Redes de Automação Industrial

Apresentação em tema: "Redes de Automação Industrial"— Transcrição da apresentação:

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

2 Modelo OSI

3 Redes 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

4 Redes para Automação Industrial
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;

5 Redes para Automação Industrial
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;

6 Redes para Automação Industrial
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;

7 Redes para Automação Industrial
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;

8 Redes para Automação Industrial
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;

9 Redes para Automação Industrial
Algoritmo de acesso ao barramento: Algoritmo utilizado pelos nós para acessar ou disponibilizar informações na rede. Exemplos: CSMA/CD, token passing, etc

10 Topologia física: Ponto a ponto: Cada processador recebe a informação, utiliza a que lhe diz respeito e retransmite o restante a outro

11 Topologias físicas Topologia em barra O meio físico de comunicação é compartilhado entre todos os processadores

12 O sinal circula no anel até chegar no destino
Topologias físicas 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

13 Topologias físicas Topologia estrela: Utiliza um nó central para gerenciar a comunicação entre as máquinas. Nós em falha não afetam os outros, apenas o central

14 Topologias físicas - Híbrida

15 Tecnologia 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

16 Tecnologia 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

17 Algoritmos 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

18 Algoritmos 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

19 Redes 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

20 Sistema em Rede

21 Sistema em Rede