REDES INDUSTRIAIS
SEMANA 12 – PROTOCOLOS
INDUSTRIAIS E PREDIAIS
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
1
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

05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
2
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
3
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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
4
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
5
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).
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
6
Histórico do Fieldbus


Também em 1992 a Honeywell, AllenBradley 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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
7
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)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
8
NÍVEIS DE COMUNICAÇÃO NA AUTOMAÇÃO
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
9
Níveis dos Protocolos Industriais
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
10
Níveis de Redes Industriais
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
11
Tipos de Equipamento em Cada Nível de
uma Rede Industrial
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
12
Operação Conjunta: SW Supervisório +
Fieldbus + Instrumentos
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
13
Níveis do Protocolo
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
14
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
15
Benefícios de Performance do Fieldbus

Vantagens de
customização e de
obtenção de
informações de mais
baixo nível, devido:




05/11/2015
Utilização de sistemas
abertos.
Instrumentação de ponta
no caso de redes novas.
Transmissão apenas de
forma digital.
Redundância na rede.
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
16
Principais Protocolos
Industriais e Prediais
Disponíveis no Mercado
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
17
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
18
www.hartcomm.org
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
19
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
20
Comunicação Digital + Sinal Analógico
Simultâneo
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
21
Instrumento Inteligente HART
HART
CHIP
HART
SENSOR
A
D
uP
D
4 ~ 20 mA
A
Híbrido
(Analógico+ Digital)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
22
O HART sobrepõe o sinal de comunicação digital ao
sinal de corrente 4 a 20 mA
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
23
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
24
•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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
25
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 conectandoos ao canal.
A camada de aplicação define os comandos,
respostas, os dados digitais e o estado das
informações apoiadas pelo protocolo.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
26
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.

05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
27
Arquitetura convencional ponto a ponto
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
28
Modo Multidrop HART






Os dispositivos trocam seus dados e valores medidos
digitalmente, somente via protocolo HART (frequencia).
A corrente serve apenas para alimentar os dispositivos a 2 fios
a 4 mA.
Até 15 dispositivos podem ser conectados em paralelo através
de um par de fios.
O comprimento do cabo depende de características do
produto/cabo individualmente.
O mestre distingue o dispositivo de campo através de seu
endereço que varia de 1 a 15.
Válvulas de controle não podem ser utilizadas no modo
multidrop pois os sinais de controle para válvulas são
transmitidos no padrão 4 a 20 mA.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
29
Modo Multidrop - HART
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
30
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)
05/11/2015





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.
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
31
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)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
32
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
33
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
34
MODBUS
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
35
Topologia a 2 fios
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
36
Exemplo de Rede ModBus
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
37
Protocolo Mestre-Escravo
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
38
Comunicação em uma rede MODBUS
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
39
Modelo de Aquisição/Resposta usado no
MODBUS
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
40
Modelo de Aquisição/Resposta usado
no MODBUS
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
41
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
42
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
43
Formato do Quadro usado no MODBUS-RTU
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
44
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
45
Modos de Mensagem
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
46
Formato do Frame usado no MODBUS/TCP
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
47
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
48
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
49
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.
05/11/2015




Velocidade, se eu tenho
necessidade de
velocidade maior.
Existência de várias
versões.
Distância pequena
(alcanço) sem
repetidor.
Conectar no máximo 32
equipamentos (RS 485)
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
50
Tipos de
Controles
Controle Lógico Controle de Processo
Protocolos Digitais de Comunicação
• 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
Equipamentos Simples
05/11/2015
Equipamentos Complexos
Tipos de Equipamentos
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
51
Tipos de
Controles
Controle Lógico Controle de Processo
Protocolos Digitais de Comunicação
• Devicebus
– Alta Velocidade, Comunicação a nível de Byte,
Equipamentos Discretos Complexos
– Pode suportar variáveis analógicas e comunicação peerto-peer
DEVICEBUS
SENSORBUS
Equipamentos Simples
05/11/2015
Equipamentos Complexos
Tipos
de Equipamentos
REDES
INDUSTRIAIS
- RCBETINI
52
Protocolos Digitais de Comunicação
Tipos de
Controles
Controle Lógico Controle de Processo
• Fieldbus
–
–
–
Digital replacement of 4-20 mA signals
Power and signal on 2-wires
Supports Intrinsic Safety
FIELDBUS
DEVICEBUS
SENSORBUS
Equipamentos Simples
05/11/2015
Equipamentos Complexos
Tipos
de Equipamentos
REDES
INDUSTRIAIS
- RCBETINI
53
Tipos de
Controles
Controle Lógico Controle de Processo
Protocolos Digitais de Comunicação
FIELDBUS
- Foundation
Fieldbus
DEVICEBUS
- Profibus PA
SENSORBUS
- CAN
- DeviceNet
- LonWorks
- Profibus DP
- Interbus
- ASI
- LonWorks
- Seriplex
Equipamentos Simples
05/11/2015
Equipamentos Complexos
REDES
INDUSTRIAIS
- RCBETINI
Tipos
de Equipamentos
54
Controle de
Processo &
Diagnosticos
Variáveis de
Processo
Mapa de aplicações
típicas
Diagnosticos e Controle
Contínuo & Batch
Contínuo & Batch
Packaging,
CCM
Controle
Lógico
Discretos
Manufatura,
Packaging
Complex Devices
Simple Devices
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
55
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
56
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
57
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).
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
58
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
59
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.

05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
60
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
61
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
62
Sensors
Analyzer
Gas chro.
Single loop
controller
PROFIBUS –
PA
FOUNDATION
Fieldbus
Remote I/O
Barcode
Inverter
Flow meter
Thermometer
Pressure gage
CAN
(Device Net)
Micro-inverter
Control valve
PROFIBUS
– DP
Encoder
Motor starter
Contactor
Solenoid
Photo switch
Proximity switch
Limit switch
ASI
bit
byte
data
Protocolo ASi
www.as-interface.com
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
64
Equipamentos Industriais ASi
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
65
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.

05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
66
Cenários Tecnológicos
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
67



























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
05/11/2015
 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
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
68
Análise na escolha da rede Industrial
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
69
a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
70
Interligação da rede AS-i com outras redes
digitais.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
71
REDE AS-INTERFACE
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
72
Viabilidade econômica do sistema AS-i.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
73
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
74
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
75
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
76
UMA ÚNICA REDE AS-I PODE CONECTAR ATÉ 62 ESCRAVOS!
Com 248 entradas e 248 saídas!
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
77
ÁRVORE
ESTRELA
Master
Master
Master
Master
LINHA COM
RAMIFICAÇÕES
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
LINHA
78
O master chama os escravos com endereço A e depois B
Controle
Tempo de ciclo: 20 ms (dependendo da
configuração)
Master
Solicitação do Master
Escravos A
Escravos B
Escravo
1A
Escravo
2A
Escravo
3A
Escravo
1A
Escravo
2A
Escravo
3A
Escravo
1B
Escravo
1B
Escravo
2B
Escravo
2B
Escravo
3B
Escravo
3B
Resposta do Escravo
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
79
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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
80
Gateways com interface para:
• Profibus
• Modbus/ TCP
• Modbus RTU
• CANOpen
• DeviceNet
• Ethernet/ IP
• Profinet
Master com interface Serial RS-232/ RS-485
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
81
Arquitetura – Rede AS-i com
Gateway AS-i/ Profibus DP
PLC - Profibus
Gateway AS-i/Profibus
Rede AS-i
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
82
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.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
83
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)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
84
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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
85
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)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
86
Módulos de I/O
• Montagem sem ferramentas
• Conexão M12 de metal
• Classe de Proteção IP67
• Fixação em trilho DIN ou direto no campo
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
87
Trilho DIN - Em chapa de aço com 1,0 mm de espessura,
bicromatizado, auxilia na fixação de componentes elétricos.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
88
Travamento rápido SPEEDCON M12
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
89
IP67 – protejido contra poeira e efeitos de
imersão temporária em água.


05/11/2015
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.
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
90
Rede AS-i - Transportadora de Latinhas
(sensores)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
91
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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
92
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)
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
93
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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
94
Sensor ou atuador com AS-i embutido.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
95
Módulo 2E/2S para sensores/atuadores
convencionais.
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
96
Sensores Indutivos para Monitoramento de válvulas ON/OFF
Sensor Indutivo Duplo
 Trabalha em conjunto com ativador acoplado ao eixo da válvula
 Indicação visual de aberto/ fechado através dos leds dos sensores
Fixação 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
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
97
Repetidores/Terminadores


Repetidores
 Extensão de rede até 100 metros
 Máximo de 2 repetidores em série em um único segmento.
 Devem trabalhar em conjunto com uma fonte AS-i
Terminadores
 Otimização e balanceamento do sinal na rede AS-i
 Permite a extensão da rede até 200 metros
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
98
Rede com Repetidores
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
99
Rede com Terminador
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
100
Combinação Repetidores/Terminadores
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
101
Cabos AS-i
Cabo Chato - Conexão tipo Vampiro
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
102
Vista do corte frontal do cabo AS-i
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
103
Cabo AS-i – Imagens Ampliadas
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
104
Cabo AS-i
Conexão com cabo redondo:
 Cabo simples com dois condutores de Ø1,5mm²
sem necessidade de shield
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
105
Cabos circulares sem blindagem
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
106
Cabos padrões do barramento AS-i
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
107
a) Acoplamento do módulo ao barramento; b)
Pinos de perfuração
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
108
Programador Manual
• Permite mudança de endereços dos escravos AS-I
• Verificação de entradas e acionamento de saídas dos escravos para teste
• Mudança e visualização de Parâmetros
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
109
Acessórios
 Derivadores
 Conectores M12
 Conectores com cabo
 Bases com “vampiro”
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
110
Exemplos de Aplicações
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
111
Exemplos de Aplicações
05/11/2015
REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
112
Download

RI-S12-1 - pessoal.utfpr.edu.br