Prof. Manuel A Rendón M

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1 Prof. Manuel A Rendón M

2 AGUIRRE, L. A. Enciclopédia da Automática, Volume II, Cap. 16 MORAES, C. C. Engenharia de Automação Industrial, Cap. 6

3 Microeletrônica equipamentos microprocessados necessidade de comunicação Protocolos, em princípio simples, depois digitais redes de comunicação São regras de comunicação Parâmetros para definir protocolo: meio físico, níveis elétricos, topologia de rede, regras de acesso, formato mensagens, tipos de aplicação, serial ou paralelo, distância, velocidade, identificação equipamentos, detecção de erros, comandos, etc.

4 Surgiram vários protocolos, em princípio proprietários, e depois abertos Isto gerou a concorrência nos fornecedores, em qualidade, custo e serviço Atualmente dominam os protocolos abertos

5 Diminuição da fiação Facilidade na manutenção Flexibilidade na configuração e diagnóstico de dispositivos Protocolos digitais integração de equipamentos de fabricantes distintos Sistemas abertos

6 Local Centralizada Distribuída nos controladores Distribuída na rede de comunicação Distribuída nos sensores e atuadores Arquitetura Local: Cada operador decidia sobre a ação na máquina / processo

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8 Arquitetura Centralizada: Computador central controla a produção sensores, atuadores, etc. Com o tempo adicionou-se CPUs de back-up

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10 Arquitetura Distribuída nos Controladores: Pequenas tarefas executadas por microcomputadores de processo single-loop, multi-loop e CLP

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12 Arquitetura Distribuída na Rede de Comm.: Integração do sistema em rede funções de controle, supervisão e gerenciamento

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14 Arquitetura Distribuída sensores e atuadores: Rede digital robusta dispositivos de campo, IHMs e controladores; autodiagnósticos, distribuição controle: Fieldbus

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16 Ambiente industrial: Condições rigorosas, agressivas, operação ininterrupta por períodos de até 24h por dia, vibrações, choques mecânicos, altas temperaturas, alta umidade, pouco espaço, aquecimentos, ar poluído com gases (explosivos), ar com partículas, instabilidades na tensão, ruidos elétricos, campos magnéticos, etc. Especificações especiais

17 MTBF MTTR Placas com diversos pontos de fixação Conectores com trava Conectores banhados em ouro Discos rígidos com coxins Memórias flash Pressão interna positiva Filtros de ar removíveis

18 Cartões eletrônicos especiais Ventilação adequada Tratamento anti-ferrugem Tratamento anti-fungos Caixa de aço Encapsulamentos contra respingos, jatos de líquidos, graxa Backplane, backplane passivo Padrões de comunicação adequados Padrões UL, CSA, IEC, NEMA, certificações IP67 IP65, NEMA 6, NEMA 4

19 MTBF MTTR Placas com diversos pontos de fixação Conectores com trava Conectores banhados em ouro Discos rígidos com coxins Memórias flash Pressão interna positiva Filtros de ar removíveis

20 Hierarquia de cinco níveis Funções Exemplos O protocolo ethernet vem ampliando sua aplicação

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22 Sistemas Concentrados Fluxo informação vertical Um computador gerenciando Um processador Estrutura hierarquizada Sistemas Distribuídos / Redes Gerenciamento e controle da automação por máquinas na planta Dispositivos remotos participam no processamento

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25 Nível de campo: Dispositivos de campo (sensores, atuadores, sinais analógica e digital) Nível de controle: CLPs, controladores de processo, dispositivos remotos de comunicação e colheita de dados Nível de gerência: Equipamentos e sistemas inteligentes CLPs, SDCDs (Sistemas Digitais de Controle Distribuído), Redes de Computadores, etc. Troca de dados equipamentos-sist. administrativo

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27 Determinar: Taxa de Transmissão: Quantidade média de dados throughput (kbps) Topologia: Disposição construtiva dos dispositivos anel, estrela, barramento Meio Físico: Cabeamento para interconexão par trançado, cabo coaxial, fibra ótica. São selecionados de acordo com a aplicação (distância, taxa de transferência, protocolo, etc.)

28 Determinar: Tecnologia de Comunicação: Forma de gerenciamento mestre/escravo, produtor/consumidor Algoritmo de Acesso ao Barramento: Utilizado pelos nós para acessar ou disponibilizar informações processos de varredura ou cíclica, CSMA/CD, token passing, etc.

29 Disposição construtiva a que os dispositivos estão conectados em sistemas distribuídos Ponto a ponto: Cada processador recebe usa e retransmite a outro Comunicação entre 2 ou + processadores Não necessariamente conectados diretamente Topologia pouco utilizada Aplicação comum em comunicações temporárias (notebook com o CLP) Precursora da topologia estrela

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31 O meio físico é compartilhado entre os processadores Controle centralizado ou distribuído Muito utilizado Alto poder de expansão Quando um nó falha não prejudica a comunicação

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33 É ponto a ponto fechando o último dispositivo com o primeiro segmento O sinal circula o anel Para adicionar ponto precisa interromper com. Mais confiável do que ponto a ponto Expansão cria retardo de transmissão Um nó com problemas interfere na rede Se a comunicação for nos dois sentidos continua de forma degradada

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35 Utiliza um nó central para gerenciar a comunicação Nós em falha não afetam os outros (exceto o nó central) Usualmente utiliza processadores em redundância por confiabilidade

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37 Par Trançado: Sem capa (shield) e comcapa Par trançado sem blindagem UTP: Aplicados desde telefonia até cabeamento Ethernet Quatro pares de cabos Cada par é enrolado um número diferente de voltas Quanto mais apertado maior a taxa de transmissão Categorias: Tipo Aplicação Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 Categoria 5 Telefone 4Mbps 10Mbps (Ethernet) 20Mbps 100Mbps

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39 O cabo UTP é suscetível a interferências de sinais de rádio ou elétricas P. ex. no ambiente metroferroviário Cabos UTP são utilizados em ambientes comerciais (sem muita interferência) A proteção extra do STP pode deixar o cabo volumoso

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42 Fio condutor de cobre no centro Camada de plástico para isolação Proteção trançada de metal Mais eficiente que os cabos STP Cabo difícil de instalar Altamente resistente à interferência Distâncias maiores do que o STP Cabo grosso para redes-tronco e fino para periféricos

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45 Núcleo fibra de vidro no centro Várias camadas de materiais isolantes Transmite luz no lugar de sinais elétricos Elimina problema interferência eletromag. Ideal para ambientes críticos Habilidade transmitir sinais em distâncias bem maiores do que coaxiais ou par trançado

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