Guia de estudos 01 Aluno: Data: Curso: Engenharia Elétrica Periodo: Guia de estudos 01 Aluno: Data: Curso: Periodo: 1. O que é uma rede Industrial? Sistema de Comunicação bidirecional em tempo real que permite a troca de informação digital entre os dispositivos de nível de campo e os dispositivos de controle. 2. Quais são os tópicos que compõem um sistema de comunicação? Explique cada um. Topologia: forma de interligação dos elementos na Rede. Protocolos: Régras de comunicação entre dispositivos Meio de transmissão: Elemento físico utilizado para a propagação de dados 3. Quais são os principais padrões de redes industriais de acordo com a norma IEC 61158? Controlnet; Profibus; Interbus; P-Net; WorldFIP; SwiftNet; Fieldbus Foundation. 4. Quais os níveis hierárquicos? Explique. Information Layer: - o escalonamento da produção - operações de monitoramento estatístico - utiliza Ethernet operando com o protocolo TCP/IP. Control Layer: - nível de controle da rede - incorpora PLCs, DCSc e PCs Discrete control: - ligações físicas da rede ou o nível de I/O. - conecta os equipamentos de baixo nível tais como sensores discretos, contatores e blocos de I/O. 5. Qual a relação entre tipo de controle e dispositivos em relação a número de bits e complexidade? Dispositivos que precisão controlar maior quantidade de dados são mais complexo devido a maior quantidade de bits que devem manipular. 6. Cite e explique os sentidos de transmissão. Canal Simplex: Direção de transmissão é inalterada. Por exemplo: uma estação de rádio. Canal Half-duplex: Direção pode ser revertida. As mensagens podem fluir nas duas direções, mas nunca ao mesmo tempo.
Canal Full-duplex: Permite que mensagens sejam trocadas simultaneamente, em ambas as direções. 7. Cite e explique os métodos de transmissão de sinal elétrico. Single Ended - Um fio que carrega o sinal e outro de referência; Se houver N sinais para transmitir, haverá N + 1fios; Desvantagem tem apenas um fio de retorno. Diferencial Transmissão por pares de fios; 8. Quais as características dos meios de transmissão de dados em um ambiente industrial? Par trançado: Fácil instalação; Barato; Taxa de transmissão: Baixa poucos Mbps; Robusto para EMI. Fibra óptica: -Instalação média dificuldade; custo alto; Taxa de transmissão: alta - dezenas de Gbps; Cabo longo (ordem de Km); Totalmente Imune à EMI Wireless: - Instalação simples; custo baixo; Taxa de transmissão: média; dezenas de Mbps; Alcance médio (centenas de m); Média imunidade a Interferência eletromagnética. 9. Qual a diferença entre CAN, Manchester, RS485 e RS232? CAN Sistema balanceado referenciado ao terra no positivo e no negativo (o sinal trafegado é a diferença entre CANH e CANL); Distância máxima = 500 metros (para 125Kbps); Taxa de transmissão máxima = Até 1Mbps (mais comum até 500Kbps). Manchester/APM A codificação Manchester/APM é um código de linha que tenta manter a integridade da informação; Evita uma sequência longa do mesmo bit e com isso evita a perda de sincronismo. Consiste em substituir do sinal NRZ(não retorna a zero) o bit 0 por 10 e 1 por 01 ; O sinal codificado é modulado em APM (Alternate Pulse Modulation), onde o sinal digital é convertido em variações de fase de um sinal analógico; Taxa de transmissão típica = 31,25 Kbps (podendo chegar até 167,5 Kbps); Distância = depende do cabo utilizado (pode chegar até 1900 metros no Foundation Fieldbus); Transmitido sobre um sinal DC (rede com apenas 2 fios); Utilizado na rede AS-i com até 62 escravos. EIA485
Capacidade de 32 unidades de carga; Sistema diferencial (balanceado) sinal trafegado é a diferença das tensões dos dois condutores do par trançado; Taxa de transmissão máxima = 10 Mbps; Distância máxima = 1200 metros; EIA232 Tem características elétricas como níveis de tensão, taxa de sinalização, taxa de rotação dos sinais, nível máximo de tensão, comportamento de curto-circuito e carga máxima da capacitância; 10. O que é paridade? Para é um método de verificação de integridade da informação transmitida. 11. Explique as estruturas de comunicação assíncrona e síncrona. Estrutura de transmissão assíncrona: Envia sequencialmente os bits pelo meio físico com um padrão que tem inicio, dados, detecção de erros e termino.
Estrutura de transmissão síncrona: Envia dados por um cabo e um sinal de sincronismo por outro. 12. Qual a relação entre comprimento do cabo e taxa de transferência? A relação entre o comprimento do cabo é inversamente proporcional a taxa de transferência, ou seja, quanto maior o cabo menor é a taxa de transferência. 13. Explique a tecnologia USB. Tecnologia que tornou mais simples, fácil e rápida a conexão de diversos tipos de aparelhos (câmeras digitais, HDs externos, pendrives, mouses, teclados, MP3-players, impressoras, scanners, leitor de cartões, etc) ao computador, evitando assim o uso de um tipo específico de conector para cada dispositivo. Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB usa padrões definidos de conexão (ver mais no tópico sobre conectores), assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho; Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos; Alimentação elétrica: a maioria dos dispositivos que usam USB não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria conexão USB é capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, há até determinados dispositivos, como telefones celulares e MP3- players, que têm sua bateria recarregada via USB; A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia, como scanners e impressoras. Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode ser feito, por
exemplo, através de hubs, dispositivos que utilizam uma conexão USB para oferecer um número maior delas; Cabos USB contam com quatro fios internos: VBus - (VCC) = é o responsável pela alimentação elétrica(5 V ± 5% ); D+ e D- = utilizados na transmissão de dados; GND = Controle elétrico, servindo como "fio-terra". 14. Quais os Métodos de Acesso da Rede estudados? Quais as estruturas de comunicação? Polling: Estabelece ordem na comunicação de cada dispositivo sensor. Enumera CLP e sensores (Mestre / Escravos). Tempo determinado. Token: Comunicação entre estações Mensagem especial Tempo determinado Detecção de Colisão Acesso aleatório; Busca presença de sinal na rede; Todos os dispositivos testam a rede; CSMA CD(Colision Detect): Tem colisão, aborta; CSMA CA(Colision Avoid ): Tem colisão, método por prioridade Mestre/Escravo: Comunicação entre dispositivos periféricos; Autoridade de um dispositivo; Comunicação somente entre um mestre e um escravo. Multi-Mestre: Mais de um mestre; Compartilhamento da rede entre escravos; Escravos específicos. Peer-to-Peer: Não possui mestre e escravo; Controle da rede é compartilhado; Utiliza Token.
15. Quais os componentes de uma rede ASI? 16. Complete as tabelas a seguir? Explique. 17. Especifique uma fonte para rede ASI com as seguintes carcterísticas: Módulos AS-i: 40mA Cada módulo de entrada comporta 4E/3S Scanner mestre AS-i: 40mA 100 sensores indutivos: 40mA => 4A 20 sensores opticos: 90mA => 1,8A 120E / 90S => 30 módulos 4E/3S + Scanner mestre [31 (Módulos + Scanner)] x 40mA = 1,2A Itotal = 1,2 + 4 + 1,8 = 7A Cada módulo suporta no máximo 250mA A linha de transmissão suporta 7A
18. O que é o protocolo Hart? Explique. Padrão 4 a 20mA SP 50.1 ISA Mínimo de 4mA: Possibilidade de detevtar ausência de sinal; Este valor está acima dos níveis de ruído induzidos; Máximo de 20mA: Limita o máximo de energia elétrica instrumentção; Utiliza da em áreas classificadas, pois está abaixo da ignição de produtos explosivos Sinal Hart O sinal Hart é modulado em FSK (Frequency Shift Key) e é sobreposto ao sinal analógico de 4..20 ma. 19. Quais as vantagens desse protocolo? HART - Highway Addressable Remote Transducer Transmissão da variável; Parâmetros para o instrumento; Dados de configuração do dispositivo; Dados de calibração; e diagnóstico. 20. Esboce sua topologia. 21. O que são transmissores inteligentes? O transmissor inteligente é um conjunto formado basicamente por transdutor(es), condicionador, unidade de processamento e interface de comunicação digital. 22. Esboce um diagrama em blocos de transmissores inteligente para protocolo Hart.
Conjunto Sensor Transdutor SENSOR DE PRESSÃO SENSOR DE TEMPERATURA A/D A/D M I C R O P R O C E S S A D O R D/A Saída 4 a 20mA MEMÓRIA (EEPROM) Dados de caracterização do sensor MEMÓRIA Configuração do transmissor MODEM FSK Tons de Frequência utilizados pelo protocolo digital