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Treinamento em redes de comunicação industrial

O documento discute redes industriais, especificamente as i/o bus networks, que permitem a comunicação entre dispositivos em um barramento e oferecem alimentação elétrica. Estas redes são categorizadas em device bus networks e process bus networks, utilizadas para comunicação de dispositivos discretos e analógicos, respectivamente. Além disso, o texto aborda protocolos, vantagens, implementações e características técnicas das redes mencionadas.

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Redes Industriais Redes Industriais Redes Industriais Redes Industriais (Redes de Barramento ou I/O Bus Network) (Redes de Barramento ou I/O Bus Network) Prof. Associado Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Função Básica: comunicação entre dispositivos de campo (devices) que estão conectados a um barramento, além de fornecer alimentação elétrica; • Comunicação baseada em protocolos (padrões); Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Comunicação baseada em protocolos (padrões); • Uso de I/O bus network scanner.para leitura/escrita dos devices (PLC scanner); • Possibilidade de 2048 ou mais devices conectados.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conexão entre um PLC, uma Rede Local e uma Rede I/O Bus
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conexões para uma Rede I/O Bus
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Intelligent Field Device
Redes Industriais Redes Industriais Tipos de I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks I/O Bus Networks podem ser divididas em duas categorias: I/O Bus Networks podem ser divididas em duas categorias: - uma que trabalha com dispositivos de baixo nível relacionados às operações discretas em manufatura integrada; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - outra que trabalha com dispositivos de alto nível presentes em processos industriais. Device Bus Networks Process Bus Networks
Redes Industriais Redes Industriais Tipos de I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks Device Bus Networks Device Bus Networks: : Interligam dispositivos low-level (chaves, limit switches, etc) os quais transmitem dados relativos ao estado do dispositivo (ON/OFF) e seu status operacional (OK, com falha) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco (ON/OFF) e seu status operacional (OK, com falha) Geralmente, processam somente poucos bits ou alguns bytes de dados A maioria dos devices nestas redes são digitais.
Redes Industriais Redes Industriais Tipos de I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks Process Bus Networks Process Bus Networks: : Interligam dispositivos high-level (válvulas, medidores de vazão, etc.) que são normalmente utilizados em aplicações de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco vazão, etc.) que são normalmente utilizados em aplicações de controle de processos. Geralmente, processam grandes volumes de dados, relacionados ao processo e aos próprios devices. A maioria dos devices nestas redes são analógicos.
Redes Industriais Redes Industriais Classificação Classificação de I/O Bus de I/O Bus Networks Networks Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco 1 – 50 bytes / tempo menos de 8 bits por dispositivo
Redes Industriais Redes Industriais Allen-Bradley Protocolos de I/O Bus Networks Protocolos de I/O Bus Networks Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Allen-Bradley Honeywell
Redes Industriais Redes Industriais Vantagens do uso I/O Bus Networks Vantagens do uso I/O Bus Networks Embora Embora Device Bus Networks Device Bus Networks estejam relacionadas a estejam relacionadas a dispositivos discretos e dispositivos discretos e Process Bus Networks Process Bus Networks a dispositivos a dispositivos analógicos, analógicos, ambas transmitem informações digitalmente ambas transmitem informações digitalmente: : • • Diversos dispositivos conectados ao barramento; Diversos dispositivos conectados ao barramento; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Diversos dispositivos conectados ao barramento; Diversos dispositivos conectados ao barramento; • • endereçamento; endereçamento; • • menor interferência eletromagnética; menor interferência eletromagnética; • • menor quantidade de conversões A/D e D/A; menor quantidade de conversões A/D e D/A; • • cabeamento simplificado. cabeamento simplificado.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Quilômetros de cabos dedicados Um único cabo
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks Implementações: Implementações: • • InterBus InterBus- -S S Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • InterBus InterBus- -S S • • CANbus CANbus - - DeviceNet DeviceNet - - SDS SDS
Redes Industriais Redes Industriais Byte-Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • Rede de Barramento Sensor/Atuador para conectar devices discretos e analógicos a um PLC ou Computador via configuração em Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco PLC ou Computador via configuração em anel; • Possibilidade de 256 nós, para interligação de até 4096 devices I/O; • Velocidade de até 500Kbaud com deteção de erro (CRC).
Redes Industriais Redes Industriais Placa Controlador a Interbus Módulo de 8 I/O Interbus Módulo Interbus Com Módulo Terminal Bus e Módulos de I/O Analógicos Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Chips com Protocolo Interbus disponíveis para aplicações I/O customizadas Módulo de I/O Interbus Válvulas Pneumáticas Control Drive Terminal Remoto Módulo de I/O Bloco de Terminais
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • Os endereços dos I/O Os endereços dos I/O devices devices são são automaticamente determinados por sua automaticamente determinados por sua localização física; localização física; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco localização física; localização física; • • O Controlador de Interface (Host) examina O Controlador de Interface (Host) examina continuamente os dados dos I/O continuamente os dados dos I/O devices devices, , lendo todas as entradas e posteriormente lendo todas as entradas e posteriormente escrevendo os dados de saída; escrevendo os dados de saída;
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • A rede transmite os dados em A rede transmite os dados em frames frames, os , os quais possibilitam a atualização simultânea quais possibilitam a atualização simultânea Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco quais possibilitam a atualização simultânea quais possibilitam a atualização simultânea de todos os de todos os devices devices na rede; na rede; • • Utiliza as camadas 1, 2 e 7 do modelo de Utiliza as camadas 1, 2 e 7 do modelo de referência OSI. referência OSI.
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada Física (layer 1) Camada Física (layer 1) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada Física (layer 1) Camada Física (layer 1) • • Anel em hardware (Auto configuração, sem Anel em hardware (Auto configuração, sem necessidade de setar endereços); necessidade de setar endereços); • • Cabeamento com par trançado, fibra, etc. Cabeamento com par trançado, fibra, etc. (apropriado a diversos ambientes industriais) (apropriado a diversos ambientes industriais)
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada de Enlace (layer 2) Camada de Enlace (layer 2) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada de Enlace (layer 2) Camada de Enlace (layer 2) • • Full Full- -duplex (todos os devices atualizados duplex (todos os devices atualizados simultaneamente); simultaneamente); • • Leitura e escrita de 4096 entradas/saídas Leitura e escrita de 4096 entradas/saídas digitais em 14ms; digitais em 14ms; • • Checagem de erro (CRC). Checagem de erro (CRC).
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada de Aplicação (layer 3 Camada de Aplicação (layer 3 – – nível 7) nível 7) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada de Aplicação (layer 3 Camada de Aplicação (layer 3 – – nível 7) nível 7) • • Diagnóstico de falhas; Diagnóstico de falhas; • • Suporta sinais digitais e analógicos e Suporta sinais digitais e analógicos e mensagens client mensagens client- -server (adequados para o server (adequados para o controle distribuido); controle distribuido); • • Conecta até 256 nós (flexibilidade). Conecta até 256 nós (flexibilidade).
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Conectividade: Conectividade: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conectividade: Conectividade: • • Centenas de Fabricantes de produtos Centenas de Fabricantes de produtos compatíves; compatíves; • • Padrões DIN 19258 para Robôs, Drives, Padrões DIN 19258 para Robôs, Drives, Controladores de Processos, Encoders além de Controladores de Processos, Encoders além de interfaces para o operador. interfaces para o operador.
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks Implementações: Implementações: • • InterBus InterBus- -S S Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • InterBus InterBus- -S S • • CANbus CANbus - - DeviceNet DeviceNet - - SDS SDS
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus • • Rede de Barramento baseado na Rede de Barramento baseado na tecnologia dos Chips CAN, amplamente tecnologia dos Chips CAN, amplamente Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco tecnologia dos Chips CAN, amplamente tecnologia dos Chips CAN, amplamente utilizados em automóveis para controle; utilizados em automóveis para controle; • • Sistema Sistema open protocol open protocol, com mensagens , com mensagens de tamanho variável (até 8 bytes), com de tamanho variável (até 8 bytes), com arbitragem não destrutiva e arbitragem não destrutiva e gerenciamento de erros; gerenciamento de erros;
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus • • Barramento a 5 fios (2 para alimentação, Barramento a 5 fios (2 para alimentação, dois para sinal e um terra); dois para sinal e um terra); Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco dois para sinal e um terra); dois para sinal e um terra); • • Comunicação master Comunicação master- -slave ou peer slave ou peer- -to to- - peer; peer;
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – DeviceNet DeviceNet • • Suporta até 64 Nós e até 2048 Suporta até 64 Nós e até 2048 devices devices I/O; I/O; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – DeviceNet DeviceNet Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – SDS (Smart Distributed System) SDS (Smart Distributed System) • • Suporta até 64 Nós com possibilidade de expansão Suporta até 64 Nós com possibilidade de expansão para 126 pontos endereçáveis, com o uso de interfaces para 126 pontos endereçáveis, com o uso de interfaces multiport I/O multiport I/O Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco multiport I/O multiport I/O
Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -Wide Device Bus Wide Device Bus Networks Networks CANBus CANBus – – SDS SDS Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks • • Utilizadas para aplicações envolvendo simples Utilizadas para aplicações envolvendo simples devices ON/OFF; devices ON/OFF; • • Podem transmitir somente 4bits de informação por Podem transmitir somente 4bits de informação por vez; vez; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Proporcionam alto desempenho e baixo custo Proporcionam alto desempenho e baixo custo Bit Bit- -Wide Device Bus Wide Device Bus - - ASI ASI - - InterBus Loop InterBus Loop - - Seriplex Seriplex
Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks - - ASI (Actuator Sensor Interface) ASI (Actuator Sensor Interface) • • Possibilidade de até 124 I/O Possibilidade de até 124 I/O devices devices; ; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Possibilidade de até 124 I/O Possibilidade de até 124 I/O devices devices; ; • • Conexão de até 31 nós ( Conexão de até 31 nós (tree, star, ring topology tree, star, ring topology); ); • • Baseado no Chip ASI; Baseado no Chip ASI; • • Inclui dispositivos como sensores de proximidade, Inclui dispositivos como sensores de proximidade, sensores fotoelétricos, sensores fotoelétricos, limit switches limit switches, etc.) , etc.)
Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks - - ASI ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks - -ASI ASI - - Uso de barramento a dois fios; Uso de barramento a dois fios; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Uso de barramento a dois fios; Uso de barramento a dois fios; - - Tempo de ciclo de 5ms; Tempo de ciclo de 5ms; - - Taxa de 167Kbps; Taxa de 167Kbps; - - Tamanho máximo do cabo 100m; Tamanho máximo do cabo 100m;
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -Wide Device Bus Networks Wide Device Bus Networks - - Seriplex Seriplex - - Pode conectar até 510 Pode conectar até 510 devices devices I/O; I/O; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Pode conectar até 510 Pode conectar até 510 devices devices I/O; I/O; - - Configuração master Configuração master- -slave ou peer slave ou peer- -to to- -peer; peer; - - Baseado no Chip ASIC; Baseado no Chip ASIC; - - Distâncias de até 1000m (star, loop, tree ou Distâncias de até 1000m (star, loop, tree ou multidrop configuration). multidrop configuration).
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Rede de comunicação digital, de alto nível, utilizada para Rede de comunicação digital, de alto nível, utilizada para conectar conectar devices devices analógicos a um sistema de controle. analógicos a um sistema de controle. O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a estes dispositivos é grande, devido à natureza da estes dispositivos é grande, devido à natureza da informação coletada no nível de processo. informação coletada no nível de processo. FieldBus FieldBus Profibus Profibus
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus FieldBus Profibus Profibus • • Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo de resposta é considerado lento em função da grande de resposta é considerado lento em função da grande quantidade de informação transmitida; quantidade de informação transmitida; • • Esta velocidade é apropriada para aplicações de Esta velocidade é apropriada para aplicações de processo, já que processos analógicos não respondem processo, já que processos analógicos não respondem instantaneamente, como no controle discreto. instantaneamente, como no controle discreto.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) • • Sistema de comunicação digital, serial, Sistema de comunicação digital, serial, Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Sistema de comunicação digital, serial, Sistema de comunicação digital, serial, multiport, two multiport, two- -way, que conecta equipamentos way, que conecta equipamentos (sensores inteligentes, atuadores, etc.) com (sensores inteligentes, atuadores, etc.) com controladores (PLC controladores (PLC´ ´s, etc.). s, etc.). • • Utiliza um par de fios; Utiliza um par de fios; • • compatibilidade com diversos equipamentos. compatibilidade com diversos equipamentos.
Redes Industriais Redes Industriais FOUNDATION FIELDBUS (FF) FOUNDATION FIELDBUS (FF) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Foundation Fieldbus Padronização - duas redes FF: • uma de baixa velocidade concebida para Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • uma de baixa velocidade concebida para interligação de instrumentos (H1 - 31,25 kbps); • outra de alta velocidade utilizada para integração das demais redes e para a ligação de dispositivos de alta velocidade como CLPs (HSE - 100 Mpbs). .
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Rede H1 - 31,25 kbps Vantagens na substituição da instrumentação convencional: • Redução do cabeamento, painéis, borneiras, fontes de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Redução do cabeamento, painéis, borneiras, fontes de alimentação, conversores e espaço na sala de controle. • • • • Alimentação do instrumento pelo mesmo cabo de sinal; • • • • Opções de segurança;
Redes Industriais Redes Industriais • • • • Capacidade de realizar funções de diagnóstico, configuração, calibração via rede permitindo data minning de dados de instrumentação em tempo real (manutenção pró- Rede H1 - 31,25 kbps - Vantagens na substituição de a instrumentação convencional: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco ativa); • • • • Capacidade de auto sensing (auto reconhecimento) do instrumento permitindo fácil instalação e download de parâmetros; • • • • Redução dos custos de engenharia, instalação e manutenção.
Redes Industriais Redes Industriais Rede FF – acesso ao instrumento e não até o último elemento inteligente (PLC ou outro dispositivo) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Arquitetura Arquitetura Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) • • Baseado em três camadas do modelo OSI (1 Baseado em três camadas do modelo OSI (1 – – Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Baseado em três camadas do modelo OSI (1 Baseado em três camadas do modelo OSI (1 – – física, 2 física, 2 – – enlace e 7 enlace e 7 – – aplicação) aplicação) – – referenciadas referenciadas como como communication stack communication stack; ; • • Adição de uma camada acima da camada de Adição de uma camada acima da camada de aplicação, denominada camada de usuário. aplicação, denominada camada de usuário.
Redes Industriais Redes Industriais Process Process Bus Networks Bus Networks FieldBus FieldBus ( (Fieldbus Fieldbus Foundation Foundation) ) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Camada Camada Física Física • • Padronizada pela norma IEC 61158 Padronizada pela norma IEC 61158- -2; 2; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Os sinais H1 são codificados utilizando Os sinais H1 são codificados utilizando codificação Manchester Bifase codificação Manchester Bifase- -L; L; • • Comunicação síncrona que envia os sinais de Comunicação síncrona que envia os sinais de dados combinados com o relógio. dados combinados com o relógio.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Link Active Scheduler Link Active Scheduler – – controlador de bus determinístico controlador de bus determinístico Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Link Active Scheduler Link Active Scheduler – – controlador de bus determinístico controlador de bus determinístico centralizado, baseado nos padrões IEC e ISA (camada 2); centralizado, baseado nos padrões IEC e ISA (camada 2); • • Fieldbus messaging specification Fieldbus messaging specification (FMS) (FMS) – – codifica e codifica e decodifica comandos da camada do usuário; decodifica comandos da camada do usuário; • • Uso de dois tipos de transmissão de mensagens: cíclica e Uso de dois tipos de transmissão de mensagens: cíclica e acíclica; acíclica;
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Transmissão de mensagens cíclicas Transmissão de mensagens cíclicas: ocorre em : ocorre em Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Transmissão de mensagens cíclicas Transmissão de mensagens cíclicas: ocorre em : ocorre em tempos regulares, programados. O tempos regulares, programados. O device device master master monitora a ocupação da rede e então delibera aos monitora a ocupação da rede e então delibera aos devices devices slave permissões para enviar mensagens slave permissões para enviar mensagens pela rede em instantes específicos de tempo; pela rede em instantes específicos de tempo; • • Outros Outros devices devices podem “escutar” e receber estas podem “escutar” e receber estas mensagens. mensagens.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Transmissão de mensagens acíclicas Transmissão de mensagens acíclicas: ocorre entre : ocorre entre Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco as mensagens cíclicas, quando um as mensagens cíclicas, quando um device device master master envia uma mensagem de informação para um envia uma mensagem de informação para um device device slave; slave; • • Envolvem, tipicamente, sinais de alarme ou Envolvem, tipicamente, sinais de alarme ou comandos especiais para obtenção de informações comandos especiais para obtenção de informações de diagnóstico dos de diagnóstico dos devices devices. .
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer): ): • • Implementa a estratégia de controle distribuído Implementa a estratégia de controle distribuído Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Implementa a estratégia de controle distribuído Implementa a estratégia de controle distribuído Fieldbus, o qual contém três elementos chave: Fieldbus, o qual contém três elementos chave: Blocos de Funções Blocos de Funções, , Serviços de Descrição de Serviços de Descrição de Devices Devices e e Gerenciamento Gerenciamento; ; • • Define o modelo de software para a interação do Define o modelo de software para a interação do usuário com a rede. usuário com a rede.
Redes Industriais Redes Industriais Camada de aplica Camada de aplicaçã ção e blocos o e blocos A camada de aplica A camada de aplicaçã ção utiliza o conceito de o utiliza o conceito de blocos blocos para realizar todas suas fun para realizar todas suas funçõ ções. es. Existem tr Existem trê ês tipos de blocos b s tipos de blocos bá ásicos: sicos: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • blocos de recursos e blocos de transdutores, blocos de recursos e blocos de transdutores, utilizados para configurar os dispositivos utilizados para configurar os dispositivos • • blocos de fun blocos de funçã ção, utilizados para construir a o, utilizados para construir a estrat estraté égia de controle. gia de controle.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Function Blocks: Function Blocks: • • Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Funções que permitem operações de entrada/saída, tais como: como: - -entradas/saídas analógicas, entradas/saídas analógicas, - - Controle PID; Controle PID; - - entrada/saída discreta; entrada/saída discreta; - - ajuste de ganho/bias, etc. ajuste de ganho/bias, etc.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Function Blocks: Function Blocks: • • Permitem a programação de devices com blocos contendo Permitem a programação de devices com blocos contendo instruções disponíveis no sistema; instruções disponíveis no sistema; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco instruções disponíveis no sistema; instruções disponíveis no sistema; • • Através destes blocos, o usuário pode configurar os Através destes blocos, o usuário pode configurar os algoritmos de controle e implementá algoritmos de controle e implementá- -los diretamente los diretamente através dos devices; através dos devices; • • Os devices podem, então, executar rotinas de software. Os devices podem, então, executar rotinas de software.
Redes Industriais Redes Industriais Function Block Process Process Bus Networks Bus Networks - - FieldBus FieldBus ( (Fieldbus Fieldbus Foundation Foundation) ) Exemplo Exemplo: Loop de controle : Loop de controle Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Lê informações analógicas do processo, executa um PID function Block e gera saída analógica de controle para uma válvula inteligente.
Redes Industriais Redes Industriais Function Block Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Esta configuração implementa um loop independente, auto-regulável, o qual obtém seus dados de entrada do medidor de fluxo; As informações relativas aos parâmetros de fluxo necessários são enviadas pelo Controlador Host à válvula inteligente, de tal forma que ela possa executar corretamente seus próprios function blocks;
Redes Industriais Redes Industriais Function Block Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Os function blocks permitem que os devices sejam representados na rede como uma coleção de blocos de instruções de software, ao invés de simples instrumentos.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: • • Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que permitem a um host obter mensagens de informações, tais permitem a um host obter mensagens de informações, tais como nome do fabricante, function blocks disponíveis, além como nome do fabricante, function blocks disponíveis, além de características de diagnóstico dos de características de diagnóstico dos devices devices; ; • • Podem ser interpretados como “drivers” dos devices Podem ser interpretados como “drivers” dos devices conectados à rede. conectados à rede.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: • • O host da rede usa os serviços device description (DDS) O host da rede usa os serviços device description (DDS) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • O host da rede usa os serviços device description (DDS) O host da rede usa os serviços device description (DDS) para ler as informações necessárias de cada device; para ler as informações necessárias de cada device; • • Todos os devices conectados a uma rede Fieldbus devem Todos os devices conectados a uma rede Fieldbus devem ter um device description; ter um device description; • • Quando um novo device é inserido na rede, o host deve ser Quando um novo device é inserido na rede, o host deve ser alimentado com seu descritor. alimentado com seu descritor.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Device descriptions eliminam a necessidade de Device descriptions eliminam a necessidade de revisar o software do sistema global de controle revisar o software do sistema global de controle quando são realizadas revisões nos devices quando são realizadas revisões nos devices existentes ou quando novos devices são existentes ou quando novos devices são acrescentados ao sistema de controle do processo. acrescentados ao sistema de controle do processo.
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Gerenciamento: Gerenciamento: • • A porção da camada de usuário relacionada ao A porção da camada de usuário relacionada ao Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • A porção da camada de usuário relacionada ao A porção da camada de usuário relacionada ao gerenciamento controla a execução de function gerenciamento controla a execução de function blocks em intervalos definidos de tempo; blocks em intervalos definidos de tempo; • • Controla a comunicação de todos os parâmetros Controla a comunicação de todos os parâmetros Fieldbus usados pelos functions blocks; Fieldbus usados pelos functions blocks; • • Automaticamente designa endereços aos Automaticamente designa endereços aos devices devices. .
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados (especificação FF (especificação FF- -892) 892) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Blocos múltiplos ou multiple I/O (Especificação FF Blocos múltiplos ou multiple I/O (Especificação FF- -893): 893): Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus Rede digital Process Bus capaz de comunicar informações entre Rede digital Process Bus capaz de comunicar informações entre um controlador master (host) e um device slave (intelligent um controlador master (host) e um device slave (intelligent process device), assim como entre um host e outro process device), assim como entre um host e outro Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco process device), assim como entre um host e outro process device), assim como entre um host e outro • • Três tipos: Três tipos: - - Profibus Profibus- -FMS; FMS; - - Profibus Profibus- -DP; DP; - - Profibus Profibus- -PA. PA.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus- -FMS FMS • • Solução universal para a comunicação entre o nível Solução universal para a comunicação entre o nível superior, o nível de célula e o nível de devices; superior, o nível de célula e o nível de devices; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • O controle de nível de célula ocorre em áreas individuais O controle de nível de célula ocorre em áreas individuais (células); os controladores devem comunicar (células); os controladores devem comunicar- -se com outros se com outros sistemas supervisórios; sistemas supervisórios; • • O Profibus O Profibus- -FMS utiliza a especificação de mensagem FMS utiliza a especificação de mensagem Fieldbus (FMS) para executar suas tarefas de comunicação Fieldbus (FMS) para executar suas tarefas de comunicação entre níveis hierárquicos (mensagens cíclicas e acíclicas). entre níveis hierárquicos (mensagens cíclicas e acíclicas).
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus- -DP DP • • Versão otimizada de rede Profibus, desenvolvida Versão otimizada de rede Profibus, desenvolvida para manipular comunicações com requisitos para manipular comunicações com requisitos críticos de tempo entre devices de sistemas de críticos de tempo entre devices de sistemas de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco críticos de tempo entre devices de sistemas de críticos de tempo entre devices de sistemas de automação de fábricas; automação de fábricas; Profibus Profibus- -PA PA • • Versão para a automação de processos do Versão para a automação de processos do Profibus. Especificação IEC 1158 Profibus. Especificação IEC 1158- -2 2
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Segue o modelo OSI, porém cada tipo de rede Segue o modelo OSI, porém cada tipo de rede Profibus contém pequenas variações nas camadas; Profibus contém pequenas variações nas camadas; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Profibus Profibus- -FMS não define as camadas 3 a 6, FMS não define as camadas 3 a 6, implementando suas funções na LLI (Lower layer implementando suas funções na LLI (Lower layer interface) que é parte da camada 7; interface) que é parte da camada 7; • • Implementa Fieldbus message specification Implementa Fieldbus message specification (FMS), a qual permite serviços de comunicação e (FMS), a qual permite serviços de comunicação e interfaces para o usuário. interfaces para o usuário.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Profibus Profibus- -DP DP • • Não define as camadas 3 a 7; Não define as camadas 3 a 7; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Não define as camadas 3 a 7; Não define as camadas 3 a 7; • • DDLM (Direct data link mapper), localizado na DDLM (Direct data link mapper), localizado na camada 2, proporciona o mapeamento entre a camada 2, proporciona o mapeamento entre a interface do usuário e a camada 2 da rede interface do usuário e a camada 2 da rede Profibus Profibus- -DP. DP.
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Profibus Profibus- -PA PA • • Utiliza o mesmo modelo do Profibus Utiliza o mesmo modelo do Profibus- -FMS, com FMS, com Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Utiliza o mesmo modelo do Profibus Utiliza o mesmo modelo do Profibus- -FMS, com FMS, com pequenas variações na camada 7; pequenas variações na camada 7; • • A camada 7 implementa o software de controle A camada 7 implementa o software de controle dos function blocks e também contém uma dos function blocks e também contém uma linguagem de device description utilizada para linguagem de device description utilizada para identificação e endereçamento dos identificação e endereçamento dos devices devices. .
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus A camada de enlace do Profibus (denominada A camada de enlace do Profibus (denominada fieldbus data fieldbus data link layer link layer – – FDL) é equivalente à camada 2 do modelo OSI; FDL) é equivalente à camada 2 do modelo OSI; • • Proporciona o controle de acesso ao meio e controle da Proporciona o controle de acesso ao meio e controle da integridade dos dados; integridade dos dados; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco integridade dos dados; integridade dos dados; • • O protocolo de acesso ao meio é um método híbrido de O protocolo de acesso ao meio é um método híbrido de comunicação que inclui um protocolo de passagem de token comunicação que inclui um protocolo de passagem de token para uso entre masters e um protocolo master para uso entre masters e um protocolo master- -slave (para slave (para comunicação entre um master e um device). comunicação entre um master e um device).
Redes Industriais Redes Industriais Process Bus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus • • Através deste sistema híbrido de acesso ao meio, Através deste sistema híbrido de acesso ao meio, uma rede Profibus pode funcionar como um uma rede Profibus pode funcionar como um Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco uma rede Profibus pode funcionar como um uma rede Profibus pode funcionar como um sistema master sistema master- -slave, um sistema master slave, um sistema master- -master master (passagem de token) ou uma combinação de (passagem de token) ou uma combinação de ambos; ambos;
Redes Industriais Redes Industriais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais ASI ASI Actuator Sensor Actuator Sensor - - Interface Interface Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Actuator Sensor Actuator Sensor - - Interface Interface
Redes Industriais Redes Industriais ASI • Desenvolvida por empresas alemãs e suiças Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Desenvolvida por empresas alemãs e suiças (lideradas pela Siemens) como alternativa de rede para interligar sensores e atuadores discretos; Em 1998 – padronização (EN50295)
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características Topologia Estrutura em Árvore Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Topologia Estrutura em Árvore Meio Físico Cabo não blindado (dois condutores para dados e alimentação)
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características Comprimento Máximo do Cabo 100m Número de Escravos 31 máx. Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Escravos Número de pontos Até 4 sensores e 4 atuadores por escravo máx. 31x4 = 124 bidirecional máx. = 31x8 = 248 sinais binários
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características Endereçamento Cada escravo possui um endereço determinado (definido pelo mestre ou interface de programação Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Mensagens Parte do Mestre para um endereço único, com resposta imediata do escravo
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características bit rate transmissão de 4bit/escravo/mensagem. Todos os escravos são chamados seqüencialmente pelo mestre e recebem 4bits de dados. Cada Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco recebem 4bits de dados. Cada escravo responde imediatamente com 4bits de dados tempo de ciclo (com 31 escravos) 5ms
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características Detecção de Erros Mensagens incorretas são identificadas e retransmitidas • Inicialização da Rede • Identificação dos escravos • Definição assíncrona dos Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Serviços do Mestre • Definição assíncrona dos parâmetros para os escravos • Diagnóstico do barramento e dos escravos • Mensagens de erro para o host • Definição de endereços em escravos substituídos
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Características Operação do Mestre • Realiza pooling cíclico de todos os participantes • Realiza a transmissão Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Mestre • Realiza a transmissão cíclica de dados para o host ou para os escravos
Redes Industriais Redes Industriais ASI – Faixa de Aplicação Profibus DP Profibus FMS ControlNet DeviceNet ATM Ethernet WorldFIP Profibus PA Controle Negócio IEC/SP50 H2 IEC/SP50 H1 Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Interbus ASI Profibus DP Seriplex Profibus FMS CAN ControlNet DeviceNet SDS Ethernet WorldFIP LonWorks Hart Profibus PA Controle Discreto Aplicações Controle de Processos Bit Controle
Redes Industriais Redes Industriais ASI Nova norma (2.1) Novas funcionalidades Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - Ampliação do número de escravos para 62 - Capacidade máxima do barramento: 248+186 I/O (tempo de ciclo de 5ms para 10ms) - Número de profiles de escravos apliado de 15 para 225 com adição de novos ID codes - Melhor tratamento de sinais analógicos.
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Conectividade Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Uso Uso de de variáveis variáveis analógicas analógicas: : Cada Cada Escravo Escravo pode pode enviar enviar apenas apenas 4 4bits bits por por ciclo ciclo ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Palavras maiores devem ser divididas e Palavras maiores devem ser divididas e enviadas em diversos ciclos, até que a enviadas em diversos ciclos, até que a mensagem completa tenha sido enviada mensagem completa tenha sido enviada Valor analógico de 16 bits → → → → 7 ciclos Valor analógico de 12 bits → → → → 6 ciclos
Redes Industriais Redes Industriais Uso Uso de de variáveis variáveis analógicas analógicas: : Embora Embora a a leitura leitura de de uma uma variável variável analógica analógica dure dure 30 30ms/ ms/35 35ms ms ( (6 6 ou ou 7 7 ciclos) ciclos) todas todas as as variáveis variáveis discretas discretas continuam continuam sendo sendo lidas lidas com com ciclos ciclos de de 5 5ms ms ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco com com ciclos ciclos de de 5 5ms ms
Redes Industriais Redes Industriais Rede Rede Determinística Determinística: : - - apenas apenas um um mestre mestre - - acesso acesso por por pooling pooling cíclico cíclico ASI - Determinísmo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Cada Cada dispositivo dispositivo é é endereçado endereçado em em um um tempo tempo definido definido tempo tempo de de ciclo ciclo de de 5 5ms ms (para (para 31 31 escravos) escravos)
Redes Industriais Redes Industriais Modulação Modulação por por pulsos pulsos alternados alternados Codificação Codificação em em banda banda base base Taxa Taxa bruta bruta de de transferência transferência de de dados dados na na ASI – Acesso Camada Física Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Taxa Taxa bruta bruta de de transferência transferência de de dados dados na na rede rede: : 167 167Kbps Kbps Taxa Taxa líquida líquida: : 53 53. .3 3Kbps Kbps Eficiência Eficiência de de 32 32% %
Redes Industriais Redes Industriais Ciclo Ciclo de de Barramento Barramento formado formado por por 4 4 fases fases: : - - Pedido Pedido do do Mestre Mestre ASI - Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Pedido Pedido do do Mestre Mestre - - Pausa Pausa do do Mestre Mestre - - Resposta Resposta do do Escravo Escravo - - Pausa Pausa do do Escravo Escravo
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais Formato Formato do do Frame Frame: : ASI - Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco ST: Start Bit SB: Control Bit 0: dado ou parâmetro 1: comando A4..A0: Endereço do Escravo (5bits) I4..I0: Informação a ser transm. (5bits) PB: Bit paridade EB: Bit final 1bit: 6us
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Data Exchange: Data Exchange: Tipo mais comum de mensagem. Transfere Tipo mais comum de mensagem. Transfere um padrão de bitas para um escravo e no um padrão de bitas para um escravo e no mesmo comando lê sua resposta mesmo comando lê sua resposta Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco mesmo comando lê sua resposta mesmo comando lê sua resposta Dado/parâmetro Dado a ser enviado à saída do escravo
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Write Parameter: Write Parameter: Escreve uma palavra de configuração do Escreve uma palavra de configuração do comportamento do escravo comportamento do escravo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Dado/parâmetro Palavra de configuração do escravo
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Definição do Endereço de um Nó Definição do Endereço de um Nó São necessários dois comandos: São necessários dois comandos: Delete_Operating_Address Delete_Operating_Address – – apaga o endereço do Nó apaga o endereço do Nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Assign_Address Assign_Address - - atribui o novo endereço atribui o novo endereço O nó deve possuir o endereço 0 para poder receber um novo endereço
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Delete_Operating_Address: Delete_Operating_Address: Apaga o endereço de um nó Apaga o endereço de um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó Zera o Endereço do nó
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Address Assign: Address Assign: Atribui novo endereço a um nó Atribui novo endereço a um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Dado/Parâmetro Endereço velho Endereço Novo
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Configuração de I/O: Configuração de I/O: A mensagem A mensagem Read I/O Configuration Read I/O Configuration é utilizada para ler a é utilizada para ler a configuração de I/O de um dispositivo, segundo os padrões configuração de I/O de um dispositivo, segundo os padrões abaixo: abaixo: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Read I/O Configuration: Read I/O Configuration: Lê configuração de I/O de um nó Lê configuração de I/O de um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó
Redes Industriais Redes Industriais ASI - Mensagens Read ID Code: Read ID Code: Lê código do dispositivo (parâmetro definido durante a Lê código do dispositivo (parâmetro definido durante a fabricação do componente, o qual não pode ser mudado; fabricação do componente, o qual não pode ser mudado; define o perfil do dispositivo) define o perfil do dispositivo) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó
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Treinamento em redes de comunicação industrial

  • 1.
    Redes Industriais Redes Industriais RedesIndustriais Redes Industriais (Redes de Barramento ou I/O Bus Network) (Redes de Barramento ou I/O Bus Network) Prof. Associado Mário Luiz Tronco
  • 2.
    Redes Industriais Redes Industriais FunçãoBásica: comunicação entre dispositivos de campo (devices) que estão conectados a um barramento, além de fornecer alimentação elétrica; • Comunicação baseada em protocolos (padrões); Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Comunicação baseada em protocolos (padrões); • Uso de I/O bus network scanner.para leitura/escrita dos devices (PLC scanner); • Possibilidade de 2048 ou mais devices conectados.
  • 3.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 4.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conexão entre um PLC, uma Rede Local e uma Rede I/O Bus
  • 5.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conexões para uma Rede I/O Bus
  • 6.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Intelligent Field Device
  • 7.
    Redes Industriais Redes Industriais Tiposde I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks I/O Bus Networks podem ser divididas em duas categorias: I/O Bus Networks podem ser divididas em duas categorias: - uma que trabalha com dispositivos de baixo nível relacionados às operações discretas em manufatura integrada; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - outra que trabalha com dispositivos de alto nível presentes em processos industriais. Device Bus Networks Process Bus Networks
  • 8.
    Redes Industriais Redes Industriais Tiposde I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks Device Bus Networks Device Bus Networks: : Interligam dispositivos low-level (chaves, limit switches, etc) os quais transmitem dados relativos ao estado do dispositivo (ON/OFF) e seu status operacional (OK, com falha) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco (ON/OFF) e seu status operacional (OK, com falha) Geralmente, processam somente poucos bits ou alguns bytes de dados A maioria dos devices nestas redes são digitais.
  • 9.
    Redes Industriais Redes Industriais Tiposde I/O Bus Networks Tipos de I/O Bus Networks Process Bus Networks Process Bus Networks: : Interligam dispositivos high-level (válvulas, medidores de vazão, etc.) que são normalmente utilizados em aplicações de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco vazão, etc.) que são normalmente utilizados em aplicações de controle de processos. Geralmente, processam grandes volumes de dados, relacionados ao processo e aos próprios devices. A maioria dos devices nestas redes são analógicos.
  • 10.
    Redes Industriais Redes Industriais Classificação Classificação deI/O Bus de I/O Bus Networks Networks Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco 1 – 50 bytes / tempo menos de 8 bits por dispositivo
  • 11.
    Redes Industriais Redes Industriais Allen-Bradley Protocolosde I/O Bus Networks Protocolos de I/O Bus Networks Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Allen-Bradley Honeywell
  • 12.
    Redes Industriais Redes Industriais Vantagensdo uso I/O Bus Networks Vantagens do uso I/O Bus Networks Embora Embora Device Bus Networks Device Bus Networks estejam relacionadas a estejam relacionadas a dispositivos discretos e dispositivos discretos e Process Bus Networks Process Bus Networks a dispositivos a dispositivos analógicos, analógicos, ambas transmitem informações digitalmente ambas transmitem informações digitalmente: : • • Diversos dispositivos conectados ao barramento; Diversos dispositivos conectados ao barramento; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Diversos dispositivos conectados ao barramento; Diversos dispositivos conectados ao barramento; • • endereçamento; endereçamento; • • menor interferência eletromagnética; menor interferência eletromagnética; • • menor quantidade de conversões A/D e D/A; menor quantidade de conversões A/D e D/A; • • cabeamento simplificado. cabeamento simplificado.
  • 13.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Quilômetros de cabos dedicados Um único cabo
  • 14.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks Implementações: Implementações: • • InterBus InterBus- -S S Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • InterBus InterBus- -S S • • CANbus CANbus - - DeviceNet DeviceNet - - SDS SDS
  • 15.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte-WideDevice Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • Rede de Barramento Sensor/Atuador para conectar devices discretos e analógicos a um PLC ou Computador via configuração em Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco PLC ou Computador via configuração em anel; • Possibilidade de 256 nós, para interligação de até 4096 devices I/O; • Velocidade de até 500Kbaud com deteção de erro (CRC).
  • 16.
    Redes Industriais Redes Industriais Placa Controlador aInterbus Módulo de 8 I/O Interbus Módulo Interbus Com Módulo Terminal Bus e Módulos de I/O Analógicos Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Chips com Protocolo Interbus disponíveis para aplicações I/O customizadas Módulo de I/O Interbus Válvulas Pneumáticas Control Drive Terminal Remoto Módulo de I/O Bloco de Terminais
  • 17.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • Os endereços dos I/O Os endereços dos I/O devices devices são são automaticamente determinados por sua automaticamente determinados por sua localização física; localização física; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco localização física; localização física; • • O Controlador de Interface (Host) examina O Controlador de Interface (Host) examina continuamente os dados dos I/O continuamente os dados dos I/O devices devices, , lendo todas as entradas e posteriormente lendo todas as entradas e posteriormente escrevendo os dados de saída; escrevendo os dados de saída;
  • 18.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S • • A rede transmite os dados em A rede transmite os dados em frames frames, os , os quais possibilitam a atualização simultânea quais possibilitam a atualização simultânea Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco quais possibilitam a atualização simultânea quais possibilitam a atualização simultânea de todos os de todos os devices devices na rede; na rede; • • Utiliza as camadas 1, 2 e 7 do modelo de Utiliza as camadas 1, 2 e 7 do modelo de referência OSI. referência OSI.
  • 19.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada Física (layer 1) Camada Física (layer 1) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada Física (layer 1) Camada Física (layer 1) • • Anel em hardware (Auto configuração, sem Anel em hardware (Auto configuração, sem necessidade de setar endereços); necessidade de setar endereços); • • Cabeamento com par trançado, fibra, etc. Cabeamento com par trançado, fibra, etc. (apropriado a diversos ambientes industriais) (apropriado a diversos ambientes industriais)
  • 20.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada de Enlace (layer 2) Camada de Enlace (layer 2) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada de Enlace (layer 2) Camada de Enlace (layer 2) • • Full Full- -duplex (todos os devices atualizados duplex (todos os devices atualizados simultaneamente); simultaneamente); • • Leitura e escrita de 4096 entradas/saídas Leitura e escrita de 4096 entradas/saídas digitais em 14ms; digitais em 14ms; • • Checagem de erro (CRC). Checagem de erro (CRC).
  • 21.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Camada de Aplicação (layer 3 Camada de Aplicação (layer 3 – – nível 7) nível 7) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Camada de Aplicação (layer 3 Camada de Aplicação (layer 3 – – nível 7) nível 7) • • Diagnóstico de falhas; Diagnóstico de falhas; • • Suporta sinais digitais e analógicos e Suporta sinais digitais e analógicos e mensagens client mensagens client- -server (adequados para o server (adequados para o controle distribuido); controle distribuido); • • Conecta até 256 nós (flexibilidade). Conecta até 256 nós (flexibilidade).
  • 22.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks InterBus InterBus- -S S - - Características Características Conectividade: Conectividade: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Conectividade: Conectividade: • • Centenas de Fabricantes de produtos Centenas de Fabricantes de produtos compatíves; compatíves; • • Padrões DIN 19258 para Robôs, Drives, Padrões DIN 19258 para Robôs, Drives, Controladores de Processos, Encoders além de Controladores de Processos, Encoders além de interfaces para o operador. interfaces para o operador.
  • 23.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks Implementações: Implementações: • • InterBus InterBus- -S S Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • InterBus InterBus- -S S • • CANbus CANbus - - DeviceNet DeviceNet - - SDS SDS
  • 24.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus • • Rede de Barramento baseado na Rede de Barramento baseado na tecnologia dos Chips CAN, amplamente tecnologia dos Chips CAN, amplamente Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco tecnologia dos Chips CAN, amplamente tecnologia dos Chips CAN, amplamente utilizados em automóveis para controle; utilizados em automóveis para controle; • • Sistema Sistema open protocol open protocol, com mensagens , com mensagens de tamanho variável (até 8 bytes), com de tamanho variável (até 8 bytes), com arbitragem não destrutiva e arbitragem não destrutiva e gerenciamento de erros; gerenciamento de erros;
  • 25.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus • • Barramento a 5 fios (2 para alimentação, Barramento a 5 fios (2 para alimentação, dois para sinal e um terra); dois para sinal e um terra); Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco dois para sinal e um terra); dois para sinal e um terra); • • Comunicação master Comunicação master- -slave ou peer slave ou peer- -to to- - peer; peer;
  • 26.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 27.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – DeviceNet DeviceNet • • Suporta até 64 Nós e até 2048 Suporta até 64 Nós e até 2048 devices devices I/O; I/O; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 28.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – DeviceNet DeviceNet Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 29.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks CANBus CANBus – – SDS (Smart Distributed System) SDS (Smart Distributed System) • • Suporta até 64 Nós com possibilidade de expansão Suporta até 64 Nós com possibilidade de expansão para 126 pontos endereçáveis, com o uso de interfaces para 126 pontos endereçáveis, com o uso de interfaces multiport I/O multiport I/O Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco multiport I/O multiport I/O
  • 30.
    Redes Industriais Redes Industriais Byte Byte- -WideDevice Bus Wide Device Bus Networks Networks CANBus CANBus – – SDS SDS Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 31.
    Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks • • Utilizadas para aplicações envolvendo simples Utilizadas para aplicações envolvendo simples devices ON/OFF; devices ON/OFF; • • Podem transmitir somente 4bits de informação por Podem transmitir somente 4bits de informação por vez; vez; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Proporcionam alto desempenho e baixo custo Proporcionam alto desempenho e baixo custo Bit Bit- -Wide Device Bus Wide Device Bus - - ASI ASI - - InterBus Loop InterBus Loop - - Seriplex Seriplex
  • 32.
    Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks - - ASI (Actuator Sensor Interface) ASI (Actuator Sensor Interface) • • Possibilidade de até 124 I/O Possibilidade de até 124 I/O devices devices; ; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Possibilidade de até 124 I/O Possibilidade de até 124 I/O devices devices; ; • • Conexão de até 31 nós ( Conexão de até 31 nós (tree, star, ring topology tree, star, ring topology); ); • • Baseado no Chip ASI; Baseado no Chip ASI; • • Inclui dispositivos como sensores de proximidade, Inclui dispositivos como sensores de proximidade, sensores fotoelétricos, sensores fotoelétricos, limit switches limit switches, etc.) , etc.)
  • 33.
    Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks - - ASI ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 34.
    Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks - -ASI ASI - - Uso de barramento a dois fios; Uso de barramento a dois fios; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Uso de barramento a dois fios; Uso de barramento a dois fios; - - Tempo de ciclo de 5ms; Tempo de ciclo de 5ms; - - Taxa de 167Kbps; Taxa de 167Kbps; - - Tamanho máximo do cabo 100m; Tamanho máximo do cabo 100m;
  • 35.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 36.
    Redes Industriais Redes Industriais Bit Bit- -WideDevice Bus Networks Wide Device Bus Networks - - Seriplex Seriplex - - Pode conectar até 510 Pode conectar até 510 devices devices I/O; I/O; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Pode conectar até 510 Pode conectar até 510 devices devices I/O; I/O; - - Configuração master Configuração master- -slave ou peer slave ou peer- -to to- -peer; peer; - - Baseado no Chip ASIC; Baseado no Chip ASIC; - - Distâncias de até 1000m (star, loop, tree ou Distâncias de até 1000m (star, loop, tree ou multidrop configuration). multidrop configuration).
  • 37.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 38.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Rede de comunicação digital, de alto nível, utilizada para Rede de comunicação digital, de alto nível, utilizada para conectar conectar devices devices analógicos a um sistema de controle. analógicos a um sistema de controle. O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a O tamanho da informação (pacote) que é lida/entregue a estes dispositivos é grande, devido à natureza da estes dispositivos é grande, devido à natureza da informação coletada no nível de processo. informação coletada no nível de processo. FieldBus FieldBus Profibus Profibus
  • 39.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus FieldBus Profibus Profibus • • Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo Embora trabalhem com taxas de 1 ou 2Mbps, seu tempo de resposta é considerado lento em função da grande de resposta é considerado lento em função da grande quantidade de informação transmitida; quantidade de informação transmitida; • • Esta velocidade é apropriada para aplicações de Esta velocidade é apropriada para aplicações de processo, já que processos analógicos não respondem processo, já que processos analógicos não respondem instantaneamente, como no controle discreto. instantaneamente, como no controle discreto.
  • 40.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 41.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) • • Sistema de comunicação digital, serial, Sistema de comunicação digital, serial, Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Sistema de comunicação digital, serial, Sistema de comunicação digital, serial, multiport, two multiport, two- -way, que conecta equipamentos way, que conecta equipamentos (sensores inteligentes, atuadores, etc.) com (sensores inteligentes, atuadores, etc.) com controladores (PLC controladores (PLC´ ´s, etc.). s, etc.). • • Utiliza um par de fios; Utiliza um par de fios; • • compatibilidade com diversos equipamentos. compatibilidade com diversos equipamentos.
  • 42.
    Redes Industriais Redes Industriais FOUNDATIONFIELDBUS (FF) FOUNDATION FIELDBUS (FF) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 43.
    Redes Industriais Redes Industriais FoundationFieldbus Padronização - duas redes FF: • uma de baixa velocidade concebida para Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • uma de baixa velocidade concebida para interligação de instrumentos (H1 - 31,25 kbps); • outra de alta velocidade utilizada para integração das demais redes e para a ligação de dispositivos de alta velocidade como CLPs (HSE - 100 Mpbs). .
  • 44.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 45.
    Redes Industriais Redes Industriais RedeH1 - 31,25 kbps Vantagens na substituição da instrumentação convencional: • Redução do cabeamento, painéis, borneiras, fontes de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Redução do cabeamento, painéis, borneiras, fontes de alimentação, conversores e espaço na sala de controle. • • • • Alimentação do instrumento pelo mesmo cabo de sinal; • • • • Opções de segurança;
  • 46.
    Redes Industriais Redes Industriais • • • •Capacidade de realizar funções de diagnóstico, configuração, calibração via rede permitindo data minning de dados de instrumentação em tempo real (manutenção pró- Rede H1 - 31,25 kbps - Vantagens na substituição de a instrumentação convencional: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco ativa); • • • • Capacidade de auto sensing (auto reconhecimento) do instrumento permitindo fácil instalação e download de parâmetros; • • • • Redução dos custos de engenharia, instalação e manutenção.
  • 47.
    Redes Industriais Redes Industriais RedeFF – acesso ao instrumento e não até o último elemento inteligente (PLC ou outro dispositivo) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 48.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 49.
    Redes Industriais Redes Industriais Arquitetura Arquitetura Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 50.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) • • Baseado em três camadas do modelo OSI (1 Baseado em três camadas do modelo OSI (1 – – Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Baseado em três camadas do modelo OSI (1 Baseado em três camadas do modelo OSI (1 – – física, 2 física, 2 – – enlace e 7 enlace e 7 – – aplicação) aplicação) – – referenciadas referenciadas como como communication stack communication stack; ; • • Adição de uma camada acima da camada de Adição de uma camada acima da camada de aplicação, denominada camada de usuário. aplicação, denominada camada de usuário.
  • 51.
    Redes Industriais Redes Industriais Process ProcessBus Networks Bus Networks FieldBus FieldBus ( (Fieldbus Fieldbus Foundation Foundation) ) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 52.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 53.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 54.
    Redes Industriais Redes Industriais Camada CamadaFísica Física • • Padronizada pela norma IEC 61158 Padronizada pela norma IEC 61158- -2; 2; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Os sinais H1 são codificados utilizando Os sinais H1 são codificados utilizando codificação Manchester Bifase codificação Manchester Bifase- -L; L; • • Comunicação síncrona que envia os sinais de Comunicação síncrona que envia os sinais de dados combinados com o relógio. dados combinados com o relógio.
  • 55.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 56.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Link Active Scheduler Link Active Scheduler – – controlador de bus determinístico controlador de bus determinístico Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Link Active Scheduler Link Active Scheduler – – controlador de bus determinístico controlador de bus determinístico centralizado, baseado nos padrões IEC e ISA (camada 2); centralizado, baseado nos padrões IEC e ISA (camada 2); • • Fieldbus messaging specification Fieldbus messaging specification (FMS) (FMS) – – codifica e codifica e decodifica comandos da camada do usuário; decodifica comandos da camada do usuário; • • Uso de dois tipos de transmissão de mensagens: cíclica e Uso de dois tipos de transmissão de mensagens: cíclica e acíclica; acíclica;
  • 57.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Transmissão de mensagens cíclicas Transmissão de mensagens cíclicas: ocorre em : ocorre em Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Transmissão de mensagens cíclicas Transmissão de mensagens cíclicas: ocorre em : ocorre em tempos regulares, programados. O tempos regulares, programados. O device device master master monitora a ocupação da rede e então delibera aos monitora a ocupação da rede e então delibera aos devices devices slave permissões para enviar mensagens slave permissões para enviar mensagens pela rede em instantes específicos de tempo; pela rede em instantes específicos de tempo; • • Outros Outros devices devices podem “escutar” e receber estas podem “escutar” e receber estas mensagens. mensagens.
  • 58.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camadas 2 e 7 ( Camadas 2 e 7 (Communication Stack Communication Stack): ): • • Transmissão de mensagens acíclicas Transmissão de mensagens acíclicas: ocorre entre : ocorre entre Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco as mensagens cíclicas, quando um as mensagens cíclicas, quando um device device master master envia uma mensagem de informação para um envia uma mensagem de informação para um device device slave; slave; • • Envolvem, tipicamente, sinais de alarme ou Envolvem, tipicamente, sinais de alarme ou comandos especiais para obtenção de informações comandos especiais para obtenção de informações de diagnóstico dos de diagnóstico dos devices devices. .
  • 59.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 60.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer): ): • • Implementa a estratégia de controle distribuído Implementa a estratégia de controle distribuído Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Implementa a estratégia de controle distribuído Implementa a estratégia de controle distribuído Fieldbus, o qual contém três elementos chave: Fieldbus, o qual contém três elementos chave: Blocos de Funções Blocos de Funções, , Serviços de Descrição de Serviços de Descrição de Devices Devices e e Gerenciamento Gerenciamento; ; • • Define o modelo de software para a interação do Define o modelo de software para a interação do usuário com a rede. usuário com a rede.
  • 61.
    Redes Industriais Redes Industriais Camadade aplica Camada de aplicaçã ção e blocos o e blocos A camada de aplica A camada de aplicaçã ção utiliza o conceito de o utiliza o conceito de blocos blocos para realizar todas suas fun para realizar todas suas funçõ ções. es. Existem tr Existem trê ês tipos de blocos b s tipos de blocos bá ásicos: sicos: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • blocos de recursos e blocos de transdutores, blocos de recursos e blocos de transdutores, utilizados para configurar os dispositivos utilizados para configurar os dispositivos • • blocos de fun blocos de funçã ção, utilizados para construir a o, utilizados para construir a estrat estraté égia de controle. gia de controle.
  • 62.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 63.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Function Blocks: Function Blocks: • • Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Funções que permitem operações de entrada/saída, tais Funções que permitem operações de entrada/saída, tais como: como: - -entradas/saídas analógicas, entradas/saídas analógicas, - - Controle PID; Controle PID; - - entrada/saída discreta; entrada/saída discreta; - - ajuste de ganho/bias, etc. ajuste de ganho/bias, etc.
  • 64.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Function Blocks: Function Blocks: • • Permitem a programação de devices com blocos contendo Permitem a programação de devices com blocos contendo instruções disponíveis no sistema; instruções disponíveis no sistema; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco instruções disponíveis no sistema; instruções disponíveis no sistema; • • Através destes blocos, o usuário pode configurar os Através destes blocos, o usuário pode configurar os algoritmos de controle e implementá algoritmos de controle e implementá- -los diretamente los diretamente através dos devices; através dos devices; • • Os devices podem, então, executar rotinas de software. Os devices podem, então, executar rotinas de software.
  • 65.
    Redes Industriais Redes Industriais FunctionBlock Process Process Bus Networks Bus Networks - - FieldBus FieldBus ( (Fieldbus Fieldbus Foundation Foundation) ) Exemplo Exemplo: Loop de controle : Loop de controle Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Lê informações analógicas do processo, executa um PID function Block e gera saída analógica de controle para uma válvula inteligente.
  • 66.
    Redes Industriais Redes Industriais FunctionBlock Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Esta configuração implementa um loop independente, auto-regulável, o qual obtém seus dados de entrada do medidor de fluxo; As informações relativas aos parâmetros de fluxo necessários são enviadas pelo Controlador Host à válvula inteligente, de tal forma que ela possa executar corretamente seus próprios function blocks;
  • 67.
    Redes Industriais Redes Industriais FunctionBlock Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Os function blocks permitem que os devices sejam representados na rede como uma coleção de blocos de instruções de software, ao invés de simples instrumentos.
  • 68.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: • • Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que Device Descriptions (DD) são mecanismos de software que permitem a um host obter mensagens de informações, tais permitem a um host obter mensagens de informações, tais como nome do fabricante, function blocks disponíveis, além como nome do fabricante, function blocks disponíveis, além de características de diagnóstico dos de características de diagnóstico dos devices devices; ; • • Podem ser interpretados como “drivers” dos devices Podem ser interpretados como “drivers” dos devices conectados à rede. conectados à rede.
  • 69.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: • • O host da rede usa os serviços device description (DDS) O host da rede usa os serviços device description (DDS) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • O host da rede usa os serviços device description (DDS) O host da rede usa os serviços device description (DDS) para ler as informações necessárias de cada device; para ler as informações necessárias de cada device; • • Todos os devices conectados a uma rede Fieldbus devem Todos os devices conectados a uma rede Fieldbus devem ter um device description; ter um device description; • • Quando um novo device é inserido na rede, o host deve ser Quando um novo device é inserido na rede, o host deve ser alimentado com seu descritor. alimentado com seu descritor.
  • 70.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Device Description Services: Device Description Services: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Device descriptions eliminam a necessidade de Device descriptions eliminam a necessidade de revisar o software do sistema global de controle revisar o software do sistema global de controle quando são realizadas revisões nos devices quando são realizadas revisões nos devices existentes ou quando novos devices são existentes ou quando novos devices são acrescentados ao sistema de controle do processo. acrescentados ao sistema de controle do processo.
  • 71.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks FieldBus (Fieldbus Foundation) FieldBus (Fieldbus Foundation) Camada 8 ( Camada 8 (User Layer User Layer) ) – – Gerenciamento: Gerenciamento: • • A porção da camada de usuário relacionada ao A porção da camada de usuário relacionada ao Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • A porção da camada de usuário relacionada ao A porção da camada de usuário relacionada ao gerenciamento controla a execução de function gerenciamento controla a execução de function blocks em intervalos definidos de tempo; blocks em intervalos definidos de tempo; • • Controla a comunicação de todos os parâmetros Controla a comunicação de todos os parâmetros Fieldbus usados pelos functions blocks; Fieldbus usados pelos functions blocks; • • Automaticamente designa endereços aos Automaticamente designa endereços aos devices devices. .
  • 72.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 73.
    Redes Industriais Redes Industriais Blocosavançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados Blocos avançados (especificação FF (especificação FF- -892) 892) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 74.
    Redes Industriais Redes Industriais Blocosmúltiplos ou multiple I/O (Especificação FF Blocos múltiplos ou multiple I/O (Especificação FF- -893): 893): Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 75.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 76.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus Rede digital Process Bus capaz de comunicar informações entre Rede digital Process Bus capaz de comunicar informações entre um controlador master (host) e um device slave (intelligent um controlador master (host) e um device slave (intelligent process device), assim como entre um host e outro process device), assim como entre um host e outro Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco process device), assim como entre um host e outro process device), assim como entre um host e outro • • Três tipos: Três tipos: - - Profibus Profibus- -FMS; FMS; - - Profibus Profibus- -DP; DP; - - Profibus Profibus- -PA. PA.
  • 77.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 78.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus- -FMS FMS • • Solução universal para a comunicação entre o nível Solução universal para a comunicação entre o nível superior, o nível de célula e o nível de devices; superior, o nível de célula e o nível de devices; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • O controle de nível de célula ocorre em áreas individuais O controle de nível de célula ocorre em áreas individuais (células); os controladores devem comunicar (células); os controladores devem comunicar- -se com outros se com outros sistemas supervisórios; sistemas supervisórios; • • O Profibus O Profibus- -FMS utiliza a especificação de mensagem FMS utiliza a especificação de mensagem Fieldbus (FMS) para executar suas tarefas de comunicação Fieldbus (FMS) para executar suas tarefas de comunicação entre níveis hierárquicos (mensagens cíclicas e acíclicas). entre níveis hierárquicos (mensagens cíclicas e acíclicas).
  • 79.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Profibus Profibus- -DP DP • • Versão otimizada de rede Profibus, desenvolvida Versão otimizada de rede Profibus, desenvolvida para manipular comunicações com requisitos para manipular comunicações com requisitos críticos de tempo entre devices de sistemas de críticos de tempo entre devices de sistemas de Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco críticos de tempo entre devices de sistemas de críticos de tempo entre devices de sistemas de automação de fábricas; automação de fábricas; Profibus Profibus- -PA PA • • Versão para a automação de processos do Versão para a automação de processos do Profibus. Especificação IEC 1158 Profibus. Especificação IEC 1158- -2 2
  • 80.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Segue o modelo OSI, porém cada tipo de rede Segue o modelo OSI, porém cada tipo de rede Profibus contém pequenas variações nas camadas; Profibus contém pequenas variações nas camadas; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Profibus Profibus- -FMS não define as camadas 3 a 6, FMS não define as camadas 3 a 6, implementando suas funções na LLI (Lower layer implementando suas funções na LLI (Lower layer interface) que é parte da camada 7; interface) que é parte da camada 7; • • Implementa Fieldbus message specification Implementa Fieldbus message specification (FMS), a qual permite serviços de comunicação e (FMS), a qual permite serviços de comunicação e interfaces para o usuário. interfaces para o usuário.
  • 81.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 82.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Profibus Profibus- -DP DP • • Não define as camadas 3 a 7; Não define as camadas 3 a 7; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Não define as camadas 3 a 7; Não define as camadas 3 a 7; • • DDLM (Direct data link mapper), localizado na DDLM (Direct data link mapper), localizado na camada 2, proporciona o mapeamento entre a camada 2, proporciona o mapeamento entre a interface do usuário e a camada 2 da rede interface do usuário e a camada 2 da rede Profibus Profibus- -DP. DP.
  • 83.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 84.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus Profibus Profibus- -PA PA • • Utiliza o mesmo modelo do Profibus Utiliza o mesmo modelo do Profibus- -FMS, com FMS, com Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • • Utiliza o mesmo modelo do Profibus Utiliza o mesmo modelo do Profibus- -FMS, com FMS, com pequenas variações na camada 7; pequenas variações na camada 7; • • A camada 7 implementa o software de controle A camada 7 implementa o software de controle dos function blocks e também contém uma dos function blocks e também contém uma linguagem de device description utilizada para linguagem de device description utilizada para identificação e endereçamento dos identificação e endereçamento dos devices devices. .
  • 85.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 86.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus A camada de enlace do Profibus (denominada A camada de enlace do Profibus (denominada fieldbus data fieldbus data link layer link layer – – FDL) é equivalente à camada 2 do modelo OSI; FDL) é equivalente à camada 2 do modelo OSI; • • Proporciona o controle de acesso ao meio e controle da Proporciona o controle de acesso ao meio e controle da integridade dos dados; integridade dos dados; Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco integridade dos dados; integridade dos dados; • • O protocolo de acesso ao meio é um método híbrido de O protocolo de acesso ao meio é um método híbrido de comunicação que inclui um protocolo de passagem de token comunicação que inclui um protocolo de passagem de token para uso entre masters e um protocolo master para uso entre masters e um protocolo master- -slave (para slave (para comunicação entre um master e um device). comunicação entre um master e um device).
  • 87.
    Redes Industriais Redes Industriais ProcessBus Networks Process Bus Networks Protocolo Profibus Protocolo Profibus • • Através deste sistema híbrido de acesso ao meio, Através deste sistema híbrido de acesso ao meio, uma rede Profibus pode funcionar como um uma rede Profibus pode funcionar como um Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco uma rede Profibus pode funcionar como um uma rede Profibus pode funcionar como um sistema master sistema master- -slave, um sistema master slave, um sistema master- -master master (passagem de token) ou uma combinação de (passagem de token) ou uma combinação de ambos; ambos;
  • 88.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 89.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI ASI ActuatorSensor Actuator Sensor - - Interface Interface Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Actuator Sensor Actuator Sensor - - Interface Interface
  • 90.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI •Desenvolvida por empresas alemãs e suiças Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco • Desenvolvida por empresas alemãs e suiças (lideradas pela Siemens) como alternativa de rede para interligar sensores e atuadores discretos; Em 1998 – padronização (EN50295)
  • 91.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características Topologia Estrutura em Árvore Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Topologia Estrutura em Árvore Meio Físico Cabo não blindado (dois condutores para dados e alimentação)
  • 92.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características Comprimento Máximo do Cabo 100m Número de Escravos 31 máx. Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Escravos Número de pontos Até 4 sensores e 4 atuadores por escravo máx. 31x4 = 124 bidirecional máx. = 31x8 = 248 sinais binários
  • 93.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características Endereçamento Cada escravo possui um endereço determinado (definido pelo mestre ou interface de programação Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Mensagens Parte do Mestre para um endereço único, com resposta imediata do escravo
  • 94.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características bit rate transmissão de 4bit/escravo/mensagem. Todos os escravos são chamados seqüencialmente pelo mestre e recebem 4bits de dados. Cada Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco recebem 4bits de dados. Cada escravo responde imediatamente com 4bits de dados tempo de ciclo (com 31 escravos) 5ms
  • 95.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características Detecção de Erros Mensagens incorretas são identificadas e retransmitidas • Inicialização da Rede • Identificação dos escravos • Definição assíncrona dos Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Serviços do Mestre • Definição assíncrona dos parâmetros para os escravos • Diagnóstico do barramento e dos escravos • Mensagens de erro para o host • Definição de endereços em escravos substituídos
  • 96.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Características Operação do Mestre • Realiza pooling cíclico de todos os participantes • Realiza a transmissão Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Mestre • Realiza a transmissão cíclica de dados para o host ou para os escravos
  • 97.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI– Faixa de Aplicação Profibus DP Profibus FMS ControlNet DeviceNet ATM Ethernet WorldFIP Profibus PA Controle Negócio IEC/SP50 H2 IEC/SP50 H1 Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Interbus ASI Profibus DP Seriplex Profibus FMS CAN ControlNet DeviceNet SDS Ethernet WorldFIP LonWorks Hart Profibus PA Controle Discreto Aplicações Controle de Processos Bit Controle
  • 98.
    Redes Industriais Redes Industriais ASINova norma (2.1) Novas funcionalidades Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - Ampliação do número de escravos para 62 - Capacidade máxima do barramento: 248+186 I/O (tempo de ciclo de 5ms para 10ms) - Número de profiles de escravos apliado de 15 para 225 com adição de novos ID codes - Melhor tratamento de sinais analógicos.
  • 99.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Conectividade Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 100.
    Redes Industriais Redes Industriais Uso Usode de variáveis variáveis analógicas analógicas: : Cada Cada Escravo Escravo pode pode enviar enviar apenas apenas 4 4bits bits por por ciclo ciclo ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Palavras maiores devem ser divididas e Palavras maiores devem ser divididas e enviadas em diversos ciclos, até que a enviadas em diversos ciclos, até que a mensagem completa tenha sido enviada mensagem completa tenha sido enviada Valor analógico de 16 bits → → → → 7 ciclos Valor analógico de 12 bits → → → → 6 ciclos
  • 101.
    Redes Industriais Redes Industriais Uso Usode de variáveis variáveis analógicas analógicas: : Embora Embora a a leitura leitura de de uma uma variável variável analógica analógica dure dure 30 30ms/ ms/35 35ms ms ( (6 6 ou ou 7 7 ciclos) ciclos) todas todas as as variáveis variáveis discretas discretas continuam continuam sendo sendo lidas lidas com com ciclos ciclos de de 5 5ms ms ASI Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco com com ciclos ciclos de de 5 5ms ms
  • 102.
    Redes Industriais Redes Industriais Rede RedeDeterminística Determinística: : - - apenas apenas um um mestre mestre - - acesso acesso por por pooling pooling cíclico cíclico ASI - Determinísmo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Cada Cada dispositivo dispositivo é é endereçado endereçado em em um um tempo tempo definido definido tempo tempo de de ciclo ciclo de de 5 5ms ms (para (para 31 31 escravos) escravos)
  • 103.
    Redes Industriais Redes Industriais Modulação Modulaçãopor por pulsos pulsos alternados alternados Codificação Codificação em em banda banda base base Taxa Taxa bruta bruta de de transferência transferência de de dados dados na na ASI – Acesso Camada Física Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Taxa Taxa bruta bruta de de transferência transferência de de dados dados na na rede rede: : 167 167Kbps Kbps Taxa Taxa líquida líquida: : 53 53. .3 3Kbps Kbps Eficiência Eficiência de de 32 32% %
  • 104.
    Redes Industriais Redes Industriais Ciclo Ciclode de Barramento Barramento formado formado por por 4 4 fases fases: : - - Pedido Pedido do do Mestre Mestre ASI - Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco - - Pedido Pedido do do Mestre Mestre - - Pausa Pausa do do Mestre Mestre - - Resposta Resposta do do Escravo Escravo - - Pausa Pausa do do Escravo Escravo
  • 105.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 106.
    Redes Industriais Redes Industriais Formato Formatodo do Frame Frame: : ASI - Mensagens Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco ST: Start Bit SB: Control Bit 0: dado ou parâmetro 1: comando A4..A0: Endereço do Escravo (5bits) I4..I0: Informação a ser transm. (5bits) PB: Bit paridade EB: Bit final 1bit: 6us
  • 107.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Data Exchange: Data Exchange: Tipo mais comum de mensagem. Transfere Tipo mais comum de mensagem. Transfere um padrão de bitas para um escravo e no um padrão de bitas para um escravo e no mesmo comando lê sua resposta mesmo comando lê sua resposta Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco mesmo comando lê sua resposta mesmo comando lê sua resposta Dado/parâmetro Dado a ser enviado à saída do escravo
  • 108.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Write Parameter: Write Parameter: Escreve uma palavra de configuração do Escreve uma palavra de configuração do comportamento do escravo comportamento do escravo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Dado/parâmetro Palavra de configuração do escravo
  • 109.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Definição do Endereço de um Nó Definição do Endereço de um Nó São necessários dois comandos: São necessários dois comandos: Delete_Operating_Address Delete_Operating_Address – – apaga o endereço do Nó apaga o endereço do Nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Assign_Address Assign_Address - - atribui o novo endereço atribui o novo endereço O nó deve possuir o endereço 0 para poder receber um novo endereço
  • 110.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Delete_Operating_Address: Delete_Operating_Address: Apaga o endereço de um nó Apaga o endereço de um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó Zera o Endereço do nó
  • 111.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Address Assign: Address Assign: Atribui novo endereço a um nó Atribui novo endereço a um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Dado/Parâmetro Endereço velho Endereço Novo
  • 112.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Configuração de I/O: Configuração de I/O: A mensagem A mensagem Read I/O Configuration Read I/O Configuration é utilizada para ler a é utilizada para ler a configuração de I/O de um dispositivo, segundo os padrões configuração de I/O de um dispositivo, segundo os padrões abaixo: abaixo: Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 113.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Read I/O Configuration: Read I/O Configuration: Lê configuração de I/O de um nó Lê configuração de I/O de um nó Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó
  • 114.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Read ID Code: Read ID Code: Lê código do dispositivo (parâmetro definido durante a Lê código do dispositivo (parâmetro definido durante a fabricação do componente, o qual não pode ser mudado; fabricação do componente, o qual não pode ser mudado; define o perfil do dispositivo) define o perfil do dispositivo) Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó
  • 115.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Read Status: Read Status: Lê bits de status do dispositivo Lê bits de status do dispositivo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 116.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI- Mensagens Read Status: Read Status: Lê bits de status do dispositivo Lê bits de status do dispositivo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Comando Endereço do nó
  • 117.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI– Equipamento Mínimo Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 118.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI– Estrutura da Rede Prof. Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 119.
    Redes Industriais Redes Industriais ASI Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 120.
    Redes Industriais Redes Industriais Prof.Dr. Mário Luiz Tronco Prof. Dr. Mário Luiz Tronco
  • 121.
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  • 122.
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  • 123.
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  • 124.
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  • 125.
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  • 126.
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  • 127.
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  • 128.
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  • 129.
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  • 130.
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