SUPERVISÃO E
CONTROLE
OPERACIONAL DE
SISTEMAS
Prof. André Laurindo Maitelli
DCA-UFRN
TELEMETRIA
Telemetria


Usados em sistemas geograficamente distribuídos;
Um sistema de telemetria usualmente consiste de várias
estações de satélites interligadas a uma estação central.
Telemetria é a transmissão da informação de medição
para locais remotos por meios de fios, ondas de rádio,
linhas telefônicas ou outros meios.
Aplicações




Complexos petroquímicos;
Distribuição de energia;
Água ou gás em cidades;
Armazenamento de óleo ou gás em regiões produtoras.
1
RC
TR
Link RF
2
MUX
Cab
o
MUX
3
Link dados
memória
Linha telefônica
n
Sensores
Condicionadores
de sinal
Multiplexador
Transmissão dos dados
Sistema de Telemetria
Demultiplexador
Saídas
dos
dados
Canais de Comunicação

A escolha do canal de comunicação depende da aplicação, dos
custos envolvidos, da velocidade de comunicação requerida,
da freqüência, de acesso às Unidades Terminais Remotas
(RTU’s) e dos serviços de comunicação disponíveis no local.
Cabos:

Podem ser do tipo par trançado, coaxiais, telefônicos, fibra
ótica, etc.
A escolha depende de muitos fatores:







O tipo de aplicação;
O local por onde o cabo passará;
A sua resistência (afeta a atenuação do sinal);
A capacitância (afeta a freqüência de corte e a taxa de transferência de dados);
Conexões e terminações (afetam o custo e tempo de instalação e a atenuação de
sinal).
Problemas: Interferência e Ruídos
Ruído



É um sinal aleatório indesejável que corrompe o sinal
original;
Pode ser interno (térmico, imperfeições no circuito), ou
externo (interferência eletrostática, eletromagnética,
rádio freqüência, etc);
Uma medida de desempenho de um sistema de
comunicação é dada pela relação sinal ruído (SNR).
SNR= 20 log(sinal/ruído) dB
Valor aceitável 60 dB (S/R=103)
Comunicação de dados


Em comunicações de dados, a medida mais importante
de desempenho do sistema de comunicação é a razão de
erro e bits (BER) que é a relação entre o número de bits
recebidos com erro e o número de bits recebidos (10-4 é
aceitável em sistemas industriais);
Relação entre SNR e BER:
Fontes de Ruídos

As principais fontes de ruído são: acoplamento
eletrostático (capacitivo), magnético (indutivo) e
resistivo.
Fontes de Ruídos
Acoplamento Eletrostático:
Fontes de Ruídos

Redução do efeito através do uso de protetor para
redução do ruído eletrostático;
Acoplamento Eletrostático:
Fontes de Ruídos
Acoplamento magnético:
VL=K.ω.I.Área
Fontes de Ruídos

Uso de condutores trançados para reduzir o efeito do
acoplamento magnético;
Acoplamento magnético:
Fontes de Ruídos
Acoplamento de impedâncias:

Soluções:


Fio de baixa resistência;
Cabos de retorno separados.
Características gerais de cabos
Xl  2   f  l
Xc 
1
2   f  c
Xl  2   f  l
R → Vqueda = R.I
é o maior problema para sinais DC (freqüências baixas).
L,C → efeitos significativos quando a freqüência cresce.
Par trançado

São dois fios de cobre ou alumínio revestido de
plástico isolante. Impedância caract. = 140Ω
Valores típicos de atenuação do par trançado:





3,4 dB/Km
14 dB/Km
39 dB/Km
100KHz
1MHz
10MHz
São a solução mais econômica para transmissão
de dados e permitem taxas de transmissão
maiores que 1Mbps em links de 300m;
Cabo Coaxial


Impedância característica: 50 e 75Ω
Atenuação: 8dB/100m
100MHz
25dB/100m 1GHz
Fibra Ótica




Permitem taxas de transmissão de Gbps;
São projetadas para a transmissão de dados
digitais;
Geralmente são mais baratos que cabos coaxiais
(quando comparada a capacidade de dados por
custo unitário);
Princípio: refração
Fibra Ótica

A fibra ótica atua como um condutor para
pulsos de luz gerados por uma fonte de luz,
tipicamente um diodo de injeção lazer ou LED
operando a comprimentos de onda de 0.85, 1.2,
ou 1.5 µm (micrômetro);
Linhas telefônicas



É a conexão mais comum usada em telemetria em
um sistema SCADA;
Para este tipo de conexão o sistema de telemetria
deve trabalhar em “exception reporting” em que a
RTU automaticamente disca para a estação mestre,
quando ocorre um alarme ou existe uma mudança
de status na RTU. Outra forma é a conexão em um
tempo pré-determinado da mestre para a escrava
(polling).
O uso de uma linha telefônica padrão é limitado a
aplicações não-críticas, por problemas de linha
ocupada e atrasos entre a ocorrência do evento e a
transferência da informação entre mestre e escravo.
Linhas telefônicas

Vantagens:




Fácil acesso à linha telefônicas em localizações
urbanas e rurais;
Instalação fácil e rápida;
Disponibilidade de modems de conexão;
Baixo custo de instalação inicial.
Linhas telefônicas


A central telefônica supre cada linha com 50 V;
A linha fechará na direção do telefone para a
central e foca na direção da central para o
telefone;
A central enviará pulsos para o assinante e fará
com que o telefone toque.
Quando telefone é levantado e a linha é fechada,
a central pára de emitir pulsos de toque e
conecta o circuito de voz (duas formas).




Pulsos DC
DTMF (Dual Tone Multifrequency)
Linhas telefônicas

Pulsos DC.

DTMF.
Matriz 3x4 de tons de freqüência
de áudio.
Cada pulso tem 1/10segundos.
A central enviará dois tons
para cada dígito discado
Linhas telefônicas

Uma linha telefônica chaveada padrão é um
circuito de dois fios a 600Ω. A linha permite
comunicações “full-duplex” (os sinais podem
fluir em ambas as direções ao mesmo tempo)
sobre os dois fios.
Linhas dedicadas

Neste tipo de ligação uma linha liga
permanentemente dois pontos. O link é dedicado
a somente um usuário e não é chaveado através
de equipamento de chaveamento e nenhum
outro assinante tem acesso ao link.
Serviços de dados Analógicos

DATEL é um termo internacional para
transmissão de dados sobre linhas analógicas. O
serviço pode ser provido sobre linhas dedicadas
ou chaveadas e inclui um modem em cada
terminal.
O serviço é classificado de acordo com:




Tipo de linha (chaveada ou dedicada);
Velocidade de operação;
Operação ponto-a-ponto ou ponto-multiponto.
Ponto-a-ponto
Ponto-multiponto
• Desvantagens:
• Se o link falha, a comunicação como todas as RTUs é interrompida;
• Taxas de transmissão menores que ponto-a-ponto.
• Vantagem:
• Menor custo que o ponto-a-ponto.
Multiponto digital

Se as RTUs estão próximas entre si, é possível
ligá-las através de uma conexão multiponto
simples usando uma conexão RS-232.
Transmissão por Radio Freqüência


É muito usada em telemetria civil e militar;
A transmissão de RF começa em 3 Hz
(chamada de VLF – muito baixa
freqüência) até 300 GHz (chamada de EHF
– extremamente alta freqüência), havendo
bandas intermediárias de baixa freqüência
(LF), média freqüência (MF), alta
freqüência (HF), muito alta freqüência
(VHF), ultra alta freqüência (UHF) e super
alta freqüência (SHF).
Transmissão por Radio Freqüência


A transmissão do sinal é por meio de
propagação de linha de visão, difração de
onda na superfície ou na terra, reflexão
ionosférica ou espalhamento para frente;
A transmissão de telemetria ou sinais de
dados é usualmente feita por modulação
de amplitude (AM), freqüência (FM) ou
fase (PM) de alguma onde de RF
portadora;
Transmissão por Radio Freqüência

A alocação de bandas de freqüência é
feita por acordo internacional da União
Internacional de Telecomunicação, com
sede em Genebra
Onda
portadora
Antena
Modulador
Transmissor
Antena
Receptor
Demodulador