Modbus, Profibus, Devicenet. Prof. Regis Isael

Transcrição

1 Modbus, Profibus, Devicenet Prof. Regis Isael

2 Redes Modbus

3 Redes Modbus A princípio era um protocolo proprietário criado pela MODICON em 1978 visando o uso em seus próprios dispositivos. Atualmente a MODICON autorizou seu uso por um grande número de fabricantes passando a ser um protocolo aberto. O MODIBUS é baseado no modelo mestre-escravo. O mestre e os escravos estão ligados sobre uma rede bidirecional do tipo barramento. Todos os escravos recebem questões do mestre porém somente o escravo endereçado responde ao mestre. É possível haver 1 mestre e 247 escravos (endereços de 1 a 247)

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5 PADRÃO: MODBUS

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7 Redes Modbus

8 Redes Modbus

9 Redes Modbus Em 1990 a Schneider lançou a versão ModBus/TCP que usa a Ethernet. Organização : Alimentação de 5 Volts DC; As estações podem ser endereçadas por software ou por chaves; Em geral liga instrumentos a 4 fios. Muito pouco a 2 fios. Um par para energia e 1 par para comunicação; Já foi desenvolvido com a idéia de rede.

10 Redes Modbus Usa 1 par de fios de comunicação com terminadores nas extremidades (trabalham com energia); O ModBus possui o nível físico RS 485 (até 32 estações Mestre e Escravo) mais popular ou RS 422, RS423, RS 442; Começa em 1200 bps e chega até 56 kbps; Conforme o tipo de ModBus os quadros possuem formato de comandos diferentes. Distância máxima do Mestre até o último escravo de 400 m (sem repetidor), com FO até 3300 m.

11 Redes Modbus

12 Topologia a 2 fios

13 Exemplo de Rede ModBus

14 Redes Modbus O protocolo Modbus é baseado em um modelo de comunicação mestre-escravo, onde um único dispositivo, o mestre, pode iniciar transações denominadas queries. Os demais dispositivos da rede (escravos) respondem, suprindo os dados requisitados pelo mestre ou executando uma ação por ele comandada.

15 PADRÃO: MODBUS Os dispositivos ligados a uma rede Modbus trocam dados, através de técnica do tipo Master-Slave onde: Apenas um dispositivo (designado por master) pode iniciar as transações. Os outros dispositivos (designados por slaves) respondem enviando ao master a informação pedida (no caso de um pedido de leitura) ou executando a ação pedida pelo master (no caso de um pedido de escrita).

16 PADRÃO: MODBUS

17 Redes Modbus Mestre Escravo

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19 Redes Modbus

20 Redes Modbus

21 Redes Modbus

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23 Redes Modbus

24 Modos de Transmissão Existem dois modos de transmissão: ASCII (American Code for Informastion Interchange) e RTU (Remote Terminal Unit), que são selecionados durante a configuração dos parâmetros de comunicação. ASCII Cada byte de mensagem é enviado como dois caracteres ASCII. Durante a transmissão, intervalos de até um segundo entre caracteres são permitidos, sem que a mensagem seja truncada.

25 ASCII 10 bits por byte: 1 start bit; 7 bits de dados LSB enviado primeiro; 1 bit de paridade (par/ímpar) + 1 stop bit; 0 bit de paridade + 2 stop bits. O modo ASCII permite intervalos de tempo de até um segundo entre os caracteres sem provocar erros, mas sua mensagem típica tem um tamanho duas vezes maior que a mensagem equivalente usando o modo RTU.

26 RTU. Cada byte de mensagem é enviado como um byte de dados. A mensagem deve ser transmitida de maneira contínua, já que pausas maiores que 1,5 caractere provocam truncamento da mesma. 11 bits por byte: 1 start bit; 8 bits de dados LSB enviado primeiro; 1 bit de paridade (par/ímpar) + 1 stop bit; 0 bit de paridade + 2 stop bits.

27 RTU. O modo RTU transmite a informação com um menor número de bits, mas a mensagem deve ter todos os seus caracteres enviados em uma sequência contínua. O modo RTU também é chamado de ModBus-B ou Modbus Binario e é o modo preferencial.

28 Pontos Fortes e Fracos do ModBus Simples fácil trabalhar Infra estrutura simples (rede ModBus mais simples que a Ethernet) Opção de trabalhar com TCP/IP Aplicação indicada: Pequenas trocas de dados. Baixa Velocidade. Existência de várias versões. Distância pequena (alcance) sem repetidor. Conectar no máximo 32 equipamentos (RS 485)

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31 Profibus Padrão aberto, mantido e constantemente atualizado pela Profibus International Estima-se: Mais de 20 milhões de nós instalados no mundo; Mais de 2800 produtos e mais de 2000 fornecedores, atendendo às mais diversas necessidades de aplicações; Mais de 1000 plantas com tecnologia Profibus-PA.

32 Profibus DP (Decentralized Peripherals) Alta velocidade de comunicação, que pode chegar a 12Mb/s e com tempo de reação da ordem de 1 a 5 milisegundos, sendo adequado para sistemas que exigem alta velocidade de comunicação. Interoperabilidade de muitos fabricantes de equipamentos e a alta confiabilidade na troca de dados, fez com que o protocolo se tornasse referência no chão de fábrica de muitas indústrias.

33 Entre os equipamentos que são interligados em profibus DP podemos encontrar: CLP (Controlador Lógico Programável); IHM (Interface Homem Máquina); Interfaces remotas para sinais digitais e analógicos; Inversores de frequência/soft-starter; Sensores; Válvulas e outros atuadores.

34 Classificação dos dispositivos Mestre DP Classe 1 O mestre DP classe 1 é um controlador central que troca informações com as estações escravas dentro de um ciclo de mensagens especificado. O dispositivo mestre mais comum é o controlador lógico programável (CLP). Mestre DP classe 2 Os mestres DP Classe 2 são os programadores, dispositivos de configuração ou sistemas de supervisão. Os mestres classe 2 são utilizados para a configuração da rede, ou para os propósitos de operação e monitoria. Escravo DP Um escravo DP é um dispositivo periférico (dispositivos de E/S, inversor de frequência, IHM, válvula) que coleta informação de entrada e/ou atua sobre o processo com informações oriundas da própria rede. A quantidade de informação de entrada e saída depende no tipo de dispositivo. O PROFIBUS permite até 246 bytes de entrada e 246 bytes de saída.

35 Multimestre O profibus DP pode operar no modo multimestre, onde vários mestres estão conectados no barramento. Estes mestres são subsistemas independentes, cada um contém um mestre DP classe 1 com seus respectivos escravos DP, ou dispositivos de diagnóstico DP classe 2. Os dados das entradas e saídas de todos escravos DP podem ser lidos por todos os mestres, mas somente um mestre previamente configurado pode enviar informações para o seu respectivo escravo.

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37 Atualmente, 90% das aplicações envolvendo escravos Profibus utilizam-se do PROFIBUS DP. Essa variante está disponível em três versões: DP-V0 (1993), DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002). A origem de cada versão aconteceu de acordo com o avanço tecnológico e a demanda das aplicações exigidas ao longo do tempo.

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39 PROFIBUS-FMS O PROFIBUS-FMS provê ao usuário uma ampla seleção de funções quando comparado com as outras variantes. É a solução de padrão de comunicação universal que pode ser usada para resolver tarefas complexas de comunicação entre CLPs e DCSs. Essa variante suporta a comunicação entre sistemas de automação, assim como a troca de dados entre equipamentos inteligentes, e é geralmente utilizada em nível de controle. Recentemente, pelo fato de ter como função primária a comunicação mestre-mestre (peer-to-peer), vem sendo substituída por aplicações em Ethernet.

40 PROFIBUS-PA O PROFIBUS PA é a solução PROFIBUS que atende os requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 ma.

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42 Meios físicos PROFIBUS DP - A transmissão RS 485 é a tecnologia de transmissão mais utilizada no PROFIBUS, embora a fibra ótica possa ser usada em casos de longas distâncias (maior do que 80Km). PROFIBUS PA - A tecnologia de transmissão é síncrona com codificação Manchester em Kbits/s (modo tensão), está definida segundo o IEC FIBRA ÓTICA - A solução utilizando-se de fibra ótica vem atender às necessidades de imunidade a ruídos, diferenças de potenciais, longas distâncias, arquitetura em anel e redundância física e altas velocidades de transmissão.

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