Redes de Automação Industrial Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng

Redes de Automação Redes de Automação IndustrialIndustrial

Prof. Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng.

Modelo OSIModelo OSI

Redes para Automação IndustrialRedes para Automação Industrial

Aplicações industriais freqüentemente requerem sistemas de controle e supervisão com características de tempo real;

As mensagens em sistemas de tempo real podem ter restrições temporais associadas e podem ser classificadas como: Periódicas: enviadas em intervalos

conhecidos e fixos de tempo. Ex: msgs ligadas a malha de controle


Esporádicas: msg sem período fixo, mas que tem intervalo mínimo entre duas emissões.

Ex: pedido de status, emissão de relatório; Aperiódicas: tem que ser enviadas a

qualquer momento. Ex: alarme em caso de falhas;

Utiliza-se arquitetura com apenas três camadas: Física Enlace: dividida em duas (LLC e MAC); Aplicação;


Redes determinísticas: Aquelas onde a transmissão de dados ou

informações ocorre em instantes e e intervalos de tempo determinados;

Permitem que o tempo de resposta seja precisamente determinado, evitando problemas de inicialização e atrasos;

Redes probabilísticas: Aquelas onde somente é possível calcular a

probabilidade da transferência de informações ocorrer em um determinado intervalo de tempo;


Especificação de uma rede de automação:

Taxa de transmissão; Topologia física da rede; Meio físico de transmissão; Tecnologia de comunicação; Algoritmo de acesso ao meio;


Taxa de transmissão: É a quantidade média de dados a serem

transmitidos na rede em um período de tempo

Taxa é medida em kilobits por segundo (kbps);

Topologia física da rede: Está relacionada dom a disposição

construtiva na qual os dispositivos estão conectados na rede;


Meio físico de transmissão: Relacionado com o cabeamento utilizado

para interconexão dos dispositivos; Par trançado, cabo coaxial, fibra ótica; São selecionados de acordo com a

aplicação; Tecnologia de comunicação:

É a forma de gerenciamento entre os pontos de comunicação da rede no tocante à comunicação de dados;

Comunicação produtor/consumidor e mestre/escravo;


Algoritmo de acesso ao barramento: Algoritmo utilizado pelos nós para acessar

ou disponibilizar informações na rede. Exemplos: CSMA/CD, token passing, etc

Topologia física:Topologia física:

Ponto a ponto: Cada processador recebe a informação,

utiliza a que lhe diz respeito e retransmite o restante a outro

Topologias físicasTopologias físicas

Topologia em barra O meio físico de comunicação é

compartilhado entre todos os processadores


Topologia em anel: Arquitetura ponto a ponto em que cada

processador é conectado a outro, fechando-se o último segmento ao primeiro

O sinal circula no anel até chegar no destino


Topologia estrela: Utiliza um nó central para gerenciar a

comunicação entre as máquinas. Nós em falha não afetam os outros, apenas o central

Topologias físicas - HíbridaTopologias físicas - Híbrida

Tecnologia de comunicaçãoTecnologia de comunicação

Forma de gerenciamento entre os pontos de comunicação: Mestre-escravo:

Escravo: periféricos que recebem informações do processo mestre para atuar na planta

Dispositivos passivos que somente respondem a requisições diretas vindas do mestre

Monomestre: há somente um mestre no barramento durante a operação Geralmente a CPU do CLP é o componente do controle

central Multimestre:

A imagem de entradas e saídas pode ser lida por todos os mestres, porém somente um mestre pode controlar um dado escravo

Tecnologia de comunicaçãoTecnologia de comunicação

Ponto a ponto (origem-destino): Desperdício de banda pois os dados devem ser

enviados várias vezes para cada destino especificamente

Sincronização entre os nós é difícil pois os dados chegam em instantes diferentes

Pode gerar congestionamento no fluxo de informação Produtor-consumidor:

Neste modelo os dados possuem um identificador único: origem ou destino

Todos os nós podem ser sincronizados Múltiplos nós produtores podem enviar dados para

múltiplos nós consumidores Alguns nós podem ser produtores e consumidores Economia na transmissão de dados

Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio

Procedimentos específicos para acessar a informação da rede:

CSMA/CD: Carrier sense multiple access/colision detection Um dispositivo começa a transmitir dados assim que

detecta que o canal está disponível Pode haver colisão, e neste caso após um tempo

randômico transmite de novo

Token passing: A rede física tem topologia em anel O anel indica a direção onde circula o token (ficha) Se um dispositivo deseja transmitir ele deve capturar o

token e substituí-lo por um frame Após transmitir ele regenera o token e o libera no anel

Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio

Cíclica ou varredura (cyclic polling): Dispositivos produtores transmitem dados a uma taxa

configurada pelo usuário (E/S) e adequada à aplicação Eficiente para aplicações onde os sinais transmitidos

se alteram lentamente

Mudança de estado: Dispositivos produzem dados apenas quando tem seu

estado alterado Em segundo plano um sinal é transmitido ciclicamente

para confirmar que o dispositivo está operando normalmente

Redes de campoRedes de campo

Para uma rede aplicada à interligação de elementos simples a nível de chão de fábrica é utilizada a denominação genérica de “barramentos de campo” ou Fieldbus

Redes de sensores ou SENSORBUS: interligam sensores e atuadores discretos tais como chaves, contactores, etc. Ex: ASI, Seriplex, CAN e LonWorks

Redes de dispositivos ou DEVICEBUS: interligam dispositivos mais genéricos como CLPs, controladores, conversores, relês inteligentes, etc. Ex: Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, ControlNet,

Modbus+

Redes de instrumentação ou FIELDBUS: integram instrumentos analógicos como transmissores de vazão, temperatura, nível, válvulas proporcionais, etc. Ex: Hart, WorldFIP, Profibus-PA

Sistema em RedeSistema em Rede

Sistema em RedeSistema em Rede

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