protocolos industriais

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protocolos industriais

  1. 1. 26/05/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 126/05/15 126/05/15 1 REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS SEMANA 12 – PROTOCOLOSSEMANA 12 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAISINDUSTRIAIS E PREDIAIS
  2. 2. 26/05/15 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  3. 3. 26/05/15 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  4. 4. 26/05/15 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  5. 5. 26/05/15 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  6. 6. 26/05/15 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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).
  7. 7. 26/05/15 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  8. 8. 26/05/15 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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)
  9. 9. 26/05/15 9REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI NÍVEIS DE COMUNICAÇÃO NA AUTOMAÇÃO
  10. 10. 26/05/15 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Níveis dos Protocolos Industriais
  11. 11. 26/05/15 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Níveis de Redes Industriais
  12. 12. 26/05/15 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tipos de Equipamento em Cada Nível de uma Rede Industrial
  13. 13. 26/05/15 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Operação Conjunta: SW Supervisório + Fieldbus + Instrumentos
  14. 14. 26/05/15 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Níveis do Protocolo
  15. 15. 26/05/15 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  16. 16. 26/05/15 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  17. 17. 26/05/15 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Principais Protocolos Industriais e Prediais Disponíveis no Mercado
  18. 18. 26/05/15 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  19. 19. 26/05/15 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI www.hartcomm.org
  20. 20. 26/05/15 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  21. 21. 26/05/15 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Comunicação Digital + Sinal Analógico Simultâneo
  22. 22. 26/05/15 22REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI uP A D D A SENSOR 4 ~ 20 mA Híbrido (Analógico+ Digital) CHIP HART Instrumento Inteligente HART HART
  23. 23. 26/05/15 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI O HART sobrepõe o sinal de comunicação digital ao sinal de corrente 4 a 20 mA
  24. 24. 26/05/15 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  25. 25. 26/05/15 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI •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.
  26. 26. 26/05/15 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  27. 27. 26/05/15 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  28. 28. 26/05/15 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Arquitetura convencional ponto a ponto
  29. 29. 26/05/15 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modo Multidrop HARTModo Multidrop HART Os dispositivos trocam seus dados e valores medidosOs dispositivos trocam seus dados e valores medidos digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia).digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia). A corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fiosA corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fios a 4 mA.a 4 mA. Até 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo atravésAté 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo através de um par de fios.de um par de fios. O comprimento do cabo depende de características doO comprimento do cabo depende de características do produto/cabo individualmente.produto/cabo individualmente. O mestre distingue o dispositivo de campo através de seuO mestre distingue o dispositivo de campo através de seu endereço que varia de 1 a 15.endereço que varia de 1 a 15. Válvulas de controle não podem ser utilizadas no modoVálvulas de controle não podem ser utilizadas no modo multidrop pois os sinais de controle para válvulas sãomultidrop pois os sinais de controle para válvulas são transmitidos no padrão 4 a 20 mA.transmitidos no padrão 4 a 20 mA. 26/05/15 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  30. 30. 26/05/15 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modo Multidrop - HARTModo Multidrop - HART 26/05/15 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  31. 31. 26/05/15 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  32. 32. 26/05/15 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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)
  33. 33. 26/05/15 33REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 33REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  34. 34. 26/05/15 34REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 34REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  35. 35. 26/05/15 35REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 35REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI MODBUS
  36. 36. 26/05/15 36REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 36REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Topologia a 2 fios
  37. 37. 26/05/15 37REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Exemplo de Rede ModBus
  38. 38. 26/05/15 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolo Mestre-Escravo
  39. 39. 26/05/15 39REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 39REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Comunicação em uma rede MODBUS
  40. 40. 26/05/15 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS
  41. 41. 26/05/15 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS
  42. 42. 26/05/15 42REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 42REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  43. 43. 26/05/15 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  44. 44. 26/05/15 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Formato do Quadro usado no MODBUS-RTU
  45. 45. 26/05/15 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  46. 46. 26/05/15 46REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 46REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modos de Mensagem
  47. 47. 26/05/15 47REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 47REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Formato do Frame usado no MODBUS/TCP
  48. 48. 26/05/15 48REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 48REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  49. 49. 26/05/15 49REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 49REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  50. 50. 26/05/15 50REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI26/05/15 50REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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)
  51. 51. 26/05/15 51REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação Tipos de Controles ControleLógicoControledeProcesso 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
  52. 52. 26/05/15 52REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação DEVICEBUS SENSORBUS Tipos de Controles ControleLógicoControledeProcesso Equipamentos Simples Equipamentos Complexos Tipos de Equipamentos • Devicebus – Alta Velocidade, Comunicação a nível de Byte, Equipamentos Discretos Complexos – Pode suportar variáveis analógicas e comunicação peer-to-peer
  53. 53. 26/05/15 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação • Fieldbus – Digital replacement of 4-20 mA signals – Power and signal on 2-wires – Supports Intrinsic Safety Tipos de Controles ControleLógicoControledeProcesso Equipamentos Simples Equipamentos Complexos Tipos de Equipamentos FIELDBUS DEVICEBUS SENSORBUS
  54. 54. 26/05/15 54REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação FIELDBUS DEVICEBUS SENSORBUS - Foundation Fieldbus - Profibus PA Tipos de Controles ControleLógicoControledeProcesso Equipamentos Simples Equipamentos Complexos Tipos de Equipamentos - CAN - DeviceNet - LonWorks - Profibus DP - Interbus - ASI - LonWorks - Seriplex
  55. 55. 26/05/15 55REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Controle de Processo & Diagnosticos Controle Lógico Contínuo & Batch Packaging, CCM Discretos Manufatura, Packaging Variáveis de Processo Diagnosticos e Controle Contínuo & Batch Simple Devices Complex Devices Mapa de aplicações típicas
  56. 56. 26/05/15 56REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  57. 57. 26/05/15 57REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  58. 58. 26/05/15 58REDES 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 Controle de Processos 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).
  59. 59. 26/05/15 59REDES 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.
  60. 60. 26/05/15 60REDES 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.
  61. 61. 26/05/15 61REDES 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.
  62. 62. 26/05/15 62REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  63. 63. FOUNDATIO N Fieldbus PROFIBUS – PA PROFIBUS – DP CAN (Device Net) ASI Single loop controller Inverter Micro-inverter Control valve Motor starter Contactor Solenoid Analyzer Gas chro. Remote I/O Barcode Flow meter Thermometer Pressure gage Encoder Photo switch Proximity switch Limit switch Sensors bit byte data
  64. 64. 26/05/15 64REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI www.as-interface.com Protocolo ASi
  65. 65. 26/05/15 65REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Equipamentos Industriais ASi
  66. 66. 26/05/15 66REDES 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.
  67. 67. 26/05/15 67REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cenários Tecnológicos
  68. 68. 26/05/15 68REDES 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
  69. 69. 26/05/15 69REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Análise na escolha da rede Industrial
  70. 70. 26/05/15 70REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i.
  71. 71. 26/05/15 71REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Interligação da rede AS-i com outras redes digitais.
  72. 72. 26/05/15 72REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI REDE AS-INTERFACE
  73. 73. 26/05/15 73REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Viabilidade econômica do sistema AS-i.
  74. 74. 26/05/15 74REDES 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.
  75. 75. 26/05/15 75REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  76. 76. 26/05/15 76REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  77. 77. 26/05/15 77REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI UMA ÚNICA REDE AS-I PODE CONECTAR ATÉ 62 ESCRAVOS! Com 248 entradas e 248 saídas!
  78. 78. 26/05/15 78REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Master ÁRVORE MasterESTRELA Master LINHA COM RAMIFICAÇÕES Master LINHA
  79. 79. 26/05/15 79REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Solicitação do Master Master Controle Escravo 1A Escravo 2A Escravo 1B Escravo 2B Escravo 2B Escravo 1B Escravo 2A Escravo 1A Escravo 3B Escravo 3B Resposta do Escravo Tempo de ciclo: 20 ms (dependendo da configuração) Escravo 3A Escravo 3A Escravos BEscravos A O master chama os escravos com endereço A e depois B
  80. 80. 26/05/15 80REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  81. 81. 26/05/15 81REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Gateways com interface para: • Profibus • Modbus/ TCP • Modbus RTU • CANOpen • DeviceNet • Ethernet/ IP • Profinet Master com interface Serial RS-232/ RS-485
  82. 82. 26/05/15 82REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Arquitetura – Rede AS-i com Gateway AS-i/ Profibus DP PLC - Profibus Gateway AS-i/Profibus Rede AS-i
  83. 83. 26/05/15 83REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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.
  84. 84. 26/05/15 84REDES 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)
  85. 85. 26/05/15 85REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  86. 86. 26/05/15 86REDES 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)
  87. 87. 26/05/15 87REDES 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
  88. 88. 26/05/15 88REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Trilho DIN - Em chapa de aço com 1,0 mm de espessura, bicromatizado, auxilia na fixação de componentes elétricos.
  89. 89. 26/05/15 89REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Travamento rápido SPEEDCON M12
  90. 90. 26/05/15 90REDES 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.
  91. 91. Rede AS-i - Transportadora de LatinhasRede AS-i - Transportadora de Latinhas (sensores)(sensores) 26/05/15 91REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  92. 92. 26/05/15 92REDES 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
  93. 93. 26/05/15 93REDES 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)
  94. 94. 26/05/15 94REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  95. 95. 26/05/15 95REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Sensor ou atuador com AS-i embutido.
  96. 96. 26/05/15 96REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Módulo 2E/2S para sensores/atuadores convencionais.
  97. 97. Sensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFFSensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFF 26/05/15 97REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI 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
  98. 98. Repetidores/TerminadoresRepetidores/Terminadores RepetidoresRepetidores Extensão de rede até 100 metrosExtensão de rede até 100 metros Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento.Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento. Devem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-iDevem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-i TerminadoresTerminadores Otimização e balanceamento do sinal na rede AS-iOtimização e balanceamento do sinal na rede AS-i Permite a extensão da rede até 200 metrosPermite a extensão da rede até 200 metros 26/05/15 98REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  99. 99. Rede com RepetidoresRede com Repetidores 26/05/15 99REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  100. 100. Rede com TerminadorRede com Terminador 26/05/15 100REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  101. 101. Combinação Repetidores/TerminadoresCombinação Repetidores/Terminadores 26/05/15 101REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  102. 102. Cabos AS-iCabos AS-i 26/05/15 102REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabo Chato - Conexão tipo Vampiro
  103. 103. 26/05/15 103REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Vista do corte frontal do cabo AS-i
  104. 104. Cabo AS-i – Imagens AmpliadasCabo AS-i – Imagens Ampliadas 26/05/15 104REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  105. 105. Cabo AS-iCabo AS-i 26/05/15 105REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Conexão com cabo redondo:  Cabo simples com dois condutores de Ø1,5mm² sem necessidade de shield
  106. 106. 26/05/15 106REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabos circulares sem blindagem
  107. 107. 26/05/15 107REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabos padrões do barramento AS-i
  108. 108. 26/05/15 108REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI a) Acoplamento do módulo ao barramento; b) Pinos de perfuração
  109. 109. Programador ManualProgramador Manual 26/05/15 109REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI • Permite mudança de endereços dos escravos AS-I • Verificação de entradas e acionamento de saídas dos escravos para teste • Mudança e visualização de Parâmetros
  110. 110. AcessóriosAcessórios 26/05/15 110REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI DerivadoresDerivadores Conectores M12Conectores M12 Conectores com caboConectores com cabo Bases com “vampiro”Bases com “vampiro”
  111. 111. Exemplos de AplicaçõesExemplos de Aplicações 26/05/15 111REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
  112. 112. Exemplos de AplicaçõesExemplos de Aplicações 26/05/15 112REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

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