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25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141.

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1 25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/ REDES INDUSTRIAIS SEMANA 13-1 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAIS E APLICATIVOS DE SUPERVISÃO

2 25/1/20142REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net n n Apresentado em 1994 originalmente pela Allen-Bradley, o DeviceNet teve sua tecnologia transferida para a ODVA em n n A ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) é uma organização sem fins lucrativos composta por centenas de empresas ao redor do mundo que mantém, divulga e promove o DeviceNet e outras redes baseadas no protocolo CIP (Common Industrial Protocol).Open DeviceNet Vendor Association n n Atualmente mais de 300 empresas estão registradas como membros, sendo que mais de 800 oferecem produtos DeviceNet no mundo todo. n n – Organização que suporta tecnologias de rede construídas sobre o Protocolo Industrial Comum (CIP) DeviceNet, EtherNet/IP, CompoNet, ControlNet n n Não é mundial!

3 25/1/20143REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net n n DeviceNet é um rede digital, multi-drop para conexão entre sensores, atuadores e sistema de automação industrial em geral. n n Ela foi desenvolvida para ter máxima flexibilidade entre equipamentos de campo e interoperabilidade entre diferentes vendedores.

4 25/1/20144REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net : Classifica-se como Device Bus – Alta velocidade, comunicação a nível de byte, comunicação com equipamentos discretos e analógicos, possui alto poder de diagnóstico com os devices de rede.

5 25/1/20145REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net - Objetivos n n Objetivos de transportar 2 tipos principais de informações n n Dados cíclicos de sensores e atuadores, diretamente relacionados ao controle e, n n Dados acíclicos indiretamente relacionados ao controle, como configuração e diagnóstico.

6 25/1/20146REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Camada Física e de Acesso a Rede Device Net n n É baseada na tecnologia CAN (Controller Area Network) e as camadas superiores no protocolo CIP, que define uma arquitetura baseada em objetos e conexões entre eles. n n O CAN originalmente foi desenvolvido pela BOSCH para o mercado de automóvel Europeu para substituir os caros chicotes de cabo por um cabo em rede de baixo custo em automóveis. n n Como resultado, o CAN tem resposta rápida e confiabilidade alta para aplicações principalmente nas áreas automobilística.

7 25/1/20147REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Rede Device Net n n Pode conter até 64 dispositivos onde cada disposito ocupa um nó na rede. n n Endereçados de 0 a 63 n n A Camada MAC usa o CSMA (Carrier Sense Multiple Access with bit wise Arbitration)

8 25/1/20148REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Exemplo de Rede Device Net - O mecanismo de comunicação é peer to peer com prioridade. O esquema de arbitragem é herdado do protocolo CAN e se realiza bit a bit.

9 25/1/20149REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Aplicações Device Net

10 25/1/201410REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Características da Rede Device Net n n Topologia baseada em tronco principal com ramificações. n n O tronco principal deve ser feito com o cabo DeviceNet grosso. n n As ramificações com o cabo DeviceNet fino ou chato. n n Cabos similares podem ser usados desde que suas características elétricas e mecânicas sejam compatíveis com as especificações dos cabos padrão DeviceNet. n n Permite o uso de repetidores, bridges, roteadores e gateways. n n Suporta até 64 nós, incluindo o mestre, endereçados de 0 a 63 (MAC ID). n n Cabo com 2 pares: um para alimentação de 24V e outro para comunicação. n n Inserção e remoção à quente, sem necessidade de desconectar a alimentação da rede. n n Suporte para equipamentos alimentados pela rede em 24V ou com fonte própria. n n Uso de conectores abertos ou selados. n n Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito.

11 25/1/201411REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Características da Rede Device Net n n Alta capacidade de corrente na rede (até 16 A). n n Uso de fontes de alimentação de prateleira. n n Diversas fontes podem ser usadas na mesma rede atendendo às necessidades da aplicação em termos de carga e comprimento dos cabos. n n Taxa de comunicação selecionável :125, 250 e 500 kbps. n n Comunicação baseada em conexões de E/S e modelo de pergunta e resposta. n n Diagnóstico de cada equipamento e da rede. n n Transporte eficiente de dados de controle discretos e analógicos. n n Detecção de endereço duplicado na rede. n n Mecanismo de comunicação extremamente robusto a interferências eletromagnéticas.

12 25/1/201412REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Características no Nível Físico n n Topologia física básica do tipo linha principal com derivações. n n Barramentos separados de par trançado para a distribuição de sinal e de alimentação (24VCC), ambos no mesmo cabo. n n Inserção e remoção de nodos a quente, sem necessidade de desconectar a alimentação da rede. n n Uso de opto acopladores para permitir que dispositivos alimentados externamente possam compartilhar o cabo do barramento com os dispositivos alimentados pelo barramento. n n Usa terminadores de 121 ohms em cada fim de linha. n n Permite conexão de múltiplas fontes de alimentação. n n As conexões podem ser abertas ou seladas

13 25/1/201413REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Caixa de Conexão Aberta e Conexão Selada

14 25/1/201414REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI A partir de cada dropline vários dispositivos podem ser ligados em daisy chain.

15 25/1/201415REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabos: Há 4 tipos de cabos padronizados: o grosso, o médio, o fino e o chato. É mais comum o uso do cabo grosso para o tronco e do cabo fino para as derivações.

16 25/1/201416REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

17 25/1/201417REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Vista dos componentes do cabo padrão DeviceNet

18 25/1/201418REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Velocidades de transmissão e comprimentos de cabo na DeviceNet

19 25/1/201419REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l a t i v a

20 25/1/201420REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l a t i v a

21 25/1/201421REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI E x emp l o : C á l c u l o d a d i s t â n c i a m á x i m a d o s c a b o s

22 25/1/201422REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cálculo da distância Máxima dos cabos n n Derivação 1: Não é considerada porque seu comprimento é menor que a distância da linha tronco para o resistor de terminação (1.5 m). n n Derivação 2: É considerada, já que 5 > 1,5 + 1,5. n n Derivação 3: Não é considerada. n n Distância máxima dos cabos = (5 m + 50 m + 12 m) = 67 metros.

23 25/1/201423REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

24 25/1/201424REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Resistividade de cabos DeviceNet

25 25/1/201425REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cálculo de queda de tensão numa rede DeviceNet

26 25/1/201426REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Comprimento do segmento de rede x corrente máxima para fonte única

27 25/1/201427REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI E x emp l o: Posicionamento da Fonte de Alimentação

28 25/1/201428REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI E x emp l o: Posicionamento da Fonte de Alimentação n n Vamos determinar se a fonte de alimentação está sobrecarregada ou não: n n 1) Somatório das correntes dos dispositivos da Seção 1: (1,10 + 1,25 + 0,50) = 2,85 n n 2) Somatório das correntes dos dispositivos da Seção 2: (0,25 + 0,25 + 0,25) = 0,75 n n 3) O comprimento da seção 1 é de 86 metros. Consultando a tabela para 100 metros verificamos que a corrente máxima permitida é de 2,93 A. n n O comprimento da seção 2 é de 158 metros. Consultando a tabela para 160 metros encontramos 1,89 A. n n Logo, toda a rede está operacional.

29 25/1/201429REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI A Rockwell Automation desenvolveu um aplicativo que facilita a configuração de um barramento DeviceNet. O software realiza os cálculos necessários para verificação de comprimentos de cabo, corrente, etc.

30 25/1/201430REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

31 25/1/201431REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Formato do Frame de Dados

32 25/1/201432REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Processo de Arbitragem - o valor do identificador da mensagem 3 tem um menor valor binário e portanto uma maior prioridade que as demais mensagens.

33 25/1/201433REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo de rede - Utiliza paradigma Produtor/Consumidor que suporta vários modelos de rede. Produtor/Consumidor n n O Dado é identificado pelo seu conteúdo. n n A mensagem não necessita explicitar o endereço da fonte e destino dos dados. n n Também não existe o conceito de mestre. n n Qualquer nodo pode iniciar um processo de transmissão. n n Este modelo permite gerar todos os demais:

34 25/1/201434REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo Mestre/Escravo

35 25/1/201435REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo Peer-to-Peer

36 25/1/201436REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo Multi-Mestre

37 25/1/201437REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolo DeviceNet

38 25/1/201438REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Conectores - Há três tipos básicos de conectores: o aberto, o selado mini e o selado micro. O uso de um ou de outro depende da conveniência e das características do equipamento ou da conexão.

39 25/1/201439REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Conector Aberto, Selado Mini e Selado Micro

40 25/1/201440REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Ligação dos Resistores de Terminação

41 25/1/201441REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Derivadores (TAPS) – T-Port Tap n Conecta um dispositivo simples ou uma linha de derivação drop line através de um conector estilo plug- rápido.

42 25/1/201442REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Derivadores – Device Port n componentes selados que conectam ao trunk line via drop line através de conectores de desconexão rápida somente dispositivos compatíveis a rede DeviceNet. n Existem DevicePort para conectar 4 ou 8 dispositivos.

43 25/1/201443REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Derivação tipo box DeviceBox n são elementos passivos que conectam diretamente os dispositivos DeviceNet no Trunk Line através de conexões de terminais para até 8 nós. n Eles possuem tampa removível selada que permite montagem em máquina ou no chão de fábrica.

44 25/1/201444REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Derivação de Alimentação PowerTap n O PowerTap possui proteção de sobre corrente para o cabo tipo thick (grosso). n Com proteção a diodo é possível utilizar vários PowerTaps permitindo assim o uso de várias fontes de alimentação.

45 25/1/201445REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolo DeviceNet Resumo

46 Cumulative Drop-line Budget 125Kbaud 250Kbaud 500Kbaud (Maximum of 6m each) Trunk line Distance and Baud rate 100m Max. with Thin cable 125Kbaud (thick) 250Kbaud (thick) 500Kbaud (thick) (longer with Repeaters) Maximum Devices 64 Nodes per Network Physical Media (Shielded Twisted Pair) Communications and Power Thick - Trunk or drop Thin - Trunk or Drop Flat - Trunk only Drop-line wiring Single drop Daisy-chaining off drop Branching off drop Device Connections T-Taps Zero-drop (Maximum 6m each) Terminating Resistors 120 Resistors at both network trunkline ends Network Power 24vDC power to devices Thick & Flat trunk rated to 8 amps Thin wire rated at 3 amps Messaging Services Producer/Consumer High-speed I/O Programming Configuration Diagnostics DeviceNet Specifications

47 47 ELECTRONIC DATA SHEET

48 48 CÁLCULO DE CORRENTE

49 49 TENSÃO NOS EQUIPAMENTOS

50 50 ATERRAMENTO

51

52 CCM inteligente Centro de Controle de Motores Inteligentes

53 25/1/201453REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/201453REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/201453REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Pontos Fortes e Fracos do DeviceNet n n Escolha de Velocidades n n Ter 24 VDC no cabo n n Grande número de fornecedores n n Distância do SPUR menor que 6 metros, o projeto é diferente do mundo real. n n Não é mundial (IEC) n n Velocidade baixa quando comparado com o Profibus DP

54 25/1/201454REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI O que é Profibus n n O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores, onde a interface entre eles permite uma ampla aplicação em processos, manufatura e automação predial. n n Esse padrão é garantido segundo as normas EN e EN n n Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete outros fieldbuses. n n A IEC está dividida em sete partes, nomeadas a , nas quais estão as especificações segundo o modelo OSI.

55 25/1/201455REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Profibus n n Mais de 1300 associados ao redor do mundo n n Mais de 20 milhões de nós instalados com sucesso n n Mais de 2800 produtos e mais de 2000 fornecedores, atendendo às mais diversas necessidades de aplicações. n n Um extensivo catálogo de produtos pode ser obtido no site n n Descrição da tecnologia em

56 25/1/201456REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Comunicação Industrial Profibus

57 25/1/201457REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Ethernet, PROFIBUS e AS-Interface, oferece as condições ideais de redes abertas em processos industriais. No nível de atuadores/sensores o AS-Interface é o sistema de comunicação de dados ideal (baixo custo, alimentação de 24 VDC). No nível de campo, a periferia distribuída, tais como: módulos de E/S, transdutores, acionamentos (drives), válvulas e painéis de operação, trabalham em sistemas de automação, via um eficiente sistema de comunicação em tempo real, o PROFIBUS DP ou PA. A transmissão de dados do processo é efetuada ciclicamente, enquanto alarmes, parâmetros e diagnósticos são transmitidos somente quando necessário, de maneira acíclica.

58 25/1/201458REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI No nível de célula, os controladores programáveis, como os CLPs e os PCs, comunicam-se entre si, requerendo, dessa maneira, que grandes pacotes de dados sejam transferidas em inúmeras e poderosas funções de comunicação. Além disso, a integração eficiente aos sistemas de comunicação corporativos existentes, tais como: Intranet, Internet e Ethernet, são requisito absolutamente obrigatório. Essa necessidade é suprida pelos protocolos PROFIBUS FMS e PROFINet.

59 25/1/201459REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Arquitetura Profibus n n Três variantes principais: n n Profibus DP n n Profibus FMS n n Profibus PA

60 Transparent Communication from Sensor/Actuator to Area Controller CNC Area Controller Ethernet/TCP/IPTCP/IP/Ethernet PROFIBUS-FMS PROFIBUS-DPPROFIBUS-PA Factory Level Bus Cycle Time < 1000 ms Cell Level Bus Cycle Time < 100 ms Field Level Bus Cycle Time < 10 ms PC/VME VME/PC PLC DCS


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