REDES INDUSTRIAIS SEMANA 13-1 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAIS E APLICATIVOS DE SUPERVISÃO 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 1 1 1 1 1 1 1

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net Apresentado em 1994 originalmente pela Allen-Bradley, o DeviceNet teve sua tecnologia transferida para a ODVA em 1995. 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). Atualmente mais de 300 empresas estão registradas como membros, sendo que mais de 800 oferecem produtos DeviceNet no mundo todo. www.odva.org – Organização que suporta tecnologias de rede construídas sobre o Protocolo Industrial Comum (CIP) DeviceNet, EtherNet/IP, CompoNet, ControlNet Não é mundial! 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net DeviceNet é um rede digital, multi-drop para conexão entre sensores, atuadores e sistema de automação industrial em geral. Ela foi desenvolvida para ter máxima flexibilidade entre equipamentos de campo e interoperabilidade entre diferentes vendedores. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Device Net - Objetivos Objetivos de transportar 2 tipos principais de informações Dados cíclicos de sensores e atuadores, diretamente relacionados ao controle e, Dados acíclicos indiretamente relacionados ao controle, como configuração e diagnóstico. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Camada Física e de Acesso a Rede Device Net 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. 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. Como resultado, o  CAN tem resposta rápida e confiabilidade alta para aplicações principalmente nas áreas automobilística. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Rede Device Net Pode conter até 64 dispositivos onde cada disposito ocupa um nó na rede. Endereçados de 0 a 63 A Camada MAC usa o CSMA (Carrier Sense Multiple Access with bit wise Arbitration) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Aplicações Device Net 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Características da Rede Device Net Topologia baseada em tronco principal com ramificações. O tronco principal deve ser feito com o cabo DeviceNet grosso. As ramificações com o cabo DeviceNet fino ou chato. Cabos similares podem ser usados desde que suas características elétricas e mecânicas sejam compatíveis com as especificações dos cabos padrão DeviceNet. Permite o uso de repetidores, bridges, roteadores e gateways. Suporta até 64 nós, incluindo o mestre, endereçados de 0 a 63 (MAC ID). Cabo com 2 pares: um para alimentação de 24V e outro para comunicação. Inserção e remoção à quente, sem necessidade de desconectar a alimentação da rede. Suporte para equipamentos alimentados pela rede em 24V ou com fonte própria. Uso de conectores abertos ou selados. Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Características da Rede Device Net Alta capacidade de corrente na rede (até 16 A). Uso de fontes de alimentação de prateleira. Diversas fontes podem ser usadas na mesma rede atendendo às necessidades da aplicação em termos de carga e comprimento dos cabos. Taxa de comunicação selecionável :125, 250 e 500 kbps. Comunicação baseada em conexões de E/S e modelo de pergunta e resposta. Diagnóstico de cada equipamento e da rede. Transporte eficiente de dados de controle discretos e analógicos. Detecção de endereço duplicado na rede. Mecanismo de comunicação extremamente robusto a interferências eletromagnéticas. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Características no Nível Físico Topologia física básica do tipo linha principal com derivações. Barramentos separados de par trançado para a distribuição de sinal e de alimentação (24VCC), ambos no mesmo cabo. Inserção e remoção de nodos a quente, sem necessidade de desconectar a alimentação da rede. Uso de opto acopladores para permitir que dispositivos alimentados externamente possam compartilhar o cabo do barramento com os dispositivos alimentados pelo barramento. Usa terminadores de 121 ohms em cada fim de linha. Permite conexão de múltiplas fontes de alimentação. As conexões podem ser abertas ou seladas 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Caixa de Conexão Aberta e Conexão Selada 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI A partir de cada dropline vários dispositivos podem ser ligados em daisy chain. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Vista dos componentes do cabo padrão DeviceNet 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Velocidades de transmissão e comprimentos de cabo na DeviceNet 25/03/2017 REDES 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 25/03/2017 REDES 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 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Cálculo da distância Máxima dos cabos Derivação 1: Não é considerada porque seu comprimento é menor que a distância da linha tronco para o resistor de terminação (1.5 m). Derivação 2: É considerada, já que 5 > 1,5 + 1,5. Derivação 3: Não é considerada. Distância máxima dos cabos = (5 m + 50 m + 12 m) = 67 metros. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Resistividade de cabos DeviceNet 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Cálculo de queda de tensão numa rede DeviceNet 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Comprimento do segmento de rede x corrente máxima para fonte única 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

E x emp l o: Posicionamento da Fonte de Alimentação 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

E x emp l o: Posicionamento da Fonte de Alimentação Vamos determinar se a fonte de alimentação está sobrecarregada ou não: 1) Somatório das correntes dos dispositivos da Seção 1: (1,10 + 1,25 + 0,50) = 2,85 2) Somatório das correntes dos dispositivos da Seção 2: (0,25 + 0,25 + 0,25) = 0,75 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. O comprimento da seção 2 é de 158 metros. Consultando a tabela para 160 metros encontramos 1,89 A. Logo, toda a rede está operacional. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Formato do Frame de Dados 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo de rede - Utiliza paradigma Produtor/Consumidor que suporta vários modelos de rede. Produtor/Consumidor O Dado é identificado pelo seu conteúdo. A mensagem não necessita explicitar o endereço da fonte e destino dos dados. Também não existe o conceito de mestre. Qualquer nodo pode iniciar um processo de transmissão. Este modelo permite gerar todos os demais: 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Modelo Mestre/Escravo 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo Peer-to-Peer 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo Multi-Mestre 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolo DeviceNet 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Conector Aberto, Selado Mini e Selado Micro 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Ligação dos Resistores de Terminação 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Derivadores (TAPS) – T-Port Tap Conecta um dispositivo simples ou uma linha de derivação “drop line”  através de  um conector estilo plug-rápido. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Derivadores – Device Port componentes selados que conectam ao “trunk line” via “drop line” através de conectores de desconexão rápida somente dispositivos compatíveis a rede DeviceNet. Existem DevicePort para conectar 4 ou 8 dispositivos. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Derivação tipo box “DeviceBox” são elementos passivos que conectam diretamente os dispositivos DeviceNet no “Trunk Line” através de conexões de terminais para até 8 nós. Eles possuem tampa removível selada que permite montagem em máquina ou no chão de fábrica. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Derivação de Alimentação “PowerTap” O “PowerTap” possui proteção de sobre corrente para o cabo tipo “thick” (grosso). Com proteção a diodo é possível utilizar vários “PowerTaps” permitindo assim o uso de várias fontes de alimentação. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Protocolo DeviceNet Resumo 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

DeviceNet Specifications Trunk line Distance and Baud rate 100m Max. with Thin cable 500m @ 125Kbaud (thick) 250m @ 250Kbaud (thick) 100m @ 500Kbaud (thick) (longer with Repeaters) Physical Media (Shielded Twisted Pair) Communications and Power Thick - Trunk or drop Thin - Trunk or Drop Flat - Trunk only Network Power 24vDC power to devices Thick & Flat trunk rated to 8 amps Thin wire rated at 3 amps Maximum Devices 64 Nodes per Network Device Connections T-Taps Zero-drop (Maximum 6m each) Terminating Resistors 120 Resistors at both network trunkline ends Cumulative Drop-line Budget 156m @ 125Kbaud 78m @ 250Kbaud 39m @ 500Kbaud (Maximum of 6m each) Messaging Services Producer/Consumer High-speed I/O Programming Configuration Diagnostics Drop-line wiring Single drop Daisy-chaining off drop Branching off drop

ELECTRONIC DATA SHEET 47

CÁLCULO DE CORRENTE 48

TENSÃO NOS EQUIPAMENTOS 49

ATERRAMENTO 50

Centro de Controle de Motores Inteligentes CCM inteligente

Pontos Fortes e Fracos do DeviceNet Escolha de Velocidades Ter 24 VDC no cabo Grande número de fornecedores Distância do SPUR menor que 6 metros, o projeto é diferente do mundo real. Não é mundial (IEC) Velocidade baixa quando comparado com o Profibus DP 25/03/2017 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 53 53

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI O que é Profibus 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. Esse padrão é garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254. Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete outros fieldbuses. A IEC 61158 está dividida em sete partes, nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão as especificações segundo o modelo OSI. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Profibus Mais de 1300 associados ao redor do mundo Mais de 20 milhões de nós instalados com sucesso Mais de 2800 produtos e mais de 2000 fornecedores,  atendendo às mais diversas necessidades de aplicações. Um extensivo catálogo de produtos pode ser obtido no site http://www.profibus.com/. Descrição da tecnologia em http://www.profibus.com.br. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Comunicação Industrial Profibus 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES 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. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Arquitetura Profibus Três variantes principais: Profibus DP Profibus FMS Profibus PA 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

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