Redes de Comunicao

Principais Tecnologias ExistentesModbusETHERNETNo existe uma soluo nica que atendaa todas as necessidades de comunicao de dadosem automao industrial.

ModbusSensorBusDeviceBusFieldBusDataBusETHERNET

A escolha das tecnologias de Redes de Comunicao a serem utilizadasdepende dos requisitos de cada aplicao.

IEC 61158 Fieldbus Standard

A IEC 61158 Comunicao digital para medio e Controle Fieldbus para uso em sistemas de controle industrial, considerou um padro multi-opo, que inclui oito protocolos de campo.

(Type 1) - Fieldbus Foundation H1,(Type 2) - ControlNet;(Type 3) - PROFIBUS;(Type 4) - P-Net;(Type 5) - Fieldbus Foundation High-Speed Ethernet;(Type 6) - SwiftNet;(Type 7) - WorldFIP; e(Type 8) - Interbus-S.

Classificao das Redes de ComunicaoNvel 4Administrao CorporativaNvel 3Gerenciamento de ProduoNvel 2Sistemas de SupervisoNvel 1Dispositivos de ControleNvel 0Sensores / AtuadoresNvel 2 - DataBusComputadores (Hosts)Nvel 1 - FieldBusDispositivos InteligentesNvel 0.5 - DeviceBusE/S e PerifricosNvel 0 - SensorBusDispositivosDispositivosRedes

Nvel 0 - SensorBusSensores e Atuadores tipicamente discretosMensagens de dados de alguns bitsFrequncia de comunicao de dezenas de milisegundosDistncia de dezenas de metrosConcepo determinstica

Nvel 0.5 - DeviceBusDistribuio de perifricos de controleMensagens de dados de bytes ou wordsFrequncia de comunicao de dezenas de milisegundosDistncia de centenas de metrosConcepo determinstica

Nvel 1 - FieldBusIntegrao entre unidades inteligentesMensagens de dados de words ou blocosFrequncia de comunicao de centenas de milisegundosDistncia de centenas de metrosModbus+

Nvel 2 - DataBusTransferncia macia de dados entre equipamentosMensagens de dados de blocos ou arquivosFrequncia de comunicao de segundos ou minutosGrandes distncias (LAN / WAN / Internet)ETHERNETFDDIMAP

Estrutura das Redes - Modelo OSIUtilizao da Rede (servios)Formatao e codificao de dadosAlocao de recursos para a aplicao e sincronizaoTransferncia de informaesRoteamento de informaesEstruturao, acesso e checagem de errosTransmisso de dados binrios atravs do meio de comunicaoAssunto a ser tratadoLinguagem comumEnquanto um fala o outro escutaCentral telefnicaSistema de comunicaoConverso da voz em sinal moduladoSinal eltrico e linha telefnicaExemplo

Estrutura da Rede Ethernet TCP/IP (DataBus)A Ethernet foi criada antes do modelo OSIPar Tranado / Coaxial / FOInternet Protocol Transmission Control Prot.CSMA - CD

Estrutura Tpica Sensor/Device/FieldBusAs camadas esto implementadas em componentes padronizados e intrnsecos aos dispositivos simplificando a estrutura a apenas trs nveis.FsicaRedeTransporteSessoApresentaoAplicaoLigaoMultiplos Meios FsicosASIC / Chip SetDrivers / Software

Principais Conceitos das RedesMeio Fsico de ComunicaoCobertura Geogrfica (Topologia e Distncia)Mtodo de AcessoPerformance (Velocidade x Throughput)Confiabilidade (Determinstica x Probabilstica)Protocolo de Comunicao

Meio Fsico de ComunicaoElemento fsico utilizado para a propagao de dadosCabo CoaxialCabo de Par TranadoFibra pticaRadio Frequncia

Cobertura GeogrficaTopologia: forma de interligao dos elementos na RedeDistncia: espao mximo coberto pelo meio fsico de comunicao utilizado pela Rede.BARRAMENTO(BUS)ANEL(RING)ESTRELA(STAR)RVORE(TREE)

Mtodo de AcessoPolled AccessPergunta-Resposta (Query - Response)Mestre-EscravoToken AccessEqualizao de Acesso RedeRedes Peer-to-PeerCarrier Sense Multiple AccessAcesso AleatrioCliente-Servidor

Mtodo de AcessoMestre / Escravo

Mtodo de AcessoToken Ring

Mtodo de AcessoHUBCSMA

Performance da RedeVelocidade:Taxa de transferncia total de dados por unidade de tempo.Considera informaes (dados teis) e o Envelope de Comunicao (dados de controle do protocolo).Throughput:Taxa de transferncia de informaes por unidade de tempo.Considera apenas os dados efetivamente teis para os integrantes da Rede.

Caracterstica da RedeRedes Probabilsticas:Permite apenas calcular a probabilidade da transferncia de informaes ocorrer em um determinado intervalo de tempo.Redes Determinsticas:Permite determinar com preciso o tempo necessrio para a transferncia de informaes entre os integrantes da Rede.

Checagem de ErrosExemplos:Paridade:Probabilidade de 50 %CRC-16 (Ciclical Redundant Check 16 bits):Probabilidade de 10-15 %Algoritmo utilizado para garantir a integridade dos dados transferidos na Rede

Consideraes AdicionaisCompatibilidade Rede - Ambiente (Fsica / Eltrica)Baixo Custo (Projeto / Instalao / Produtos)Fcil Instalao / Configurao / ExpansoProcedimento de Manuteno SimplesQuantidade de DispositivosTecnologia ConsolidadaDisponibilidade de Produtos

AS-i (Actuator Sensor Interface)Classificao: SensorBusAmpla oferta de produtosTopologia:Barramento / Anel / Estrela / ArvoreTempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): 4.7msMax. nmero de ns 248 E/S (31 dispositivos)Distncia Mxima: 100 metros / 300 c/ repetidorMestre-Escravo c/ pooling cclico

Arquitetura Tpica AS-iSensoresInteligentesSensoresPartida deMotoresInterfacesMquinaInterfaces de OperaoPainelGatewayFonte

Arquitetura Tpica AS-i

Acessrios tpicos AS-iCaboDerivador p/ dispositivo ASiDerivador p/ dispositivo convencional

Arquitetura Tpica AS-iCabo planoAS-i

Configurao AS-i

Interbus SClassificao: DevicebusMais de 400 fornecedores de equipamentosTopologia:Segmentada com T - drops Velocidade de transmisso: 500kBits/s full duplexTempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): 1.8 msMax. nmero de ns: 256Distncia Mxima: 400m / segmento - 12.8Km totalMestre-Escravo c/ total transferncia de frame

ControladorRemotaInversoresEncodersDerivadorArquitetura Tpica Interbus S

DeviceNetClassificao: DevicebusMais de 300 fornecedores de equipamentosTopologia:Barramento Velocidade de transmisso: 500 - 250 - 125 kBits/s Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): 2.0 ms (configurao mestre / escravo) Max. nmero de ns: 64Distncia Mxima: 500m (Dependente do Baudrate) - 6Km com repetidoresMestre-Escravo / Multimestre / peer to peer

Acessrios DeviceNet

Profibus DP / PAClassificao: DevicebusMais de 300 fornecedores de equipamentosTopologia:Linha / Estrela / AnelVelocidade de transmisso: DP - Mx: 12 Mbps ; PA - Max: 31.25 kbps Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): < 2.0 ms (dependente da configurao) Max. nmero de ns: 127Distncia Mxima: 100m entre segmentos (12Mbaud) ; 24Km (Dependente do meio e do Baudrate) Mestre-Escravo - peer to peer

Profibus DPProfibus PAProcess AutomationArquitetura Tpica Profibus DP/PASegmentCoupler

Inserindo EscravosConfigurao Profibus DP/PA

GSD - Identificador do dispositivoConfigurao Profibus DP/PA

Configurao do sistema via softwareProfibus DP / PA - Arquitetura

World FIPClassificao: DevicebusInmeros fornecedores de equipamentosTopologia: BarramentoVelocidade de transmisso: Mx 2.5Mbps / 6Mbps (Fibra)Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): 2ms (1 Mbps)Max. nmero de ns: 256Distncia Mxima: 40Km Peer to peer

Arquitetura Tpica Device WorldFIP

Acessrios tpicos FIPDerivador IP 65RepetidorConector

Configurao FIP

Modbus PlusClassificao: FieldbusInmeros fornecedores de equipamentosTopologia: BarramentoVelocidade de transmisso: 1 MbpsTempo de Ciclo: 20.000 registros p/ segundo Max. nmero de ns: 32 Ns por segmento - Mx: 64 NsDistncia Mxima: 14 Km - FibraPeer to peerModbus+

Arquitetura Tpica Modbus PlusModbus

Acessrios Modbus PlusTapTap (ambiente agressivo)

Configurao Modbus Plus

ControlNetClassificao: FieldbusPoucos fornecedores de equipamentosTopologia: Barramento / Arvore / Estrela Velocidade de transmisso: 5 MbpsTempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): 0.5msMax. nmero de ns: 99Distncia Mxima: 1Km (coaxial) - 2 Ns / 250m - 48 Ns / 3Km (fibra) / 30Km (fibra com repetidores) Produtor / Consumidor

Acessrios ControlNetDerivaoConectores

Foundation Fieldbus - H1Classificao: FieldbusCrescente nmero de fornecedores de equipamentosTopologia: Barramento / Estrela Velocidade de transmisso: 31.25 kbpsTempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Ns c/ 16 E/S): < 100 msMax. nmero de ns: 240 /segmento - 65.000 segmentosDistncia Mxima: 1900m (31.25 K) Cliente / Servidor - Notificao de eventos

Arquitetura Tpica Foundation Fieldbus H1

EthernetClassificao: DatabusVarios fornecedores de equipamentos e chipsTopologia: Estrela Velocidade de transmisso: 10/100 MbpsTempo de Ciclo:Dependente do application layerDistncia Mxima: Ilimitada (Hardware apropriado - WAN / LAN)Peer to PeerETHERNET

Arquitetura Tpica EthernetVeja a apresentao Transparent Factory !!