INDUSTRIAL NETs Prof. Arnaldo I. I. C. A. & I. T. Tech. Consultant.

Apresentação em tema: "INDUSTRIAL NETs Prof. Arnaldo I. I. C. A. & I. T. Tech. Consultant."— Transcrição da apresentação:

1 INDUSTRIAL NETs Prof. Arnaldo I. I. C. A. & I. T. Tech. Consultant

2 Redes Industriais - Bibliografia Básica
► ALDABÓ, Ricardo. Sistemas de Redes para Controle e Automação. Book Express, 2000. ► ALEXANDRIA, Auzuir Ripardo de. Redes Industriais: Aplicações em Sistemas Digitais de Controle Distribuído, Protocolos Industriais, Aplicações SCADA. Editora Ensino Profissional, 2009. ► HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas Modernos de Comunicação Wireless. Bookman Press, 2008. ► LUGLI, Alexandre Baratella; SANTOS, Max Mauro Dias. Redes Industriais para Automação Industrial: AS-I, PROFIBUS e PROFINET. Editora Érica Sistemas Fieldbus para Automação Industrial – DeviceNet, CANopen, SDS e Ethernet. Editora Érica ► TANEMBAUN, Andrew S.; J. WETHERALL, David; Redes de Computadores – 5a. Ed. Pearson Educ. – 2011

3 Industrial NETs

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5 Industrial Nets Considerações Básicas

6 O Atual Contexto Industrial pode ser Caracterizado :
► Alta Competição & Complexidade Técnicas ► Vários Tipos de Linhas Produtivas, Maquinários, Equipamentos, Dispositivos &/ou Ferramentais ► Avançadas Técnicas de Instrumentação & Controle ► Inovadoras Tecnologias de Redes Industriais ► Novos & Variados Tipos de Postos de Trabalho ► Menores No.s de Pessoas Envolvidas na Produção ► Grande No. de Matérias-Primas Diferenciadas ► Menor Quantidade de Empresas Fornecedoras ► Muito Mais Exigências por parte dos Clientes ► Maiores Custos Produtivos & de Comercialização ► Aumento Níveis de Interesses dos Investidores Fazendo com que as Empresas Adotassem Técnicas Automatizadas para Planejamento, Monitoramento, Supervisão & Gestão de suas Atividades Operacionais

7 Soluções Técnicas de Redes Industriais São Devida & Fisicamente Formatadas pelas Infra-Estruturas Operacionais de Comunicação, Analógicas &/ou Digitais, Estabelecendo Trajetos Físicos Op. que Suportam as Sessões de Transcepção de Sinais E.E. & Dados Entre Vários Tipos de Tecnologias de Instrumentação, Controle & Automação, de Variados Fabricantes, Dentro dos Inúmeros Contextos Op. dos Ambientes Produtivos Industriais

8 Formadas Infra-Estruturas Físicas, Lógicas & Op.
Topologias Hierárquicas Distribuídas de Redes Formadas Infra-Estruturas Físicas, Lógicas & Op. Padronizadas, são Implantadas, a Níveis Locais &/ou Remotos, para Fornecerem Variados Tipos de Soluções para Interfaceamento & Conexão Op. Entre Diversificadas Gerações Tecnológicas de Equipamentos, Dispositivos, Mídias & Acessórios de Telecom, T. I., Instrumentação, Controle Op. & Automação de Processos Industriais, Visando a Execução Técnica Eficiente, Correta & Confiável de Tarefas & Eventos de Endereçamento, Acesso, Intercomunicação & Transcepção dos Fluxos das Sinalizações E. E. &/ou Dados Envolvidos nas mais Diversas Modelagens Produtivas Industriais

9 As Tecnologias, Serviços & Soluções de Redes Industriais Promovem a Intercomunicação Entre os Elementos Operacionais Envolvidos com as Realizações dos Processos Produtivos pelas Transcepções Locais &/ou Remotas dos Mais Variados Tipos de Informações, Dados, Sinalizações, Codificações, Simbologias Op., Caracteres, Textos, Imagens & Sons a Serem Devidamente Transferidos pelas Mídias Op. dos Tipos : Cablagens Metálicas, Cabos de Fibras Ópticas, Ondas E. M., Feixes LASER, Radiações UV, Infra-Red, Radar, μOndas, . . .

10 As Soluções de Redes Industriais Consideram as
Particularidades dos Processos de Fabricação a partir das Necessidades de Integração Op. das Plantas Industriais Utilizando-se dos Perfis das Várias T. I. & Telecom Locais &/ou Remotas : ► Características Técnicas do Meio Ambiente ► Tipos de Datagramas &/ou Mensagens Op. ► Volumes Requisitados de Dados & Informações ► Compartilhamento Temporal de Recursos Tx / Rx ► Gerenciamento da Heterogeneidade Op. ► Níveis de Interoperabilidade Funcional ► Níveis E. P. Q. C. D. C-B. ► Índices Constantes de Evolução Tecnológica

11 Industrial Nets Contextos Operacionais

12 P.H.I.S.A. – “Chão de Fábrica”
Pirâmide da Automação Industrial Abordagem Hierárquica Atualizada V E. R. P. DataBus IV M. E. S. DataBus III S. C. A. D. A. FieldBus C T R L ControlBus P.C.H.I. – Controle Op. II DeviceBus P.H.I.S.A. – “Chão de Fábrica” Sensor Bus I

13 Ind. Nets - Níveis de Atuação Op.
Protocolos Op. DataBus FieldBus Control Bus Device Bus Sensor Bus Controle Discreto Controle Processos

14 Redes SensorBus - Dados sob Formato de Conjuntos
de bits, Conectando Sensores, Interfaces & Elementos Menos Complexos dos Processos Industriais de Modo Direto às Mídias de Redes, com Taxas Op. Básicas de Intercomunicação Através de Pequenas Distâncias de Abrangência Funcional, Mas Apresentando Ótimos Índices de Eficiência Op. & Custo-Benefício ; Redes DeviceBus - Dados sob Formato de Conjuntos de Bytes, Atuando como Interconexões SensorBus   ControlBus em Distâncias ≤ 500 m, Operando Taxas de Transferência das 2 Soluções de Redes, Oferecendo Parâmetros Bem Mais Avançados para Gerenciamento Técnico Op., Interligando de Maiores Números de Dispositivos & Equipamentos para Implementação de Tráfego & Tratamento de Maiores Quantidades de Seqüências & Blocos de Dados Envolvidos ;

15 Redes ControlBus - Dados sob Formato de Bytes
&/ou Pacotes Interconectando Soluções Técnicas de Monitoramento, Controle & Supervisão Op. das Arquiteturas Corporativas de Redes Industriais ; Redes FieldBus – ( System &/ou Terminal Buses ) Dados sob Diversos Formatações de Pacotes &/ou Blocos de Mensagens Estruturadas, com Objetivo Principal de Interconectar Muitos Equipamentos & Dispositivos Sofisticados nas Áreas Op., com Níveis de Abrangência Bem Maiores, Oferecendo Melhores Índices de Desempenho & Capacidade de Conexão com Vários Tipos de Topologias de Redes Administrativas Empresariais ( DataBus ) ;

16 Planejamento Produção
Sistemas Lógicos Transacionais & Apoio às Decisões E.R.P. ( Planejamento Recursos Empresariais ) Gerência Ativos Planejamento Produção M.E.S. ( Sistema Execução Fabril ) Gerência Manutenção Programação Produção Domínio Negócios Controle Op. Assistência Técnica Op. Simulações Modelagens Otimizações Gerência Segurança Física Operacional Controle Operacional & Execução Técnica Controle Avançado Intercomunicação Campo ( FieldBuses ) Sub Sistemas Linhas Produtivas ( “Chão de Fábrica” )

17 Ciclo Vida Op. Plantas Industriais Economia CAPEX Economia OPEX
Projeto Instalação Técnica Comissão Testes Manut. & Trocas Assist. Téc. Níveis Redução Custos Economia CAPEX Economia OPEX ► Redução Áreas Op. dos Sistemas ► Economia com Cabos / Painéis ► Redução No. Instrumentos Op. ► Redução Elementos de Controle ► Maiores Níveis Tech. Upgrade ► Mais Rápidos & Melhores Testes TAF / TAC / TACo / TAO / TAM ► Alta Influência da Engenharia ► Maiores Níveis Reais Segurança Intrínseca & Extrínseca FISCO / FNICO ► Maior & Melhor Visão Técnica dos Processos Operacionais ► Diagnóstico & Gestão de Ativos ► Menores Tempos de Parada ► Melhoria Ações de Manutenção ( Serviços Remotos & Localizados ) ( Hot Swap ; Auto ID ; Add & TAG ) ► Menor Tempo de Checagem Op. ► Facilidade Alterações Op. nas Versões Firmware / Software & Instrumentação de Campo

18 Funções Críticas em Campo [ Tempo Real ] ( “Chão de Fábrica” )
Funções para Supervisão Técnica Gerenciamento Op. [ Tempo Real ] ( C. O. I. ) C. O. I. Visualização Topológica Sinópticos Fluxos Processos Gerenciamento Técnico Supervisórios Op. ( Controle / Instrumentação ) Alarmes & Paradas Diagnósticos Defeitos Op. Otimização Processos Tendências Processos Dados Produtivos Conjuntos de Relatórios Aplicativos Usuários Banco de Dados Segurança Digital Funções Críticas em Campo [ Tempo Real ] ( “Chão de Fábrica” ) Seleção Elementos Op. Sensoriamento Op. Medição Valores Op. Regimes Funcionais Diagnósticos Op. Alarmes & Paradas Controle Op. Básico

19 FIELDBUSES Protocols ETHERNET Solutions Fabricantes Líderes Normas
Básicas DeviceNet ControlNet CompoNet Ethernet/IP ( EIP ) & CIP Rockwell CISCO Schneider Omron Eater O D V A Profibus DP PA & FMS Profinet CBA I/O & IRT Siemens Samson Endress +Hauser Pepperl +Fuchs Profibus Foundation Modbus Fieldbus Fieldbus HSE Emerson ABB Honeywell CAN /CAN-Bus Ethernet Powerlink Bosch Siemens SERCOS ITF SERCOS III Bosch Rexroth SERCOS EtherCAT Various E T G

20 Principais Tecnologias Op. :
Open DeviceNet Vendors Association Principais Tecnologias Op. : DeviceNet™ EtherNet / IP™ CompoNet™ ControlNet™ Common Industrial Protocol ( CIP ) CIP Safety™ CIP Sync™ CIP Motion™ Empresas Fundadoras Object Linking and Embedding for Process Control

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22 Modicon PACs & PLCs

23 Industrial Nets I 2 C A S

24 Router SW Converged Plantwide Ethernet I2 CAS Op. View DMZ SW DMZ

25 Principais Vantagens Técnicas Op.
das Topologias de Redes Industriais ► Plataforma Tecnológica Op. Corporativa Aberta & Distribuída ► Bons Níveis de Acessibilidade, Desempenho, Segurança Op., Eficiência, Produtividade, Confiabilidade, Disponibilidade, Qualidade & Custo-Benefício ( OPEX & CAPEX ) ► Acessibilidade por Redes Locais, Remotas, Privadas & Públicas ► Alta Diversidade dos Serviços Técnicos Op. Disponibilizados ► Várias Opções de Fabricantes & Modelos de Elementos Op. ► Altos Índices de Visibilidade das Informações a partir das Soluções de Instrumentação “Chão de Fábrica” Envolvendo Até os Níveis de Automação do Domínio dos Negócios ► Diagnósticos Alinhados a partir de Quaisquer Pontos Op. de Origem ( Planta, Setor, Linha, Célula, Elemento, ... ) ► Ótimos Níveis de Expansão com a Rede em Operação ► Reduções dos Tempos & Custos com Testes, Configurações, Ajustes, Comissionamento & Partidas de Sistemas

26 Principais Vantagens Técnicas Op.
das Topologias de Redes Industriais ► Uso de Instrumentação Multi-Variável Ativa &/ou Virtual ► Procedimentos Facilitados para Instalação, Configuração, Down &/ou Upgrading de Parâmetros, Firmware & Arquivos Op. ► Redução dos Percursos Físicos & das Quantidades de Materiais: Cabeamento, Eletrocalhas, Eletrodutos, Caixas de Junção, Painéis, Armários, Borneiras, Fontes E. E., Conversores, ... ► Alimentação E.E. Unificada para Elementos de Instrumentação ► Opções de Elementos de Segurança Intrínseca & Extrínseca ► Redução dos Erros de Medição por Conversões de Sinais ► Capacidade Op. “Auto Sensing, ID & TAG” para Instrumentação ► Redução dos Custos de Engenharia, Instalação & Manutenção ► Maiores Níveis de Controle & Supervisão dos Fluxos Op. das Informações, dos Eventos, Tarefas &/ou Processos ► Maior Nível de Gestão Efetiva dos Ativos Op. de Automação

27 Comunicação Tempo Real, Determinismo & Performance Op. Funções
Automação Processos Automação Fabril Controle Acionamento Comunicação Tempo Real, Determinismo & Performance Op. Funções Principais Integração Dados & Informações Op. de Controle Processos Processos Produtivos Industriais Acionamento Op. Controle Sentidos de Rotação & das Velocidades Técnicas COM TCP/IP, Java, ASP, .Net Ind., DCOM, ... Ethernet Industrial Barramentos Op. Soluções Funcionais Firmw. / Software Hardware Industrial Tempos Básicos 1 Segundo ou + 10 ms a 100 ms < 10 ms Exemplos Aplicações Bombas, Chillers, Compressores, ... Monitoramento de Grandezas Op. Linhas Industriais de Fabricação & Controle Produção Sincronizações Movimentações Tarefas Op. Multi-Eixos Ref.

28 Instalações Seguras EX
Comunicação Tempo Real, Determinismo & Performance Op. Classes Op. Aplicações PCT RPI Tempos Estimados Desconexão Op. Informações Processos ( Ex. HMI ) < 1 s 100 a ms Depende Produto ( Ex. AB© Rockwell© RSLinx® ≈ 20 s ) Dados Críticos ( Portas E/S ) 30 a 50 ms 20 ms 4 x Intervalos RPI ( Sempre ≤ 100 ms ) Instalações Seguras EX 10 a 30 ms 10 ms 24 a 1000 ms Acionamentos Movimentação 500 μs a ms 50 μs a ms 4 x Intervalos PLT Process Cycle Times ( PCT ) - Tempo das Decisões Op. na Aplicação I2CAS Request Packet Interval ( RPI ) - Freqüência de Data Tx / Rx para Portas E/S Packet-Loss Tolerance ( PLT ) – Estimativas No. DataPacks Consecutivos Tx / Rx ANTES Erros &/ou Falhas no “Chão de Fábrica”

29 Causas Técnicas para Latências, Jitters,
Delays & Outros Atrasos Op. em Redes ► Tipos Topologias Op. Aplicadas nas Redes ► Tipos Mídias Op. Implementadas nas Redes ► No. Nós Op. Interconectados nas Topologias ► No. Roteadores & Switchers Utilizados ► Tecnologias & Protocolos de Segurança Usados ► Níveis de Segmentação Op. & VLANs Utilizados ► Tipos de Protocolos de Convergência Op. ► Níveis de Resiliência Técnica Funcional ► Níveis de Tráfego Op. Broadcast & Multicast ► Índices Reais Utilização Net Bandwidth ( Bw ) ► Taxas Reais de Net Throughput nos Data Links ► Níveis de Uso Recursos Op. Net Devices

30 Principais Características Técnicas Op.
dos Net Devices para Redes Industriais ( Principalmente Áreas Críticas &/ou Células Produtivas ) ► Suporte Faixas Estendidas Temperaturas Op. ► Boa Tolerância Op. à Umidade Ambiental ► Boa Resistência Choques & Vibrações Mecânicas ► Boa Proteção Contra Surtos E.E. / E.S.D. / E.M.D. ► Boa Imunidade a Ruídos E.E. / E.M. / R.F.I. / T.V.I. ► Bons Níveis Proteção E.E. Tipo IP ► Bons Níveis Proteção Extrínseca & Intrínseca ► Bons Níveis Proteção Contra Intrusão Física ► Suporte Técnico Funcional para Várias Opções de Alimentação E.E. C.A &/ou C.C. nas Portas E / S ► Suporte Técnico Funcional para Várias Mídias Op. ► Flexibilidade Técnica Configuração Op. Portas E / S ► Variedade & Flexibilidade Opções Montagem Física

31 DMZ : Ações Técnicas para Proteção Digital
SECURITY GATEWAY ► Firewall Empresarial ► Redes Privadas Virtuais ► Acesso Móvel Seguro ► Preservação de Identidades ► Segurança Controlada para Sistemas Op. & Aplicativos ► Proteção Contra Intrusos ► Prevenção Contra Perdas Lógicas ► Filtragem & Segurança WEB ► Anti-Bot & Anti-Spyware ► Anti-Virus & Anti-Malware ► Anti-Trojan & Add-On ► Anti-Spam & SEC ► Controle Cloud Intercomm ► Segurança para VoIP & ToIP SECURITY MANAGEMENT ► Gerência Portal de Acesso ► Gerência Políticas Redes ► Gerência Políticas Terminais ► Monitoramento de Eventos ► Gerência Diretórios Usuários ► Gerência Multi-Domínios ► Gráficos & Relatórios SMART ENDPOINT MANAGEMENT ► Encriptação Unidades Lógicas ► Encriptação Conteúdos ► Acesso Remoto Seguro ► Controle Seguro para S.O.s ► Segurança Uso de Aplicativos ► Segurança Uso da WEB ► Firewall / AV / AM / AB ► ASpy / ASpam / AAd

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33 Plataformas Corporativas Integradas de Automação Industrial
( “Estado da Arte” das Redes para Processos Industriais ) Gerenciamento de Sistemas de Energia Execução de Projetos / Otimizações de Plantas Industriais Implantação de Sistemas de Métodos & Processos Tecnologias para Controle Op. & Automação Gerenciamento de Controle de Qualidade Gerenciamento & Supervisão de Processos Sistemas de Produção para Operações Integradas Sistemas Integrados para Suporte & Serviços Funcionais Sistemas Integrados de Manutenção & Reparos Op. Modalidades de Integração Op. entre Padrões de Redes Serviços para Suporte Op. via Telco / Web Site Soluções de Segurança Digital, Recuperação de Sinistros, Restauração de Bases &/ou Conjuntos de Dados Tecnologias para Reengenharia de Projetos & Sistemas Ferramentas para Consultoria & Assessoria Técnica Op. Sistemas para Automatização de Contratos Ferramentas para Treinamento Técnico Funcional

34 UAAB I2CAS

35 Arquitetura Op. Totalmente Integrada
• Configuração “Amigável & Comum” dos Elementos Componentes de Sistemas de Automação ( Routers, Switchers, CLPs, PACs, Remotas I/O, Acionamentos, Instrumentação Ind. & Distribuição Op. de Energia ) ; • Gerenciamento Comum dos Ativos & Conjuntos de Dados para as Configurações dos Sistemas A. G. S. C. M. I. em Base Única de Dados ; • Intercomunicação Funcional Otimizada & Integrada dos Sistemas de Automação Independentemente dos Protocolos Op. de Redes com Acesso às Funções de Engenharia & Diagnóstico Automático de Falhas ; • “Configuração a Quente” para Ampliações & Alterações de Sistemas de Controle & Elementos de Campo, Diminuindo-se “Paradas Forçadas” dos Controladores de Processos ( “Configuration in Run” – CiR ) ; • Maiores Níveis de Redundância / Resiliência / Disponibilidade / Confiabilidade / Custo – Benefício nas Sessões Op. das Redes ; • Sensoriamento, Aquisição & Transcepção Op. das Variáveis A/D entre Elementos de Campo & Controladores de Processos, com Aumento dos Níveis de Resolução, Imunidade à Ruídos & Correção de Erros ; • Redução Drástica na Infra-Estrutura de Conexão, Tempos de Análise, Paradas de Produção, Atividades de Reparo & Manutenção ;

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