Slide para apresentação e debate referente aos protocolos industriais.

1. IFS - Instituto Federal de Sergipe
Disciplina: Redes Industriais
Alunos: Geizon Freitas e Izaias Paixão
Protocolos: Fieldbus, ModBus, DeviceNet.
Lagarto 2017

2. FIELDBUS – HISTORICO
 Na década de 40, os processos de instrumentação utilizavam sinais de pressão da ordem de
3 a 15 psi para o monitoramento de dispositivos de controle. Já na década de 60, foi
introduzida a utilização de um padrão com sinal de 4 a 20 mA para instrumentação. Apesar
desse padrão, muitos níveis de sinais, que não atendiam a especificação, foram utilizados
para representar a saída de diversos dispositivos. A transição dos sinais pneumáticos para
elétricos trouxe muitas vantagens aos sistemas industriais, tais como: redução de ruído,
maior facilidade de implantação e manutenção, aumento da confiabilidade, etc.
 O desenvolvimento de processadores digitais na década de 70 deu início ao uso de
computadores para monitorar e controlar uma série de instrumentos a partir de um ponto
central. A natureza específica das tarefas a serem controladas já apontava para a
necessidade de que os instrumentos e os métodos de controle seguissem uma padronização.
 a década de 80 os sensores inteligentes começaram a ser desenvolvidos e utilizados em
sistemas micro-controlados, que aliavam confiabilidade e rapidez, ao baixo custo.
 Esta tendência gerou um movimento nos fóruns internacionais, ISA, (Instrument Society of
America), IEC (International Electrotechnical Commission), Profibus (German national
standard) e FIP (French national standard), para formar o comitê IEC/ISA SP50 Fieldbus.
 O processo de padronização se tornou lento, não permitindo uma solução direta e simples
para ser padronizada.
 Em setembro de 1994, WorldFIP e ISP, juntaram-se criando a Fieldbus Foundation (F), com o
objetivo de acelerar o processo de normalização das redes fieldbus . Durante diversos anos
companhias ao redor do mundo engajaram-se em testar o padrão.

3. FIELDBUS – TOPOLOGIA SUPORTADA
 São utilizadas para o FIELDBUS 4 topologias:
Barramento: constitue-se de um barramento único onde os equipamentos são
ligados de forma direta, ou indireta;
Ponto a Ponto: os equipamentos são todos ligados em série. Neste caso é
obrigatória a redundância de conexões, de forma a garantir que a
remoção/inserção de um equipamento não venha a interromper a comunicação.
Árvore: alguns equipamentos denominados Concentradores conectam diversos
equipamentos, e interligam-se com outros Concentradores.
End-to-end: utilizada quando da conexão direta de apenas dois
equipamentos.

4. Topologia de Barrameto

5. Topologia Peer to Peer

6. Topologia em Árvore

7. Topologia End-to-End

8. Conformidade com modelo OSI e
Arquitetura
 Fieldbus foi desenvolvido baseado no padrão ISO/OI, porém não contém todos os
seus níveis. Como pode ser visto na figura, o protocolo Fieldbus é dividido em dois
níveis principais: Nível Físico (interligação entre os instrumentos e equipamentos)
e Nível de Software (tratam das formas de comunicação entre os equipamentos).

9. FIELDBUS – VELOCIDADES SUPORTADAS
 Par-trançado (blindado): com comunicação half duplex; clock
embutido (codificação Manchester); 32 dispositivos por segmento;
sinalização por corrente (31,25 Kbps para até 1900 m de fio, 1 Mbps
para até 750 m e 2,5 Mbps para até 500 m) e por corrente (1 Mbps
para até 750 m a 200 mA, 1 Mbps para até 400 m a 1 A);
 ótico: fibra ótica para velocidades até 2,5 Mbps;
 R/F: half duplex com 4800 bps até 4000 m , 31,25 kbps e 1 Mbps.

10. DeviceNet – HISTORICO
 Oferecido 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 fundamentadas no protocolo CIP (Common Industrial Protocol).
 A rede DeviceNet é fundamentada pelo protocolo CAN (Controller Area Network), desenvolvido pela
Bosch nos anos 80 inicialmente para o aproveitamento da área automobilística, mais designadamente
para a Mercedes, devido ao amplo número de sensores usados, tornando inviável a condução dos fios.
 Logo após, a tecnologia foi aproveitada para o uso industrial devido à excelente atuação alcançada,
pois em um automóvel localizamos todas as características críticas das instalações industriais, com
destaque para: altas temperaturas, umidade, ruídos eletromagnéticos, entre outros.
 O protocolo CAN determina uma metodologia de acesso ao meio físico MAC
 (Controle de Acesso ao Meio) e fornece como segurança bits de checagem CRC (Vistoria Redundante
Cíclica), que detecta estruturas desfiguradas e erros.

11. DeviceNet – Topologia suportada
 Baseado no protocolo CAN o DeviceNet utiliza a topologia de Produtor/consumidor, onde as
informações são recebidas pelo equipamentos que tem interesse em codificar a informação:
 Cyclic I/O: tipo de telegrama síncrono dedicado à movimentação de dados prioritários entre um
produtor e um ou mais consumidores.
 Polled: método de comunicação em que o mestre envia um telegrama a cada um dos escravos da sua
lista (scan list). Assim que recebe a solicitação, o escravo responde prontamente a solicitação do
mestre. Este processo é repetido até que todos sejam consultados, reiniciando o ciclo.
 Bit-strobe: método de comunicação onde o mestre envia para a rede um telegrama contendo
8 bytes de dados. Cada bit destes 8 bytes representa um escravo que, se endereçado,
responde de acordo com o programado.
 Change of State: método de comunicação onde a troca de dados entre mestre e escravo
ocorre apenas quando houver mudanças nos valores monitorados/controlados, até um certo
limite de tempo. Quando este limite é atingido, a transmissão e recepção ocorrerão mesmo
que não tenha havido alterações. A configuração desta variável de tempo é feita no programa
de configuração da rede.

12. Conformidade com modelo OSI e
arquitetura

13. DEVICENET– VELOCIDADES SUPORTADAS
 Por ser um protocolo embasado no protocolo CAN possui as mesmas
características físicas de comunicação.
 A sua topologia é linear com um sinal diferencial em dois condutores e um
comum. O cabo pode incluir também 2 condutores extra para alimentação.
 Número máximo de equipamentos numa rede: 126

14. ProfiBus – HISTORICO
 Começa na aventura de um projeto da associação apoiado por autoridades públicas, que iniciou
em 1987 na Alemanha. Foram 21 companhias e institutos uniram forças e criaram um projeto
estratégico em fieldbus. O objetivo era a realização e estabilização de um barramento de
campo bitserial, sendo o requisito básico a padronização da interface de dispositivo de campo.
Por esta razão, os membros relevantes das companhias do ZVEI (Associação Central da Indústria
Elétrica) concordaram em apoiar um conceito técnico mútuo para manufatura e automação de
processos. Um primeiro passo foi a especificação do protocolo de comunicações complexas
PROFIBUS FMS (Especificação de Mensagens Fieldbus), que foi preparado para exigência de
tarefas de comunicação.
 Baseado nestes dois protocolos de comunicação, acoplado com o desenvolvimento de
numerosos perfis de aplicações orientadas e um número de dispositivos de crescimento rápido,
o PROFIBUS começou seu avanço inicialmente na automação manufatura e desde 1995 na
automação de processos com a introdução do PROFIBUS-PA. Hoje, o PROFIBUS é o barramento
de campo líder no mercado mundial e que completou 20 anos de oficialização.
 Aqui no Brasil, desde 1997 algumas empresas já se reuniam com o inutito de se criar uma
associação Profibus e em com isto, nasceu em 10 de maio de 1999 a Associação PROFIBUS
Brasil, hoje também responsável pela América Latina. O seu principal objetivo é o de
disseminar informações sobre o padrão PROFIBUS e possibilitar a integração e cooperação entre
as empresas que utilizam o protocolo PROFIBUS.São 10 anos de organização e que fortaleceu a
presença da tecnologia Profibus no Brasil e na América Latina.

15. PROFIBUS – HISTORICO
 Profibus é um dos protocolos mais difundidos na Europa e também na América.
 As suas capacidades em termos de velocidade, distância e gestão de dados são adequadas ao
controlo de processos e outras aplicações.
 O Profibus foi introduzida no fim dos anos 80 e evolui para 3 implementações no início dos anos
90.
 Os 3 tipos de Profibus podem coexistir numa mesma rede.
 Profibus FMS (Sistema de Mensagens de Campo)
 Profibus DP (Periféricos Descentralizados)
 Profibus PA (Automação de Processo)

16. PROFIBUS – TOPOLOGIA SUPORTADA
 Barramento: constitue-se de um barramento único onde os equipamentos são
ligados de forma direta, ou indireta;
 Anel: consiste em estações conectadas através de um circuito fechado, em
série. Não interliga as estações diretamente, mas consiste de uma série de
repetidores ligados por um meio físico, sendo cada estação ligada a estes
repetidores.
 Estrela: é caracterizada por um elemento central que "gerencia" o fluxo de
dados da rede, estando diretamente conectado (ponto-a-ponto) a cada nó,
daí surgiu a designação "Estrela".

17. Topologia em Estrela

18. Topologia em Anel

19. Conformidade com modelo OSI e
Arquitetura

20. PROFIBUS – VELOCIDADES SUPORTADAS
 Com Fibra Optica
 Distância máxima: 24Km
 Velocidade de transmissão: 9600 bits/s ... 12 Mbps
 Com cabo de par torsado
 Distância máxima: 100 ... 1.900m para um segmento simples 6000 m máximo
 Velocidade de transmissão: 9600 bits/s (1200 m), 500 Kbps (400 m), 1,5 Mbps (200
m) e 12 Mbps (40 m)

21. Referências
 REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL, Schneider Electric, Set 2007;
 http://www.ni.com/white-paper/52134/pt/ , acesso em 18 de Dezembro
2018;
 https://www.docsity.com/pt/rede-devicenet-apostilas-engenharia-
eletrica/335962 , acesso em 19 de Dezembro de 2018;
 REDES INDUSTRIAIS – FIELDBUS, profº BORDIM, Jacir Luiz, DA SILVA, Jones Yudi
e CRUZ, Marcelo Messias, Universidade de Brasília – UnB Instituto de Ciências
Exatas – IE;
 https://pt.wikipedia.org/wiki/Controller_Area_Network, acesso em 18 de
Dezembro de 2018;