Guia de estudos 01. Aluno: Data: Curso: Engenharia Elétrica. 2. Quais são os tópicos que compõem um sistema de comunicação? Explique cada um.

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1 Guia de estudos 01 Aluno: Data: Curso: Engenharia Elétrica Periodo: Guia de estudos 01 Aluno: Data: Curso: Periodo: 1. O que é uma rede Industrial? Sistema de Comunicação bidirecional em tempo real que permite a troca de informação digital entre os dispositivos de nível de campo e os dispositivos de controle. 2. Quais são os tópicos que compõem um sistema de comunicação? Explique cada um. Topologia: forma de interligação dos elementos na Rede. Protocolos: Régras de comunicação entre dispositivos Meio de transmissão: Elemento físico utilizado para a propagação de dados 3. Quais são os principais padrões de redes industriais de acordo com a norma IEC 61158? Controlnet; Profibus; Interbus; P-Net; WorldFIP; SwiftNet; Fieldbus Foundation. 4. Quais os níveis hierárquicos? Explique. Information Layer: - o escalonamento da produção - operações de monitoramento estatístico - utiliza Ethernet operando com o protocolo TCP/IP. Control Layer: - nível de controle da rede - incorpora PLCs, DCSc e PCs Discrete control: - ligações físicas da rede ou o nível de I/O. - conecta os equipamentos de baixo nível tais como sensores discretos, contatores e blocos de I/O. 5. Qual a relação entre tipo de controle e dispositivos em relação a número de bits e complexidade? Dispositivos que precisão controlar maior quantidade de dados são mais complexo devido a maior quantidade de bits que devem manipular. 6. Cite e explique os sentidos de transmissão. Canal Simplex: Direção de transmissão é inalterada. Por exemplo: uma estação de rádio. Canal Half-duplex: Direção pode ser revertida. As mensagens podem fluir nas duas direções, mas nunca ao mesmo tempo.

2 Canal Full-duplex: Permite que mensagens sejam trocadas simultaneamente, em ambas as direções. 7. Cite e explique os métodos de transmissão de sinal elétrico. Single Ended - Um fio que carrega o sinal e outro de referência; Se houver N sinais para transmitir, haverá N + 1fios; Desvantagem tem apenas um fio de retorno. Diferencial Transmissão por pares de fios; 8. Quais as características dos meios de transmissão de dados em um ambiente industrial? Par trançado: Fácil instalação; Barato; Taxa de transmissão: Baixa poucos Mbps; Robusto para EMI. Fibra óptica: -Instalação média dificuldade; custo alto; Taxa de transmissão: alta - dezenas de Gbps; Cabo longo (ordem de Km); Totalmente Imune à EMI Wireless: - Instalação simples; custo baixo; Taxa de transmissão: média; dezenas de Mbps; Alcance médio (centenas de m); Média imunidade a Interferência eletromagnética. 9. Qual a diferença entre CAN, Manchester, RS485 e RS232? CAN Sistema balanceado referenciado ao terra no positivo e no negativo (o sinal trafegado é a diferença entre CANH e CANL); Distância máxima = 500 metros (para 125Kbps); Taxa de transmissão máxima = Até 1Mbps (mais comum até 500Kbps). Manchester/APM A codificação Manchester/APM é um código de linha que tenta manter a integridade da informação; Evita uma sequência longa do mesmo bit e com isso evita a perda de sincronismo. Consiste em substituir do sinal NRZ(não retorna a zero) o bit 0 por 10 e 1 por 01 ; O sinal codificado é modulado em APM (Alternate Pulse Modulation), onde o sinal digital é convertido em variações de fase de um sinal analógico; Taxa de transmissão típica = 31,25 Kbps (podendo chegar até 167,5 Kbps); Distância = depende do cabo utilizado (pode chegar até 1900 metros no Foundation Fieldbus); Transmitido sobre um sinal DC (rede com apenas 2 fios); Utilizado na rede AS-i com até 62 escravos. EIA485

3 Capacidade de 32 unidades de carga; Sistema diferencial (balanceado) sinal trafegado é a diferença das tensões dos dois condutores do par trançado; Taxa de transmissão máxima = 10 Mbps; Distância máxima = 1200 metros; EIA232 Tem características elétricas como níveis de tensão, taxa de sinalização, taxa de rotação dos sinais, nível máximo de tensão, comportamento de curto-circuito e carga máxima da capacitância; 10. O que é paridade? Para é um método de verificação de integridade da informação transmitida. 11. Explique as estruturas de comunicação assíncrona e síncrona. Estrutura de transmissão assíncrona: Envia sequencialmente os bits pelo meio físico com um padrão que tem inicio, dados, detecção de erros e termino.

4 Estrutura de transmissão síncrona: Envia dados por um cabo e um sinal de sincronismo por outro. 12. Qual a relação entre comprimento do cabo e taxa de transferência? A relação entre o comprimento do cabo é inversamente proporcional a taxa de transferência, ou seja, quanto maior o cabo menor é a taxa de transferência. 13. Explique a tecnologia USB. Tecnologia que tornou mais simples, fácil e rápida a conexão de diversos tipos de aparelhos (câmeras digitais, HDs externos, pendrives, mouses, teclados, MP3-players, impressoras, scanners, leitor de cartões, etc) ao computador, evitando assim o uso de um tipo específico de conector para cada dispositivo. Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB usa padrões definidos de conexão (ver mais no tópico sobre conectores), assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho; Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos; Alimentação elétrica: a maioria dos dispositivos que usam USB não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria conexão USB é capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, há até determinados dispositivos, como telefones celulares e MP3- players, que têm sua bateria recarregada via USB; A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia, como scanners e impressoras. Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode ser feito, por

5 exemplo, através de hubs, dispositivos que utilizam uma conexão USB para oferecer um número maior delas; Cabos USB contam com quatro fios internos: VBus - (VCC) = é o responsável pela alimentação elétrica(5 V ± 5% ); D+ e D- = utilizados na transmissão de dados; GND = Controle elétrico, servindo como "fio-terra". 14. Quais os Métodos de Acesso da Rede estudados? Quais as estruturas de comunicação? Polling: Estabelece ordem na comunicação de cada dispositivo sensor. Enumera CLP e sensores (Mestre / Escravos). Tempo determinado. Token: Comunicação entre estações Mensagem especial Tempo determinado Detecção de Colisão Acesso aleatório; Busca presença de sinal na rede; Todos os dispositivos testam a rede; CSMA CD(Colision Detect): Tem colisão, aborta; CSMA CA(Colision Avoid ): Tem colisão, método por prioridade Mestre/Escravo: Comunicação entre dispositivos periféricos; Autoridade de um dispositivo; Comunicação somente entre um mestre e um escravo. Multi-Mestre: Mais de um mestre; Compartilhamento da rede entre escravos; Escravos específicos. Peer-to-Peer: Não possui mestre e escravo; Controle da rede é compartilhado; Utiliza Token.

6 15. Quais os componentes de uma rede ASI? 16. Complete as tabelas a seguir? Explique. 17. Especifique uma fonte para rede ASI com as seguintes carcterísticas: 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 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

7 18. O que é o protocolo Hart? Explique. 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 Sinal Hart O sinal Hart é modulado em FSK (Frequency Shift Key) e é sobreposto ao sinal analógico de ma. 19. Quais as vantagens desse protocolo? HART - Highway Addressable Remote Transducer Transmissão da variável; Parâmetros para o instrumento; Dados de configuração do dispositivo; Dados de calibração; e diagnóstico. 20. Esboce sua topologia. 21. O que são transmissores inteligentes? O transmissor inteligente é um conjunto formado basicamente por transdutor(es), condicionador, unidade de processamento e interface de comunicação digital. 22. Esboce um diagrama em blocos de transmissores inteligente para protocolo Hart.

8 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 (EEPROM) Dados de caracterização do sensor MEMÓRIA Configuração do transmissor MODEM FSK Tons de Frequência utilizados pelo protocolo digital