4. A escolha das tecnologias de Redes de
Comunicação a serem utilizadas
depende dos requisitos de cada aplicação.
5. A IEC 61158 Comunicação digital para medição e Controle
Fieldbus para uso em sistemas de controle industrial,
considerou um padrão multi-opção, que inclui oito
protocolos de campo.
(Type 1) - Fieldbus Foundation H1,
(Type 2) - ControlNet;
(Type 3) - PROFIBUS;
(Type 4) - P-Net;
(Type 5) - Fieldbus Foundation High-Speed Ethernet;
(Type 6) - SwiftNet;
(Type 7) - WorldFIP; e
(Type 8) - Interbus-S.
IEC 61158 Fieldbus Standard
6. Classificação das Redes de Comunicação
Nível 4
Administração Corporativa
Nível 3
Gerenciamento de Produção
Nível 2
Sistemas de Supervisão
Nível 1
Dispositivos de Controle
Nível 0
Sensores / Atuadores
Nível 2 - DataBus
Computadores (Hosts)
Nível 1 - FieldBus
Dispositivos Inteligentes
Nível 0.5 - DeviceBus
E/S e Periféricos
Nível 0 - SensorBus
Dispositivos
Dispositivos Redes
7. Nível 0 - SensorBus
Sensores e Atuadores
tipicamente discretos
Mensagens de dados de
alguns bits
Frequência de
comunicação de dezenas
de milisegundos
Distância de dezenas de
metros
Concepção determinística
8. Nível 0.5 - DeviceBus
Distribuição de periféricos
de controle
Mensagens de dados de
bytes ou words
Frequência de
comunicação de dezenas
de milisegundos
Distância de centenas de
metros
Concepção determinística
9. Nível 1 - FieldBus
Integração entre unidades
inteligentes
Mensagens de dados de
words ou blocos
Frequência de
comunicação de centenas
de milisegundos
Distância de centenas de
metros
Modbus+
10. Nível 2 - DataBus
Transferência maciça de
dados entre equipamentos
Mensagens de dados de
blocos ou arquivos
Frequência de
comunicação de segundos
ou minutos
Grandes distâncias (LAN /
WAN / Internet)
ETHERNETETHERNET
FDDI
MAP
11. Estrutura das Redes - Modelo OSI
Física
Rede
Transporte
Sessão
Apresentaç ão
Aplicaç ão
Ligaç ão
Utilização da Rede
(serviços)
Formatação e codificação de
dados
Alocação de recursos para
a aplicação e sincronização
Transferência de informações
Roteamento de informações
Estruturação, acesso e
checagem de erros
Transmissão de dados binários
através do meio de comunicação
Assunto a ser tratado
Linguagem comum
Enquanto um fala o outro
escuta
Central telefônica
Sistema de comunicação
Conversão da voz em
sinal modulado
Sinal elétrico e linha telefônica
Exemplo
12. Estrutura da Rede Ethernet TCP/IP (DataBus)
Física
Rede
Transporte
Sessão
Apresentaç ão
Aplicaç ão
Ligaç ão
Par Tranç ado / Coaxial /
FO
Internet Protocol
Transmission Control Prot.
CSMA - CD
A Ethernet foi criada antes do modelo OSI
13. Estrutura Típica Sensor/Device/FieldBus
As camadas estão implementadas em
componentes padronizados e intrínsecos aos
dispositivos simplificando a estrutura a apenas
três níveis.
Física
Rede
Transporte
Sessão
Apresentaç ão
Aplicaç ão
Ligaç ão
Multiplos Meios Físicos
ASIC / Chip Set
Drivers / Software
14. Principais Conceitos das Redes
Meio Físico de Comunicação
Cobertura Geográfica (Topologia e Distância)
Método de Acesso
Performance (Velocidade x Throughput)
Confiabilidade (Determinística x Probabilística)
Protocolo de Comunicação
15. Meio Físico de Comunicação
Elemento físico utilizado para a propagação de dados
Jacket of PVC or Teflon
Jacket made of PVC or Teflon
Cabo Coaxial
Cabo de Par Trançado
Fibra Óptica
Radio Frequência
16. Cobertura Geográfica
Topologia: forma de interligação dos elementos na
Rede
Distância: espaço máximo coberto pelo meio
físico de comunicação utilizado pela Rede.
BARRAMENTO
(BUS)
ANEL
(RING)
ESTRELA
(STAR)
ÁRVORE
(TREE)
17. Método de Acesso
Polled Access
Pergunta-Resposta (Query - Response)
Mestre-Escravo
Token Access
Equalização de Acesso à Rede
Redes Peer-to-Peer
Carrier Sense Multiple Access
Acesso Aleatório
Cliente-Servidor
21. Performance da Rede
Velocidade:
Taxa de transferência total de dados por
unidade de tempo.
Considera informações (dados úteis) e o
Envelope de Comunicação (dados de controle
do protocolo).
Throughput:
Taxa de transferência de informações por
unidade de tempo.
Considera apenas os dados efetivamente úteis
para os integrantes da Rede.
bps
22. Característica da Rede
Redes Probabilísticas:
Permite apenas calcular a probabilidade da
transferência de informações ocorrer em um
determinado intervalo de tempo.
Redes Determinísticas:
Permite determinar com precisão o tempo
necessário para a transferência de
informações entre os integrantes da Rede.
23. Checagem de Erros
Exemplos:
Paridade:
Probabilidade de 50 %
CRC-16 (Ciclical Redundant Check 16 bits):
Probabilidade de 10-15
%
Algoritmo utilizado para garantir a integridade dos dados
transferidos na Rede
31. Interbus S
Classificação: Devicebus
Mais de 400 fornecedores de equipamentos
Topologia:Segmentada com “T - drops”
Velocidade de transmissão: 500kBits/s full duplex
Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 E/S): 1.8 ms
Max. número de nós: 256
Distância Máxima: 400m / segmento - 12.8Km total
Mestre-Escravo c/ total transferência de frame
33. DeviceNet
Classificação: Devicebus
Mais de 300 fornecedores de equipamentos
Topologia:Barramento
Velocidade de transmissão: 500 - 250 - 125 kBits/s
Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 E/S): 2.0 ms
(configuração mestre / escravo)
Max. número de nós: 64
Distância Máxima: 500m (Dependente do Baudrate) - 6Km com
repetidores
Mestre-Escravo / Multimestre / “peer to peer”
35. Profibus DP / PA
Classificação: Devicebus
Mais de 300 fornecedores de equipamentos
Topologia:Linha / Estrela / Anel
Velocidade de transmissão: DP - Máx: 12 Mbps ; PA - Max:
31.25 kbps
Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 E/S): < 2.0 ms
(dependente da configuração)
Max. número de nós: 127
Distância Máxima: 100m entre segmentos (12Mbaud) ; 24Km
(Dependente do meio e do Baudrate)
Mestre-Escravo - “peer to peer”
36. Profibus DPProfibus DP Profibus PAProfibus PA
Process AutomationProcess Automation
Arquitetura Típica Profibus DP/PA
SegmentSegment
CouplerCoupler
44. Modbus Plus
Classificação: Fieldbus
Inúmeros fornecedores de equipamentos
Topologia: Barramento
Velocidade de transmissão: 1 Mbps
Tempo de Ciclo: 20.000 registros p/ segundo
Max. número de nós: 32 Nós por segmento - Máx: 64 Nós
Distância Máxima: 14 Km - Fibra
“Peer to peer”
Modbus+
50. Foundation Fieldbus - H1
Classificação: Fieldbus
Crescente número de fornecedores de equipamentos
Topologia: Barramento / Estrela
Velocidade de transmissão: 31.25 kbps
Tempo de Ciclo c/ 256 Discretas (16 Nós c/ 16 E/S): < 100 ms
Max. número de nós: 240 /segmento - 65.000 segmentos
Distância Máxima: 1900m (31.25 K)
Cliente / Servidor - Notificação de eventos
52. Ethernet
Classificação: Databus
Varios fornecedores de equipamentos e chips
Topologia: Estrela
Velocidade de transmissão: 10/100 Mbps
Tempo de Ciclo:Dependente do application layer
Distância Máxima: Ilimitada (Hardware apropriado - WAN /
LAN)
“Peer to Peer”
ETHERNET