INDUSTRIAL
NETs
Prof. Arnaldo
I. I. C. A. & I. T.
Tech. Consultant
Redes Industriais - Bibliografia Básica
► ALDABÓ, Ricardo. Sistemas de Redes para Controle e
Automação. Book Express, 2000.
► ALEXANDRIA, Auzuir Ripardo de. Redes Industriais:
Aplicações em Sistemas Digitais de Controle Distribuído,
Protocolos Industriais, Aplicações SCADA. Editora Ensino
Profissional, 2009.
► HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas Modernos
de Comunicação Wireless. Bookman Press, 2008.
► LUGLI, Alexandre Baratella; SANTOS, Max Mauro Dias.
Redes Industriais para Automação Industrial: AS-I,
PROFIBUS e PROFINET. Editora Érica. 2010.
► LUGLI, Alexandre Baratella; SANTOS, Max Mauro Dias.
Sistemas Fieldbus para Automação Industrial –
DeviceNet, CANopen, SDS e Ethernet. Editora Érica. 2009.
► TANEMBAUN, Andrew S.; J. WETHERALL, David;
Redes de Computadores – 5a. Ed. Pearson Educ. – 2011
Industrial
NETs
Industrial
Nets
Considerações
Básicas
O Atual Contexto Industrial pode ser Caracterizado :
► Alta Competição & Complexidade Técnicas
► Vários Tipos de Linhas Produtivas, Maquinários,
Equipamentos, Dispositivos &/ou Ferramentais
► Avançadas Técnicas de Instrumentação & Controle
► Inovadoras Tecnologias de Redes Industriais
► Novos & Variados Tipos de Postos de Trabalho
► Menores No.s de Pessoas Envolvidas na Produção
► Grande No. de Matérias-Primas Diferenciadas
► Menor Quantidade de Empresas Fornecedoras
► Muito Mais Exigências por parte dos Clientes
► Maiores Custos Produtivos & de Comercialização
► Aumento Níveis de Interesses dos Investidores
Fazendo com que as Empresas Adotassem Técnicas
Automatizadas para Planejamento, Monitoramento,
Supervisão & Gestão de suas Atividades Operacionais
Soluções Técnicas de Redes Industriais
São Devida & Fisicamente Formatadas
pelas Infra-Estruturas Operacionais de
Comunicação, Analógicas &/ou Digitais,
Estabelecendo Trajetos Físicos Op. que
Suportam as Sessões de Transcepção de
Sinais E.E. & Dados Entre Vários Tipos de
Tecnologias de Instrumentação, Controle
& Automação, de Variados Fabricantes,
Dentro dos Inúmeros Contextos Op. dos
Ambientes Produtivos Industriais
Topologias Hierárquicas Distribuídas de Redes
Formadas Infra-Estruturas Físicas, Lógicas & Op.
Padronizadas, são Implantadas, a Níveis Locais
&/ou Remotos, para Fornecerem Variados Tipos
de Soluções para Interfaceamento & Conexão Op.
Entre Diversificadas Gerações Tecnológicas de
Equipamentos, Dispositivos, Mídias & Acessórios
de Telecom, T. I., Instrumentação, Controle Op.
& Automação de Processos Industriais, Visando a
Execução Técnica Eficiente, Correta & Confiável
de Tarefas & Eventos de Endereçamento, Acesso,
Intercomunicação & Transcepção dos Fluxos das
Sinalizações E. E. &/ou Dados Envolvidos nas mais
Diversas Modelagens Produtivas Industriais
As Tecnologias, Serviços & Soluções de Redes
Industriais Promovem a Intercomunicação
Entre os Elementos Operacionais Envolvidos
com as Realizações dos Processos Produtivos
pelas Transcepções Locais &/ou Remotas dos
Mais Variados Tipos de Informações, Dados,
Sinalizações, Codificações, Simbologias Op.,
Caracteres, Textos, Imagens & Sons a Serem
Devidamente Transferidos pelas Mídias Op.
dos Tipos : Cablagens Metálicas, Cabos de
Fibras Ópticas, Ondas E. M., Feixes LASER,
Radiações UV, Infra-Red, Radar, μOndas, . . .
As Soluções de Redes Industriais Consideram as
Particularidades dos Processos de Fabricação a
partir das Necessidades de Integração Op. das
Plantas Industriais Utilizando-se dos Perfis das
Várias T. I. & Telecom Locais &/ou Remotas :
► Características Técnicas do Meio Ambiente
► Tipos de Datagramas &/ou Mensagens Op.
► Volumes Requisitados de Dados & Informações
► Compartilhamento Temporal de Recursos Tx / Rx
► Gerenciamento da Heterogeneidade Op.
► Níveis de Interoperabilidade Funcional
► Níveis E. P. Q. C. D. C-B.
► Índices Constantes de Evolução Tecnológica
Industrial
Nets
Contextos
Operacionais
Pirâmide da Automação Industrial
Abordagem
Hierárquica
Atualizada
IV
III
V
E. R. P.
DataBus
M. E. S.
S. C. A. D. A.
DataBus
FieldBus
ControlBus
II
I
P.C.H.I. – Controle Op.
DeviceBus
P.H.I.S.A. – “Chão de Fábrica”
Sensor
Bus
Ind. Nets - Níveis de Atuação Op.
DataBus
Protocolos Op.
FieldBus
Control
Bus
Device
Bus
Sensor
Bus
Controle Discreto
Controle Processos
Redes SensorBus - Dados sob Formato de Conjuntos
de bits, Conectando Sensores, Interfaces & Elementos
Menos Complexos dos Processos Industriais de Modo
Direto às Mídias de Redes, com Taxas Op. Básicas de
Intercomunicação Através de Pequenas Distâncias de
Abrangência Funcional, Mas Apresentando Ótimos
Índices de Eficiência Op. & Custo-Benefício ;
Redes DeviceBus - Dados sob Formato de Conjuntos
de Bytes, Atuando como Interconexões SensorBus  
ControlBus em Distâncias ≤ 500 m, Operando Taxas de
Transferência das 2 Soluções de Redes, Oferecendo
Parâmetros Bem Mais Avançados para Gerenciamento
Técnico Op., Interligando de Maiores Números de
Dispositivos & Equipamentos para Implementação de
Tráfego & Tratamento de Maiores Quantidades de
Seqüências & Blocos de Dados Envolvidos ;
Redes ControlBus - Dados sob Formato de Bytes
&/ou Pacotes Interconectando Soluções Técnicas
de Monitoramento, Controle & Supervisão Op. das
Arquiteturas Corporativas de Redes Industriais ;
Redes FieldBus – ( System &/ou Terminal Buses )
Dados sob Diversos Formatações de Pacotes &/ou
Blocos de Mensagens Estruturadas, com Objetivo
Principal de Interconectar Muitos Equipamentos
& Dispositivos Sofisticados nas Áreas Op., com
Níveis de Abrangência Bem Maiores, Oferecendo
Melhores Índices de Desempenho & Capacidade
de Conexão com Vários Tipos de Topologias de
Redes Administrativas Empresariais ( DataBus ) ;
Sistemas Lógicos Transacionais & Apoio às Decisões
E.R.P. ( Planejamento Recursos Empresariais )
Gerência
Ativos
Gerência
Manutenção
Planejamento Produção
M.E.S. ( Sistema Execução Fabril )
Programação
Produção
Assistência
Técnica Op.
Gerência
Segurança
Física
Operacional
Domínio Negócios
Simulações
Modelagens
Controle Op.
Otimizações
Controle
Avançado
Controle Operacional
& Execução Técnica
Intercomunicação Campo ( FieldBuses )
Linhas Produtivas ( “Chão de Fábrica” )
Sub
Sistemas
Ciclo Vida Op. Plantas Industriais
Projeto
Instalação
Técnica
Op.
Manut.
&
Trocas
Comissão
Testes
Níveis Redução Custos
Economia CAPEX
► Redução Áreas Op. dos Sistemas
► Economia com Cabos / Painéis
► Redução No. Instrumentos Op.
► Redução Elementos de Controle
► Maiores Níveis Tech. Upgrade
► Mais Rápidos & Melhores Testes
TAF / TAC / TACo / TAO / TAM
► Alta Influência da Engenharia
► Maiores Níveis Reais Segurança
Intrínseca & Extrínseca
FISCO / FNICO
Assist.
Téc.
Economia OPEX
► Maior & Melhor Visão Técnica
dos Processos Operacionais
► Diagnóstico & Gestão de Ativos
► Menores Tempos de Parada
► Melhoria Ações de Manutenção
( Serviços Remotos & Localizados )
( Hot Swap ; Auto ID ; Add & TAG )
► Menor Tempo de Checagem Op.
► Facilidade Alterações Op. nas
Versões Firmware / Software
& Instrumentação de Campo
Funções para
Supervisão Técnica
Gerenciamento Op.
[ Tempo Real ]
( C. O. I. )
C. O. I.
Funções Críticas
em Campo
[ Tempo Real ]
( “Chão de Fábrica” )
Seleção Elementos Op.
Sensoriamento Op.
Medição Valores Op.
Regimes Funcionais
Diagnósticos Op.
Alarmes & Paradas
Controle Op. Básico
Visualização Topológica
Sinópticos Fluxos Processos
Gerenciamento Técnico
Supervisórios Op.
( Controle / Instrumentação )
Alarmes & Paradas
Diagnósticos Defeitos Op.
Otimização Processos
Tendências Processos
Dados Produtivos
Conjuntos de Relatórios
Aplicativos Usuários
Banco de Dados
Segurança Digital
FIELDBUSES
Protocols
ETHERNET
Solutions
Fabricantes
Líderes
Normas
Básicas
DeviceNet
ControlNet
CompoNet
Ethernet/IP
( EIP ) & CIP
Rockwell CISCO
Schneider
Omron Eater
O DV A
Profibus DP
PA & FMS
Profinet CBA
I/O & IRT
Siemens Samson
Endress +Hauser
Pepperl +Fuchs
Profibus
Foundation
Modbus
Profinet CBA
I/O & IRT
Schneider
Modbus
Fieldbus
Fieldbus HSE
Emerson ABB
Honeywell
Fieldbus
Foundation
CAN /CAN-Bus
Ethernet
Powerlink
Bosch
Siemens
Ethernet
Powerlink
SERCOS ITF
SERCOS III
Bosch Rexroth
SERCOS
EtherCAT
EtherCAT
Various
ET G
Open DeviceNet
Vendors Association
Principais Tecnologias Op. :
Empresas
Fundadoras
DeviceNet™
EtherNet / IP™
CompoNet™
ControlNet™
Common Industrial Protocol ( CIP )
CIP Safety™
CIP Sync™
CIP Motion™
Object Linking and Embedding for Process Control
Modicon
PACs
&
PLCs
Industrial
Nets
I2CAS
Router
I2
CAS
Op.
View
SW
Converged Plantwide Ethernet
DMZ
SW
DMZ
Principais Vantagens Técnicas Op.
das Topologias de Redes Industriais
► Plataforma Tecnológica Op. Corporativa Aberta & Distribuída
► Bons Níveis de Acessibilidade, Desempenho, Segurança Op.,
Eficiência, Produtividade, Confiabilidade, Disponibilidade,
Qualidade & Custo-Benefício ( OPEX & CAPEX )
► Acessibilidade por Redes Locais, Remotas, Privadas & Públicas
► Alta Diversidade dos Serviços Técnicos Op. Disponibilizados
► Várias Opções de Fabricantes & Modelos de Elementos Op.
► Altos Índices de Visibilidade das Informações a partir das
Soluções de Instrumentação “Chão de Fábrica” Envolvendo
Até os Níveis de Automação do Domínio dos Negócios
► Diagnósticos Alinhados a partir de Quaisquer Pontos Op. de
Origem ( Planta, Setor, Linha, Célula, Elemento, ... )
► Ótimos Níveis de Expansão com a Rede em Operação
► Reduções dos Tempos & Custos com Testes, Configurações,
Ajustes, Comissionamento & Partidas de Sistemas
Principais Vantagens Técnicas Op.
das Topologias de Redes Industriais
► Uso de Instrumentação Multi-Variável Ativa &/ou Virtual
► Procedimentos Facilitados para Instalação, Configuração, Down
&/ou Upgrading de Parâmetros, Firmware & Arquivos Op.
► Redução dos Percursos Físicos & das Quantidades de Materiais:
Cabeamento, Eletrocalhas, Eletrodutos, Caixas de Junção,
Painéis, Armários, Borneiras, Fontes E. E., Conversores, ...
► Alimentação E.E. Unificada para Elementos de Instrumentação
► Opções de Elementos de Segurança Intrínseca & Extrínseca
► Redução dos Erros de Medição por Conversões de Sinais
► Capacidade Op. “Auto Sensing, ID & TAG” para Instrumentação
► Redução dos Custos de Engenharia, Instalação & Manutenção
► Maiores Níveis de Controle & Supervisão dos Fluxos Op. das
Informações, dos Eventos, Tarefas &/ou Processos
► Maior Nível de Gestão Efetiva dos Ativos Op. de Automação
Automação
Processos
Automação
Fabril
Controle
Acionamento
Comunicação Tempo Real, Determinismo & Performance Op.
Integração Dados &
Informações Op. de
Controle Processos
Processos
Produtivos
Industriais
Acionamento Op.
Controle Sentidos
de Rotação & das
Velocidades
Técnicas
COM
TCP/IP, Java, ASP,
.Net Ind., DCOM, ...
Ethernet Industrial
Barramentos Op.
Soluções Funcionais
Firmw. / Software
Hardware Industrial
Tempos
Básicos
1 Segundo ou +
10 ms a 100 ms
< 10 ms
Exemplos
Aplicações
Bombas, Chillers,
Compressores, ...
Monitoramento de
Grandezas Op.
Linhas Industriais
de Fabricação &
Controle Produção
Sincronizações
Movimentações
Tarefas Op.
Multi-Eixos Ref.
Funções
Principais
Comunicação Tempo Real, Determinismo & Performance Op.
Classes Op.
Aplicações
Informações
Processos
( Ex. HMI )
PCT
<1s
RPI
Tempos Estimados
Desconexão Op.
100 a
250 ms
Depende Produto
( Ex. AB© Rockwell©
RSLinx® ≈ 20 s )
Dados Críticos
( Portas E/S )
30 a 50 ms
20 ms
4 x Intervalos RPI
( Sempre ≤ 100 ms )
Instalações
Seguras EX
10 a 30 ms
10 ms
24 a 1000 ms
Acionamentos
Movimentação
500 μs a
5 ms
50 μs a
1 ms
4 x Intervalos PLT
Process Cycle Times ( PCT ) - Tempo das Decisões Op. na Aplicação I2CAS
Request Packet Interval ( RPI ) - Freqüência de Data Tx / Rx para Portas E/S
Packet-Loss Tolerance ( PLT ) – Estimativas No. DataPacks Consecutivos Tx / Rx
ANTES Erros &/ou Falhas no “Chão de Fábrica”
Causas Técnicas para Latências, Jitters,
Delays & Outros Atrasos Op. em Redes
► Tipos Topologias Op. Aplicadas nas Redes
► Tipos Mídias Op. Implementadas nas Redes
► No. Nós Op. Interconectados nas Topologias
► No. Roteadores & Switchers Utilizados
► Tecnologias & Protocolos de Segurança Usados
► Níveis de Segmentação Op. & VLANs Utilizados
► Tipos de Protocolos de Convergência Op.
► Níveis de Resiliência Técnica Funcional
► Níveis de Tráfego Op. Broadcast & Multicast
► Índices Reais Utilização Net Bandwidth ( Bw )
► Taxas Reais de Net Throughput nos Data Links
► Níveis de Uso Recursos Op. Net Devices
Principais Características Técnicas Op.
dos Net Devices para Redes Industriais
( Principalmente Áreas Críticas &/ou Células Produtivas )
► Suporte Faixas Estendidas Temperaturas Op.
► Boa Tolerância Op. à Umidade Ambiental
► Boa Resistência Choques & Vibrações Mecânicas
► Boa Proteção Contra Surtos E.E. / E.S.D. / E.M.D.
► Boa Imunidade a Ruídos E.E. / E.M. / R.F.I. / T.V.I.
► Bons Níveis Proteção E.E. Tipo IP
► Bons Níveis Proteção Extrínseca & Intrínseca
► Bons Níveis Proteção Contra Intrusão Física
► Suporte Técnico Funcional para Várias Opções de
Alimentação E.E. C.A &/ou C.C. nas Portas E / S
► Suporte Técnico Funcional para Várias Mídias Op.
► Flexibilidade Técnica Configuração Op. Portas E / S
► Variedade & Flexibilidade Opções Montagem Física
DMZ : Ações Técnicas para Proteção Digital
SECURITY GATEWAY
► Firewall Empresarial
► Redes Privadas Virtuais
► Acesso Móvel Seguro
► Preservação de Identidades
► Segurança Controlada para
Sistemas Op. & Aplicativos
► Proteção Contra Intrusos
► Prevenção Contra Perdas Lógicas
► Filtragem & Segurança WEB
► Anti-Bot & Anti-Spyware
► Anti-Virus & Anti-Malware
► Anti-Trojan & Add-On
► Anti-Spam & e-mail SEC
► Controle Cloud Intercomm
► Segurança para VoIP & ToIP
SECURITY MANAGEMENT
► Gerência Portal de Acesso
► Gerência Políticas Redes
► Gerência Políticas Terminais
► Monitoramento de Eventos
► Gerência Diretórios Usuários
► Gerência Multi-Domínios
► Gráficos & Relatórios SMART
ENDPOINT MANAGEMENT
► Encriptação Unidades Lógicas
► Encriptação Conteúdos
► Acesso Remoto Seguro
► Controle Seguro para S.O.s
► Segurança Uso de Aplicativos
► Segurança Uso da WEB
► Firewall / AV / AM / AB
► ASpy / ASpam / AAd
Plataformas Corporativas Integradas de Automação Industrial
( “Estado da Arte” das Redes para Processos Industriais )
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Gerenciamento de Sistemas de Energia
Execução de Projetos / Otimizações de Plantas Industriais
Implantação de Sistemas de Métodos & Processos
Tecnologias para Controle Op. & Automação
Gerenciamento de Controle de Qualidade
Gerenciamento & Supervisão de Processos
Sistemas de Produção para Operações Integradas
Sistemas Integrados para Suporte & Serviços Funcionais
Sistemas Integrados de Manutenção & Reparos Op.
Modalidades de Integração Op. entre Padrões de Redes
Serviços para Suporte Op. via Telco / Web Site
Soluções de Segurança Digital, Recuperação de Sinistros,
Restauração de Bases &/ou Conjuntos de Dados
Tecnologias para Reengenharia de Projetos & Sistemas
Ferramentas para Consultoria & Assessoria Técnica Op.
Sistemas para Automatização de Contratos
Ferramentas para Treinamento Técnico Funcional
UAAB
I2CAS
Arquitetura Op. Totalmente Integrada
• Configuração “Amigável & Comum” dos Elementos Componentes
de Sistemas de Automação ( Routers, Switchers, CLPs, PACs, Remotas I/O,
Acionamentos, Instrumentação Ind. & Distribuição Op. de Energia ) ;
• Gerenciamento Comum dos Ativos & Conjuntos de Dados para as
Configurações dos Sistemas A. G. S. C. M. I. em Base Única de Dados ;
• Intercomunicação Funcional Otimizada & Integrada dos Sistemas
de Automação Independentemente dos Protocolos Op. de Redes com
Acesso às Funções de Engenharia & Diagnóstico Automático de Falhas ;
• “Configuração a Quente” para Ampliações & Alterações de Sistemas
de Controle & Elementos de Campo, Diminuindo-se “Paradas Forçadas”
dos Controladores de Processos ( “Configuration in Run” – CiR ) ;
• Maiores Níveis de Redundância / Resiliência / Disponibilidade /
Confiabilidade / Custo – Benefício nas Sessões Op. das Redes ;
• Sensoriamento, Aquisição & Transcepção Op. das Variáveis A/D entre
Elementos de Campo & Controladores de Processos, com Aumento dos
Níveis de Resolução, Imunidade à Ruídos & Correção de Erros ;
• Redução Drástica na Infra-Estrutura de Conexão, Tempos de Análise,
Paradas de Produção, Atividades de Reparo & Manutenção ;