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11/04/23 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 111/04/23 111/04/23 1
REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS
SEMANA 12 – PROTOCOLOS SEMANA 12 – PROTOCOLOS INDUSTRIAIS E PREDIAISINDUSTRIAIS E PREDIAIS
11/04/23 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
PROTOCOLOS INDUSTRIAIS
LAN em ambientes administrativos: redes corporativas
LAN em ambientes industriais: barramentos de campo ou Fieldbus
Os tipos de redes dependem dos protocolos utilizados.
LAN, MAN, WAN
11/04/23 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Redes Industriais – Barramento de Campo - Fieldbus
Surgiram da necessidade de interligar equipamentos usados nos sistemas de automação. Compartilha recursos e base de dados que
passaram a ser únicas É usual saber a necessidade da taxa de
taxa de transmissão de bits e dispositivos utilizados para depois especificar o protocolo utilizado.
11/04/23 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Redes Industriais
Requerem Modularidade Confiabilidade Interoperabilidade: capacidade dos sistemas
abertos trocarem informações entre eles, mesmo quando fornecidos por fabricantes diferentes.
Interconectividade: maneira como os computadores de fabricantes diferentes podem se conectar.
Portabilidade: capacidade de um software rodar em plataformas diferentes.
Grande desempenho
11/04/23 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Idealização do Fieldbus Rede multiponto digital para conectar
dispositivos de campo e controle a longa distância por apenas um barramento (dois fios), economizando cabeamento.
Em alguns casos permite fazer o controle no local da aquisição, e atuação dos processos, ou seja, no próprio sensor e atuador, minimizando os problemas de comunicação e falhas de equipamentos.
11/04/23 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Histórico do Fieldbus Fabricantes, na maioria americanos passaram a usar o
MODBUS da MODICON como padrão. Na Europa, o PROFIBUS da SIEMENS é adotado
como padrão. O MODBUS e o PROFIBUS tornam-se abertos por
acordos entre os fabricantes europeus. Na década de 1980 a ISA reuniu uma comissão e
criou o SP50 onde o interesse é criar um padrão único mundial. Barrado pelo interesse dos diversos fabricantes.
Em 1992, Fisher-Rosemount, YOKOGAWA e Siemens, 3 dos maiores fabricantes de CLP e com protocolos compatíveis do mercado criam o ISP (Interoperable Systems Project).
11/04/23 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Histórico do Fieldbus
Também em 1992 a Honeywell, Allen-Bradley e outros (facção da SP50) criam o Worldfip com o mesmo objetivo do ISP.
Em 1993 o ISP e o Worldfip foram unificados para criar o Foundation Fieldbus (FF), um padrão que até hoje, apesar das inúmeras aplicações e dos vários fabricantes, está por ser totalmente definido e testado.
11/04/23 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Fieldbus – 3 Categorias Nível mais Baixo: redes de dispositivos simples tais
como sensores/atuadores em nível de bit (do tipo E/S). Ex.: AS-i, SERIPLEX, INTERBUS-S, PROFIBUS-PA, HART.
Nível Médio: redes de controladores (comunicação serial entre dispositivos – CLP) de campo. Ex.: CAN, Lonworks, DeviceNET, PROFIBUS-DP.
Alto Nível: redes de controladores (mestres) para controles e instrumentação mais sofisticada (inteligentes). Ex.: SP50-H2, Ethernet Industrial, PROFIBUS-FMS.
Obs.: Existem integração entre protocolos como com PROFIBUS (PA, DP, FMS) e a integração Ethernet com PROFIBUS (Profinet)
11/04/23 9REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
NÍVEIS DE COMUNICAÇÃO NA AUTOMAÇÃO
11/04/23 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Níveis dos Protocolos Industriais
11/04/23 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Níveis de Redes Industriais
11/04/23 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Tipos de Equipamento em Cada Nível de uma Rede Industrial
11/04/23 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Operação Conjunta: SW Supervisório +
Fieldbus + Instrumentos
11/04/23 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Níveis do Protocolo
11/04/23 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Benefícios Econômicos do Fieldbus
•Fieldbus permite baixo custo de implantação e manutenção e fácil expansão da rede.
• Fácil implementação de um sistema Fieldbus em um sistema de automação já implantado sendo necessário apenas placas de interface e conversores AD/DA.
11/04/23 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Benefícios de Performance do Fieldbus
Vantagens de customização e de obtenção de informações de mais baixo nível, devido: Utilização de sistemas
abertos. Instrumentação de ponta
no caso de redes novas. Transmissão apenas de
forma digital. Redundância na rede.
11/04/23 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Principais Protocolos Industriais e Prediais
Disponíveis no Mercado
11/04/23 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo HART
HART - Highway Addressable Remote Transducer Protocol
Lançado pela Rosemount em 1980 Logo depois, em 1993, foi formada a Hart
Coomunication Foundation , pois o protocolo foi tornado aberto.
Hoje mais de 2/3 dos instrumentos inteligentes de comunicação de dados usam o protocolo HART.
Usa dois modos de comunicação: comunicação digital e o tradicional 4-20 mA analógicos usados por equipamentos de instrumentação tradicional.
11/04/23 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
www.hartcomm.org
11/04/23 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comunicação Analógica + Digital
• Há vários anos, a comunicação de campo padrão usada pelos equipamentos de controle de processos tem sido o sinal analógico de corrente, o miliampére (mA). •Na maioria das aplicações, esse sinal de corrente varia dentro da faixa de 4-20mA proporcionalmente à variável de processo representada. •Virtualmente todos os sistemas de controle de processos de plantas usam esse padrão internacional para transmitir a informação da variável de processo.
11/04/23 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comunicação Digital + Sinal Analógico Simultâneo
11/04/23 22REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
uPA
DD
ASENSOR 4 ~ 20 mA
Híbrido(Analógico+ Digital)
CHIP HART
Instrumento Inteligente HART
HART
11/04/23 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
O HART sobrepõe o sinal de comunicação digital ao
sinal de corrente 4 a 20 mA
11/04/23 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
•O Protocolo HART® possibilita a comunicação digital bidirecional em instrumentos de campo inteligentes sem interferir no sinal analógico de 4-20mA. •Tanto o sinal analógico 4-20mA como o sinal digital de comunicação HART®, podem ser transmitidos simultaneamente na mesma fiação. •A variável primária e a informação do sinal de controle podem ser transmitidos pelo 4- 20mA, se desejado, enquanto que as medições adicionais, parâmetros de processo, configuração do instrumento, calibração e as informações de diagnóstico são disponibilizadas na mesma fiação e ao mesmo tempo.• Ao contrário das demais tecnologias de comunicação digitais “abertas” para instrumentação de processos, o HART® é compatível com os sistemas existentes.
11/04/23 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo HART Foi desenvolvido para configuração remota e
diagnóstico. Para que eu pudesse via um computador trabalhar no loop e configurar/parametrizar um instrumento.
O protocolo é Mestre-Escravo em 98% das aplicações. O direito de acesso ao meio consiste de um token que passa entre os dispositivos conectando-os ao canal.
A camada de aplicação define os comandos, respostas, os dados digitais e o estado das informações apoiadas pelo protocolo.
11/04/23 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo HART
Topologia ponto-a-ponto: simultâneo analógico e digital e ponto-a-ponto somente digital.
Cadeia Multidrop – somente digital O SDCD é ligado com 1 par de fios
para cada instrumento no ponto a ponto.
11/04/23 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura convencional ponto a ponto
11/04/23 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modo Multidrop HARTModo Multidrop HART Os dispositivos trocam seus dados e valores medidos Os dispositivos trocam seus dados e valores medidos
digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia).digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia). A corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fios A corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fios
a 4 mA.a 4 mA. Até 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo através Até 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo através
de um par de fios.de um par de fios. O comprimento do cabo depende de características do O comprimento do cabo depende de características do
produto/cabo individualmente.produto/cabo individualmente. O mestre distingue o dispositivo de campo através de seu O mestre distingue o dispositivo de campo através de seu
endereço que varia de 1 a 15.endereço que varia de 1 a 15. Válvulas de controle não podem ser utilizadas no modo Válvulas de controle não podem ser utilizadas no modo
multidrop pois os sinais de controle para válvulas são multidrop pois os sinais de controle para válvulas são transmitidos no padrão 4 a 20 mA.transmitidos no padrão 4 a 20 mA.
11/04/23 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modo Multidrop - HARTModo Multidrop - HART
11/04/23 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Pontos Fortes e Fracos do HART
Posso perder o HART (frequência) e o meu sistema de controle continua a funcionar (4-20mA)
Distância no ponto a ponto – dependendo somente da Lei de Ohm. Saio com 24 V e o meu instrumento funciona com 18 V (queda de até 6 V).
Custo do instrumento mais barato que o fieldbus. Dependendo do port do projeto.
Posso escolher: pto a pto ou rede. Simples é pto-a-pto (4 a 20 mA) para
projeto e manutenção. Com 4 a 20 eu continuo operando e com
HART mantenho a configuração/diagnose.
Exige pessoal com menor capacitação (multiteste)
Velocidade: para monitoração de controle.
Custo: infra-estrutura para 1 cabo para cada instrumento. Ex.: 30.000 instrumentos exigem 30.000 pares. No FieldBus seriam 3000 pares.
Em geral não é usado com rede. Velocidade baixa e custo alto.
Para sair de projetos HART e ir para protocolos Digitais a equipe deve encarar desafios.
HART é mais voltado para plantas de processo e pessoas mais conservadoras.
11/04/23 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
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 sómente o escravo endereçado responde ao mestre.
É possível haver 1 mestre e 247 escravos (endereços de 1 a 247)
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MODBUS
Em 1990 a Schneider lançou a versão ModBus/TCP que usa a Ethernet.
Organização : http://modbus-ida.org/ Alimentação de 5 Volts DC As estações podem ser endereçadas por software ou
por chaves Distância máxima 400 m ( com FO até 3.300 m ) 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.
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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. Endereça Mestre e Escravo por chave ou software. Distância máxima do Mestre até o último escravo de
400 m (sem repetidor), com FO até 3300 m.
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MODBUS
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Topologia a 2 fios
11/04/23 37REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Exemplo de Rede ModBus
11/04/23 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo Mestre-Escravo
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Comunicação em uma rede MODBUS
11/04/23 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS
11/04/23 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo de Aquisição/Resposta usado no MODBUS
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11/04/23 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modos de Mensagem
O formato dos quadros de comunicação entre Mestre e Escravos pode ser feito nos modos: MODBUS ASCII (American Standard Code for
Information Interchange) -transmite dados codificados em caracteres ASCII de 7 bits. Mensagens legíveis porém consome mais recursos de rede.
MODBUS RTU (Remote Terminal Unit) – Os dados são transmitidos em formato binário de 8 bits. Cada byte contém 2 caracteres hexadecimais de 4 bits cada.
11/04/23 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Formato do Quadro usado no MODBUS-RTU
11/04/23 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modos de Mensagem O modo RTU é chamado de ModBus-B ou ModBus Binário e é
o modo preferencial. O ModBus Plus e o ModBus/TCP são outras variações do
protocolo MODBUS. MODBUS/TCP (sobre Ethernet) – Dados encapsulados no
formato binário em quadros para a utilização do meio físico Ethernet. O mecanismo MAC é o CSMA/CD e as estações utilizam o modelo Cliente-Servidor. Permite muito mais endereços de RS-485 O uso de múltiplos Mestres Velocidade de Transmissão na ordem de Gbps.
MODBUS Plus – versão ainda mantida sob o domínio da Schneider Electric e só pode ser implantada sob licença deste fabricante. Possui vários recursos adicionais.
11/04/23 46REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 46REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modos de Mensagem
11/04/23 47REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 47REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Formato do Frame usado no MODBUS/TCP
11/04/23 48REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 48REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 49REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 49REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 50REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI11/04/23 50REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
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: Pequena troca de dados.
Velocidade, se eu tenho necessidade de velocidade maior.
Existência de várias versões.
Distância pequena (alcanço) sem repetidor.
Conectar no máximo 32 equipamentos (RS 485)
11/04/23 51REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação
Tipos deControles
Con
trol
e L
ógic
oC
ontr
ole
de
Pro
cess
o
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Tipos de Equipamentos
• Sensorbus– Baixo Custo, Alta Velocidade, Comunicação a
nível de Bit (push buttons, limit switches, etc.)
– Instrumentos Multiplexados em um único nó
– Pequeno em tamanho (distância)
SENSORBUS
11/04/23 52REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação
DEVICEBUS
SENSORBUS
Tipos deControles
Con
trol
e L
ógic
oC
ontr
ole
de
Pro
cess
o
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Tipos de Equipamentos
• Devicebus– Alta Velocidade, Comunicação a nível de Byte,
Equipamentos Discretos Complexos
– Pode suportar variáveis analógicas e comunicação peer-to-peer
11/04/23 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação• Fieldbus
– Digital replacement of 4-20 mA signals– Power and signal on 2-wires– Supports Intrinsic Safety
Tipos deControles
Con
trol
e L
ógic
oC
ontr
ole
de
Pro
cess
o
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Tipos de Equipamentos
FIELDBUS
DEVICEBUS
SENSORBUS
11/04/23 54REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolos Digitais de ComunicaçãoProtocolos Digitais de Comunicação
FIELDBUS
DEVICEBUS
SENSORBUS
- Foundation Fieldbus
- Profibus PATipos deControles
Con
trol
e L
ógic
oC
ontr
ole
de
Pro
cess
o
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Tipos de Equipamentos
- CAN- DeviceNet- LonWorks- Profibus DP- Interbus
- ASI- LonWorks- Seriplex
11/04/23 55REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Controle de Processo & Diagnosticos
Controle Lógico
Contínuo & Batch
Packaging,CCM
DiscretosManufatura,Packaging
Variáveis de Processo
Diagnosticos e ControleContínuo & Batch
Simple Devices
Complex Devices
Mapa de aplicações típicas
11/04/23 56REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 57REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Plantas de Processo - Considerações
Plantas de Processo usam controle de pressão, vazão, temperatura, botoeiras, válvulas, sensores.
Equipamentos simples: botoeiras e válvulas. Complexidade Média: CPM inteligente que
mede e monitora o desempenho de seus indicadores. Ex.: Cálculo do vlume
Equipamento mais complexo: instrumento de controle de processo e instrumentação.
11/04/23 58REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Tipos de Medição Um instrumento é um dispositivo utilizado para medir, indicar, transmitir
ou controlar grandezas de sistemas físicos. Conjunto de variáveis medidas: pressão, temperatura, nível, densidade,
viscosidade, pH, corrente elétrica, tensão elétrica, indutância, capacitância, frequência, vazão, volume, etc.
Sinais de Saída do instrumento que mediu do tipo analógicos: Tensão: 1-5 V 0-5 V 0-10 V Corrente: 0-20mA 4-20mA 8-40mA Pneumáticos: 3-15 PSI 20-100 kPa 6-30 PSI
Sinais Digitais: transmitidos por protocolos do tipo MODBUS, Profibus Protocolo HART Protocolo SMART Fieldbus
Controle de Processos Elétrica, Mecânica, Computação: Mecatrônica
Controle de Processos Sistema de controle (definição): Interconexão de componentes formando uma configuração que fornece
um desempenho desejado. U(s) Entrada de referência (set-point); Y(s) Saída do sistema; G(s) - Planta.
Sistema de controle em malha fechada: O sinal de saída é realimentado na entrada e o controlador processa o erro E(s) e atua no sinal de entrada da planta U(s).
11/04/23 59REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Categorias de Protocolos Primeira Categoria, Categoria de Bus (Sensorbus) –
protocolos de baixo custo, alta velocidade, comunicação a nível de bit. Ex.: porta aberta=0, porta fechada=1.
Segunda Categoria (Device Bus) – válvulas, botoeiras até COM inteligentes. Comunicação a nível de byte. Consigo ter noção de que a comunicação digital está correta. Usa detecção de erro. Consigo informar algumas variáveis analógicas. Trabalha com vários bytes.
Terceira Categoria (Fieldbus) – hoje em dia qualquer protocolo digital é chamado fieldbus. Protocolos voltados para equipamentos mais complexos. Trabalha a nível de dados.
11/04/23 60REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Categorias de Protocolos
No Brasil, a maioria das aplicações estão na: 1ª Categoria – ASi (bit) 2ª Categoria – CAN (byte), Interbus (Porto
de Paranaguá). O CAN pode ser usado no carro para ler os sensores (ASTRA, FIAT)
3ª Categoria: Fieldbus Foundation, Profibus PA. Monitora e controla variáveis analógicas.
11/04/23 61REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Padronização de Protocolos
Protocolos abertos (não são proprietários) – Existe uma fundação que coordena e tem vários fabricantes. Pode ser escrito via normas. De país: ABNT, DIN, ISA, etc. Ex.: ASi, DeviceNet, Profibus
PA não são protocolos mundiais. Mundial: IEC (Comissão de Eletrotécnica Internacional –
sede em Bruxelas. EX.: IEC 61158, norma mundial de protocolo, engloba FF, Profibus, ControlNet (antigo), Profibus-DP, P-Net (?), Interbus-S, SwiltNet (?), WorldFIP (França).
Obs – Profibus DP e DeviceNet são praticamente iguais. Só que Profibus DP é mundial e DeviceNet não é.
11/04/23 62REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
FOUNDATION Fieldbus
PROFIBUS – PA
PROFIBUS – DP
CAN (Device Net)
ASI
Single loop controller
Inverter
Micro-inverterControl valve
Motor starterContactorSolenoid
AnalyzerGas chro.
Remote I/OBarcode
Flow meterThermometer
Pressure gage
Encoder
Photo switchProximity switch
Limit switch
Sensors
bit byte data
11/04/23 64REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
www.as-interface.com
Protocolo ASi
11/04/23 65REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Equipamentos Industriais ASi
11/04/23 66REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
O que é AS-interface?
É um simples sistema de rede desenvolvido para a monitoração e controle de sinais digitais e analógicos no nível de campo.
Trabalha com apenas um par de fios, onde são transmitidos os dados e a alimentação para os equipamentos.
11/04/23 67REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cenários Tecnológicos
11/04/23 68REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
ABB AIRTEC Allen-Bradley American Microsystems Andras Steuerungssysteme Asco Joucomatic AUCOTEC Austria Mikro Systeme Baco Balluf Baumer Bihl + Wiedemann Brad Harrison /H.F. Vogel Bürkert Carinthian Tech Research Crouzet Datalogic Dr.-Ing. Hans Jürgen Melhardt Egemin NV Elasta Elektro-Apparatebau Olten Endress + Hauser ENTRELEC-SCHIELE Fachhochschule Solothurn Fachhochschule Vorarlberg Festo Franz Binder
Friedrich Lütze Fuji Electric GE Fanuc . Gebauer & Griller GEMÜ Gossen-Metrawatt Hans Bernstein Harting Hilscher Hörbiger-Origa Idec Izumi Corp. ifm electronic IMI Norgren Limited IMI Norgren-Herion Fluidtronic Institut für Informationstechnik im J. Auer K. A. Schmersal Karl Lumberg Kuhnke Lachmann & Rink Leuze electronic Mitsubishi Electric MLS Lanny Moeller Murrelektronik Omron Electronics Ositech PTY Ltd.
Pepperl + Fuchs Phoenix Contact Pilz Power Controls Iberica S.L. Puls Pulsotronic R. Stahl Schaltgeräte RECHNER Hirschmann Robert Bosch Schneider Electric Sense Electronica Ltda SEW-EURODRIVE Sick Siemens Sirena S.p.A. SMC Pneumatik Steinbeis Toyoda Machine Works Ltd. Trox Technik Turck VCOM VEGA Visolux-Elektronik Weidmüller WERMA Signaltechnik Wiechers & Partner
11/04/23 69REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Análise na escolha da rede Industrial
11/04/23 70REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i.
11/04/23 71REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Interligação da rede AS-i com outras redes digitais.
11/04/23 72REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
REDE AS-INTERFACE
11/04/23 73REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Viabilidade econômica do sistema AS-i.
11/04/23 74REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Princípio de Operação
• A rede AS-i possui um mestre (gateway/ master) que é responsável pela monitoração de todos os escravos.
• Cada escravo possui um endereço, desta forma, se algum dos escravos entrar em falha, seu endereço será automaticamente indicado pelo mestre.
11/04/23 75REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 76REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11/04/23 77REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
UMA ÚNICA REDE AS-I PODE CONECTAR ATÉ 62 ESCRAVOS! Com 248 entradas e 248 saídas!
11/04/23 78REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Master
ÁRVORE MasterESTRELA
Master
LINHA COM RAMIFICAÇÕES
Master
LINHA
11/04/23 79REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Solicitação do Master
Master
Controle
Escravo 1A
Escravo 2A
Escravo 1B
Escravo 2B
Escravo 2B
Escravo 1B
Escravo 2A
Escravo 1A
Escravo 3B
Escravo 3B
Resposta do Escravo
Tempo de ciclo: 20 ms (dependendo da configuração)
Escravo 3A
Escravo 3A
Escravos BEscravos A
O master chama os escravos com endereço A e depois B
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Componentes da rede AS-i
• Masters/ Gateways• Os Masters e Gateways são os “mestres” da rede
AS-I.• Eles são os responsáveis pelo controle e
monitoração de toda a rede AS-I MASTER – É capaz de fazer todo o controle da
rede AS-I, funcionando como um “Mini-PLC” GATEWAY – Monitora a rede AS-I e faz a interface
com um protocolo de comunicação superior
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Gateways com interface para:
• Profibus• Modbus/ TCP • Modbus RTU• CANOpen• DeviceNet• Ethernet/ IP • Profinet
Master com interface Serial RS-232/ RS-485
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Arquitetura – Rede AS-i com Gateway AS-i/ Profibus DP
PLC - Profibus
Gateway AS-i/Profibus
Rede AS-i
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Componentes da rede AS-i
• Fonte AS-i• As fontes AS-i são
responsáveis pela alimentação da rede AS-i, dentre outras funções. Através do seu circuito e método de construção, ela permite que a rede trabalhe com alimentação e troca de dados no mesmo par de fios.
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Fontes de Tensão ASI
• Correntes de até 8A• Entrada em 24VDC ou 115/230VAC• Modelos com grau de proteção IP65
(poeira e jato de água)
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Componentes da rede AS-i Módulo I/O – são necessários para que sensores e atuadores
comuns, que não possuem o chip AS-i integrado, possam ser utilizados na rede AS-i.
Módulos para montagem em campo (IP67) e em painel (IP20)
Entradas Digitais para contato seco, sensores PNP, NPN, NAMUR, 2 fios DC.
Entradas e saídas analógicas (4… 20mA, 0… 20mA e 0… 10V)
Saídas digitais à relé e transistor Detecção de falhas na saída
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A alimentação das entradas dos módulos pode ser feita através da própria alimentação fornecida pela rede AS-I (Cabo Amarelo) ou através de uma alimentação auxiliar convencional de 24Vdc (Cabo Preto)
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Módulos de I/O
• Montagem sem ferramentas• Conexão M12 de metal • Classe de Proteção IP67• Fixação em trilho DIN ou direto no campo
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Trilho DIN - Em chapa de aço com 1,0 mm de espessura,
bicromatizado, auxilia na fixação de componentes elétricos.
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Travamento rápido SPEEDCON M12
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IP67 – protejido contra poeira e efeitos de imersão temporária em água.
Conectores circulares com grau de proteção IP67, padrão M8 com 3 e 4 pólos e M12 com 3, 4 ou 5 pólos, para sensores e atuadores, com contato a ouro (0.25 µm), conexao à mola e à parafuso, reto ou angular, todo plástico, shieldado ou com rosca metálica.
Podendo ser fornecido já injetado com o cabo em poliuretano nos seguintes padrões: M8 com 3 e 4 pólos e M12 com 3, 4, 5 e 8 pólos.
Rede AS-i - Transportadora de Latinhas Rede AS-i - Transportadora de Latinhas (sensores)(sensores)
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Módulos de I/O
• Grau de proteção IP68/ IP69K• Ideal para aplicações onde existam processos de limpeza• Indicação visual de falhas nas saídas• Instalação em qualquer posição, devido ao seu formato arredondado
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Módulos de I/O
• Módulo compacto para aplicações descentralizadas • 1 entrada e 1 saída por módulo• Montagem em espaços reduzidos• Grau de proteção IP68/ IP69K (poeira e imersão contínua em água)
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Sensores Inteligentes AS-i
• Utilização direto na rede AS-I, pois possuem chip AS-I integrado• Não necessitam de Módulos I/O• São vistos como um nó da rede
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Sensor ou atuador com AS-i embutido.
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Módulo 2E/2S para sensores/atuadores convencionais.
Sensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFFSensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFF
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Sensor Indutivo Duplo Trabalha em conjunto com ativador acoplado ao eixo da válvula Indicação visual de aberto/ fechado através dos leds dos sensoresFixação no padrão universal NAMUR (30x80mm ou 30x130mm)Saída para solenóides de baixa potência (máx. 26,4V/ 2,5W) Alimentação do sensor e da solenóide através da rede AS-i
Repetidores/TerminadoresRepetidores/Terminadores
RepetidoresRepetidores Extensão de rede até 100 metrosExtensão de rede até 100 metros Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento.Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento. Devem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-iDevem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-i
TerminadoresTerminadores Otimização e balanceamento do sinal na rede AS-iOtimização e balanceamento do sinal na rede AS-i Permite a extensão da rede até 200 metrosPermite a extensão da rede até 200 metros
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Rede com RepetidoresRede com Repetidores
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Rede com TerminadorRede com Terminador
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Combinação Repetidores/TerminadoresCombinação Repetidores/Terminadores
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Cabos AS-iCabos AS-i
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Cabo Chato - Conexão tipo Vampiro
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Vista do corte frontal do cabo AS-i
Cabo AS-i – Imagens AmpliadasCabo AS-i – Imagens Ampliadas
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Cabo AS-iCabo AS-i
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Conexão com cabo redondo:
Cabo simples com dois condutores de Ø1,5mm² sem necessidade de shield
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Cabos circulares sem blindagem
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Cabos padrões do barramento AS-i
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a) Acoplamento do módulo ao barramento; b) Pinos de perfuração
Programador ManualProgramador Manual
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• Permite mudança de endereços dos escravos AS-I
• Verificação de entradas e acionamento de saídas dos escravos para teste
• Mudança e visualização de Parâmetros
AcessóriosAcessórios
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DerivadoresDerivadores
Conectores M12Conectores M12
Conectores com caboConectores com cabo
Bases com “vampiro”Bases com “vampiro”
Exemplos de AplicaçõesExemplos de Aplicações
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Exemplos de AplicaçõesExemplos de Aplicações
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