Informática Industrial
N8INF
Prof. Dr. Cesar da Costa
1.a Aula: Fundamentos de Redes Industriais
1. Introdução
 Em todo o campo da moderna tecnologia de Automação Industrial,
novos modos de interconectar máquinas (eletronicamente) e plantas
industriais estão sendo desenvolvidos.
 A enorme competitividade e o custo são fatores que pesam
fortemente em todas as áreas de produção e processos de engenharia,
necessitando a exploração potencial mais racional.
 Dentro desse ponto de vista a fiação paralela (convencional) de
interconexão de sensores e atuadores em uma máquina, passa a ser
inviável com relação ao custo e o fator tempo.
 Uma solução para este problema é a interconexão serial dos
componentes, no menor nível de hierarquia de automação, por meio de
sistemas de Redes de Comunicação Industrial.
Fiação Paralela Convencional de Sensores
Fiação Serial de Sensores
 Ao mesmo tempo a crescente globalização do mercado está
fazendo novas exigências em sistemas de automação e
engenharia eletro-eletrônica, considerando as soluções em
tecnologia de controle.

O resultado disto tem sido a exigência para arquiteturas de
sistemas de controle modular aberta, que pode ser aceita em todo
o mundo.
 Futuros sistemas de automação serão por esta razão
baseados em sistemas de controle abertos e flexíveis.
 O desempenho e o funcionamento do sistema pode ser
adaptado para requerer mudanças sem interromper o sistema.
Sistema de Controle aberto e Flexível
Sistema de Controle aberto e Flexível
Remotas
Supervisório
CLP´s
Remotas
Remotas
 Outra condição para um sistema de automação aberto e
flexível consiste da padronização da conexão entre os diferentes
arranjos do sistema de controle e equipamentos periféricos
disponíveis no mercado.
 A solução para este problema é a implementação de sistemas
de Rede Industrial de barramento serial que, separadamente
oferecem todas as vantagens de um sistema aberto.
 Arquiteturas abertas e flexíveis resultam em uma
padronização do link entre o sistema de controle
(microcomputador, CLP) e o equipamento periférico (sensores e
atuadores).
 Arquitetura Aberta
-O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers ) define
arquitetura aberta como uma especificação de serviços que
fornece a estrutura de interconexão e define a interface de
interação entre componentes.
- Um sistema de arquitetura aberta deve possuir:
• Operacionalidade plena: dados padronizados e modelos de
comportamento, comunicação e mecanismos de interação.
• Portabilidade: capacidade dos componentes do sistema de
operar em plataformas diferentes.
 Arquitetura Aberta
• Escalabilidade: capacidade de aumentar ou diminuir a
funcionalidade de um sistema através da adição ou supressão de
componentes específicos.
• Intercambialidade: capacidade de substituir um componente por
outro em função da capacidade, segurança ou desempenho.
 A seguir estão relacionados alguns fabricantes de Redes
Industriais de barramento serial:
-Siemens: rede Profibus, AS-Interface.
- Rockwell Automation (antiga Allen Bradley): rede DeviceNet.
- Schneider (Telemecanique): rede FIP.
- Phoenix Contact: rede Interbus.
- Ifm: rede AS-Interface.
- Yokogawa: Fieldbus.
2. Redes Industriais
 Dentro de uma planta industrial pode-se encontrar uma gama
enorme de equipamentos e dispositivos diferentes sendo utilizados
em redes industriais.
 Uma rede industrial faz a comunicação entre um determinado
número de equipamentos (estações) de forma que possam trocar
dados (informações) entre sí.
 A rede industrial, entre outras coisas, transmite informações
para o controle de um processo. Uma rede é caracterizada pelo
tipo de sistema que compõem o seu backbone.
 Suas características são determinadas em função
gerenciamento do fluxo de informação dentro do sistema.
do
2. Redes Industriais
 Redes
industriais são
informatização das empresas.
necessárias
devido
à
crescente
 Todas as etapas do processo produtivo devem ser informatizadas:
• O projeto do produto.
• A produção em escala industrial.
• O controle do processo.
• O controle do estoque de peças ou da matéria-prima usada para
produção.
• O sistema de vendas ou de encomenda do produto.
2.2 O processo de produção
 O objetivo final é aumentar a eficiência, reduzindo os custos de
produção, venda e distribuição do produto.
 O processo de produção passa por várias etapas executadas
por diferentes elementos presentes no ambiente industrial.
 A tendência no ambiente industrial é de se ter vários
subsistemas com uma certa autonomia, com cada um sendo
responsável por parte do processo de produção.
 Tipos de equipamento presentes em cada subsistema do
ambiente industrial são bastante diversificados:
• Computadores são usados p/ projeto e supervisão;
• Controladores de alto nível coordenam todo o processo de
produção;
• No chão de fábrica são usados robôs, esteiras, tornos,
sensores, atuadores ...
2.3 Uso de Redes no Ambiente Industrial
 Redes são usadas para integrar os equipamentos presentes em um
determinado subsistema reponsável por parte do processo de produção.
 Cada subsistema adota o tipo de rede mais adequado para si levando
em conta o tipo de equipamento que utiliza e os requisitos da atividade
que executa.
 Subsistemas devem estar interligados para que sejam feitos a
coordenação das atividades e a supervisão do processo produtivo como
um todo.
 Resultado: não existe um tipo de rede que seja capaz de atender a
todos os requisitos dos diversos subsistemas existentes em um ambiente
industrial.
2.4 Requesitos de Redes Industriais
 Os requisitos do ambiente industrial e seus processos de produção são
geralmente diferentes daqueles presentes em redes locais de
computadores.
 Tipos de rede específicos para o ambiente industrial podem ser
necessários.
 Exemplo de requisitos de redes industriais:
• Boa resistência mecânica;
• Resistência a chama, umidade e corrosão;
• Alta imunidade a ruídos;
• Taxa de erros baixa ou quase nula;
• Tempo de acesso e de propagação limitados;
• Tempo entre falhas e tempo de reparo baixos;
• Boa modularidade e possibilidade de interconexão.
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
• A integração total da Manufatura, tornou-se possível
graças a avanços
paralelos, tanto na tecnologia da informática como na tecnologia das
Redes Industriais.
• A representação estrutural do C.I.M pode ser feita através da figura de
uma pirâmide industrial e três níveis de atividades existentes na
manufatura.
• Cada nível representa um conjunto diferente de tarefas, cada uma delas
utilizando uma forma diferente de Automação, de tal modo que os três
níveis formam uma hierarquia das operações produtivas, na base, até o
nível de administração global, no topo.
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
Nível 3
Nível 2
Nível 1
Gerenciamento da Produção
Engenharia Planejamento
Operacional
Controle do Processo:
Sistemas de Supervisão
Chão de fábrica : Máquinas
e processos
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
Nível 1 – Chão de Fábrica
• Este
nível representa as máquinas, os
equipamentos, os sensores, os atuadores e o
processo. Normalmente, neste nível as indústrias
utilizam uma grande variedade de Automação
como: CLP´s, CNC´s, Robôs, inversores de
frequência, etc.
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
Nível 2 – Supervisão e Controle
• Este nível representa a supervisão e o controle
do chão de fábrica. Além das funções de controle e
supervisão, o sistema de Automação nesse nível,
gera um Banco de Dados de produção.
.
2.5 CIM – Computer Integrated Manufacturing
Nível 3 – Gerenciamento da Produção
• Este nível representa a Engenharia de produto,
Planejamento operacional, Gerência de produção
e a Alta administração.
• Este nível avalia o desempenho da fábrica como
um todo, analisando e fornecendo informações
para os outros níveis.
Sistema de Supervisão e Controle
Remotas
Supervisão
CLP´s
Remotas
Remotas
Chão de Fábrica – Nível 1
CIM – Computer Integrated Manufacturing
Gerencia
Engenharia
Sala de Comando
Ligação Ethernet
Painel de Hub’s
e Switch’s
Banco de Dados
Chão de Fábrica
Banco de Dados
2.6 Tecnologias Utilizadas no CIM
 Tecnologias Assistidas por Computador
• CAD (Computer Aided Design)
• CAE (Computer Aided Engineering)
• CAM (Computer Aided Manufacturing)
• CAPP (Computer Aided Process Planning)
• CAQ (Computer-aided quality assurance)
• PPC (Production planning and control)
• ERP (Enterprise resource planning)
- Sistema integrado de gerenciamento com uma base de dados comum.
Ex: SAP.
2.6 Tecnologias Utilizadas no CIM
 Dispositivos e Equipamentos Utilizados:
• CNC (Computer numerical control)
• DNC (Direct numerical control)
• CLP (Controlador Lógico Programávél)
• Robos
• Microcomputadores
• Softwares
• Controladores
• Redes Industriais e Coorporativas
• IHM (Interface Homem Máquina)
• Encoders
• Inversores de frequência
• Scanners
• Transmissores
• Sensores e atuadores
• Servo Drivers
2.6 Tecnologias Utilizadas no CIM
 Tecnologias:
• FMS (Flexible Manufacturing System)
• ASRS (Automated Storage and Retrieval Systems)
• AGV (Automated Guided Vehicles)
• Robótica
• Sistemas de Transportes Automático