SEMANA 12 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAIS REDES INDUSTRIAIS SEMANA 12 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAIS 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 1 1 1 1 1 1

PROTOCOLOS INDUSTRIAIS LAN em ambientes administrativos: redes corporativas LAN em ambientes industriais: barramentos de campo ou Fieldbus Os tipos de redes dependem dos protocolos utilizados. LAN, MAN, WAN 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 2

Redes Industriais – Barramento de Campo - Fieldbus Surgiram da necessidade de interligar equipamentos usados nos sistemas de automação. Compartilha recursos e base de dados que passaram a ser únicas É usual saber a necessidade da taxa de taxa de transmissão de bits e dispositivos utilizados para depois especificar o protocolo utilizado. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 3

Redes Industriais Requerem Modularidade Confiabilidade Interoperabilidade: capacidade dos sistemas abertos trocarem informações entre eles, mesmo quando fornecidos por fabricantes diferentes. Interconectividade: maneira como os computadores de fabricantes diferentes podem se conectar. Portabilidade: capacidade de um software rodar em plataformas diferentes. Grande desempenho 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 4

Idealização do Fieldbus Rede multiponto digital para conectar dispositivos de campo e controle a longa distância por apenas um barramento (dois fios), economizando cabeamento. Em alguns casos permite fazer o controle no local da aquisição, e atuação dos processos, ou seja, no próprio sensor e atuador, minimizando os problemas de comunicação e falhas de equipamentos. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 5

Histórico do Fieldbus Fabricantes, na maioria americanos passaram a usar o MODBUS da MODICON como padrão. Na Europa, o PROFIBUS da SIEMENS é adotado como padrão. O MODBUS e o PROFIBUS tornam-se abertos por acordos entre os fabricantes europeus. Na década de 1980 a ISA reuniu uma comissão e criou o SP50 onde o interesse é criar um padrão único mundial. Barrado pelo interesse dos diversos fabricantes. Em 1992, Fisher-Rosemount, YOKOGAWA e Siemens, 3 dos maiores fabricantes de CLP e com protocolos compatíveis do mercado criam o ISP (Interoperable Systems Project). 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 6

Histórico do Fieldbus Também em 1992 a Honeywell, Allen-Bradley e outros (facção da SP50) criam o Worldfip com o mesmo objetivo do ISP. Em 1993 o ISP e o Worldfip foram unificados para criar o Foundation Fieldbus (FF), um padrão que até hoje, apesar das inúmeras aplicações e dos vários fabricantes, está por ser totalmente definido e testado. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 7

Fieldbus – 3 Categorias Nível mais Baixo: redes de dispositivos simples tais como sensores/atuadores em nível de bit (do tipo E/S). Ex.: AS-i, SERIPLEX, INTERBUS-S, PROFIBUS-PA, HART. Nível Médio: redes de controladores (comunicação serial entre dispositivos – CLP) de campo. Ex.: CAN, Lonworks, DeviceNET, PROFIBUS-DP. Alto Nível: redes de controladores (mestres) para controles e instrumentação mais sofisticada (inteligentes). Ex.: SP50-H2, Ethernet Industrial, PROFIBUS-FMS. Obs.: Existem integração entre protocolos como com PROFIBUS (PA, DP, FMS) e a integração Ethernet com PROFIBUS (Profinet) 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 8

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI NÍVEIS DE COMUNICAÇÃO NA AUTOMAÇÃO 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Níveis dos Protocolos Industriais 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 10

Níveis de Redes Industriais 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 11

Tipos de Equipamento em Cada Nível de uma Rede Industrial 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 12

Operação Conjunta: SW Supervisório + Fieldbus + Instrumentos 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 13

Níveis do Protocolo 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 14

Benefícios Econômicos do Fieldbus Fieldbus permite baixo custo de implantação e manutenção e fácil expansão da rede. Fácil implementação de um sistema Fieldbus em um sistema de automação já implantado sendo necessário apenas placas de interface e conversores AD/DA. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 15

Benefícios de Performance do Fieldbus Vantagens de customização e de obtenção de informações de mais baixo nível, devido: Utilização de sistemas abertos. Instrumentação de ponta no caso de redes novas. Transmissão apenas de forma digital. Redundância na rede. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 16

Principais Protocolos Industriais e Prediais Disponíveis no Mercado 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 17

Protocolo HART HART - Highway Addressable Remote Transducer Protocol Lançado pela Rosemount em 1980 Logo depois, em 1993, foi formada a Hart Coomunication Foundation , pois o protocolo foi tornado aberto. Hoje mais de 2/3 dos instrumentos inteligentes de comunicação de dados usam o protocolo HART. Usa dois modos de comunicação: comunicação digital e o tradicional 4-20 mA analógicos usados por equipamentos de instrumentação tradicional. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 18

www.hartcomm.org 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 19

Comunicação Analógica + Digital Há vários anos, a comunicação de campo padrão usada pelos equipamentos de controle de processos tem sido o sinal analógico de corrente, o miliampére (mA). Na maioria das aplicações, esse sinal de corrente varia dentro da faixa de 4-20mA proporcionalmente à variável de processo representada. Virtualmente todos os sistemas de controle de processos de plantas usam esse padrão internacional para transmitir a informação da variável de processo. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 20

Comunicação Digital + Sinal Analógico Simultâneo 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 21

Instrumento Inteligente HART SENSOR HART CHIP HART A uP D 4 ~ 20 mA D A Híbrido (Analógico+ Digital) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

O HART sobrepõe o sinal de comunicação digital ao sinal de corrente 4 a 20 mA 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 23

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O Protocolo HART® possibilita a comunicação digital bidirecional em instrumentos de campo inteligentes sem interferir no sinal analógico de 4-20mA. Tanto o sinal analógico 4-20mA como o sinal digital de comunicação HART®, podem ser transmitidos simultaneamente na mesma fiação. A variável primária e a informação do sinal de controle podem ser transmitidos pelo 4- 20mA, se desejado, enquanto que as medições adicionais, parâmetros de processo, configuração do instrumento, calibração e as informações de diagnóstico são disponibilizadas na mesma fiação e ao mesmo tempo. Ao contrário das demais tecnologias de comunicação digitais “abertas” para instrumentação de processos, o HART® é compatível com os sistemas existentes. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25

Protocolo HART Foi desenvolvido para configuração remota e diagnóstico. Para que eu pudesse via um computador trabalhar no loop e configurar/parametrizar um instrumento. O protocolo é Mestre-Escravo em 98% das aplicações. O direito de acesso ao meio consiste de um token que passa entre os dispositivos conectando-os ao canal. A camada de aplicação define os comandos, respostas, os dados digitais e o estado das informações apoiadas pelo protocolo. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 26

Cadeia Multidrop – somente digital Protocolo HART Topologia ponto-a-ponto: simultâneo analógico e digital e ponto-a-ponto somente digital. Cadeia Multidrop – somente digital O SDCD é ligado com 1 par de fios para cada instrumento no ponto a ponto. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 27

Arquitetura convencional ponto a ponto 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 28

Modo Multidrop HART Os dispositivos trocam seus dados e valores medidos digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia). A corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fios a 4 mA. Até 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo através de um par de fios. O comprimento do cabo depende de características do produto/cabo individualmente. O mestre distingue o dispositivo de campo através de seu endereço que varia de 1 a 15. Válvulas de controle não podem ser utilizadas no modo multidrop pois os sinais de controle para válvulas são transmitidos no padrão 4 a 20 mA. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 29

Modo Multidrop - HART 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 30

Pontos Fortes e Fracos do HART Posso perder o HART (frequência) e o meu sistema de controle continua a funcionar (4-20mA) Distância no ponto a ponto – dependendo somente da Lei de Ohm. Saio com 24 V e o meu instrumento funciona com 18 V (queda de até 6 V). Custo do instrumento mais barato que o fieldbus. Dependendo do port do projeto. Posso escolher: pto a pto ou rede. Simples é pto-a-pto (4 a 20 mA) para projeto e manutenção. Com 4 a 20 eu continuo operando e com HART mantenho a configuração/diagnose. Exige pessoal com menor capacitação (multiteste) Velocidade: para monitoração de controle. Custo: infra-estrutura para 1 cabo para cada instrumento. Ex.: 30.000 instrumentos exigem 30.000 pares. No FieldBus seriam 3000 pares. Em geral não é usado com rede. Velocidade baixa e custo alto. Para sair de projetos HART e ir para protocolos Digitais a equipe deve encarar desafios. HART é mais voltado para plantas de processo e pessoas mais conservadoras. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 31

MODBUS A princípio era um protocolo proprietário criado pela MODICON em 1978 visando o uso em seus próprios dispositivos. Atualmente a MODICON autorizou seu uso por um grande número de fabricantes passando a ser um protocolo aberto. O MODIBUS é baseado no modelo mestre-escravo. O mestre e os escravos estão ligados sobre uma rede bidirecional do tipo barramento. Todos os escravos recebem questões do mestre porém sómente o escravo endereçado responde ao mestre. É possível haver 1 mestre e 247 escravos (endereços de 1 a 247) 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 32

MODBUS Em 1990 a Schneider lançou a versão ModBus/TCP que usa a Ethernet. Organização : http://modbus-ida.org/ Alimentação de 5 Volts DC As estações podem ser endereçadas por software ou por chaves Distância máxima 400 m ( com FO até 3.300 m ) Em geral liga instrumentos a 4 fios. Muito pouco a 2 fios. Um par para energia e 1 par para comunicação. Já foi desenvolvido com a idéia de rede. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 33

MODBUS Usa 1 par de fios de comunicação com terminadores nas extremidades (trabalham com energia) O ModBus possui o nível físico RS 485 (até 32 estações Mestre e Escravo) mais popular ou RS 422, RS423, RS 442. Começa em 1200 bps e chega até 56 kbps. Conforme o tipo de ModBus os quadros possuem formato de comandos diferentes. Endereça Mestre e Escravo por chave ou software. Distância máxima do Mestre até o último escravo de 400 m (sem repetidor), com FO até 3300 m. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 34

MODBUS 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 35

Topologia a 2 fios 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 36

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Exemplo de Rede ModBus 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Protocolo Mestre-Escravo 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 38

Comunicação em uma rede MODBUS 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 39

Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 40

Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 41

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 42 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 42

Modos de Mensagem O formato dos quadros de comunicação entre Mestre e Escravos pode ser feito nos modos: MODBUS ASCII (American Standard Code for Information Interchange) -transmite dados codificados em caracteres ASCII de 7 bits. Mensagens legíveis porém consome mais recursos de rede. MODBUS RTU (Remote Terminal Unit) – Os dados são transmitidos em formato binário de 8 bits. Cada byte contém 2 caracteres hexadecimais de 4 bits cada. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 43

Formato do Quadro usado no MODBUS-RTU 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 44

Modos de Mensagem O modo RTU é chamado de ModBus-B ou ModBus Binário e é o modo preferencial. O ModBus Plus e o ModBus/TCP são outras variações do protocolo MODBUS. MODBUS/TCP (sobre Ethernet) – Dados encapsulados no formato binário em quadros para a utilização do meio físico Ethernet. O mecanismo MAC é o CSMA/CD e as estações utilizam o modelo Cliente-Servidor. Permite muito mais endereços de RS-485 O uso de múltiplos Mestres Velocidade de Transmissão na ordem de Gbps. MODBUS Plus – versão ainda mantida sob o domínio da Schneider Electric e só pode ser implantada sob licença deste fabricante. Possui vários recursos adicionais. 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 45

Modos de Mensagem 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 46

Formato do Frame usado no MODBUS/TCP 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 47

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Pontos Fortes e Fracos do ModBus Simples – fácil trabalhar Infra estrutura simples (rede ModBus mais simples que a Ethernet) Opção de trabalhar com TCP/IP Aplicação indicada: Pequena troca de dados. Velocidade, se eu tenho necessidade de velocidade maior. Existência de várias versões. Distância pequena (alcanço) sem repetidor. Conectar no máximo 32 equipamentos (RS 485) 25/03/2017 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 50

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de Comunicação Tipos de Controles Controle Lógico Controle de Processo Equipamentos Simples Equipamentos Complexos Tipos de Equipamentos Sensorbus Baixo Custo, Alta Velocidade, Comunicação a nível de Bit (push buttons, limit switches, etc.) Instrumentos Multiplexados em um único nó Pequeno em tamanho (distância) SENSORBUS 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de Comunicação Devicebus Alta Velocidade, Comunicação a nível de Byte, Equipamentos Discretos Complexos Pode suportar variáveis analógicas e comunicação peer-to-peer Controle de Processo Tipos de Controles DEVICEBUS SENSORBUS Controle Lógico Equipamentos Simples Equipamentos Complexos 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tipos de Equipamentos

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de Comunicação Fieldbus Digital replacement of 4-20 mA signals Power and signal on 2-wires Supports Intrinsic Safety Controle de Processo FIELDBUS DEVICEBUS SENSORBUS Tipos de Controles Controle Lógico Equipamentos Simples Equipamentos Complexos 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tipos de Equipamentos

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de Comunicação FIELDBUS - Foundation Fieldbus - Profibus PA Controle de Processo DEVICEBUS Tipos de Controles - CAN - DeviceNet - LonWorks - Profibus DP - Interbus SENSORBUS Controle Lógico - ASI - LonWorks - Seriplex Equipamentos Simples Equipamentos Complexos 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tipos de Equipamentos

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Mapa de aplicações típicas Controle de Processo & Diagnosticos Diagnosticos e Controle Contínuo & Batch Variáveis de Processo Contínuo & Batch Packaging, CCM Controle Lógico Discretos Manufatura, Packaging Complex Devices Simple Devices 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

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Plantas de Processo - Considerações Plantas de Processo usam controle de pressão, vazão, temperatura, botoeiras, válvulas, sensores. Equipamentos simples: botoeiras e válvulas. Complexidade Média: CPM inteligente que mede e monitora o desempenho de seus indicadores. Ex.: Cálculo do vlume Equipamento mais complexo: instrumento de controle de processo e instrumentação. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tipos de Medição Um instrumento é um dispositivo utilizado para medir, indicar, transmitir ou controlar grandezas de sistemas físicos. Conjunto de variáveis medidas: pressão, temperatura, nível, densidade, viscosidade, pH, corrente elétrica, tensão elétrica, indutância, capacitância, frequência, vazão, volume, etc. Sinais de Saída do instrumento que mediu do tipo analógicos: Tensão: 1-5 V 0-5 V 0-10 V Corrente: 0-20mA 4-20mA 8-40mA Pneumáticos: 3-15 PSI 20-100 kPa 6-30 PSI Sinais Digitais: transmitidos por protocolos do tipo MODBUS, Profibus Protocolo HART Protocolo SMART Fieldbus Controle de Processos Elétrica, Mecânica, Computação: Mecatrônica Sistema de controle (definição): Interconexão de componentes formando uma configuração que fornece um desempenho desejado. U(s) Entrada de referência (set-point); Y(s) Saída do sistema; G(s) - Planta. Sistema de controle em malha fechada: O sinal de saída é realimentado na entrada e o controlador processa o erro E(s) e atua no sinal de entrada da planta U(s). 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Categorias de Protocolos Primeira Categoria, Categoria de Bus (Sensorbus) – protocolos de baixo custo, alta velocidade, comunicação a nível de bit. Ex.: porta aberta=0, porta fechada=1. Segunda Categoria (Device Bus) – válvulas, botoeiras até COM inteligentes. Comunicação a nível de byte. Consigo ter noção de que a comunicação digital está correta. Usa detecção de erro. Consigo informar algumas variáveis analógicas. Trabalha com vários bytes. Terceira Categoria (Fieldbus) – hoje em dia qualquer protocolo digital é chamado fieldbus. Protocolos voltados para equipamentos mais complexos. Trabalha a nível de dados. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Categorias de Protocolos No Brasil, a maioria das aplicações estão na: 1ª Categoria – ASi (bit) 2ª Categoria – CAN (byte), Interbus (Porto de Paranaguá). O CAN pode ser usado no carro para ler os sensores (ASTRA, FIAT) 3ª Categoria: Fieldbus Foundation, Profibus PA. Monitora e controla variáveis analógicas. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

Padronização de Protocolos Protocolos abertos (não são proprietários) – Existe uma fundação que coordena e tem vários fabricantes. Pode ser escrito via normas. De país: ABNT, DIN, ISA, etc. Ex.: ASi, DeviceNet, Profibus PA não são protocolos mundiais. Mundial: IEC (Comissão de Eletrotécnica Internacional – sede em Bruxelas. EX.: IEC 61158, norma mundial de protocolo, engloba FF, Profibus, ControlNet (antigo), Profibus-DP, P-Net (?), Interbus-S, SwiltNet (?), WorldFIP (França). Obs – Profibus DP e DeviceNet são praticamente iguais. Só que Profibus DP é mundial e DeviceNet não é. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 62

Sensors Analyzer Gas chro. Single loop controller PROFIBUS – PA FOUNDATION Fieldbus Remote I/O Barcode Inverter Flow meter Thermometer Pressure gage CAN (Device Net) Micro-inverter Control valve PROFIBUS – DP Encoder Motor starter Contactor Solenoid Photo switch Proximity switch Limit switch ASI bit byte data

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolo ASi www.as-interface.com 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 64

Equipamentos Industriais ASi 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 65

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI O que é AS-interface? É um simples sistema de rede desenvolvido para a monitoração e controle de sinais digitais e analógicos no nível de campo. Trabalha com apenas um par de fios, onde são transmitidos os dados e a alimentação para os equipamentos. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 66

Cenários Tecnológicos 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 67

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI ABB AIRTEC Allen-Bradley American Microsystems Andras Steuerungssysteme Asco Joucomatic AUCOTEC Austria Mikro Systeme Baco Balluf Baumer Bihl + Wiedemann Brad Harrison /H.F. Vogel Bürkert Carinthian Tech Research Crouzet Datalogic Dr.-Ing. Hans Jürgen Melhardt Egemin NV Elasta Elektro-Apparatebau Olten Endress + Hauser ENTRELEC-SCHIELE Fachhochschule Solothurn Fachhochschule Vorarlberg Festo Franz Binder Friedrich Lütze Fuji Electric GE Fanuc . Gebauer & Griller GEMÜ Gossen-Metrawatt Hans Bernstein Harting Hilscher Hörbiger-Origa Idec Izumi Corp. ifm electronic IMI Norgren Limited IMI Norgren-Herion Fluidtronic Institut für Informationstechnik im J. Auer K. A. Schmersal Karl Lumberg Kuhnke Lachmann & Rink Leuze electronic Mitsubishi Electric MLS Lanny Moeller Murrelektronik Omron Electronics Ositech PTY Ltd. Pepperl + Fuchs Phoenix Contact Pilz Power Controls Iberica S.L. Puls Pulsotronic R. Stahl Schaltgeräte RECHNER Hirschmann Robert Bosch Schneider Electric Sense Electronica Ltda SEW-EURODRIVE Sick Siemens Sirena S.p.A. SMC Pneumatik Steinbeis Toyoda Machine Works Ltd. Trox Technik Turck VCOM VEGA Visolux-Elektronik Weidmüller WERMA Signaltechnik Wiechers & Partner 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 68

Análise na escolha da rede Industrial 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 69

a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 70

Interligação da rede AS-i com outras redes digitais. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 71

Mais de 10.000.000 de nós instalados REDE AS-INTERFACE Mais de 10.000.000 de nós instalados 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 72

Viabilidade econômica do sistema AS-i. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 73

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Princípio de Operação A rede AS-i possui um mestre (gateway/ master) que é responsável pela monitoração de todos os escravos. Cada escravo possui um endereço, desta forma, se algum dos escravos entrar em falha, seu endereço será automaticamente indicado pelo mestre. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 74

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 75

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 76

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI UMA ÚNICA REDE AS-I PODE CONECTAR ATÉ 62 ESCRAVOS! Com 248 entradas e 248 saídas! 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 77

LINHA COM RAMIFICAÇÕES Master ESTRELA Master ÁRVORE Master LINHA Master LINHA COM RAMIFICAÇÕES 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 78

Tempo de ciclo: 20 ms (dependendo da configuração) Solicitação do Master Master Controle Escravo 1A 2A 1B 2B 3B Resposta do Escravo Tempo de ciclo: 20 ms (dependendo da configuração) 3A Escravos B Escravos A O master chama os escravos com endereço A e depois B 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 79

Componentes da rede AS-i Masters/ Gateways Os Masters e Gateways são os “mestres” da rede AS-I. Eles são os responsáveis pelo controle e monitoração de toda a rede AS-I MASTER – É capaz de fazer todo o controle da rede AS-I, funcionando como um “Mini-PLC” GATEWAY – Monitora a rede AS-I e faz a interface com um protocolo de comunicação superior 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 80

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Gateways com interface para: Profibus Modbus/ TCP Modbus RTU CANOpen DeviceNet Ethernet/ IP Profinet Master com interface Serial RS-232/ RS-485 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 81

Arquitetura – Rede AS-i com Gateway AS-i/ Profibus DP PLC - Profibus Gateway AS-i/Profibus Rede AS-i 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 82

Componentes da rede AS-i Fonte AS-i As fontes AS-i são responsáveis pela alimentação da rede AS-i, dentre outras funções. Através do seu circuito e método de construção, ela permite que a rede trabalhe com alimentação e troca de dados no mesmo par de fios. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 83

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Fontes de Tensão ASI Correntes de até 8A Entrada em 24VDC ou 115/230VAC Modelos com grau de proteção IP65 (poeira e jato de água) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 84

Componentes da rede AS-i Módulo I/O – são necessários para que sensores e atuadores comuns, que não possuem o chip AS-i integrado, possam ser utilizados na rede AS-i. Módulos para montagem em campo (IP67) e em painel (IP20) Entradas Digitais para contato seco, sensores PNP, NPN, NAMUR, 2 fios DC. Entradas e saídas analógicas (4… 20mA, 0… 20mA e 0… 10V) Saídas digitais à relé e transistor Detecção de falhas na saída 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 85

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI A alimentação das entradas dos módulos pode ser feita através da própria alimentação fornecida pela rede AS-I (Cabo Amarelo) ou através de uma alimentação auxiliar convencional de 24Vdc (Cabo Preto) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 86

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Módulos de I/O Montagem sem ferramentas Conexão M12 de metal Classe de Proteção IP67 Fixação em trilho DIN ou direto no campo 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 87

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Trilho DIN - Em chapa de aço com 1,0 mm de espessura, bicromatizado, auxilia na fixação de componentes elétricos. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 88

Travamento rápido SPEEDCON M12 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 89

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI IP67 – protejido contra poeira e efeitos de imersão temporária em água. Conectores circulares com grau de proteção IP67, padrão M8 com 3 e 4 pólos e M12 com 3, 4 ou 5 pólos, para sensores e atuadores, com contato a ouro (0.25 µm), conexao à mola e à parafuso, reto ou angular, todo plástico, shieldado ou com rosca metálica. Podendo ser fornecido já injetado com o cabo em poliuretano nos seguintes padrões: M8 com 3 e 4 pólos e M12 com 3, 4, 5 e 8 pólos. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 90

Rede AS-i - Transportadora de Latinhas (sensores) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 91

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Módulos de I/O Grau de proteção IP68/ IP69K Ideal para aplicações onde existam processos de limpeza Indicação visual de falhas nas saídas Instalação em qualquer posição, devido ao seu formato arredondado 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 92

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Módulos de I/O Módulo compacto para aplicações descentralizadas 1 entrada e 1 saída por módulo Montagem em espaços reduzidos Grau de proteção IP68/ IP69K (poeira e imersão contínua em água) 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 93

Sensores Inteligentes AS-i Utilização direto na rede AS-I, pois possuem chip AS-I integrado Não necessitam de Módulos I/O São vistos como um nó da rede 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 94

Sensor ou atuador com AS-i embutido. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 95

Módulo 2E/2S para sensores/atuadores convencionais. 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 96

Sensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFF Sensor Indutivo Duplo Trabalha em conjunto com ativador acoplado ao eixo da válvula Indicação visual de aberto/ fechado através dos leds dos sensores Fixação no padrão universal NAMUR (30x80mm ou 30x130mm) Saída para solenóides de baixa potência (máx. 26,4V/ 2,5W) Alimentação do sensor e da solenóide através da rede AS-i 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 97

Repetidores/Terminadores Extensão de rede até 100 metros Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento. Devem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-i Terminadores Otimização e balanceamento do sinal na rede AS-i Permite a extensão da rede até 200 metros 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 98

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Rede com Repetidores 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 99

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Rede com Terminador 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 100

Combinação Repetidores/Terminadores 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 101

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabos AS-i Cabo Chato - Conexão tipo Vampiro 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 102

Vista do corte frontal do cabo AS-i 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 103

Cabo AS-i – Imagens Ampliadas 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 104

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabo AS-i Conexão com cabo redondo: Cabo simples com dois condutores de Ø1,5mm² sem necessidade de shield 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 105

Cabos circulares sem blindagem 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 106

Cabos padrões do barramento AS-i 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 107

a) Acoplamento do módulo ao barramento; b) Pinos de perfuração 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 108

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Programador Manual Permite mudança de endereços dos escravos AS-I Verificação de entradas e acionamento de saídas dos escravos para teste Mudança e visualização de Parâmetros 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 109

REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Acessórios Derivadores Conectores M12 Conectores com cabo Bases com “vampiro” 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 110

Exemplos de Aplicações 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 111

Exemplos de Aplicações 25/03/2017 REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 112