REDES INDUSTRIAL

1. 05/03/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 105/03/15 105/03/15 1
REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS
SEMANA 13-1 – PROTOCOLOSSEMANA 13-1 – PROTOCOLOS
INDUSTRIAIS E PREDIAIS EINDUSTRIAIS E PREDIAIS E
APLICATIVOS DE SUPERVISÃOAPLICATIVOS DE SUPERVISÃO

2. 05/03/15 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net
Apresentado em 1994 originalmente pela Allen-Bradley, o
DeviceNet teve sua tecnologia transferida para a ODVA em
1995.
A ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) é uma
organização sem fins lucrativos composta por centenas de
empresas ao redor do mundo que mantém, divulga e promove
o DeviceNet e outras redes baseadas no protocolo CIP
(Common Industrial Protocol).
Atualmente mais de 300 empresas estão registradas como
membros, sendo que mais de 800 oferecem produtos
DeviceNet no mundo todo.
www.odva.org – Organização que suporta tecnologias de rede
construídas sobre o Protocolo Industrial Comum (CIP)
DeviceNet, EtherNet/IP, CompoNet, ControlNet
Não é mundial!

3. 05/03/15 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net
DeviceNet é um rede digital, multi-drop
para conexão entre sensores,
atuadores e sistema de automação
industrial em geral.
Ela foi desenvolvida para ter máxima
flexibilidade entre equipamentos de
campo e interoperabilidade entre
diferentes vendedores.

4. 05/03/15 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net : Classifica-se como Device Bus – Alta velocidade,
comunicação a nível de byte, comunicação com equipamentos
discretos e analógicos, possui alto poder de diagnóstico com os
devices de rede.

5. 05/03/15 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net - Objetivos
Objetivos de transportar 2 tipos
principais de informações
Dados cíclicos de sensores e atuadores,
diretamente relacionados ao controle e,
Dados acíclicos indiretamente
relacionados ao controle, como
configuração e diagnóstico.

6. 05/03/15 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Camada Física e de Acesso a Rede Device Net
É baseada na tecnologia CAN (Controller
Area Network) e as camadas superiores no
protocolo CIP, que define uma arquitetura
baseada em objetos e conexões entre eles.
O CAN originalmente foi desenvolvido pela
BOSCH para o mercado de automóvel
Europeu para substituir os caros chicotes de
cabo por um cabo em rede de baixo custo
em automóveis.
Como resultado, o CAN tem resposta rápida
e confiabilidade alta para aplicações
principalmente nas áreas automobilística.

7. 05/03/15 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Rede Device Net
Pode conter até 64 dispositivos onde
cada disposito ocupa um nó na rede.
Endereçados de 0 a 63
A Camada MAC usa o CSMA (Carrier
Sense Multiple Access with bit wise
Arbitration)

8. 05/03/15 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Exemplo de Rede Device Net - O mecanismo de
comunicação é peer to peer com prioridade. O esquema de arbitragem é
herdado do protocolo CAN e se realiza bit a bit.

9. 05/03/15 9REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Aplicações Device Net

10. 05/03/15 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características da Rede Device Net
Topologia baseada em tronco principal com ramificações.
O tronco principal deve ser feito com o cabo DeviceNet
grosso.
As ramificações com o cabo DeviceNet fino ou chato.
Cabos similares podem ser usados desde que suas
características elétricas e mecânicas sejam compatíveis
com as especificações dos cabos padrão DeviceNet.
Permite o uso de repetidores, bridges, roteadores e gateways.
Suporta até 64 nós, incluindo o mestre, endereçados de 0 a 63
(MAC ID).
Cabo com 2 pares: um para alimentação de 24V e outro para
comunicação.
Inserção e remoção à quente, sem necessidade de
desconectar a alimentação da rede.
Suporte para equipamentos alimentados pela rede em 24V ou
com fonte própria.
Uso de conectores abertos ou selados.
Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito.

11. 05/03/15 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características da Rede Device Net
Alta capacidade de corrente na rede (até 16 A).
Uso de fontes de alimentação de prateleira.
Diversas fontes podem ser usadas na mesma rede
atendendo às necessidades da aplicação em termos
de carga e comprimento dos cabos.
Taxa de comunicação selecionável :125, 250 e 500
kbps.
Comunicação baseada em conexões de E/S e
modelo de pergunta e resposta.
Diagnóstico de cada equipamento e da rede.
Transporte eficiente de dados de controle discretos e
analógicos.
Detecção de endereço duplicado na rede.
Mecanismo de comunicação extremamente robusto
a interferências eletromagnéticas.

12. 05/03/15 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características no Nível Físico
Topologia física básica do tipo linha principal com
derivações.
Barramentos separados de par trançado para a
distribuição de sinal e de alimentação (24VCC),
ambos no mesmo cabo.
Inserção e remoção de nodos a quente, sem
necessidade de desconectar a alimentação da rede.
Uso de opto acopladores para permitir que
dispositivos alimentados externamente possam
compartilhar o cabo do barramento com os
dispositivos alimentados pelo barramento.
Usa terminadores de 121 ohms em cada fim de
linha.
Permite conexão de múltiplas fontes de alimentação.
As conexões podem ser abertas ou seladas

13. 05/03/15 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Caixa de Conexão Aberta e Conexão Selada

14. 05/03/15 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
A partir de cada dropline vários dispositivos
podem ser ligados em daisy chain.

15. 05/03/15 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cabos: Há 4 tipos de cabos
padronizados: o grosso, o médio, o fino e
o chato. É mais comum o uso do cabo
grosso para o tronco e do cabo fino para
as derivações.

16. 05/03/15 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

17. 05/03/15 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Vista dos componentes do cabo padrão DeviceNet

18. 05/03/15 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Velocidades de transmissão e comprimentos
de cabo na DeviceNet

19. 05/03/15 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l
a t i v a

20. 05/03/15 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l a t i v a

21. 05/03/15 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d i s t â n c i a m á x i m a d o s
c a b o s

22. 05/03/15 22REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cálculo da distância Máxima dos cabos
Derivação 1: Não é considerada porque seu
comprimento é menor que a distância da
linha tronco para o resistor de terminação
(1.5 m).
Derivação 2: É considerada, já que 5 > 1,5 +
1,5.
Derivação 3: Não é considerada.
Distância máxima dos cabos = (5 m + 50 m +
12 m) = 67 metros.

23. 05/03/15 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

24. 05/03/15 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Resistividade de cabos DeviceNet

25. 05/03/15 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cálculo de queda de tensão numa rede DeviceNet

26. 05/03/15 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comprimento do segmento de rede x corrente máxima para
fonte única

27. 05/03/15 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o: Posicionamento da Fonte de
Alimentação

28. 05/03/15 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o: Posicionamento da Fonte de
Alimentação
Vamos determinar se a fonte de alimentação está
sobrecarregada ou não:
1) Somatório das correntes dos dispositivos da
Seção 1: (1,10 + 1,25 + 0,50) = 2,85
2) Somatório das correntes dos dispositivos da
Seção 2: (0,25 + 0,25 + 0,25) = 0,75
3) O comprimento da seção 1 é de 86 metros.
Consultando a tabela para 100 metros verificamos
que a corrente máxima permitida é de 2,93 A.
O comprimento da seção 2 é de 158 metros.
Consultando a tabela para 160 metros encontramos
1,89 A.
Logo, toda a rede está operacional.

29. 05/03/15 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
A Rockwell Automation desenvolveu um aplicativo que facilita
a configuração de um barramento DeviceNet. O software
realiza os cálculos necessários para verificação de
comprimentos de cabo, corrente, etc.

30. 05/03/15 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

31. 05/03/15 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Formato do Frame de Dados

32. 05/03/15 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Processo de Arbitragem - o valor do identificador da mensagem 3 tem
um menor valor binário e portanto uma maior prioridade que as demais
mensagens.

33. 05/03/15 33REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo de rede - Utiliza paradigma
Produtor/Consumidor que suporta vários
modelos de rede.
Produtor/Consumidor
O Dado é identificado pelo seu conteúdo.
A mensagem não necessita explicitar o
endereço da fonte e destino dos dados.
Também não existe o conceito de mestre.
Qualquer nodo pode iniciar um processo de
transmissão.
Este modelo permite gerar todos os demais:

34. 05/03/15 34REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Mestre/Escravo

35. 05/03/15 35REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Peer-to-Peer

36. 05/03/15 36REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Multi-Mestre

37. 05/03/15 37REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo DeviceNet

38. 05/03/15 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conectores - Há três tipos básicos de
conectores: o aberto, o selado mini e o selado
micro.
O uso de um ou de outro depende da
conveniência e das características do
equipamento ou da conexão.

39. 05/03/15 39REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conector Aberto, Selado Mini e Selado Micro

40. 05/03/15 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Ligação dos Resistores de Terminação

41. 05/03/15 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivadores (TAPS) – T-Port Tap
Conecta um
dispositivo simples
ou uma linha de
derivação “drop
line” através de um
conector estilo plug-
rápido.

42. 05/03/15 42REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivadores – Device Port
componentes selados
que conectam ao “trunk
line” via “drop line”
através de conectores
de desconexão rápida
somente dispositivos
compatíveis a rede
DeviceNet.
Existem DevicePort
para conectar 4 ou 8
dispositivos.

43. 05/03/15 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivação tipo box “DeviceBox”
são elementos passivos
que conectam
diretamente os
dispositivos DeviceNet
no “Trunk Line” através
de conexões de
terminais para até 8
nós.
Eles possuem tampa
removível selada que
permite montagem em
máquina ou no chão de
fábrica.

44. 05/03/15 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivação de Alimentação “PowerTap”
O “PowerTap” possui
proteção de sobre
corrente para o cabo
tipo “thick” (grosso).
Com proteção a diodo é
possível utilizar vários
“PowerTaps” permitindo
assim o uso de várias
fontes de alimentação.

45. 05/03/15 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo DeviceNet Resumo

46. Cumulative
Drop-line Budget
156m @ 125Kbaud
78m @ 250Kbaud
39m @ 500Kbaud
(Maximum of 6m each)
Trunk line Distance
and Baud rate
100m Max. with Thin cable
500m @ 125Kbaud (thick)
250m @ 250Kbaud (thick)
100m @ 500Kbaud (thick)
(longer with Repeaters)
Maximum Devices
64 Nodes per Network
Physical Media
(Shielded Twisted Pair)
Communications and Power
Thick - Trunk or drop
Thin - Trunk or Drop
Flat - Trunk only
Drop-line wiring
Single drop
Daisy-chaining off drop
Branching off drop
ALLEN-BRADLEY
7 8 9
4 5 6
1 2 3
. 0 -
<----- -------- ----'
<
-
-
F1
F6
F2
F7
F3
F8
F4
F9
F5
F1
0
PanelView 550
< >
^
v
Device Connections
T-Taps
Zero-drop
(Maximum 6m each)
Terminating Resistors
120Ω Resistors at both
network trunkline ends
Network Power
•24vDC power to devices
•Thick & Flat trunk rated to 8 amps
•Thin wire rated at 3 amps
Messaging Services
Producer/Consumer
High-speed I/O
Programming
Configuration
Diagnostics
DeviceNet Specifications

47. 47
ELECTRONIC DATA SHEET

48. 48
CÁLCULO DE CORRENTE

49. 49
TENSÃO NOS EQUIPAMENTOS

50. 50
ATERRAMENTO

52. CCM inteligente
CCMi – Área 1 CCMi – Área 2 CCMi – Área 3
Engenharia e
Manutenção
Gerenciamento
de Ativos
Controle do
Processo
Operação e
Controle
Impressão de
Relatórios
CCMi
Rede de Comunição – Integração Total
CCMi – Área 1 CCMi – Área 2 CCMi – Área 3
Engenharia e
Manutenção
Gerenciamento
de Ativos
Controle do
Processo
Operação e
Controle
Impressão de
Relatórios
CCMi
Rede de Comunição – Integração Total
Centro de Controle de Motores Inteligentes

53. 05/03/15 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI05/03/15 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Pontos Fortes e Fracos do DeviceNet
Escolha de
Velocidades
Ter 24 VDC no cabo
Grande número de
fornecedores
Distância do SPUR
menor que 6
metros, o projeto é
diferente do mundo
real.
Não é mundial (IEC)
Velocidade baixa
quando comparado
com o Profibus DP

54. 05/03/15 54REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
O que é Profibus
O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto
e independente de fornecedores, onde a interface
entre eles permite uma ampla aplicação em
processos, manufatura e automação predial.
Esse padrão é garantido segundo as normas EN
50170 e EN 50254.
Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente
estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete
outros fieldbuses.
A IEC 61158 está dividida em sete partes,
nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão as
especificações segundo o modelo OSI.

55. 05/03/15 55REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Profibus
Mais de 1300 associados ao redor do mundo
Mais de 20 milhões de nós instalados com
sucesso
Mais de 2800 produtos e mais de 2000
fornecedores, atendendo às mais diversas
necessidades de aplicações.
Um extensivo catálogo de produtos pode ser
obtido no site http://www.profibus.com/.
Descrição da tecnologia em
http://www.profibus.com.br.

56. 05/03/15 56REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comunicação Industrial Profibus

57. 05/03/15 57REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
 Ethernet, PROFIBUS e AS-Interface, oferece as
condições ideais de redes abertas em processos
industriais.
 No nível de atuadores/sensores o AS-Interface é o
sistema de comunicação de dados ideal (baixo custo,
alimentação de 24 VDC).
 No nível de campo, a periferia distribuída, tais como:
módulos de E/S, transdutores, acionamentos (drives),
válvulas e painéis de operação, trabalham em sistemas
de automação, via um eficiente sistema de comunicação
em tempo real, o PROFIBUS DP ou PA. A transmissão
de dados do processo é efetuada ciclicamente, enquanto
alarmes, parâmetros e diagnósticos são transmitidos
somente quando necessário, de maneira acíclica.


58. 05/03/15 58REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
 No nível de célula, os controladores programáveis,
como os CLPs e os PCs, comunicam-se entre si,
requerendo, dessa maneira, que grandes pacotes de
dados sejam transferidas em inúmeras e poderosas
funções de comunicação.
 Além disso, a integração eficiente aos sistemas de
comunicação corporativos existentes, tais como:
Intranet, Internet e Ethernet, são requisito
absolutamente obrigatório.
 Essa necessidade é suprida pelos protocolos
PROFIBUS FMS e PROFINet.

59. 05/03/15 59REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura Profibus
Três variantes principais:
Profibus DP
Profibus FMS
Profibus PA

60. Transparent Communication from
Sensor/Actuator to Area Controller
CNC
Area
Controller
Ethernet/TCP/IP TCP/IP/Ethernet
PROFIBUS-FMS
PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA
Factory
Level
Bus Cycle
Time
< 1000 ms
Cell
Level
Bus Cycle
Time
< 100 ms
Field
Level
Bus Cycle
Time
< 10 ms
PC/VME
VME/PC
PLC DCS