O documento descreve os principais componentes de um sistema SCADA, incluindo RTUs, estações mestres, arquiteturas de comunicação e filosofias de comunicação. É explicado que um sistema SCADA coleta dados de campo através de RTUs e os transmite para uma estação mestre, permitindo ao operador realizar controle remoto. Controladores lógicos programáveis são frequentemente usados como RTUs devido à sua robustez e flexibilidade.
Automação industrial - Protocolos de redes para comunicação de dados em malhas de controle, entre sistemas supervisórios, PLC (PID), módulos eletrônicos de comando, válvulas proporcionais, medidores mássicos, volumétricos, ambientes explosivos, diversas aplicações.
Automação industrial - Protocolos de redes para comunicação de dados em malhas de controle, entre sistemas supervisórios, PLC (PID), módulos eletrônicos de comando, válvulas proporcionais, medidores mássicos, volumétricos, ambientes explosivos, diversas aplicações.
Protocolos de rede para comunicação de sinais em malhas de controle industriais, automação de processos, integração de sistemas supervisórios e instrumentação.
Apresentação sobre Redes Industriais na UNIP Jundiaí/SPCarlos Mandolesi
Apresentação sobre Redes Industriais realizada na UNIP Jundiaí/SP no dia 16/10 para o curso de Automação Industrial.
A palestra fornece uma visão geral das principais Redes Industriais, incluindo Modbus, ASI, Profibus, Profinet, Devicenet, Ethernet I/P e Hart.
Protocolos de rede para comunicação de sinais em malhas de controle industriais, automação de processos, integração de sistemas supervisórios e instrumentação.
Apresentação sobre Redes Industriais na UNIP Jundiaí/SPCarlos Mandolesi
Apresentação sobre Redes Industriais realizada na UNIP Jundiaí/SP no dia 16/10 para o curso de Automação Industrial.
A palestra fornece uma visão geral das principais Redes Industriais, incluindo Modbus, ASI, Profibus, Profinet, Devicenet, Ethernet I/P e Hart.
3. ConceitosConceitos
Um sistema SCADA é um sistema
constituído por um número de Unidades
Terminais Remotas (RTUs), coletando
dados de campo e transmitindo a uma
estação mestre via um sistema de
comunicação
A estação mestre apresenta os dados
adquiridos e permite ao operador realizar
tarefas de controle remotamente
4. ConceitosConceitos
Um sistema SCADA difere de um sistema
de controle de processos pelo operaçãooperação
remotaremota
O SCADA é uma integração de vários sub-
sistemas
5.
6. ConceitosConceitos
Em um sistema SCADA complexo existem
cinco níveis hierárquicos:
Nível de instrumentação de campo e
dispositivos de controle
RTUs
Sistema de comunicação
Estações mestres
Sistema de processamento de dados
7.
8. TecnologiasTecnologias
• Sistemas Digitais de Controle Distribuído (SDCD)
– as funções de aquisição de dados e de controle são
realizadas por unidades microprocessadas distribuídas,
situadas próximas dos dispositivos controlados
– usados em sistemas que necessitam de grande
velocidade de processamento e transmissão de dados
9. TecnologiasTecnologias
• Controladores Lógicos Programáveis (PLC)
– usados desde os anos 90
– utilizam módulos de entrada e saída
– linguagem de programação Ladder
– são utilizados na implementação de um sistema
SCADA, praticamente como uma solução
padrão de hardware
11. Vantagens na Implantação deVantagens na Implantação de
um Sistema SCADAum Sistema SCADA
• Melhoria operacional da planta ou processo
• Acréscimo da produtividade do pessoal
• Melhoria na segurança do sistema, devido a
maior quantidade de informações
disponíveis
• Proteção dos equipamentos da planta
• Proteção ao meio ambiente
• Menor consumo de energia, devido à
otimização da planta
12. Unidades Terminais RemotasUnidades Terminais Remotas
RTUsRTUs
• Uma RTU é uma unidade de controle,
geralmente microprocessada, que monitora
e controla equipamentos localizados longe
da estação central
• A sua tarefa primária é controlar e adquirir
dados dos equipamentos de processo na
localização remota e transferir estes dados
para a estação central
13.
14. Componentes de uma RTUComponentes de uma RTU
• Processador e memória associada
• Módulos analógicos (entradas e saídas):
multiplexador, amplificador, amostrador
segurador, conversor A/D
• Módulos digitais (entradas e saídas)
• Interfaces de comunicação: RS-232/RS-485,
linhas telefônicas dedicadas ou discadas,
microondas, satélite
• Fonte de potência
• RackRack
15. CLPs usados como RTUsCLPs usados como RTUs
• São equipamentos microprocessados muito
utilizados para o controle de equipamentos
e processos industriais
• Podem ser programados para executar uma
grande variedade de funções
• Apresentam grande robustez para a
aplicação em ambientes industriais
16. CLPs usados como RTUsCLPs usados como RTUs
• Os CLPs são comuns em sistemas SCADA
pelas seguintes razões:
– solução econômica
– versatilidade e flexibilidade
– facilidade de projeto e instalação
– controle avançado
– fisicamente compacto
– fácil diagnóstico e detecção de falhas
17. A Estação MestreA Estação Mestre
• Uma estação mestre tem uma ou mais
estações de operação conectadas a um
sistema de comunicação, consistindo de
modem e rádio transmissor/receptor
• Uma estação mestre tem duas funções
principais:
– obter periodicamente dados das RTUs e
estações sub-mestres
– controlar dispositivos remotos através da
estação de operação
22. Ponto-a-PontoPonto-a-Ponto
• Os dados são exportados entre duas estações
• A comunicação pode ser em modo
– full-duplexfull-duplex: transmitindo e recebendo simultaneamente
em 2 freqüências distintas
– simplexsimplex: uma única freqüência
23. Multi-pontoMulti-ponto
• Nesta configuração geralmente existem uma
estação mestre e múltiplas estações escravas
• Quando duas estações escravas necessitem
transferir dados entre elas, elas o farão através da
estação mestre
• É possível duas estações escravas comunicarem-se
diretamente entre si (peer-to-peerpeer-to-peer), com aumento
da complexidade do sistema.
24. Filosofias de ComunicaçãoFilosofias de Comunicação
• Existem basicamente duas filosofias de
comunicação:
– PolledPolled ou mestre-escravo
– Carrier Sense Multiple Access/Colision DetectionCarrier Sense Multiple Access/Colision Detection
(CSMA/CD)
• Uma maneira de reduzir a quantidade de dados
transferidos de um ponto a outro é trabalhar por
exceção (excepction reporting)
• Em sistemas de rádio, a excepction reporting é
normalmente associada a CSMA/CD.
• Mas, excepction reporting pode ser aplicada a
sistemas com grande massa de dados a serem
transferidos
25. PolledPolled
• Pode ser usado em uma configuração ponto-a-
ponto ou ponto-multiponto, sendo a filosofia mais
simples
• A estação mestre está no controle total do sistema
de comunicação e faz requisições regulares e
repetitivas de dados a cada uma das estações
remotas
• É essencialmente uma metodologia half-duplex em
que a estação escrava somente responde a uma
requisição da estação mestre
26. PolledPolled
• Vantagens:
– Software simples
– Falha de comunicação rapidamente detectada
– Não ocorrem colisões na rede
• Desvantagens:
– A estação mestre atende a uma estação remota
por vez
– Sistemas com baixa transferência de dados são
desnecessariamente lentos
– Não permite a comunicação direta entre
estações escravas
28. CSMA/CD (peer-to-peer)CSMA/CD (peer-to-peer)
• Comunicação entre RTUs:
– Em uma situação em que uma RTU quer
comunicar-se com outra, uma solução seria a
RTU responder a seu pollingpolling com uma
mensagem com um endereço destino diferente
do endereço da estação mestre
– A mestre examinaria o campo de endereço
destino na mensagem recebida e a retransmitiria
a estação remota apropriada
– Esta técnica pode ser utilizada em uma rede
mestre-escravo e quando existir um grupo de
estações com status igual
29. CSMA/CD (peer-to-peer)CSMA/CD (peer-to-peer)
• CSMA/CD:
– Esta técnica pode ser utilizada unicamente em casos em
que todos os nós tem acesso ao mesmo meio
– Todos os dados são transmitidos pelo nó de transmissão
encapsulando os dados em um frame que contém o
endereço do nó destino na cabeça do frame
– Todos os nós lêem o frame e o nó que identificar o seu
endereço na cabeça do frame lê o dado e responde
– O sistema deve evitar colisões “escutando”
inicialmente o meio antes de iniciar a transmissão
– Caso o meio esteja ocupado, o sistema espera, caso
esteja livre, transmite
– Se ocorrer uma colisão, toda transmissão é
interrompida, sendo emitido um sinal para anunciar a
ocorrência de uma colisão
– Para evitar colisões sucessivas, o nó espera um período
aleatório e volta a transmitir
30. CSMA/CDCSMA/CD
• Exception ReportingException Reporting:
– É uma técnica para reduzir transferências
desnecessárias de dados
– É um método popularmente usado com a filosofia
CSMA/CD, e pode ser utilizado no polled em casos em
que existe uma grande quantidade de dados sendo
transferidos desde as remotas
– As estações remotas monitoram as suas entradas
– Quando existe uma mudança de estado, a estação
remota escreve um bloco de dados para a mestre,
quando esta fizer o pollingpolling com a remota
– Razões para utilizar report by exception:
• Baixa taxa de transmissão do canal de comunicação (<4800
bps)
• Poucos dados sendo monitorados na remota
• Existência de muitas RTUs ligadas à estação mestre (>10)
31. CSMA/CDCSMA/CD
• O tipo de exception reporting depende da
aplicação e pode ser:
• Limites máximo e mínimo (alarmes) de uma
variável analógica
• Percentual de mudança de uma variável analógica
• Intervalos de tempo máximo e mínimo