CAPÍTULO 15 1. Sistemas concentrados e distribuídos 2. Conceitos básicos de redes de comunicação em automação 3. Estações de monitoramento SCADA 4. Aplicações de redes de comunicação 5. Tecnologias de comando 6. Redes de comunicação FieldbusTM Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

1. Sistemas concentrados e distribuídos Nos sistemas concentrados, todo o processamento é realizado numa única máquina, e a informação percorre uma direção vertical através de uma estrutura hierarquizada. Nos sistemas distribuídos, o gerenciamento da informação, assim como o controle da automação, é efetuado por máquinas alocadas ao longo da planta. A diferença entre os sistemas está no modo de participação do operador: nas redes, o usuário coordena a execução das tarefas e, nos sistemas distribuídos, isso ocorre automaticamente. Em relação ao sistema físico (hardware), a rede e os sistemas distribuídos são iguais. A diferença está no sistema lógico operacional (software): nos sistemas distribuídos é instalado um conjunto de softwares que conferem à planta confiabilidade, coerência e transparência, operando automaticamente. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

2. Conceitos básicos de redes de comunicação em automação As redes de comunicação podem ser classificadas em diversas categorias, em atendimento ao critério de localidade: – LANs – local area networks (redes locais); – CANs – campus area networks; – MANs – metropolitan area networks; – WANs – wide area networks. O processo de controle e aquisição de dados inicia-se nas estações remotas, CLPs e RTUs (remote terminal units), com a leitura dos valores correntes dos dispositivos que lhes são devidamente associados. Os PLCs apresentam como principal vantagem a facilidade de programação e o controle de dispositivos por meio das entradas/saídas ou inputs/outputs. Já os RTUs possuem boa capacidade de comunicação e são especialmente indicados para situações em que a comunicação é difícil. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Redes LAN e WAN Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Arquitetura para controle e supervisão via Internet Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Modelo OSI de protocolos Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Arquitetura do TCP/IP, comparada ao modelo OSI Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

3. Estações de monitoramento SCADA As estações de monitoramento central são responsáveis pelo recebimento das informações geradas por estações remotas e agem em conformidade com eventos ocorridos. Essas estações podem estar centralizadas em uma única estação de trabalho ou distribuídas por uma rede de computadores de modo que permitam a partilha das informações provenientes do sistema SCADA. Para aumentar o grau de segurança e confiabilidade do sistema, sempre é utilizada uma estação de backup que permite a recuperação de informações no caso de ocorrência de falhas e danos ao sistema. Tal configuração consiste em duas estações SCADA idênticas, ambas conectadas aos mesmos CLPs; uma opera como mestre, coletando os dados, e a outra fica em stand-by. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Teleoperação utilizando a arquitetura cliente-servidor Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Layout do sistema de supervisão e controle via Internet Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema de aquisição de imagens Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

4. Aplicações de redes de comunicação A aplicação de redes está associada a meios de transmissão e a métodos de comunicação. Quanto às formas de distribuição e de conexão dos diversos equipamentos, um dos critérios mais importantes no projeto de redes consiste em classificá-las segundo sua topologia: ponto a ponto ou multiponto. Os sistemas de transmissão podem se caracterizar pela existência ou não de um meio físico de transmissão. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Transmissão mestre-escravo Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Mensagens em sistemas industriais Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

5. Tecnologias de comando Os sistemas convencionais consistem em dispositivos básicos, tais como sensores, transmissores, atuadores, conjunto de válvulas, chaves elétricas etc. Dentre as poucas vantagens dos sistemas convencionais destacam- se a simplicidade técnica e o nível de descentralização dos elementos de campo. Os sistemas multipolares concentram componentes num conector múltiplo, definido como terminal de válvulas. Dentre as principais vantagens dos sistemas multipolares pode-se destacar a utilização de cabos multipolares, que possibilitam a conexão simultânea dos cabos, a incorporação das ligações das válvulas solenóides e entradas de sensores e o fato de os principais pontos de instalação pneumática ficarem centralizados. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema convencional Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Terminal de válvulas com conector multipolar Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema multipolar Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

6. Redes de comunicação FieldbusTM As redes de comunicação Fieldbus constituem-se em um sistema de transmissão de informações que simplifica muito a instalação e a operação de máquinas e equipamentos industriais utilizados em processos de produção. O Fieldbus geralmente utiliza como meio físico um par de condutores trançados ou fibra óptica. Nos sistemas com elevado grau de complexidade e velocidade de processamento e/ou transmissão de informações e grandes distâncias, recomenda-se a utilização das redes de comunicação Fieldbus em substituição aos sistemas convencionais. Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Barramento de comunicação Fieldbus Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Tecnologias Fieldbus Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Níveis de comunicação em um ambiente industrial Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Ligação entre protocolos Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Aplicação X funcionalidade de protocolos Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Principais elementos operativos da plataforma Pipefa Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Circuito representativo de uma rede de comunicação Fieldbus Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

Sistema convencional versus sistema Fieldbus Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.