Introdução às Comunicações

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1 Introdução às Comunicações Comunicação de Dados 3º EEA 2004/2005 Introdução Comunicações de dados envolve a transferência de informação de um ponto para outro. Comunicações analógicas: Sistemas de telefones; Rádio; Televisão. Comunicações digitais: Instrumentação moderna. A expressão dados refere-se a informação que é trocada na forma de 1 s e 0 s da mesma forma que são tratados pelos próprios computadores. Qualquer sistema de comunicação precisa: Transmissor para enviar informação; Receptor para receber informação; Link o meio que os interliga. Exemplos de links: Fio de cobre; Fibra óptica; Radio; Microondas. 1

2 Introdução (cont.) Dados digitais são muitas vezes transferidos usando sistemas inicialmente usados para comunicações analógicas Um modem por exemplo interliga-se a outro trocando informação digital que é modulada em analógico para depois de desmodulada. Daí o termo MODEM (MODulator e DEModulator) Tem de haver acordo na forma como os dados são codificados, isto é o receptor deve entender a informação que lhe é enviada. À forma e estrutura dos dados que são comunicados chama-se PROTOCOLO Nas décadas passadas muitos standards e protocolos foram criados e aplicados de forma a que a tecnologia das comunicações seja mais eficazmente aplicada na industria Tradicionalmente, produtores de HW e SW produziam sistemas de comunicações proprietários. Para uma maior integração de instrumentação e de sistemas de controlo foi necessário que avançasse a standartização dos sistemas de comunicações Os STANDARDS possibilitam aos produtores de HW e SW desenvolverem sistemas que possam comunicar com sistemas já existentes O mercado das comunicações industriais caracteriza-se pela falta de standartização apesar de haver vários standards dominantes, são os casos de Modbus, e dos EIA-232 e EIA-485 Onde existe grande disputa é na área do Fieldbus ou Rede de Campo. São os casos de Profibus, ASi, DeviceNet Foundation Fieldbus e a Ethernet e otcp/ip As comunicações na instrumentação moderna e nos sistemas de controlo Em instrumentação moderna ou num sistema de controlo o processo inicia-se com a aquisição de dados pela instrumentação e transmitida ao controlador que após processamento transmite informação aos sistemas de controlo que actuam sobre um determinado processo O propósito de um sistema de instrumentação e controlo em ambientes industriais será: Controlo de processos e alarme Controlo de sequências, combinações e alarmes Interface homem-máquina para monitorização e controlo Gestão da informação Sistemas de controlo distribuído (DCS s) Controladores lógicos programáveis Sistemas de SCADA Sistemas de Instrumentação Inteligente 2

3 Figura 1: Diagrama de blocos de um sistema de PLC Figura 2: Diagrama de blocos de um sistema SCADA típico 3

4 Figura 3: Diagrama de blocos de um sistema global de comunicações Modelo OSI OSI - Open Systems Interconnetion Model Desenvolvido pela ISO - International Organization for Standardization Estrutura do modelo OSI Uma interface standard EIA-232 preencherá o nivel 1, enquanto os restantes níveis dirão respeito ao protocolo garantido por software 4

5 Modelo OSI Mensagens ou dados são enviadas em pacotes (Packet) que são sequências de bytes O protocolo define o comprimento do pacote Cada Pacote precisa do endereço de origem como do endereço de destino O Pacote é criado no topo da stack de Protocolo (nível de aplicação) e vai descendo até ao nível físico sendo enviado através do link Neste trajecto descendente vão sendo adicionadas ao Pacote mais informações que servirão para que na stack de destino cada nível saiba o que fazer com os dados recebidos Do outro lado do link de comunicação, o pacote percorre o sentido ascendente na stack terminando o nível de aplicação por receber apenas os dados enviados pelo nível de aplicação do nó transmissor O modelo OSI é muito útil para criar um sistema universal de comunicações No entanto não define o protocolo a usar em cada nível Esta situação foi no entanto antecipada por grupos de construtores de diferentes áreas da industria tendo sido criados alguns standards de hardware Protocolos Um protocolo define o formato da trama de comunicações Exemplo: Primeiro byte: string de 0 s e 1 s para sincronizar o receptor ou para indicar o início da trama Segundo byte: endereço do receptor a quem se destina a mensagem Terceiro byte: endereço do transmissor Bytes centrais: dados que são enviados do transmissor ao receptor Bytes finais: bytes de controlo de erros e fim de trama Os protocolos podem variar: Dos mais simples protocolos baseados em ASCII Mais complexos TCP/IP Não existe o conceito de protocolo melhor ou pior São as aplicações práticas que fazem condicionar a escolha 5

6 Standard: EIA232 Standard: EIA485 6

7 Standard: Fibra Óptica Standard: Modbus 7

8 Standard: Data Highway Plus Standard: HART 8

9 Standard: DeviceNet Standard: Profibus 9

10 Standard: 100BaseTX Standard: Radio 10

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