFIBUS/AS-i

Protocolo Hart



HART - “Highway Addressable Remote Transducer”

Possibilitar o uso de instrumentos inteligentes em cima

dos cabos 4-20 mA tradicionais.

Os dispositivos capazes de executarem esta comunicação

híbrida são denominados smart.




Padrão 4 a 20mA – SP 50.1 ISA

Mínimo de 4mA:

Possibilidade de detevtar ausência de sinal;

Este valor está acima dos níveis de ruído induzidos;

Máximo de 20mA:

Limita o máximo de energia elétrica instrumentção;

Utiliza da em áreas classificadas, pois está abaixo da

ignição de produtos explosivos



Padrão de 4..20mA convencional



Sinal Hart

O sinal Hart é modulado em FSK (Frequency Shift Key) e é

sobreposto ao sinal analógico de 4..20 mA.




Transmissão da variável;

Parâmetros para o instrumento;

Dados de configuração do dispositivo;

Dados de calibração;

e diagnóstico.




Mantém a compatibilidade com a instrumentação

analógica e aproveitando o conhecimento já dominado

sobre os sistemas 4-20mA existentes.



Elementos típicos de uma instalação HART

Pode ser usado até dois mestres;



Modos de comunicação

Padrão: Mestre - escravo.

Cada ciclo de pedido e recebimento de valor dura cerca de 500

ms

Cabo

A distância máxima do sinal HART é de cerca de 3000 m com

cabo com um par trançado blindado e de 1500 m com cabo

múltiplo com blindagem simples.

Existem barreiras de segurança intrínseca especiais que

permitem o tráfego do sinal HART.



Control Loop

O instrumento é programado tal que o sinal de 4..20 mA

forneça o valor da variável manipulada, saída do algoritmo PID

do bloco implementado pelo instrumento.

Este sinal é usado para comandar diretamente a válvula.

O canal HART é usado para realizar a supervisão da malha.



Control Loop



Transmissores Inteligentes



“O transmissor inteligente é um conjunto formado basicamente

por transdutor(es), condicionador, unidade de processamento e interface de comunicação digital.”




Sistema de Controle em Malha Fechada

Sistema Inteligente




SENSORDE

PRESSÃO

SENSORDE

TEMPERATURA

MEMÓRIA

(EEPROM)

A/D

A/D

D/AMICROPROCESSADOR

MEMÓRIA

MODEM

FSK

Dados decaracterização dosensor

Configuração dotransmissor

Tons deFrequênciautilizados peloprotocolo digital

Saída4 a 20mA

Conjunto Sensor Transdutor




Dispositivos de Campo



Alguns fabricantes:

Smar / Honeywell / Foxboro / Rosemount / Elsag Bailey

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