Introdução A Redes De Comunicação: Protocolos De Transmissão Em Ambiemtes Industriais

Publicado em: 05/08/2009 |Comentário: 7 | Acessos: 13,409 |

1. INTRODUÇÃO

Existe um consenso cada vez maior entre fornecedores e usuários de equipamentos e sistemas industriais sobre a necessidade da busca contínua de produtos com arquiteturas próprias, independentes de fabricantes, que tenham alto desempenho, comprovados mecanismos de segurança e que sejam tecnologicamente modernos e robustos. Estes produtos precisam: atender às novas exigências de controle, distribuição e armazenamento de informações; ter maior interoperabilidade entre plataformas de diferentes fabricantes, apresentarem maior flexibilidade em manutenção e futuras atualizações.

O presente artigo abordará essas tecnologias para transmissão de dados em redes industriais, bem como os diversos tipos de protocolos encontrados no mercado, já que a palavra “informação” atualmente é a palavra-chave mundo afora. A integração entre diversos níveis de equipamentos tem se tornado essencial para alcançar o aumento de eficiência, flexibilidade e confiabilidade dos sistemas produtivos.

Tais tecnologias começaram de modo bastante simples, do tipo em que a comunicação utilizava o padrão serial ou paralelo, mais ao passar do tempo foram desenvolvidos sistemas mais complexos, com tecnologias próprias, protocolos, software e hardware apropriados para suas necessidades. Como já foi dito, devido às complexidades dos dispositivos, foram desenvolvidos protocolos para cada aplicação dependendo da rede utilizada e para cada caso de transmissão, pois os diversos tipos de redes se diferem devido às condições físicas e mecânicas.

O objetivo deste artigo é analisar essas tecnologias comparando e analisando quando suas devidas aplicações, pois devido aos diversos protocolos existentes no mercado, suas aplicações vão de encontro ao tipo de arquitetura da rede, equipamentos e do tipo de meios físicos a serem utilizados para transmissão ou coleta dos dados pelo sistema.

2. DESENVOLVIMENTO

Nas décadas de 60 e 70 não havia ainda a transmissão de dados ou informações representadas por sinais analógicos de 0-10V e 4-20mA, mas na década de 80 veio a transmissão digital de dados, e o uso de microprocessadores implementando protocolos de comunicação.

Tudo começou em meados da década de 80, quando a ISA formou o SP50 fieldbus comitê para desenvolver um padrão de automação industrial que integrasse os vários tipos de dispositivos de campo digitais que estavam surgindo na época. O comitê, envolvido com um padrão de grandes proporções e com centenas de membros divididos pelos seus próprios interesses, porque na época já havia alguns sistemas digitais, mas ainda sem nenhum padrão e interoperabilidade, não conseguiram lançar o padrão.

Daí, em 1992, surgiram duas propostas comerciais de fieldbus, a ISP (Interoperable Systems Project) e a WorldFIP (World Factory Instrumentation Protocol), cada uma delas amparadas por grandes empresas comerciais da época (Siemens e Fisher, por parte da ISP; Honeywell e Allen Bradley, por parte da WorldFIP).

Entretanto, ambas (ISP e WorldFIP) não eram compatíveis e por serem as líderes do mercado, apareceram com outras propostas de fieldbus, então resolveram em 1993 se juntar, criando a Fieldbus Foundation e tentar a unificação dos padrões. Esta união resultou na extinção da ISP.

Mas, quando tudo parecia caminhar para a unificação, outro grupo no ano seguinte, lançou um sistema fieldbus denominado Profibus (Process Field Bus - baseado no padrão europeu EN50170).

Em suma, temos hoje produtos comerciais Profibus e WorldFIP. A Fieldbus Foundation lançou no ano de 1997, o seu padrão, mas devido ao seu trabalho de testes e certificação ainda não estar implementado. O SP50 ainda não concluiu todos os protocolos utilizados pelo seu futuro padrão fieldbus e embora seja formado pela IEC e a ISA, é esta última que está aprovando os padrões provisórios do SP50.

No caso de redes industriais, temos que o ambiente nos quais as redes são instaladas é extremamente hostil, uma vez que ruídos eletromagnéticos de grande intensidade podem estar presentes (por exemplo, no acionamento de motores elétricos, em função das altas correntes envolvidas, radiações eletromagnéticas são geradas, podendo induzir ruídos nos equipamentos eletrônicos nas proximidades). Além disso, ambientes industriais também costumam apresentar temperaturas e umidades elevadas, dois aspectos prejudicais aos componentes utilizados em sistemas computacionais e de comunicação.

Desta forma, equipamentos para redes industriais são em geral especialmente construídos para trabalhar nestas condições adversas e os protocolos de comunicação adotados também devem considerar aspectos de segurança e disponibilidade do sistema desenvolvido.

2.1 Fieldbus Ou Barramento De Campo.

O barramento de Campo ou Fieldbus, também denominada de rede de barramento de entrada e saída (E/S), é um sistema de comunicação de dados bidirecional e serial que conecta dispositivos de campo e de controle.

O Fieldbus é um padrão aberto de barramento o qual permite que dispositivos de diferentes fabricantes sejam integrados em um só sistema, substituindo o cabeamento por um só barramento, formando uma rede de dispositivos, que podem ser acessados individualmente, utilizando mensagens padronizadas por um protocolo.

Para Bordim (2006), Redes industriais são essencialmente sistemas distribuídos, ou seja, diversos elementos trabalham de forma simultânea a fim de supervisionar e controlar um determinado processo. Tais elementos (sensores, atuadores, CLP's, CNC's, PC's, etc), necessitam estar interligados e trocando informações de forma rápida e precisa.

Para implementação de um sistema de controle distribuído, baseado em redes, há a necessidade de estudos detalhados acerca do processo a ser controlado, buscando-se o sistema que melhor se adeque às necessidades do usuário.

Os fabricantes de sistemas de integração industrial tendem a lançar produtos compatíveis com sua arquitetura própria, o que leva a graves problemas de compatibilidade entre as diversas redes e sub-redes presentes nos sistemas, em diversos níveis, equipamentos, dispositivos, hardware e software. Essa é uma vantagem das arquiteturas de sistemas abertos, que tendem a seguir padrões, de maneira que o usuário pode encontrar diversas soluções diferentes para o mesmo problema. Mais uma vez Uma vez definido um padrão internacionalmente aceito, o Fieldbus deverá revolucionar o setor de instrumentação.

Esta tecnologia permite que a inteligência seja totalmente distribuída pelo campo e favorece o surgimento de dispositivos com capacidades locais de processamento cada vez mais sofisticadas.

A integração total dos equipamentos permitirá alterações nos procedimentos de operação das plantas industriais. O Fieldbus deverá também propiciar a intercambiabilidade a nível de sensores, atuadores, transmissores e controladores, trazendo ao usuário uma maior flexibilidade na compra de produtos e abrindo espaço para novos fabricantes.

A seguir na figura 1, temos a arquitetura de uma rede Fielbus, onde podemos observar a estação de supervisão, uma placa de interface com múltiplos canais, o barramento linear, terminador do barramento, fonte de alimentação, impedância e diversos instrumentos, inclusive um CLP com placa de interface para o barramento.

Figura 1 - Arquitetura de uma rede Fielbus. FONTE:Fieldbus Foundation.

2.2 Redes De Comunicação

Atualmente, devido a seu grande avanço tecnológico, as redes de automação são largamente utilizadas, apresentando vantagens em relação a sistema convencionais de cabeamento: diminuição da afiação, facilidade na manutenção, flexibilidade na configuração da rede e, principalmente, diagnóstico dos dispositivos. Alem disso, por usarem protocolos de comunicação digitais padronizados, essas redes possibilitam a integração de equipamentos de vários fabricantes distintos. Tais sistemas dizem-se abertos, e são uma tendência em todas as áreas da tecnologia devido a sua flexibilidade e capacidade de expansão.

2.3 Protocolos Industriais

A crescente tendência na área de automação industrial do uso de arquiteturas computacionais distribuídas, nas quais diferentes dispositivos podem comunicar-se com outros e de uma maneira cooperativa realizar tarefas que levem ao atendimento dos requisitos impostos.

Pelas aplicações, aumentou consideravelmente a oferta de dispositivos e de protocolos de comunicação. Segundo Helb (1999, p.365) protocolo de comunicação entende-se um conjunto de regras e convenções que permitem a conversação e troca de informação entre sistemas. Isto significa que, conhecendo-se exatamente as regras e convenções definidas num dado protocolo, a princípio pode-se construir um dispositivo capaz de trocar informações usando aquele protocolo.

Podemos dividir os protocolos de campo basicamente em três níveis ou três categorias:

Nível Baixo: conecta equipamentos simples e pequenos diretamente à rede. Os equipamentos deste tipo de rede necessitam de comunicação rápida em níveis discretos e são tipicamente sensores e atuadores de baixo custo. Estas redes não almejam cobrir grandes distâncias, sendo sua principal preocupação manter os custos de conexão tão baixos quanto for possível. Exemplos típicos de rede sensorbus incluem Seriplex, ASI e INTERBUS Loop.

Nível Médio: Pode cobrir distâncias de até 500 m. Os equipamentos conectados a esta rede terão mais pontos discretos, alguns dados analógicos ou uma mistura de ambos. Além disso, algumas destas redes permitem a transferência de seis blocos em uma menor prioridade comparados aos dados no formato de bytes. Esta rede tem os mesmos requisitos de transferência rápida de dados da rede de sensorbus, mas consegue gerenciar mais equipamentos e dados. Alguns exemplos de redes deste tipo são DeviceNet, Smart Distributed System (SDS), Profibus DP, LONWorks e INTERBUS-S.

Nível Alto: dados no formato de pacotes de mensagens, a rede se interliga aos equipamentos de I/O mais inteligentes e pode cobrir distâncias maiores. Os equipamentos acoplados à rede possuem inteligência para desempenhar funções específicas de controle tais como loops PID, controle de fluxo de informações e processos. Os tempos de transferência podem ser longos, mas a rede deve ser capaz de comunicar-se por vários tipos de dados (discreto, analógico, parâmetros, programas e informações do usuário). Exemplos: include IEC/ISA SP50, Fieldbus Foundation, Profibus PA e HART.

2.3.1 Protocolos Abertos X Protocolos Proprietários

Neste contexto, pode-se diferenciar entre dois tipos de protocolos: protocolos proprietários e protocolos abertos. Os primeiros são protocolos definidos por uma empresa e que não são disponibilizados aos usuários e outros fabricantes de dispositivos. Neste caso, somente dispositivos da empresa em questão são capazes de comunicar uns com os outros. Os protocolos abertos, pelo contrário, são aqueles cujas regras e convenções são amplamente divulgados, geralmente na forma de uma norma técnica internacional, nacional ou regional.

Neste caso, diversos fabricantes podem, a princípio, desenvolver sistemas computacionais que permitam o interfaceamento de seus dispositivos com outros que entendam o mesmo protocolo. Uma das principais vantagens da adoção de protocolos abertos é a independência de fabricantes, ou seja, quanto mais empresas tiverem produtos disponíveis em um protocolo, menos dependente fica a automação de uma empresa específica. Tal aspecto tende a levar a uma redução dos custos dos dispositivos em função da concorrência que naturalmente surge no mercado.

Historicamente, tem-se que os primeiros sistemas de automação tendiam a utilizar somente protocolos proprietários, uma vez que empresas de automação vendiam soluções completas, muitas vezes com dispositivos de somente um fabricante. Atualmente, existe uma forte tendência à adoção de protocolos abertos.

Especificamente no que tange o uso de protocolos industriais, pode-se dizer que ainda existe uma forte presença de protocolos proprietários usando interfaces seriais e paralelas padronizadas.

Como já foi visto anteriormente, vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos por diferentes fabricantes, tornando assim incapazes de comunicar-se com equipamentos de outros fabricantes sem um devido tratamento, pois todos os fabricantes queriam desenvolver seus próprios protocolos, e que os mesmos fossem adotados por todos (padronizados).

A partir de agora começaremos a nos aprofundar com maior detalhamento nos protocolos mais utilizados na indústria, veremos alguns protocolos, suas principais características como: nível de aplicaçãomeio físico de transmissão, distâncias alcançadas, velocidades atingidas e etc.

2.4 Protocolo Modbus

O protocolo MODBUS é uma estrutura de mensagem desenvolvida pela Modicon em 1979, usada para estabelecer comunicação entre os dispositivos mestre-escravo / cliente-servidor. Ele é de fato um padrão, muitos protocolos de rede industriais utilizam este protocolo em seu ambiente. O protocolo MODBUS disponibiliza um padrão de indústria através do método MODBUS para trocar mensagens.

2.4.1 Comunicação Entre Os Dispositivos Modbus

Os dispositivos MODBUS comunicam utilizando a técnica mestre-escravo no qual permite que somente um dispositivo (o mestre) possa iniciar as transações. Os outros dispositivos (escravos) respondem de acordo com o pedido do mestre, ou de acordo com a tarefa em questão. Um dispositivo periférico escravo (válvula, drive de rede ou outro dispositivo de medição), que processa a informação e envia o dado para o mestre.

2.4.2 Modo De Transmissão Serial Para A Rede Modbus

O modo de transmissão define o conteúdo de bit da mensagem a ser transmitida na rede e como a informação da mensagem será empacotada na mensagem e descompactada.

O padrão MODBUS emprega os dois modos de transmissão:

  • ASCII Mode;

  • RTU Mode;

O modo de transmissão é usualmente selecionado com outros parâmetros de porta de comunicação serial como baud rate, paridade e etc.

2.4.3 Modo De Transmissão Ascii(American Standard Code For Information Interchange)

No modo de transmissão ASCII (American Standard Code for Information Interchange), cada byte de caracter em uma mensagem é enviado dois caracteres sem geração de erros. A principal vantagem no modo ASCII é a possibilidade de haver intervalos grandes entre o envio dos dados de uma mensagem. Em relação à formação da palavra de dados que comporá o conjunto de dados (framing) da mensagem, são adotados alguns critérios. Como todos os dados são enviados no padrão ASCII, o framing apresentará apenas valores de 30H à 39H e 41H à 46H, que correspondem, respectivamente aos números de 0 à 9 e de A à F no padrão hexadecimal e de 0 à 9 e de 10 à 15 no padrão decimal.

A quantidade de bits por cada palavra de dados sempre será igual a 10, independente dos parâmetros de comunicação, que são os seguintes:

1 start bit, 7 data bit, sem bit de paridade e 2 stop bit.

1 start bit, 7 data bit, 1 bit de paridade e 1 stop bit.

1 start bit, 7 data bit, 1 bit de paridade e 1 stop bit.

O campo checksum, responsável pela verificação da integridade das palavras, é gerado pelo método LRC, que será explicado adiante.

2.4.4 Modo De Transmissão Rtu (Remote Terminal Unit)

No modo RTU (Remote Terminal Unit), cada mensagem de 8 bits contém dois caracteres hexadecimais de 4 bits. Quando o dispositivo for configurado para este modo, para cada palavra de dados é enviado apenas um caracter no padrão hexadecimal. A principal vantagem do padrão RTU em relação ao ASCII é a maior densidade de caracteres que é enviada numa mesma mensagem, aumentando o desempenho da comunicação. Em relação à formação da palavra de dados que comporá o conjunto de dados (framing) da mensagem, são adotados alguns critérios.

A quantidade de bits por cada palavra será sempre igual a 11, independente dos parâmetros de comunicação, que são os seguintes:

1 start bit, 8 data bit, sem bit de paridade e 2 stop bit.

1 start Bit, 8 data bit, 1 bit de paridade e 1 stop bit.

1 start Bit, 8 data bit, 1 bit de paridade e 1 stop bit.

O campo de checksum é gerado pelo método CRC, que será abordado adiante.

2.4.5 Campo Checksum

Há dois tipos de cálculos da checagem de integridade (checksum) de dados usados pelo protocolo Modbus: checagem de paridade, que pode ou não ser aplicada para cada caracter da mensagem, e checagem do framing, que pode ser do tipo LRC ou CRC, respectivamente para os modos ASCII e RTU.

Tanto a checagem de paridade quanto a de framing é gerada ora no mestre ora no escravo, antes da transmissão. Ora o escravo ora o mestre checam o conteúdo de cada caracter durante a recepção.

Todo mestre é configurado para esperar durante um intervalo de tempo pré-determinado antes de abortar a comunicação, chamado de timeout. Este timeout deve ser programado para ser longo o bastante para dar tempo ao escravo de responder aos queries de maneira normal. Se o escravo detectar um erro de transmissão, a mensagem não mais será validada e não será enviada nenhuma resposta ao mestre. Assim, o timeout será atingido, o que permitirá ao mestre gerenciar a ocorrência de erro.

2.5.6 Mensagem De Quadro Modbus

Um quadro de mensagens é usado para marcar o início e o fim da mensagem permitindo que o dispositivo receptor determine qual dispositivo está sendo endereçado e saber quando a mensagem está completa.

Uma mensagem MODBUS é colocada no quadro e transmitida para o dispositivo. Cada palavra desta mensagem (incluindo o frame) está sendo colocada em um dado de quadro que adiciona um start-bit, stop bit e bit de paridade.

No modo ASCII, a palavra tem o tamanho de 7 bits enquanto no modo RTU a palavra é de 8 bits. Todavia, os 8 bits da mensagem RTU são na verdade 11 bits quando adicionado o bit de start, stop e paridade neste quadro.

Não confunda o quadro de mensagem com o quadro de dados de um único byte (Modo RTU) ou 7 bits de caracter (Modo ASCII). A estrutura do quadro de dados depende do modo de transmissão (ASCII ou RTU). Note que alguns tipos de redes, o protocolo de rede e o quadro de mensagens usam delimitadores de início e fim específicos para a rede.

2.5.7 Quadro De Mensagens Em Modo ASCII

Modo de mensagens ASCII inicia com um caracter “:” (ASCII 3Ah) e finaliza com um retorno de carro e avanço de linha (CR e LF, ASCII 0Dh e 0Ah). Somente são permitidos caracteres para todos os outros campos como os hexadecimais 0-9 & A-F. Lembre que somente 7 bits significantes são usados para representar a tabela ASCII. Além disso, o modo de dados MODBUS ASCII os caracteres são de somente 7 bits.

Para modo de transmissão ASCII, cada caractere precisa de 7 bits de dados. Desta forma, cada caracter tem 10 bits quando adicionado o start bit, stop bit e o bit de paridade no quadro de dados.

Em modo ASCII, todos os dispositivos de rede continuam a monitorar a rede para o início de uma mensagem (caracter “:”). Quando ele é recebido, todos os dispositivos de rede decodificam o próximo campo para determinar se o endereço corresponde com o seu.

2.5.8 Quadro De Mensagens Em Modo RTU

O modo de mensagens RTU inicia com um intervalo de 3,5 caracter implementado como um caracter múltiplo da taxa de transmissão utilizada pela rede. O primeiro campo transmitido é o endereço do dispositivo. Os caracteres seguintes transmitem todos os campos hexadecimais de 0 a 9 e A a F.

Um dispositivo de rede monitora a rede, incluindo o intervalo de silêncio e quando o primeiro campo é recebido (o endereço) após o intervalo de silêncio de 3,5 caracter, o dispositivo decodifica e determina se este endereço é do dispositivo. Seguindo o último caracter transmitido, um intervalo de tempo similar de 3,5 caracter finaliza o fim da mensagem e pode iniciar uma nova mensagem após o intervalo.

A mensagem inteira deve ser transmitida continuamente. Se o intervalo de silêncio demorar mais que 1,5 caracter ocorrer antes de completar o quadro, o dispositivo considera a mensagem incompleta e considera o próximo byte como o endereço da nova mensagem.

Em um caso similar, se a nova mensagem iniciar 3,5 caracter antes do início da nova mensagem, o dispositivo receptor assume que ele está continuando com a mensagem prévia. Isto irá gerar uma mensagem de erro, assim como o valor final do campo CRC não será válido para combinar a mensagem.

2.5.9 Checagem De Erro e Funções Do Modbus

A função do código de campo da mensagem é colocar dois caracteres (no modo ASCII), ou 8 bits (no modo RTU) que digam ao escravo que ação ele deve tomar. Funções válidas de código valem de 1 até 255, porém nem todos os códigos serão aplicados para o módulo e alguns códigos ficarão reservados para uso futuro.

A rede MODBUS emprega dois métodos de erro: checagem de paridade 1. Checagem de paridade do caracter do frame (par, impar, ou sem paridade);

2.5.10 Checagem De Paridade

Um dispositivo MODBUS pode ser configurado para paridades para ou impar, ou para nenhuma verificação de paridade. Isto determina como o bit de paridade do caracter do frame está configurado.

Se paridade par ou impar estão selecionados, o número de bits 1 do dado de cara caractere será contado. Cada caractere no modo RTU contem 8 bits. O bit de paridade será setado para 1 ou 0, o resultado destas paridades é de 1 bit.

Checagem de Quadro LRC: No modo ASCII de transmissão, o caracter de quadro inclui o campo de LRC como o último campo precedente dos caracteres CR e LF. Este campo contém dois caracteres ASCII que representam o resultado do LRC para todos os campos exceto o início do caracter e fim com o par CR e LF.

Checagem de Quadro CRC: O modo de mensagem RTU inclui um método de checagem de erro que é baseado no CRC. O campo de checagem de erro contem um valor de 16 bits (dois de 8 bits) que contem o resultado do calculo de CRC sobre o conteúdo da mensagem.

O protocolo de comunicação Modbus disponibiliza as funções necessárias para haver uma boa comunicação entre os dispositivos nesta rede conectados. Entre as principais, podem ser citadas:

Função 01 – Read Coils: Lê o valor binário das bobinas de um equipamento. Pode ler de 1 a

2000 bobinas.

Função 02 – Read Discret Input: Lê de 1 a 2000 entradas discretas de um dispositivo remoto.

Função 03 – Read Holding Registers: Lê o conteúdo de um bloco de registradores tipo holding. Para este comando não são válidos acesso tipo broadcast.

Função 04 - Read Input Registers: Lê de 1 a aproximadamente 125 registros de entradas.

Função 05 – Write Single Coil: Escreve o valor binário em uma única bobina de um dispositivo remoto.

Função 06 – Preset Single Register: Programa um único registrador tipo holding. Para acessos tipo broadcast, este mesmo registrador de todos os escravos será programado com o mesmo valor.

Função 15 – Write Multiple Coils: Força uma seqüência de bobinas para ligado ou desligado em um dispositivo remoto.

Função 16 – Preset Multiple Registers: Programa um bloco de registradores tipo holding seqüencialmente. Para acessos tipo broadcast, este mesmo bloco de registradores de todos os escravos da rede será programado igualmente.

2.6 Protocolo Profibus

PROFIBUS é um padrão de fieldbus aberto para largas aplicações, processos contínuos, manufatura, elétrica, entre outras. Com a necessidade de padronização da comunicação entre máquinas do processo industrial, surgiu em 1986 uma corrente européia com o propósito de criar meios comuns de troca de informações entre esses equipamentos, com o PROFIBUS, dispositivos de diferentes fabricantes podem comunicar entre si sem a necessidade de interface especial. Com isso tornou-se possível a comunicação entre os mais diversos dispositivos tais como CNC, PLC, PC e outros mesmo que de fabricantes diferentes. Por volta de 1990 à maioria dos sistemas industriais já se comunicava com protocolos “standard”, e o Profibus era uma das opções.

O PROFIBUS pode ser usado onde necessitamos de alta velocidade transmissão de dados e tarefas de comunicação complexas e extensas.

Baseado no protocolo SINEC L2 desenvolvido pela Siemens, o Profibus tornou-se uma das plataformas mais abertas do mundo. O Profibus pertence a um grupo de protocolos que compartilham um conceito chamado “fieldbus”. Este conceito surgiu quando se verificou que apenas automatizar as máquinas de uma linha de produção não era suficiente para garantir uma alta qualidade e produção. O conceito “fieldbus” compartilha a idéia da descentralização da inteligência, ou seja, a informação não está apenas armazenada num único membro do processo como por exemplo o “PC Manager”, mas distribuída em uma rede desde o chão de fábrica até os níveis mais superiores da gerência. O Profibus pode ser utilizado nos mais diversos níveis do processo industrial, para isso, uma série de derivações do Profibus.

A família de PROFIBUS consiste em três versões compatíveis, vejamos também na tabela 2, uma pequena comparação entre elas:

PROFIBUS-DP foi aperfeiçoado para velocidade alta e montagem barata, esta versão de PROFIBUS é especialmente projetada para comunicação entre sistemas de controle de automatização e I/O distribuído ao nível de dispositivo. PROFIBUS-DP pode ser usado para substituir transmissão paralela em 24 V - 0 a 20 mA. ou 4 a 20 mA.

PROFIBUS-PA é especialmente projetado para automatização de processo. Permite conectar sensor e atuadores até mesmo em um barramento comum em áreas intrinsecamente seguras, permite comunicação de dados e pode ser usado com tecnologia 2 fios de acordo com o padrão internacional IEC 1158-2.

PROFIBUS-FMS é a solução de propósito geral para comunicação de tarefa ao nível de célula. Serviços de FMS poderosos abrem um amplo alcance de aplicações e provêem grandes flexibilidades, também pode ser usado para tarefas de comunicação extensas e complexas.

Profibus DP

Profibus FMS

Profibus PA

Tempo

1 a 5 ms

<60 ms

<60ms

Norma

EN50170

EN50170

EN50170

IEC 1158-2

Distância

23 Km

23 Km

2 Km

Tabela 1 - Comparação entre as versões do Profibus

FONTE: MORAES, 2007.

2.6.1 Meios Físicos

A aplicação de um sistema de comunicação industrial é amplamente influenciada pela escolha do meio de transmissão disponível. Assim sendo, aos requisitos de uso genérico, tais como alta confiabilidade de transmissão, grandes distâncias a serem cobertas e alta velocidade de transmissão, somam-se as exigências específicas da área automação de processos tais como operação em área classificada, transmissão de dados e alimentação no mesmo meio físico, etc.

Partindo-se do princípio de que não é possível atender a todos estes requisitos com um único meio de transmissão, existem atualmente três tipos físicos de comunicação disponíveis no PROFIBUS, vejamos logo abaixo na figura 2:

- RS-485 para uso universal, em especial em sistemas de automação da manufatura;

- IEC 61158-2 para aplicações em sistemas de automação em controle de processo;

- Fibra Ótica para aplicações em sistemas que demandam grande imunidade às interferências e grandes distâncias.

Figura 2 –Alguns meios físicos utilizados na industria. FONTE: Rede de comunicação de dados, 2000.

Atualmente, estão sendo feitos desenvolvimentos para uso de componentes comerciais de 10 e 100 Mbit/s como camada física para PROFIBUS.

Links e acopladores são disponíveis para acoplamento entre os vários meios de transmissão. Enquanto o termo Acoplador (Couplers) aplica-se a dispositivos que implementam o protocolo somente no que se refere ao meio físico de transmissão, o termo Link se aplica aos dispositivos inteligentes que oferecem maiores opções na operação entre subredes.

2.7 Protocolo Ethernet Industrial

A rede Ethernet passou por uma longa evolução, nos últimos anos, tornando-se a rede de melhor faixa e desempenho para uma variada gama de aplicações industriais. A Ethernet foi inicialmente concebida para ser uma rede de barramento multidrop (100Base-5) com conectores do tipo vampiro (piercing), mas este sistema mostrou-se de baixa praticidade. A evolução deu-se na direção de uma topologia estrela com par trançado. As velocidades da rede cresceram de 10 Mbps para 100 Mbps, e agora alcançam 1 Gbps (IEEE802.3z ou Gigabit Ethernet). A Gigabit Ethernet disputa com a tecnologia ATM (Asynchronous Transfer Mode) o direito de ser a espinha dorsal (backbone) das redes na empresa.

A outra evolução dá-se no uso de um dispositivo de ligação dos elementos de rede denominado HUBs inteligentes com capacidade de comutação de mensagens e no uso de cabos full duplex, em substituição aos cabos half duplex mais comumente utilizados. Houve com estas mudanças uma significante redução na probabilidade de colisão de dados (SEIXAS JR, 2005)

O compartilhamento necessita de arbitragem do barramento sem o conceito de prioridade, pois o compartilhamento resulta em colisões quando 2 (ou mais) dispositivos desejam transmitir seus dados simultaneamente.

Assim as colisões bloqueiam a rede e impedem outros dispositivos de transmitir seus dados. A largura de banda é compartilhada e não dedicada, vários dispositivos em um segmento aumenta a probabilidade de colisão, o broadcast de mensagens consome grande banda, mais não existe como diferenciar o tráfego de alta e de baixa prioridade, pois não existe como assegurar um caminho de baixo atraso para o tráfego de tempo real.

Pode-se concluir que as tecnologias de redes industriais estão em contínua evolução, uma vez que as empresas buscam definir padrões com perfis de redes mais seguras e de alto desempenho. Neste contexto, verificou-se o avanço dos sistemas abertos, como é o caso da família de protocolos Fieldbus. Foi visto, também, o padrão Ethernet, largamente instalado em redes comerciais, sofrendo adaptações e melhorias para ser utilizado também em redes industriais.

Nome do padrão

Função

Descrição

IEEE 802.1p

Priorização de mensagens

256 niveis de prioridade.

IEEE 802.12d

Redundância de links

Traz maior confiabilidade para rede.

IEEE 802.3x

Full Duplex

Comunicação bidirecional simultaneamente sobre link 10/100 Base-T em cabo categoria 5.

IEEE 802.3z

Gigabit Ethernet

Uso como hackbone corporativo. Afeta pouco a automação.

Tabela 2 – Padrão IEEE 802.

FONTE: SEIXAS JR, 2005.

Para reduzir o número de colisões e a conseqüente degradação de desempenho da rede Ethernet, o que a inviabilizava para algumas aplicações industriais, muitos melhoramentos foram realizados, tais como:

  • Aumento da banda de 10 Mbps para 100 Mbps;

  • Uso de switches:

  • Ligar cada dispositivo a um port de um switch;

  • Armazenar a mensagem antes de retransmití-la a outro nodo;

  • As colisões ficam reduzidas a um único nodo para transmitir e receber uma mensagem;

  • Ligação full duplex entre o dispositivo e switch.

Para que a rede Ethernet se torne um padrão confiável também na área industrial, ainda existem algumas deficiências a serem vencidas, A rede Ethernet teve que receber várias modificações para se tornar mais adaptada ao ambiente industrial, como a criação de diversos novos padrões.

2.7.1 Serviços Disponíveis

O protocolo ETHERNET além de está direcionada ao TCP/IP, também podem se destacar:

HTTP (Hypertext Transport Protocol): trata-se de um grupo de regras que controla a troca de arquivos na internet. Em automação este serviço funciona nos dispositivos com servidores WEB que permite a manutenção e o diagnostico dos produtos alocados na rede através de um navegador padrão.

BOOTP (Bootstrap Protocol): protocolo que possibilita a um dispositivo obter seu IP de um servidor central. Este recurso permite um endereçamento automático dos dispositivos de uma rede Ethernet.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): na automação, ele é usado para o endereçamento automático de um novo equipamento após uma falha.

SNMP (Simple Network Management Protocol): todos os equipamentos com esse serviço podem ser monitorados por um software-padrão, permitindo seu diagnostico e analise de desempenho.

Virtual LAN: permite suprte de segurança e isolação por segmentação virtual dos dados dos processos que são enviados de outros componentes e usuários.

Fast Spanning Tree: esse protocolo permite a rápida convergência da rede. Se ocorrer um defeito em algum nó da rede, o link redundante alternativo assumirá automaticamente a comunicação. As redes são comutadas de forma muito veloz e os nós se tornam disponíveis em menos de um segundo.

OPC (OLE for process control): é uma especificação técnica para não proprietária que define um conjunto de interfaces padrão. A aplicação do OPC é criar um ambiente ininterrupto entre as ações de automação e controle, sistemas e componentes de campo e aplicações no nível administrativo. (ALBUQUERQUE; ALEXANDRIA, 2007)

2.7.2 Caracteristicas Básicas

Estas são algumas informações adicionais e os princípios básicos do protocolo Ethernet:

  • Enorme popularidade da tecnologia;

  • Baixo custo de implementação, treinamento e manutenção;

  • Alta velocidade e alta performance;

  • Atualização tecnológica constante;

  • Facilidade de interconectividade e acesso remoto;

  • Capacidade de alavancar tecnologia comercialmente barata;

Os principais fabricantes de CLP ou SCD suportam sistemas de fieldbus específicos, mas todos suportam Ethernet.

a) nos anos 70, a rede Ethernet nasceu dos laboratórios da empresa Xerox;

b) Velocidade inicial: 2.94 Mbps;

c) Utilização pelo comitê IEEE 802.3 da Norma IEEE802.3 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple access with Collision Detection Access Method and Physical Layer Specifications);

d) Linha tronca com cabo grosso e tecnologia de derivações tipo vampiro (piercing);

e) originou do padrão DIX V1.0 (Intel, Digital e Xerox), com a velocidade de 10 Mbps;

f) a tecnologia é denominada 802.3 e não Ethernet. Os quadros de informações definidos pela norma 802.3 CSMA/CD e DIX V2.0 são diferentes.

Benefícios agregados a tecnologia Ethernet:

  • capacidade de transportar elevado fluxo de informações entre o processo industrial e a corporação;

  • elevado número de pessoal técnico qualificado;

  • habilidade de prover diagnóstico e atuação remotamente;

Desvantagens para padrão de campo:

  • ausência de interoperabilidade pela falta da camada de aplicação (por si só, apresenta definições apenas para as camadas 1 e 2 do modelo ISO);

  • falta de determinismo e tempo de resposta insuficiente para algumas aplicações;

  • dificuldades de sincronismo a nível de ms;

  • falta de solução para segurança intrínseca.

2.8 Protocolo As-Interface

O sinal de encoders ou de outros sensores de campo foram por muito tempo coletados segundo padrões antigos: cada um dos sensores e atuadores eram instalados diretamente aos altos níveis de automação, fazendo com que surgissem complexas ramificações de cabos ligados diretamente aos painéis de comando. A tecnologia BUS – padronizada em nível de campo, comando e gerenciamento – em meados dos anos 90, se instalou também no mundo dos sensores e atuadores binários, com a introdução da AS-Interface.

Um padrão geral foi instaurado: robusto e flexível o suficiente para suprir todas as exigências de um Bus de dados industrial, mas ao mesmo tempo especialmente elaborado para também atender as necessidades dos níveis de comando "inferiores". Com a AS-Interface, os "olhos e ouvidos" da produção finalmente entraram na onda da nova tecnologia de comunicação industrial.

Atualmente não existe um forte concorrente para a AS-Interface e com o apoio de uma organização internacionalmente forte, assim como de fabricantes mundialmente reconhecidos. A AS-Interface continuará dominando o mercado também no futuro.

A AS-Interface é um sistema com o qual podemos conectar módulos juntos ao processo (sensores, atuadores e painéis de operação), conectados ao nível mais baixo de uma planta qualquer ("chão de fábrica"). Na área de automação, esta é, sem sombra de dúvidas, a solução mais simples e barata.

2.8.1 Comunicação Industrial

A montagem de um sistema de automação complexo parece à primeira vista até mesmo para experts algo bastante complicado: vários equipamentos de comando trabalham conectados juntos com as mais diferentes redes de dados e protocolos. Por isso, se tornou comum dividir os níveis de comando segundo hierarquias determinadas.

Elas se diferenciam com relação ao tempo de atuação, grau de proteção, do tipo de dados a serem transmitidos e muito mais.

Para o entendimento das tarefas da AS-Interface e da sua posição dentro da hierarquia de comando na comunicação industrial, explicaremos aqui de forma resumida as características básicas dos diferentes níveis. Observamos a figura 3:

Figura 3 – Os diferentes níveis de comunicação industrial. FONTE: Siemens Ltda.

2.8.2 Nível De Gerenciamento

No nível mais alto, o nível de gerenciamento, computadores são conectados uns com os outros no nível de comando. Às vezes até fábricas inteiras umas com as outras, ou computadores principais com computadores que comandam toda a produção.

O volume de dados é da ordem de megabyte e a transferência dos dados, em geral, não precisa acontecer em tempo real. O meio de transmissão é, por exemplo, a rede Ethernet.

2.8.3 Nível De Produção E Processo

No nível de produção e processo, o PROFIBUS (Process Fieldbus) já está consagrado. Com uma velocidade de transmissão de até 12 Mbit/s no seu tipo DP, ele é perfeito para as mais altas exigências na técnica de automação.

Agora existe o PROFIBUS como PROFIBUS-PA também para a técnica de gerenciamento de processo. As complementações em processo contínuo e acíclico, adicionadas em 1999, fazem dele a partir de agora ideal também para utilização em processos de fabricação típicos de Motion Control.

2.8.4 Nível De Atuadores/Sensores

O nível de atuadores/sensores é o nível mais baixo no campo. Atuadores e sensores binários são conectados no nível de campo e de processo. Uma grande parte dos equipamentos envia ou necessitam de sinais binários (por ex. BERO, contactores, partida de motor, válvulas magnéticas, conjunto de válvulas pneumáticas, etc.). A quantidade de dados necessária é mínima.

A velocidade de transmissão de dados, porém, é muito alta. Exatamente aqui está a área de atuação da AS-Interface.

A AS-Interface se consagrou, desde a sua introdução no mercado, com mais de um milhão de pontos de controle. Esta rede já provou ser também a solução perfeita para as tarefas ligadas a automação de campo, com quase nenhuma concorrência devido ao seu baixo custo, a sua facilidade de instalação e sua robustez.

2.8.5 Exigências De Tempo Real

O tempo máximo de ciclo, isto é, o tempo que o mestre pode necessitar, até que o primeiro participante seja novamente consultado. Na AS-Interface esse tempo é de no máximo 5ms em um sistema com sua capacidade total, e portanto com até 31 escravos-padrão.

Em um sistema AS-Interface totalmente otimizado, segundo a especificação completa 2.1, o tempo máximo do ciclo é de 10ms com 62 escravos. Estes tempos atendem, na maioria dos sistemas de comando, às "exigências de tempo real". O processo de consulta é determinístico, isto é, o mestre pode "confiar" que ele vai ter à sua disposição dentro de um determinado intervalo de tempo os dados atuais de cada participante ligado à rede AS - Interface.

2.8.6 Meios Físicos

No caso dos cabos utilizados, trata-se de cabos de dois condutores sem blindagem e sem condutor PE, que transmitem os dados e a energia auxiliar ao mesmo tempo (para os sensores). Os cabos perfilados podem ser ligados com os conectores dos escravos em qualquer lugar de maneira surpreendentemente fácil e segura. O protocolo inteligente é construído de tal forma que o sistema seja extremamente sensível a danos. Por este motivo pode-se abdicar totalmente de blindagem.

O cabo perfilado amarelo tornou-se característico para a AS-Interface que através de um sistema de contato inovador (técnica "vampiro") permite uma montagem simples e eficiente. Uma rede AS - Interface pode também ser montada com um cabo redondo padrão, mas por motivos econômicos, o condutor perfilado é seguramente a melhor opção. Em função da geometria do cabo, uma troca de pólos na instalação está praticamente fora de cogitação e por isso mesmo, não há uma capa blindada. (PACHECO, 2006)

2.8.7 Topologia De Rede

A rede AS - Interface pode ser montada como instalações elétricas usuais. Por ser robusta não há nenhuma restrição quanto a estrutura (topologia de rede). Os módulos AS - Interface podem ser instalados em forma linear, estrela, árvore ou anel.

Em um sistema padrão AS - Interface pode-se conectar no máximo 31 escravos sendo que cada escravo pode ter até quatro entradas e quatro saídas (no total até 124 bits de entrada e 124 de saída). Em um sistema AS - Interface segundo a especificação avançada 2.1 pode-se conectar até 62 escravos A/B. Estes têm no máximo quatro entradas e três saídas (isto é, até 248 bits para entradas e 186 para saídas dentro de um sistema AS - Interface). Cada sensor inteligente com chips de AS - Interface integrados recebe um endereço-escravo próprio e se comportam frente ao mestre como escravos "normais".

2.8.8 Mestre

O Mestre da AS-Interface forma uma conexão com redes superiores. Ele organiza através de atividade própria o trânsito de dados no cabo AS-Interface e os disponibiliza se necessário a um sistema bus num nível superior, como por exemplo, o PROFIBUS (veja também os Gateways).

Paralelamente à consulta dos sinais, o mestre transmite também parâmetros a cada um dos participantes, controla a rede continuamente e realiza diagnósticos.

Ao contrário de sistemas bus complexos, a AS - Interface é quase completamente capaz de se auto configurar. O usuário não precisa configurar nada, como por exemplo: direito à entrada, taxa de dados, tipo de telegrama, etc.

O mestre executa automaticamente todas as funções que são necessárias para o funcionamento correto da AS - Interface. Além disso, ele possibilita o auto-diagnóstico do sistema.

Ele reconhece as falhas em qualquer ponto da rede, indica o tipo de falha e pode ainda determinar em que escravo ocorreu o problema. ( WATANABE, 2006)

2.8.9 Escravo

Escravos são módulos de E/S descentralizados do controlador programável (CLP). O escravo AS - Interface reconhece os bits de dados enviados pelo mestre e envia de volta os seus próprios. Em um módulo AS - Interface padrão pode-se pendurar, de cada vez, até quatro sensores e quatro atuadores binários. Fala-se de um escravo inteligente quando o chip do AS - Interface está integrado no sensor ou atuador. Os custos da parte eletrônica são muito baixos.

Escravos AS-Interface existem tanto em módulos digitais, analógicos e pneumáticos, como também em componentes inteligentes, como por exemplo: partidas de motores, sinalizadores coluna ou botoeiras. Com os módulos pneumáticos podem-se comandar cilindros pneumáticos simples ou de ação dupla. Isto não economiza somente em cablagem, mas também em caneletas. (WATANABE, 2006).

2.8.10 Repetidores E Extensores

Caso o equipamento exija mais de 100 m, pode-se complementar a fonte, por exemplo, com repetidores para cada 100m adicionais até no máximo 300m.

O repetidor trabalha como amplificador. Os escravos podem ser conectados a quaisquer segmentos AS - Interface. Cada segmento necessita uma fonte separada. Adicionalmente, o repetidor separa ambos os segmentos galvanicamente um do outro, sendo que a seletividade aumenta em caso de curto circuito.

O cabo AS - Interface pode ser prolongado com um extensor. Mas no caso de sua utilização não podem ser ligados escravos na primeira parte do ramo.

Por isso, os extensores só são recomendados quando, por exemplo, uma distância maior entre o equipamento e o painel de comando tem que ser superada.

2.9 Protocolo Hart

O protocolo de comunicação HART é mundialmente reconhecido como um padrão da indústria para comunicação de instrumentos de campo inteligentes 4-20mA. O uso dessa tecnologia vem crescendo rapidamente e hoje virtualmente todos os maiores fabricantes de instrumentação mundiais oferecem produtos dotados de comunicação HART.

Esse protocolo permite a sobreposição do sinal de comunicação digital aos sinais analógicos de 4-20mA, sem interferência e na mesma fiação. O HART proporciona alguns dos benefícios apontados pelo fieldbus, mantendo ainda a compatibilidade com a instrumentação analógica e aproveitando o conhecimento já dominado sobre os sistemas 4-20mA existentes.

Este artigo traz uma visão resumida sobre o protocolo HART e os benefícios disponíveis através desta importante tecnologia.

2.9.1 A Tecnologia Hart

O Protocolo HART usa o padrão Bell 202, de chaveamento por deslocamentos de frequência (FSK) para sobrepor os sinais de comunicação digital ao de 4-20mA. Por ser o sinal digital FSK simétrico em relação ao zero, não existe nível DC associado ao sinal, portanto ele não interfere no sinal de 4-20mA. A lógica “1” é representada por uma frequência de 1200Hz e a lógica “0” é representada por uma frequência de 2200Hz, como mostrado nas figuras 12 e 13. O sinal HART FSK possibilita a comunicação digital em duas vias, o que torna possível a transmissão e recepção de informações adicionais, além da normal que é a variável de processo em instrumentos de campo inteligentes (Tutorial SMAR HART, 2005).

O protocolo HART se propaga há uma taxa de 1200 bits por segundo, sem interromper o sinal 4-20mA e permite uma aplicação tipo “mestre” possibilitando duas ou mais atualizações por segundo vindas de um único instrumento de campo.

2.9.2 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.

O protocolo de comunicação de campo HART estende o padrão 4-20mA ao permitir também a medição de processos de forma mais inteligente que a instrumentação de controle analógica, proporcionando um salto na evolução do controle de processos. O protocolo HART promove uma significativa inovação na instrumentação de processos. As características dos instrumentos podem ser vistas via comunicação digital que são refletidas na denominação do protocolo, HART, que significa “Highway Addressable Remote Transducer”.

O Protocolo HART possibilita a comunicação digital bidirecional em instrumentos de campo inteligentes sem interferir no sinal analógico de 4-20mA. Vejamos na figura 4 que tanto o sinal analógico 4-20mA como o sinal digital de comunicação HART, podem ser transmitidos simultaneamente na mesma fiação.

Fig. 4 - O HART sobrepõe o sinal de comunicação digital ao sinal de corrente 4 a 20 mA. (Tutorial SMAR HART, 2005).

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.

2.9.3 Flexibilidade de Aplicação

O HART é um protocolo do tipo mestre/escravo, o que significa que um instrumento de campo (escravo) somente “responde” quando “perguntado” por um mestre. Dois mestres (primário e secundário) podem se comunicar com um instrumento escravo em uma rede HART.

Os mestres secundários, como os terminais portáteis de configuração, podem ser conectados normalmente em qualquer ponto da rede e se comunicar com os instrumentos de campo sem provocar distúrbios na comunicação com o mestre primário.

O mestre primário é tipicamente um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), um CLP (Controlador Lógico Programável), um controle central baseado em computador ou um sistema de monitoração. Uma instalação típica com dois mestres é mostrada na figura 5.

Fig. 5 - O Protocolo HART permite que dois equipamentos Mestres acessem informação de um mesmo equipamento de campo. (Tutorial SMAR HART, 2005).

O Protocolo HART pode ser usado de diversas maneiras para trocar informações de/para instrumentos de campo inteligentes à controles centrais ou equipamentos de monitoração. A comunicação mestre/escravo digital, simultânea com o sinal analógico de 4-20mA é a mais comum. Este modo permite que a informação digital proveniente do instrumento escravo seja atualizada duas vezes por segundo no mestre. O sinal de 4-20mA é contínuo e carrega a variável primária para controle.

2.9.4 Exemplo De Aplicação

Essa aplicação inovadora usa a capacidade inerente ao Protocolo HART de transmitir tanto sinais 4-20mA analógicos como sinais digitais de comunicação simultaneamente pela mesma fiação. Nessa aplicação, o transmissor HART tem um algoritmo interno de controle PID. O instrumento é configurado de modo que o loop de corrente 4-20mA seja proporcional à saída de controle PID, executado no instrumento (e não à variável medida, como por exemplo, a pressão, como na maioria das aplicações de instrumentos de campo). Uma vez que o loop de corrente é controlado pela saída de controle do PID, este é utilizado para alimentar diretamente o posicionador da válvula de controle.

A malha de controle é executada inteiramente no campo, entre o transmissor (com PID) e a válvula. A ação de controle é contínua como no sistema tradicional; o sinal analógico de 4-20mA comanda a válvula. Através da comunicação digital HART o operador pode mudar o set-point da malha de controle e ler a variável primária ou a saída para o posicionador da válvula. Uma economia substancial pode ser obtida através dessa inovadora arquitetura de controle. Observe na figura 6.

Fig. 6 - Alguns equipamentos HART incluem controlador PID em seus algoritmos, implementando uma solução de controle com boa relação custo-benefício. (Tutorial SMAR HART, 2005).

O Protocolo HART permite aos seus usuários o melhor caminho de migração para usufruir os benefícios da comunicação digital para a instrumentação inteligente. Nenhuma outra tecnologia de comunicação pode igualar a estrutura de suporte ou a grande variedade de instrumentos disponíveis com tecnologia HART hoje. A tecnologia permite o uso fácil dos produtos compatíveis com HART que estão disponíveis no mercado pela maioria dos fornecedores de instrumentação e que atendem virtualmente todas as medições de processo ou aplicações de controle.

O surgimento do fieldbus não reduzirá o HART em novas aplicações ou nas existentes, possibilitando aos seus usuários grande parte dos mesmos benefícios, ao mesmo tempo em que mantém a compatibilidade e a familiaridade com os sistemas existentes de 4-20 mA. O HART permite os benefícios econômicos da comunicação remota, a flexibilidade e a precisão da comunicação de dados digital, o diagnóstico dos instrumentos de campo e o uso de poderosos instrumentos com múltiplas variáveis, sem que haja a necessidade de trocar sistemas inteiros.

A conexão com redes de plantas atuais e futuras é assegurada pela capacidade de comunicação digital e a larga base instalada (mais de 5.000.000 de instalações e crescendo rapidamente). O suporte oferecido pela HART Communication Foundation assegura que a tecnologia continuará a servir as necessidades da instrumentação inteligente de hoje e do amanhã.

3. CONCLUSÃO E PESPECTIVAS FUTURAS

Este artigo apresentou-se um estudo sobre o uso e a padronização dos protocolos industriais. Porém, o uso de diferentes protocolos não é mais um problema devido à possibilidade de equipamentos de diferentes fabricantes comunicarem entre se, também chamados de “protocolos abertos” ou através de gateways.

Buscou-se demonstrar de uma visão geral os protocolos mais utilizados na indústria com maior detalhamento, mais de forma discutida em nível apenas introdutório, visto ser esse um assunto bastante vasto e ainda insipiente. Foram abordadas e comentadas sucintamente, de modo a demonstrar os benefícios da utilização das tecnologias expostas nesse artigo.

Com trabalhos futuros, vislumbra-se um maior detalhamento de redes industriais, dos protocolos suas aplicações industriais e etc.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a minha mãe por sempre acreditar em mim, aos meus amigos que contribuíram para esse momento e ao Professor Pedro Urbano pela paciência e dedicação como orientador.

REFERÊNCIAS

ALBUQUERQUE, Pedro Urbano de; ALEXANDRIA, Auzuir Ripardo de. Redes Industriais: Aplicações em Sistemas Digitais de Controle. Fortaleza: Edições Livro Técnico, 2007.

BORDIM, Jacir Luiz. Redes Industriais: FIELDBUS. Artigo, Net, Brasília, 2006. Disponível em:http://www.brazilnet.com.br/contexts/brasilrevistas.htm. Acesso em:19 Abril de 2009.

HELB, Gilbert. Comunicação De Dados. Tradução da 6ª Edição original de Vandenberg de Sousa, Campus, Rio de Janeiro, 1999.

MORAES, Cícero Couto de. Engenharia de Automação industrial. 2.ed. Rio de Jadeiro; LTC, 2007.

PACHECO, Nazareno de Oliveira. Redes Industriais de Comunicação. Paraná: Monografia, 2006. Net, Disponível em:http://www.brazilnet.com.br/contexts/brasilrevistas.htm. Acesso em abril 2009.

SEIXAS JUNIOR, Constantino. Ethernet Industrial, UFMG, Departamento de Engenharia Eletrônica. Disponível em:

http://www.cpdee.ufmg.br/~seixas/PaginaII/Download/DownloadFiles/Aula IEC 61

131-3.pdf. Acesso em: 06 março de 2009.

SEIXAS FILHO, Constantino. Notas de Aula Capitulo 6 PIMS – Process Information Management System. 2005. Disponível em: http://www.cpdee.ufmg.br/seixas. Acesso em: 19 abril de 2009.

SMAR, Tutorial Smar Hart. 2005. Disponível em:http://www.smar.com. Acesso em: 25 abril de 2009.

WATANABE, Edson Hiroshi. Aplicação De Software Aberto Em Redes Industriais. Dissertação, Net, Curitiba, 2006. Disponível em:http://www.brazilnet.com.br/contexts/brasilrevistas.htm. Acesso em:25 abril de 2009.

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    protocolos industriais

    ,

    transmissao de dados

    ,

    redes industriais

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    Comments on this article

    -1
    ah muleeeeeeque 23/02/2011
    Nossa abigo que site lecau! cacacacacacaca

    Buito interessante seu pojetinho.
    -3
    Celsooo 17/09/2010
    aaaaaaaaaa graanda merrdaaaa
    -1
    ORLANDO BARROS S. FILHO 06/09/2010
    quero que vcs me envie um site que eu possa aprender o protocolo profibus..fico muito grato.
    1
    abdu 14/03/2010
    Bom trabalho!!!
    3
    Ricardo Pantoja 19/02/2010
    Caro Francisco parabéns pela excelente matéria sobre protocolos industriais , texto muito bem escrito e com grande conteúdo programático.
    2
    Alexandre Moreno 29/08/2009
    Muito bom este artigo,parabéns,precisei fazer uma pesquisa sobre o assunto e o artigo me ajudou bastante.
    3
    R Otsuka 06/08/2009
    Muito bom! Bastante claro, objetivo e fornece uma boa visão sobre o assunto. E quanto aa redes ZigBee?
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