HSE High Speed Ethernet (Novo padrão em backbones de redes de automação fieldbus )

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1 HSE High Speed Ethernet (Novo padrão em backbones de redes de automação fieldbus ) Disciplina: Redes de Alta Velocidade Jean Willian de Moraes 782 Odemil Camargo 971

2 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus A tecnologia Fundation Fieldbus O padrão HSE ( High Speed Ethernet ) HSE Arquitetura e Funcionamento Conclusão e Tendências

3 A evolução dos sistemas de automação...

4 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus

5 Próximo passo: As redes de automação Fieldbus... Hierarquia de Rede Industrial Benefícios das redes Fieldbus Rede Industrial LAN Rede Fieldbus Automação de escritório Computadores grandes (Mainframes) Gerenciamento Automação & Sistemas de supervisão DCSs, PLCs, PCs SCADA, Sistemas Supervisórios Instrumentação & Controle Transmissores, Controladores Válvulas & Atuadores Redução de cabeamento Facilidade de implantação Agilidade no diagnóstico de falhas Acessibilidade a informações Redução de custos

6 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus A tecnologia Fundation Fieldbus

7 A tecnologia Fundation Fieldbus e a Fieldbus Fundation OSI Model Fieldbus Model PLANTA NÍVEL HSE BRIDGE CAIXA DE JUNÇÃO APPLICATION LAYER PRESENTATION LAYER 7 6 USER LAYER FIELDBUS MESSAGE SPECIFICATION FIELDBUS ACCESS SUBLAYER USER LAYER NÍVEL H1 SESSION LAYER TRANSPORT LAYER 5 4 COMMUNICATION STACK NETWORK LAYER 3 DATA LINK LAYER 2 DATA LINK LAYER FIM -FIM LINHA COM RAMOS PONTO A PONTO ÁRVORE PHYSICAL LAYER 1 PHYSICAL LAYER PHYSICAL LAYER Principais objetivos da Fundation Fieldbus Todos os benefícios dos Fieldbus convencionais Redução de gateways Processamento distribuído Interconectividade Interoperabilidade Plug & Play Redução de custos Objetivos da Fieldbus Fundation Garantir tecnologia totalmente aberta Padronização mundial (IEC, ISA) Desenvolvimento contínuo Participação dos fabricantes

8 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus A tecnologia Fundation Fieldbus O padrão HSE ( High Speed Ethernet )

9 O padrão HSE ( High Speed Ethernet ) Principais objetivos do HSE Comunicação em alta velocidade ( 100Mbps ) Interconexão entre redes ( inclusive TI ) Operação Plug and Play Padrão Ethernet e modelo TCP/IP Padrão aberto e interoperabilidade total Redundância total de rede e dispositivo Principais características do HSE Arquitetura aberta Trabalha em qualquer meio físico Todas as funcionalidades do modelo TCP/IP Custo de hardware baixo Simplifica a arquitetura da rede Utiliza equipamentos de rede padrão ( Switchs, hubs,etc)

10 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus A tecnologia Fundation Fieldbus O padrão HSE ( High Speed Ethernet ) HSE Arquitetura e Funcionamento

11 Arquitetura e funcionamento do padrão HSE Arquitetura da rede HSE HSE Field Device H1 Linking Device H1 I/O Gateway DeviceNet/ControlNet/... HSE DeviceNet/ControlNet/... HD ( Host Device ) FD ( Field Device ) LD ( Linking Device ) IOG ( I/O Gateway ) HSE = 100Mbps ( H1 =31.25Kbps ) IEEE ( Ethernet ) H1 Field Devices Modelo de camadas HSE OSI Model USER LAYER USER LAYER DD IEC USER LAYER DD IEC Baseado no modelo ISO/OSI Possui somente 5 camadas Camadas 1,2 e 3 ( Ethernet Presence ) Camada 7 ( FDA e IEC ) Serviços de DHCP e SNMP suportados pelo FDA APPLICATION LAYER PRESENTATION LAYER SESSION LAYER TRANSPORT LAYER NETWORK LAYER DATA LINK LAYER PHYSICAL LAYER 7 6 COMMUNICATION STACK PHYSICAL LAYER 1 IEC FMS IEC DLL IEC kbit/s IEC FDA IETF TCP/UDP IETF IP IEEE MAC IEEE 100 Mbit/s H1 HSE

12 Arquitetura e funcionamento do padrao HSE HSE Presence Stack Ethernet ( Camadas Física, Enlace, Rede e Transporte ) Servicos de Inicialização, sincronização, configuração e gerenciamento do stack FDA Agent ( Field Device Access ) Possibilita a criação de um sistema de controle sobre a rede HSE e habilita aplicações remotas a acessarem qualquer equipamento de campo de qualquer tipo (qualquer protocolo) através da camada de transporte UDP/TCP, usando uma mesma interface, por meio dos serviços do HSE Presence Serviços SM-System Management ( UDP ) e Fieldbus Message Specification( TCP ) Acesso aos FBAPs do dispositivo(vfd) Acesso as redes H1 ( LD ) OD- Object Device Acesso aos serviços de NMA do VFD Acesso aos serviços de SMK

13 Arquitetura e funcionamento do padrão HSE FDA Agent Frame Enviado da camada 7 para o HSE Presence Payload variável e carrega as informações dos FBAP ( Function Blocks AP ) DHCP Offer Annunciation DHCP Discovery HSE Redundância no padrão HSE Linking Device Permite redundância de redes e de dispositivos Utiliza os serviços do SM para anunciar os status H1 H1 H1 Field Devices DHCP Server Caracteristicas P&P O FDA utiliza as funções do SM tais como Device Annunciation e Set Assignment Info para anunciar e atribuir endereços aos novos dispositivos da rede

14 PAUTA DA APRESENTAÇÃO Evolução dos sistemas de automação As redes de automação Fieldbus A tecnologia Fundation Fieldbus O padrão HSE ( High Speed Ethernet ) HSE Arquitetura e Funcionamento Conclusões e Tendências

15 CONCLUSÕES E TENDÊNCIAS HSE foi desenvolvido para dispositivos Plug and Play. Possui redundância de LAN e de dispositivos inerente no protocolo. Qualquer dispositivo com TCP/IP pode comunicar com um dispositivo HSE. HSE pode ser usado tanto em nível de host quanto em nível de dispositivo. HSE não exclui as redes H1, mas sim complementa-as. HSE provê interoperabilidade entre os dispositivos da rede e os hosts. HSE simplifica as arquitetura dos sistemas de automação. HSE é um padrão simples e utilização os padrões de TI. Construído sobre o padrão Ethernet. Custo de Hardware extremamente baixo comparado aos sistemas proprietarios. Funciona com todas os tipos de meio fisico ( par trancado, fibra e wireless ) Diversos fornecedores possuem equipamentos disponiveis para esse padrao. Alta velocidade no backbone 100 Mbit/s (futuro 1 Gbit/s ) Os dispositivos de campo utilizando blocos de funcao padronizados Possui interface com qualquer outro tipo de protocolo

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