REDES INDUSTRIAIS. Prof. Igarashi

Transcrição

1 REDES INDUSTRIAIS slide 1

2 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação Industrial slide 2

3 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação de Sistemas Elétricos slide 3

4 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação Veicular slide 4

5 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação da Aviação Canal do Youtube: slide 5

6 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação da Agricultura Rastreamento: Transformar o campo em fábrica José Carlos Bueno (Gerente) slide 6

7 REDES INDUSTRIAIS Exemplos de aplicação: Automação de Serviços slide 7

8 CONCEITOS GERAIS DE REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS slide 8

9 Definição de Comunicação e de Protocolo de Comunicação Pode-se definir como Comunicação o processo que envolve a transmissão e a recepção de mensagens entre uma fonte emissora e um destinatário receptor, no qual as informações são transmitidas através de um meio físico (ar, fios elétricos, etc.) através de recursos físicos (som, luz, eletricidade, etc.) segundo um conjunto de regras pré-determinadas. A este conjunto de regras pode-se dar o nome de Protocolo de Comunicação. slide 9

10 REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS IoT (Internet of Things) slide 10

11 REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS Big Data, Computação Cognitiva e Cloud Computing slide 11

12 REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS Industria 4.0 slide 12

13 REDES DE COMUNICAÇÃO DE DADOS Cybersecurity slide 13

14 Conceitos gerais de redes de comunicação de dados - Modelos de comunicação - Topologia de rede - Formatos de transmissão dos dados binários - Fluxo de dados - Metodologias para a obtenção de informações - Modalidades de endereçamento - Padrões físicos para a transmissão de dados slide 14

15 Modelos de comunicação Refere-se a forma como os dispositivos se organizam para definir como serão feitas as solicitações e as respostas na rede. Os principais modelos são: - Mestre-escravo - Multimestre - Peer-to-peer slide 15

16 Mestre-escravo Principais características: - somente um dispositivo mestre na rede. - demais dispositivos são escravos. - os escravos somente respondem as solicitações do mestre. - não ocorrem colisões no barramento de rede Mestre Escravo A Escravo B Escravo C slide 16

17 Multimestre Principais características: - mais de um dispositivo pode ser definido como mestre na rede. - demais dispositivos são escravos. - os escravos somente respondem as solicitações do mestre. - mais de um mestre pode solicitar informações, portanto, podem ocorrer colisões. Mestre A Mestre B Escravo A Escravo B Escravo C slide 17

18 Peer-to-peer (ponto a ponto) Principais características: - quaisquer dispositivos podem ser mestres ou escravos. - antes da troca de informações é definido através de mensagens específicas um par de dispositivos que irão trocar informações. - pode-se definir neste par de dispositivos quem será o mestre e quem será o escravo. - mais de um solicitante na rede, portanto, podem ocorrer colisões. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Conexão lógica Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 18

20 Topologia de rede Refere-se a forma como os dispositivos estão fisicamente interligados. Os principais modelos são: - Barramento - Anel - Estrela slide 20

21 Barramento Principais características: - geralmente o meio físico é um par de fios que é compartilhado por todos os dispositivos da rede. - quando se remove um dispositivo da rede ela continua operando. - quando ocorrer um curto em qualquer ponto da rede toda a rede para. Dispositivo 1 Dispositivo 2 V(t) Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 21

22 Anel Principais características: - geralmente utiliza um par de fios - normalmente a informação circula em um determinado sentido. - quando ocorrer um curto em um trecho da rede somente aquele trecho para. - quando se remove um dispositivo da rede toda a rede para. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 slide 22

23 Estrela Principais características: - necessita de um dispositivo central (hub, switch) encarregado de replicar as mensagens. - caso um dos trechos de rede apresentar problemas somente o trecho para. - caso ocorra um problema no dispositivo central todos os dispositivos a ele conectados param. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo central Dispositivo 4 Dispositivo 3 slide 23

24 Hub Switch Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 1 Dispositivo 2 Hub Switch Dispositivo 4 Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 3 slide 24

26 Formatos de transmissão dos dados binários Refere-se a forma de transmissão dos dados binários no barramento de rede. Os principais modelos são: - Serial - Paralelo slide 26

27 Serial Os bits são transmitidos de forma sequencial, um a um. Valor B4 H = B V(t) t Dispositivo 1 V(t) Dispositivo 2 slide 27

28 Paralelo Os bits são transmitidos simultaneamente através de várias linhas de dados. Valor B4 H = B 1 V 1 (t) 0 V 2 (t) 1 V 3 (t) 1 Dispositivo Dispositivo slide 28

29 Tabela comparativa Serial Paralelo Quantidade de fios Menor Maior Velocidade Menor Maior Custo Menor Maior Distância Maior Menor slide 29

31 Fluxo de dados Refere-se a maneira como as solicitações e as respostas podem transitar em uma determinada rede. Os principais modelos são: - Simplex - Half-duplex - Full-duplex slide 31

32 Simplex - As mensagens fluem na rede somente em um sentido. - Maximiza o uso do canal de comunicação. - Não existe a possibilidade de confirmação de recepção da mensagem enviada. mensagem Dispositivo 1 Dispositivo 2 slide 32

33 Half-duplex - As mensagens fluem em ambos os sentidos, mas não simultaneamente. - Reduz o uso do canal de comunicação. - Existe a possibilidade de confirmação de recepção da mensagem enviada. Dispositivo 1 solicitação Dispositivo 2 Dispositivo 1 resposta Dispositivo 2 slide 33

34 Full-duplex - As mensagens fluem em ambos os sentidos, simultaneamente. - Maximiza o uso do canal de comunicação. - Existe a possibilidade de confirmação de recepção da mensagem enviada. Dispositivo 1 solicitação A solicitação B Dispositivo 2 Dispositivo 1 resposta A resposta B Dispositivo 2 slide 34

36 Metodologias para a obtenção de informações Refere-se a maneira como as solicitações e as respostas são realizadas para se obter as informações desejadas na rede. Os principais modelos são: - Pooling - Token ring - Intervalo de tempo constante - Evento slide 36

37 Pooling É feita uma varredura (scan) com todos os dispositivos que se deseja obter informações. M M S1 S2 S3 S1 S2 S3 M S1 S2 S3 slide 37

38 Token ring Utilizado para gerenciar o fluxo de informações em redes na configuração em anel através de mensagem token. mensagem A B A B C C A B C slide 38

39 Intervalo de tempo constante A cada intervalo de tempo programado previamente nos dispositivos uma solicitação é realizada. Mestre A Mestre B Escravo A Escravo B Escravo C T A = 1s T B = 100ms T C = 300ms slide 39

40 Evento O envio da mensagem ocorre quando acontecer um determinado evento definido no dispositivo. Configuração interessante para otimização de tráfego na rede. Mestre Escravo A Escravo B Escravo C evento slide 40

41 Evento Exemplo de automação dos religadores de poste supervisório subestação alimentador religador religador 138KV 13,8KV slide 41

42 Transformador de poste, religador de poste e alimentador slide 42

43 Evento Exemplo de automação dos religadores de poste supervisório evento subestação alimentador slide 43

45 Modalidades de endereçamento Geralmente, cada dispositivo da rede precisa ser identificado com um número para que as mensagens possam ser encaminhadas para ele. Este número é chamado Endereço de Rede. As modalidades de endereçamento se referem a forma como as mensagens são endereçadas. Os principais modelos são: - Unicast - Multicast - Broadcast slide 45

46 Unicast Nesta modalidade a mensagem é endereçada somente para um determinado dispositivo. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 46

47 Multicast Nesta modalidade a mensagem é endereçada para um determinado grupo de dispositivos. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 47

48 Broadcast Nesta modalidade a mensagem é endereçada para todos os dispositivos da rede. Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 48

49 Endereçamento Unicast, Multicast e Broadcast na topologia de rede em barramento Dispositivo 1 Dispositivo 2 V(t) Dispositivo 3 Dispositivo 4 Dispositivo 5 slide 49

51 Padrões físicos para a transmissão de dados Refere-se as características físicas do meio no qual os dados são transmitidos. Os principais modelos são: - RS232 - RS485 - Fibra óptica - Wireless slide 51

52 RS232 Principais características: - Transmissão dos dados através de sinais elétricos. - Níveis lógicos são implementados de forma inversa ao valor da tensão: - nível lógico 0 = +7V (aprox.) - nível lógico 1 = -7V (aprox.) - Todos os sinais são referenciados a um terra em comum. - Possui uma via para transmissão e uma via para recepção. - Distância máxima da ordem de algumas dezenas de metros. slide 52

53 RS232 Pinagem e conexão slide 53

54 RS232 Implementação slide 54

55 RS485 Principais características: - Transmissão dos dados através de sinais elétricos. - Os dados são transmitidos de forma diferencial. - A mesma via pode ser utilizada tanto para transmissão quanto para recepção. - Distância máxima da ordem de algumas centenas de metros. - Até 32 dispositivos conectados num mesmo barramento slide 55

56 RS485 Transmissão diferencial dos dados slide 56

57 RS485 Interligação dos dispositivos na configuração barramento slide 57

58 RS485 Velocidade de transmissão x distância slide 58

59 Fibra óptica Principais características: - Transmissão de dados através da propagação de um feixe de luz. - A mesma via pode ser utilizada tanto para transmissão quanto para recepção. - Distância máxima da ordem de algumas centenas de metros. - Atinge altas velocidades de comunicação. - São mais imunes as interferências eletromagnéticas. slide 59

60 Luz Modelos utilizados para análise - Óptica física - Óptica eletromagnética slide 60

61 Luz - Óptica geométrica slide 61

62 Fibras ópticas Princípio de funcionamento slide 62

63 Fibras ópticas Modelos de fibras ópticas slide 63

64 Fibras ópticas Modelos de conectores slide 64

65 Introdução as Redes Sem Fio (Wireless) Transmissão através de ondas de rádio - Princípios básicos de antena (ex: antena dipolo) - Princípios básicos de modulação (ex: AM-DSB-FC) - Modulação digital - Dispositivos: Router, Repetidor, Access Point - Exemplos de protocolos para redes sem fio por ondas de rádio Transmissão através de luz - Padrão Li-Fi slide 65

66 James Clerk Maxwell ( ) Princípios básicos de antenas Ondas eletromagnéticas slide 66

67 Princípios básicos de antenas Antena dipolo básica Comprimento = c de onda ( ) f c = velocidade da luz ( m/s) f = frequência do sinal (Hertz) slide 67

68 Princípios básicos de antenas Comprimento da antena dipolo Para um melhor rendimento L = slide 68

69 Princípios básicos de antenas Alguns modelos de antenas Diretores Excitador Refletor Antena Dipolo Antena Yagi slide 69

70 Princípios básicos de modulação A modulação AM-DSB-FC Porque modular um sinal? Ex: comprimento da antena p/ transmissão sinal 20KHz slide 70

71 Princípios básicos de modulação A modulação AM-DSB-FC (Amplitude Modulation Double Side Band Full Carrier) slide 71

74 Princípios básicos de modulação Outros tipos de modulação AM-DSB-SC (Amplitude Modulation Double Side Band Supressed Carrier) AM-SSB (Amplitude Modulation Single Side Band) FM (Frequency Modulation) PM (Phase Modulation) slide 74

75 Princípios básicos de modulação Exercício: - Qual seria a distribuição espectral de um sinal de áudio que possui uma banda de 0Hz a 20KHz modulado em AM-DSB-FC com uma portadora em 780KHz (rádio CBN)? - Qual seria o comprimento aproximado de uma antena dipolo 1/2L utilizado para transmitir este sinal? slide 75

76 Modulação digital Modulações básicas slide 76

77 Modulação digital Modulações básicas a) QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) b) QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation 16) c) QAM-64 (Quadrature Amplitude Modulation 64) slide 77

78 Padrões físicos para a transmissão de dados (Wireless) Router: Encaminha pacotes de dados entre redes de computadores de nomes diferentes. Repetidor: Repete uma determinada rede com as mesmas características, inclusive o mesmo nome. Access Point: Gera uma rede sem fio a partir de uma rede com fio. slide 78

79 Redes Ad-Hoc Rede onde todos os dispositivos podem assumir papel de roteador encaminhando mensagens recebidas para dispositivos vizinhos slide 79

80 Protocolos para redes sem fio por ondas de rádio Exemplos de protocolos - IEEE (Wi-Fi) - Bluetooth - Zigbee slide 80

81 Redes wireless através de luz O padrão Li-Fi Professor Harald Hass University of Edinburgh (UK) slide 81

82 Implementação do Li-Fi slide 82

83 Análise Li-Fi x Wi-Fi - Fluxo de dados? - Segurança? - E se a luz apagar? slide 83

84 PIRÂMIDE DA AUTOMAÇÃO slide 84

85 Pirâmide da Automação slide 85

86 Pirâmide da Automação Ex: Automação do Sistema Elétrico Brasileiro slide 86

87 Sistema Integrado Nacional (SIN) slide 87

88 Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) slide 88

89 REDES ANALÓGICAS slide 89

90 Redes analógicas - Antes do surgimento da tecnologia digital já existia a necessidade de se transmitir informação entre diferentes equipamentos - No passado se transmitiam informações através da variação proporcional de uma grandeza elétrica (geralmente tensão ou corrente) - Padrões mais adotados: - 0 a 20mV - 0 a 20mA - 4 a 20mA slide 90

91 Redes analógicas (Exercício) Sensor I =? CLP Medido 120oC R Range: 0o a 200oC Interface: 4 a 20mA slide 91

92 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS slide 92

93 Introdução aos protocolos de comunicação de dados - Protocolos de rede são regras pré-estabelecidas de uma determinada rede de comunicação de dados para a troca de mensagens entre os dispositivos. - Para esta introdução será utilizado um protocolo mais simples, muito utilizado em automação elétrica, que servirá como base para compreender diversos conceitos: o MODBUS-RTU. slide 93

94 Protocolo MODBUS-RTU - Desenvolvido pela empresa MODICON na década de 70 inicialmente para uso em seus CLPs. - Atualmente a MODICON pertence a empresa Schneider Electric. - Seus direitos foram transferidos para a Modbus Organization em É um protocolo totalmente aberto (ou seja, o acesso a sua documentação é gratuito e o seu uso em equipamentos é livre de taxa de licenciamento). - É um protocolo simples de ser implementado e possui grande versatilidade. - Possibilidade de implementação em redes Ethernet (MODBUS over TCP/IP) slide 94

95 MODBUS-RTU Classificação básica de uma rede MODBUS-RTU - Modelos de comunicação : Mestre, Multimestre e Peer-to-peer - Topologia de rede: Barramento, Anel ou Estrela - Formatos de transmissão dos dados binários: Serial ou Paralelo - Fluxo de dados: Simplex, Half-Duplex ou Full-Duplex - Metodologias para a obtenção de informações: Pooling, Token-Ring ou Event - Modalidades de endereçamento : Unicast, Multicast ou Broadcast - Padrões físicos para a transmissão: RS232, RS485, Fibra óptica ou Wireless M S1 S2 S3 slide 95

96 MODBUS-RTU Codificação dos dados slide 96

97 MODBUS-RTU Como os dados são transmitidos serialmente: a codificação dos dados (bytes) Frame MODBUS-RTU Conversor USB/RS485 V(t) Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 slide 97

98 MODBUS-RTU Como os dados são transmitidos serialmente: a codificação dos dados (bytes) Start: star bit (nível lógico 0). bits de 1 a 8: dado (bit 1 o menos significativo, e o bit 8 o mais significativo). Par: bit de paridade: par: total de 1s entre o start e o stop bits é um número par. ímpar: total de 1s entre o start e o stop bits é um número ímpar. sempre 1: bit sempre nível lógico 1. sempre 0: bit sempre nível lógico 0. sem paridade: bit de paridade não transmitido Stop: stop bit (nível lógico 1). 1 stop bit: 1 bit no final 2 stop bits: 2 bits no final slide 98

99 MODBUS-RTU Como os dados são transmitidos serialmente: a codificação dos dados (bytes) Bit 8 Bit 1 Exemplo: transmissão do valor 5C H = B com paridade ímpar Bit 1 Bit 8 Bits gerados: V(t) 1 0 Caracter MODBUS-RTU t slide 99

100 MODBUS-RTU Como os dados são transmitidos serialmente: a codificação dos dados (bytes) Frame MODBUS-RTU ex: valor 5C H Conversor USB/RS485 V(t) Dispositivo 1 Dispositivo 2 Dispositivo 3 V(t) t slide 100

101 MODBUS-RTU Siglas de três caracteres para identificação de paridade 1º caractere: quantidade de bits de dados transmitidos 2º caractere: lógica de paridade implementada O -> odd (ímpar) E -> even (par) M -> mark (sempre 1) S -> space (sempre 0) N -> none (sem paridade) 3º caractere: quantidade de stop bits Ex: 8N1 -> 8 bits de dados, paridade none e 1 stop bit 7E2 -> 7 bits de dados, paridade even e 2 stop bits slide 101

102 Exercícios slide 102

103 MODBUS-RTU Tempo de transmissão do frame slide 103

104 MODBUS-RTU Tempo de transmissão do frame - Velocidade informada em bits por segundo, ou seja, em bps. - Exemplos de velocidades padrão: 9600bps, 19200bps, 28800bps. - Quando se utiliza K é igual a 10 3, e não 1024, ou seja: 9,6Kbps = 9,6 x 10 3 = 9600bps slide 104

105 MODBUS-RTU Tempo de transmissão do frame Exemplo: cálculo do tempo de transmissão do frame abaixo: 01 H 03 H 00 H 00 H 00 H 02 H 5A H 71 H admitindo: - paridade par - 1 stop bit - velocidade de 9600bps Qtde de bits em cada caracter: 1 start + 8 dados + 1 parid + 1 stop = 11 bits Qtde total de bits transmitidos: 8 caracteres x 11 bits = 88 bits Tempo de transmissão: ( 1 / 9600 ) x 88 bits = 9,16ms slide 105

106 MODBUS-RTU Tempo de transmissão e identificação de fim de frame slide 106

107 MODBUS-RTU Taxa efetiva de transmissão - Representa a ocupação do canal na transmissão efetiva da informação - Pode ser calculado através da fórmula: Taxa efetiva = qtde de bits de dados x 100% qtde total de bits transmitidos Exemplo: calcular a taxa efetiva de transmissão para a transmissão de um único caracter MODBUS-RTU na configuração 8N2. Vídeo sobre ajuste serial softstarter Schneider slide 107

108 Exercícios slide 108

109 MODBUS-RTU Tipos de variáveis slide 109

110 Tipos de variáveis - Variáveis são utilizadas para expressar o estado, ou o valor, de determinadas grandezas do sistema. - No MODBUS-RTU existem duas categorias de variáveis: * variáveis tipo Register (Registro): representam grandezas de natureza analógica. Ex: tensão de linha, carga do trafo, corrente de linha. * variáveis tipo Coil (Bobina): representam grandezas de natureza binária, com dois estados. Ex: posição de contatos, indicação luminosa. slide 110

111 Variáveis tipo Register - Expressam grandezas de natureza analógica. - Tamanho de 16 bits (número inteiro), portanto, faixa de valores de 0 a ex: tensão de linha = V registro = D = 35E8 H - Utilização, por exemplo, de campo unit para expressar valores decimais. Este campo informa quanto vale cada bit do registro. ex: corrente de linha = 547,2 A admitindo campo unit = 0,1A 547,2 A = 5472 x 0,1A portanto, registro = 5472 D = 1560 H slide 111

112 Variáveis tipo Register - São identificados dentro dos dispositivos através de um número de 16 bits, chamado Endereço de Registro. - Dispositivos MODBUS-RTU informam seus registros disponíveis através de uma Tabela de Registros. Exemplo de tabela de registros: slide 112

113 Variáveis tipo Coil - Expressam grandezas de natureza binária. - Tamanho de 1 bit (somente dois estados). - Utilização, por exemplo, de campo convenção para informar a convenção adotada, ou seja, o que 0 significa e o que 1 significa. ex: contato = fechado admitindo convenção: 0 = aberto / 1 = fechado portanto, coil = 1 slide 113

114 Variáveis tipo Coil - São identificados dentro dos dispositivos através de um número de 16 bits, chamado Endereço de Coil. - Dispositivos MODBUS-RTU informam seus coils disponíveis através de uma Tabela de Coils. Exemplo de tabela de coils: slide 114

115 Mais exemplos de tabelas slide 115

116 MODBUS-RTU Construção do frame slide 116

117 Construção do frame - Tamanho máximo do frame: 256 bytes - Composto por quatro campos: Slave Address, Function Code, Data e CRC slide 117

118 Construção do frame Slave Address - Número que identifica o endereço físico do dispositivo slave na rede. - Valor único para cada dispositivo slave. -Faixa de valores: * 0 : Broadcast * 1 a 247 : Endereços individuais dos slaves * 248 a 255 : Reservados slide 118

119 Construção do frame Function Code - Número que identifica a função a ser executada pelo slave. - Exemplos de funções mais utilizadas: * código 3 : leitura de registro (read holding register) * código 6 : escrita de registro (write single register) * código 1 : leitura de coil (read coils) * código 5 : escrita de coil (write single coil) slide 119

120 Construção do frame Data - Dados (bytes) referentes a função executada slide 120

121 Construção do frame CRC - Utilizado para checagem de integridade da mensagem slide 121

122 Construção do frame Utilizando o simulador MODBUS-RTU Solicitação Resposta Download no site: gigarashi.wordpress.com slide 122

123 Construção do frame Configuração da interface serial dos dispositivos slide 123

124 Construção do frame Exemplo de configuração da interface serial dos dispositivos slide 124

125 Construção do frame Função: Leitura de Registro (código 03 H ) Objetivo: Ler o valor de determinados registros de um determinado dispositivo Sintaxe: Solicitação Resposta Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 End. Slave 2 Código função (03 H ) 2 Código função (03 H ) 3 End. Inicial (HI) 3 Contador de bytes dos registros 4 End. Inicial (LO) 4 Valor 1º registro (HI) 5 Nº de registros (HI) 5 Valor 1º registro (LO) 6 Nº de registros (LO) CRC (LO) penúlt. CRC (LO) 8 CRC (HI) último CRC (HI) slide 125

126 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (03 H ) 2??? 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de registros (HI) 5??? 6 Nº de registros (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 126

127 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço do slave 2 Código função (03 H ) 2??? 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de registros (HI) 5??? 6 Nº de registros (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 127

128 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H código da função 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de registros (HI) 5??? 6 Nº de registros (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 128

129 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H endereço inicial 0000 H 4 End. Inicial (LO) 4 00 H 5 Nº de registros (HI) 5??? 6 Nº de registros (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 129

130 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H 4 End. Inicial (LO) 4 00 H 5 Nº de registros (HI) 5 00 H a partir do end. inicial 0000 H 6 Nº de registros (LO) 6 02 H ler 2 registros 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 130

131 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H 4 End. Inicial (LO) 4 00 H 5 Nº de registros (HI) 5 00 H 6 Nº de registros (LO) 6 02 H 7 CRC (LO) 7 XX H CRC (será explicado mais 8 CRC (HI) 8 XX H à frente) slide 131

132 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (03 H ) 2??? 3 Contador de bytes dos registros 3??? 4 Valor 1º registro (HI) 4??? 5 Valor 1º registro (LO) 5??? ??? penúlt. CRC (LO) 7??? último CRC (HI) 8??? 9??? slide 132

133 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço do slave 2 Código função (03 H ) 2??? 3 Contador de bytes dos registros 3??? 4 Valor 1º registro (HI) 4??? 5 Valor 1º registro (LO) 5??? ??? penúlt. CRC (LO) 7??? último CRC (HI) 8??? 9??? slide 133

134 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H código da função 3 Contador de bytes dos registros 3??? 4 Valor 1º registro (HI) 4??? 5 Valor 1º registro (LO) 5??? ??? penúlt. CRC (LO) 7??? último CRC (HI) 8??? 9??? slide 134

135 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 Contador de bytes dos registros 3 04 H contador (2 regs = 4 bytes) 4 Valor 1º registro (HI) 4??? 5 Valor 1º registro (LO) 5??? ??? penúlt. CRC (LO) 7??? último CRC (HI) 8??? 9??? slide 135

136 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 Contador de bytes dos registros 3 04 H 4 Valor 1º registro (HI) 4 00 H valor do registro 0000 H 5 Valor 1º registro (LO) 5 15 H 21 D = 0015 H ??? penúlt. CRC (LO) 7??? último CRC (HI) 8??? 9??? slide 136

137 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 Contador de bytes dos registros 3 04 H 4 Valor 1º registro (HI) 4 00 H 5 Valor 1º registro (LO) 5 15 H H valor do registro 0001 H penúlt. CRC (LO) 7 25 H 37 D = 0025 H último CRC (HI) 8??? 9??? slide 137

138 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Resposta Resposta esperada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (03 H ) 2 03 H 3 Contador de bytes dos registros 3 04 H 4 Valor 1º registro (HI) 4 00 H 5 Valor 1º registro (LO) 5 15 H H penúlt. CRC (LO) 7 25 H último CRC (HI) 8 XX H CRC (será explicado mais 9 XX H à frente) slide 138

139 Construção do frame Exemplo: Ler os valores das correntes medidas nas fases A e B. Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 03 H 00 H 00 H 00 H 02 H XX H XX H Resposta: 01 H 03 H 04 H 00 H 15 H 00 H 25 H XX H XX H slide 139

140 Construção do frame Exercício: Ler os valores dos set points programados nas funções 51, 50N e 51N. Portanto: Solicitação:????? Resposta:????? slide 140

141 Construção do frame Função: Escrita de Registro (código 06 H ) Objetivo: Alterar o valor de um registro de um determinado dispositivo Sintaxe: Solicitação Resposta Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 End. Slave 2 Código função (06 H ) 2 Código função (06 H ) 3 End. registro (HI) 3 End. registro (HI) 4 End. registro (LO) 4 End. registro (LO) 5 Novo valor (HI) 5 Novo valor (HI) 6 Novo valor (LO) 6 Novo valor (LO) 7 CRC (LO) 7 CRC (LO) 8 CRC (HI) 8 CRC (HI) slide 141

142 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (06 H ) 2??? 3 End. registro (HI) 3??? 4 End. registro (LO) 4??? 5 Novo valor (HI) 5??? 6 Novo valor (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 142

143 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço do slave 2 Código função (06 H ) 2??? 3 End. registro (HI) 3??? 4 End. registro (LO) 4??? 5 Novo valor (HI) 5??? 6 Novo valor (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 143

144 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (06 H ) 2 06 H código da função 3 End. registro (HI) 3??? 4 End. registro (LO) 4??? 5 Novo valor (HI) 5??? 6 Novo valor (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 144

145 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (06 H ) 2 06 H 3 End. registro (HI) 3 00 H endereço do registro 4 End. registro (LO) 4 21 H 5 Novo valor (HI) 5??? 6 Novo valor (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 145

146 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (06 H ) 2 06 H 3 End. registro (HI) 3 00 H 4 End. registro (LO) 4 21 H 5 Novo valor (HI) 5 00 H novo valor (27 D = 001B H ) 6 Novo valor (LO) 6 1B H 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 146

147 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (06 H ) 2 06 H 3 End. registro (HI) 3 00 H 4 End. registro (LO) 4 21 H 5 Novo valor (HI) 5 00 H 6 Novo valor (LO) 6 1B H 7 CRC (LO) 7 XX H CRC (será explicado 8 CRC (HI) 8 XX H mais à frente) slide 147

148 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H idêntica à solicitação 2 Código função (06 H ) 2 06 H 3 End. registro (HI) 3 00 H 4 End. registro (LO) 4 21 H 5 Novo valor (HI) 5 00 H 6 Novo valor (LO) 6 1B H 7 CRC (LO) 7 XX H 8 CRC (HI) 8 XX H slide 148

149 Construção do frame Exemplo: Alterar o valor do set point da função 51 para 2,7A. Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 06 H 00 H 21 H 00 H 1B H XX H XX H Resposta: 01 H 06 H 00 H 21 H 00 H 1B H XX H XX H slide 149

150 Construção do frame Exercício: Alterar o tempo da função 51 para 8 s. Portanto: Solicitação:????? Resposta:????? slide 150

151 Construção do frame Exemplo: Ler valor do set point da função 50, alterar seu valor para 5,5A e ler novo valor. Solicitação: 01 H 03 H 00 H 20 H 00 H 01 H XX H XX H leitura do valor atual = 5,0A Resposta: 01 H 03 H 02 H 00 H 32 H XX H XX H Solicitação: 01 H 06 H 00 H 20 H 00 H 37 H XX H XX H alterar valor para 5,5A Resposta: 01 H 06 H 00 H 20 H 00 H 37 H XX H XX H Solicitação: 01 H 03 H 00 H 20 H 00 H 01 H XX H XX H leitura do novo valor = 5,5A Resposta: 01 H 03 H 02 H 00 H 37 H XX H XX H slide 151

152 Construção do frame Função: Leitura de Coil (código 01 H ) Objetivo: Ler o valor de determinados coils de um determinado dispositivo Sintaxe: Solicitação Resposta Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 End. Slave 2 Código função (01 H ) 2 Código função (01 H ) 3 End. Inicial (HI) 3 Contador de bytes dos coils 4 End. Inicial (LO) 4 Valor dos coils 5 Nº de coils (HI) Nº de coils (LO) penúlt. CRC (LO) 7 CRC (LO) último CRC (HI) 8 CRC (HI) slide 152

153 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (01 H ) 2??? 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de coils (HI) 5??? 6 Nº de coils (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 153

154 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço do slave 2 Código função (01 H ) 2??? 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de coils (HI) 5??? 6 Nº de coils (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 154

155 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H código da função 3 End. Inicial (HI) 3??? 4 End. Inicial (LO) 4??? 5 Nº de coils (HI) 5??? 6 Nº de coils (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 155

156 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H endereço inicial (0001 H ) 4 End. Inicial (LO) 4 01 H 5 Nº de coils (HI) 5??? 6 Nº de coils (LO) 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 156

157 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H 4 End. Inicial (LO) 4 01 H 5 Nº de coils (HI) 5 00 H quantidade de coils para ler 6 Nº de coils (LO) 6 02 H (02 D = 0002 H ) 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 157

158 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 End. Inicial (HI) 3 00 H 4 End. Inicial (LO) 4 01 H 5 Nº de coils (HI) 5 00 H 6 Nº de coils (LO) 6 02 H 7 CRC (LO) 7 XX H CRC ( será explicado mais 8 CRC (HI) 8 XX H adiante) slide 158

159 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (01 H ) 2??? 3 Contador de bytes dos coils 3??? 4 Valor dos coils 4??? 5 CRC (LO) 5??? 6 CRC (HI) 6??? slide 159

160 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço do slave 2 Código função (01 H ) 2??? 3 Contador de bytes dos coils 3??? 4 Valor dos coils 4??? 5 CRC (LO) 5??? 6 CRC (HI) 6??? slide 160

161 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H código da função 3 Contador de bytes dos coils 3??? 4 Valor dos coils 4??? 5 CRC (LO) 5??? 6 CRC (HI) 6??? slide 161

162 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 Contador de bytes dos coils 3 01 H contador (2 bits 1 byte) 4 Valor dos coils 4??? 5 CRC (LO) 5??? 6 CRC (HI) 6??? slide 162

163 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 Contador de bytes dos coils 3 01 H Coil 0002 H (Não = 0) Coil 0001 H (Sim = 1) 4 Valor dos coils 4 01 H valor 01 H = B 5 CRC (LO) 5??? 6 CRC (HI) 6??? Demais coils são zerados slide 163

164 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (01 H ) 2 01 H 3 Contador de bytes dos coils 3 01 H 4 Valor dos coils 4 01 H 5 CRC (LO) 5 XX H CRC (será explicado mais 6 CRC (HI) 6 XX H adiante) slide 164

165 Construção do frame Exemplo: Ler o status das funções 51 e 50N (se estão habilitadas ou não). Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 01 H 00 H 01 H 00 H 02 H XX H XX H Resposta: 01 H 01 H 01 H 01 H XX H XX H slide 165

166 Exercício: Ler o status de todos os contatos. Construção do frame Portanto: Solicitação:????? Resposta:????? slide 166

167 Construção do frame Função: Escrita de Coil (código 05 H ) Objetivo: Alterar o valor de um determinado coil de um determinado dispositivo Sintaxe: Solicitação Resposta Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 End. Slave 2 Código função (05 H ) 2 Código função (05 H ) 3 End. coil (HI) 3 End. coil (HI) 4 End. coil (LO) 4 End. coil (LO) 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 6 00 H 6 00 H 7 CRC (LO) 7 CRC (LO) 8 CRC (HI) 8 CRC (HI) slide 167

168 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função (05 H ) 2??? 3 End. coil (HI) 3??? 4 End. coil (LO) 4??? 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5??? 6 00 H 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 168

169 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço slave 2 Código função (05 H ) 2??? 3 End. coil (HI) 3??? 4 End. coil (LO) 4??? 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5??? 6 00 H 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 169

170 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (05 H ) 2 05 H código da função 3 End. coil (HI) 3??? 4 End. coil (LO) 4??? 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5??? 6 00 H 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 170

171 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (05 H ) 2 05 H 3 End. coil (HI) 3 00 H endereço do coil (0002 H ) 4 End. coil (LO) 4 02 H 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5??? 6 00 H 6??? 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 171

172 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (05 H ) 2 05 H 3 End. coil (HI) 3 00 H 4 End. coil (LO) 4 02 H 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5 FF H coil = H 6 00 H 7 CRC (LO) 7??? 8 CRC (HI) 8??? slide 172

173 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Solicitação a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função (05 H ) 2 05 H 3 End. coil (HI) 3 00 H 4 End. coil (LO) 4 02 H 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5 FF H 6 00 H 6 00 H 7 CRC (LO) 7 XX H CRC (será explicado mais 8 CRC (HI) 8 XX H adiante) slide 173

174 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Resposta Resposta a ser enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H idem à solicitação 2 Código função (05 H ) 2 05 H 3 End. coil (HI) 3 00 H 4 End. coil (LO) 4 02 H 5 Novo valor (0=00 H / 1=FF H ) 5 FF H 6 00 H 6 00 H 7 CRC (LO) 7 XX H 8 CRC (HI) 8 XX H slide 174

175 Exemplo: Habilitar a função 50N. Construção do frame Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H FF H 00 H XX H XX H Resposta: 01 H 05 H 00 H 02 H FF H 00 H XX H XX H slide 175

176 Construção do frame Exercício: Ler o status de todas as funções (se estão habilitadas ou não), desabilitar a função 51 e checar novamente os status das funções. Solicitação:??? Leitura do status de todas as funções Resposta:??? Solicitação:??? Desabilitar a função 51 Resposta:??? Solicitação:??? Checar status de todas as funções Resposta:??? slide 176

177 MODBUS-RTU Confiabilidade do canal de comunicação slide 177

178 Confiabilidade do canal de comunicação Na prática podem ocorrer diversos imprevistos que podem acarretar no mal funcionamento da rede de comunicação de dados. Exemplos: ruído, elaboração de comandos errados, etc. É importante, portanto, que o protocolo ofereça recursos para que tais imprevistos possam ser contornados para que a rede de comunicação de dados possa continuar operante. Os principais recursos que o MODBUS-RTU oferece são: - Bit de paridade - Confirmação de comando - CRC - Respostas de excessão slide 178

179 Bit de paridade Testa a integridade dos bits do caracter (se selecionado paridade par ou ímpar) Bit 8 Bit 1 Exemplo: transmissão do valor 5C H = B com paridade ímpar Bit 1 Bit 8 Bits gerados: V(t) 1 0 Caracter MODBUS-RTU t slide 179

180 Confirmação de comando Para toda solicitação existe uma resposta (mesmo se for uma réplica da solicitação) que pode ser utilizada pelo mestre para testar a integridade do canal e para assegurar que a solicitação foi executada. Solicitação Resposta slide 180

181 CRC O CRC (Cyclical Redundancy Checking) é um algoritmo de verificação que calcula um valor de 16 bits a partir dos bytes que compõem um frame MODBUS-RTU. Ele é utilizado para teste de integridade do frame recebido. CRC calculado em função dos bytes do frame Frame: 01 H 05 H 00 H 02 H FF H 00 H XX H XX H slide 181

182 CRC Ex: transmissão do frame 01 H 05 H 00 H 02 H 00 H 00 H XX H XX H do mestre para o Dispositivo A CRC calculado pelo mestre em função dos bytes do frame e inserido no final do frame (nos bytes XX H ) slide 182

183 CRC Ex: transmissão do frame 01 H 05 H 00 H 02 H 00 H 00 H XX H XX H do mestre para o Dispositivo A Solicitação enviada pelo mestre contendo o CRC calculado Solicitação slide 183

184 CRC Ex: transmissão do frame 01 H 05 H 00 H 02 H 00 H 00 H XX H XX H do mestre para o Dispositivo A Dispositivo A recalcula o CRC (com base nos bytes recebidos) e compara com o CRC recebido Se forem iguais o comando é interpretado normalmente. Se forem diferentes o comando é recusado. O slave não envia nenhuma resposta ao mestre. slide 184

185 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H slide 185

186 Algoritmo para cálculo do CRC Carregar CRC16 = FFFF H Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = FFFF H slide 186

187 Algoritmo para cálculo do CRC 1º byte Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = FFFF H CRC16 = FFFD H CRC16 = FFFF H = B 1º byte = 02 H = B XOR CRC16 = FFFD H = B slide 187

188 Algoritmo para cálculo do CRC Carregar N = 0 Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = FFFD H N = 0 slide 188

189 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = FFFD H CRC16 = 7FFE H N = 0 Carry = 1 CRC16 = FFFD H = B..... CRC16 = 7FFE H = B Inserir zero slide 189

190 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Carry over Variáveis: CRC16 = 7FFE H N = 0 Carry = 1 slide 190

191 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = 7FFE H CRC16 = DFFF H N = 0 Carry = 1 CRC16 = 7FFE H = B POLY = A001 H = B XOR CRC16 = DFFF H = B slide 191

192 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = DFFF H N = 0 N = 1 Carry = 1 Incrementar o valor de N slide 192

193 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = DFFF H N = 1 Carry = 1 N não é maior que 7 slide 193

194 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = DFFF H N = 1 Carry = 1 Portanto,esta parte do programa será repetida 8 vezes slide 194

195 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Variáveis: CRC16 = DFFF H N = 1 Carry = 1 Próximo byte Verificado se é o último byte da mensagem. Como nós temos ainda mais 5 bytes ele carrega o próximo byte (03 H ) e executa o loop novamente slide 195

196 Algoritmo para cálculo do CRC Exemplo: CRC do frame 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H No final teremos o valor calculado para o CRC16 Para o frame exemplo o valor de CRC16 = 3984 H Este valor é inserido no frame da seguinte forma: 84 H 39 H 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Frame final: 02 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H 84 H 39 H slide 196

197 Exercícios 1) Calcule o CRC do seguinte frame MODBUS-RTU: 02 H 07 H?? H?? H 2) Desafio (bit paridade vs checksum vs CRC): a partir de um comando MODBUS-RTU válido tente invalidar este comando e verifique se o CRC se mantém inalterado. ex: 01 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H 84 H 0A H slide 197

198 Respostas de excessão São utilizadas pelo slave para reportar ao master que houve um erro na composição da Sintaxe: Resposta Byte Descrição 1 End. Slave 2 Código função recebida OR 80 H 3 Código de excessão 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 5 CRC (HI) mensagem recebida. slide 198

199 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 199

200 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço slave 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 200

201 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 D0 H 50 H OR 80 H 3 Código de excessão 3??? H 01 H : erro de função OR H 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados D0 H 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 201

202 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 D0 H 3 Código de excessão 3 01 H código de erro 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 202

203 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 D0 H 3 Código de excessão 3 01 H 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4 XX H CRC 5 CRC (HI) 5 XX H slide 203

204 Resposta de Excessão: Erro de Função Erro! Esta função não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, executar função 50 H Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 50 H 00 H 00 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta: 01 H D0 H 01 H XX H XX H slide 204

205 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Erro! Este endereço não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 205

206 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Erro! Este endereço não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço slave 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 206

207 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Erro! Este endereço não existe Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 05 H OR 80 H 3 Código de excessão 3??? H 01 H : erro de função OR H 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados H 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 207

208 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Erro! Este endereço não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 3 Código de excessão 3 02 H código do erro 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 208

209 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Erro! Este endereço não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Byte Descrição Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 3 Código de excessão 3 02 H 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4 XX H CRC 5 CRC (HI) 5 XX H slide 209

210 Resposta de Excessão: Erro de Endereço Erro! Este endereço não existe Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, zerar coil de endereço 0050 H Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 05 H 00 H 50 H 00 H 00 H XX H XX H Resposta: 01 H 85 H 02 H XX H XX H slide 210

211 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Erro! Byte Descrição Correto seria FF H Byte Descrição 1 End. Slave 1??? 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 211

212 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Erro! Byte Descrição Correto seria FF H Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H endereço slave 2 Código função recebida OR 80 H 2??? 3 Código de excessão 3??? 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 212

213 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Erro! Byte Descrição Correto seria FF H Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 05 H OR 80 H 3 Código de excessão 3??? H 01 H : erro de função OR H 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados H 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 213

214 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Erro! Byte Descrição Correto seria FF H Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 3 Código de excessão 3 03 H código de erro 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4??? 5 CRC (HI) 5??? slide 214

215 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta Resposta enviada Erro! Byte Descrição Correto seria FF H Byte Descrição 1 End. Slave 1 01 H 2 Código função recebida OR 80 H 2 85 H 3 Código de excessão 3 03 H 01 H : erro de função 02 H : erro de endereço 03 H : erro de dados 4 CRC (LO) 4 XX H CRC 5 CRC (HI) 5 XX H slide 215

216 Resposta de Excessão: Erro de Dados Ex: num dispositivo com endereço físico 01 H e tabela de coils abaixo, habilitar a função 50N Solicitação Resposta Portanto: Solicitação: 01 H 05 H 00 H 02 H 01 H 00 H XX H XX H Resposta: 01 H 85 H 03 H XX H XX H slide 216

217 Resposta de Excessão Exemplo de fluxograma para tratamento do comando de escrita de coil recebido pelo slave slide 217

218 MODBUS-RTU Classes de Implementação slide 218

219 Classes de Implementação (Profiles) Definir categorias onde em cada uma delas são especificadas quais características do protocolo deverão ser implementadas. No MODBUS-RTU são definidas duas classes: BASIC e REGULAR. slide 219

220 Profiles Exemplo de profile do Protocolo Profibus DP INTEROPERABILITY versus INTEROPERABLE slide 220

221 O Modelo Internet para redes de comunicação de dados slide 221

222 Modelo Internet - Internet é um sistema global de redes de computadores que utilizam como base o Modelo Internet de protocolos para interliga-los e prover serviços de acessos a esta rede para todo o mundo. - O Modelo Internet começou no final da década de 60, a partir da ARPANET, com o objetivo de definir um protocolo para interligar computadores militares. slide 222

223 Modelo Internet Pode ser considerado um modelo simplificado do Modelo ISO/OSI Modelo ISO/OSI (7 camadas) Modelo Internet (4 camadas) slide 223

224 Modelo Internet Utiliza diversos protocolos, cada um com uma função específica slide 224

225 Protocolo Ethernet - Definido pela IEEE Desenvolvido pela Xerox na década de Nome fantasia para o protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), derivado do conceito de éter luminífero (suposto meio de propagação da luz) - Velocidades mais usuais: 10Mbits/s e 100Mbits/s slide 225

226 Protocolo Ethernet Localização no Modelo Internet Modelo ISO/OSI (7 camadas) Modelo Internet (4 camadas) Software Ethernet Hardware slide 226

227 Protocolo Ethernet Exemplos de alguns padrões para implementação do meio físico Microcontrolador Microcontrolador MAC MAC PHY (para RJ45) Interface RMII PHY (para FO) Interface MII Conector para RJ45 Tranceptor para fibra óptica slide 227

228 Protocolo Ethernet Codificação dos dados - Codificação Manchester especificada pela IEEE 802.3, onde: Bit 1: Começa com -V e termina com +V Bit 0: Começa com +V e termina com V -O sinal é simétrico e sem componente DC, ou seja, possui área positiva e negativa iguais, o que permite seu acoplamento através de indutores/capacitores slide 228

229 Protocolo Ethernet slide 229

230 Protocolo Ethernet Exercício: 1) Qual a velocidade de operação? 2) Qual a sequência de bits enviada? 3) Qual a sequência de bytes enviada? slide 230

231 Protocolo Ethernet cabo comum / cabo cross-over / cabo par trançado slide 231

232 Ethernet Industrial Ex: profinet slide 232

233 Protocolo Ethernet Power over Ethernet (PoE) slide 233

234 Protocolo Ethernet Endereço MAC - Endereço físico do dispositivo composto por 6 bytes, separados por dois pontos : - Controlado pelo IEEE-SA (IEEE Standards Association) - Os 3 primeiros bytes são denominados OUI (Organizationally Unique Identifier) e são atribuídos pelo IEEE-SA - Os outros 3 bytes são atribuídos pelo próprio fabricante - O fabricante deve garantir que o MAC seja único -Exemplo de endereço MAC: 08 : 00: 02 : 04 : e8 : 6f (hexa) IEEE-SA fabricante slide 234

236 Protocolo IP - Protocolo IP (Internet Protocol) é definido pela RFC Utilizado para direcionar as mensagens ao seu destino - Não oferece garantia de que a mensagem foi recebida pelo destino - Deve-se identificar a rede utilizando IP para evitar a intervenção de outros nós slide 236

237 Protocolo IP Endereço IP - Endereço lógico formado por 4 bytes, representados separados por ponto. - Trabalha em conjunto com a Máscara de Rede e o Endereço de Gateway para o direcionamento das mensagens - Gateway é um dispositivo físico responsável por interligar redes - Pode ser programado pelo usuário - Exemplo de endereço IP: (decimal) slide 237

238 Protocolo IP Endereçamento A B X switch gateway Rede gateway switch C Y Z Endereço IP do dispositivo IP: MSK: GW: Máscara de subrede Endereço IP do gateway slide 238

239 Protocolo IP Endereçamento A B X switch gateway Rede gateway switch C Resultado da operação lógica AND entre o IP e o MSK gera um número IP denominado IP de subrede que identifica a subrede ao qual o dispositivo esta conectado: Y Z IP: MSK: GW: IP : MSK: AND IP subrede: slide 239

240 Protocolo IP Endereçamento IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) slide 240

241 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Protocolo IP Endereçamento IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: IP subrede IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 241

242 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : C A IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 242

243 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : C A IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: Antes de enviar mensagem C precisa verificar se A pertence a mesma subrede que ele IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 243

244 C IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) A IP de subrede iguais, portanto, pertencem a mesma subrede IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) slide 244

245 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : C A IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: C envia mensagem contendo: IP origem: [IP C] IP destino: [IP A] IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 245

246 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 246

247 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y Z IP: MSK: GW: Antes de enviar mensagem Y precisa verificar se C pertence a mesma subrede que ele IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 247

248 Y IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) C IP de subrede diferentes, portanto, não pertencem a mesma subrede IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) slide 248

249 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y envia mensagem contendo: IP origem: [IP Y] IP destino: [IP C] Y Z IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 249

250 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y envia mensagem contendo: IP origem: [IP Y] IP destino: [IP C] Y Z IP: MSK: GW: Pergunta: Se o IP destino é o IP C como a mensagem chegará ao gateway??? IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 250

252 Protocolo ARP - Protocolo ARP (Address Resolution Protocol) definido pela RFC Responsável pela tradução do endereço lógico (endereço IP) para o endereço físico (MAC address) - É necessário se conhecer o endereço físico de um dispositivo sempre que for enviar uma mensagem para ele - Para isto, antes de enviar a mensagem, o dispositivo envia uma mensagem Broadcast (MAC address = ff : ff : ff : ff : ff : ff) perguntando qual é o MAC address do dispositivo com o IP destino slide 252

253 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C Y envia mensagem ARP broadcast perguntando MAC address do gateway Y Z IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 253

254 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch C gateway responde para Y informando seu MAC address Y Z IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: slide 254

255 IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: Exemplo: Mensagem : Y C IP: MSK: GW: A B X IP: MSK: GW: IP: MSK: GW: switch gateway Rede gateway switch IP: MSK: GW: C Y envia mensagem contendo: MAC origem: [MAC Y] MAC destino: [MAC gateway] IP origem: [IP Y] IP destino: [IP C] IP: MSK: GW: Y Z IP: MSK: GW: slide 255

256 Protocolo ARP Consulta a tabela ARP - Abra o prompt de comando e digite o comando arp -a Será exibido a tabela ARP contendo os endereços IP atualmente traduzidos para seu correspondente endereço MAC e armazenados em uma tabela interna para posterior consulta. - Digite o comando arp e explore as demais opções deste comando. slide 256

257 Protocolo IP Programação dos parâmetros IP, MSK e GW Basicamente, pode ser feita de duas formas: - Manualmente (mais comum nos dispositivos industriais) - Automaticamente (através do sistema operacional em conjunto com protocolo específico) slide 257

258 Protocolo IP Programação dos parâmetros IP, MSK e GW Importante: A escolha do valor do MSK é um dos fatores que define a quantidade de dispositivos que podem ser conectados a uma determinada subrede. IP: = MSK: = AND IP subrede = ( ) Calc qtde de dispositivos slide 258

260 Protocolo DHCP - Protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) definido pela RFC Responsável por oferecer configuração dinâmica de alguns dos parâmetros de rede dos dispositivos. - Dentre estes parâmetros se encontram o IP, MSK e GW. - Para isto o dispositivo envia uma mensagem Broadcast perguntando para um Servidor DHCP qual a configuração necessária para se conectar a subrede. - Este servidor responde para o dispositivo estas configurações e ele se ajusta automaticamente. Config de rede no Windows slide 260

262 Protocolo ICMP - Protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol) definido pela RFC Oferece recursos para diagnóstico de rede - Principais comandos: PING [endereço IP ou URL] testa conexão entre dois dispositivos slide 262

263 Protocolo ICMP TRACERT [endereço IP ou URL] mostra a rota de conexão entre dois dispositivos Curiosidade: slide 263

264 Protocolo DNS - Protocolo DNS (Domain Name System) definido pela RFC Oferece recursos para a conversão de um determinado endereço URL para o seu endereço IP correspondente - Para isto ele efetua uma consulta a um servidor DNS instalado na internet capaz de converter o endereço URL para o endereço IP correspondente slide 264

265 Tarefa Descubra qual o endereço IP do micro do seu colega ao lado e realize as seguintes análises: a) Envie o comando ping para este micro e monitore os frames gerados. Verifique se houve erros na conexão. b) Envie o comando tracert para este micro e monitore os frames gerados através do ping. Descubra, por exemplo, se existem roteadores/gateways no caminho. c) Envie o comando ping para um endereço URL e verifique o endereço IP do servidor que mantém esse endereço URL. d) Utilize o comando nslookup para descobrir o servidor DNS cadastrado em seu computador e digite nslookup <endereço URL> para o protocolo DNS requisitar o endereço IP deste endereço URL no servidor DNS. slide 265

267 Protocolo TCP - Protocolo TCP (Transmition Control Protocol) definido pela RFC Robustez do sistema: recuperação de dados perdidos, danificados, duplicados ou fora de ordem - Transferência básica de dados: recurso de fragmentação das mensagens - Controle de fluxo: controle de dados aceitos e que faltam ser recebidos - Multiplexação: múltiplas conexões simultâneas (ports) - Conexão lógica (sockets) slide 267

268 Protocolo TCP Estabelecimento de conexão lógica (Three Way Handshake) e Comunicação Confiável (ACK) Estabelece o Número de Sequência Inicial ISN (Initial Sequence Number) gerado randomicamente a cada início de conexão ISN incrementado a cada mensagem transmitida slide 268

269 Protocolo TCP Sockets e Multiplexação - Definido por uma par número de IP + número de Porta - Permite o uso de diversos protocolos em uma mesma rede física - Permite o acesso de diversos protocolos em um mesmo equipamento slide 269

270 Protocolo TCP Sockets e Multiplexação Porta: Porta: Porta: 502 Porta: 502 DNP3 DNP3 MODBUS MODBUS TCP TCP TCP IP: IP: IP: Socket com Porta: IP orig: IP dest: Socket com Porta: 502 IP orig: IP dest: slide 270

271 Protocolo TCP Segmentação, Controle de Fluxo e Controle de Congestionamento slide 271

272 Encapsulamento e a pilha de protocolos no Modelo Internet slide 272

273 Encapsulamento??? slide 273

274 Encapsulamento Modelo Internet (pilha com 4 camadas) Aplicação Como o frame é efetivamente construído Ler a corrente da fase A MODBUS Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C MODBUS Transporte Internet Rede TCP IP ETHERNET TCP IP ETHERNET slide 274

275 MODBUS-RTU Endereço do slave Código da função Dados da função CRC 01 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C slide 275

276 MODBUS over TCP/IP Endereço do slave Código da função Dados da função CRC 01 H 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H XX H XX H Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C slide 276

277 MODBUS over TCP/IP Cabeçalho MBAP Código da função Dados da função 7 bytes 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H Total: 12 bytes Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C slide 277

278 MODBUS over TCP/IP Cabeçalho MBAP (Modbus Application Protocol) Total: 7 bytes slide 278

279 Encapsulamento Nosso frame 12 bytes Ler a corrente da fase A MODBUS TCP IP ETHERNET Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C MODBUS TCP IP ETHERNET slide 279

280 Cabeçalho do Protocolo TCP Total: 20 bytes (mínimo) slide 280

281 Cabeçalho do Protocolo TCP Porta de destino: 502 = B Total: 20 bytes (mínimo) Número ISN estabelecido no inicio da conexão e incrementado a cada envio de nova mensagem Sequência de bytes da camada superior slide 281

282 Encapsulamento Nosso frame Ler a corrente da fase A Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C 12 bytes MODBUS MODBUS 20 bytes 12 bytes TCP TCP IP IP ETHERNET ETHERNET slide 282

283 Cabeçalho do Protocolo IP Total: 20 bytes (mínimo) slide 283

284 Cabeçalho do Protocolo IP 20 bytes (IP) + 20 bytes (TCP) + 12 bytes (MODBUS) = 52 bytes IP de origem Total: 20 bytes (mínimo) IP de destino Ex: (decimal) = = (binário) Sequência de bytes da camada superior slide 284

285 Encapsulamento Nosso frame Ler a corrente da fase A Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C 12 bytes MODBUS MODBUS 20 bytes 12 bytes TCP TCP 20 bytes 20 bytes 12 bytes IP IP ETHERNET ETHERNET slide 285

286 Cabeçalho do Protocolo Ethernet Total: 22 bytes (no início) Total: 4 bytes (no fim) slide 286

287 Cabeçalho do Protocolo Ethernet Total: 22 bytes (no início) MAC destino Ex: 0c : 0f : 75 : 00 : 00 : 0a MAC origem Bytes utilizados no cálculo do FCS Total: 4 bytes (no fim) Sequência de bytes da camada superior Frame Check Sequence = CRC de 4 bytes slide 287

288 Encapsulamento Nosso frame Ler a corrente da fase A Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C 12 bytes MODBUS MODBUS 20 bytes 12 bytes TCP TCP 20 bytes 20 bytes 12 bytes IP IP 22 bytes 20 bytes 20 bytes 12 bytes 4 bytes ETHERNET ETHERNET Total = 78 bytes slide 288

289 Análise da pilha de protocolos no Modelo Internet slide 289

290 Wireshark - Conhecido anteriormente como Ethereal - Software livre amplamente utilizado para análise e solução de problemas para diversos tipos de protocolos de rede - Download e informações no site: slide 290

291 Wireshark Nosso frame Ler a corrente da fase A Tabela de Registros End Descrição 0000 H Corrente fase A 0001 H Corrente fase B 0002 H Corrente fase C 12 bytes MODBUS MODBUS 20 bytes 12 bytes TCP TCP 20 bytes 20 bytes 12 bytes IP IP 22 bytes 20 bytes 20 bytes 12 bytes 4 bytes ETHERNET ETHERNET IP: IP: Desktop com software Wireshark monitorando a placa de rede slide 291

292 Switch Layer-2 e Switch Layer-3 slide 292

293 Tela do software Wireshark Frames capturados slide 293

294 Selecionando o 18º frame capturado (MODBUS over TCP/IP)... Tela do software Wireshark... aparece neste campo a sua análise detalhada slide 294

295 Tela do software Wireshark... e neste campo os bytes efetivamente enviados slide 295

296 Tarefa Abra o arquivo modbus.pcap e analise o comando MODBUS over TCP/IP enviado na linha 18, respondendo: a) Qual a função MODBUS executada? (leitura de registro, escrita de coil, etc...) b) Qual(is) endereços de coil, ou registro, estão sendo acessados? O que está sendo feito? c) Em qual linha está o comando de resposta desta solicitação? Esta resposta foi executada corretamente? slide 296

297 Tela do software Wireshark Selecionando um protocolo específico (ex: MODBUS) aparece sua análise detalhada... e são destacados em azul os seus bytes no frame 03 H 00 H 00 H 00 H 01 H Ler corrente da fase A slide 297

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