ENGENHARIA ELÉTRICA Redes Industriais e supervisórios. Método de Acesso da Rede

Transcrição

1 Método de Acesso da Rede

2 Mais do que comunicação digital Sistema 4 a 20 ma Sistema PROFIBUS PA Todos os dados do instrumento disponíveis no nível de controle. 15,3 ma Tag = LIC- 012 Valor = 70,34 Unidade= M 3 Status = Bom Alarme = S/N Controle do processo mais fácil e mais flexível. Transmissor Transmissor

3 Método de Acesso da Rede Mais comuns em Aplicações Industriais Passagem de Token; Polling Detecção de Colisão

4 Método de Acesso da Rede Passagem de Token Comunicação entre estações Mensagem especial Tempo determinado Sem hierarquia

5 A L L E N - F1 F6 B R A D L E Y F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F < - - ^ < > v P a n e l V i e w < ' Método de Acesso da Rede Polling Estabelece ordem na comunicação de cada dispositivo sensor. Enumera CLP e sensores (Mestre / Escravos). Tempo determinado. Com hierarquia

6 Método de Acesso da Rede Detecção de Colisão Acesso aleatório; Busca presença de sinal na rede; Todos os dispositivos testam a rede; Carrier Sense Multiple Access - CSMA CSMA CD(Colision Detect): Tem colisão, aborta; CSMA CA(Colision Avoid ): Tem colisão, método por prioridade

7 Estrutura de Comunicação Mestre Escravo; Multi-Mestre; Peer to Peer

8 A L L E N - B R A D L E Y F1 F6 F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F < ^ < > v P a n e l V i e w < ' Estrutura de Comunicação Mestre-Escravo Comunicação entre dispositivos periféricos; Autoridade de um dispositivo; Comunicação somente entre um mestre e um escravo.

9 A L L E N - B R A D L E Y F1 F6 F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F < ^ < > v P a n e l V i e w < ' Estrutura de Comunicação Multi-mestre Mais de um mestre; Compartilhamento da rede entre escravos; Escravos específicos.

10 A L L E N - B R A D L E Y F1 F6 F2 F7 F3 F8 F4 F9 F5 F < - - ^ < > v P a n e l V i e w < ' Estrutura de Comunicação Peer to Peer Semelhante para semelhante. Não possui mestre e escravo; Controle da rede é compartilhado; Utiliza Token.

11 Atuador/Sensor-Interface

12 AS-Interface - Base Gerenciamento Workstation, PC Células CLP, PC Chão de Fábrica Nível Atuador- Sensor CLP, PC Acionam. Válvulas Atuadores Sensores

13 AS-Interface Dados técnicos

14 AS-Interface - exemplo de configuração SIMATIC Mestre AS-I Fonte AS-I Sensor Ultrasonico com interf. AS-I por. ex. BERO Módulo 4 Saídas Módulo 4 Entradas Sensor Indutivo com interf. AS-I Fonte Externa (p/ alim. carga)

15 AS-Interface - exemplo de configuração 30,5V 2.8A Mestre

16 Fonte AS-i A fonte deve ser regulada com valores e tensão entre 29,5 e 31,6Vcc sendo protegida contra sobrecargas e proteção contra curto-circuito. Esta pode ser instalada em qualquer parte da rede mas de preferência próximo ao ponto de maior consumo de corrente para se evitar queda de tensão na linha.

17 Fonte AS-i Faz o balanceamento da rede para prover imunidade à ruídos. Acoplado a saída da fonte de alimentação deve-se ter um conjunto de indutores com função de isolar a fonte do sinal de comunicação e assim preservar a integridade do sinal.

18 AS-Interface - exemplo de configuração

19 AS-Interface Interação Mestre/Escravo

20 AS-Interface Comunicação Mestre

21 AS-Interface Comunicação Escravo Endereço Dados

22 Mestre Monitoração dos escravos Endereçamento automático e manual dos escravos Detecção de erro com alarme Interpretação de mensagem de erro O Mestre ASI é o dispositivo que gerencia a rede. Esta pode ser uma placa para PC, um módulo Scanner (cartão para PLC) ou Mini-PLC. O Programa aplicativo fica armazenado no mestre

23 Escravo ASi O Escravo é um dispositivo que por si só não tem autonomia para mudar seus estados de saída, ficando dependente da rede para acioná-las. Os Escravos podem ser: Sensores Atuadores Módulos de entrada Módulos de saída Módulos de entrada e saída

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25 AS-Interface Estrutura da mensagem

26 Endereçador ASi (Hand-held) Permite o Pré-endereçamento dos escravos; Fácil operação; Conexão direta com qualquer escravo.

27 AS-Interface Estrutura da mensagem

28 AS-Interface - Cabo Protegido contra polaridade reversa Auto-cicatrizável 10 mm 4 mm - + Azul: - Marrom: +

29 AS-Interface - Cabo

30 AS-Interface Diferentes cabos Disponível em: IP67 Amarelo Preto Dados e energia 30 V DC Tensão auxiliar 24 V DC pode ser usado em conjunto com FK-E modulo base Vermelho Tensão auxiliar de até 230 V AC para escravos AS-i em painéis de comando Amarelo Preto Vermelho

31 AS-Interface Composição estação escrava Sensor/ Atuador M12 Módulo do Usuário Cabo AS-I Módulo de Acoplamento

32 AS-Interface Montagem Ajuste mecânico Contato elétrico Fixação do módulo base no sistema Inserção do cabo Na canaleta Aparafusar o modulo aplicação

33 AS-Interface Diferentes cabos

34 AS-Interface Dimensionamento da fonte DC Exemplo: Módulos AS-i: 40mA Cada módulo de entrada comporta 4E/3S Scanner mestre AS-i: 40mA 100 sensores indutivos: 40mA => 4A 20 sensores opticos: 90mA => 1,8A

35 AS-Interface Dimensionamento da fonte DC Exemplo: 120E / 90S => 30 módulos 4E/3S + Scanner mestre [31 (Módulos + Scanner)] x 40mA = 1,2A Itotal = 1, ,8 = 7A Cada módulo suporta no máximo 250mA A linha de transmissão suporta 7A

36 Sensores com sinalização

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50 Escravo Asi O código I/O define a função de cada pino de dado, podendo ser este entrada ou saída. Para isto existe uma tabela com todas as possibilidades.

51 Escravo Asi O código ID identifica o escravo dentro de uma classificação do ASI.

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55 O Gateway faz a ligação com uma rede hierarquicamente superior. O Gateway tem o papel de mestre na rede Asi e atua como escravo para a rede superior. DEVICENET/AS-i PROFIBUS/AS-i

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57 Protocolo Hart

58 HART - Highway Addressable Remote Transducer Possibilitar o uso de instrumentos inteligentes em cima dos cabos 4-20 ma tradicionais. Os dispositivos capazes de executarem esta comunicação híbrida são denominados smart.

59 HART - Highway Addressable Remote Transducer Padrão 4 a 20mA SP 50.1 ISA Mínimo de 4mA: Possibilidade de detevtar ausência de sinal; Este valor está acima dos níveis de ruído induzidos; Máximo de 20mA: Limita o máximo de energia elétrica instrumentção; Utiliza da em áreas classificadas, pois está abaixo da ignição de produtos explosivos

60 Padrão de 4..20mA convencional

61 Padrão de 4..20mA convencional

62 Sinal Hart O sinal Hart é modulado em FSK (Frequency Shift Key) e é sobreposto ao sinal analógico de ma.

63 HART - Highway Addressable Remote Transducer

64 HART - Highway Addressable Remote Transducer Transmissão da variável; Parâmetros para o instrumento; Dados de configuração do dispositivo; Dados de calibração; e diagnóstico.

65 HART - Highway Addressable Remote Transducer Mantém a compatibilidade com a instrumentação analógica e aproveitando o conhecimento já dominado sobre os sistemas 4-20mA existentes.

66 Elementos típicos de uma instalação HART Pode ser usado até dois mestres;

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68 Modos de comunicação Padrão: Mestre - escravo. Cada ciclo de pedido e recebimento de valor dura cerca de 500 ms Cabo A distância máxima do sinal HART é de cerca de 3000 m com cabo com um par trançado blindado e de 1500 m com cabo múltiplo com blindagem simples. Existem barreiras de segurança intrínseca especiais que permitem o tráfego do sinal HART.

69 Control Loop O instrumento é programado tal que o sinal de ma forneça o valor da variável manipulada, saída do algoritmo PID do bloco implementado pelo instrumento. Este sinal é usado para comandar diretamente a válvula. O canal HART é usado para realizar a supervisão da malha.

70 Control Loop

71 Transmissores Inteligentes

72 Transmissores Inteligentes O transmissor inteligente é um conjunto formado basicamente por transdutor(es), condicionador, unidade de processamento e interface de comunicação digital.

73 Transmissores Inteligentes Sistema de Controle em Malha Fechada Sistema Inteligente

74 Transmissores Inteligentes Conjunto Sensor Transdutor SENSOR DE PRESSÃO SENSOR DE TEMPERATURA A/D A/D M I C R O P R O C E S S A D O R D/A Saída 4 a 20mA MEMÓRIA MODEM FSK (EEPROM) Dados de caracterização do sensor MEMÓRIA Configuração do transmissor Tons de Frequência utilizados pelo protocolo digital

75 Dispositivos de Campo Alguns fabricantes: Smar / Honeywell / Foxboro / Rosemount / Elsag Bailey