Classificação das Redes Industriais. Curso: Téc. Automação Professor: Regis Isael

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1 Classificação das Redes Industriais Curso: Téc. Automação Professor: Regis Isael

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3 Classificação das Redes Rede Sensorbus Rede de nível mais baixo, geralmente usada para ligar pequenos sensores como interruptores diretamente à rede. Rede Devicebus Encontra-se entre as redes Sensorbus e Fieldbus, cobrindo cerca de 500 metros de distância. Equipamentos digitais e analógicos.

4 Classificação das Redes Rede Fieldbus Interliga equipamentos de Entrada/Saída mais inteligentes. Distâncias de até 10 km. Equipamentos podem exercer funções de controle. Rede Databus Possibilita a comunicação entre os sistemas de supervisão e os sistemas informáticos de gestão. Tempo de reação de segundos até 37 minutos. Até 100 km. Grande volume de informação trocada.

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6 Histórico Sistemas de Automação: Final do Século XIX Revolução Industrial Surgimento dos Relés Linhas de Montagem Após a segunda guerra: Máquinas por comando numérico e sistemas de controle nas indústrias. Anos 70: Primeiros computadores comerciais. Década de 70 surge comercialmente CLP Controlador Lógico Programável

7 Histórico Na década de 90 houve muitos avanços na área de tecnologia. Atualmente a busca de vantagem tecnológica, para competir de maneira eficaz, sustentável, lucrativa e com reinvestimento no próprio negócio fez com que a automação industrial passasse a ser item básico desse processo.

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9 Cenário das redes industriais A opção pelas redes industriais demanda estudos para determinar a rede mais vantajosa. A utilização de redes e de protocolos digitais prevê significativo avanço, como: Custos de instalação, operação e manutenção; Procedimentos de manutenção com gerenciamento ativos; Fácil expansão e upgrades; Informação de controle e de qualidade; Determinação com precisão do tempo necessários para a transferência de informações entre os integrantes da rede; Baixo tempos de ciclos Várias topologias; Padrões abertos; Redundância em diversos níveis; Menor variabilidade nas medições com a melhoria das exatidões; Medições multivariáveis.

10 CLP Controlador Lógico Programável CLP da Modicon década de 80.

11 CLP Segundo a ABNT o Controlador Lógico Programável é um equipamento eletrônico digital, com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.

12 Surgimento do CLP Em 1968, a Divisão Hydramatic da GM determinou os critérios para projeto do clp, sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações foi desenvolvida pela Gould Modicom em 1969.

13 CLP As principais características desejadas nos novos equipamentos de estado sólido, com a flexibilidade dos computadores, eram: Preço competitivo com os sistemas a relés; Dispositivo de entrada e saída facilmente substituíveis; Funcionamento em ambiente industrial(vibração, calor, poeira, ruídos); Facilidade de programação e manutenção por técnicos e engenheiros; Repetibilidade de operação e uso.

14 CLP Com o CLP é possível reprogramar o funcionamento de um equipamento, sem precisar trocar todo o hardware. As vantagens do CLP em relação ao uso de relés: Menor tamanho físico; É Programável; Capacidade de comunicação com sistemas que gerenciam a produção.

15 Estrutura básica de um CLP

16 SDCD Sistemas Digitais de Controle Distribuídos O processamento que antes era realizado por um só computador passou a ser distribuído por computadores menores. O SDCD é desenvolvido para a área de automação industrial com principal objetivo de controle de processos. As funções podem ser estruturadas de maneira hierárquica. Pode ser dividido em subsistemas.

17 Modelo de referencia de SDCD

18 SCADA Sistema de Supervisão e de aquisição de dados É um sistema de supervisão amplamente utilizado. Foi criado para controle e supervisão de um número grande de entradas e saídas digitais e analógicas distribuídas. Os primeiros sistemas SCADA informavam de instante em instante, o estado do processo industrial e permitiam o monitoramento das medidas e dos estados de seus dispositivos.

19 SCADA Atualmente o sistema SCADA pode ser definido como uma interface homemmáquina que utiliza tecnologias de computação para permitir a supervisão e o controle de sistemas automatizados.

20 Principais Características do SCADA Facilidade de interpretação; Geração de relatórios e planejamento de tarefas; Flexibilidade e arquitetura aberta de programação; Acesso a banco de dados.

21 Tipos de comunicação do SCADA Por consulta (polling): onde a central de controle tem controle total da comunicação e apresenta como vantagem a simplicidade no processo a garantia de tempos de respostas e facilidade na detecção de falhas de ligação. Porém não é capaz de comunicar informações que requeiram tratamento imediato por parte da estação central.

22 Tipos de comunicação do SCADA Por interrupção: onde monitora valores de entrada e, quando ocorrem mudanças significativas, inicia a comunicação com a central e a consequente transferência de dados. As vantagens são detecção rápida de informações urgentes, a comunicação entre estações remotas e a diminuição do tráfego na rede devido transferências desnecessárias.

23 Especificações de uma rede de automação Existem várias variáveis para garantir que a rede de comunicação atenda às necessidades da planta industrial: Taxa de transmissão; Topologia física da rede; Meio físico de transmissão; Tecnologia de comunicação; Algoritmo de acesso ao barramento.

24 Especificações de uma rede de automação Devem ser considerados fatores como: Compatibilidade da rede com o ambiente; Custo de instalação do projeto; Facilidade de instalação; A configuração e expansão do sistema; A manutenção; A quantidade de dispositivos; A disponibilidade de produtos; A segurança.

25 Taxa de transmissão Quantidade média de dados a serem transmitidos na rede, em um período de tempo. O termo utilizado para essa especificação é o throughput. É medida em kilobits por segundo (kbps)

26 Extensão das redes de comunicação

27 Extensão das redes de comunicação PAN: pequeno alcance, baixo desempenho. LAN: computadores de uma mesma sala ou prédio. CAN: Computadores em prédios diferentes em uma mesma indústria. MAN: Computadores em locais diferentes em uma mesma cidade. WAN: rede de longa distância mundial.

28 Topologia física da rede

29 Topologia física da rede

30 Topologia física da rede

31 Meio de Transmissão É o canal de comunicação pelo qual se enviam as informações. Pode ser através de condutores ou sem fio. Os cabos podem ser elétricos (de cobre) ou ópticos (fibra óptica) Capacidade de transmissão acima de Gigabits e não sofrem interferências eletromagnéticas.

32 Par trançado Possui dois tipos de construção: com blindagem (shielded) e sem blindagem (unshielded) Cabos par trançado sem blindagem (UTP Unshielded Twisted Pair) aplicados em telefonia e em redes de alta velocidade quanto mais apertado o enrolamento, maior a taxa de transmissão.

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34 Cabos par trançado com blindagem (STP Shielded Twisted Pair) Para ambientes sujeitos a interferências Cabos coaxial Em algumas aplicações é mais eficiente que o par trançado Fibra ótica Constituída por um núcleo de fibra de vidro, envolvido por várias camadas de material isolante -Ideal para grandes distâncias

35 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 (CSMA) Acesso Aleatório Cliente-Servidor

36 Método de Acesso Mestre / Escravo Pergunta Resposta

37 Método de Acesso Token Ring

38 Método de Acesso CSMA HUB

39 Equipamentos de Rede Placa de Rede NIC Tranceiver Modem Repetidor Bridge Ponte Hub Switch Roteador Gateway Servidor

40 Placa de Rede - NIC Funções: Preparar dados do computador para o cabo da rede. Enviar os dados para outro computador. Controlar o fluxo de dados entre o computador e o sistema de cabeamento. Receber os dados vindos do cabo e traduzi-los em bytes para ser entendido pelo computador.

41 Placas de Rede Ethernet para PCs

42 Placas de Rede Ethernet para Dispositivos Industriais

43 Placas de Redes Industriais CAN, PROFIBUS, MVB

44 Preparando os Dados

45 Endereço de Rede MAC Enviando e Controlando Dados O tamanho máximo do grupo de dados a ser enviado A quantidade de dados a ser enviada, antes da confirmação de recepção ser dada. O intervalo de tempo entre o envio do bloco de dados O intervalo de tempo para esperar pelo envio de confirmação A quantidade de dados que cada placa pode manipular A velocidade de transmissão dos dados

46 Tranceiver Transmitter + Receiver RJ-45 - BNC BNC Fibra ótica AUI - RJ-45 RJ-45 Fibra ótica RJ-45 - BNC

47 Modem Modulador + Demodulador

48 Repetidor

49 Repetidor

50 Ponte - Bridge

51 Hub

52 Hub

53 Hubs

54 Switch

55

56 Switchs

57 Roteador

58 Interligação LAN e Provedor Internet

59 Roteamento LAN1 e LAN2

60 Roteadores

61 Gateway Profibus-Ethernet Ethernet CAN CAN-MVB

62 Gateway Modbus GSM Modbus TCP Profibus Ethernet RS232 - RS485

63 Gateway com PLC

64 Servidores Servidor de Impressão DNS - Domain Name System DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol Web HTTP - Hypertext Transfer Protocol Telnet FTP File Transfer Protocol Proxy Compartilhar conexão IP Cache de Páginas Bloquear acesso a determinadas páginas

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