O documento examina a evolução e os fundamentos das redes industriais Profinet, destacando seu desenvolvimento desde a interconexão de sensores inteligentes e a criação do padrão IEC 61158 até a implementação do Profinet em 2003. Ele discute as melhorias de comunicação e determinismo que o Profinet oferece em comparação com redes fieldbus tradicionais, além de descrever a organização Profibus International e os protocolos associados. Além disso, explica as camadas do modelo OSI e aspectos técnicos relacionados ao endereçamento MAC e IP.

1. Rede PROFINET Fundamentos e
Aplicações
Rodrigo Borges

2. A história do
PROFINET:
 O desenvolvimento de sensores inteligentes começou na
década de 80, assim como o controle digital integrado a
esses sensores.
 Com o desenvolvimento desses sistemas digitais, surgiu a
necessidade de realizar a interconexão de todos os
controles em um único barramento.
 Assim, nasce a concepção de uma rede que conectaria
todos os dispositivos e tornaria todos os sinais do processo
em um mesmo meio físico, deixando clara a necessidade
de uma rede (sistema fieldbus) e um padrão de
comunicação internacional (protocolo) para controlar
esses sensores inteligentes.
 O padrão de comunicação internacional demorou algumas
décadas para ser desenvolvido. Em 2000, todas as
organizações interessadas, entre elas a Sociedade
Internacional de Automação (ISA – International Society
of Automation), a Comissão Internacional de
Eletrotécnica (IEC – International Electrotechinical
Commission), a PROFIBUS Internacional (PI – PROFIBUS
International) e o Protocolo de Instrumentação de
Fábrica (FIP – Factory Instrumentation Protocol),
chegaram a um acordo para criar o fieldbus padrão IEC
61158.

3. A história
do PROFINET:
 O padrão IEC 61158 não conseguiu abranger todas as aplicações
industriais, com isso, em 2003 foi criada a IEC 61784 definindo
os chamados profiles e corrigindo, ao mesmo tempo, algumas
especificações da IEC 61158.
 Nesse novo padrão, já foi prevista a utilização do meio físico
Ethernet no chão de fábrica com os protocolos IP (Internet
Protocol), TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User
Datagram Protocol). Devido à existência de uma grande
variedade de soluções para Ethernet Industrial, a
interoperabilidade entre as redes ficou comprometida, ou seja,
as redes Ethernet não se comunicam umas com as outras, pois
cada desenvolvedor desenvolveu seu profile incompatível com
os demais.
 No princípio, a Ethernet Industrial não era considerada ideal
para a indústria, devido à falta de determinismo na
transmissão, visto que não havia garantia da transmissão de
dados, podendo haver várias colisões sucessivas. O switch
industrial resolveu esse problema.
 O Profinet foi primeiramente introduzido, em 2003, na décima
parte da norma IEC 61158 e é controlado pela associação PI. A
atual versão – 2.3 – foi aprovada em outubro de 2010. Sua
grande utilidade é na integração de todos os níveis da cadeia de
suprimentos com um único padrão de rede. Assim, o nível de
gerência consegue acessar as informações do chão de fábrica
em tempo real, contrastando com as redes industriais fieldbus
tradicionais na qual isso não é possível devido aos diferentes
protocolos existentes.

4. Conceitos de Rede
Industrial
 O que vem a ser uma rede industrial?
Uma rede industrial é um conjunto de
conexões entre dispositivos industriais
que seguem um padrão determinado,
denominado topologia. As conexões são
realizadas através de um elemento pré-
determinado, denominado meio-físico. A
transmissão de dados em uma rede
industrial segue diretrizes acordadas e
normalizadas, denominada protocolo.

5. Elementos de uma
rede industrial
 Para uma rede industrial operar
corretamente é necessário, no
mínimo, três elementos: um
dispositivo controlador, um ou mais
dispositivos de campo e o meio físico
que faz a conexão entre os elementos
da rede industrial, essa conexão pode
ser ou não cabeada.

6. Comparativo de redes industriais

7. O que é a rede
PROFINET?
 O protocolo Profinet é a solução de
Ethernet industrial desenvolvida pela
associação PROFIBUS International (PI)
no início do século XXI. Essa solução é
totalmente compatível com o padrão
IEEE 802.3 e está presente nas partes 5 e
6 da norma IEC 61158.
 Além disso, o Profinet é um protocolo
aberto, permitindo que qualquer
empresa que queira desenvolver
dispositivos para a rede possa entrar
nesse mercado com menos burocracia.

8. Vale ressaltar que a rede conta em
suas versões mais recentes com:
• Manutenção inteligente:
Capacidade de identificar erros e
até mesmo corrigi-los.
• Alta disponibilidade: A rede
sempre estará ativa, pois seus
dispositivos são mais resistentes a
falhas de hardware, software ou
energia.
• Determinismo: A rede consegue
gerenciar quais pacotes de dados
chegam primeiro até o controlador
por meio de switches e janelas de
tempos pré-determinadas.
• Comunicação em tempo real:
Permite que dispositivos críticos ou
que necessitam de alto sincronismo
possam se comunicar de forma
rápida, não fazendo uso de
algumas camadas do modelo OSI de
comunicações.
• Com o crescimento do uso das
redes industriais baseadas no
padrão Ethernet, as
redes Profinet alcançaram cerca de
32 milhões de nós, ou seja, 29% do
mercado como foi apresentado na
introdução do curso.

9. Organização PI:
 Em 1989, formou-se um grupo
composto principalmente por
empresas fabricantes de dispositivos
de rede e de usuários finais, dando
início à PROFIBUS User Organization
(PNO). Com a primeira expansão
regional na Suíça três anos depois,
em 1992 e, nos anos seguintes,
foram criadas mais expansões
regionais. Em 1995, todas as
expansões regionais se juntaram e
formaram uma organização única
denominada PROFIBUS International.

10. PROFIBUS & PROFINET International:
 O PI é uma associação empresarial dedicada as tecnologias dos protocolos de
comunicação Profibus, Profinet, ProfiSafe, ProfiEnergy, IO-Link e AS-I.

12. A PI, que conta com mais de 1400 empresas associadas, é responsável pelo desenvolvimento, registro de novos
dispositivos, certificação e publicação de documentos relacionados à tecnologia PROFIBUS, Profinet e IO-link;
para cumprir esses objetivos a PI conta com quatro subdivisões:
• Associação Regional (RPA): as associações regionais representam a organização PI ao redor do mundo. Cada
RPA age independentemente para apoiar a disseminação da tecnologia PROFIBUS e Profinet em sua própria
região. Atualmente existem 25 RPAs espalhadas pelo globo.
• Centro de Competência PI (PICC): os centros de competência são centros especializados e trabalham com a
RPA. Esses centros oferecem suporte técnico para qualquer empresa ou usuário final da tecnologia e
frequentemente prestam seminário e workshops para difundir as tecnologias certificadas pela organização PI.
Atualmente há 63 PICCs em 29 países.
• Centro de Treinamento PI (PITC): os centros de treinamentos são centros que fornecem sessões de
treinamentos específicos com o objetivo de certificar pessoas em relação às tecnologias apoiadas pela
organização PI. Todos esses centros operam de acordo com o padrão internacional imposto e auditado pela PI
para garantir a qualidade e desempenho. Atualmente existem 32 centros de treinamento em mais de 20 países.
• Laboratórios de Testes PI (PITL): os laboratórios de testes são centros autorizados pela PI para certificar
equipamentos e dispositivos que suportam as tecnologias desenvolvidas pela organização PI. Eles garantem que
todo dispositivo certificado está de acordo com os padrões impostos pela organização e garantem a
interoperabilidade entre as marcas, além de garantir para o usuário final livre escolha de fornecedores. Todos os
dispositivos Profinet devem ser certificados por um PITL. Atualmente existem 11 PITLs em seis países.

13. Noções Básicas
de Redes
Ethernet:

14. O padrão
Ethernet:
 Desenvolvido em 1973;
 Normatizado através da IEEE 802.3;
 Definição de camada física;
 Definição de acesso a camada física;
 Capacidade de integrar diversos equipamentos;
 Capacidade de integrar equipamentos de
diversos fornecedores.

15. Modelo OSI:
 O modelo OSI é um padrão para
os protocolos de rede.
Protocolos nada mais são do que
regras de comunicação usadas
para conectar dois ou mais
computadores. O que o modelo
OSI faz é agrupar esses
protocolos em grupos
específicos, ou camadas.

16. Modelo OSI:
 O modelo teórico denominado Modelo de
Referência OSI (Open Systems Interconnection),
defini um modelo de sete camadas de
comunicação de dados servindo de base para a
implementação de qualquer tipo de rede, seja
de curta, média ou longa distância.
 Esse modelo define exatamente o que cada
camada deve executar, porém não define como a
camada irá executar, ou seja, ele define os
serviços que devem ser prestados pela camada,
mas não o protocolo que ela irá utilizar na
realização desses serviços.

17. Modelo OSI:
 O processo de enviar uma requisição para um
servidor é parecido com o de enviar um
pacote pelos correios, isto é, os pacotes
enviados pelo computador passam por
algumas etapas até chegar ao destino final.
Esses passos são o que chamamos de modelo
OSI.
 Quando fazemos uma requisição para um
servidor web, essa percorre um longo caminho
da sua máquina até o servidor.
 Mas como a requisição sabe qual caminho
seguir? Como ela sai do meu computador e
chega ao servidor?

18. Camada 1 - Física
 A primeira camada do modelo OSI é a
camada física.
 Voltando para o exemplo dos correios, a
camada física seriam as estradas, ou seja, o
caminho que os pacotes percorrem para
chegar ao destino.
 Nesta camada são especificados os
dispositivos, como hubs e os meios de
transmissão, como os cabos de rede.
 Os dados são transmitidos por esses meios e
processados na próxima camada.
 A unidade de transmissão é o bit.

19. Camada 2 - Enlace ou Ligação
 Fazendo um paralelo com os correios, essa camada funciona como
um fiscal. Ele observa se o pacote tem algum defeito em sua
formatação e controla o fluxo com que os pacotes são enviados.
 Nesta camada, os dados recebidos do meio físico são verificados
para ver se possuem algum erro e, se possuírem, esse erro pode ser
corrigido.
 Dessa forma, as camadas superiores podem assumir uma
transmissão praticamente sem erros. Esta camada também
controla o fluxo que os dados são transmitidos.
 Nesta camadas que são definidas as tecnologias como as VLans, ou
topologias como a Token ring, ou a ponto-a-ponto.
 Também é nesta camada que dispositivos como os
switches funcionam.
 Esta camada é dividida em duas subcamadas: A camada MAC e a
camada LLC.
 A unidade de transmissão aqui é o quadro.

20. MAC e LLC
 A subcamada MAC
 É nesta camada que possibilita a conexão de diversos computadores em uma
rede. Cada máquina conectada na rede tem um endereço físico, conhecido
como endereço MAC. É esse endereço que a camada utiliza para identificar e
enviar os pacotes.
 Essa camada atua como uma interface entre a camada física e a subcamada
LLC.
 Já a subcamada LLC
 É nesta camada que temos o controle de fluxo dos dados na rede. É por conta
dessa camada que conseguimos ter vários protocolos da próxima camada
convivendo dentro de uma mesma rede.

21. Camada 3 - Rede
 Quando estamos enviando uma carta, os correios
verificam quem é destinatário e quem é o remetente
da mensagem.
 Se existirem muitas mensagens para serem enviadas,
eles podem priorizar quais serão enviadas primeiro e
qual é o melhor caminho para enviar essa carta.
 Isso é justamente o que a camada 3 faz, ela atua
como uma central dos correios. Esta é talvez a
camada mais atuante nas redes, principalmente na
internet.
 É nesta camada que temos o endereçamento IP de
origem e de destino, ela também pode priorizar
alguns pacotes e decidir qual caminho seguir para
enviar seus dados.
 Essa camada basicamente controla o roteamento
entre a origem e destino do pacote.

22.  O endereço MAC é o endereço físico de quem envia o pacote.
 Ou seja, se enviarmos um pacote e esse pacote passar por cinco dispositivos
diferentes (roteadores, switches, ou servidores, por exemplo) o endereço MAC
é alterado no processo.
 Já o endereço IP não sofre essa alteração.
 O endereço IP é a identificação da sua máquina na rede. É aquele endereço
como 192.168.0.1.
 É nessa camada que temos protocolos como o IP ou o ICMP.
 Bem, as cartas chegaram a central dos correios, agora elas precisam ser
transportadas.
"Mas por que utilizar o endereço IP se já temos o endereço MAC?”

23. Camada 4 -
Transporte
 Se na camada um temos as estradas e os caminhos que os
dados percorrem, na camada quatro temos os caminhões e
os carteiros.
 É esta camada que garante o envio e o recebimento dos
pacotes vindos da camada 3. Ela gerencia o transporte dos
pacotes para garantir o sucesso no envio e no recebimento
de dados.
 Esta camada lida muito com a qualidade do serviço para
que os dados sejam entregues com consistência, isto é, sem
erros ou duplicações. Porém nem todos os protocolos desta
camada garantem a entrega da mensagem.
 Protocolos muito comuns dessa camada são os
protocolos TCP em UDP. O primeiro garante a entrega da
mensagem, diferente do segundo. Por não garantir a
entrega da mensagem, o protocolo UDP é um pouco mais
rápido que o TCP.
 Bem, mas para ocorrer o transporte de um pacote entre os
computadores, é necessário que as máquinas consigam se
comunicar. Isso é função da próxima camada.

24. Camada 5 - Sessão
 Está camada é responsável por estabelecer e encerrar a conexão entre hosts.
É ela quem inicia e sincroniza os hosts.
 Além de realizar o estabelecimento das sessões, esta camada também provém
algum suporte a elas, como registros de log e realizando tarefas de
segurança.
 Recebemos os pacotes, vamos checá-los para ver que dados tem dentro?
 Ainda não podemos. Os dados ainda precisam ser tratados para serem usados.
Como a camada de sessão só é responsável por estabelecer a conexão entre
os hosts, o tratamento dos dados é de responsabilidade da próxima camada.

25. Camada 6:
Apresentação
 Está é a camada responsável por
fazer a tradução dos dados para
que a próxima camada os use.
 Nesta camada temos a conversão
de códigos para caracteres, a
conversão e compactação dos
dados, além da criptografia
desses dados, caso necessite.
 Depois de tratados, esses dados
estão prontos para serem usados
na próxima camada.

26. Camada 7 - Aplicação
 É com esta camada que nós, usuários, temos mais contato, já que funciona
como uma porta de entrada da rede, dando o acesso aos serviços dessa rede.
 Ela é utilizada pelos softwares que costumamos usar, como aplicativos de
mensagens instantâneas, servidores de e-mails, browser etc., sendo
a interface direta para inserir ou receber dados.
 A unidade aqui são os dados, e alguns protocolos de aplicação são HTTP
, SMTP
e FTP
.

27. Modelo OSI

28. Endereço MAC:
 Cada dispositivo de uma rede tem
uma interface de rede , tambem
chamada de Network interface
(NIC).
 A interface de rede trata-se do
hardware usado para que o
computador se conecte a rede.
 Cada interface contem um endereço
único chamado de endereço MAC.
 Ele possui 6 bytes (48 bits) exibido
em 12 dígitos hexadecimais. Os
primeiros 6 dígitos informam o
fabricante.

29. Endereço MAC:

30. Endereçamento IP:
 O endereçamento MAC oferece o
endereço físico, mas não
informações sobre a localização
da rede em que LAN ela está
situada.
 O protocolo IP (Internet Protocol)
oferece uma solução para
endereçamento global através da
incorporação de um endereço
que identifica o computador na
rede local.

31. Endereço IP:
O que é IP?
Do inglês Internet Protocol, é o
endereço de um dispositivo em
uma rede.
Ele tem duas versões o IPv4 e o
IPv6.
O IPv4 utiliza 4 octetos

32. Endereço IP:
O IPv4 é um endereço de 32 bits
que identifica em qual rede um
dispositivo está localizado.
O endereço é dividido em partes
de 8 bits.
O intervalo de cada valor
decimal é de 0 até 255

33. Classes de IP:
 Classe A: Quando utilizamos só o primeiro octeto para rede.
126 redes (1-126) com 16.777,214 máquinas.
 Classe B: Quando utiliza os 2 primeiros octetos para rede (128-191).
16.384 redes com 65534 máquinas.
 Classe C: Utiliza os 3 primeiros octetos para rede
2097,152 (192-223) redes com 254 máquinas

34. Máscara de Rede:
 255 – define rede
 0 – define máquina
 255.0.0.0 – Classe A /8
 255.255.0.0 – Classe B /16
 255.255.255.0 – Classe C /24

35. Máscara de rede:
 A máscara de rede pode se comparada com um bairro que abriga várias casas
(Endereços Ips).

36. Métodos de
Transmissão:
 Half-Duplex: A comunicação pode
ocorrer em ambas as direções,
mas apenas uma direção de cada
vez.
 Full-Duplex: A comunicação pode
ocorrer em ambas as direções
simultaneamente.

37. CSMA/CD:
 Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection
 Ajuda dispositivos a compartilharem a rede,
prevenindo que dois dispositivos transmitam simultaneamente.
 Quando um computador deseja transmitir na rede, ele
primeiro checa a presença de algum sinal no cabo.
 O cabo é constantemente monitorado.
 Se o computador detectar um outro sinal no cabo, ele manda
um reforço de JAM para todos os computadores no segmento de
rede.

38. Redes
Probabilísticas:
 Que permitem apenas calcular
a probabilidade da
transferência de informações
ocorrerem em um determinado
intervalo de tempo.

39. HUB:
 Dispositivo que envia as informações
para todos os dispositivos conectados
em todas as portas.
 Acesso ao cabo é compartilhado.
 Tambem chamado de Repetidor
multiporta.
 Filtra, regenera e retransmite o sinal.
 Não efetua nenhum controle nos dados
transmitidos.
 Colisões fazem parte do funcionamento
da rede.

40. SWITCH:
 Dispositivo que encaminha um quadro
diretamente para a porta associada
com o endereço de destino.
 Acesso ao cabo é controlado e as
comunicações são simultâneas.
 Colisões são praticamente
inexistentes.

41. Tabela MAC:
 Durante o processo de envio dos
frames o switch aprende quais
portas são utilizadas para se
chegar a um determinado
componente da rede.

42. Redes
determinísticas
 Permite determinar com precisão o
tempo necessário para a transferência
de informações entre os integrantes
da rede.

43. Switches em Rede Profinet:
 Em redes Profinet, é muito comum a utilização de elementos que atuam como nós centrais de rede.
As vantagens de se usar esses elementos é a priorização da transmissão de alguns pacotes na rede e a detecção
de algumas falhas de comunicação, permitindo um melhor desempenho da rede.
 Existem dois modelos de switches que podem ser utilizados em redes Profinet: os switches Store and
Forward e os switches Cut-Through.
 • Store and Forward: esse tipo de switch, quando recebe um telegrama para fazer o direcionamento, espera
todo o telegrama chegar, armazena em um buffer e verifica todos os erros antes de fazer o direcionamento,
se não houver erros no telegrama o mesmo será encaminhado ao destino; caso contrário, o telegrama será
descartado. Esse processo garante um alto nível de confiabilidade, porém inclui um tempo de atraso na
rede. O tempo de atraso incluído na rede torna a utilização desse switch não indicada para redes Profinet,
sendo utilizado então switches Cut-Throgh.
 • Cut-Through: quando esse tipo de switch recebe um telegrama, somente o endereço de destino é checado
e o telegrama é encaminhado para a porta do dispositivo de destino. Não há nenhuma verificação de erro
nesse tipo de switch, portanto, a verificação tem que ser feita no próprio dispositivo de destino.

44. O protocolo ARP
 Quando o switch recebe um determinado
telegrama em uma de suas portas, ele verifica
o endereço IP destino e encaminha o
telegrama para a porta na qual o dispositivo
com o endereço MAC destino do telegrama
está conectado, mas como o switch sabe qual
endereço IP está relacionado com o endereço
MAC conectado em cada uma de suas portas?
Para descobrir basta utilizar o protocolo ARP
(Address Resolution Protocol). Esse protocolo
trata-se de um protocolo de resolução de
endereços que converte os endereços de
camada de rede (IP) em endereços da camada
de enlace (MAC) através de uma tabela.

45. O protocolo
ARP
 No momento que o switch recebe um telegrama, ele verifica na
tabela qual dispositivo, ou seja, qual endereço MAC, possui o
endereço IP destino do telegrama, caso haja uma
correspondência ele encaminha o telegrama para a porta na qual
esse dispositivo está conectado. Caso não haja uma
correspondência os seguintes passos são executados:
• O switch envia uma requisição para todas as portas, ou seja, para
todos os dispositivos conectados, “perguntando” quem possui o
determinado endereço IP
.
• O dispositivo que possuir o endereço IP correspondente informa o
switch com uma resposta positiva, os outros dispositivos ignoram a
mensagem.
• O switch atualiza sua tabela de endereços com esse novo dispositivo
e encaminha o telegrama para a porta que o dispositivo está
conectado.

46. Topologia de Rede
 O termo topologia se refere a forma na qual os equipamentos de comunicação
de uma rede estão conectados e organizados fisicamente na rede.
 Em redes Profinet, as topologias mais comuns são a topologia em anel,
barramento, árvore e estrela.

47. Topologia em Anel
 Essa topologia é caracterizada por um
caminho lógico, sem indicação de começo,
meio e fim, do fluxo de dados.
 Uma vantagem dessa topologia é que caso
ocorra uma quebra no *backbone, ou seja, um
rompimento do anel, a comunicação não é
perdida.
 Uma limitação existente nessa topologia é que
somente uma informação pode trafegar no
anel por vez, porém, como o Profinet faz uso
de uma comunicação cíclica em que só um
dispositivo envia um telegrama na rede por
vez, essa limitação não acontece, pois, já é
uma condição da rede.
*Backbone: termo utilizado
para identificar o meio
principal de tráfego de
mensagens em uma rede
industrial.

48. Topologia em
Barramento
 Nessa topologia, todos os equipamentos estão
conectados a um barramento de transporte
comum. Quando um dispositivo transmite um
telegrama, ele percorre o barramento nas
duas direções, chegando às extremidades da
rede. Isso faz com que todos os equipamentos
recebam a mensagem trafegada, porém,
apenas o destino indicado no cabeçalho da
mensagem terá acesso à sua informação. Uma
desvantagem dessa topologia é que se
acontecer um rompimento no backbone, a
comunicação pode ser totalmente perdida,
dependendo da localização do rompimento.

49. Topologia em Árvore
 Também conhecida como Topologia
Hierárquica, essa topologia se
caracteriza pela utilização de sub-redes,
onde cada sub-rede está conectada a
pequenos ramos conectados a ramos
maiores.
 Uma vantagem dessa topologia é a
rápida detecção de erros de
comunicação, que acontece por meio da
verificação de cada ponto de conexão
entre ramos. Uma desvantagem, porém,
é o custo elevado de aquisição de
equipamentos de rede.

50. Topologia em Estrela
 Essa topologia é caracterizada pela utilização de
um equipamento que funciona como um nó
central de conexão, no qual todos os outros nós
estão conectados a ele e por onde todos os
telegramas devem passar.
 Esse nó central, terá a capacidade de controlar o
fluxo de informação na rede e direcionar os
pacotes para seus determinados destinos.
 Uma desvantagem dessa topologia é a
dependência do equipamento central para o bom
funcionamento da rede.
 Por outro lado, sendo esse equipamento
configurável, mais de uma informação pode ser
trafegada na rede ao mesmo tempo.

51. Comparativo entre topologias

52. Roteador
 Um roteador (router,
em inglês) é um
dispositivo que
encaminha pacotes de
dados entre redes de
computadores, criando
um conjunto de redes
de sobreposição.
Um roteador é
conectado a duas ou
mais linhas de dados
de redes diferentes. ...
Os roteadores são os
responsáveis pelo
"tráfego" na Internet.

53. Noções
Básicas do
PROFINET:

54. PROFINET
 PROFINET é um mecanismo para troca de dados entre Controladores e
dispositivos.
 Os controladores podem ser CLPs, SDCDs ou PACs (controladores lógicos
programáveis, sistemas digital de controle distribuído e controladores de
automação programáveis).
CLP SDCD PAC

55. PROFINET
 Já os dispositivos podem ser módulos de I/O, sistemas de visão, leitores RFID,
inversores de frequência, proxies ou mesmo outros controladores.
Módulo I/O Sistema de Visão Leitor RFID Inversor de
Frequência

56. Rápido e Determinístico
 O PROFINET troca dados de forma rápida e determinística.
 As velocidades necessárias variam dependendo da aplicação;
 Por exemplo: Os instrumentos do processo são atualizados em centenas de milissegundos......
 .......já os dispositivos de fábrica fornecem atualizações mais rápidas (<10 milissegundos) e a sincronização do controle de movimento é
ainda mais exigente.
 Determinismo significa que as mensagens chegam quando deveriam.

57. Canais de
Comunicação
PROFINET
O PROFINET é ótimo em mover informações pela rede!
Para entender como o PROFINET move as informações, é importante lembrar
que tipo de informação está sendo movida.
✓ As informações precisam ser entregues imediatamente?
✓ É crítico para a segurança?
✓ É uma grande quantidade de informações enviadas apenas uma vez?
Esses diferentes tipos de informações exigem diferentes mecanismos de
transmissão, e esses mecanismos compõem os "Canais de Comunicação".
No PROFINET, existem três Canais de Comunicação: Tempo Real (RT), Tempo
Não Real (NRT) e Tempo Real Isócrono ( IRT).
Esses canais de comunicação dependem de muitos protocolos de rede para
trocar dados através de uma rede Ethernet. Em vez de agrupar todos esses
protocolos juntos em uma cesta, tentaremos organizá-los em uma estrutura
para acompanhá-los. Essa estrutura é chamada de modelo OSI (Open Systems
Interconnection).
Agora vamos começar a usar os conceitos que aprendemos no módulo
anterior!

58. Canais de
Comunicação
PROFINET
 O PROFINET usa uma cesta cheia de protocolos para preencher o modelo OSI. E
cada um desses protocolos possui alguns dados que precisam ser transmitidos
entre os parceiros de comunicação.
 A camada mais fundamental, a camada Física, é elétrica.
 Seja por meio de elétrons saltando por um fio, ondas de rádio se movendo
pelo ar ou fótons movendo-se através de uma fibra óptica ... existem várias
maneiras de implementar a camada Física.
 Portanto, o protocolo PROFINET selecionou alguns protocolos comuns da
camada Física que existem há décadas. O conjunto de protocolos IEEE 802
abrange o que consideramos Ethernet com fio (802.3) e Ethernet sem fio
(802.11).
 Construir utilizando protocolos existentes é uma prática bastante comum - por
que reinventar a roda quando alguém já dedica muito trabalho a um padrão
aberto?
 E assim o PROFINET especificou a antiga Ethernet 802.3 regular para a camada
de enlace de dados. Isso significa que todo dispositivo PROFINET possui
um endereço MAC ( Media Access Control ).

59. Canais de
Comunicação
PROFINET
 O PROFINET também usa o protocolo IP
( Internet Protocol ), UDP ( User Datagram
Protocol ) e RPC ( Remote Procedure Call )
para algumas comunicações.
 Mas esses protocolos vêm com maior sobrecarga
(mais bytes na conexão, mais tempo de
processamento na origem e no destino) e,
portanto, o PROFINET apenas os chama para o
serviço quando é absolutamente necessário.
 No entanto, eles têm alguns benefícios reais -
basta olhar para todas as informações de
endereço incluídas em um pacote UDP / IP:
endereços MAC, endereços IP e portas UDP
podem ser usados para ajudar a alternar, rotear
e processar os dados PROFINET.

60. Canais de
Comunicação
PROFINET

61. Canais de
Comunicação
PROFINET
 Existem dois problemas principais ao usar a pilha OSI
inteira para todas as comunicações:
 Cada camada da pilha significa que um trabalho extra
deve ser feito para empacotar e descompactar os dados
PROFINET na origem e destino.
 O uso da camada de rede adiciona algum atraso de
transmissão entre o remetente e o destinatário.
 Esses dois problemas aumentam os atrasos chamados
"latência" (lag) e "jitter" na rede.
 Latência é um atraso previsível entre um transmissor e
um receptor. Em redes grandes, pode ser da ordem de 10
a 100 ms.
 Jitter é a variação na latência de um pacote para o
próximo.
 Por exemplo, se um pacote chegasse ao destino 20 ms
após a transmissão e o próximo chegasse 30 ms depois,
seria dito que a rede apresentava uma grande quantidade
de jitter.

62. Canal em tempo real (RT)
 Latência e instabilidade são más notícias para um protocolo de automação
industrial em "tempo real". Portanto, a PROFINET projetou o canal "Tempo
real" para tentar reduzir esses dois valores. O canal RT ignora as etapas de
encapsulamento nas camadas Rede, Transporte e Sessão. Isso significa que os
quadros trocados pelo canal RT têm baixa latência e baixa instabilidade, mas
também há uma desvantagem real: não há endereço IP
. E isso significa que os
quadros RT não podem ser roteados entre LANs.
 O PROFINET usa apenas as camadas OSI um e dois para transmitir dados em
tempo real. One the wire, significa que apenas os endereços MAC de destino
e de origem estão compactados no quadro, junto com o tipo de EtherType.

63. Non Real Time (NRT) Channel
 As restrições de roteamento podem ser um problema real em redes grandes, onde
as ferramentas de diagnóstico precisam ter acesso aos dispositivos PROFINET para
manter um controle do estado operacional da rede PROFINET.
 Portanto, o PROFINET também possui um canal de comunicação "Non Real Time"
(NRT). Ele usa todas as camadas do modelo OSI e possui endereços IP
. Assim, os
supervisores do PROFINET podem acessar dispositivos através dos limites de
roteamento ou mesmo pela Internet.
 Mas essa troca de dados terá maior latência e instabilidade para essas
comunicações NRT.
 O PROFINET usa o canal NRT para comunicações menos sensíveis ao tempo, como
configurar uma conexão entre um dispositivo e um controlador ou acessar dados
de diagnóstico de uma rede externa. Mas essa flexibilidade adicional vem com
maior sobrecarga de dados - 108 bytes extras em cada pacote.

64. Canal em tempo
real isócrono
(IRT)
 Tão reduzido quanto o canal RT, ele ainda tem
um jitter inevitável na transmissão através de
switch Ethernet padrão. Os switch podem agir
como interseções de tráfego, canalizando vários
fluxos de dados para uma conexão. E, assim
como um cruzamento movimentado, os
comutadores podem adicionar atrasos
inesperados ao tráfego.
 O IRT elimina esses atrasos adicionando às
regras usadas para alternar o tráfego Ethernet e
criando regras especiais para o tráfego
PROFINET. Ele adiciona algumas extensões à
Ethernet IEEE 802.3 comum para implementar
algo como uma "pista HOV" para tráfego de
IRT. Tecnicamente, transforma uma rede
estocástica de CSMA-CD (acesso múltiplo por
detecção de colisão - detecção de colisão) em
uma rede TDMA (acesso múltiplo por divisão de
tempo) determinística.

65. Compreendendo os Canais
de Comunicação PROFINET
 Se isso parecer confuso, pense nisso em termos de como você se
comunica no trabalho. Você realmente tem diferentes tipos de canais
de comunicação com seus colegas de trabalho. Se você trabalha com
alguém todos os dias como colega e conhece os detalhes do que eles
fazem, é provável que você envie e-mails muito curtos quando precisar
fazer perguntas. Vocês dois conhecem o contexto da comunicação (no
que estão trabalhando, com quem estão trabalhando, o que estão
tentando fazer) e, como têm um entendimento comum do contexto da
comunicação, podem fazê-lo de forma breve e eficiente.
 Mas pense em levantar um problema ou fazer uma pergunta a alguém
dois ou três níveis acima do organograma. Essa pessoa provavelmente
não tem ideia do que você faz no dia-a-dia e também não sabe o que
faz. Portanto, sua comunicação deve incluir muito desse contexto - você
primeiro precisa atualizá-los sobre um tópico antes de poder pedir ajuda
ou fazer uma recomendação.
 Portanto, você tem dois canais de comunicação diferentes, um para
comunicação com um colega que compartilha um "contexto" comum com
você (RT) e outro para se comunicar com pessoas que não compartilham
muito de um "contexto" com você (NRT). PROFINET faz exatamente a
mesma coisa. Ele tenta manter as coisas curtas e eficientes, mas
também tem uma maneira de ser detalhado quando necessário.

66. Componentes de uma rede PROFINET:
Dispositivo, Controlador, Supervisor
 Uma rede PROFINET pode ser uma coleção complexa de estações, desde
dispositivos de I/O digitais a atuadores pneumáticos e scanners a laser ... a lista
parece interminável e cresce a cada dia.
 Porém, nessa rede complexa, todos os componentes PROFINET operam em três
funções diferentes.
 Eles podem ser dispositivos de campo, controladores ou supervisores.
 Essas funções não são baseadas no que um componente está fazendo no mundo
real. Em vez disso, eles se baseiam na maneira como cada componente interage
com todos os outros na rede. Isso é a base para os princípios básicos do PROFINET.

67. Funções dos
dispositivos PROFINET
 Dispositivo de campo Profinet: O
elemento dispositivo de campo é
aquele que interage diretamente com
o processo, ele provém os dados do
processo para o controlador e recebe
os comandos do controlador para
atuar no processo.
 Os dados de processo podem ser
entregues na forma de sinal digital ou
analógico, dependendo do processo e
do dispositivo.
 Pode haver também a comunicação
entre o dispositivo de campo e o
supervisor, sendo transmitidos os
diagnósticos, algumas mensagens de
parametrização e controle de
alarmes.

68. Funções dos
dispositivos PROFINET
 Controlador Profinet: O elemento
controlador da rede Profinet é
responsável, primeiramente, pelo
controle dos dispositivos de campo,
recebendo os dados de entrada do
processo e fornecendo os dados
para os atuadores manipularem o
processo, Além de ser capaz de
receber os dados de diagnósticos e,
se o configurador desejar, atuar nos
dispositivos de campo.
 Alguns exemplos de controlador são
o PC industrial e o Controlador
Lógico Programável (CLP).

69. Funções dos
dispositivos PROFINET
 Supervisor Profinet: O elemento supervisor
de rede é o dispositivo utilizado para
verificar os diagnósticos gerados pelos
dispositivos de campo. Geralmente, o
elemento supervisor é a própria ferramenta
de programação e configuração da rede.
 Os supervisores são semelhantes aos
controladores, mas eles não têm acesso aos
dados em tempo real de nenhum
dispositivo.
 Eles não fazem parte da operação diária de
uma rede PROFINET. Em vez disso, os
usuários finais podem usar um supervisor
para executar tarefas como ler informações
de diagnóstico de um dispositivo, atribuir
endereços IP ou nomes de estações DCP ou
solucionar problemas de uma conexão de
rede problemática.

70. Funções dos dispositivos PROFINET
Os componentes PROFINET são definidos por suas interações entre si. Um
controlador pode suportar conexões cíclicas e acíclicas com muitos
dispositivos, enquanto um supervisor suporta apenas conexões acíclicas com
outros nós PROFINET.

71. Dispositivos
PROFINET
 A maioria dos CLPs que implementam o PROFINET são
controladores e a maioria dos componentes que fazem
interface com o mundo real são dispositivos. Os
supervisores geralmente estão incluídos no utilitário de
configuração do fabricante do PLC (TIA Portal, Proficy ME,
PC Worx, etc), embora alguns produtos combinem as
funções de Controlador e Supervisor.
 PROFINET Commander, por exemplo, incorpora os
recursos de supervisor e controlador em um pacote de
software.
 Os dispositivos PROFINET normalmente ficam em campo e
interagem com um processo físico. Controladores e
supervisores ficam mais perto de um operador e agregam
informações dos dispositivos.
 Os supervisores interagem apenas com controladores ou
dispositivos quando direcionados por um aplicativo de
usuário. Por outro lado, os controladores interagem com
os dispositivos regularmente como parte de sua operação
normal.

72. Supervisores
PROFINET
 Na aula passada nós vimos que a maior parte da
comunicação no PROFINET flui entre dispositivos e
controladores.
 Os supervisores não recebem muita atenção
porque não se envolvem no trabalho de produção.
 No entanto, um Supervisor PROFINET pode ser uma
ótima ferramenta durante o comissionamento do
sistema e até a solução de problemas.
 Os supervisores PROFINET operam em uma função
semelhante a um Mestre classe 2 em uma rede
PROFIBUS DP
.
 Eles podem ser executados em rede
simultaneamente com um PROFINET Controller e
conectar-se a dispositivos para ler ou gravar
parâmetros e dados. Eles também podem operar
em uma rede sem um PROFINET Controller ativo
para trabalhar com dispositivos que ainda não
estão se comunicando.

73. Supervisor
Data Exchange
 Os supervisores utilizar um tipo especial de
conexão, o
Supervisor Application Relationship (AR),
para comunicar com os dispositivos.
 Esse relacionamento de aplicativo pode conter
informações sobre qualquer um dos submódulos
conectados ao dispositivo, mas não
necessariamente precisa conter dados sobre a
(s) porta (s) ou interface.
 Um supervisor AR pode conter os dados cíclicos
em tempo real dos submódulos conectados,
mas não precisa. E um supervisor pode optar
por parametrizar um submódulo conectado ...
mas, novamente, não precisa.
 Toda essa flexibilidade significa que as
conexões do Supervisor com os Dispositivos
podem preencher muitas lacunas
operacionais. Eles podem ser tão complexos
quanto uma conexão do Controlador com um
Dispositivo ou podem ser incrivelmente
simples.

74. Operando
sem um
controlador
Configurar um Supervisor AR com um
dispositivo sem um controlador é bastante
fácil.
O supervisor envia uma solicitação ao
dispositivo para abrir a conexão e fornece
ao dispositivo uma lista de todos os tipos
de dados que ele gostaria de acessar.
Como o dispositivo não está realmente
fazendo nada, pode sempre dar ao
supervisor acesso aos dados que deseja.

75. Operando ao lado de um controlador
 Conectar um supervisor em paralelo com um controlador é um pouco mais
difícil.
 Um AR de controlador é "mais importante" que um AR de supervisor. Portanto,
se houver um conflito entre as conexões, o Supervisor AR perderá.
 Por exemplo, pense em um dispositivo que possui dois submódulos de saída.
 Se o Controlador estiver usando essas duas saídas para controlar um processo
do mundo real, não poderá permitir que um Supervisor entre e utilize-as.
 Quando o Controlador fez a conexão com o dispositivo pela primeira vez,
pode definir um sinalizador para impedir que os Supervisores se conectem ao
dispositivo simultaneamente.
 Esse sinalizador é chamado de bit "SupervisorTakeoverAllowed" e é definido
no campo ARProperties.
 E a maioria dos controladores são gananciosos; eles geralmente definirão esse
sinalizador como "FALSE" para impedir que os supervisores se conectem ao
dispositivo.

76. Operando ao lado de um controlador
Se um controlador estabeleceu uma conexão com um dispositivo, pode
exigir que o dispositivo rejeite as conexões do supervisor.

77.  Como um supervisor pode conectar-se a dispositivos quase a
qualquer momento, é muito útil para forçar saídas ou ler
entradas para calibração, teste e check-out da máquina. E como
eles podem ler registros acíclicos de dispositivos conectados,
também são úteis para coletar informações de diagnóstico e
falhas em tempo real.
 Essas funções também são úteis para escrever e depurar o código
do aplicativo que é executado em cima de muitos controladores
PROFINET. É por isso que o sistema de engenharia do controlador
(Portal TIA da Siemens, PCWorx da Phoenix Contact, GE Proficy
Machine Edition, etc.) geralmente implementa algumas funções
do Supervisor.
 Mas, em alguns casos, é mais fácil usar software independente
para eliminar erros de comissionamento ou tempo de execução.
 O PROFINET Commander é uma ferramenta de supervisão que
pode ajudar a colocar sua rede em funcionamento.
 Se você precisar de um supervisor para ajudar a iniciar o sistema
PROFINET, verifique e verifique se ele funcionará para você.
Supervisores
facilitam o
comissionamento
e a manutenção

78. Modelagem de um
dispositivo de campo
Profinet
 O uso de um modelo comum para a montagem de um
dispositivo de campo é essencial para o entendimento dos
elementos utilizados em uma mesma aplicação.
 Todos os dispositivos de campo Profinet, em termos de
características técnicas e funcionais, seguem um mesmo
modelo. Primeiramente, esse modelo é especificado pelo DAP
(Device Access Point) e os módulos são definidos para uma
família particular de dispositivos.
 O DAP é a comunicação direta com a interface Ethernet e o
programa de processamento. Os módulos de I/O, por sua vez,
gerenciam o processo real de comunicação de dados.

79. Modelagem de um
dispositivo de campo
Profinet
 Todos os dispositivos de campo modulares seguem a
estrutura abaixo:
 SLOT: o slot é o conector de expansão físico de um
módulo em um dispositivo de campo, ou seja, é o local
onde um módulo I/O é inserido em um dispositivo. O
fabricante define os conectores de expansão física e os
dados técnicos do módulo são descritos no arquivo GSD
(General Station Description) do escravo. Os módulos
são numerados a partir do identificador 1, e o
dispositivo, DAP, é identificado como slot 0.
 SUB-SLOT: os sub-slots formam a verdadeira interface
com o processo (entradas e saídas), ou seja, são os
canais em que os sensores e atuadores que manipulam
o processo são conectados. A granularidade de um sub-
slot – divisão por bit, byte ou palavra de dados - é
definida pelo fabricante.
 INDEX: o index é o lugar em que os dados dentro de um
slot/sub-slot são especificados e podem ser lidos ou
escritos via serviços de leitura/escrita. Os parâmetros
que podem ser escritos em um módulo ou dados
específicos que podem ser obtidos são baseados em um
index.

80. Modelagem de um
dispositivo de campo
Profinet
 Para concluir, os dados de I/O
cíclicos, ou seja, os dados de
entrada do processo e as saídas que
manipulam o processo, são
endereçados especificando a
combinação slot/sub-slot, que são
definidos livremente pelo
fabricante e declarados no arquivo
GSD.
 Para comunicação de dados
acíclicos, uma aplicação especifica
o endereçamento de dados
utilizando slot, sub-slot e index.

81. Infraestrutura
PROFINET- Meio Físico
 O meio físico, que está diretamente relacionado
com a camada mais baixa do modelo OSI, a camada
física, é por onde a informação, no nível de bits,
será trafegada.
 O perfil Profinet define que a comunicação em uma
rede Profinet deve possuir um taxa de comunicação
de 100 Mbit/s, ser full-duplex, ou seja, quando há
um dispositivo transmissor e um receptor, os dois
podem transmitir dados simultaneamente em ambos
os sentidos.
 Dentro das especificações de um meio físico,
existem as classes de conformidade Profinet.
 Qualquer instrumento Profinet de infraestrutura,
seja ativo, como o switch, ou passivo, como
cabeamento e conectores, devem possuir
especificações de acordo com a classe de
conformidade de operação da rede. Essas classes de
conformidade são divididas em três níveis; nível A
(CC-A), nível B (CC-B) e nível C (CC-C).

82. Classes de
Conformidade
 CC-A, CC-B, CC-C
 Cada dispositivo
PROFINET possui um
conjunto definido de
recursos que são
obrigatórios com base
em sua classe de
conformidade. As classes
de conformidade são
divididas em três
categorias, classe A, B e
C.

83. Classes de Conformidade
 Classe de conformidade nível A: A classe CC-A contém funções básicas de abrangência
de aplicações Profinet. É a classe mais simples possível de operação de uma rede Profinet.
Para essa classe são definidas as comunicações cíclicas com tempo de varredura entre 1 e
512 milissegundos, comunicação acíclica para parametrização e diagnósticos, comunicação
padrão TCP-IP em paralelo com comunicação Profinet.
 Classe de conformidade nível B: A classe CC-B define funções adicionais de diagnósticos
de rede e detecção automática de topologia. Além disso, os switches, a partir dessa classe
de conformidade, passam a ser integrados como dispositivos específicos para aplicações
Profinet, a fim de se ter o uso abrangente de diagnósticos de rede providos do controle de
tráfego. Outra importante característica desenvolvida na CC-B é a possibilidade de
redundância em aplicações na indústria de processos (PA).
 Classe de conformidade nível C: A classe CC-C engloba todas as funções de sincronização
para aplicações com requisitos de comunicação determinística. Aplicações baseadas nessa
classe de conformidade podem ter um jitter menor do que 1 microssegundo. Pacotes de
dados cíclicos são transmitidos em uma largura de banda reservada dentro da largura de
banda Ethernet. Para utilizar essa classe de conformidade, todo o hardware empregado na
aplicação deve estar de acordo com a classe CC-C.

84. Funções Disponíveis
 As classes de conformidade PROFINET
simplificam a avaliação de quais dispositivos
ou funções de controlador estão disponíveis e
são obrigatórias para a aplicação pretendida
pelos usuários.
 E isso ajuda a guiá-lo no processo de seleção
de produtos quando se trata de escolher os
produtos e conversar com os fornecedores.
 Para gerentes de produto ou
desenvolvedores, as classes de conformidade
ajudam a determinar quais requisitos e
funções devem ser atendidos ou são
necessários para liberar o produto para o
espaço de mercado pretendido.
 Por exemplo, quais testes são necessários
para a certificação do dispositivo ou quais
serviços são necessários (ou opcionais) para
uma determinada aplicação ou indústria, por
exemplo, uma aplicação de processo em uma
fábrica de produtos químicos ou uma
aplicação de controle de movimento.
 Na figura anexada, você também pode ver
uma visão geral de quais funções são
necessárias para cada classe de
conformidade.

85. Wirelles
 A única classe de conformidade que
permite transmissões utilizando meio
físico wireless é a classe de
conformidade A (CC-A). Para realizar
transmissões em aplicações Profinet
que estejam de acordo com as classes
de conformidade CC-B e CC-C é
necessária a utilização de cabos de
cobre ou fibra óptica.

86. Transmissão de
dados por cabos
 O Profinet utiliza o padrão
Ethernet para transmissão na
camada física, no nível de bits.
 Porém, o Profinet é utilizado em
um ambiente industrial,
portanto, os cabos e conectores
Profinet precisam possuir
algumas características especiais
além das características padrões
que um cabo Ethernet possui.
 Vamos falar agora dos tipos de
interferências que o cabo está
submetido, além das
características elétricas do cabo
e os aspectos físicos que
compreende a utilização de fibra
óptica.

87. Interferências em Cabos de Rede
 A interferência ocorre
quando influências externas
como cabos ou
equipamentos de alta
voltagem e/ou alta
corrente induzem sinais
indesejados em cabos de
rede.
Aspectos Físicos
Em termos de eletricidade a Fonte de interferência pode atingir o
objeto sensível de 3 formas.

88. Acoplamento Resistivo
 Em circuitos onde uma fonte alimenta várias cargas, a variação do consumo
de uma destas cargas pode interferir na tensão/corrente das outras

89. Acoplamento Capacitivo

90. Acoplamento
Capacitivo
 Esse tipo de interferência
se dá pelo acoplamento
capacitivo, ou
eletrostático, entre a
fonte de interferência e
o cabo de rede,
induzindo tensões no
cabo de rede. Quanto
mais perto os cabos
geradores de
interferência e o cabo de
rede estiverem, maior
será a magnitude das
tensões induzidas.

91. Acoplamento
Capacitivo
 Para reduzir os efeitos do
acoplamento eletrostático
em cabos de rede Profinet,
é necessária a blindagem
do cabo. Uma malha de
blindagem bem construída
e aterrada reduz
efetivamente esse tipo de
acoplamento, caso a
blindagem não seja
devidamente aterrada, ela
possivelmente piorará o
efeito do acoplamento,
aumentando a magnitude
da tensão de interferência.

92. Acoplamento
Indutivo
 Esse tipo de interferência
acontece quando uma
corrente é induzida no
cabo de rede através de
um acoplamento
indutivo, ou
eletromagnético.
Novamente, quanto mais
perto os cabos geradores
de interferência e o cabo
de rede estiverem, maior
será a magnitude das
correntes induzida.

93. Acoplamento
Indutivo
 Uma maneira simples e
já existente em cabos
certificados Profinet é a
utilização de cabos com
pares trançados, essa
técnica é eficaz, pois as
correntes induzidas que
fluem em cada volta do
par trançado estão
fluindo em sentidos
opostos ao longo do cabo
e tendem a se cancelar.

94. Acoplamento Indutivo
 Uma maneira de reduzir os dois
acoplamentos, capacitivo e
eletromagnético, é a instalação dos
cabos de rede em dutos metálicos
fechados e aterrados. Isso acontece
devido ao metal que promove uma
isolação magnética dos campos
gerados pelo condutor de alta
corrente e o aterramento promove
uma isolação do cabo ao acoplamento
capacitivo.
 Essa técnica nem sempre é necessária
em todo ambiente industrial, pois a
blindagem do cabo e o trançamento
interno dos fios já são suficientes
para reduzir interferências normais; a
instalação em dutos é recomendada
em áreas que possuem um alto nível
de interferências.

95. Cabos para rede
Profinet
O cabo Profinet é um cabo de cor verde com quatro
secções e dois pares trançados, possuindo uma blindagem
interna. Ele deve ser especificado como um cabo
categoria 5, com impedância característica de 100 Ohms
e bitola AWG22 e está em conformidade com os tipos de
cabo usados na indústria.
 Cabo Profinet Tipo A: Cabo para instalação fixa
padrão, sem movimentação após a instalação.
 Cabo Profinet Tipo B: Cabo flexível padrão, há
movimentação ocasional ou vibração durante a
operação.
 Cabo Profinet tipo C: Aplicações especiais como, por
exemplo, em situações com movimentos constantes e
torção durante a operação do sistema.
Esses cabos podem trafegar informações com velocidade
de até 100 Mbit/s e os resistores de terminação
embutidos nas portas Ethernet de cada dispositivo
garante que não há reflexões no cabo. O segmento é
limitado a, no máximo, 100m.

96. Cabos
para rede
Profinet

97. Cabos para
rede Profinet
 É fundamental que as cores sejam
utilizadas corretamente na montagem
dos conectores para que as cores de
transmissão, laranja e amarelo, formem
um par trançado e as cores de recepção,
azul e branco, formem outro par
trançado.
 O trançamento correto dos pares de
transmissão e recepção garante que um
par não realize acoplamento
eletromagnético com o outro par.
 É altamente recomendável que a
blindagem do cabo esteja conectada nas
duas extremidades, garantindo o
aterramento.
 Todos os dispositivos Profinet devem ser
conectados para que o transmissor de
um elemento esteja ligado no receptor
de outro elemento.
 Os switches já possuem um mecanismo
em suas portas que faz essa ligação,
porém, quando a conexão for direta com
um computador, um cabo crossover deve
ser utilizado.

98. Ferramenta para
montagem de cabos
PROFINET!
 Para realizar uma montagem correta
nos cabos PROFINET existe uma
ferramenta que facilita bastante o
trabalho.
Uma conexão sem falhas no local em 60
segundos com o FastConnect

99. Ferramenta
para
montagem de
cabos
PROFINET!

100. Fibra Óptica em
redes Profinet
 A fibra óptica é um guia de onda fabricado com sílica, um
material vítreo, utilizado como meio para a propagação da luz. As
principais vantagens de se utilizar fibras ópticas são:
 1. Pequena atenuação, que permite a transmissão em longas
distâncias;
 2. Maior capacidade de transmissão. A fibra suporta taxas muito
maiores que qualquer outro meio;
 3. Grande redução nas dimensões e nos pesos dos cabos;
 4. Condutividade elétrica nula. Logo não precisa de aterramento
se o cabo for totalmente dielétrico;
 5. Imunidade a interferências eletromagnéticas.

101. Fibra Óptica em redes Profinet
 Como consequência, a fibra óptica é uma ótima alternativa à transmissão por
cabos de cobre nas seguintes situações:
 Grandes distâncias;
 Imunidade a acoplamento eletrostático e eletromagnético;
 Isolação elétrica em locais que possuem diferentes potenciais de terra;
 Ambientes altamente corrosivos.

102. Fibra Óptica em
redes Profinet
 Para entender o funcionamento da fibra
óptica, imagine um cano plástico
flexível com superfície interna
revestida por um espelho perfeito feito
de vidro puro, pois, mesmo que o cano
tenha alguns quilômetros, a luz consiga
atravessá-lo. Imagine que alguém
esteja em um dos lados desse cano com
uma lanterna sendo ligada e desligada
deliberadamente. A luz propaga pelo
vidro e pelo princípio da reflexão total,
a pessoa no outro lado do cano
consegue perceber as alterações na
emissão de luz.

103. Fibra Óptica em redes Profinet
 Existem dois tipos de fibra óptica, a multimodo e a monomodo. No que se
refere as dimensões de núcleo e casca.
 A fibra monomodo possui uma atenuação menor, sendo a mais utilizada para
grandes distâncias. A desvantagem principal dessa fibra é o custo dos
equipamentos e do cabo. A fibra multimodo, além de ser mais barata, é mais
fácil de manusear em casos de emendas e conectores, porém, a distância de
utilização é limitada devido a maior atenuação na transmissão da luz.

104. Fibra Óptica em redes Profinet
 Vários tipos diferentes de fibra óptica estão disponíveis para Profinet:
 Fibra Óptica de plástico (POF), que é uma fibra multimodo de baixo custo. Tipicamente, o
núcleo de polímero dessa fibra tem 1 mm de diâmetro e ela é utilizada em limites inferiores
a 50 m.
 Fibra Óptica de vidro multimodo, algumas vezes chamadas de Fibra Revestida de Plástico (do
inglês Plastic Clad Fiber – PCF), é uma fibra óptica de vidro com revestimento plástico,
possuindo núcleo de 50 micrômetros ou 62,5 micrômetros. A distância máxima de utilização
dessa fibra é de 2 km, mas pode ser menor, dependendo da taxa de transmissão.
 Fibra Óptica de vidro monomodo, utilizada quando é necessária uma distância de até 50 km,
essa fibra possui um núcleo de diâmetro de 9 micrômetros.

105. Conectores para Rede
Profinet
 A descrição técnica Profinet dividiu os conectores de
acordo com duas premissas de instalação: ambientes
internos e ambientes externos.
 Os ambientes internos são considerados ambientes
protegidos, como por exemplo, um painel de controle.
Os ambientes externos são aqueles considerados fora dos
ambientes protegidos ou painéis de controle, ou seja, no
campo.
 Os conectores utilizados em cabos Profinet são os
modelos RJ45 e M12.
 Esses conectores estão disponíveis em diversos graus de
proteção IP (do inglês Ingress Protection).
 Os conectores RJ45, muito utilizados em redes de TI, são
também amplamente utilizados em redes Profinet, sendo
disponíveis, normalmente nas versões IP 20 para
utilização em ambientes internos e IP 65/67 para
utilização em ambientes externos, ou campo.

106. Conectores para Rede
Profinet
 Os conectores M12 são disponíveis somente
nos graus de proteção IP 65 e IP 67, ou seja,
eles são utilizados em ambientes externos.
 Os conectores M12 que são utilizados têm 4
pinos e são “D-coded”, isso significa que
eles possuem duas chaves físicas que
garantem o encaixe somente em soquetes
“D-coded”.

107. Conectores para
Rede Profinet
 Para fibra-óptica, existem algumas opções de
conectores disponíveis.
 O papel do conector é crucial, pois a fibra
necessita ficar devidamente alinhada para
não haver perdas na transmissão do sinal
luminoso.
 Os conectores ST (Straight Tip) e SC
(Subscriber Connector) eram inicialmente os
conectores mais empregados nas aplicações,
porém, o LC (Lucent Connector) vêm
alcançando maior popularidade e pode se
tornar um padrão nos próximos anos.
 Os conectores MT-RJ (Mechanical Transfer
Registered Jack) são utilizados somente em
fibras multi-modo.
 O conector LC, como o próprio nome sugere,
foi originalmente desenvolvido pelo
fabricante Lucent. Ele é, sobretudo, utilizado
em fibras monomodo, comumente utilizado
em transceivers 10 Gigabit Ethernet.

108. Conectores para Rede Profinet
 O conector LC, como o
próprio nome sugere, foi
originalmente desenvolvido
pelo fabricante Lucent. Ele
é, sobretudo, utilizado em
fibras monomodo,
comumente utilizado em
transceivers 10 Gigabit
Ethernet.

109. Conectores para
Rede Profinet
 O conector ST é um conector mais antigo, utilizado
em fibras multimodo predominantemente na
década de 90, porém, vem perdendo espaço para o
conector LC e outros mais recentes. Ele é um
conector do tipo baioneta, ou seja, ele possui um
pequeno pino transversal que se encaixa em uma
guia, lembrando um conector BNC (Bayonet Neill
Concelman).
 Os tubos brancos nas pontas dos conectores
mostrados nas Figuras não são fibras em si, mas
ferrolhos. O ferrolho é um componente central dos
conectores, responsável pela fixação da fibra e
consequentemente pelo alinhamento desta dentro
do conector. A ponta da fibra, que é fixada no
centro do ferrolho precisa ser completamente e
constantemente limpa, pois a sujeira pode
atrapalhar a passagem de luz, provocando perdas.

110. Conectores para
Rede Profinet
 O conector SC foi um dos
conectores mais utilizados até
o começo dos anos 2000. É um
conector simples e eficiente
que usa um sistema simples de
encaixe e possui pouca perda
de raio luminoso, ou seja,
sinal. Outra grande vantagem
é a utilização tanto com fibras
multimodo como monomodo
em taxas de Gigabit/s. A
desvantagem desse conector é
o seu tamanho, que é duas
vezes maior que o conector
LC.

111. Conectores para Rede Profinet
 Por último, temos o
conector MT-RJ que é um
padrão do começo dos anos
2000 e utiliza um ferrolho
quadrado e dois orifícios
para combinar duas fibras
em um único conector. A
Figura mostra um conector
MT-RJ.

112. Arquivo GSD:
 O que é um arquivo GSD?
 Um arquivo PROFINET General Station
Description (GSD) é uma descrição de um
dispositivo IO fornecida pelo fabricante do
dispositivo.
 O conteúdo do GSD consiste em
informações de configuração, parâmetros,
módulos, diagnóstico de alarmes e
identificação do fornecedor e do
dispositivo.
 Para discutir os dois últimos com um pouco
mais de detalhes, a identificação do
fornecedor (ID do fornecedor) é um
número fornecido pela PI (PROFIBUS &
PROFINET International) e exclusivo para
cada fornecedor. E a identificação do
dispositivo (ID do dispositivo) é definida
pelo fabricante do dispositivo e é única
para cada família de dispositivos.

113. Por que precisamos de um GSD para o
dispositivo?
 O arquivo GSD é uma forma padronizada de descrever as informações do
dispositivo para a ferramenta de engenharia e o controlador IO (PLC / PAC /
DCS) e pode funcionar em uma variedade de ferramentas de engenharia como
um conjunto padrão de informações do dispositivo.
 Um arquivo GSD será importado para a ferramenta de configuração do
controlador PROFINET.
 Depois de importar o arquivo GSD, é possível configurar o dispositivo
PROFINET IO, parametrizar e escolher as opções de diagnóstico na
ferramenta.
 Lembre-se de obter o GSD mais recente do fabricante do seu dispositivo e
entre em contato com eles se tiver alguma dúvida.

114. GSDML
 Os arquivos PROFIBUS GSD originalmente usavam arquivos de texto ASCII e extensões
baseadas em idioma (.gsd - Alemão, .gse - Inglês)...
 O PROFINET por outro lado, usa a linguagem de descrição de dados XML que suporta uma
estrutura de dados em vários idiomas.
 Portanto, o arquivo PROFINET GSD é denominado “GSDML” porque o arquivo é descrito no
formato XML, e a extensão do arquivo será “.xml”.
 A estrutura XML permite que o arquivo seja verificado em relação a um arquivo de esquema
PROFINET padrão para determinar se seu conteúdo e estrutura são válidos.
 E isso ajuda na importação para a ferramenta de engenharia para garantir que o arquivo seja
importado corretamente. Também contido no nome do arquivo está a versão da especificação
GSD à qual o arquivo segue (Ex: V2.3), o nome do fornecedor, a família do dispositivo e a
data.
 A versão e a data podem ser usadas para determinar se você tem o arquivo mais recente do
fornecedor. Também existem campos opcionais que às vezes você verá no nome do arquivo,
como ID do fornecedor, ID do dispositivo, hora e outros. Finalmente, os arquivos PROFINET
GSD permitem que vários idiomas sejam armazenados em um arquivo ao invés de vários,
portanto, não há tantos arquivos para gerenciar.

115. O que é este arquivo bitmap incluído no
meu GSD?
 O arquivo gráfico está incluído no GSD para representar graficamente o
dispositivo durante a configuração.
 Ele será importado ao mesmo tempo quando você selecionar o GSD da opção
de importação na ferramenta.
 O arquivo bitmap deve manter seu nome padrão e você não deve alterá-lo,
caso contrário, ele pode não ser importado corretamente.

116. Perspectivas
do Profinet
 PROFINET CBA
 PROFINET IO

117. Profinet CBA
 O Profinet CBA é uma rede Profinet
de alto nível para aplicações
industriais.
 Essa perspectiva utiliza software e
hardware de Ethernet tradicional
que estrutura a configuração, o
acesso e o controle de dispositivos
de automação.
 Além disso, o Profinet CBA é um
composto de “componentes
tecnológicos”. Esses componentes
agem de maneira independente e
coordenam suas atividades para
formar um sistema integrado.

118.  Como pode ser percebido, o Profinet CBA é uma tecnologia baseada em objetos.
 A técnica de encapsular dados através de objetos é uma prática bem comum em
redes industriais.
 Os objetos permitem os desenvolvedores separar a implementação de dados da
apresentação desses mesmos dados.
 A transferência desses objetos é baseada no modelo cliente/servidor por meio de
uma interface COM.
 Uma interface COM é constituída de Propriedades, Métodos e Eventos.
 A Propriedade são os dados públicos de um objeto de Profinet CBA que podem ser
lidos ou escritos de um dispositivo remoto.
 Os Métodos definem os serviços e funções fornecidos pela Interface COM. Por
exemplo, um leitor de códigos de barra pode ter um método de começar uma
leitura; um módulo de leitura analógica pode ter o método de definição da
resolução das suas entradas.
 Os Eventos sinalizam uma mudança para a interface do servidor que podem
disparar um método em algum cliente.
 As interfaces COM são um “contrato” entre cliente e servidor. Isso permite que os
clientes requisitem para os servidores todas as interfaces que são suportadas e
assim começar a comunicação, baseada no programa de aplicação.

119.  O PROFINET CBA foi uma iniciativa de criar componentes de automação que
pudesse trocar dados de forma independente do fornecedor.
 A ideia é que as máquinas tivessem estruturas de dados padronizadas. Essas
estruturas seriam trocadas via arquivo XML e posteriormente, através de uma
ferramenta de engenharia, você pudesse configurar como as máquinas iriam
trocar dados.
 Foi uma excelente iniciativa, porém sem maciça adesão de outros
fornecedores. Some a isso que nesse meio tempo o OPC UA ganhou tração e se
estabeleceu como um protocolo mais aderente à proposta de integração de
dados entre controladores (C2C), mesmo controladores de fornecedores e
tecnologias diferentes.
 Resumindo, o CBA foi substituído pelo OPC UA. Inclusive com o Companion
Specification do OPC UA é possível gerar estrutura de dados customizadas,
facilitando a troca de dados entre os controladores das máquinas.

120. PROFINET IO
 Assim como o Profinet CBA, o Profinet
I/O utiliza software e hardware de
Ethernet tradicional para definir as
tarefas de troca de dados, alarmes e
diagnósticos com Controladores Lógicos
Programáveis (CLP) e outros
controladores de automação. Essa
perspectiva utiliza a transferência de
dados cíclicos para trocar dados com
Controladores Programáveis no
Ethernet. Assim como em outras redes
industriais, ambos, controlador e
dispositivo, devem possuir uma
configuração prévia da estrutura de
dados e o significado de cada campo do
telegrama. Os dados são organizados
em slots contendo sub-slots com os
dados de I/O.

121.  Existem três canais de comunicação
diferentes para a troca de dados com
controladores programáveis e outros
dispositivos. O canal padrão TCP/IP é
utilizado para parametrização,
configuração e outras operações de
leitura/escrita. O canal RT (Real Time) é
utilizado para transferência de dados
cíclicos de entrada/saída e alarmes e o
terceiro canal, o IRT (Isochronous Real
Time), é utilizado para controle de
movimento com aplicações da ordem de
microssegundos.
 Em um ciclo, intervalo de tempo definido,
existem as faixas separadas por prioridade,
ou seja, um ciclo pode ser definido em
várias subdivisões. A primeira subdivisão é
dedicada somente pela transmissão do
canal IRT, as demais subdivisões não
possuem uma definição de prioridade,
portanto, todos os canais podem utilizá-
las.

122. Configuração de redes Profinet

123. PROFINET CBA
 A idéia básica do CBA consiste
em um sistema de automação
baseada em componentes que
são gerados e armazenados em
bibliotecas para serem
reutilizáveis quando for
necessário, sem precisar refazê-
lo.

124. O que são componentes PROFINET CBA?

125.  São todos os sinais dos dispositivos mecânicos, elétricos e eletrônicos que
executam uma função específica dentro do sistema de automação ou processo
de produção, combinados com o programa de controle. Associados, formam
um submódulo independente e autônomo. Por exemplo, em uma linha de
envase, o bloco da enchedora terá sinais de entrada alimentados
principalmente pelos sinais de saída do bloco correspondente ao CIP (processo
anterior), e com a rotuladora (processo posterior) como observado na
ilustração.
 Os componentes PROFINET CBA devem ser criados para todos os módulos de
cada etapa da planta. O próximo passo é definir quais os sinais serão trocados
entre as unidades e selecioná-los graficamente no software para que sejam
criadas as interfaces (in / out) dos componentes. É imprescindível organizar
os sinais de entradas e saídas dos componentes, para que se estabeleça a
conexão sem erros entre as unidades, e também um mapeamento claro de
cada etapa da linha. Após essa coleta de informações podemos estruturar a
planta com os seus respectivos componentes PROFINET CBA, como observado
na ilustração 1. Neste exemplo a planta foi dividida nos seguintes módulos:
CIP; Enchedora; Rotuladora; Pasteurizadora;

126. PROFINET IO
 NRT;
 RT;
 IRT.

127. Temporização em uma rede PROFINET
 No Profinet o menor tempo de ciclo que podemos
configurar é 31,25μs.
 Porem para utilizar esse tempo precisamos de
equipamentos especiais.
 Os tempos de varredura são multiplos de 31,25μs.
 Em uma rede PROFINET podemos configurar tempos de
ciclo entre 31,25μs até 4ms.
Matematicamente usamos a formula:
Send Clock = Send Clock Factor * 31,25μs
Send Clock -> Tempo de ciclo da Rede;
Send Clock Factor -> Fator de multiplicação do valor básico de
31,25μs que pode variar de 1 até 128.
Se for 128 o resultado da expressão será 4ms.

128. Temporização em uma rede PROFINET

129. Temporização
em uma rede
PROFINET
 Esse tempo de ciclo não é
necessáriamente o tempo de
atualização de um escravo.
 O escravo não precisa se comunicar
com o controlador em todos os ciclos.
 Essa é uma caracteristica do
PROFINET que evita que informações
desnecessárias ocupem tráfego na
rede!

130. Temporização em uma rede PROFINET

131. Analise com Wireshark: Comandos

132. Analise com Wireshark

133. Detalhamento das informações
trafegadas no Pacote!

134. Conteúdo Hexadecimal do quadro ethernet
1º
1º - Fonte e destino da mensagem.
2º - Campo Ethertype (indica o protocolo transmitido).
3º - Frame ID, este campo indica o tipo de Profinet e o tipo de mensagem
Profinet trafegada.
4º - Dados de Processo.
5º - Contador de Ciclos.
6º - Bytes de Status dos dados e da transferência (Importantes para detectar
se há problemas na comunicação Profinet)
2º 3º
4º 5º 6º

135. A importância da Topologia em uma rede
PROFINET
 Tipos de endereçamento
 Pelo Nome
 Pela Topologia

136. Endereçamento pelo Nome
 IO Controller tem a informação do Nome e IP dos IO Devices
 IO Device tem informação de seu próprio do Nome e seu endereço MAC (de
fábrica)

137. Endereçamento pelo Nome
➢ IO Controller pergunta pelo nome do IO Device na rede

138. Endereçamento pelo Nome
➢ IO Device responde informando Endereço MAC

139. Endereçamento pelo Nome
 IO Controller atribui o IP ao IO Device
 Iniciam-se as atividades normais de comunicação

140. Endereçamento
pela Topologia
 Durante energização cada
elemento lê o endereço MAC e
nome dos equipamentos ligados a
cada uma de suas portas

141. Endereçamento
pela Topologia
 Como dado de projeto, o IO
Controller sabe nome, IP e
posição física de cada IO Device
na rede

142. Endereçamento pela Topologia
 No caso de troca de
equipamento, o IO
Controller busca nos IO
devices o MAC do novo
parceiro.

143. Endereçamento pela
Topologia

144. Endereçamento pela Topologia

145. Nomenclatura e Endereçamento:
Conhecendo os Protocolos DCP e LLDP

146. DCP -
Protocolo de
descoberta e
configuração
 PROFINET DCP faz parte do conjunto de protocolos e
significa “ Discovery and
basic Configuration Protocol ”.
 Ele é usado pela ferramenta de engenharia e pelo
controlador para descobrir dispositivos, identificar
informações de dispositivos e definir configurações,
como nome de dispositivo PROFINET e endereço IP em
uma rede PROFINET.
 PROFINET DCP é um protocolo da camada de enlace do
Ethernet e oferece vários serviços.
 É normalmente utilizado em sistemas PROFINET para
lidar com o endereço de rede e de gestão dos nomes
como cada dispositivo PROFINET é atribuído um nome
único de dispositivo (ex: “enchimento-CAB1”) com base
no Domain Name Sistem (DNS) convenções de nome em
um IP endereço (ex: 192.168.1.2).

147.  PROFINET DCP oferece serviços como ‘Identify All’, ‘Identify’,
‘Set’, Set – ‘Flash’, Set – ‘Reset to Factory’, ‘Get’ and
‘Hello’ como as funções principais.
 Alguns desses serviços usam uma mensagem multicast, o que
significa que vai para um grupo de dispositivos PN, e alguns
usam uma mensagem unicast que vai apenas para um dispositivo
específico.
 Os serviços DCP são integrados às ferramentas de engenharia
PROFINET, ferramentas de diagnóstico, controladores e
dispositivos.
 Normalmente, há uma área nas ferramentas, como um menu
onde as funções do DCP podem ser executadas.
 Por exemplo, na ferramenta, você pode ver uma opção para
“Navegar na rede” ou “Atribuir um nome de dispositivo” ou
“piscar LEDs de dispositivo”, uma vez que a opção é
selecionada, as mensagens DCP são enviadas e recebidas pela
ferramenta de configuração da rede 'sob o capô’.
 Isso é semelhante ao protocolo de TI Address
ReSolution Protocolo (ARP), que trabalha para resolver o
Ethernet MEDIA Acess Control (endereço MAC) quando o seu PC
sabe o endereço IP de um host remoto, mas não o endereço
MAC. A seguir, falaremos sobre cada serviço com mais detalhes.
Trecho da sequência de inicialização do PROFINET usando
DCP do IO Controler

148. DCP 'Identify All’ (Identificar Todos)
 DCP 'Identify All' (serviço/grupo multicast): O serviço DCP 'Identify All' é uma
forma de identificar/navegar na rede PROFINET e localizar todos os dispositivos
PROFINET ligados.
 Ao usar esta função na ferramenta de configuração, você pode encontrar
rapidamente todos os dispositivos PROFINET conectados e obter uma lista de
dispositivos com todas as suas informações, como nome atual do dispositivo,
endereço IP
, máscara de sub-rede, endereço do roteador, endereço MAC, tipo do
dispositivo, fornecedor e muito mais.
 Depois de ter a lista de dispositivos, é fácil determinar se há um problema de
gerenciamento de rede, como dispositivo:
❖ não conectado
❖ Possui o nome/endereço IP errado
❖ Tem um endereço IP duplicado ou nome duplicado com outro dispositivo
❖ nome do dispositivo não está definido
❖ tem um tipo de dispositivo ou fornecedor incorreto
 Pode haver outras opções na ferramenta para filtrar a lista de dispositivos para
dispositivos sem nome definido, dispositivos com um nome errado, funcionar
apenas com dispositivos específicos do projeto, etc.

149. DCP ‘Identify’(Identificar)
 'Identify' (serviço multicast): O serviço 'Identificar' é usado quando um
dispositivo precisa ser encontrado usando um nome de dispositivo
específico/conhecido.
 É normalmente utilizado pelo controlador PROFINET na inicialização para
identificar cada dispositivo e verificar suas configurações de endereço IP
,
nome e se possui o dispositivo esperado antes da parametrização.
 Outro uso pode ser na ferramenta de engenharia; por exemplo, vamos assumir
que já configuramos um dispositivo com o nome significativo “filler-cab1”.
 Você pode então verificar se o nome foi definido no dispositivo usando um
serviço de verificação de nomes na ferramenta de engenharia (ou usando a
função anterior: 'Identificar todos’).
 Nesse caso, a ferramenta está usando um serviço DCP 'Identify' basicamente
para dizer "Device filler-cab1 você está aí?" Se o dispositivo estiver lá e tiver o
nome, a verificação será bem-sucedida se o dispositivo responder.

150. DCP Set
 'Set' (serviço unicast): O serviço 'Set' é usado para definir o nome ou IP do
dispositivo.
 Ele também tem algumas outras funções especiais que mencionaremos a
seguir, como redefinir um dispositivo para as configurações de fábrica e flash
dos LEDs do dispositivo.
 Na ferramenta de engenharia, a maneira típica de configurar um dispositivo
PROFINET inicialmente é configurá-lo usando o arquivo GSD fornecido pelo
fabricante e, em seguida, definir os parâmetros e o nome do dispositivo off-
line.
 Feito isso, o nome do dispositivo deve ser escrito no dispositivo usando uma
função de nomenclatura na ferramenta de engenharia.
 Quando a ferramenta escreve o nome, ela usa um comando DCP 'Set'.

151. DCP Set
 Um 'Conjunto' DCP pode ser permanente ou temporário.
 Um conjunto permanente (retentivo, o padrão) significa que o nome é armazenado
no dispositivo permanentemente na memória (mesmo durante um ciclo de
energia);
 temporário significa que o nome é usado até desligar e ligar a alimentação e, em
seguida, retorna ao valor padrão (Ex: “”, nenhum nome definido).
 Normalmente, quando um controlador inicializa um dispositivo, ele tenta
encontrar o dispositivo por seu nome de dispositivo configurado usando um DCP
'Identify', então o controlador verifica o endereço IP configurado que o engenheiro
configurou no projeto PROFINET.
 Se o endereço IP não estiver definido ou estiver errado, o controlador gravará o
endereço IP no dispositivo usando um comando DCP ‘Set’.
 Se o controlador descobrir que um dispositivo/ou nó diferente já possui o
endereço IP
, ele não pode definir uma duplicata.
 Nesse caso, o usuário precisaria alterar o IP do dispositivo na configuração de
engenharia ou no nó conflitante.
 O IP também pode ser definido como permanente ou temporário.
 No caso de temporário após um ciclo de energia, o IP é normalmente retornado às
configurações zero (0.0.0.0); se permanente, o endereço IP é mantido.

152. DCP Set/Reset
 'Set/Reset to Factory' (serviço
unicast): O serviço 'Set/Reset to
Factory' é um comando de
configuração especial que pode ser
enviado para o dispositivo após uma
confirmação do usuário que define
o dispositivo para um estado
PROFINET de fábrica (padrão) que é
um nome vazio (“”) e configurações
de IP de 0.0.0.0.

153. DCP Set/Signal (Flash)
 'Set/Signal' (serviço unicast): O serviço 'Set/Signal' é outro comando set
especial opcional que pode ser usado para identificar um dispositivo piscando
LEDs em algum lugar do dispositivo.
 Isso torna mais fácil, se necessário, identificar visualmente um dispositivo se
você tiver vários dispositivos do mesmo tipo com o qual está trabalhando.

154. DCP Get
 Get' (serviço unicast): O serviço 'Get' pode ser usado para obter informações
de um dispositivo.
 Por exemplo, dependendo da configuração ou da ferramenta de diagnóstico,
você pode ler o nome, endereço IP e informações do fabricante.
 Outras informações que podem ser solicitadas, por exemplo, são o ID do
fornecedor, ID do dispositivo, tipo de dispositivo, endereço MAC, função do
dispositivo (ex: controlador / dispositivo) e outros.

155. DCP Hello
 “Hello” (serviço multicast): O serviço 'Hello' é
usado quando a inicialização rápida também é
empregada e ativada em um dispositivo.
 Ele permite que um dispositivo notifique o
controlador (ou controladores) após um ciclo de
energia de que está online novamente em vez
de esperar que o controlador o encontre, o que
pode estender o tempo de inicialização.

156. PROFINET DCP
- Explicação de
reinicialização
de fábrica
 Nas aulas anteriores sobre PROFINET
DCP
, discutimos a capacidade de
redefinir um dispositivo entre outros
recursos.
 Agora iremos expandir a discussão
deste tópico, cobrindo a redefinição
padrão e outros modos de redefinição.
 Para os usuários, tomar cuidado extra e
fazer uma redefinição de fábrica
adequada pode economizar tempo e
dores de cabeça.
 Para desenvolvedores, esta informação
pode ser útil para o desenvolvimento
do seu dispositivo ou atualizações do
dispositivo.

157. O que a reinicialização para os padrões de fábrica faz?
Ao redefinir um dispositivo, o cenário mais comum
(redefinição padrão) limpa tudo no dispositivo para o
padrão de fábrica pronto para uso.
O nome do dispositivo é apagado em uma string vazia, o
IP é 0.0.0.0 e todos os parâmetros e dados de engenharia
também são excluídos.

158. Você sempre deve fazer uma reinicialização
completa?
 Às vezes, uma reinicialização típica de todas as informações do dispositivo
não faz sentido.
 Por exemplo, dependendo do tipo de dispositivo, ele pode ter
armazenamento local de informações de dados de engenharia/configuração
(ex: controlador IO/proxy/gateway), parâmetros ou informações relacionadas
ao PROFINET (PDev, I&M, objetos de dados de registro), informações de
configuração de rede (nome do dispositivo, IP), informações SNMP ou outro.
 Uma reinicialização completa exigiria um download adicional ou alterações de
uma ferramenta PROFINET para que o dispositivo voltasse a funcionar
corretamente.
 Nesse caso, o usuário pode desejar limpar apenas um subconjunto das
informações do dispositivo.
 Para isso, o PROFINET adicionou a capacidade de os dispositivos suportarem
uma variedade de modos de redefinição de fábrica (além do padrão) que
podem realizar a funcionalidade de redefinição de dispositivo desejada.

159. Redefinir para modos
de fábrica
 Na tabela ao lado você pode ver
os diferentes modos de reset de
fábrica e suas
explicações. Normalmente, a
ferramenta de engenharia
PROFINET dará ao usuário a
opção de usar um (padrão) ou
mais (opções) dos modos abaixo.

160. PROFINET DCP e DHCP
 Você pode estar se perguntando nesse momento:
Por que o PROFINET não usa Dynamic Host Configuration
Protocol (DHCP) para obter o endereço IP dos dispositivos
automaticamente como é usado extensivamente no
escritório?
 Resposta: O DHCP pode ser usado, opcionalmente, mas existem algumas
diferenças que você deve saber entre o DHCP e o PROFINET DCP
.

161. PROFINET DCP
 Em nossa aulas anteriores sobre PROFINET Discovery
and Configuration Protocol (DCP), explicamos o que é e como é utilizado.
 Dispositivos PROFINET normalmente tem seus nomes e endereços IP
atribuídos usando o protocolo DCP
, o que nos dá uma maneira fácil de fazer o
gerenciamento de rede local através do controlador PROFINET IO e com a
ferramenta de engenharia.
 O DCP é obrigatório em todos os dispositivos PROFINET.
 Mas por que não usar DHCP para gerenciamento de endereços?

162. DHCP
 O DHCP fornece um método semelhante para lidar com a atribuição de endereços e pode ser usado
em algumas instalações especiais.
 Requer o uso de um servidor DHCP.
 Um host (cliente) faz uma solicitação na inicialização e o servidor distribui um endereço IP 'alugado'
com base nas configurações do servidor.
 Isso é um problema, pois o DHCP depende de um servidor disponível e suportado por alguém,
geralmente fora do escopo do aplicativo de automação.
 E se o departamento de TI tiver ido para casa à noite ou o servidor estiver inativo devido ao
patch de segurança mais recente?
 Além disso, uma ferramenta de software precisa ser usada para corrigir a lista de endereços IP ou
adicionar dispositivos ao pool do servidor DHCP.
 Outro problema que vemos com frequência é que a primeira letra em DHCP significa “Dinâmico”, o
que significa que o endereço IP pode mudar de seu valor original.
 Isso não é ideal, uma vez que as redes PROFINET dependem de endereços estáticos baseados na
configuração de engenharia ao invés de endereços que podem mudar.
 Como o endereço IP é alugado, ele também pode expirar após um determinado período e precisa ser
solicitado novamente.
 Sempre há disponibilidade (para um endereço ou servidor) e quanto à substituição do dispositivo?
 DHCP também torna a substituição do dispositivo difícil devido ao Media Acess Control (MAC), que
tem seus endereços tipicamente ligados ao servidor DHCP
.
 Se um dispositivo for substituído, um endereço MAC será alterado, evitando assim que o novo
dispositivo obtenha um endereço e deixando o processo inativo até que alguém reconfigure o
servidor DHCP.

163. Por que DCP?
 Uma vantagem do PROFINET DCP é que ele está disponível para o engenheiro ou
profissional de automação na ferramenta de engenharia ou através do controlador
PROFINET IO, o que permite atribuir nomes de dispositivos (host) e endereços IP
.
 Portanto, o gerenciamento de endereços já é local, disponível e controlado
diretamente do aplicativo PROFINET.
 Os endereços IP não expiram e são exclusivos para cada dispositivo com base em
seu nome de dispositivo. Esta solução também possibilita a substituição de
dispositivos sem o uso de ferramentas de gerenciamento de rede.
 Em alguns casos especiais, um componente de rede, como um switch gerenciado,
pode suportar DHCP se for um dispositivo ou função não crítica. Por exemplo, para
acessar a página da web no switch para diagnósticos.
 Concluindo, o DHCP só pode ser empregado se você for cuidadoso e perceber suas
deficiências nas aplicações de automação industrial.
 Verifique com o fornecedor do produto se você realmente precisa do serviço DHCP
para um propósito especial. Em sistemas PROFINET, recomendo que você evite
usar DHCP e use PROFINET DCP para a solução de gerenciamento de rede mais
fácil possível.

164. LLDP em PROFINET
 Ao contrário de outras redes concorrentes, todos os dispositivos PROFINET
suportam o protocolo Link Layer Discovery Protocol (LLDP), que é definido no
padrão IEEE 802.1AB.
 Existem vários motivos para o suporte LLDP
.
 O primeiro é poder descobrir, verificar e manter a topologia da rede
PROFINET e obter diagnósticos se algo mudar.
 O segundo é para facilitar o comissionamento do dispositivo ao configurar a
rede.
 O terceiro e muito importante é para permitir a substituição simples do
dispositivo no caso de qualquer dispositivo falhar.
 Finalmente, o quarto seria compartilhar a linha de rede e alternar os atrasos
para aplicações de movimento de alta velocidade.

165. O que é LLDP?
 Em primeiro lugar, para descrever
o que é o LLDP
, pense nos vizinhos
ou em um bairro onde você já
esteve.
 Você conhecia todo mundo que
morava lá em cada casa?
 E quanto às pessoas que moram
no outro lado da rua?
 Um dispositivo que suporta LLDP
enviará uma mensagem para suas
estações vizinhas em cada porta
de switch a cada poucos segundos
para se identificar e fornecer
informações relacionadas à rede.

166. O que é LLDP?
 Estas informações são então, armazenadas numa tabela de dados conhecida
como a Management Information Base (MIB).
 Esta tabela podem ser lidos com Simple Network Management Protocol
(SNMP) ou por meio de uma solicitação de registro de leitura acíclica
PROFINET.
 As informações armazenadas no dispositivo incluem nome e descrição do
sistema (tipo de dispositivo), nome e descrição da porta, endereço de
gerenciamento IP
, recursos do sistema, outras informações de rede e muito
mais.
 Ao ler essas informações LLDP
, você pode mapear toda a rede PROFINET (toda
a vizinhança).
 Agora você conhece o nome e as informações de cada dispositivo, inclusive
aquele do final da linha (rua)!

167. Usando LLDP com
PROFINET
 Pensando agora em um contexto de sistema
PROFINET, nós podemos configurar nosso sistema
PROFINET incluindo o controlador e os dispositivos.
 Durante a inicialização, os dispositivos começam a
trocar informações LLDP e as informações de
topologia podem ser lidas dos dispositivos pela
ferramenta de engenharia PROFINET.
 Esta topologia agora pode ser salva como sua 'linha
de base' e baixada no controlador PROFINET IO.
 Se qualquer alteração na topologia for detectada, o
controlador receberá um alarme da estação afetada
(por exemplo, as portas foram trocadas) ou do
vizinho da estação (o dispositivo downstream foi
desconectado da rede, cabo quebrado).
 Ao utilizar os mecanismos do PROFINET, é como uma
“vigilância da vizinhança” adicionada ao nosso
sistema.

168. Comissionamento e
substituição simples
de dispositivo
 Outro benefício de usar LLDP com
PROFINET é o simples comissionamento e
a simples substituição de dispositivos.
 Com base na topologia conhecida, o
controlador pode ativar um dispositivo e
atribuir automaticamente seu nome de
dispositivo usando um nome de 'alias'
LLDP, portanto, é muito fácil criar a
rede.
 Portanto, um dispositivo quebrado/com
falha também pode ser substituído e
ativado automaticamente, sem o uso de
nenhuma ferramenta de software.

169. Informações de
medição de
rede
 O quarto e último benefício do LLDP
seria o intercâmbio de informações de
atraso de rede entre os switches do
dispositivo. Essas informações podem
ser lidas para ver as características da
rede em tempo real e os valores de
atraso.
 Portanto, se você deseja um
comissionamento fácil e os melhores
diagnósticos e medições para saber
como as coisas estão conectadas à sua
rede (até mesmo à sua vizinhança),
usar PROFINET com LLDP “sob o capô”
torna tudo isso possível.

170. Nomes de dispositivos PROFINET
 Quando você conhece uma pessoa o que é mais fácil de lembar sobre ela?
 O número do seu CPF?
 O número da sua Identidade?
 Ou o seu nome?
 Dentre todas essa informações o que é mais fácil de lembrar é o seu nome
concordam?
 Nos dispositivos Profinet tambem temos o endereço MAC, IP e o nome.....
 Assim como é mais fácil lembrar o nome de uma pessoa os nomes dos
dispositivos PROFINET são usados pelos mesmos motivos.
 Não seria ótimo se seus dispositivos de automação tivessem nomes que
incluíssem informações sobre o que eram e onde estavam localizados?
 E você não precisa se preocupar com endereços MAC e endereços IP
.... Então
PROFINET faz isso! E o mesmo acontece com a Tecnologia da Informação (TI),
então não é nada novo e usamos convenções de nomenclatura semelhantes
explicadas na próxima lição.

171. Convenção de
Nomenclatura
PROFINET
 A regra de ouro número um, que você
nunca deve esquecer ao comissionar
um sistema PROFINET: Certifique-se de
atribuir o nome do dispositivo de sua
ferramenta de engenharia (ou
configurar o comissionamento
automático).
 A ferramenta usa PROFINET DCP
(Protocolo de descoberta e
configuração básica) para se comunicar
com o dispositivo nos bastidores.

172. Utilizando o
PROFINET
IO IRT
 Usar o IRT é bastante simples.
 Todos os componentes da sua rede PROFINET, do
Controlador aos Dispositivos, e cada Switch
Ethernet entre eles, devem ser certificados de
acordo com a Classe de Conformidade C do
PROFINET.
 A partir daí, você deve configurar o domínio de
sincronização IRT que seu Controlador usará -
você tem para especificar quanta largura de
banda (quantas fatias de tempo) deve ser
dedicada à operação IRT, junto com os tempos de
ciclo para os dispositivos.

173. Utilizando o
PROFINET IO IRT
 Finalmente, você deve definir a topologia da
rede - você deve dizer ao controlador
exatamente como os cabos entre seus
dispositivos IRT estão conectados para que ele
possa otimizar a programação de transmissão
IRT dentro do intervalo de tempo IRT.
 Todo o processo envolve apenas um pouco mais
do que configurar uma rede de Classe de
conformidade B.
 Alguns controladores e dispositivos suportam
algo denominado “Aplicativo de modo
isócrono”.
 Isso não faz parte do IRT. Em vez disso, é um
método para bloquear o loop de execução do
aplicativo no intervalo de atualização do IRT
para evitar super ou subamostragem.

174. Recapitulando os Canais de
Comunicação do PROFINET
 O padrão PROFINET é dividido em três canais de comunicação, diferenciados,
sobre tudo, por níveis de performance para os diferentes tipos de processos
industriais automatizados, que podem ser generalizados por: Automação de
Processos, Manufatura e Controle de Eixos. Para cada tipo de processo tem-se
diferentes tempos de sincronização, que regem o nível de performance da
rede. A figura abaixo compara o tipo de aplicação com os canais PROFINET.

175. PROFINET IO NRT
 Utilizado em aplicações onde o tempo de ciclo não e critico (≥ 100ms), como
na Automação de Processos, PROFINET utiliza o padrão TCP/IP para
transmissão dos pacotes de dados.

176. Comunicação entre Dispositivos em uma
Rede PROFINET NRT
 Dispositivos conectados em uma mesma rede
PROFINET NRT podem se comunicar de
algumas formas, dentre elas posso citar:
 Utilizando blocos PUT e GET.
 Utilizando comandos TSEND e TRCV que nos
permite ter uma comunicação de uma forma
mais abrangente.
 Esse modo no possibilita que dispositivos com
porta de comunicação PROFINET se
comuniquem com outro tipo de dispositivo em
uma rede Ethernet Industrial.
 O uso desse tipo de comunicação é chamado
de Open TCP/IP Communication via Industrial
Ethernet.

177. Blocos PUT e GET
 Os blocos GET e PUT utilizam o sub-protocolo
S7Comm, baseado no ISO TCP (RF 1006).
 O S7Comm opera nas camadas de sessão,
apresentação e aplicação do modelo OSI, e é
usado não só para comunicação entre CLPs,
mas também para o acesso de dados de CLPs
por sistemas SCADA.
 Cada bloco GET/PUT consiste em:
 Um cabeçalho.
 Um conjunto de Parâmetros. •
 Um Data Block.

178. Blocos PUT e GET
 Ambos os blocos funcionam da seguinte forma:
 Apontam para um banco
de dados próprio (Data Block), especificam um
tipo de dado e o endereço de início desse dado
e leem/escrevem no banco de dados do CLP
parceiro.
 O comando do bloco PUT, por exemplo, pode
ser traduzido de forma extensa: “Escreva esse
dado no Banco de dados do parceiro a partir
do endereço 0.0.”
 Enquanto que a sequência de comandos do bloco
GET pode ser traduzida, por exemplo, como:
“Leia esse dado do Banco de dados do parceiro a
partir do endereço 1.0.”

179. Redes de alta
disponibilidade
 O tempo de produção de um produto está diretamente
relacionado com seu impacto no mercado, o que faz com
que a demanda por plantas de alta disponibilidade seja
cada vez maior.
 Com a certeza de que não existe sistemas imunes a
falhas, o que pode-se fazer é contorná-las.
 Topologias de redes redundantes em anel produzem
soluções eficientes nesse aspecto.
 Quando temos uma topologia em linha, como qualquer
falha em um dos dispositivos roteadores impossibilita a
comunicação entre os dispositivos conectados através
dele, gerando uma falha crítica que pode ocasionar a
interrupção da planta.

180. MRP - Media Redundancy Protocol
 Sistemas conectados em topologia de
anel sob o protocolo MRP(Media
Redundancy Protocol), resolvem esse
problema.
 Esse tipo de topologia pode ser
implementado tanto com roteadores,
ou através das portas PROFINET
integradas dos dispositivos.
 De uma forma ou de outra, se algum
dos dispositivos em anel falhar, existe
um caminho alternativo pelo qual a
informação pode continuar fluindo,
minimizando a falha apenas ao
dispositivo em que ela ocorreu.
 Isso resulta em uma maior
disponibilidade do processo, que
durante uma falha, em vez de ter
mais de uma parte do processo
comprometida, possui um problema
pontual.

181.  O PROFINET faz isso de uma forma simples.
 Ao estabelecer um anel, escolhemos um dispositivo
para ser o supervisor da redundância (Redudancy
Manager).
 No supervisor, a comunicação entre suas duas portas
conectadas ao anel é bloqueada, de forma que o
caminho em que a informação flui é decidido por esse
dispositivo.
 Ou seja, em termos de transmissão de dados, temos
uma topologia em linha.
 O supervisor de redundância então monitora a rede
por falhas de comunicação, enviando 2 telegramas
teste , um por cada portas conectadas no anel.
 Os telegramas circulam o anel em direções opostas,
até chegarem no supervisor novamente.
 Uma falha pode ser ocasionada pela perda de
comunicação entre 2 dispositivos, ou pela falha de
algum do dispositivos no anel.
 De toda forma, em caso de falha, os telegramas teste
não chegarão mais ao supervisor, que enxerga isso
como uma falha e passa a habilitar a comunicação
entre suas duas portas internas, antes bloqueada,
criando um novo caminho para que a informação flua
pelos dispositivos "saudáveis".

182.  O tempo que o supervisor da redundância leva para
enxergar e corrigir a falha é chamado de tempo de
reconfiguração.
 Com o protocolo MRP (Media Redundancy Protocol),
consegue-se atingir tempos de reconfiguração de até
200ms quando algum dispositivo individual apresenta
falha.
 Esse tempo de reconfiguração tem um limite de 50
dispositivos.
 Com um número superior a 50, não é possível garantir
tempos de reconfiguração menores do que 200ms.
 Sendo assim, deve-se lembrar que só é possível configurar
esse tipo de redundância em redes PROFINET RT ou NRT.
 Para um aumento ainda maior da disponibilidade de
plantas grandes e complexas, com processos em
diferentes anéis, utiliza-se o casamento redundante de
anéis, onde a conexão entre os diferentes anéis possui 2
supervisores, um em operação (Stand-by Master) e outro
em Stad-by (Stand-by Slave), responsáveis pela
interconexão dos anéis.
 Em caso de falha na interconexão principal, o supervisor
em Stand-by (Stand-by Slave), identifica a falha e entra
em operação, mantendo a interconexão entre os anéis.

183. Os requerimentos para que o protocolo
MRP possa ser utilizado
➢ Todos os dispositivos que estão no anel devem suportar a função de MRP
.
➢ O MRP deve estar ativo para todos os dispositivos do anel.
➢ Todos os dispositivos devem estar conectados através de suas portas PROFINET.
➢ Pelo menos um dispositivo do anel deve atuar como Supervisor de Redundância
(Redundancy Manager).
➢ O anel não deve conter mais do que 50 dispositivos. Se for o caso, tempos de
reconfiguração da rede após alguma falha ocorrer pode ser de mais de 200
milissegundos.
➢ Nenhum dos dispositivos do anel pode possuir a opção de Início Priorizado ativa.

184. O que é “Dispositivo compartilhado
PROFINET”? (Shared Device”)
 PROFINET oferece muitos recursos que permitem arquiteturas sob medida e
aplicações de automação.
 Uma dessas características é o “Dispositivo compartilhado PROFINET” (Shared
Device), que dá acesso a vários controladores PROFINET IO (PLCs / PACs) ao
mesmo dispositivo IO.
 Você provavelmente está pensando por que o PROFINET faz isso? E como isso
poderia ajudar a melhorar os projetos de nossas empresas?

185. Os conceitos
 Primeiro, vamos ver como o compartilhamento funciona em princípio.
 Você provavelmente usa o compartilhamento em suas atividades diárias,
especialmente se estiver compartilhando arquivos em um servidor ou entre
colegas.
 A primeira pessoa a abrir o arquivo no servidor é o proprietário, que então
bloqueia o arquivo e tem acesso para ler e gravar no arquivo (salvar).
 A segunda pessoa que abrir o arquivo terá apenas a opção de abri-lo no modo
'somente leitura'.
 Eles não podem escrever porque o primeiro proprietário o bloqueou. No
entanto, o segundo usuário ainda pode ver o conteúdo do arquivo e ler o que
está lá.
 Com o PROFINET, podemos levar essa funcionalidade um passo adiante.
 Imagine que temos uma pasta de trabalho com várias planilhas.
 Todos os usuários podem ler cada planilha, no entanto, apenas um usuário
(em nosso caso o controlador) tem acesso para escrever em sua planilha
atribuída na pasta de trabalho.
 Agora podemos ver mais de perto como isso se aplica às aplicações PROFINET.

186. Como funciona o “Dispositivo
compartilhado PROFINET”?
 “Dispositivo compartilhado PROFINET” oferece a capacidade de
um dispositivo suportar conexões a mais de um controlador ao
mesmo tempo. Isso oferece uma arquitetura flexível da rede
PROFINET e tarefas de automação avançadas a serem
realizadas.
 Ao configurar um dispositivo compartilhado, você pode configurar
os módulos de entrada e saída exclusivos para controladores IO
separados ou inclusivos. Provavelmente, é uma boa ideia
explicar e dar uma olhada no diagrama a seguir. Digamos que
temos dois controladores IO. Um é um controlador padrão e o
outro é um controlador de segurança (PROFIsafe). Temos um
dispositivo IO com 4 módulos, dois módulos de entrada e dois
módulos de saída. O controlador IO 1 pode ser configurado para
controlar exclusivamente os primeiros módulos de entrada e
saída (laranja). Enquanto o controlador IO 2 pode ser
configurado para controlar apenas os segundos módulos de
segurança de entrada e saída (azul). Então, como você pode ver,
isso é exatamente como o compartilhamento de arquivos, mas
agora estamos fazendo isso com os dados de E / S do nosso
dispositivo!
 O IO Controller 1 também configura a interface PROFINET e as
portas de rede no dispositivo (o primeiro grande slot
laranja). Além disso, o IO Controller 1 lida com quaisquer
alarmes de diagnóstico / processo de seus módulos. Por
exemplo, módulo puxado ou uma falha como uma quebra de
fio. Enquanto o controlador IO 2 tratará de quaisquer alarmes de
seus módulos associados.

187. Entradas compartilhadas
 A seguir está outro exemplo, que permite mais
flexibilidade. Vamos imaginar que temos uma
fábrica de suco. E cada controlador precisa saber o
valor de entrada para o tipo de suco em produção
hoje. Neste caso, podemos configurar entradas
compartilhadas com dois controladores (a
segurança também é possível). Agora, tanto o
controlador IO 1 quanto o controlador IO 2 podem
ver todas as entradas do dispositivo. E cada
controlador tem acesso exclusivo aos seus próprios
módulos de saída. Como os dois controladores agora
têm acesso à receita, eles podem agir de acordo
enviando os valores de saída adequados.
 Observe que um dispositivo que suporta
compartilhamento deve permitir pelo menos duas
conexões de controlador. Porém, pode suportar
mais de dois, dependendo do dispositivo e do
fornecedor. Vimos alguns dispositivos que suportam
quatro ou mais conexões.

188. Exemplo de configuração

189. O que é PROFINET
I-Device?

Na aula passada nós falamos sobre os “Dispositivo
compartilhado PROFINET”, que dão a um dispositivo a
capacidade de compartilhar dados de E/S com vários
controladores.
 Desta vez, discutiremos o I-Device, que opera no nível do
controlador IO.
 Este recurso opcional permite que um controlador seja um
dispositivo e um controlador simultaneamente, permitindo
comunicações de controlador a controlador (alguns podem
dizer ponto a ponto) com PROFINET IO.
 Existem muitos benefícios da funcionalidade.
 Por exemplo, ele permite a configuração de comunicações
entre controladores IO de diferentes fabricantes.
 Além disso, cenários interessantes de aplicativos ponto a
ponto podem ser realizados facilmente, uma vez que as
comunicações são configuradas em vez de programadas.

190. Aplicação
 Um exemplo em que você pode utilizar o I-Device é
se você tiver um controlador de E/S
principal/concentrador de dados e outros
controladores de “nível inferior” que precisam das
mesmas informações do concentrador.
 Vamos imaginar que estamos administrando uma
fábrica de suco.
 Em nossa fábrica, cada máquina precisa saber o tipo
de suco para alguma configuração local.
 Como o tipo de caixa na máquina de embalagem ou
a etiqueta na máquina de etiquetar.
 Os controladores de subnível atuam como pares de
dispositivos IO, o controlador mestre envia o tipo de
suco para todos eles.
 Em seguida, os controladores de subnível informam
aos seus dispositivos IO locais a receita atual do
suco.

191. Aplicação
 Outro motivo para o I-Device é comunicar-se entre
controladores diferentes sem escrever muitos códigos de
comunicação.
 Ele oferece a capacidade de configurar uma conexão em
tempo real PROFINET (RT/IRT) rápida (1 ms ou menos
tempo de atualização) entre dois ou mais controladores,
mesmo de fabricantes diferentes.
 A implementação é descomplicada, os dispositivos são
configurados como um dispositivo IO regular no
controlador.
 Para programação, é necessário apenas lidar com a lógica
IO.
 Primeiro, você configurará o I-Device criando uma
configuração e o tamanho máximo do buffer IO no
controlador do I-device.
 Em seguida, você exportará um arquivo GSD do I-Device e
importará para a ferramenta de configuração do
controlador para configurar.
 Então, cada controlador possui um buffer de entrada e
saída para mover dados de/para os parceiros em sua
aplicação.

192. Terminologia
 Para discutir o termo I-Device mais adiante, o
“I” significa dispositivo “inteligente”.
 Isso basicamente significa que cada controlador
possui seu próprio programa de aplicação
(lógica).
 Para sua informação, alguns fornecedores
podem não usar o termo dispositivo I, portanto,
verifique se o seu controlador também pode
suportar conexões de dispositivo na catalógo de
especificações.

193. PROFINET Proxies e
Gateways
 As soluções Fieldbus já existem há décadas na maioria dos
setores e há uma quantidade incrível de conhecimento
acumulado em torno delas.
 Tudo, desde PROFIBUS a DeviceNet, de 4-20 ma a MODBUS RTU
...
 Migrar essas soluções para PROFINET é um desafio comum.
 Todo sistema de automação é especializado de alguma forma,
e componentes especializados podem não falar PROFINET.
 Para mover os dados dos sistemas especializados para a rede
PROFINET, você deve adicionar um intérprete à rede usando
um Proxy ou um Gateway.
 A diferença entre os dois é sutil, mas pode ter um grande
impacto no funcionamento do seu sistema de automação
PROFINET.

194. Gateway
 A maneira mais básica de mover dados entre protocolos é um gateway.
 Os gateways são projetados apenas para mover dados de E/S entre protocolos
e não podem expor “recursos especiais” de um protocolo para outro.
 Por exemplo, um PROFINET Device|gateway IO-Link Master pode mapear
dados de seus escravos até slots e subslots no dispositivo PROFINET, mas não
poderá fornecer dados de diagnóstico sobre os escravos conectados ao
controlador PROFINET.

Além disso, o “mapeamento de dados” de cada gateway deve ser configurado
para cada gateway individual e deve ser salvo em um formato específico do
fornecedor - uma vez que o PROFINET não sabe o que está do outro lado de
um gateway, ele não pode salvar ou manter esse mapeamento de dados sem
essas ferramentas ou formatos específicos do fornecedor.
 Para piorar a situação, também há perda de dados ocorrendo no sentido
contrário.
 Por exemplo, um Modbus TCP Slave| o gateway do controlador PROFINET não
passará todos os dados de alarme gerados pelos dispositivos PROFINET
conectados ao mestre Modbus.
 Os gateways são relativamente fáceis de fabricar, mas acarretam um custo
de implementação quando você precisa implantá-los no campo.
 Escrever, usar e manter esse mapeamento de dados customizado entre
protocolos requer um investimento significativo.

195. Proxies
 Os proxies desempenham o mesmo papel que os Gateways: eles traduzem um protocolo de
rede estrangeiro para PROFINET.
 A maior diferença entre os dois é que os proxies usam um mapeamento de dados padronizado
que foi definido pela PI.
 Ao usar um mapa de dados padrão, um proxy é capaz de fazer uma transição quase invisível
entre PROFINET e o protocolo estrangeiro, mapeando não apenas dados de E/S, mas também
alarmes, informações de diagnóstico e até mesmo a topologia e integridade da rede.
 Não há dúvidas sobre como os dados são apresentados por meio de um proxy. Cada proxy
implementará o mapa de dados completo definido pelo PI.
 Os proxies foram definidos para vários protocolos, incluindo:
 CC-Link
 IO-Link
 PROFIBUS
 HART
 INTERBUS
 AS-I
 DEVICENET
 Foundation Fieldbus
 CANOpen
 Como o mapeamento de dados em um proxy depende de um padrão, há vários protocolos
(como Modbus TCP, Ethernet / IP, etc.) que não aproveitam essa solução nativa. Para esses
protocolos, os engenheiros de aplicação precisam contar com soluções de Gateway para mover
dados do PROFINET para outros protocolos.

196. Exemplos de Gateways e Proxies
Proxy PN / PB - Kunbus
Proxy PROFINET-RT/INTERBUS - Phoenix Contact
Proxy Modular Profibus PA/PROFINET - Phoenix
Contact

197. Exemplos de Gateways e Proxies
Gateway PROFIBUS DP para PROFINET –
Phoenix Contact
Gateway PROFINET-IO / CAN – Eletrônica
esd
Gateway INTERBUS para PROFINET - Phoenix Contact

198. Gateways ou Proxies?
 Proxies são uma solução abrangente e direcionada para conectar o PROFINET
a outras redes de automação.
 Os gateways são uma solução abrangente que preenche as lacunas entre os proxies.
 Ao considerar como mover bytes através dos limites da rede, verifique a
disponibilidade de um proxy antes de escolher um gateway.
 Pois o proxy é uma solução que vai render mais ao longo prazo.

199. Redes Wireless
com PROFINET
 Existem quatro tipos de
wireless, ou casos de uso em
automação industrial:
1. Backhaul (como o ISA o
caracteriza)
Normalmente é rádio de longa
distância, ponto a ponto, trazendo
dados de uma Unidade Terminal
Remota (RTU), usado por exemplo
em um poço enviando sinal para
uma sala de controle central.
Os rádios tendem a ser
proprietários, já que não há
padrões e o protocolo costuma ser
Modbus.

200. Tipos de wireless, ou casos de uso
em automação industrial:
2. Redes de instrumentos de processo:
Redes de instrumentos de processo são
comumente baseadas em distâncias curtas,
dispositivos alimentados por bateria e
topologias de malha.
WirelessHART e ISA 100.a especificam seus
respectivos protocolos e rádios.
WirelessHART está trabalhando com PI
( PROFIBUS e PROFINET International) e a
Fieldbus Foundation para coordenar suas
atividades e garantir a interoperabilidade.
Este grupo é denominado Equipe de
Cooperação Wireless.

201. Tipos de wireless,
ou casos de
uso em automação
industrial:
3. Sensores e Atuadores Discretos
Enquanto os instrumentos de processo são
caracterizados por tempos de ciclo lentos
(segundos ou frações), dispositivos discretos
normalmente operam muito mais rápido
(milissegundos).
A PI está trabalhando com os principais
fornecedores discretos no desenvolvimento de um
padrão sem fio para sensores e atuadores
discretos.
O protocolo será baseado no IO-Link, que é uma
tecnologia crescente de sensor e atuador com fio.
A coexistência com as outras tecnologias sem fio
será garantida.
Mais uma vez, essas redes destinam-se a distâncias
curtas, topologias em malha e alimentação por
linha.

202. Tipos de wireless, ou casos de
uso em automação industrial:
4. Backbone sem fio
É assim que caracterizamos o WiFi e o Bluetooth
como usados pelas Ethernets Industriais e
funcionam bem a médio alcance.
Qualquer Ethernet simples deve funcionar tão
bem em padrões sem fio como 802.11a, b, g, n e
ac.
O PROFINET, é claro, funciona com um backbone
sem fio também, com algumas ressalvas para
pensar sobre arquitetura, velocidades e distância
com base na aplicação.

203. Visão geral do
PROFINET sem fio
 Uma grande vantagem do PROFINET sobre outras
redes de automação concorrentes é o suporte
incluído na especificação da tecnologia sem fio e,
mais importante, os recursos industriais
disponíveis.
 Isso abre uma ampla variedade de aplicações que
são muito difíceis ou impossíveis quando se trata
de cabeamento de cobre normal.
 Algumas dessas aplicações podem ser veículos
guiados automatizados (AGVs), anéis deslizantes,
um ambiente difícil, remessa e muito mais.
 Além disso, a conexão sem fio faz parte das
especificações, tornando a comunicação de vários
fornecedores muito mais fácil de implementar.
 Em outras palavras, produtos de diferentes
fornecedores podem se comunicar diretamente
entre si, em vez de ter alguma solução específica
de fornecedor ou proprietária necessária para
redes legadas (Ex: PROFIBUS).

204. Aplicações
 Conforme mencionado, a rede sem fio oferece suporte a muitos tipos diferentes de
aplicativos ou cenários de uso.
 Existem vários motivos pelos quais você normalmente deseja usar a rede sem fio.
 Talvez porque seja necessário, porque é conveniente ou para economizar no uso e
desgaste.
 Se for preciso, provavelmente será devido a:
❑ Ambiente difícil (o cabo não pode entrar)
❑ Sistema sem contato (monotrilho)
❑ Shipping and ports (o navio se comunica com o porto remotamente)
❑ Outras
 O wireless adiciona opções convenientes para reduzir o desgaste das peças móveis ou
facilitar a conexão, já que não é necessário um cabo, nem o uso de um laptop ou
tablet / smartphone.
 Isso seria usado provavelmente com AGVs, anéis coletores, ao ar livre, em aeroportos,
em certas áreas de fábrica, para diagnósticos, operações ou controle móveis.
 O wireless está em todo lugar agora, então PROFINET pode suportá-lo também para
todos os tipos de aplicações.

205. Tecnologias sem fio
 Como o PROFINET é baseado na tecnologia Ethernet, ele pode funcionar com
qualquer padrão Wireless do conjunto IEEE 802.11 ou IEEE 802.15.1.
 Isso inclui Wi-Fi de 2,4 GHz e 5 GHz, bem como aplicativos Bluetooth.
 Portanto, mais uma vez, dependendo dos requisitos de sua aplicação, você
tem a oportunidade de escolher a rede sem fio que funcionará melhor para
sua aplicação e uma grande variedade de soluções de fornecedores estão
disponíveis.
 Também é importante apontar que mecanismos de segurança padrão também
podem ser empregados para comunicações seguras.

206. Observações sobre
o PROFINET em
Wireless
 Há algumas advertências que preciso mencionar.
 Como o canal sem fio é normalmente um meio
compartilhado, significa que os tempos de atualização
dos dispositivos IO possivelmente precisarão ser
ajustados.
 Além disso, você precisará considerar uma pesquisa de
local e possivelmente outros métodos para evitar
interferências ou atrasos.
 Para contornar as advertências mencionadas, além dos
mecanismos Ethernet sem fio padrão ou Bluetooth,
muitos dos fornecedores de ethernet industriais sem fio
PROFINET também oferecem alguns recursos adicionais
'industriais' e robustos em suas unidades.
 Portanto, é melhor procurá-los do que usar uma unidade
pronta para uso em um escritório.
 Os recursos desses pontos de acesso e dependendo do
fornecedor podem incluir reserva de largura de banda,
roaming rápido, redundância, R-coax, diversidade de
antena e muito mais.
 É recomendável verificar com os fornecedores e no guia
do produto PI ao procurar sua solução sem fio e planejar
sua aplicação para obter os melhores dispositivos e
soluções sem fio possíveis. Irá poupar-lhe muitas dores
de cabeça no futuro.

207. Arquiteturas do PROFINET Wireless:
 Quando se fala em comunicações PROFINET sem fio para automação
industrial, há uma variedade de arquiteturas disponíveis dependendo da
aplicação. No geral, existem quatro arquiteturas principais possíveis:
 Ponto a ponto
 Ponto para multiponto (infraestrutura)
 Sistema distribuído sem fio
 Malha
 Além disso, existe uma opção entre Wifi ou Bluetooth. Dispositivos PROFINET
com recursos Wifi / Bluetooth estão prontamente disponíveis por uma
variedade de fornecedores.

208. Ponto a Ponto (P2P) ou Ad-Hoc
 As conexões P2P podem ser realizadas com
Bluetooth ou WiFi.
 Tipicamente, as arquitecturas P2P têm uma
ligação sem fios dedicada entre dois dispositivos,
entre dois pontos de acesso ( A cesso P onto), ou
entre um dispositivo e um AP
.
 Esses dispositivos podem ser, por exemplo, um
controlador PROFINET e um dispositivo IO.
 Às vezes, os dispositivos têm recursos sem fio
integrados, tornando desnecessários APs
separados.
 A principal vantagem do P2P é o canal dedicado
para comunicações.
 O canal não é compartilhado, portanto, mais
largura de banda está disponível no link sem fio.
 Deve-se observar que a maioria dos aplicativos
Bluetooth usa conexões P2P como seu principal
método de comunicação.

209. Ponto para
multiponto (P2M /
infraestrutura)
 As arquiteturas P2M são feitas principalmente
via WiFi, mas o Bluetooth também é uma
opção.
 Com o P2M, os usuários podem conectar várias
estações sem fio (clientes) a um controlador
ou outros dispositivos (PC/Scada) por meio de
um único AP.
 A maioria das redes sem fio usa uma
infraestrutura sem fio (P2M) como o principal
modo sem fio.
 Por exemplo, você pode ter um laptop, uma
IHM e uma rede PROFINET composta por
vários dispositivos acessíveis via wireless.

210. Sistema Distribuído
Sem Fio (WDS)
 Um WDS permite o uso de um
backbone sem fio entre vários
APs.
 Nesse caso, um cliente poderia
'vagar' entre as células,
permitindo que a comunicação
fosse tratada de forma
integrada.
 Isso funcionaria bem para
veículos guiados
automatizados ou outros
componentes móveis sem fio.

211. Malha
 As redes sem fio mesh são
relativamente novas na indústria, mas
são importantes para dispositivos de
baixa potência em redes de processos
e sensores.
 Para esses aplicativos, o envio de
dados em uma taxa mais lenta (em
segundos) é a norma, os dispositivos
entram em um estado de 'hibernação'
até serem despertados por uma
alteração no processo.

212. Registros
PROFINET
I&M
 As funções de identificação e manutenção (I&M) permitem o acesso a blocos de dados
mantidos dentro de cada dispositivo PROFINET por meio de solicitações acíclicas de leitura /
gravação de registros.
 Manter os dados internos ao dispositivo nos permite diferenciar dispositivos semelhantes na
rede.
 Coisas como nome do dispositivo, localização na fábrica, informações de manutenção para
este dispositivo, etc podem ser armazenados em cada dispositivo.
 Esses registros podem ser gravados com uma ferramenta de programação, uma ferramenta de
engenharia ou por meio de solicitações de registro de leitura / gravação sob o controle do
programa aplicativo.
❑ Os dados I & M0 são "integrados" pelo fabricante e são somente leitura
❑ I & M1 a I & M3 podem ser gravados na memória de um dispositivo pelo usuário para auxiliar
na documentação
❑ I & M4 é usado por dispositivos PROFIsafe
❑ I & M5 fornece informações adicionais do fabricante sobre o dispositivo
❑ Os registros I&M graváveis pelo usuário (I & M1-3) são persistentes e permanecerão até serem
alterados ou até que o dispositivo seja redefinido para as configurações de fábrica (apagado).

213. I & M0 é um registro de
dados somente leitura
fornecido pelo fabricante
do dispositivo
 Os dados I & M0 são
armazenados
permanentemente
dentro do dispositivo
pelo fornecedor do
dispositivo, esses
dados estão
relacionados à camada
de aplicação do
dispositivo. A tabela a
seguir mostra o
conteúdo de I & M0.

214. I & M1 - I & M3 são áreas de
dados graváveis pelo usuário
 I & M1 contém 2 campos: Tag-função e Tag-
localização . “ Função de tag ” é uma string visível
de 32 bytes que indica a função ou tarefa do
submódulo. “ Tag location ” é uma string visível de
22 bytes que indica a localização do
submódulo. Essas informações estão disponíveis para
uso pelo usuário final / engenheiro do sistema para
salvar a documentação local e permitir a
diferenciação de outros dispositivos no sistema.
 I & M2 é uma função de data e hora no formato
AAAA-MM-DD HH: MM . Por exemplo, 10/08/2018
10:50 denota 10 de agosto de 2018 às 10:50. Essas
informações estão disponíveis para uso pelo usuário
final / engenheiro de sistema para economizar
informações de tempo para este dispositivo
específico internamente.
 I & M3 é uma função de “ descritor ” geral que é
uma string visível de 54 bytes para armazenar
informações adicionais. Essas informações estão
disponíveis para uso pelo usuário final / engenheiro
do sistema para salvar a documentação local
específica para este dispositivo.
 Esses registros I&M podem ser gravados durante o
processo de programação para gravar os registros no
dispositivo.

215. I & M4 e I & M5
 I & M4 é reservado para uso por PROFIsafe
(segurança funcional).
 I & M5 é um registro de dados somente leitura
fornecido pelo fabricante do dispositivo
 I & M5 é opcional.
 Quando presentes, os dados I e M5 descrevem o
fabricante da comunicação.
 Ele faz referência ao fornecedor da pilha ou ao
fornecedor da pilha de chips de comunicação.
 Pode não ser incomum que dois dispositivos
PROFINET de fornecedores diferentes relatem
o mesmo fornecedor terceirizado em seus
dados I & M5.
 Os dados I & M5 dizem respeito ao fornecedor
da interface.

216. Perfis de aplicativo (Application Profiles)

217. O que é um perfil
de aplicativo?
 PROFIsafe, PROFIdrive, PROFIenergy… esses
termos são bastante comuns no mundo PI.
 Como eles são usados no mundo real?
 E como eles realmente funcionam?
 Qual é a definição de um perfil de aplicativo?
 PROFINET e PROFIBUS são ótimos protocolos que
podem ser usados para enviar dados através de
uma rede. Mas é aí que terminam suas
responsabilidades: eles não atribuem nenhum
significado específico aos dados que
carregam. Isso significa que cada fabricante que
usa um protocolo PROFI precisa desenvolver sua
própria API para permitir que um controlador ou
mestre trabalhe com seu código específico de
aplicativo executado no topo da pilha de rede.

218. PROFIBUS ou
PROFINET
 Um perfil de aplicativo aborda essa lacuna do PROFIBUS e do
PROFINET: embora esses protocolos forneçam uma maneira de
mover dados através de uma rede, eles não fornecem aos
dados qualquer estrutura ou significado. Os perfis são
implementados como uma camada adicional que fica entre o
aplicativo do dispositivo e a pilha de rede PROFINET /
PROFIBUS, fornecendo uma estrutura padrão para que o
aplicativo do dispositivo converse com o aplicativo do
controlador.
 Mas por que adicionar essa camada extra de complexidade? O
motivo é agilizar a engenharia e a manutenção. Colocando
apenas um pouco de abstração entre o código do aplicativo do
dispositivo e a rede, os controladores ou mestres podem
acessar o perfil com um driver genérico para qualquer
dispositivo ou escravo.
 Por exemplo, um engenheiro de aplicação que possui três
drives de diferentes fabricantes que implementam PROFIdrive
pode usar o mesmo pedaço de código de aplicativo para
acessar todos os drives. Isso economiza não apenas tempo e
dinheiro, mas também a frustração e as dores de cabeça que
vêm de aprender, implementar e depurar as APIs dos três
fabricantes.
 É o mesmo com PROFIsafe. O perfil é implementado em
dispositivos independentemente do código de aplicativo do
dispositivo. Um controlador PROFIsafe ou mestre que se
conecta ao dispositivo PROFIsafe pode configurar uma conexão
SIL 3 sem muito trabalho por parte do engenheiro de aplicação
do que o necessário para estabelecer uma conexão PROFINET /
PROFIBUS regular.

219. Perfil de
aplicação
PROFIdrive
O que é PROFIdrive?

220. PROFIdrive
 PROFIdrive é um perfil de aplicação independente
de fornecedor da PROFIBUS e PROFINET
International (PI) que se concentra em drives,
Encoders, motores e suas aplicações, que variam
de tarefas de controle de movimento simples a
controles muito exigentes.
 Ele suporta as tecnologias PROFIBUS e PROFINET.
 O PROFINET permite tempos de atualização
escalonáveis a partir de 31,25 μs e um jitter de
menos de 1 μs para os aplicativos de movimento
mais exigentes, ao mesmo tempo que oferece
suporte a comunicações TCP abertas.
 O PROFIdrive oferece interoperabilidade por meio
de conjuntos de dados IO de drive padronizados,
mensagens e conjuntos de parâmetros, bem como
opções específicas do fabricante para permitir que
os fornecedores implementem recursos adicionais
para promover a competição e inovação.

221. Por que
padronizar essas
informações?
 Bem, vamos dar um exemplo simples onde você tem
fabricantes de unidades do fornecedor A e do fornecedor B
instalados em suas instalações.
 Ambos os inversores têm centenas (senão milhares) de
parâmetros e você está procurando o ponto de ajuste de
velocidade para que possa definir a velocidade do inversor
para seu motor em sua aplicação de controle.
 No entanto, conforme você está fazendo a programação, você
percebe que o fornecedor A tem o ponto de ajuste de
velocidade no byte 1 dos dados de E/S e o fornecedor B o
coloca no byte número 3.
 Isso é apenas para uma configuração, provavelmente há
muitos mais, portanto, a complexidade vai aumentar muito
com drives que não têm conjuntos de dados padrão e você
tem que escrever código adicional em seu programa para
lidar com isso.
 Agora pense no cenário em que as unidades do fornecedor A
dão defeito, então você decide trocar por um drive do
fornecedor B ou adquirir um novo fornecedor C.
 Isso significa que você também terá que fazer alterações no
código em seu aplicativo porque as configurações estarão
diferentes na unidade.
 Se você usou o PROFIdrive em primeiro lugar, que padroniza
todas essas informações, as alterações de código não são
necessárias e todos os parâmetros e dados do fornecedor A, B,
C estarão exatamente no mesmo lugar. Assim, tornando os
dados do aplicativo e os conjuntos de parâmetros padrão em
seu código e simples de gerenciar.

222. PROFIdrive Classe de Aplicação 1
 Quando pensamos no PROFIdrive, normalmente nos vem a mente o uso de
servos de alta velocidade, fresamento CNC e impressão 3-D como exemplos de
aplicação.
 Mas essas aplicações são apenas algumas das possibilidades de como usamos
os motores no mundo real.
 Todos os dias, milhões de motores e acionamentos são dedicados a bombear,
soprar e girar em uma velocidade fixa.
 É para isso que servem os drives de Classe de Aplicação 1 - eles são
dispositivos PROFINET que não precisam de alta velocidade, E/S sincronizada
ou loops de controle externo.
 Os dispositivos AC1 PROFIdrive podem operar com a classe de conformidade
PROFINET mais básica em tempos de ciclo relativamente longos. Adequado
para controle de inversor de baixa sobrecarga em PLCs de baixo custo.

223. Onde uma aplicação
Classe 1 se encaixa
 Os inversores AC1 podem se encaixar em
um conjunto diversificado de aplicações.
 Por exemplo, imagine um teleférico que
opera em um ponto de ajuste de
velocidade constante.
 O inversor que opera o motor principal é
responsável por receber o ponto de
ajuste do CLP
, mantê-lo com controles
internos e reportar a velocidade real de
volta ao CLP
.
 O CLP enviará alguns comandos de
controle junto com aquele setpoint para
o inversor, como RUN, STOP
, BRAKE, JOG,
etc.
 Ele também pode reconhecer ou limpar
falhas do inversor se elas ocorrerem.

224. Dados cíclicos para a classe 1 do
aplicativo PROFIdrive

225. Um exemplo: uma bomba de velocidade
constante  Quando um fabricante implementa um
dispositivo AC1 PROFIdrive, eles podem incluir a
placa de identificação ou dados de inspeção do
motor conectado ou o inversor pode importar
esses dados do motor.
 De qualquer forma, o inversor conhecerá os
parâmetros críticos do motor, como sua
velocidade nominal máxima e torque.
 Como o PROFIdrive foi projetado para ser
flexível em muitos tipos diferentes de
inversores e motores, ele usa essas informações
no inversor para economizar um pouco de
processamento no Controlador.
 O PLC geralmente transmite o setpoint de
velocidade no PROFIdrive como uma variável
“normalizada”, com uma faixa de 0% a 100%.
 Portanto, um aplicativo em execução em um
controlador nunca será capaz de comandar um
inversor para girar um motor acima de sua
velocidade nominal.

226. PROFIdrive sem
IRT
 Os inversores de classe 1 de aplicação podem
ser implementados em dispositivos PROFINET
Conformance Class A, B ou C e contam com o
inversor para fornecer loops de controle
interno.
 Com a Classe de Aplicação 1, o CLP é apenas
uma porta de entrada para um sistema de
automação mais amplo.
 Ele liga o dispositivo PROFIdrive a sensores
externos, atuadores e IHMs.
 É a classe de aplicação mais fácil para começar
e certamente a mais fácil de implementar em
um dispositivo.

227. PROFIdrive Classe de
Aplicação 3
 O dispositivo PROFIdrive de classe de aplicação 3
(AC3) é um inversor de “modo de
posicionamento” e se baseia nos conceitos de um
dispositivo AC1 .
 No entanto, em vez de comandar um inversor
para se mover na velocidade desejada, agora o
controlador pede que o inversor se mova para a
posição desejada.
 Um dispositivo AC3, assim como o AC1, lida com
todo o feedback da operação de posicionamento
localmente e mantém o controlador informado
sobre o que está fazendo na interface de dados
cíclicos.
 Mas, como veremos, comandar uma unidade para
se mover para a posição desejada é muito mais
complexo do que simplesmente comandar uma
velocidade de rotação.

228. Homing e Traversing
 Um dispositivo AC3 PROFIdrive precisa lidar
com mais do que as tarefas normais de
jogging e frenagem de um dispositivo AC1.
 Ele também deve ter alguma noção de para
onde a saída do drive se moveu no mundo real
(homing) e saber como movê-lo para um local
desejado sem quebrar nada (traversing).
 Isso significa que o eixo do inversor deve lidar
com vários parâmetros de movimento que não
são usados com o controle de velocidade,
como aceleração, desaceleração e limitações
de posição.
 Existem duas maneiras de comunicar um
movimento de posição com um dispositivo
AC3 PROFIdrive, através dos telegramas
“Program” e “MDI” (Manual Data Input).
 Se você der uma olhada no perfil PROFIdrive,
estes são os telegramas padrão 7 e 9,
respectivamente.

229. Tipos de telegrama
 Os telegramas de programa são curtos, com apenas dois bytes de dados de
entrada e saída.
 Eles instruem o inversor a executar um dos vários movimentos de
posicionamento pré-programados que são armazenados no inversor durante o
comissionamento.
 Uma vez que todo o trabalho difícil de programação é feito durante o
processo de comissionamento, o controlador só precisa enviar uma referência
para a movimentação, em vez de enviar dados reais.
 Os telegramas do programa devem ser suportados por inversores AC3.
 Os telegramas MDI são maiores, com várias variáveis para descrever coisas
como uma posição alvo, velocidade, aceleração, desaceleração e direção. Os
telegramas MDI são usados quando um controlador precisa executar um
movimento de posicionamento que não foi armazenado no inversor durante o
comissionamento ou se um caminho de movimento for mais complexo do que
o inversor pode executar sozinho.
 Como é mais difícil implementar os telegramas MDI no controlador e no
dispositivo, eles são opcionais para drives AC3.

230. PROFIdrive sem sincronização
 Como os inversores AC1, os inversores de classe 3 de aplicação podem ser
implementados em dispositivos PROFINET Conformance Class A, B ou C e
contam com o inversor para fornecer loops de controle interno.
 Com o AC3, o PLC é apenas uma porta de entrada para um sistema de
automação mais amplo, vinculando o dispositivo PROFIdrive a sensores
externos, atuadores e IHMs.
 Para posicionamento sincronizado, os inversores devem implementar AC4 ou
outras classes de aplicação.
 PROFIdrive AC3 é útil para movimentos de posicionamento isolados e
pequenos, e pode ser usado sem interfaces especiais classe de conformidade
3 ou aplicações sincronizadas.

231. PROFIdrive Classe
de Aplicação 4
 Os drives PROFIdrive Classe de Aplicação 4
(AC4) são drives controlados por
velocidade.
 Como AC1, um controlador pode comandar
o inversor para girar em uma determinada
velocidade.
 No entanto, os inversores AC4 são
normalmente usados com servos de alto
desempenho em vez dos ventiladores ou
motores de bomba com os quais AC1 é
usado.
 Por causa desse caso de uso de alto
desempenho, os inversores AC4 fornecem
um loop de controle de posição e cedem
parte da responsabilidade pelo feedback
do inversor ao controlador.
 Isso permite que os controladores
PROFINET implementem tarefas complexas
de movimento sincronizado em uma
aplicação multieixo.

232. Controle de malha fechada: Controle de
velocidade
 Os inversores AC4 mantêm o controle de malha fechada sobre a velocidade de
rotação do inversor.
 O controlador irá comandar o inversor para girar a uma determinada
velocidade, e o inversor é responsável por mantê-lo.
 Esse ponto de ajuste não precisa permanecer constante - ele pode mudar com
o tempo para atender às necessidades da aplicação do servo.
 Mas o controlador não tenta compensar as diferenças entre a velocidade real
e comandada com uma malha de controle sobre PROFINET.
 Em vez disso, ele modifica a velocidade comandada para atingir uma posição
alvo.

233. Feedback pela rede: controle de posição
 Os inversores AC4 operam de maneira diferente com relação às informações
de posicionamento.
 Um controlador não comanda o drive para se mover para uma determinada
posição.
 Em vez disso, o inversor envia continuamente seus dados de posicionamento
para o controlador e o controlador modifica o ponto de ajuste de velocidade
para atingir as posições desejadas.
 Isso simplifica o conceito AC3 de movimentos programados ou posicionamento
MDI, mas significa que o inversor deve ter uma conexão determinística muito
rápida com o controlador.
 E é por isso que os drives AC4 operam exclusivamente sobre PROFINET IRT:
eles geralmente precisam de taxas de amostragem bastante altas (entre 4-32
kHz) e temporização precisa em seu processo de troca de dados.

234. Sincronização de
múltiplos eixos
 O uso de loops de controle de velocidade e
posicionamento torna a implementação de
PROFIdrive complexa, mas torna possível a
sincronização entre vários drives.
 As unidades PROFIdrive AC1 e AC3 funcionam
muito bem isoladamente, mas não têm uma
maneira de sincronizar os movimentos entre
vários inversores e motores.
 O AC4 permite aplicativos complexos, como a
sincronização de todos os movimentos de
vários braços robóticos em uma célula de
produção.
 E conta com comunicação sincronizada para
manter todos os loops de controle funcionando
a uma taxa constante e coordenada.
 É por isso que os drives AC4 requerem IRT e
porque o suporte para AC4 só é encontrado em
drives de primeira linha.

235. Prática – PROFIdrive
AC1
 Telegramas:
 Os telegramas são usados para troca cíclica
de dados entre CLP e os Drives.
 Há diferentes telegramas que contém
diferentes parâmetros, usados em
diferentes aplicações.
 Como por exemplo o controle de velocidade
de um motor (dando um setpoint de
velocidade do CLP para o trave) com o
Telegrama 1.

236. Telegramas no PROFIdrive

237. Control Word 1 – STW1

238. Control Word 1 – STW1

239. Status Word 1 – ZSW1

240. Status Word 1 – ZSW1

241. Perfil de
Aplicação
PROFIenergy

242. O que vem a ser
o PROFIenergy?
 PROFIenergy é um perfil do protocolo de
comunicação PROFINET que permite que o
consumo de energia de equipamentos de
automação na manufatura (como células de
montagem de robôs, cortadores a laser e
subsistemas como linhas de pintura) seja
gerenciado em uma rede PROFINET.
 Ele controla o uso de energia durante pausas
planejadas e não planejadas na produção.

243.  PROFIenergy opera como uma API de programação,
permitindo que os engenheiros de aplicação usem blocos de
código comuns em PLCs para controlar funções de economia
de energia em dispositivos de qualquer fabricante que
ofereça suporte ao perfil.
 Cada um desses recursos vem com uma interface exclusiva
que requer que os engenheiros de aplicação escrevam um
código especial para controlar cada dispositivo.
 A grande vantagem do PROFIenergy é ser capaz de usar o
mesmo código para economizar energia em dispositivos tão
diversos como aplicadores de cola, drives, linhas de
transporte, tanques de tinta, robôs ... qualquer componente
de uma rede de automação.
 Isso elimina muitas suposições e “design iterativo” na
construção de um sistema de economia de energia e torna
muito mais fácil as alterações no sistema depois de
especificado e instalado.
 Em 2011, PI publicou um estudo de caso que mostrou o quão
eficaz essa técnica pode trazer a economia de energia
imediata durante o tempo de inatividade planejado e não
planejado. Este estudo também analisou o uso de energia de
uma célula de automação típica e demonstrou como reduzir a
carga básica de uma célula - a energia usada durante as
pausas de produção - poderia reduzir o custo operacional em
cerca de 30%.

244. Classes PROFIenergy
 Existem três classes de entidades PROFIenergy. As classes um e dois fornecem recursos exclusivos, e
a classe três combina todos eles:
❑ Classe 1: O dispositivo suporta pelo menos um modo de economia de energia (desacelerar um motor,
parar um compressor, resfriar um tanque quente, aquecer um chiller, etc)
❑ Classe 2: O dispositivo suporta pelo menos uma medição de energia trafegada ou consumida pelo
dispositivo (energia consumida por uma unidade, energia passada por uma unidade, etc)
❑ Classe 3: o dispositivo é compatível com as funções da Classe 1 e da Classe 2.
 Dentro de um dispositivo PROFIenergy Classe 1, existem duas subclasses que descrevem exatamente
que tipo de economia de energia o dispositivo implementa:
 Subclasse 1: O dispositivo é sempre capaz de aceitar e iniciar uma pausa após receber o comando
Start/Pause
 Subclasse 2: O dispositivo nem sempre pode aceitar e iniciar uma pausa após receber o comando
Start/Pause. Isso se aplica a máquinas como robôs que podem estar em um modo operacional que
não permite a transição imediata para um estado de baixa energia.

245. Como realmente funciona
 PROFIenergy é uma adição complementar ao protocolo básico e usa os canais de comunicação acíclica e de
alarme para mover dados entre os dispositivos e o PLC. Cada dispositivo implementa o comando
PROFIenergy definido localmente, de modo que o controlador só precisa saber como falar o PROFIenergy
para fazer com que cada máquina se mova entre os estados de consumo de energia.
 No entanto, há um truque para este modelo. O controlador pode ser conectado a um conjunto de
dispositivos muito diferentes, cada um com seus próprios recursos e modos de economia de energia (embora
possam estar na mesma classe / subclasse). Um robô de soldagem pode ligar em segundos, mas pode levar
minutos ou horas para aquecer um aplicador de cola, e o perfil PROFIenergy tem que funcionar para ambos.
 Portanto, quando um controlador diz a um dispositivo de Classe 1 ou Classe 3 para ir para um estado de
baixa energia, ele diz a eles quanto tempo pode durar uma pausa na produção. Esses soldadores podem
ficar off-line imediatamente (subclasse 1), mas se o aplicador de cola souber que será ineficiente desligar e
ligar a alimentação por um curto período de pausa, ele pode retransmitir isso de volta para o controlador e
pular o curto desligamento (subclasse 2). Da mesma forma, quando um controlador pede a um dispositivo de
Classe 2 seus dados de consumo de energia, ele confia que o dispositivo retornará medições que são
aplicáveis para medir a energia usada no processo conectado.
 Este modelo de controle distribuído mantém o suficiente da “inteligência” do PROFIenergy fora do software
do controlador para tornar o sistema o mais flexível possível.

246. Implementação
 O uso do PROFIenergy no campo requer alguma atenção aos detalhes.
✓ Primeiro, seu controlador PROFINET deve suportar algum tipo de código de aplicação (seja com blocos de
funções ou outras APIs) para usar os comandos PROFIenergy.
✓ E mesmo assim, seus dispositivos PROFINET podem ou não suportar as funções PROFIenergy.
✓ Você deve verificar com os fornecedores de seus dispositivos quais classes e subclasses PROFIenergy eles
suportam.
 Finalmente, você precisará determinar a melhor forma de aproveitar o PROFIenergy em sua aplicação.
o Faz sentido permitir que um operador de linha sinalize uma pausa curta de cinco minutos?
o O seu MES pode usar os números de consumo de energia instantâneos para otimizar o fluxo de trabalho da
fábrica?
o Que tipo de dados de consumo de energia Classe 2 seus dispositivos estão relatando?
➢ Pensar nesses tipos de perguntas economizará tempo e dinheiro durante o projeto e tornará muito mais
fácil a manutenção de seu processo de produção com eficiência energética.

247. O perfil PROFIsafe

248. Segurança industrial: Visão geral do
perfil PROFIsafe
 PROFIsafe ( PROFINET safety) é uma tecnologia de comunicação de segurança
para sistemas discretos de fabricação e automação de processos.
 Foi desenvolvido pela PROFIBUS/PROFINET International (PI) para atender aos
requisitos de Segurança Funcional para tecnologias de comunicação PI (PROFINET,
PROFIBUS e PROFIBUS PA).
 Como falamos em Safety Basics , o papel do PROFIsafe no universo da segurança
é minimizar a chance de funcionamento incorreto do sistema de controle.
 O funcionamento incorreto de uma comunicação PROFsafe seria um erro não
detectado.
 Se uma falha não fosse detectada, nenhuma ação de segurança poderia ser
tomada e uma condição insegura poderia ser o resultado.
 PROFIsafe reduz a probabilidade de erros não detectados.
 O Perfil PROFIsafe contém os detalhes sobre como PROFIsafe atende aos requisitos
de comunicação para Segurança Funcional em um contexto PROFINET.

249. Princípio de funcionamento do PROFIsafe

250. O “Black Channel”
 PROFIsafe é projetado para ser
independente do canal de transmissão
básico; se esse canal é um fio de cobre,
fibra óptica, wireless ou backplane. A taxa
de transmissão e quaisquer mecanismos de
detecção de erro embutidos do protocolo
de transmissão são considerados "Canais
Negros" (como uma caixa preta onde não
sabemos o que está dentro), eles não
desempenham nenhum papel nas
considerações de segurança. Esta
abordagem libera os usuários PROFIsafe de
ter que se preocupar com a avaliação de
segurança de cada caminho de
comunicação do sistema. PROFIsafe
garante a segurança da comunicação desde
a origem do sinal de segurança até o
destino do sinal (e vice-versa). A camada
PROFIsafe (ou driver PROFIsafe) é um
pacote de codificação / decodificação que
garante a integridade da parte de
segurança da comunicação.

251. Telegrama PROFIsafe

252. Detecção de falhas com PROFIsafe

253. Diferentes tipos de arquiteturas com
PROFIsafe

254. Arquivos
PROFIsafe GSD:
F-GSDs
 Os arquivos GSD contêm informações que
permitem aos controladores PROFINET
estabelecer comunicações com dispositivos
PROFINET.
 Os dispositivos PROFIsafe requerem o mesmo
tipo de configuração de comunicação com
controladores de segurança.
 Os arquivos PROFIsafe GSD devem ser
protegidos para proteger a integridade da
comunicação, por isso são compilados com uma
ferramenta especial que calcula um CRC de
segurança que é então incorporado ao GSD.
 Os componentes PROFIsafe também podem ser
chamados de componentes F ( Failsafe),
portanto, um GSD PROFIsafe pode ser chamado
de F-GSD.

255. Parâmetros PROFIsafe: Parâmetros F
 Quando o controlador de segurança envia parâmetros aos dispositivos, as
informações de configuração são transmitidas e recebidas através dos drivers
PROFIsafe.
 A configuração dos parâmetros garante o mesmo nível de proteção de dados
que os dados de segurança para I/Os.

256. Exemplo de sistema
PROFIsafe
 Elementos PROFIsafe em um sistema F:
1. O arquivo F-GSD contém todas as informações
para permitir que um controlador F configure e
se comunique com o dispositivo. O arquivo F-
GSD é protegido com um CRC para garantir sua
conformidade de segurança.
2. A ferramenta f-config é o ambiente de
programação. Ele usa F-GSDs para criar e
baixar a configuração do sistema e o Programa
F para o controlador F. O programa F e a
configuração estão sujeitos às verificações de
segurança PROFIsafe para garantir o
funcionamento correto.
3. O controlador F executa o programa de
segurança. Os controladores de segurança
usam o conceito de duplicação, com HW ou FW
e programação F para operar um sistema de
segurança.
4. Dispositivos F (FI/O, cortinas de luz F, válvulas
F etc.) usam técnicas de segurança de
hardware para garantir sua operação segura.

257. Quão seguro é o PROFIsafe?
 PROFIsafe pode suportar até Safety Integrity Level 3 ( SIL 3 ) IEC 61508, ou
Categoria 4, EN 954-1.
 Para atender aos requisitos de SIL 3, a probabilidade de um erro não
detectado deve ser <1 erro para cada 10 ^ (7) horas de operação.
 A porção de comunicação PROFIsafe permitida da probabilidade de erro é <1
erro não detectado para cada 10 ^ (9) horas (um erro não detectado a cada
114.155 anos).
 Um produto não é automaticamente adequado para aplicações de segurança
apenas usando a tecnologia PROFIBUS/PROFINET e PROFIsafe.
 A comunicação segura por si só não garante que um produto atenda a todos os
requisitos de segurança.

258. Planejamento da rede

259. Iniciando um projeto:
 Antes de iniciar seu próximo projeto PROFINET, eu recomendo que
você dê uma olhada nas diretrizes de instalação PROFINET da
PI e ferramentas de planejamento .
 Essas diretrizes foram elaboradas por engenheiros para engenheiros.
 Eles irão ajudá-lo com o projeto, instalação e comissionamento de seu
sistema PROFINET.
 Eles contêm dicas e detalhes que muitas vezes são esquecidos.
 Existem três guias principais: uma diretriz de design , uma diretriz
de instalação e uma diretriz de comissionamento .
 Além disso, uma ferramenta de cálculo de carga de rede ajuda a
planejar o layout da rede.
 Algumas listas de verificação de comissionamento e instalação são
úteis para auditar o sistema.

260. Ferramenta
de cálculo de
carga de rede
Ferramenta de cálculo de carga de rede

261. Ferramenta
de cálculo de
carga de
rede
 A ferramenta de cálculo de carga de rede ajuda a
estimar a parte PROFINET da carga de
comunicação para o PLC/PC.
 Isso é benéfico para determinar se o controlador
tem a largura de banda necessária para atender
aos requisitos da aplicação e ao número de
dispositivos/módulos no sistema.
 O cálculo do resultado pode ser comparado com
as especificações do controlador e ajustes feitos,
se necessário, para o tempo de atualização,
número de dispositivos/módulos ou adição de
mais controladores, se necessário, etc.

262. Ferramentas Adicionais
 A ferramenta de cálculo de carga mostra apenas os resultados da carga de
comunicação PROFINET no controlador, que normalmente será bem menor do que
os pacotes maiores que normalmente vêm de outros tipos de dispositivos baseados
em TCP/IP como IHMs, sistemas de visão, câmeras de vídeo/streams, telefones IP
ou outros protocolos em execução no PLC, etc.
 Para o planejamento envolvendo esses tipos de dispositivos e vários protocolos, há
recomendações nas diretrizes e ferramentas de planejamento de vários
fornecedores.
 Essas ferramentas são mais extensas e permitem estimar toda a carga da rede.
 Por exemplo, a Siemens oferece o Sinetplan ferramenta (teste de 21 dias), se você
deseja ver a carga do PROFINET e diferentes tipos de dispositivos e protocolos
(TCP/IP) na mesma aplicação.
 Mais tópicos cobertos nas diretrizes de design incluem considerações de
desempenho, parâmetros de dispositivo, tipos de mídia e outros.

263. Qual opção de Switch
devo usar para uma
rede PROFINET?
 Você deve usar um switch
gerenciado ou um switch não
gerenciado com PROFINET?
 Sim, você deve usar um switch
Ethernet industrial gerenciado
ou não gerenciado com
PROFINET;).
 Ambos os tipos de Switchs são
adequados para redes
PROFINET.

264. Switches não gerenciados
 Um switch não gerenciado não tem inteligência incorporada, exceto para
enviar quadros Ethernet de entrada pela porta correta - a porta à qual o
dispositivo de destino está conectado.
 E apenas essa porta. Para diagnósticos, switches não gerenciados têm
LEDs.
 Cada porta possui um LED que indica que há tráfego Ethernet. No
entanto, eles não fornecem informações avançadas sobre a utilização da
largura de banda ou o número de tentativas, por exemplo.
 Você pode comprar switches não gerenciados de muitos fornecedores que
atendem aos requisitos mínimos para PROFINET: um switch Ethernet
industrial full-duplex de 100 Mbps.
 Além disso, o recurso Quality of Service (QoS) é recomendado, uma vez
que os frames PROFINET são definidos automaticamente com uma
prioridade mais alta do que os frames TCP/IP
.
 Se um quadro TCP/IP e um quadro PROFINET chegarem ao mesmo tempo,
o quadro PROFINET será enviado primeiro.

265. Switches gerenciados
 Um switch gerenciado adiciona inteligência que um switch não gerenciado
não tem. Vários protocolos de TI são úteis com switches gerenciados,
incluindo SNMP (Simple Network Management Protocol), LLDP (Link Layer
Discovery Protocol), IGMP (Internet Group Management Protocol) e HTTP
(Hyper Text Transfer Protocol). Vamos dispensar o IGMP logo de cara -
PROFINET não precisa de IGMP
, porque PROFINET é unicasts.
 SNMP e LLDP são protocolos especializados para recuperar dados que os
switches salvam. Por exemplo, para configurar e receber alertas quando
houver um número excessivo de tentativas, o SNMP pode ajudar. Se você
quiser ler se a utilização da largura de banda está em tempo real, o SNMP
pode ajudar. O LLDP permite que o software extraia informações de topologia
de rede. O LLDP também permite um recurso exclusivo do PROFINET:
Substituição Simples de Dispositivo.
 Finalmente, o HTTP existe para oferecer suporte a uma página da web do
switch. Muitos switches oferecem uma página da web onde diagnósticos
adicionais ou opções de configuração podem ser facilmente acessadas a partir
do navegador de sua escolha. Os switches gerenciados também podem
oferecer outros recursos adicionais, como espelhamento de porta para
captura de tráfego e opções de redundância.

266. Principais
benefícios
 Um switch gerenciado fornece informações que
podem ajudar a evitar o tempo de inatividade e
agilizar a solução de problemas quando a linha cair.
 Switches gerenciados custam mais no início, mas são
um investimento.
 O custo incremental é trivial quando comparado ao
custo do tempo de inatividade.
 Até agora, você provavelmente acha que este tópico
cobre switches Ethernet independentes. Isso é
verdade. Mas os switches gerenciados também estão
contidos nos dispositivos PROFINET.
 O mesmo tipo de informação de diagnóstico que você
pode extrair de um switch autônomo pode ser obtido
de um switch em um dispositivo PROFINET.
 Por exemplo, você pode usar um servidor OPC-SNMP
para ler as informações de um switch gerenciado e
exibi-las e alertá-las em uma IHM. Em seguida, o
controlador PROFINET pode agir como resultado das
informações de diagnóstico.

267. Switch PROFINET
 Um switch Ethernet também pode ser um dispositivo PROFINET. Os dispositivos de
switch PROFINET parecem um IO para o PLC. Eles possuem um arquivo GSD, como
qualquer outro dispositivo PROFINET. E o arquivo GSD define as informações de
diagnóstico do dispositivo.
 Por exemplo, se um dispositivo for desconectado de uma porta do switch, a lógica
do PLC pode executar uma ação apropriada.
 As informações de diagnóstico são ainda mais valiosas se o switch for um
dispositivo Media Redundancy Protocol (MRP). Se o switch relatar uma falha no
anel, o PLC pode alertá-la e agir sobre ela. Ele pode apontar onde a quebra no
anel está localizada, simplificando a resposta de manutenção. Muitos fornecedores
fornecem switches Ethernet que também podem atuar como dispositivos PROFINET
IO.
 Com PROFINET, você pode usar um switch não gerenciado, um switch gerenciado
ou um switch que também é um dispositivo PROFINET. É bom ter opções. Mas,
mesmo que você possa, nem sempre é recomendável usar um switch não
gerenciado - a menos que você possa pagar pelo tempo de inatividade.

268. Depuração de
alarmes e Falhas no
PROFINET IO
 Alarmes são situações indesejadas que
ocorrem em um determinado processo
e são detectados pelos elementos de
rede.
 É de suma importância para um
sistema industrial gerar alarmes!

269. Depuração de alarmes e Falhas no
PROFINET IO
 Nesta aula vamos aprender como podemos analisar os alarmes gerados pelos
dispositivos da rede PROFINET.
 Vamos aprender como filtrar esses alarmes usando o Wireshark....

270. TS Analisador
Profinet
 O TS Analisador Profinet é uma
ferramenta dedicada à análise e
validação de redes Profinet, com
tecnologia desenvolvida no Brasil pela
Toledo & Souza. É a ferramenta ideal
para equipes de manutenção,
certificação de redes e integradores.

271. Características
 • Topologia gráfica da rede, com identificação do anel de redundância
 • Busca automática das sub-redes Profinet
 • Live list com código de cores para o status de cada dispositivo
 • Leitura de características e estatísticas dos dispositivos
 • Registro de alarmes e eventos da rede
 • Lista dos equipamentos não Profinet conectados a rede
 • Gráficos em tempo real da ocupação da banda Profinet e por outros
protocolos não Profinet.
 • Comparação de topologia
 • Função incremento de erro nas mensagens de erro: identifique os pontos
críticos
 • Exporta relatório completo em formato PDF, com todas as informações
disponibilizadas pela ferramenta
 • Exporta gráficos em forma de figuras para relatórios personalizados

272. Benefícios
 • Simplifica o comissionamento e o start up
 • Testada e aprovada por engenheiros certificados Profinet
 • Ferramenta dedicada ao protocolo Profinet
 • Licença gerenciada por Hardkey USB
 • Garantia de atualizações gratuitas
 • Arquivo de ajuda completo com instruções de uso
 • Suporte realizado por especialistas
 • Interface simples e intuitiva
 • Disponível em Português, Inglês e Espanhol
 • Conexão à rede industrial via porta espelhada em switch

273. Monitoramento e
Diagnóstico on-line
Rede PROFINET Westcon
 O Atlas é uma solução para
monitoramento contínuo e
diagnóstico on-line de redes
industriais baseadas no padrão
Ethernet, tais como PROFINET,
EtherNet/IP e Modbus TCP
.
 O Atlas roda o aplicativo Osiris,
encontrado também no analisador
Mercury.

274.  O Atlas oferece diagnósticos confiáveis e inteligentes para
otimizar topologia e performance de redes PROFINET,
EtherNet/IP e Modbus TCP. Ele monitora a carga da rede,
detecta erros de CRC, captura alarmes PROFINET, verifica
tempos de ciclo de comunicação, detecta pacotes
descartados e mede o jitter em tempo real na comunicação
PROFINET.
 Diagnósticos inteligentes previnem paradas das redes
 Implementando uma nova rede? Um projeto de rede
implantado corretamente desde o início, seguindo as
recomendações técnicas pertinentes e as boas práticas de
engenharia e comissionamento, evita muitos problemas
operacionais à medida que a rede for sendo expandida e
novos dispositivos forem conectados a ela. Com o Atlas, é
possível detectar preventivamente todos os tipos de
problemas causadores de inatividade da rede, como
interferência eletromagnética decorrente de blindagem
defeituosa, cabos de comunicação e energia posicionados
muito próximos, problemas de terminação e complicações
com conexões e dispositivos.
 Projetado para aplicações preventivas e preditivas,
o Atlas é igualmente eficaz para localizar e resolver
problemas de rede de maneira rápida e precisa em
caso de paradas inesperadas da rede.

275. A interface do Usuário do Atlas

276. PROFINET para
aplicações de
Processo

277. Ambientes perigosos e
automação industrial
 Ambientes perigosos são áreas onde existem
líquidos, gases ou vapores inflamáveis ou
poeira combustível em quantidades
suficientes para produzir uma explosão ou
incêndio. Em ambientes perigosos,
equipamentos especialmente projetados e
técnicas de instalação especiais devem ser
usados para proteger contra o potencial
explosivo e inflamável dessas
substâncias. (Publicação OSHA 3073)
 Existem três fatores que devem estar
presentes para que haja possibilidade de
chama ou explosão em ambientes
perigosos. Os três fatores são combustível,
oxigênio e calor (ou fonte de ignição). Se
qualquer um dos três não estiver presente,
não há risco de explosão ou incêndio.

278. Duas abordagens
em ambientes
perigosos
 1.-Empregar métodos de endurecimento por
explosão no projeto do sistema
 Contenção - usando armários fortes o
suficiente para conter a energia da explosão
 Isolamento - Purgar a área potencialmente
explosiva de ar, substituindo-a por um gás
inerte
 Prevenção - Mover todos os equipamentos de
controle para fora da área perigosa
 Esses métodos de endurecimento às vezes são
muito caros ou pouco práticos de usar.

279. 2.-Use componentes intrinsecamente
seguros na área a ser protegida
 Segurança intrínseca, ( IS ) é uma técnica de proteção para operação segura
de equipamentos elétricos em áreas perigosas limitando a energia disponível para
a ignição.
 Em alguns casos, circuitos de sinal e controle que podem operar com correntes e
tensões baixas.
 Para eles, a abordagem de segurança intrínseca simplifica os circuitos e reduz o
custo de instalação em relação a outros métodos de proteção .
 Uma razão para usar dispositivos intrinsecamente seguros em uma instalação é que
os dispositivos não geram risco de incêndio ou explosão devido ao limite garantido
da energia armazenada.

280. Ethernet = não intrinsecamente seguro
 Ethernet IEEE 100BASE-TX (“Ethernet de 4 fios”) é a tecnologia de base para
PROFINET.
 Para acessar campos de aplicação dentro da Automação de Processos em áreas
perigosas, é necessário especificar uma versão intrinsecamente segura como
uma extensão do padrão IEEE 100BASE-TX.
 A fibra óptica é uma opção, mas os dispositivos ainda precisam de energia, o
que significa custos extras de fiação e tensões que não seriam
intrinsecamente seguras de qualquer maneira.

281. Segurança intrínseca
com PROFINET
 A abordagem atual de PI para IS usa PROFIBUS PA
para atender às necessidades intrinsecamente de
segurança.
 PROFINET usa um proxy PROFIBUS PA para se
conectar à rede do sistema PA.
 As vantagens do PA são:
 O PA funciona com um único cabo de par trançado
que fornece energia e comunicação.
 Pode comunicar até 1000 metros (1900 metros
para não IS).
 Um único proxy PROFINET para PA pode suportar
vários segmentos PA, cada um com a distância
máxima do barramento PA.
 As alterações estão em andamento com extensões
para o padrão IEEE 100BASE-TX e com o padrão
PROFINET. Esse trabalho está em andamento nos
respectivos níveis de comitês internacionais de
padronização.

282. Transição de PROFIBUS PA para
PROFINET
 PROFIBUS PA é uma rede de dados de baixo volume e transição lenta para
automação de processos, baseada em Bus-Powered for Intrinsic Safety (MBP-
IS) codificado em Manchester. A taxa de alteração dos dados está na faixa de
dezenas de milissegundos a vários segundos. Uma rede PROFIBUS PA opera em
um único cabo que fornece energia e comunicação.
 Em contrapartida, PROFINET é uma rede de dados de alta velocidade e alto
volume para automação industrial, baseada na tecnologia Ethernet. A taxa de
alteração dos dados é da ordem de menos de um milissegundo. PROFINET é o
mecanismo de transporte ideal para mover informações e dados de controle
de instalações PROFIBUS PA existentes para sistemas de controle de nível
superior.
 O PROFINET para PA permite que os dados de controle e as informações
relacionadas sejam integrados perfeitamente desde o front office até o
instrumento mais distante.

283. PROFINET/PROFIBUS PA Comparação de
recursos

284. Instalações PROFIBUS PA
 Anteriormente, o PROFIBUS PA substituiu a tecnologia 4-20 mA por um único
fieldbus (alimentação pelo cabo).
 Além disso, a transição de centenas de fios individuais para um único fio para
todos os instrumentos em rede significou uma grande economia nos custos de
hardware.
 Muitos dos instrumentos foram propositadamente projetados para serem
atualizados lentamente, de modo a não causar ciclos de feedback e flutuações de
dados.
 Para variáveis como temperatura, nível e transmissores de pressão, essas foram
boas escolhas.
 Desde então, milhões de dispositivos PROFIBUS PA foram vendidos e estão sendo
usados em aplicações de processo em todo o mundo.
 O PROFIBUS PA é limitado na quantidade de dados que um único instrumento pode
transmitir a 244 bytes de entradas e 244 bytes de saídas a uma taxa de
transmissão fixa de 31,25 kbits/seg.
 As redes PROFIBUS PA funcionam através de um acoplador DP/PA. O PROFIBUS DP
fornece a funcionalidade de mestre, o acoplador é a porta de entrada entre os
dois protocolos relacionados. Ele sincroniza as diferenças entre as taxas de baud e
fornece a potência e o sinal para a rede PROFIBUS PA.

285. PROFINET e sistemas
legados
 O conceito original para o acesso PROFINET a sistemas
legados era usar proxies (gateways) para se conectar ao
sistema legado. Alguns dos sistemas legados originais
suportados eram PROFIBUS, DeviceNet e Modbus. Devido às
diferenças de velocidade e tamanho dos dados entre o
PROFINET e os sistemas legados mais limitados, os proxies
são modelados como um dispositivo no lado PROFINET e um
controlador no lado legado. Originalmente, a conexão com o
PA era para usar primeiro um proxy PROFIBUS DP e, em
seguida, conectar um acoplador DP / PA na rede
PROFIBUS. Esta ainda é uma solução viável, entretanto,
vários fornecedores desenvolveram acopladores PROFINET
direto para PROFIBUS PA e agora estão disponíveis como
dispositivos PROFINET. Esta abordagem mais direta elimina a
necessidade de qualquer fiação ou hardware PROFIBUS DP na
instalação.
 PROFINET faz a transição para Automação de Processos
usando proxies DP ou PA. PROFINET para PA disponibiliza
informações e controle das áreas de automação de processos
para PLCs, DCSs, SCADAs e outros sistemas de nível superior.

286. Configuração em execução (CiR) para
PROFINET
 Em geral, a indústria de automação de processos tem muitos requisitos
complexos. Devido a processos de automação complexos e altos custos de
reinicialização, algumas redes de processo requerem produção
contínua; introdução, substituição ou re-parametrização do dispositivo sem
interrupções.
 A especificação PROFIBUS Configuration in Run (CiR) original atendeu a esse
requisito.
 Na verdade, o CiR oferece a capacidade de reconfigurar, inserir, remover ou
substituir dispositivos ou módulos sem interromper o aplicativo de controle. Não
há necessidade de desligar ou interromper a rede para reparos, modificações ou
expansões da planta.
 O termo “Configuração em Execução” originou-se nas definições do PROFIBUS DP
e PA. O PROFIBUS CiR exigia “objetos CiR” como marcadores de posição na
configuração do sistema. A ferramenta de Engenharia define esses objetos para
criar um recurso fictício com alocações de memória e tempo. Esses objetos podem
ser substituídos rapidamente e não exigem um download completamente novo de
todos os dados do sistema.

287. PROFINET: CiR e Reconfiguração
Dinâmica
 O lançamento do Perfil PROFINET de 2017 descreve como o PROFINET realiza
transições “bumpless”.
 PROFINET não tem as mesmas restrições operacionais que PROFIBUS, criando
objetos fictícios e espaços reservados de hardware não são necessários.
 O novo perfil PROFINET mudou o nome do processo de transição “bumpless”
para Dynamic Reconfiguration (DR) para refletir que ele não funciona da
mesma forma que o PROFIBUS CiR.
 PROFINET CiR e PROFINET DR são a mesma coisa.
 Para referência, o documento CiR/DR está disponível nesse link
https://www.profibus.com/download/high-availibility-for-profinet/

288. Reconfiguração Dinâmica
 DR é um recurso PROFINET opcional. Para usar o recurso DR, a ferramenta de
Engenharia, o IO Controller e quaisquer dispositivos envolvidos devem
oferecer suporte ao DR. Porém, redes mistas com dispositivos de suporte a DR
e não DR são possíveis.
 Requisitos para suporte CiR/DR:
 A Redundância do sistema (SR) deve ser suportada pelo controlador IO e pelo
dispositivo.
 O dispositivo e o controlador IO devem permitir várias relações de aplicativo
(ARs) (uma relação de aplicativo são as regras de conexão para a comunicação
entre um dispositivo e o controlador IO.
 O dispositivo GSD deve ser compatível com DR e SR.

289. Fases do mecanismo de DR
 1 - A fase inicial Config 1 é a configuração que
controla dados IO, dados de registro e alarmes
 2 - A ferramenta de engenharia inicia a fase de DR
“estabelecer um segundo AR” como novo Config 2; o
AR original ainda controla o IO
 3 - A ferramenta de engenharia inicia a fase DR
“switch over”; o segundo AR (com configuração 2)
torna-se o novo AR de controle
 4 - A ferramenta de engenharia inicia a fase DR
“liberar AR antigo”; o AR com Config 1 é removido (no
caso de novos módulos, o dispositivo IO envia "alarme
de plug" para notificar o controlador IO de que um
novo módulo está lá)

290. PROFINET DR/CiR permite alterações
ininterruptas durante a execução
 Nos casos em que um sistema deve oferecer suporte à adição, alteração ou
parametrização de dispositivos (ou módulos) sem causar distúrbios no controle
do sistema, a Reconfiguração Dinâmica se encaixa.
 A escolha de peças que suportam DR pode permitir a operação em
manutenção, modificações e expansões do sistema com o mínimo de
confusão.
 Ao todo, CiR/DR permite a máxima flexibilidade em uma instalação para
qualquer coisa que o futuro possa trazer.

291. Perfil PA para
PROFINET
 As redes são projetadas para serem
operadas como “ilhas” de processo dentro
de uma rede maior controlada por
PROFIBUS DP.
 A rede total pode consistir em várias dessas
“ilhas”, todas controladas por um
único PLC/SDCS .
 Cada “ilha” PA começa com o acoplador
DP/PA que atua como o PA mestre e
consiste em vários dispositivos PA em um
segmento.
 Cada “ilha” pode ser intrinsecamente
segura ou não intrinsecamente segura.
 O perfil 4.0 do PROFINET PA descreve o PA
dentro da estrutura PROFINET.

292. PROFINET proxies
 Os proxies PROFINET tiram proveito das
“ilhas” existentes que foram criadas sob
o conceito original do PROFIBUS PA.
 Cada rede “ilha” PA é acessada pelo
controlador PROFINET como um único
dispositivo.
 No lado do PA, o proxy pode atuar como o
mestre PA (controlador) e gerencia a
coordenação de comunicação entre as duas
redes fisicamente diferentes.
 O uso de um proxy PROFINET permite que o
PROFINET seja estendido para instalações PA
existentes com risco mínimo.
 O proxy PROFINET PA é funcionalmente
equivalente ao acoplador DP/PA original da
época do PROFIBUS DP
. Você pode pensar
nisso como um “dispositivo” para o
controlador PROFINET e um “mestre” para
os dispositivos PA.

293. Perfil PROFINET PA 4.0
 O PA Profile 4.0 foi projetado para aproveitar as vantagens do PROFINET e
incorporar os conceitos de diagnóstico do PROFINET e do PA em um sistema
unificado. Existem várias vantagens importantes que o PA Profile 4.0 com
PROFINET tem sobre o PA original com PROFIBUS DP
. A tabela a seguir compara
os recursos e capacidades do PA autônomo, PROFIBUS DP e PROFINET.

294. O Futuro da
Automação de
Processos e PROFINET
 A Internet das Coisas Industrial (IIoT) está
tornando o acesso direto aos dados do processo
em todos os níveis mais necessário a cada
dia. Os usuários finais, fabricantes de DCS e PLC
exigem dados do dispositivo de processo para
controle, monitoramento, relatório de
problemas e gerenciamento de estoque
simultaneamente. Há um limite para a
quantidade de dados que os barramentos de
campo tradicionais como o PROFIBUS PA podem
manipular devido aos máximos de pacote de
dados e às baixas taxas de transmissão. O
PROFINET, por outro lado, permite a
comunicação até velocidades Gigabit Ethernet
com dados virtualmente ilimitados. Na
automação de processos, o PROFINET continua
ampliando o conjunto de recursos desenvolvidos
para PROFIBUS DP e PA. PROFINET também está
trazendo novos recursos para o mundo dos
processos.

295. PROFINET e Automação de Processos
 PROFINET usa mecanismos de relatório para enviar e receber de forma assíncrona o
status do dispositivo e informações de diagnóstico.
 Ele também oferece suporte a redundância, gravidade de nível de diagnóstico/alarme
e configuração em execução.
 Esses recursos são considerados necessários pela Organização do Usuário de Automação
em Indústrias de Processo ( NAMUR) O PROFINET não possui a segurança intrínseca
(prevenção de explosão) do PROFIBUS PA, mas isso não é uma limitação do PROFINET,
mas sim da Ethernet.
 Para atender plenamente às indústrias de processo, mais trabalho técnico estão sendo
feitos em Ethernet no nível de campo, especificamente extensões de cabos longos (até
1.000 metros), tecnologia de 2 fios, energia de loop e, claro, segurança intrínseca.
 Em suma, PROFINET está disponibilizando dados de automação de processos para
aplicações de nível superior. A conectividade do PROFINET com o PROFIBUS PA está
tornando os dados de automação do processo facilmente disponíveis, permitindo a
conexão de dispositivos PA existentes para níveis mais altos de controle. Além disso,
como os novos recursos do PROFINET estão aumentando a disponibilidade do PA, a
conexão direta com os instrumentos de processo está se tornando cada vez mais uma
realidade.

296. Ethernet APL
 A Indústria 4.0 e a Internet das Coisas Industrial são padrão na indústria de
manufatura.
 Na indústria de processo, por outro lado, não havia nenhum padrão de rede capaz
de transferir rapidamente grandes quantidades de dados do nível de campo para o
nível de informações da arquitetura da Indústria 4.0.
 Com a nova camada física avançada Ethernet , Ethernet-APL algumas empresas se
juntaram e estão estabelecendo um marco importante. Ethernet-APL inclui cabos
longos, proteção contra explosão e interoperabilidade, permitindo comunicação
contínua e transparente em todos os níveis de hierarquia.

297. Benefícios

298. Topologias

299. Chegamos ao fim!
 Muito obrigado a você que me acompanhou até
aqui....
 Esse treinamento chega ao fim, mais a sua
jornada no mundo da Rede PROFINET está
apenas começando.
 Esse treinamento foi apenas a uma base para
que você possa ser introduzido nesse magnifico
mundo da rede PROFINET.
 Continue na busca pelo conhecimento, nunca
pare de estudar, e conte comigo para lhe
auxiliar no que for possivel.
 Um grande abraço e espero que possamos nos
encontrar novamente em novos treinamentos!